Con beca doctoral, David Caballero estudia estructuras inteligentes en la Universidad Estatal de Pensilvania

David Caballero Russi es egresado del pregrado y la maestría en Ingeniería Civil de la Universidad del Norte. A sus 24 años, este sincelejano inició el PhD en Ingeniería Civil, con énfasis en Estructuras Inteligentes, de la Universidad Estatal de Pensilvania. Apasionado por el monitoreo de salud estructural, el ingeniero comenzó presencialmente el doctorado el lunes, 23 de agosto, a través de una beca de asistencia para estudiantes de posgrado que la misma universidad estadounidense financia. 

El monitoreo de salud estructural es un método no destructivo que permite la identificación y detección de daños en cualquier tipo de estructura civil. Durante su pasantía en la Universidad Estatal, Caballero Russi se dedicará a investigar sobre metodologías de monitoreo y control estructural para optimizar la respuesta en tiempo real de las estructuras ante eventos externos como terremotos, fuerzas de viento o tornados, con el fin de evitar colapsos, daños estructurales, fallas parciales y pérdidas humanas. 

“La idea es desarrollar metodologías y procedimientos para conocer qué está sucediendo con una estructura en tiempo real, así como orientar su respuesta de manera particular ante ciertas condiciones que la someten. Todo este trabajo está enfocado al desarrollo de estructuras inteligentes, es decir, aquellas que, al procesar los datos y la información recopilada, son capaces de responder adecuada y óptimamente”, explica el estudiante doctoral. 

La importancia de este tipo de estudios es predicable no solo en la construcción de edificios, sino también en la elaboración de puentes, viaductos, plantas de cemento, estructuras portuarias, entre otras obras civiles de gran envergadura que requieren ser monitoreadas. Y esto se logra dotando a una estructura de sensores (especialmente inalámbricos y de fibra óptica), que transmiten datos de interés sobre su estado de salud, como vibraciones, deformaciones, fisuraciones y humedades. De esta manera, se logra optimizar la respuesta estructural, alargar la vida útil y reducir los costos. 

El tema de la ingeniería estructural ha sido objeto de interés para David Caballero desde mediados del pregrado, cuando cursó asignaturas como estática, mecánica de sólidos y análisis estructural. Y al iniciar su maestría en Ingeniería Civil decidió investigar sobre sistemas de monitoreo de salud estructural de bajo costo para identificar las condiciones y las propiedades dinámicas de cualquier tipo de estructura, graduándose como estudiante destacado el 14 de mayo de 2021. 

El estudiante junto a sus diplomas de pregrado y maestría.

El docente Albert Ortiz Lasprilla, profesor catedrático de posgrados y quien orientó al estudiante con su tesis de maestría, opina que este campo de estudio es relevante a nuestros días porque apunta a crear edificaciones automatizadas. "Es importante tener instrumentación de estructuras porque es lo que aporta información del estado actual de una edificación. Es como cuando vas al médico y te mide presión, ritmo cardiaco, respiración, el estado de organos internos con RX, pruebas de laboratorio en sangre, orina, etc. El problema de esta instrumentación es que en edificios es muy costosa y por eso los ingenieros estamos trabajando en desarrollar sensores propios que abareten el costo de la instrumentación", comenta el docente, quien trabajó con David en otros proyectos como la instrumentación sísmica del Bloque K e investigaciones aplicadas en la DIDI. 

A su vez, Andrés Guzmán Guerrero, doctor en Ingeniería y docente de Ingeniería Civil, trae a colasión la importancia del área desde el punto de vista de la sostenibilidad. “Actualmente existe un uso desmedido de recursos naturales para llevar a cabo obras de infraestructura, precisamente porque el desconocimiento de cómo se van a comportar las edificaciones. Por lo tanto, en la medida en la que un ingeniero pueda hacerle seguimiento a lo que construye y conocer cómo responden esas estructuras ante los eventos naturales, puede optimizar los recursos, tomar decisiones respecto a si es necesario o no un reforzamiento estructural, dar recomendaciones a los clientes respecto a materiales y geometrías e, incluso, contar con ciertas capacidades reales de una estructura para hacerla más eficiente y segura en caso de ampliación o modificación”, señala el académico, quien también orientó al estudiante en su tesis de maestría.

Además de la investigación, David Caballero es un ingeniero apasionado por la academia y la pedagogía. Durante el pregrado, colaboró en grupos de investigación para la formación de otros estudiantes, fue monitor de varios cursos, ganó el premio nacional Sika 2016 y estuvo encargado de la Mesa Sísmica, una plataforma móvil donde se puede apreciar la simulación de un sismo y la deformación de estructuras a raíz de este fenómeno. Durante la maestría, fue profesor de refuerzo de Estática y expuso su tesis en IX Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica. 

También participó en proyectos externos que aportaron a su formación profesional. Realizó consultorías de monitoreo y revisión en el Aeropuerto Internacional Ernesto Cortissoz, donde instaló sensores de aceleraciones y desarrolló rutinas especializadas para traducir la información capturada por los sensores en datos útiles en la toma de decisiones. Y trabajó en la instrumentación y monitoreo de un puente metálico ferroviario en río Sevilla, departamento de Magdalena, donde llevó a cabo ensayos para medir la condición y la respuesta de la estructura frente al tráfico vehicular de trenes..  

Con ese bagaje de experiencias y aprendizajes, sumado a lo que le espera durante sus cuatro años de doctorado, David planea poner al servicio de la comunidad sus conocimientos en estructuras inteligentes para seguir trabajando en pro del desarrollo de la infraestructura civil. “Ese es el objetivo de la academia: investigar, proponer y discutir para hacer un aporte a la sociedad y suministrar soluciones a los problemas del día a día en el área de ingeniería”, señala el becario. 

David Caballero en el campus de la Universidad del Norte.

Las estructuras inteligentes se posicionan como un área de interés para la comunidad académica y profesional, pues apuntan a crear edificaciones resilientes, que sepan comportarse de manera automatizada y responder ante cualquier tipo de eventualidad sin la intervención humana.

“El monitoreo estructural hoy está enfocado hacia el segmento industrial, sin embargo, es un campo laboral que está emergiendo en Colombia, teniendo en cuenta que los sensores son herramientas que hasta ahora están saliendo al mercado. Esta es una tendencia emergente hacia el futuro, y es el primer paso para que las entidades entiendan que el monitoreo estructural garantiza la perduración de una infraestructura en el tiempo”, comenta el ingeniero Andrés Guzmán. 

El docente incentiva a los jóvenes uninorteños a que, así como David, se vinculen a grupos académicos, semilleros de investigación y proyectos adelantados desde la Universidad. De esa manera, “establecen vínculos con estudiantes de maestría y doctorado, tienen acceso a herramientas de investigación y escritura científica, adquieren más información de interés y se especializan en un campo particular de la Ingeniería”.

Por María Fernanda Salgado.