Innovación en las inspecciones de puentes con BIM y GAMMA AR para una gestión de infraestructuras más segura
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Problema: Las inspecciones tradicionales de puentes suelen generar datos inconsistentes y dispersos, lo que dificulta mantener registros exhaustivos y garantizar la seguridad de las infraestructuras.
Impacto: Estos desafíos afectan a los más de 137.000 puentes de Brasil, así como a los puentes de todo el mundo, donde las lagunas en la documentación pueden provocar retrasos en el mantenimiento, riesgos para la seguridad y mayores costes a largo plazo.
Solución: Investigadores de la Universidade Federal de Viçosa (UFV) desarrollaron un flujo de trabajo que combina BIM con GAMMA AR para mejorar la recopilación de datos en tiempo real y una documentación precisa in situ.
Resultados: La nueva metodología optimiza las inspecciones, mejora la exactitud de los datos y ofrece un modelo centralizado para el mantenimiento de puentes con el potencial de aumentar la seguridad y la eficiencia a escala mundial.
Las inspecciones de puentes son fundamentales para la seguridad y la longevidad de las infraestructuras.
Lamentablemente, los métodos tradicionales suelen fallar en la coherencia de los datos, lo que dificulta recopilar y mantener registros exhaustivos.
En Brasil, con más de 137.000 puentes, este problema pone de relieve la necesidad de nuevas metodologías.
Conscientes de ello, los investigadores de la Universidade Federal de Viçosa (UFV) desarrollaron un flujo de trabajo innovador que integra la realidad mixta (MR) y el modelado de información para la construcción (BIM).
Su objetivo era mejorar la precisión de la documentación y agilizar las inspecciones visuales, creando un registro más completo del estado de los puentes a lo largo del tiempo.
El equipo, dirigido por la Dra. Ana Carolina Pereira Martins junto con coinvestigadores como Isabele Rocha Castellano y otros, se asoció con el Departamento Nacional de Infraestructura de Transporte de Brasil (DNIT) para poner a prueba su metodología.
Se centraron en el Viaducto Coimbra I, elegido por su proximidad a la UFV.
El objetivo del estudio era validar un enfoque tecnológico y rico en datos capaz de mejorar la documentación de las inspecciones y el seguimiento de las patologías del puente a lo largo del ciclo de vida de la estructura.
Optimización de la documentación de puentes con BIM y realidad mixta
Los métodos estándar de inspección visual pueden generar datos inconsistentes en distintos formatos de medios, lo que complica los registros de mantenimiento de puentes.
El enfoque del equipo de la UFV combina BIM y MR para resolver estos problemas de documentación.
BIM funciona como un modelo digital dinámico de la estructura, que captura la geometría y el historial de estado del puente, mientras que la MR superpone información digital sobre las estructuras físicas para apoyar la documentación en tiempo real.
Este flujo de trabajo permite a los inspectores interactuar con una representación 3D rica en datos del puente, capturando los detalles estructurales directamente in situ.
«Actualmente, las inspecciones de puentes suelen basarse en formularios, informes y fotografías, lo que dispersa los datos en distintos formatos y medios, provocando retrasos e imprecisiones», afirmó la Dra. Martins. «Al integrar la realidad mixta a través de GAMMA AR, nuestro objetivo era optimizar el proceso, haciéndolo no solo más rápido y seguro, sino también más preciso a la hora de capturar y documentar los daños.»
Pasos metodológicos e integración tecnológica
La inspección del Viaducto Coimbra I validó la nueva metodología, que se basa en investigaciones previas con modelado de nubes de puntos.
La nube de puntos inicial, que proporciona un modelo digital de alta resolución, se creó durante un estudio anterior y se utilizó como base para una mayor integración con BIM.
- Creación del modelo BIM: Con Autodesk Revit, el equipo creó un modelo BIM e integró datos geométricos procedentes de levantamientos con UAV (vehículo aéreo no tripulado). Este modelo digital permitió a los inspectores documentar de forma sistemática los detalles y las patologías del puente para su seguimiento a largo plazo.
- Integración con GAMMA AR: A continuación, el modelo BIM se importó a GAMMA AR, una solución de realidad aumentada que superpone modelos digitales sobre estructuras físicas mediante tabletas o teléfonos inteligentes, facilitando la recopilación de datos in situ. La Dra. Castellano afirmó: «Tras probar varias herramientas, GAMMA AR destacó por su capacidad para integrarse correctamente con nuestro flujo de trabajo BIM. Su uso de formatos de archivo de estándar abierto como IFC y BCF lo hizo ideal para el nivel de interoperabilidad que necesitábamos. Fue la opción perfecta para impulsar nuestros objetivos de investigación.»
- Primera inspección in situ y alineación del modelo: Durante la inspección inicial, el equipo utilizó GAMMA AR para alinear el modelo BIM con el viaducto estableciendo puntos de referencia, como el Pilar P8. Esta alineación permitió a los inspectores documentar observaciones estructurales, incluidas pequeñas fisuras y desconchados del hormigón (daños superficiales y deterioro), directamente en el modelo digital. «GAMMA AR nos ayudó a resolver un importante desafío al inspeccionar zonas de difícil acceso, ya que nos permitió visualizar y documentar los daños de forma remota y segura», explicó la Dra. Castellano.
- Análisis y documentación de los daños: Con la primera ronda de datos recopilados, el equipo regresó a la oficina para revisar e integrar los hallazgos en el modelo BIM utilizando Revit y el plugin BCF Manager. Los datos capturados, organizados en familias paramétricas, sirven ahora como repositorio digital del historial de estado del puente. La Dra. Martins señaló: «La adopción generalizada de la RA en las infraestructuras podría mejorar significativamente la seguridad pública al permitir inspecciones más frecuentes y exhaustivas. Reduce el riesgo para los trabajadores, agiliza las decisiones de mantenimiento y garantiza que los daños puedan detectarse a tiempo, antes de que representen una amenaza para la seguridad pública.»
- Segunda inspección y validación de datos: La inspección de seguimiento utilizó GAMMA AR para confirmar los datos de daños registrados previamente, empleando la herramienta de medición de la aplicación para evaluar el alcance de los pequeños problemas estructurales y verificar la ubicación de las patologías dentro del modelo BIM. Este último paso validó la exactitud de los datos documentados y reforzó la utilidad de la metodología integrada MR-BIM para la futura planificación del mantenimiento.
Resultados y potencial para una aplicación generalizada
Al centralizar la documentación en un modelo BIM enriquecido con MR, el flujo de trabajo mejoró el acceso a los datos y resolvió las inconsistencias habituales de los métodos tradicionales.
El nuevo flujo de trabajo minimizó la introducción manual de datos y permitió un amplio intercambio de datos en tiempo real, optimizando tanto la exactitud como la eficiencia.
- Mayor exactitud en la documentación: La realidad aumentada permitió a los inspectores superponer los daños directamente sobre el modelo BIM del puente, proporcionando registros precisos y coherentes para futuras consultas.
- Mayor acceso a los datos y eficiencia: Mediante la sincronización en tiempo real con la oficina, el equipo agilizó los flujos de trabajo, reduciendo los errores y mejorando el acceso a registros de inspección actualizados.
- Mayor seguridad: La posibilidad de realizar inspecciones con tabletas redujo la necesidad de acceso físico a zonas difíciles o elevadas, disminuyendo los riesgos para los inspectores sin sacrificar la cobertura.
El futuro del BIM y la MR en la gestión de infraestructuras
Este estudio demuestra que combinar BIM y RA mediante herramientas como GAMMA AR ofrece un enfoque prometedor para las inspecciones de puentes, en particular para documentar las patologías estructurales a lo largo del ciclo de vida de un puente.
El éxito de este proyecto apunta a aplicaciones más amplias dentro de Brasil y más allá, con una posible integración en los sistemas de gestión de puentes (BMS) para lograr un enfoque coherente y centralizado del mantenimiento de infraestructuras.
Respaldado por el DNIT y publicado en la revista Automation in Construction (DOI: 10.1016/j.autcon.2024.105775), el proyecto del Viaducto Coimbra I ejemplifica un modelo escalable de gestión tecnológica de infraestructuras.
Los avances en dispositivos compatibles con MR, como las tabletas equipadas con LiDAR, podrían convertir las metodologías BIM y MR en un estándar mundial, ofreciendo una gestión de infraestructuras más segura, fiable y rentable.
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¹ Fuente de las imágenes 1–4: Martins, A.C.P., Castellano, I.R., César Júnior, K.M.L., Franco de Carvalho, J.M., Bellon, F.G., de Oliveira, D.S., & Ribeiro, J.C.L. (2024). «BIM-based mixed reality application for bridge inspection.» Automation in Construction, Volume 168, Part A, 105775. Elsevier.