Mercado de monitoreo de salud estructural: tamaño de la industria global, participación, tendencias, oportunidades y pronóstico, por oferta (hardware, software y servicios), por tecnología (cableada, inalámbrica), por uso final (infraestructura civil, aeroespacial y defensa, energía, minería), por región y competencia, 2019-2029F

Descripción general del mercado

El mercado global de monitoreo de la salud estructural fue testigo de una valoración de USD 2.0 mil millones en 2023 y está preparado para un crecimiento sólido, proyectando una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 14,6% hasta 2029. El mercado de monitoreo de la salud estructural (SHM) abarca un segmento especializado dentro del campo más amplio de la ingeniería civil y la gestión de infraestructura, centrándose en la evaluación y el monitoreo continuos de la integridad estructural y el desempeño a lo largo del tiempo. Los sistemas SHM utilizan varios sensores, técnicas de adquisición de datos y herramientas analíticas para detectar, evaluar y predecir la salud estructural de edificios, puentes, presas, túneles y otros activos de infraestructura críticos. Los componentes clave de los sistemas SHM incluyen sensores capaces de medir parámetros como la tensión, el desplazamiento, la temperatura, la vibración y la corrosión. Estos sensores se instalan estratégicamente dentro o sobre las estructuras para capturar datos en tiempo real sobre el comportamiento estructural y las condiciones ambientales. Las unidades de adquisición de datos recopilan y transmiten datos de los sensores a sistemas de procesamiento centralizados, donde algoritmos avanzados y herramientas analíticas analizan la información para evaluar el estado de salud estructural e identificar posibles problemas o anomalías.

Impulsores clave del mercado

Cada vez se hace más hincapié en la seguridad y la resiliencia de las infraestructuras

Uno de los principales impulsores del mercado mundial de monitoreo de la salud estructural (SHM) es el mayor enfoque en la mejora de la seguridad y la resiliencia de las infraestructuras en todo el mundo. Las estructuras civiles envejecidas, como puentes, presas, carreteras y edificios, requieren un monitoreo continuo para evaluar su integridad estructural y mitigar los riesgos asociados con posibles fallas. Los gobiernos, las empresas de ingeniería y los operadores de infraestructuras invierten cada vez más en sistemas SHM avanzados para monitorear activos críticos en tiempo real. Estos sistemas proporcionan datos valiosos sobre las condiciones estructurales, lo que permite un mantenimiento proactivo e intervenciones oportunas para prevenir eventos catastróficos.

El énfasis en la seguridad de la infraestructura está impulsado por la creciente urbanización, la densidad de población en los centros urbanos y la necesidad de proteger la seguridad pública. Los incidentes importantes, como los derrumbes de puentes y las fallas de infraestructura, subrayan la importancia crítica de implementar soluciones SHM sólidas. Al implementar sensores avanzados, tecnologías de monitoreo y análisis de datos, las partes interesadas pueden garantizar la detección temprana de problemas estructurales, optimizar los cronogramas de mantenimiento y extender la vida útil de los activos de infraestructura.

Los marcos regulatorios y las normas exigen inspecciones y evaluaciones periódicas de los activos de infraestructura para cumplir con las regulaciones de seguridad. Las tecnologías SHM desempeñan un papel fundamental en el cumplimiento de estos requisitos al proporcionar datos precisos y confiables para una toma de decisiones informada. A medida que los gobiernos de todo el mundo priorizan la resiliencia de la infraestructura frente a los desastres naturales, los impactos del cambio climático y el envejecimiento de la infraestructura, la demanda de soluciones integrales de SHM continúa creciendo, lo que impulsa la expansión del mercado.

Avances en tecnologías de sensores e integración de IoT

La evolución de las tecnologías de sensores y la integración de las capacidades de Internet de las cosas (IoT) son impulsores importantes que dan forma al mercado global de SHM. Los sensores desempeñan un papel crucial en el monitoreo del comportamiento estructural al capturar datos en tiempo real sobre parámetros como la tensión, la temperatura, la vibración y la corrosión. Los avances recientes en la miniaturización de sensores, la comunicación inalámbrica y la eficiencia energética han permitido el despliegue de sensores en entornos desafiantes y ubicaciones remotas, lo que amplía el alcance de las aplicaciones de SHM.

La integración de IoT mejora los sistemas SHM al permitir una conectividad fluida y el intercambio de datos entre sensores, plataformas en la nube y herramientas de toma de decisiones. Las soluciones SHM habilitadas para IoT facilitan el monitoreo continuo, el análisis predictivo y el acceso remoto a datos de infraestructura críticos. Esta capacidad permite a las partes interesadas detectar anomalías, predecir posibles fallas y optimizar las estrategias de mantenimiento de manera proactiva.

La proliferación de iniciativas de infraestructura inteligente, ciudades inteligentes y transformación digital en industrias como la construcción y el transporte impulsan la adopción de soluciones SHM habilitadas para IoT. Estas soluciones permiten el monitoreo en tiempo real del estado de la infraestructura, mejoran la eficiencia operativa y respaldan la toma de decisiones basada en datos para la gestión de activos y la planificación del ciclo de vida. A medida que las organizaciones buscan aprovechar las tecnologías de IoT para mejorar el rendimiento y la confiabilidad de la infraestructura, la demanda de soluciones SHM avanzadas equipadas con redes de sensores y capacidades de IoT continúa aumentando.

Inversiones crecientes en el desarrollo de infraestructura

El aumento de las inversiones en proyectos de desarrollo de infraestructura en todo el mundo está impulsando la demanda de soluciones de monitoreo de la salud estructural (SHM). Los gobiernos, las entidades del sector privado y las organizaciones internacionales están asignando presupuestos significativos para modernizar la infraestructura obsoleta, construir nuevos activos y mejorar la resiliencia frente a los desastres naturales y los impactos del cambio climático. Los sistemas SHM desempeñan un papel crucial para garantizar la durabilidad, la seguridad y la eficiencia operativa a largo plazo de estas inversiones en infraestructura. Los grandes proyectos de infraestructura, como puentes, túneles, ferrocarriles, aeropuertos y edificios, requieren un seguimiento exhaustivo para evaluar la salud estructural, controlar las fases de construcción y validar las hipótesis de diseño. Las tecnologías SHM proporcionan a las partes interesadas información valiosa sobre el rendimiento estructural, lo que permite un mantenimiento proactivo, reparaciones oportunas y una gestión eficiente del proyecto. Al integrar SHM en proyectos de infraestructura desde el inicio hasta la operación, las partes interesadas pueden mitigar los riesgos, optimizar la asignación de recursos y garantizar el cumplimiento de las normas reglamentarias. Las inversiones en ciudades inteligentes e iniciativas de infraestructura sostenible enfatizan la importancia de monitorear los activos de infraestructura urbana en tiempo real. Las soluciones SHM equipadas con sensores avanzados, análisis de datos y capacidades de modelado predictivo respaldan los objetivos de las ciudades inteligentes al mejorar la resiliencia de la infraestructura, mejorar la prestación de servicios y minimizar el impacto ambiental. A medida que las inversiones en infraestructura global continúan aumentando, impulsadas por el crecimiento económico, las tendencias de urbanización y los desafíos ambientales, la demanda de tecnologías SHM innovadoras que mejoren el rendimiento y la longevidad de la infraestructura sigue siendo fuerte.

Principales desafíos del mercado

Complejidad y costo de implementación

La implementación de sistemas SHM a menudo implica complejidades y costos significativos. Instalar sensores, establecer sistemas de adquisición de datos e integrar software de monitoreo en la infraestructura existente puede ser un desafío técnico y una demanda financiera exigente. La complejidad surge de los diversos tipos de estructuras (por ejemplo, puentes, represas, edificios), cada uno de los cuales requiere soluciones de monitoreo personalizadas. Además, la modernización de estructuras antiguas con tecnología SHM aumenta el costo y la complejidad debido a problemas de accesibilidad y compatibilidad con la infraestructura existente.

Abordar este desafío requiere soluciones innovadoras que agilicen los procesos de instalación, reduzcan los costos de hardware y mejoren la interoperabilidad entre diferentes sistemas de monitoreo. Las colaboraciones entre los proveedores de SHM, los propietarios de infraestructura y los organismos reguladores son esenciales para desarrollar pautas estandarizadas y mejores prácticas para una implementación rentable en diversos tipos de infraestructura.

Gestión e interpretación de datos

La gestión e interpretación de grandes cantidades de datos generados por los sistemas SHM plantea desafíos importantes. Los sensores recopilan continuamente datos sobre el comportamiento estructural, incluidas las vibraciones, la tensión, la temperatura y las condiciones ambientales. El gran volumen y la variedad de datos requieren soluciones de almacenamiento de datos sólidas, protocolos de transmisión de datos eficientes y herramientas de análisis avanzadas para el monitoreo en tiempo real y el análisis predictivo.

La gestión eficaz de datos implica abordar cuestiones como la fusión de datos de múltiples sensores, garantizar la integridad y confiabilidad de los datos y establecer protocolos para la privacidad y seguridad de los datos. La interpretación de los datos para extraer información procesable requiere experiencia en procesamiento de señales, aprendizaje automático e ingeniería estructural, que pueden ser escasos y costosos de implementar.

Los actores del mercado de SHM están invirtiendo en plataformas de análisis impulsadas por IA y soluciones basadas en la nube para mejorar las capacidades de procesamiento de datos y facilitar el monitoreo y el análisis remotos. Los esfuerzos de colaboración entre las partes interesadas de la industria para desarrollar formatos y protocolos de datos estandarizados harán avanzar aún más el campo y superarán los desafíos de la gestión de datos.

Tendencias clave del mercado

Integración de tecnologías de IoT e IA

Una de las tendencias significativas que configura el mercado global de monitoreo de la salud estructural es la integración de las tecnologías de Internet de las cosas (IoT) e inteligencia artificial (IA). IoT permite la implementación de sensores y actuadores en estructuras como puentes, edificios y presas, recopilando datos en tiempo real sobre el comportamiento estructural, las condiciones ambientales y los parámetros operativos. Los algoritmos de IA analizan estos datos para detectar anomalías, predecir posibles fallas y optimizar los cronogramas de mantenimiento.

Esta tendencia está impulsada por la necesidad de mantenimiento predictivo y gestión proactiva de riesgos en la gestión de infraestructura. Al aprovechar IoT e IA, las partes interesadas pueden mejorar los procesos de toma de decisiones, extender la vida útil de los activos y reducir los costos de mantenimiento. Además, los avances en la informática de borde permiten el procesamiento de datos en tiempo real a nivel de sensor, lo que permite una respuesta inmediata a eventos críticos y minimiza el tiempo de inactividad.

Las empresas líderes en el mercado de SHM están desarrollando plataformas de análisis impulsadas por IA que combinan modelos de aprendizaje automático con datos de sensores para proporcionar información procesable sobre la salud estructural. Estas soluciones permiten a los ingenieros y administradores de activos implementar estrategias de mantenimiento específicas, priorizar reparaciones y garantizar la seguridad y confiabilidad de los activos de infraestructura.

A medida que las tecnologías de IoT e IA continúan evolucionando, se espera que su integración en los sistemas SHM impulse la innovación y la eficiencia en el monitoreo de la infraestructura, haciendo que las prácticas de mantenimiento predictivo y basado en datos sean estándar en toda la industria.

Adopción de redes de sensores inalámbricos

Otra tendencia clave en el mercado global de SHM es la adopción generalizada de redes de sensores inalámbricos (WSN) para monitorear la salud estructural. Los sistemas de sensores cableados tradicionales están siendo reemplazados por WSN debido a su escalabilidad, rentabilidad y facilidad de instalación en estructuras existentes. Estas redes permiten el monitoreo continuo de parámetros estructurales como vibraciones, tensión, temperatura y corrosión sin la necesidad de un cableado extenso.

La implementación de WSN mejora las capacidades de recopilación de datos en infraestructuras a gran escala, lo que proporciona información integral sobre el rendimiento y el estado estructural a lo largo del tiempo. Los avances en la tecnología de sensores, incluida la miniaturización y la mejora de la vida útil de la batería, han facilitado la expansión de las aplicaciones de WSN en entornos hostiles y remotos.

La conectividad inalámbrica permite la transmisión de datos en tiempo real a plataformas de monitoreo centralizadas o sistemas de análisis basados en la nube. Esta capacidad permite a las partes interesadas monitorear múltiples estructuras simultáneamente, detectar signos tempranos de deterioro e implementar intervenciones oportunas para prevenir fallas estructurales.

Los proveedores líderes en el mercado de SHM están desarrollando soluciones WSN sólidas integradas con herramientas de análisis avanzadas para el monitoreo continuo y el mantenimiento predictivo. Estos sistemas ofrecen escalabilidad para adaptarse a redes de infraestructura complejas y respaldar la interoperabilidad con los marcos de monitoreo existentes.

A medida que los propietarios y operadores de infraestructura buscan soluciones de monitoreo escalables y rentables, se espera que crezca la adopción de WSN en el mercado de SHM, lo que impulsará la demanda de tecnologías de sensores innovadoras y plataformas de gestión de datos que optimicen el rendimiento y la seguridad de los activos.

Enfoque en infraestructura sostenible y resiliente

El desarrollo de infraestructura sostenible y resiliente está surgiendo como una tendencia crítica que influye en el mercado de SHM a nivel mundial. Los gobiernos, las empresas de ingeniería y los desarrolladores de infraestructura están priorizando cada vez más los proyectos que mejoran la sostenibilidad ambiental, resisten los impactos del cambio climático y mejoran la resiliencia de la comunidad.

Las tecnologías SHM desempeñan un papel fundamental en el apoyo a estas iniciativas al proporcionar información sobre el rendimiento y la durabilidad de las soluciones de infraestructura sostenible, como edificios ecológicos, estructuras de energía renovable e infraestructura urbana resiliente. Los parámetros de monitoreo como la estabilidad estructural, la eficiencia energética y el impacto ambiental permiten a las partes interesadas optimizar los criterios de diseño, evaluar los objetivos de sostenibilidad a largo plazo y garantizar el cumplimiento de las normas y regulaciones de construcción ecológica.

Los sistemas SHM contribuyen a la gestión del ciclo de vida de la infraestructura sustentable al monitorear la degradación de los materiales, la huella de carbono y la eficiencia operativa. El análisis de datos en tiempo real facilita las estrategias de mantenimiento proactivo, la optimización de los recursos y la gestión de los costos del ciclo de vida, alineándose con los principios de desarrollo sustentable y mejorando los resultados del proyecto.

Los principales proveedores de SHM están integrando sensores ambientales, dispositivos habilitados para IoT y análisis predictivos en sus soluciones para respaldar proyectos de infraestructura sustentable. Estas innovaciones permiten el monitoreo en tiempo real de las condiciones ambientales, los patrones de consumo de energía y las métricas de salud estructural, lo que permite a las partes interesadas tomar decisiones informadas que prioricen la gestión ambiental y el bienestar de la comunidad.

A medida que las iniciativas globales se centran en lograr objetivos de desarrollo sostenible y construir infraestructura resiliente, la integración de tecnologías SHM seguirá expandiéndose, impulsando el crecimiento del mercado y la innovación en monitoreo ambiental, eficiencia energética y desarrollo urbano sostenible.

Información segmentaria

Información sobre la oferta

El segmento de hardware tuvo la mayor participación de mercado en 2023. Los componentes de hardware como sensores, sistemas de adquisición de datos y dispositivos de monitoreo son fundamentales para la implementación de sistemas de monitoreo de salud estructural. Estos componentes juegan un papel crucial en la recopilación de datos en tiempo real sobre la integridad estructural, el rendimiento y el estado de los edificios, puentes, represas, tuberías y otras infraestructuras. Los sensores integrados en las estructuras detectan cambios en parámetros como la tensión, la vibración, la temperatura y la corrosión, lo que proporciona información valiosa sobre posibles problemas estructurales o deterioro. La fiabilidad y la precisión de los dispositivos de hardware son esenciales para garantizar la eficacia de los sistemas SHM. Los sensores avanzados y los equipos de monitorización son capaces de capturar mediciones precisas durante períodos prolongados, lo que permite a los ingenieros y las partes interesadas evaluar el comportamiento estructural y tomar decisiones informadas sobre las estrategias de mantenimiento, reparación o modernización. Esta capacidad es particularmente crítica en las industrias donde la seguridad, la eficiencia operativa y la longevidad de los activos son preocupaciones primordiales.

Los avances continuos en la tecnología de sensores y la ciencia de los materiales han mejorado el rendimiento y la durabilidad del hardware SHM. Los sensores modernos son capaces de soportar duras condiciones ambientales, incluidas temperaturas extremas, atmósferas corrosivas y entornos de alto impacto, sin comprometer la calidad de los datos ni la fiabilidad del sistema. Esta robustez es crucial para implementar soluciones SHM en diversos entornos y aplicaciones en todo el mundo. Los requisitos reglamentarios y los estándares de la industria a menudo exigen la instalación de hardware SHM en infraestructura crítica para garantizar el cumplimiento de las directrices de seguridad y los estándares operativos. Los gobiernos, los propietarios de infraestructuras y las empresas de ingeniería reconocen cada vez más el valor de invertir en hardware SHM como parte de estrategias proactivas de mantenimiento y gestión de riesgos, con el objetivo de minimizar el tiempo de inactividad, mitigar los riesgos de fallas estructurales y extender la vida útil de los activos de infraestructura.

Perspectivas regionales

La región de América del Norte tuvo la mayor participación de mercado en 2023. América del Norte se beneficia de un panorama de infraestructura sólido, que comprende una vasta red de estructuras civiles antiguas, como puentes, represas, carreteras y edificios. Con las crecientes preocupaciones sobre la seguridad de la infraestructura, existe una creciente demanda de soluciones de monitoreo avanzadas para evaluar la integridad estructural y mitigar los riesgos asociados con posibles fallas. Los sistemas de monitoreo de salud estructural brindan datos en tiempo real sobre las condiciones estructurales, lo que permite un mantenimiento oportuno y una gestión proactiva de los activos de infraestructura. Esta capacidad es particularmente crítica en América del Norte, donde se prioriza la resiliencia de la infraestructura y la seguridad pública.

La región cuenta con un sector tecnológico altamente desarrollado y una fuerte presencia de actores clave de la industria que se especializan en soluciones SHM. Las empresas con sede en América del Norte, incluidos los principales proveedores de sensores, software de monitoreo y servicios de análisis de datos, lideran las innovaciones en tecnología SHM. Estas innovaciones incluyen tecnologías de sensores avanzadas, sistemas de comunicación inalámbrica y capacidades de análisis predictivo que mejoran la precisión y confiabilidad de los datos de monitoreo estructural.

América del Norte se beneficia de importantes inversiones en investigación y desarrollo, respaldadas por colaboraciones entre instituciones académicas, agencias gubernamentales y empresas privadas. Estas asociaciones impulsan avances tecnológicos en SHM, fomentando el desarrollo de nuevas metodologías, algoritmos y técnicas de monitoreo adaptadas para abordar desafíos específicos en el monitoreo de infraestructura.

Los marcos regulatorios en América del Norte promueven la adopción de soluciones SHM al estipular estándares de seguridad estrictos y evaluaciones estructurales periódicas para infraestructura crítica. El cumplimiento de estas regulaciones requiere la implementación de sistemas de monitoreo sofisticados que puedan proporcionar información integral sobre la salud y el rendimiento estructural. Además, el enfoque proactivo de la región hacia la integración de tecnologías digitales, como Internet de las cosas (IoT) y computación en la nube, en el monitoreo de infraestructura mejora aún más las capacidades de los sistemas SHM. Estas tecnologías permiten la recopilación, el análisis y el monitoreo remoto de datos en tiempo real, lo que permite a los administradores de activos e ingenieros tomar decisiones informadas y optimizar las estrategias de mantenimiento.

Desarrollos recientes

• En mayo de 2024, Korea Aerospace Industries (KAI), con sede en Sacheon-si, Corea del Sur, un destacado fabricante de componentes de aeronaves y fuselajes, contrató a Acellent Technologies Inc. de Sunnyvale, California, EE. UU., para proporcionar sistemas de monitoreo de salud estructural (SHM). Estos sistemas se implementaron para monitorear la integridad y el rendimiento de las estructuras compuestas utilizadas en el avión de combate KAI KF-21. 

Actores clave del mercado

• Campbell Scientific, Inc. 
• COWIA/S
• SGS SA
• AcellentTechnologies, Inc.
• Kinemetrics Inc.
• DigitexxData Systems, Inc.
• RSTInstruments Ltd.