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El ejército financia investigaciones de ingeniería civil en Colorado para mejorar la movilidad de los vehículos

Tres personas con mochilas y sombreros caminan por un verde prado alpino.  El perfil de las Montañas Rocosas se ve a lo lejos bajo un cielo azul.
Sami Fischer, Holly Proulx y Matt Bullock caminan por un prado en Maxwell Ranch.

Estudiantes graduados en ingeniería civil de la Universidad Estatal de Colorado están realizando un estudio del Ejército de EE. UU. que ayuda a predecir cómo los vehículos pesados ​​cruzan con seguridad terrenos desconocidos. El estudio podría tener una amplia aplicación para ganaderos, guardaparques y muchos otros.

Los estudiantes de posgrado Sami Fischer y Holly Proulx están liderando esfuerzos para mejorar los datos satelitales gruesos para crear mapas de humedad del suelo de alta resolución, produciendo un conjunto de datos más preciso y específico para tomar decisiones sobre movilidad de vehículos. Están asesorados por los profesores de ingeniería civil y ambiental Jeff Niemann y Joe Scalia.

Influencia de la humedad del suelo.

Dos mujeres posan para un retrato relajado al aire libre.
Graduados en ingeniería civil Holly Proulx (izq.) y Sami Fischer (der.)

La humedad del suelo puede afectar drásticamente la capacidad de un vehículo para cruzar un paisaje, incluso uno que parece relativamente plano y estable en la superficie. La cantidad de humedad del suelo puede cambiar de un paso a otro y de un día a otro, pero los datos satelitales actuales sólo proporcionan una medición para celdas de cuadrícula de nueve kilómetros. Si bien los datos aproximados son suficientes para los modelos meteorológicos, se requiere una mayor precisión para aplicaciones más amplias.

Para crear mapas de humedad del suelo de mayor resolución, Fischer y Proulx utilizan datos satelitales conocidos como «SMAP» (Soil Moisture Active Passive) junto con datos de topografía y vegetación de alta resolución. Luego, el equipo de investigación mide muestras de suelo en el campo para comparar su contenido de humedad con los modelos.

Satélites, sondas y rovers

Los estudiantes miden la humedad del suelo utilizando dos métodos: HydraProbes y el Cosmic Ray Neutron Rover.

HydraProbes son dispositivos portátiles que se insertan en el suelo y miden la humedad del suelo en ese lugar. Cósmico El rover de rayos neutrones es una tecnología emergente que puede desplazarse sobre un área y recopilar datos de humedad del suelo para un área circundante de ~290 metros de diámetro. Los rayos cósmicos son partículas subatómicas que se originan fuera de nuestro sistema solar y viajan a la velocidad de la luz. Cuando los rayos cósmicos interactúan con el agua, se ralentizan, proporcionando un método para detectar y medir la humedad que casi suena a ciencia ficción.

Fischer se centra en la exactitud de sus datos. «La idea es que el modelo sea aplicable en cualquier lugar. Necesitamos cuantificar la precisión de los datos de entrada y salida para que el usuario final pueda tomar decisiones informadas sobre el terreno y la humedad del suelo presente”, dijo Fischer.

Además de las laderas, valles y diferentes terrenos estudiados en el proyecto, Proulx examina caminos o caminos no mejorados.

«Todos los modelos actuales de reducción de la humedad del suelo se aplican a sitios paisajísticos con suelo y vegetación nativos donde no se produce compactación externa», dijo Proulx.

El agua, como los humanos, prefiere el camino de menor resistencia. En los senderos y caminos por los que transitan personas, animales y vehículos con mayor frecuencia, el suelo se compactará y la vegetación se reducirá, lo que dificultará el paso del agua o su permanencia en el suelo.

Ampliando la aplicación

El proyecto está financiado por el Centro DEVCOM de Análisis del Ejército de EE.UU. y el Instituto Leonard Wood mejorar la capacidad del ejército para cruzar de manera predecible terrenos desconocidos con vehículos pesados ​​y equipo militar.

La investigación podría tener una aplicación mucho más amplia.

«Este modelo podría aplicarse a la agricultura, la respuesta a desastres y otros campos donde viajar a través de un paisaje desconocido puede tener un gran impacto», dijo Proulx.

Con su investigación sobre los patrones de humedad del suelo en carreteras sin pavimentar, Proulx también espera colaboraciones futuras con el Servicio Forestal de EE. UU. y el Servicio de Parques Nacionales de EE. UU. «Durante las temporadas de nieve y lluvias, los senderos se cerrarán a discreción del guardabosques, pero con un modelo como este, pueden abrirse y cerrarse automáticamente dependiendo de la humedad y las condiciones del tráfico».

«Conocer la humedad del suelo es fundamental para predecir cómo se comportará el suelo», afirma Scalia, experto en comportamiento del suelo. «La diferencia entre un camino sólido y un pantano fangoso puede ser sólo un pequeño porcentaje de la humedad del suelo».

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