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Empleo de drones para la realización de inspecciones principales de puentes y obras de paso (y II)
Lunes, 24 Julio, 2023Hace unos dÃas, en la sección de Actualidad del Colegio de Ingenieros Técnicos de Obras Públicas, recogÃamos la primera parte del artÃculo “Empleo de drones para la realización de inspecciones principales de puentes y obras de pasoâ€, que aparece, a su vez, en el número 423 de Cimbra.Â
AsÃ, la revista de IngenierÃa Civil del Colegio de Ingenieros Técnicos de Obras Públicas incluÃa esta información, indispensable para conocer, de manos de Rubén RodrÃguez Elizalde, la última tecnologÃa de drones aplicada a la profesión.Â
En su primera parte, se detallaban los tipos de inspecciones más comunes para después analizar los casos prácticos del puente romano de Alconétar, en Extremadura, y la obra de paso en la carretera DP-3404 a su paso por el rÃo Hospital, en Coruña.Â
En la segunda, se muestran nuevos ejemplos asà como las conclusiones generales del autor en el uso de drones para inspección de puentes y de obras de paso.Â
Viaducto de La Jarosa
No fue asà en la inspección del viaducto de La Jarosa, que también se trae aquà como ejemplo: en este viaducto, situado en la provincia de Madrid, sà se pudo verificar la presencia de fisuras diagonales en el alma de algunas vigas de hormigón pretensado, cerca de su apoyo (ver figura en Cimbra).
El origen estructural de estas fisuras debe buscarse fundamentalmente en el esfuerzo cortante. Éste es quizás uno de los daños más indeseables que se puede llegar a encontrar en una inspección de una estructura de hormigón armado, pues puede ser causa de colapso sin previo aviso. Un análisis más profundo (inspección especial) de esta fisura revelarÃa si es sÃntoma de una pérdida de nivel de seguridad, de cara a restar trascendencia estructural a este daño.
Puente del Grajal
Por último, se trae aquà la inspección llevada a cabo en el puente del Grajal, un puente medieval monoarco de mamposterÃa de granito, de más de mil años de antigüedad, que está ubicado al norte de la provincia de Madrid. El puente está cimentado directamente sobre roca granÃtica y presenta un excelente estado de conservación. Fue remodelado durante el siglo XVIII, en una operación que alteró ligeramente su aspecto. Dadas sus limitaciones para el tráfico rodado, junto a él, aguas abajo, se construyó en 1895 otro puente mucho más moderno (ver figura en Cimbra), también monoarco, que actualmente soporta la circulación de vehÃculos por la carretera suprayacente.
La existencia de una corriente fluvial, el rÃo Manzanares, las dimensiones geométricas del puente y la inaccesibilidad a ciertas zonas del mismo (ver figura en Cimbra), hacÃan del puente del Grajal una estructura perfecta para constatar la validez del uso de un dron para su inspección. Aparte quedarÃa la toma en consideración de la belleza, la relevancia y el valor histórico y patrimonial del puente, que indudablemente confieren un valor añadido a la inspección realizada.
Iniciada la inspección, lo primero de todo era, sin duda, analizar la cimentación. El dron permitió aproximarse a ella (ver figura en Cimbra). AsÃ, pudimos constatar que los estribos del puente descansan sobre una base de granito idéntico al que conforma los sillares del puente. La cimentación y el arranque de la estructura estaban en perfecto estado (ver figura en Cimbra). AsÃ, el dron demostró ser eficaz para poder realizar una inspección visual pormenorizada de la cimentación (al menos de la parte visible).
Analizada la cimentación, continuamos con la inspección estructural del resto de elementos. El punto más interesante sin duda era el intradós de la bóveda por las lesiones encontradas en él y por su inaccesibilidad. Para poder realizar una inspección visual completa del mismo, necesitarÃamos circular por el rÃo, nadando o navegando sobre una embarcación. Con todo, en ninguno de estos casos se podrÃa lograr el nivel de aproximación a la parte superior de la cara interior de la bóveda que permite el dron.
El granito constitutivo del monumento presentaba, en el intradós, deterioros por la sinergia de acciones de naturaleza diversa: fenómenos de naturaleza quÃmica y fenómenos de naturaleza biológica. AsÃ, observamos la conformación de diversas costras negras, especialmente en los sillares de la zona exterior (ver figuras en Cimbra), presuntamente ligadas a la acción de agentes contaminantes y especialmente a la humedad del rÃo. Sabemos que este puente ha sido restaurado varias veces: el empleo de mortero de cal en la última restauración ha podido incrementar esta lesión.
Junto a las costras oscuras, se pueden observar manchas de enmugrecimiento. Esta lesión también es caracterÃstica de elementos estructurales expuestos a una humedad elevada. Estas manchas resultan de la acción conjunta del agua (humedad), la cristalización de sales aportadas por agentes contaminantes y los sillares y dovelas de granito.
La inspección permitió localizar eflorescencias en la zona central del intradós de la bóveda, manifestadas en esas manchas blanquecinas que podemos observar en las figuras 11 y 12 (ver figuras en Cimbra). Las eflorescencias suelen aparecer alrededor de zonas en las que se produce elevada concentración de humedad, aunque la causa originaria de las mismas suele estar relacionada con el empleo de mortero de cal: toda microfisura que se produce sobre el mortero de cal empleado puede acabar convirtiéndose en una puerta abierta, que posibilite el acceso del agua al interior. Al ser un puente fluvial y tener, por tanto, un ambiente húmedo, la cantidad de agua presente es elevada y, por tanto, mayor cantidad de agua puede entrar al interior por la junta.Â
Esta entrada de agua puede ser previa a un posterior ataque por sales que cristalicen y por heladas (ciclos de hielo–deshielo). La detección de vegetación que ha enraizado en multitud de puntos de las juntas del puente (ver figura en Cimbra) es la mejor prueba de que esas fisuras en el mortero de las juntas existen. Lo más curioso es que este mortero fue usado durante la restauración para, con toda seguridad, evitar que las plantas enraizaran entre los sillares, como era costumbre en el siglo XIX.
Con todo, no podemos olvidar que las costras y, especialmente, las eflorescencias son el resultado de la cristalización de sales. Estas sales se suelen aglutinar alrededor de puntos donde se registra una elevada concentración de humedad. Esta anomalÃa se produce al cristalizar las sales solubles, disueltas en el sistema poroso del granito. El dron fue eficaz para detectar las eflorescencias y, también, para detectar posibles focos de sales, provenientes de la propia fábrica o de agentes exteriores y contaminación, de materiales de intervenciones anteriores, etc.
En la parte superior del intradós, además de los daños anteriormente mencionados, descubrimos la vesiculación y la arenización de varias dovelas (ver figura en Cimbra). Este proceso de alveolización está directamente relacionado con los procesos anteriores: la humedad y las sales pueden causar este deterioro también.
Generalmente, este fenómeno aparece en la confluencia de las vÃas de agua internas (desde el trasdós al intradós, a través del relleno, por un deficiente drenaje), con la acción erosiva del viento. Por tanto, se localizan en zonas expuestas donde se acumula humedad, como es la clave de la bóveda. Allà se unen las vÃas de salida del agua interna y la superficie de desecación. Iniciado este proceso, los remolinos de viento en la oquedad ejercen de catalizador, acelerando el proceso de deterioro.
Junto a estas lesiones, observamos abundante presencia de biocolonias (plantas). Esta vegetación ha crecido, enraizando en las juntas que se disponen entre los mampuestos, especialmente en las juntas de puntos angulares (ver figura en Cimbra). La presencia de estas biocolonias entra en retroalimentación con los fenómenos de humedad, de eflorescencias y de agua de escorrentÃa, tal y como reflejan las manchas observadas (por ejemplo, las manchas negras que observamos en el tÃmpano de la figura 9). Hay que tener especial cuidado con la vegetación, especialmente con la de mayor tamaño, por la acción de las raÃces de los árboles (acción mecánica de notable deterioro) y de otras plantaciones sobre la fábrica.
En principio, los daños anteriormente recogidos no son daños estructurales. Como ya se ha analizado en casos anteriores, son daños relacionados con la durabilidad de los materiales que forman la construcción. En otras palabras, no son lesiones que afectan a la integridad del puente a corto plazo. Sin embargo, son lesiones que sà pueden acabar convirtiéndose en daños más graves si siguen desarrollándose. Prueba de ello son las dovelas arenizadas que se descubrieron en la parte superior (ver figura en Cimbra).Â
Cuando hablamos de daños relacionados con la durabilidad del material que conforma un elemento, nos referimos a lesiones que surgen de la interacción del material deteriorado con las condiciones ambientales que él mismo impone. En otras palabras, la durabilidad del material tenemos que entenderla como la capacidad del material para resistir a la acción del ambiente. Ello incluye todos los ataques quÃmicos, fÃsicos, biológicos o cualquier otro proceso ambiental que tienda a deteriorar el material.Â
La presencia de las eflorescencias implica dos aspectos importantes: el primero, que en algunos mampuestos se está produciendo un proceso de degradación quÃmica, en principio poco peligroso; y el segundo, que, por otra parte, pueden estar generándose tensiones mecánicas internas de importancia debido a la cristalización de la sal, en función del sistema poroso de la fábrica granÃtica.
Las construcciones antiguas y patrimoniales que se encuentran próximas siempre están constituidas por los mismos materiales. Ello es debido a las limitaciones de transporte que habÃa en la antigüedad. Este dato hacÃa especialmente interesante esta construcción: el puente más moderno, del siglo XIX, erigido junto al medieval y con idénticos materiales, deberÃa de sufrir los mismos procesos lesivos.
Efectivamente, el dron permitió corroborar lo anterior. La bóveda del puente decimonónico mostraba las mismas lesiones, aunque con diferente intensidad (figura 15): costras negras, marcas de agua de escorrentÃa y eflorescencias. En los paramentos, también habÃa costras negras y restos de agua de escorrentÃa, en sinergia con la vegetación enraizada en las juntas entre sillares (ver figura en Cimbra). La única lesión que este puente poseÃa, que no incorporaba el antiguo, era una lesión vandálica antrópica: una pintada grafitera en el muro del estribo este (ver figura en Cimbra).
Conclusiones generales
Lo que se ha expuesto en los párrafos anteriores han sido las conclusiones de diversas inspecciones técnicas de reconocimiento. Las inspecciones rutinarias o principales, especialmente las detalladas, requieren del chequeo visual, por parte de un operario especializado, de todos los elementos visibles de la estructura, sean éstos accesibles o no. Como ya se comentó al principio, esa condición de inaccesibilidad puede abocar a que se necesite usar medios de acceso extraordinarios, que garanticen la inspección de todas las partes visibles (ver figuras en Cimbra).
Estos medios de acceso son aparatosos, difÃciles de transportar, económicamente costosos y, lo que es aún más importante, su uso siempre supone un riesgo para la seguridad del trabajador, quien tiene que hacer uso de ellos o subirse a los mismos para poder acceder a aquellas partes de la estructura que, aunque son visibles, son más difÃcilmente accesibles.Â
Efectivamente, las inspecciones visuales de las estructuras, cuando son llevadas a cabo directamente por el personal, suelen requerir del empleo de equipos de trabajo móviles que desplacen a las personas hasta una posición determinada que posibilite la realización de la inspección.
El uso de estos medios auxiliares implica la convivencia de los trabajadores con riesgos como la caÃda de los mismos o, sobre todo, a distinto nivel, el vuelco del equipo, la caÃda de materiales sobre personas o bienes, golpes, choques o atrapamientos del operario o de la propia máquina contra objetos fijos o móviles; y el atrapamiento entre alguna de las partes móviles de la estructura de la máquina y entre ésta y el chasis, por citar solo algunos ejemplos.
La práctica totalidad de estos riesgos desaparece cuando las inspecciones se realizan con drones, siendo especialmente significativo al efecto el caso de la caÃda en altura, al ser innecesario que ningún operario tenga que acceder a este tipo de medios auxiliares o se tenga que descolgar para acceder a puntos complejos.
La experiencia del autor, que se ha intentado sintetizar a lo largo de estas lÃneas, ha permitido constatar los ingentes beneficios que el dron tiene cuando se aplica a tal fin. El empleo de un aparato adecuado, como es el cuadricóptero (empleado en todas las inspecciones comentadas), permite realizar perfectamente la observación visual detallada de todos los elementos visibles, accesibles y no accesibles, que conforman una estructura, con independencia de su tamaño y de su ubicación. Con esta herramienta no se precisa recurrir a esos peligrosos medios de acceso extraordinarios, como sà serÃa preciso en caso de no disponer del dron. Por todo ello, a la luz de la experiencia aquà sintetizada, se pueden extraer las siguientes conclusiones:
- El dron simplifica los trabajos de organización y de programación, ya que reduce la planificación y adquisición de medios auxiliares de acceso.
- El dron simplifica también los trabajos de campo, de cara a la identificación y a la valoración de los deterioros que pueda presentar cada uno de los elementos constitutivos de la estructura.
- Las dos simplificaciones anteriores permiten la realización de los trabajos con mucha más rapidez.
- El dron reduce toda clase de riesgos para la seguridad de los trabajadores, que deberÃan colaborar en las inspecciones, dado el peligro inherente al empleo de ciertos medios auxiliares para poder acceder a determinados elementos de la estructura. Con un dron, ningún trabajador tiene que, por ejemplo, exponerse a riesgo de caÃda en altura.
- Los cuatro puntos anteriores justifican un considerable ahorro económico, que no supone una disminución de la calidad del trabajo.
Con los datos recogidos con el dron, como ejemplifica este artÃculo, se puede generar en gabinete un informe técnico de la Inspección Principal muy completo, además de suministrar la información pertinente de cara a su incorporación al sistema de gestión correspondiente y a la obtención de los Ãndices de estado de cada uno de los elementos y de la estructura en su conjunto, para asà valorar si se precisa algún tipo de actuación urgente o si basta con una comprobación periódica posterior de las lesiones detectadas.
Ni qué decir tiene que la experiencia de las distintas inspecciones de puentes y de obras de paso aquà sintetizada es extrapolable a otros tantos trabajos de idéntica naturaleza, como acreditan las fotografÃas siguientes (ver figuras en Cimbra), que recogen la inspección de instalaciones energéticas, de construcciones industriales, de estructuras antiguas o de estructuras singulares, lo que abre un abanico infinito de oportunidades para estos pequeños ingenios que, sin duda, han venido para quedarse y cambiarnos la vida.
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
Accede a la primera parte del artÃculo en este link y conoce la publicación completa en el número 423 de Cimbra, la revista de IngenierÃa Civil del Colegio de Ingenieros Técnicos de Obras Públicas.Â
