Proyecto de innovación en los trabajos de inspección de concesiones mediante tecnología UAV

Proyecto de innovación en los trabajos de inspección de concesiones mediante tecnología UAV

(Artículo publicado en la Revista Obras Urbanas número 66)

El presente artículo muestra las distintas aplicaciones de tecnología dron aplicada al sector de las concesiones a través del proyecto piloto realizado en común por la empresa ACCIONA Concesiones y HEMAV Technology S.L. Del mismo modo, se procede a detallar las distintas fases del proyecto que pretende realizar una transformación digital de los modelos de trabajo actuales, consiguiendo una reducción en los tiempos de ejecución de inspecciones, así como la adquisición de procesos y soluciones eficientes, que faciliten la toma de decisiones para las acciones correctivas propuestas y que proporcionen una reducción en los costes de mantenimiento de las concesiones.

Enfoque del proyecto

A raíz de conversaciones mantenidas con el Director General de Concesiones de Acciona, HEMAV se puso en contacto con el Departamento de Innovación de la empresa para proponer un proyecto clave para la compañía: reducir los costes de la actividad de vigilancia en carretera de Acciona a través de tecnología dron. Nada más comenzar el estudio del proyecto, ambas empresas se dieron cuenta de que existe la posibilidad de ampliar la magnitud del proyecto e inmediatamente se incluyeron todas las acciones que se desarrollan en la gestión de una concesión en una carretera.

Las pruebas piloto del proyecto se llevaron a cabo en su mayor parte en la Concesión A2, tramo 2 que Acciona posee en Guadalajara y tuvieron una duración aproximada de tres meses, aunque la previsión del cierre total de los trabajos está prevista para finales de noviembre del 2017.

A la hora de afrontar estos proyectos, HEMAV utilizó dos tipos de plataforma UAV: un ala fija que proporciona mayor cobertura y autonomía (ideal para mapeados extensos) y un motor, que da más estabilidad de imagen y posee más fuerza para levantar pesos, lo que facilita la carga de múltiples sensores para la toma de distintos datos. Este tipo de plataformas, además, posibilita tanto vuelos estacionarios (hover), como vuelos verticales.

Durante una fase inicial del proyecto, se establecieron una serie de actividades clave para el posterior desarrollo del servicio, entre las que se incluyen la definición final del modelo de servicio; la realización de un plan específico para la fase de despliegue; la adaptación de los planes de seguridad y mantenimiento a la estructura organizativa de los equipos de trabajo; la creación detallada de los flujos de trabajo entre los equipos locales y remotos, así como los formatos de trabajo correspondientes a la entrega de informes finales. Esta fase de definición resultó crucial para la construcción de la estructura sobre la que se sustentó el modelo de servicio posterior.

Características del proyecto y programación de vuelos

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Tipología de trabajos

Los distintos trabajos que se realizaron durante el proyecto se centraron fundamentalmente en tres tipos de acciones definidas sobra las que Acciona necesitaba lograr objetivos tangibles: la vigilancia de carretera; la monitorización del estado del firme y la inspección de poda.

En relación a la vigilancia de carretera, se llevaron a cabo distintos tipos de operaciones que cubren la mayoría de acciones que se realizan durante las inspecciones habituales:

Limpieza de obstrucciones: el objetivo consistía en establecer una solución eficiente y personalizada para la inspección diaria de la superficie del firme, de forma que se pudieran detectar fácilmente aquellos elementos en mal estado que impiden la conservación de la misma. Para ello, se realizó una inspección con sensores de espectro visual de alta resolución, automatizando el proceso de medición y detección de elementos críticos. El informe del trabajo incluyó imágenes de alta resolución y mediciones en detalle y posición. Esta nueva metodología estableció una mejora de la productividad del proceso de inspección, proporcionando una información más precisa y estableciendo un histórico documentado de las incidencias.

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Captura aérea de un tramo de la carretera con obstrucciones.

Estado del vallado: se necesitaba encontrar una solución para realizar la inspección de todo el recorrido del vallado, de manera que se detectaran interrupciones, defectos o agujeros en el paso a la carretera. En este caso se utilizó tecnología UAV con sensores en espectro visual de alta resolución que logró una inspección automatizada y documentada que aumentó considerablemente la productividad del proceso.

En relación a los trabajos para la monitorización del estado del firme, el objetivo principal consistía en adquirir datos para generar ortotipografías y un MDT del firme de la carretera, que detectara grietas y deformaciones existentes. Para lograr este objetivo, HEMAV llevó a cabo pilotos para las siguientes acciones:

Estado del firme: durante esta prueba se utilizaron drones con sensores de espectro visual de alta resolución y se automatizó el proceso de medición y detección de grietas, llegando a detectar grietas de 0.5 cm. Como resultado se obtuvo una Ortofotografía georreferenciada y un MDT GSD de 10cm para la monitorización de tareas. Esta prueba logró crear comparativos temporales y evolutivos del firme que aportan una inspección más detallada y precisa.

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Imagen aérea del firme de la carretera.

Concentración de agua: el objetivo principal consistía en localizar las zonas donde se acumulaba el agua debido a deformaciones del firme o un mal gradiente del mismo. Para lograr los objetivos marcados, HEMAV utilizó tecnología UAV con sensores termográficos que generaron una Ortofotografía RGB y una Ortofotografía termográfica para la detección de concentraciones de agua. Además, se generó un MDT GSD de 10 cm para la asociación con la patología; de este modo se obtuvieron informes con datos georreferenciados y medibles.

Estructuras y puentes: en este caso se necesitaba una solución eficiente para la inspección detallada del mantenimiento de toda la infraestructura utilizada durante la concesión, para localizar posibles corrosiones, tornillería, pintura, deformaciones, etc. Mediante tecnología UAV y distintos sensores, se automatizó un proceso de detección de patologías concretas en función de cada una de las estructuras. La generación de material de alta resolución y termográfico proporcionó una gran ventaja a la hora de aumentar este tipo de detecciones y establecer un histórico de su estado.

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Taludes: durante la realización de este piloto se necesitaba una inspección exhaustiva para localizar modificaciones, deformaciones y desprendimientos de forma rápida y eficaz. Para ello, se utilizó tecnología LiDAR, que consiguió automatizar el proceso de detección de patologías y crear un comparativo entre las distintas adquisiciones de datos. Como resultado se obtuvo un MDT SD de 5cm que certificaba el estado actual de los elementos, así como su evolución temporal.

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Captura de la imagen del visor del ortomosaico.

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Captura de la imagen del visor del MDS.

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Inventariado: en esta operación, el objetivo principal era lograr un inventariado de toda la concesión, por lo que se utilizó un vuelo fotogramétrico con tecnología UAV incorporada. Mediante el uso de la fotogrametría, se obtuvo finalmente un auténtico 3D de la zona y se generó un MDE GSD de 5cm para certificar el estado actual. Por último, se realizaron informes de todos los elementos existentes mediante distintos tipos de soporte digitales (2D, 3D); generando una documentación inmensa a través de la nube de puntos que permite la extracción de los parámetros requeridos, para el inventariado de todos los elementos existentes.

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Imágenes aéreas de distintos elementos del inventariado.

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Uno de los objetivos clave del proyecto era la monitorización del estado de la vegetación colindante, de forma que se pudiera discriminar la poda requerida de carácter correctivo y preventivo. Para ello, se llevaron a cabo las siguientes acciones:

Poda: se necesitaba una digitalización de la información que permitiera visualizar de forma sencilla todos los tramos, de forma que se facilitara la rápida toma de decisiones para las acciones correctivas. En este caso, HEMAV utilizó drones con sensores multiespectrales que determinaros a nivel predictivo el crecimiento de la vegetación. A raíz de la toma del material, se generó documentación que permite certificar el estado de la vegetación y aumentar la detección de sus patologías.

Conclusiones

Gracias al trabajo conjunto de HEMAV Technology y ACCIONA Concesiones, se ha logrado entender y analizar el potencial de la tecnología UAV en la búsqueda de operativas más eficientes frente a otros medios. Mientras que ACCIONA posee todos los conocimientos en relación al mantenimiento, control y explotación de las concesiones, HEMAV dispone del conocimiento y la tecnología dron más avanzada para dar cuerpo a este proyecto.

Aún así, en siguientes fases del piloto se estudiarán las conclusiones de las estrategias de vuelo realizadas y se estudiarán futuras mejoras. Además con la calidad de datos obtenidos, se podrán realizar informes de alta definición de características técnicas a través de la captura de datos en plataformas dron, sistemas embarcados y sensores.

Las dos ventajas principales que este tipo de proyectos conllevan son, por un lado, la captura de toda la infraestructura en imágenes de máxima resolución y posicionamiento en coordenadas absolutas; por otro lado, los riesgos de personal en campo se reducen considerablemente, ya que no se tienen una afectación directa con tránsito e infraestructuras.

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