Drones ayudan a evaluar estado de puentes en Costa Rica para su reparación o rediseño

Los vehículos aéreos no tripulados, conocidos como drones, se emplean en Costa Rica para distintas actividades. Una de ellas es permitir una mejor evaluación de los puentes, para proceder a su reestructuración o rediseño.

Este tipo de trabajo, en particular, es efectuado por el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (Lanamme) de la Universidad de Costa Rica (UCR). Desde marzo de 2015, se han hecho estudios en puentes como el ubicado sobre el río Tárcoles, el Puente de La Amistad (en Guanacaste), el puente de ‘la platina’ en la Autopista General Cañas, el puente Rafael Iglesias en la ruta 1 y el puente del Saprissa sobre el río Virilla, entre otros, detalló Roy Barrantes, ingeniero civil y coordinador de la Unidad de Puentes del Lanamme.

Por ejemplo, hace aproximadamente dos meses los drones se utilizaron en el puente sobre el río Tárcoles –que está rodeado de cocodrilos- y se descubrió que sus pilas (estructuras que sostienen los puentes) presentan grietas y problemas en los apoyos. El hallazgo permitió emitir un informe sobre los fallos encontrados.

También se emplearon en la ruta 32 para el levantamiento de las cuencas de los ríos Pacuare, Blanco y Toro, con el fin de realizar análisis hidráulicos (relativos al agua), dijo Gabriela Contreras, periodista del Lanamme.

Sobre el río Virilla, en la ruta 32 (conocido como puente del Saprissa), se recurrió a los drones para confirmar unos agrietamientos que se habían detectado en otras evaluaciones. Ahora, con este tipo de instrumento pudieron llegar a otros lugares y constatar los defectos.

En el caso del puente Rafael Iglesias los vehículos aéreos no tripulados evaluaron completamente la estructura donde antes no había acceso. Y en el puente de ‘la platina’, todavía se están analizando los datos obtenidos, detalló Contreras.

El uso de los drones está regulado por la Dirección General de Aviación Civil, que establece zonas restringidas de vuelo, alturas máximas en ciertos lugares y registro de los vehículos, entre otras condiciones.

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Esta es una toma realizada por un dron sobre el río Tárcoles, en la ruta 34.

Sin riesgos y a un menor costo

Dado que algunos de los puentes del país son de difícil acceso, los drones brindan información precisa de su condición, sin necesidad de poner en riesgo la integridad de los ingenieros.

“Nosotros tenemos un ingeniero que hace rapel, actividad muy peligrosa, pero que logra obtener datos de zonas inaccesibles del puente. El uso de los drones ha permitido que nuestro compañero no arriesgue la vida en puentes por varios motivos, como la fauna (cocodrilos en el Tárcoles) o la geografía del sitio (cañones profundos y peligrosos como el puente del Saprissa sobre el río Virilla)”, explicó Paul Vega, geógrafo y piloto de drones del Lanamme.

Otra ventaja de esta tecnología es que contribuye a reducir costos. Sin embargo, todavía es muy temprano para tener datos exactos de cuánto dinero ha ahorrado el Lanamme por el empleo de los drones desde que comenzó a utilizarlos.

“Lo que sí le puedo confirmar es que ya no es necesario contratar caros levantamientos topográficos a empresas privadas para realizar nuestros estudios y, más bien, hemos hecho colaboraciones a otros laboratorios de la universidad que tal vez no cuentan con los recursos para este tipo de levantamientos… El costo de los drones es mucho menor que el costo de pagar vuelos LIDAR o fotogramétricos a una empresa privada”, aclaró Vega.

El monto de los drones varía entre $1.500 y $2.000 –dijo Barrantes- y proviene del presupuesto que se le asigna a la unidad del Lanamme encargada del tema.

¿Cómo operan?

Actualmente, el laboratorio de la UCR está usando cuatro drones: tres de cuatro hélices (marca DJI Phantom 3, que tienen la cámara ubicada abajo) y uno de seis hélices (marca Aibot X6, que permite colocar distintos tipos de cámaras: arriba o debajo del dron).

Los vehículos aéreos se controlan a través de un dispositivo inalámbrico manejado por profesionales que han sido certificados para el uso de estos aparatos: en este momento hay tres personas del Lanamme –incluido Vega- quienes están entrenadas para desarrollar esta labor.

Los drones toman fotografías o videos, que se descargan por medio de programas informáticos especiales y se obtienen imágenes tridimensionales e información detallada, que permite distinguir hasta las mínimas grietas o fisuras que tengan los puentes.

Barrantes mencionó que la información obtenida se remite a las autoridades del Ministerio de Obras Públicas y Transportes (MOPT) y del Consejo Nacional de Vialidad (Conavi), que proceden a hacer las mejoras que correspondan.

“Ningún diseñador puede decidir qué va a hacer para rehabilitar un puente si no sabe cómo está. Él tiene que tomar en cuenta la condición actual de la estructura, para diseñar la rehabilitación y es ahí donde tiene que poner esta información que nosotros generamos”, expresó.

"El uso de los drones ha permitido que nuestro compañero no arriesgue la vida en puentes por varios motivos, como la fauna (cocodrilos en el Tárcoles) o la geografía del sitio (cañones profundos y peligrosos como el puente del Saprissa sobre el río Virilla)"

Para represas e incendios

El Instituto Costarricense de Electricidad (ICE) también contrata el servicio de drones cuando surge una necesidad que justifique su uso, dijo Alexánder Solís, director de Ingeniería y Construcción de la entidad.

Por ejemplo, estos se emplearon en el Proyecto Hidroeléctrico Reventazón y en el Proyecto Los Llanos, en Quepos (sobre el río Naranjo).

En el Reventazón, posibilitaron registrar el avance y la evolución de las obras, en vista de que la dimensión de estas exige vistas y tomas aéreas a alturas determinadas para captar su magnitud.

“Funcionó como un instrumento de seguimiento del proyecto desde sus primeras fases constructivas y hasta su entrada en operación, tanto para los organismos financieros que lo respaldaron y los paneles de especialistas que lo avalaron”, expresó Solís.

El director agregó que, a su vez, se usaron para referenciar visualmente los sitios que el ICE intervendría, “con el objetivo de (hacer) constar que la entrada en operación del proyecto transcurrió según lo planificado”.

En Los Llanos, los drones permitieron conocer el estado de la carretera de acceso que el ICE intervino y dimensionar el volumen de las labores realizadas.

“El ICE no posee estos equipos. Actualmente, valora su uso para labores topográficas y de auscultación (exploración) de obras”, comunicó Solís.

Por su parte, el Cuerpo de Bomberos cuenta con cuatro drones de cuatro hélices que utiliza desde finales del año 2014 para la evaluación aérea de emergencias durante incendios estructurales de gran magnitud en el área metropolitana, incendios forestales, derrumbes, accidentes de tránsito, entre otros, manifestó Ana María Ortega, encargada del área de Tecnologías de Información de la institución.

A las cámaras de fotografía y video de los drones se les pueden colocar filtros que detectan colores, que luego pueden ser mapeados para entender el comportamiento de una zona.

Cuando se hace un sobrevuelo sobre un incendio estructural, se puede recuperar información como la siguiente: dónde está la mayor densidad del humo, hacia dónde va el fuego, cuáles son las estructuras aledañas que sufren más riesgo producto del viaje del fuego, entre otros aspectos.

El uso que se le dé a esta información podría ayudar a evitar que se dañen otros edificios o áreas colindantes a los incendios.

“Mediante la transmisión de videos y fotografías en tiempo real al mando del incidente, esta persona puede tomar en consideración más variables y condiciones que le permiten optimizar aún más los recursos de los que dispone para atender el incidente, así como evaluar condiciones de riesgo para el equipo humano y recursos materiales gracias a la amplia información que las imágenes de un dron le aportan”, dijo Ortega.

La institución adquirirá nuevos drones con seis hélices para que haya una mayor estabilidad en ambientes en los que hay mucho viento.

Aunado a ello, está invirtiendo en el desarrollo de una Unidad de Apoyo Aéreo para la Atención de Emergencias dentro de la institución.

En este momento, hay 12 personas capacitadas para emplear los drones.

Drones para el diseño

Robert Garita, director del Centro de Investigación para la Innovación-Fab Lab de la Universidad Veritas, expuso que los drones se están empleando mucho en temas de urbanismo (desarrollo urbano) y paisajismo (relacionado con zonas verdes y masas boscosas).

A las cámaras de fotografía y video de los drones se les pueden colocar filtros que detectan colores, que luego pueden ser mapeados para entender el comportamiento de una zona, y así se pueden visualizar cuáles son las áreas pavimentadas y los espacios boscosos, por ejemplo.

Si son drones open source (de código abierto, que se pueden manipular), se les pueden colocar sensores para hacer levantamientos topográficos de la zona, de modo que los edificios y estructuras se visualicen en un mapa tridimensional.

Otros sensores permiten obtener datos de temperatura, humedad del sitio, lo que se conoce como mapeo de data o data mapping.

“A esas implicaciones contextuales usted puede sacarles provecho para hacer un mejor desarrollo o un mejor emplazamiento de la arquitectura y, en este caso, a nivel urbano y a nivel de paisajismo”, expresó el arquitecto.

Durante los trabajos de edificación de inmuebles -como rascacielos- se pueden usar drones para efectuar tomas de la estructura, que eventualmente permitan optimizar el diseño, añadió Garita.

Roy Barrantes del Lanamme mencionó que los drones se aprovechan para labores de restauración de edificios que sufrieron algún daño, producto de un fenómeno natural o incendio.

“Se pueden usar para el levantamiento de estructuras patrimoniales, históricas”.

Por ejemplo, si se realizan tomas con drones de una edificación y luego esta sufre un daño, los datos previamente recuperados son sumamente útiles para su reparación.

En otros sitios, los drones han alcanzado usos más avanzados, que hasta pueden erigir por sí mismos ciertas estructuras.

El año pasado se dio a conocer un proyecto de investigación en Zúrich, Suiza, en el que se programaron drones para que estos construyesen directamente –sin apoyo humano- un puente peatonal de cuerdas (una fibra sintética especial que se usa en la construcción aérea). Este permite soportar el peso de una persona y, en un futuro, podría usarse para labores humanitarias o de rescate.

Las pruebas ya se iniciaron y los drones lograron efectuar la tarea de edificación.

El proyecto lo encabeza el Instituto de Sistemas Dinámicos y Control y el Gramazio Kohler Research. La iniciativa continúa en su etapa de desarrollo.