Empleo de drones para la realización de inspecciones principales de puentes y obras de paso (I)
Jueves, 13 Julio, 2023En el último número de Cimbra, el 423, analizamos, de la mano de Rubén RodrÃguez Elizalde, Colegiado de la Zona de Madrid del Colegio de Ingenieros Técnicos de Obras Públicas, el empleo de drones para la realización de inspecciones principales de puentes y obras de paso. En la publicación, disponible online, se puede ver un buen número de imágenes de ejemplo para conocer en profundidad este ámbito de la IngenierÃa Civil en el que la tecnologÃa es una herramienta primordial.
El uso de aeronaves no tripuladas (RPAS), más conocidas como drones, se ha extendido a lo largo de los últimos años con aplicaciones múltiples y muy diversas. Entre ellas, están las inspecciones de elementos de estructuras de obra civil. El presente artÃculo se cimienta sobre la experiencia adquirida a lo largo de una notable cantidad de inspecciones principales detalladas, realizada sobre construcciones diversas, fundamentalmente puentes y obras de paso. Con la realización de las mismas y con la información obtenida en ellas, se dispone del material suficiente para valorar si la aeronave puede servir como herramienta de calidad para la realización de los trabajos que actualmente se llevan a cabo mayoritariamente con personal cualificado, que precisa del transporte y de la instalación de aparatosos medios auxiliares, con una elevada inversión económica y de tiempo, especialmente en la cuidadosa planificación de los trabajos.
Del mismo modo, se incide de forma muy especial en la seguridad y en la reducción de riesgos: seguridad y reducción de riesgos hacia la construcción que inspeccionar, pues se han llegado a revisar monumentos de gran valor histórico y artÃstico; y reducción de riesgos para la seguridad y la salud de los trabajadores que actualmente desempeñan las labores de inspección.Â
La inspección estructural, dentro de un programa de conservación, es esencial, pues posibilita la obtención de los datos necesarios para conocer, en cada momento, el estado funcional, resistente y también estético de un puente o de una estructura de paso. AsÃ, los datos que recogemos en las inspecciones sirven para que, por un lado, se puedan determinar las operaciones de mantenimiento o de reparación necesarias en el momento apropiado y, por otro, se puedan adoptar las pertinentes medidas preventivas para con ello evitar cualquier tipo de accidente. Aceptando lo anterior, la GuÃa para la Realización del Inventario de Obras de Paso (de agosto de 2009), la GuÃa de Inspecciones Básicas de Obras de Paso (de agosto de 2009) y la GuÃa para la Realización de Inspecciones Principales de Obras de Paso en la Red de Carreteras del Estado (de agosto de 2012), todas ellas editadas por el Ministerio de Fomento, distinguen los siguientes tipos de inspecciones, ordenadas de menor a mayor profundización:
- Inspección Rutinaria. Se trata de una inspección básica efectuada por personal no especializado (personal encargado del mantenimiento de la carretera). La guÃa señala que se realizan en todas las obras de paso iguales o superiores a 1,00 m de luz. Su objetivo es hacer un buen seguimiento del estado de las estructuras, para detectar lo antes posible fallos aparentes, que podrÃan originar gastos importantes de conservación o de reparación si no son corregidos a tiempo.
- Inspección Principal. Se trata de una inspección más profunda que la rutinaria, pero que sigue siendo esencialmente visual. Debe incluir un examen de todos los elementos de la obra de paso que sean visibles, por lo que exigirá en muchos casos la utilización de medios auxiliares que hagan posible tal observación.
La necesidad de emplear medios extraordinarios de acceso subdivide las Inspecciones Principales en dos categorÃas:
Inspección Principal General. Consiste en una observación visual detallada de todos los elementos visibles que constituyen el puente sin necesidad de medios de acceso extraordinarios. Se utilizarán elementos auxiliares sencillos.
Inspección Principal Detallada. En este tipo de inspecciones, es imprescindible el uso de medios de acceso extraordinarios que garanticen la posibilidad de inspección de todas las partes visibles.
- Inspección Especial. Este tipo, a diferencia del resto, no se ha de realizar sistemáticamente, sino que surge, generalmente, como consecuencia de los daños detectados en una principal o, excepcionalmente, a consecuencia de una situación singular. En estas inspecciones, además de la realización de un examen visual, se necesitan ensayos y mediciones complementarios, con técnicas y equipos especiales. Este nivel de reconocimiento requiere un plan previo a la inspección, detallando y valorando los aspectos que estudiar, asà como las técnicas y medios que emplear.Â
El anterior criterio de clasificación se ha hecho extensivo a más ámbitos que los de las estructuras de carreteras, como las inspecciones de puentes ferroviarios, tal y como acreditan la Instrucción sobre las Inspecciones Técnicas en los Puentes de Ferrocarril (ITPF – 05) o las Normas ADIF de Plataforma NAP 2-4-0.0, Inspección Básica de Puentes de Ferrocarril, y NAP 2-4-0.0, Inspección Principal de Puentes de Ferrocarril. Por esta razón, se ha decidido exponer aquà como punto de partida.
Por otro lado, hace unos años surgió el concepto de Aeronave Sin Piloto a Bordo o de VehÃculo Aéreo no Tripulado. Se trata de aeronaves que pueden ser controladas por el piloto de forma remota o bien programarse y ser completamente autónomas. La incorporación de ciertos accesorios a estos equipos, como pueden ser las cámaras de grabación o de captación de imágenes de alta resolución y el desarrollo de una microtecnologÃa cada vez más precisa y asequible abrió la puerta hace ya tiempo a la posibilidad de incorporar los drones para la realización de este tipo de inspecciones.
En los últimos años, en el campo de la IngenierÃa Civil se han realizado multitud de avances y se ha llevado a cabo una notable cantidad de inspecciones enmarcadas en la clasificación anterior, empleando drones. De acuerdo con el criterio anteriormente expuesto, el empleo de un dron para realizar una inspección hace que el trabajo realizado sea una Inspección Principal Detallada.
El autor del presente artÃculo es, además de Ingeniero Técnico de Obras Públicas, Piloto Oficial Avanzado de Aeronaves de Control Remoto e Instructor y Examinador de Pilotos. Asimismo, realizado más de un centenar de inspecciones técnicas estructurales de obra civil y edificación, tanto de fábrica como de hormigón armado, empleando drones. A lo largo de ellas, ha podido comprobar la validez de esta potente microherramienta al efecto.
No conviene olvidar que las inspecciones rutinarias y las inspecciones principales son inspecciones esencialmente visuales y que son objeto de inspección todos los elementos visibles constitutivos de la estructura. En este sentido, no se puede caer en el error de confundir los conceptos de visibilidad y de accesibilidad, pues un elemento estructural puede ser visible y no ser accesible. En caso de que un elemento visible no sea inspeccionado, la inspección estará incompleta y, por tanto, será un error decir que ésta es correcta.
Puente romano de Alconétar
Aquellos puntos de difÃcil accesibilidad que son visibles son los puntos en los que el empleo de un dron cobra mayor relevancia. Sirva de ejemplo ilustrativo la imagen recogida a continuación: las primeras bóvedas del Puente Romano de Alconétar, en Extremadura (ver figura en Cimbra). Una de las señas de identidad de este puente es el empleo de arcos menores de media circunferencia como directriz para sus bóvedas, frente a la utilización romana común del arco de medio punto. Dado lo rebajado de las bóvedas de este puente y la escasa flecha de las dos primeras, el acceso a su interior para el análisis del estado del intradós resultaba algo complicado (ver figura en Cimbra), de ahà el interés de introducir un dron (ver figura en Cimbra).
Es cierto que hay puntos de galerÃas en los que el acceso puede resultar mucho más complicado que en éste, pues aquà la anchura de la bóveda es de 6,55 m y en caso de necesidad, podrÃa acceder un operario para realizar la inspección pertinente, pero esta experiencia sirve para demostrar que el dron puede desempeñar perfectamente esta función, sin tener que poner en riesgo la seguridad de ningún profesional y obteniendo resultados perfectamente válidos e incluso mejores que los que podrÃa obtener un operario (ver figura en Cimbra). Como se puede observar, todos elementos que conforman esta bóveda son de granito, con sillares y dovelas puestos en seco, siendo el redondeamiento de los vértices caracterÃstico de la alteración del granito, lo más destacable si se omiten ciertas intervenciones puntuales desafortunadas con mortero (ver figura en Cimbra).
Evidentemente, el valor histórico y patrimonial del Puente de Alconétar no es comparable con el de otras estructuras más modernas. No obstante, la necesidad de preservación y cuidado inherente a una construcción de esa antigüedad justifica aún más el uso de un dron para las operaciones de inspección: el empleo de cualquier medio auxiliar podrÃa castigar el monumento mucho más de lo que podrÃa hacerlo un dron y las consecuencias de ese deterioro podrÃan ser irreversibles.
Obra de paso en la carretera DP-3404 a su paso por el rÃo Hospital
A continuación, en la figura 4 (ver figura en Cimbra), vemos un ejemplo mucho más sencillo, pero que igualmente ilustra lo anterior: se recurrió a un dron para adentrarse en una obra de paso que permitÃa a una carretera provincial, la carretera DP–3404, salvar el cauce de un rÃo, el rÃo Hospital, a su paso por el concello coruñés de DumbrÃa. Se trataba de una obra sencilla a nivel constructivo y estructural, pues no era más que un vano conformado por vigas de hormigón armado biapoyadas en los estribos, pero cuya accesibilidad resultaba algo complicada a causa de la vegetación y la corriente fluvial.
El empleo del dron permitió acceder al interior del conjunto tablero–vigas, para poder observar las partes de las vigas no visibles desde el exterior, que eran la práctica totalidad dada la ubicación de la obra de paso. En los extremos de las alas inferiores de algunas vigas se detectaron ligeros desconchones o pequeñas coqueras, carentes de importancia, más allá de más allá de que en algún lugar puntual puedan llegar a dejar el acero de armar al descubierto (figura 5).
Sà se observaron lesiones relacionadas con la acción biológica, acrecentada sin duda por la elevada humedad ambiental de la zona y la presencia del rÃo (ver figura en Cimbra). El hecho de que el puente esté alejado de una zona urbana y, por tanto, no expuesto a una elevada contaminación atmosférica, hace que las concentraciones de agentes agresivos contenidos en la atmósfera, en condiciones habituales, no sean tan grandes como para provocar graves ataques. Lo mismo, de hecho, ocurre con las aguas del rÃo Hospital que discurre bajo la obra de paso.
No obstante, esa ausencia de contaminación atmosférica no impide que se pueda producir una intensa acción biológica con generación de ácido sulfúrico que, aunque sea en pequeña proporción, pueda provocar la acción de organismos vivos. Esta acción se puede manifestar en ataques en forma de lÃquenes o musgos, fruto de la acción de bacterias sulfo-reductoras, vinculadas con el agua circulante. AsÃ, en la figura 6, podemos observar pequeñas biocolonias arraigadas en las caras inferiores e interiores de varias vigas, donde se registra un ambiente de humedad prácticamente constante. Además, se descubrió alguna pátina, entendiendo como tal la capa o la fina pelÃcula delgada y superficial que prolifera sobre la superficie de los paramentos de hormigón a consecuencia del envejecimiento del material y de la acción sinérgica de la humedad y de la contaminación biológica o incluso alguna costra, que ya es una pátina de mayor espesor, en la que el efecto es más lesivo, aunque su procedencia es igualmente orgánico.
En todo caso, todos estos daños eran lesiones vinculadas con la durabilidad del material y no tanto con fallos estructurales: no comprometen la estabilidad o seguridad estructurales a corto plazo, aunque sà conviene vigilarlas. En esta ocasión, el dron permitió, por ejemplo, verificar la ausencia de fisuras diagonales en la cara de las almas de las vigas que nacieran de las zonas de apoyo.
Autor. Rubén RodrÃguez Elizalde, Director Técnico de Elizalde IngenierÃa y Prevención S.L. y Profesor en la Universidad Europea de Madrid y en la Universitat Oberta de Catalunya.Â
Puedes acceder al artÃculo completo en el número 423 de Cimbra, la revista de IngenierÃa Civil del Colegio de Ingenieros Técnicos de Obras Públicas.Â
