4.1: Introducción

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Donald Coffelt and Chris Hendrickson
Carnegie Mellon University via Donald Coffelt and Chris Hendrickson

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Tan pronto como la infraestructura es recién construida o rehabilitada, ésta comienza a deteriorarse. La disminución en la condición general de la infraestructura puede ser lenta, pero es inevitable. El descenso puede ser mitigado por el mantenimiento preventivo o incluso revertido por acciones importantes de rehabilitación como el repavado, pero el deterioro volverá a continuar sin continuar las intervenciones que probablemente sean costosas.

La 'Hipótesis de Deterior' común postula que la infraestructura se deteriorará con el tiempo debido al uso y otros factores. La forma estricta de la 'Hipótesis de Deterior' asume que las condiciones no pueden mejorar con el tiempo a menos que exista una intervención de administradores de infraestructura y trabajadores. Los factores típicos que causan el deterioro son la intemperie, la corrosión, el estrés relacionado con el uso y el desgaste general. La Figura 4.1.1 ilustra la hipótesis de deterioro con degradación lenta de la condición por un período de tiempo, luego un deterioro más rápido a medida que la infraestructura envejece y su condición se degrada. Como se muestra en la figura, las intervenciones para la preservación de activos pueden mejorar la calificación de condición del activo, pero luego se reanuda el deterioro.

Si bien la hipótesis de deterioro se utiliza para componentes de infraestructura, también es relevante y se usa para una variedad de otros dispositivos. Por ejemplo, el papel puede deteriorarse debido a insectos, moho, fuego, daños por agua, reacciones químicas causadas por la luz, desgaste en uso y otros factores. Se espera que el equipo mecánico se deteriore con el tiempo. Por ejemplo, la Figura 4.1.2 muestra un automóvil desgastado. En muchos casos, los equipos desgastados deben ser reemplazados por requisitos reglamentarios o decisiones del propietario.

La elección de los materiales y la calidad de la construcción pueden ralentizar el proceso de deterioro de la infraestructura. De igual manera, las condiciones climáticas favorables pueden hacer que incluso el inevitable deterioro sea bastante lento. Por ejemplo, la penetración de agua con ciclos de congelación-descongelación en climas más fríos puede resultar en una aparición más rápida de grietas en el pavimento. La Figura 4.1.3 muestra la probabilidad de calidad aceptable (mostrada como 'probabilidad de sobrevivencia') para cubiertas de puentes sin trabajos de rehabilitación con diferentes condiciones materiales, de tránsito y ambientales. Como se puede observar, la propagación de las probabilidades de supervivencia sobre las diferentes condiciones es bastante grande.

Figura\(\PageIndex{3}\): Probabilidad de Supervivencia (Condición Aceptable) para Cubiertas de Puente. Fuente: FHWA, 'Lecciones de historia del Inventario Nacional Puente, Dominio Público, http://www.fhwa.dot.gov/publications...s/08may/05.cfm. Ilustra diferentes condiciones de materiales, tráfico y clima.

A medida que disminuye la condición de infraestructura, los administradores de infraestructura deben considerar qué medidas (si las hubiera) se deben tomar para revertir el deterioro. Algunas decisiones son relativamente simples, como intervenir sobre estructuras en peligro de colapso. Más comúnmente, los administradores de infraestructura toman tales decisiones como parte del proceso de gestión de activos descrito anteriormente.

Un insumo importante en dicha toma de decisiones es la expectativa de deterioro en el futuro si no se hace nada para revertir el daño existente. El modelado de deterioro es un proceso de tomar información de evaluación de condición (como se describe en el Capítulo 3) y pronosticar las condiciones futuras esperadas.
Existen numerosos enfoques para modelar el deterioro. En este capítulo, discutiremos brevemente los siguientes enfoques:

Modelado sin deterioro. Utilizar las condiciones existentes para la toma de decisiones.
Extrapolación/Media Móvil de condiciones a lo largo del tiempo.
Modelos de regresión basados en análisis estadísticos.
Modelos Markov de deterioro probabilístico.
Modelos Semi-Markov de deterioro probabilístico
Redes Neuronales utilizando un enfoque de inteligencia artificial basado en un conjunto de ejemplos de aprendizaje de deterioro.
Distribuciones de Fallas y Análisis de Árbol de Fallas para evaluar la probabilidad de falla.

En esta discusión, nuestra intención es proporcionar suficientes antecedentes para que los administradores de infraestructura comprendan los diferentes enfoques, incluyendo sus ventajas y desventajas. En su caso, se proporcionan referencias para aquellos que deseen profundizar en enfoques particulares o de manera más completa.
Finalmente, todos los enfoques de modelado de deterioro señalados anteriormente dependen de datos empíricos sobre el deterioro de los componentes. ¡Mantener esos registros es una tarea crítica de administración de activos!