¿Cómo reducir el esfuerzo económico que suponen las tareas de mantenimiento y conservación estructural implantando sistemas de monitorización?
Las estructuras no son eternas. Se proyectan para prestar un servicio durante un número de años determinado. Así, la vida útil del mástil de un aerogenerador es de, aproximadamente, 20 años mientras que en el caso de un puentedependerá de la tipología y del material utilizados. De acuerdo con Guy Grattesat, un puente metálico tendrá una vida útil de 40 años, 100 años para los de hormigón armado, entre 15 y 20 años los fabricados en madera y unos 200 años para los proyectados en mampostería. No obstante, sobrepasar la vida útil prevista no debe implicar necesariamente el desmantelamiento de la estructura. En general lo que se hace es un seguimiento más exhaustivo de la misma y aplicar medidas de conservación en caso necesario.
El parque estructural europeo está alcanzando la vida útil para la que fue diseñado y empieza a dar señales de fatiga. Según Eva Lantsoght, profesora de Ingeniería de la Universidad San Francisco de Quito, “los puentes europeos son viejos, pero reemplazarlos implica una gran inversión. Solo en Holanda existen alrededor de 3.000 puentes que podrían presentar problemas, pero sustituirlos cuesta alrededor de un millón de euros cada uno”. Por mencionar otro ejemplo, los primeros aerogeneradores (1984) cuya eclosión tecnológica llegó en 2002 (según la GWEC, Global Wind Statistics) tendrán grandes necesidades de mantenimiento y el crecimiento de estas necesidades, imagino, tendrá la misma curva exponencial que ha tenido el desarrollo de los aerogeneradores en el pasado.
18 acelerómetros MENS triaxiales (desarrollados por CARTIF) alojados dentro de la barandilla de forma equiespaciada
Con estos antecedentes, quiero resaltar la importancia que adquiere conseguir reducir el esfuerzo económico que implican las tareas de mantenimiento y conservación estructural. Por ello, los sistemas de monitorización son la solución que se viene desarrollando en los últimos años. Lo más usual en este tipo de infraestructuras es colocar una red de acelerómetros con los que sea posible determinar el comportamiento vibratorio de la estructura. Esta identificación permite estimar sus características modales analizando así su integridad ante cambios estructurales futuros. La idea es conocer cómo se comporta la estructura cuando está bien para determinar cuándo no lo está, controlando la variación de unos pocos parámetros, los que caracterizan modalmente a la estructura (frecuencia, modo y amortiguamiento) y de forma remota a ser posible. El término “monitorización” encierra en su semántica que el sistema es automático en el sentido de que registra valores dinámicos de forma continua, pero sin ningún tipo de interpretación. La interpretación de los valores dotándoles de sentido y significado también debería ser de forma automática mediante la integración del correspondiente sistema de alarmas.
Para la obtención de estos parámetros se requiere una cierta comprensión en el campo de la dinámica además de experiencia en técnicas experimentales de identificación modal. Tanto las que se basan en conocer la señal de fuerza aplicada sobre la estructura (Análisis Modal Experimental “EMA”) como las usadas cuando no conocemos la carga a la que está sometida la estructura (Análisis Modal Operacional “OMA”).
El mantenimiento controlado por sistemas de monitorización, en lugar de por las rudimentarias inspecciones visuales basadas también en pruebas de carga, será un importante nicho de negocio para empresas que sean capaces de realizar este control estructural reduciendo al máximo los costes de los equipos a usar.
En este sentido, puedo mencionar el éxito de la monitorización low-cost de la Pasarela Peatonal Pedro Gómez Bosque (construida en Valladolid) que lleva controlada por el equipo de CARTIF más de tres años. En este tiempo, la estructura nos ha facilitado datos de cómo se comporta en función de su uso, en verano, en invierno, bajo fuertes rachas de viento, etc. Con el análisis de esta información sabemos qué entra dentro de lo normal para, en el futuro, marcar los límites y determinar anomalías.
Llega el primer mes del año y es tiempo de reflexión. 2015 finalizó teniendo, todavía a mano, la tarjeta de embarque de nuestro viaje virtual a una cita histórica para el clima: la Cumbre de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (COP21), celebrada en París. Y resonando aún sus conclusiones en nuestros oídos, empezamos a entender que todos los ciudadanos tenemos en nuestras manos el poder de aportar nuestro granito de arena para ayudar a frenar esta amenaza mundial. Y es cuando los investigadores de CARTIF damos un paso al frente y nos ponemos manos a la obra, y también echamos la vista atrás un momento, para recordar el camino andado y, en base a eso, definir nuestros hitos ambientales para el nuevo año.
El 2015 ha sido un año con varios hitos ambientales en CARTIF. Siete de los doce proyectos LIFE que tenemos en ejecución llegaron a su ecuador y existen ya interesantes resultados, con un futuro potencial inmenso (os lo contaremos a su debido tiempo). El desarrollo de tecnologías para la gestión de diferentes residuos, la contaminación atmosférica y las herramientas inteligentes para calcular huellas ambientales fueron nuestro foco de atención y trabajo este año recién finalizado, junto a otros interesantes proyectos, de carácter internacional, que nunca se olvidan de incluir los objetivos ambientales de forma transversal a los retos a los que se enfrentan.
Y como tanto el último como el primer mes del año son aquellos en los que nos llenamos de propósitos, buenas intenciones y To Do Lists interminables, en CARTIF también nos hemos propuesto hitos ambientales y queremos compartirlos con vosotros.
Trabajar garantizando el respeto por el medioambiente a través de la I+D tiene que ser una práctica natural y rutinaria, y nosotros seguiremos contribuyendo a ello con nuestro trabajo. Nos comprometemos firmemente a reducir tanto nuestra huella de carbono como la de nuestros proyectos para trazar, consecuentemente, un camino más firme hacia la sostenibilidad ambiental. Y es que, ya se sabe, se hace camino al andar.
Los wearables o “vestibles”, entendidos como dispositivos que “se llevan puestos” y que nos facilitan algunas funciones como ver la hora y realizar cálculos o mejorar nuestras capacidades, no son algo nuevo
Ya en 1654, la dinastía Qing miniaturizó un ábaco en un anillo que hoy es considerado en muchos medios como el primer vestible de la historia. Al mismo tiempo se empezaron a usar instrumentos amplificadores de la vista y del oído (lentes, trompetillas). Más de un siglo después, aparecieron dispositivos como el cronómetro marino de Harrison y, ya en el siglo XX, llegaron los relojes de pulsera y las cámaras en chalecos y cascos. Como anécdota, en 1961 Edward O. Thorp y Claude Shannon introdujeron una computadora en un zapato para hacer trampas jugando a la ruleta. Pero, es a partir del primer reloj digital en 1972, (Hamilton) cuando podemos hablar de “wearables tecnológicos”.
En la actualidad, los wearables más populares son aquellos que nos permiten realizar un seguimiento de las actividades deportivas, pero las investigaciones y el mercado se encaminan cada vez más a aquellos relacionados con la salud y la calidad de vida.
En este campo, el límite tecnológico está en la capacidad de medir las señales que emite el cuerpo humano con sensores que puedan ser integrados en dispositivos fáciles de llevar: pulseras, anillos, relojes, gafas, prendas de vestir.
En cuánto a la funcionalidad, ésta se dirige principalmente a especializar y agrupar las medidas fisiológicas y las constantes vitales con el fin de controlar, detectar y prevenir crisis en enfermedades, tanto físicas (problemas cardiológicos, diabetes, epilepsia) como psíquicas y/o anímicas (estrés, ansiedad, desorientación).
Aunque en otros ámbitos el uso de estos dispositivos pueda resultar atractivo, en el campo de la salud se puede convertir en algo incómodo, incluso estigmatizante. En tiempos en los que las historias clínicas tienen tan alto grado de confidencialidad y privacidad, ¿quién está dispuesto a llevar un reloj que por la marca, forma o señales que emite, está diciendo a los que le rodean que es diabético? O, si se padecen varias patologías ¿hay que llevar una colección de pulseras coloridas en el brazo para medir todas las constantes vitales relacionadas?
Este factor puede ser uno de los grandes inconvenientes a la hora de introducir los wearable en la vida diaria, por lo que la minimización del impacto visual y la comodidad de uso son dos motivos fundamentales por los que las tendencias tecnológicas van derivándose hacia dispositivos que se “funden” con el cuerpo (segundas pieles, tatuajes) y, yendo un poco más allá, que se integran en el cuerpo. Poder llevar los wearables dentro del cuerpo no resulta tan extraño si pensamos que el primer marcapasos externo se construyó en 1957 y sólo un año después se implantó el primer marcapasos interno. Hoy los materiales susceptibles de no ser rechazados por el cuerpo humano son numerosos y las investigaciones en el campo médico, biológico y tecnológico confluyen cada día en nuevos sensores y dispositivos.
Otro de los grandes inconvenientes para el despegue definitivo de los wearables viene de la mano de la cultura de la privacidad de los datos y de la sensación de control. El reto está en demostrar la paradoja de que cuánto más nos controle el dispositivo, más independencia tenemos: un dispositivo capaz de detectar un posible infarto, una situación de estrés o un ataque de epilepsia (todos ellos existen ya), nos dan una mayor movilidad, aumentan nuestras posibilidades de viajar solos y de realizar actividades sin miedo a un imprevisto. Además de poder hacer llamadas a los servicios de emergencia, proporcionar alarmas de medicación con tiempo suficiente y de almacenar información útil para la siguiente revisión médica.
Por tanto, en estos próximos años será fundamental cambiar el concepto de “estar controlados” por el de la seguridad de “recibir información a tiempo”, así como hacer hincapié en la discreción visual de los dispositivos. Esto hará que los wearables sean algo normal en nuestras vidas puesto que los conocimientos y la tecnología para desarrollarlos ya los tenemos.
Tras el informe de la Agencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer (IARC), la OMS recomienda reducir el consumo de carne roja y evitar la ingesta de carne procesada
Que la carne roja debe consumirse con moderación forma parte de las recomendaciones nutricionales mundiales desde hace años. Entiendo entonces que el revuelo generado en esta ocasión se debe a que, por primera vez, se relaciona su ingesta masiva con el temido cáncer. Hasta el momento, la recomendación de consumo moderado de carnes rojas se asociaba al riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares, diabetes, obesidad…, pero cuando nos hablan de cáncer… entonces cunde el pánico.
Para los expertos, las sustancias potencialmente cancerígenas que ingerimos con la carne son el hierro hemínico (que aporta su color rojo característico), las nitrosaminas (sustancias que se forman cuando se unen las aminas de la carne con los nitritos y nitratos que se utilizan como conservantes) y ciertas sustancias químicas que se forman durante el cocinado.
¡Menuda noticia para un país que elabora los mejores jamones y embutidos de todo el mundo, dificultando que aflore el vegetariano que todos llevamos dentro! Que España es un país principalmente carnívoro tampoco es ninguna novedad. Según el Informe del Consumo de Alimentación en España publicado en 2014 por el MAGRAMA, los españoles consumimos al día unos 50 gramos de carne roja y unos 32 gramos de carne procesada.
Veamos si estamos en peligro según la OMS:
Según estos datos, en principio la carne roja no supondría ningún problemaen nuestro país, primero porque el consumo no excede la cantidad recomendada por la OMS y por otro, porque, en el caso de la carne roja, su relación con el cáncer de colon no está suficientemente demostrada. Pero cuando hablamos de carne procesada el panorama cambia. En este caso, para la OMS sí existe evidencia sólida de su relación con el cáncer de colon, aconsejando que mientras menos se consuma mejor. Además, advierte que el riesgo aumenta con el consumo y que porciones de 50 gramos a la semana se asocian con un mayor riesgo. En España, el consumo de carne procesada es casi cinco veces la cantidad recomendada, lo que aumentaría el riesgo al estar más expuestos a las sustancias cancerígenas. En este caso, para valorar si el riesgo es mucho o poco deberíamos conocer qué significa el riesgo absoluto y relativo, ya que puede conducir a error. Estos conceptos se entienden mejor con un ejemplo:
Supongamos que de 100 investigadores de CARTIF, la mitad toma un café durante el desayuno y la otra mitad elige una bebida de cacao. A lo largo de la jornada, 5 de los investigadores que han tomado café y 2 de los que tomaron cacao se sienten mareados.
En términos de riesgo absoluto diríamos que se han mareado el 10 % de los investigadores que tomaron café y el 4 % de la bebida de cacao. Como vemos, el riesgo absoluto de sentirse mareado después de tomar un café es un 6 % mayor que los que eligen cacao. En realidad, el riesgo absoluto es pequeño.
Por otro lado, al hablar del riesgo relativo nos referimos a la diferencia que existe entre los porcentajes de los dos grupos. Es decir, es 2,5 veces más probable que nos sintamos mareados si hemos tomado café que cacao, o dicho de otra manera, el riesgo de marearse de los que toman café es un 60 % mayor respecto a los que toman cacao. Desde luego, utilizando el riesgo relativo, los porcentajes aumentan creando un mayor impacto.
Normalmente, este es el riesgo que utilizan los medios de comunicación en sus titulares para crear más expectación y esto es justo lo que ha sucedido con la información de la OMS. Los titulares han destacado el riesgo relativo (18 %) cuando en realidad el riesgo absoluto de desarrollar cáncer por el consumo de carnes rojas es tan solo del 5 %.
Para aquellos que hayan pensado en la posibilidad de comer la carne cruda o directamente dejar de comer carne, decirles que eso tampoco parece la mejor solución.
En cuanto a la carne cruda, la OMS advierte de que puede ser causa de infecciones. Por otro lado, según un estudio publicado en la revista Biomedcentral en 2013, la relación entre el consumo de carne y la mortalidad tiene “forma de j”, es decir que no comer nada de carne parece peor que tomar algo, ya que la carne es una importante fuente de nutrientes, con proteínas, hierro, Zn, vitamina B, vitamina A y ácidos grasos esenciales.
El sector cárnico es consciente de que este tipo de información sobre el consumo de carne puede afectar la venta de sus productos. En el área de Agroalimentación de CARTIF estamos colaborando con los fabricantes de embutidos para mejorar el perfil nutricional de estos productos y que aporten menos grasa, que esa grasa sea más saludable, disminuir el contenido en sal y los nitratos que se utilizan como conservantes, etc.
Conseguir productos cárnicos más saludables sin perder las características organolépticas típicas de los productos de nuestra tierra se ha convertido actualmente en un desafío personal para el equipo de alimentación de CARTIF.
Ante todo es necesario insistir en que, hablar de progreso científico y técnico es hacerlo del progreso económico y social. Esto es así desde que el homo sapiens apareció en la Tierra. Pero es absolutamente evidente desde el final de la Edad Media cuando empezó a despegar la Ciencia y se comenzaron a aplicar los conocimientos de la misma para satisfacer las necesidades humanas. La Revolución Industrial dio sus primeros pasos en el siglo XVIII al conseguir utilizar de forma masiva y controlada las fuentes naturales de energía. Después, el progreso científico y tecnológico ha continuado de forma imparable. Sin él, nuestra forma de vivir sería muchísimo más pobre y el tan traído y llevado Estado del Bienestar sería una pura entelequia.
Cuando a tantos políticos y demagogos de toda índole se les llena la boca pidiendo o prometiendo mejorar las condiciones de vida de los ciudadanos, seguramente no se les pasa por la cabeza que la base de sus afirmaciones, si de verdad desean el progreso social, está ineluctablemente ligada al progreso científico y técnico.
Desgraciadamente, en las campañas electorales solo se han oído algunas pobres referencias sobre esta causalidad. Debe ser que es un tema que no arrastra a los electores. Este es el primer y gran obstáculo para que la sociedad en su conjunto considere esencial, o que al menos esté entre sus preocupaciones, que el bienestar social está estrechamente ligado a los avances de la Ciencia y la Tecnología. Los creadores de opinión y los que los motivan, tienen una hermosa y difícil tarea a realizar.
La última gran recesión económica, que para nosotros comenzó en 2008, originó la reducción de los recursos dedicados a investigación e innovación. Es verdad que no fueron los únicos ni, a corto plazo, los más dolorosos, pero, con la reducción de aquellos se ataca al proceso de mejora a corto y medio plazo.
Es necesario que quienes nos gobiernan y los que aspiren a hacerlo, lleguen a comprender y pactar la importancia que tienen la investigación y la innovación y traten de emprender de manera eficiente y continuada las acciones necesarias para que sea un valor social aceptado y no apliquen una reducción en sus recursos. Se ha de conseguir una atmósfera adecuada para la utilización eficiente de los recursos públicos y privados que permitan a la sociedad española ser más rica y solidaría.
Tratar de definir una tendencia de moda es como intentar elegir la cámara perfecta; cuando te has comprado lo último en tecnología, tu cuñado aparece con el doble de megapíxeles. Pero esta vez nos toca hablar de Industria 4.0, también conocida como la cuarta revolución industrial. Este paradigma persigue una implantación de las tecnologías de la información en la industria con el objetivo de que los medios de producción se interconecten para así facilitar la transición hacia una industria «inteligente» (o Smart Industry como dice mi cuñado). Por ponernos en contexto, Industria 1.0 y 2.0 se asocian al primer telar mecánico y la primera cadena de montaje, respectivamente.
Un momento, ¿pero es que las máquinas de la fábrica donde trabaja mi cuñado no están ya interconectadas? La respuesta es, depende. En una fábrica (tipo Industria 3.0) con un nivel de automatización razonable, los medios de producción ya están interconectados. Las soluciones tecnológicas actuales ya establecen una jerarquía en la que los diferentes niveles de conectividad (dentro de la fábrica) están fijados, desde el sensor que informa del estado del proceso, hasta el software usado en los niveles más altos de toma de decisión (por ejemplo, para la planificación de negocio o la logística). Sin embargo, la visión Industria 4.0, establece una interconexión mucho más amplia, en la que los medios productivos interaccionan no solo en el propio entorno de la fábrica, sino en toda la cadena de valor a la que pertenecen: proveedores, clientes, logística, etc.
En nuestro día a día, esta hiper-conectividad que se buscan en la Industria 4.0 ya es una realidad: recibimos ofertas y publicidad personalizada en nuestro smartphone o compartimos/generamos información personal o profesional a través de internet (haced la prueba y buscad vuestro nombre en Google). Por lo tanto, ¿qué beneficios puede obtener una compañía o fábrica si abraza el concepto Industria 4.0? Son muchos y variados, (aparte del consabido aumento de la competitividad):
Muchos “Me gusta” en Facebook (es broma).
Innovación de forma continua y colaborativa (en la cadena de valor) en el proceso y producto fabricado (mi proveedor innova en su maquinaria y yo mejoro mi proceso).
Acceso a nuevos modelos de negocio (productos personalizados).
Rápida reacción y adaptación a cambios del mercado (oferta o demanda).
La siguiente pregunta que surge es si la industria española está preparada. Dada la gran variedad de sectores y compañías con diferentes grados de madurez tecnológica, la respuesta no es única. Lo que sí se puede asegurar es que las tecnologías necesarias para esta revolución ya están disponibles: sensores de grandes prestaciones y bajo coste, sistemas embebidos, tecnologías de procesamiento de datos y extracción de conocimiento, algoritmos de encriptación o cifrado entre otras.
¿Qué le falta entonces a la industria española para dar el salto? Como pasa con muchos avances, estos suceden más rápido de lo que somos capaces de asimilar. Hasta hace poco tiempo, todos teníamos algún amigo o familiar que se negaba a tener un smartphone. Es la resistencia natural del hombre (de la mujer menos) a los cambios. Además, existe un déficit formativo que ya se empieza a tratar de suplir mediante programas multidisciplinares que tienen en cuenta la robótica, el diseño industrial, la programación, etc. Sin embargo, no se puede esperar a que estas nuevas generaciones terminen de formarse (nuestros competidores no lo han hecho). El momento es AHORA.
Los actores clave en esta revolución se localizan en todos los ámbitos: las grandes empresas como creadoras de necesidades y tractoras del resto o los fabricantes de bienes de equipo como proveedores de maquinaria productiva en casi cualquier sector. Estos bienes de equipo ya han empezado una “innovación colaborativa” silenciosa. Las experiencias que un fabricante de maquinaria introduce como consecuencia de la experiencia en un sector o cliente concreto, tarde o temprano se trasladan como innovaciones a la siguiente «versión» que de una forma u otra acabarán en otra fábrica.
Mediante la «hiper-conectividad» que fomenta la Industria 4.0 se busca acelerar este proceso de innovación (no solo de los fabricantes de maquinaria) de tal forma que por ejemplo, las máquinas productivas tengan la inteligencia suficiente para proporcionar información en tiempo real de su estado que sea útil para el propio fabricante (por ejemplo, mejorar diseño), la industria en la que estén conectadas (información de su rendimiento energético o mantenimiento) o incluso el fabricante de componentes de estas máquinas (información de la fiabilidad de componentes individuales). Pero estas máquinas «inteligentes» no solo proporcionarán información relevante sino que tendrán la capacidad de influir en el proceso productivo de forma automática para optimizarlo.
Los conceptos clave para esta revolución son variados y tienen también nombres exóticos (de los que le gustan a mi cuñado): sistemas cíber-físicos, Internet de las Cosas o Big Data por citar los más conocidos. Pero serán materia de artículos posteriores.
