Las grietas en los puentes son muy corrientes. Un nuevo software puede detectar estos daños en sus primeras fases. © Fraunhofer ITWM
Los puentes se derrumban casi sin avisar, por eso conocer exactamente y regularmente el estado de estas estructuras es clave para asegurar la integridad de los automovilistas y transeúntes que los usan a diario en todo el mundo. Un nuevo sistema de procesado de imágenes detecta automáticamente irregularidades en puentes, por pequeñas que éstas sean.
Los puentes son parte imprescindible de la redes de transporte, ya que permiten sortear ríos o cañones. Ahora bien, su estado de conservación no es siempre el adecuado. Basten dos ejemplos. En Alemania, un estudio llevado a cabo por ADAC (el Automóvil Club de Alemania) puso de manifiesto que uno de cada diez puentes (de los 50 inspeccionados) no pasó las pruebas realizadas. En Estados Unidos, un estudio elaborado por la Federal Administration Highway en 2006 aseguraba que casi el 26% de los 600.000 puentes existentes en el país tenían deficientes estructurales o eran funcionalmente obsoletos.
Los efectos cambiantes de las condiciones meteorológicas o de las temperaturas, la sal presente en la vía o el aumento del tráfico van influyendo negativamente en el estado de conservación del material del que está construido el puente. Si los ingenieros no aciertan a reconocer esto a tiempo, los daños materiales y humanos pueden ser enormes.
Salvo excepciones, hasta ahora los inspectores han examinado los puentes en busca de posibles daños sobre el terreno. Por ejemplo, vigilan grietas poniendo tiras adhesivas que cambian (se rompen, por ejemplo) si una de esas grietas se agranda. El nuevo programa de procesado de imágenes desarrollado por el Fraunhofer Institute en colaboración con científicos de la empresa italiana Infracom hará estas inspecciones visuales innecesarias en el futuro, según sus creadores.
Casi infalible
“El software examina automáticamente las fotografías de un puente en busca de ciertas características e irregularidades, por ejemplo una decoloración marcada”, comenta Markus Rauhut, que ha participado en este proyecto, en un comunicado. “A diferencia del ser humano, esta herramienta no se salta ni una sola cosa fuera de lo normal. Incluso los daños más pequeños son identificados y señalados”.
El reto de este proyecto es que no hay dos puentes iguales. Difieren en los materiales o en la estructura de su superficie. Asimismo, el color también depende del material, de la suciedad o del grado de humedad. El software tenía que ser capaz de manejar estas diferencias. Para hacer esto posible, los investigadores han extraído métricas de las fotografías que incluyen decoloraciones típicas en lugares húmedos o el material de las estructuras, ya que éstas pueden ser, por ejemplo, de hierro o de hormigón.
Toda esta información se guarda en una base de datos. Cuando los investigadores cargan una foto en el programa, el software compara las características de la nueva imagen con aquellas de las imágenes guardadas en la base de datos. Si detecta cualquier irregularidad, marca el área en la foto. El inspector del puente puede en ese momento decidir si el daño es serio. Cuanto antes se identifique ese daño, más fácilmente y de un modo más barato se puede reparar.
Hasta el momento, los ingenieros han usado el nuevo software exitosamente durante los últimos seis meses para inspeccionar puentes en Italia.
Otras tecnologías
Pero este no es el único ejemplo tecnológico creado para inspeccionar el estado de conservación de los puentes. Investigadores de la Clarkson University han desarrollado unos sensores mediante tecnología wireless para realizar este mismo trabajo. El gran avance de su propuesta es que esos sensores no necesitan batería, sino que se alimentan de las propias vibraciones que el tráfico transita por el puente.
Las vibraciones generadas por el paso de los vehículos son transformadas en energía eléctrica mediante un transformador electromagnético, permitiendo así que los sensores wireless carezcan de batería. De esta manera, se elimina su mantenimiento, pudiendo los sensores funcionar de manera autónoma.
En esta misma línea, investigadores de la Universidad Tecnológica de Queensland, en Australia, también han usado un modelo informático para testar las características de las vibraciones a las que están sometidos los puentes antes y después de sufrir algún daño. Para ello, han instalado sensores para monitorizar esas vibraciones y hacer simulaciones en el laboratorio. Esta investigación partía del hecho de que muchos de los daños que sufre un puente son casi invisibles. Las vibraciones hacen, precisamente, que esos daños puedan verse, según los ingenieros.
Los puentes son parte imprescindible de la redes de transporte, ya que permiten sortear ríos o cañones. Ahora bien, su estado de conservación no es siempre el adecuado. Basten dos ejemplos. En Alemania, un estudio llevado a cabo por ADAC (el Automóvil Club de Alemania) puso de manifiesto que uno de cada diez puentes (de los 50 inspeccionados) no pasó las pruebas realizadas. En Estados Unidos, un estudio elaborado por la Federal Administration Highway en 2006 aseguraba que casi el 26% de los 600.000 puentes existentes en el país tenían deficientes estructurales o eran funcionalmente obsoletos.
Los efectos cambiantes de las condiciones meteorológicas o de las temperaturas, la sal presente en la vía o el aumento del tráfico van influyendo negativamente en el estado de conservación del material del que está construido el puente. Si los ingenieros no aciertan a reconocer esto a tiempo, los daños materiales y humanos pueden ser enormes.
Salvo excepciones, hasta ahora los inspectores han examinado los puentes en busca de posibles daños sobre el terreno. Por ejemplo, vigilan grietas poniendo tiras adhesivas que cambian (se rompen, por ejemplo) si una de esas grietas se agranda. El nuevo programa de procesado de imágenes desarrollado por el Fraunhofer Institute en colaboración con científicos de la empresa italiana Infracom hará estas inspecciones visuales innecesarias en el futuro, según sus creadores.
Casi infalible
“El software examina automáticamente las fotografías de un puente en busca de ciertas características e irregularidades, por ejemplo una decoloración marcada”, comenta Markus Rauhut, que ha participado en este proyecto, en un comunicado. “A diferencia del ser humano, esta herramienta no se salta ni una sola cosa fuera de lo normal. Incluso los daños más pequeños son identificados y señalados”.
El reto de este proyecto es que no hay dos puentes iguales. Difieren en los materiales o en la estructura de su superficie. Asimismo, el color también depende del material, de la suciedad o del grado de humedad. El software tenía que ser capaz de manejar estas diferencias. Para hacer esto posible, los investigadores han extraído métricas de las fotografías que incluyen decoloraciones típicas en lugares húmedos o el material de las estructuras, ya que éstas pueden ser, por ejemplo, de hierro o de hormigón.
Toda esta información se guarda en una base de datos. Cuando los investigadores cargan una foto en el programa, el software compara las características de la nueva imagen con aquellas de las imágenes guardadas en la base de datos. Si detecta cualquier irregularidad, marca el área en la foto. El inspector del puente puede en ese momento decidir si el daño es serio. Cuanto antes se identifique ese daño, más fácilmente y de un modo más barato se puede reparar.
Hasta el momento, los ingenieros han usado el nuevo software exitosamente durante los últimos seis meses para inspeccionar puentes en Italia.
Otras tecnologías
Pero este no es el único ejemplo tecnológico creado para inspeccionar el estado de conservación de los puentes. Investigadores de la Clarkson University han desarrollado unos sensores mediante tecnología wireless para realizar este mismo trabajo. El gran avance de su propuesta es que esos sensores no necesitan batería, sino que se alimentan de las propias vibraciones que el tráfico transita por el puente.
Las vibraciones generadas por el paso de los vehículos son transformadas en energía eléctrica mediante un transformador electromagnético, permitiendo así que los sensores wireless carezcan de batería. De esta manera, se elimina su mantenimiento, pudiendo los sensores funcionar de manera autónoma.
En esta misma línea, investigadores de la Universidad Tecnológica de Queensland, en Australia, también han usado un modelo informático para testar las características de las vibraciones a las que están sometidos los puentes antes y después de sufrir algún daño. Para ello, han instalado sensores para monitorizar esas vibraciones y hacer simulaciones en el laboratorio. Esta investigación partía del hecho de que muchos de los daños que sufre un puente son casi invisibles. Las vibraciones hacen, precisamente, que esos daños puedan verse, según los ingenieros.