Cómo la inspección con drones LiDAR permitió la demolición segura de torres de refrigeración

26 Nov 2021, 10:27
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Cómo la inspección con drones LiDAR

permitió la demolición segura de torres de refrigeración

Sopreco prueba la Zenmuse L1 en condiciones de poca luz para la inspección previa a la demolición

La demolición de una torre de refrigeración no es una tarea fácil. El gran tamaño y la antigüedad de la estructura requieren una inspección más profunda para evaluar la erosión, los materiales peligrosos y la integridad estructural. Este es el reto al que se enfrentó el equipo de Sopreco cuando evaluó tres torres cuya demolición estaba prevista en Metz (Francia). Para garantizar una inspección segura y precisa de estos gigantes de la refrigeración, decidieron utilizar una solución de drones equipados con LiDAR.

Sopreco, una filial del grupo Eurovia en Francia, opera como un destacado referente en la gestión de canteras, inspección y soluciones especializadas en sistemas de información geográfica (GIS). Sopreco también lidera el programa de drones de Eurovia para la inspección de activos, la topografía, el LiDAR y la detección de minas.

Para este proyecto de cuatro días, se decidió que un enfoque mixto de drones que utilizara tanto técnicas LiDAR como de fotogrametría sería el más adecuado para las estrictas limitaciones de tiempo. En este caso, DJI proporcionó a Sopreco una carga útil Zenmuse L1 para la tarea.

Los métodos obsoletos exigen soluciones comerciales con drones

El enfoque tradicional para el mantenimiento o la demolición de torres de refrigeración suele requerir equipos que trabajen desde andamios u otros métodos de suspensión. Sin embargo, el apretado calendario del proyecto exigía un método de inspección más rápido. Y lo que es más importante, dado que parte del hormigón estaba dañado y cubierto de pintura contaminada con amianto, los métodos de inspección tradicionales eran sencillamente inviables.

Un enfoque alternativo para el equipo podría haber sido el uso de una grúa o un helicóptero para evaluar los daños, pero, como aclara Jonathan López, especialista principal de la división de drones de Sopreco:

"Una inspección con drones fue la única solución considerada. Sencillamente, no hay ventajas con respecto a otras opciones en cuanto a costes y seguridad para nuestro equipo de inspección." - Jonathan López, especialista principal de la división de drones de Sopreco

El primer paso en la demolición es la planificación. Sopreco decidió primero capturar y construir un modelo 3D de las tres torres de refrigeración con el apoyo de la Zenmuse P1 y la L1. Todos los datos se recogerían con los drones y se procesarían en un modelo 3D preciso con DJI Terra. El conjunto de datos precisos adquiridos podría entonces compartirse con los grupos que se encargan del trabajo de demolición posterior. Esta fase del proceso en 3D puede ayudar a estas empresas a identificar los riesgos, explicar los métodos planificados y garantizar un mejor presupuesto de las empresas que compiten.

"El proceso de vuelo es bastante sencillo y relativamente rápido de completar: aproximadamente un día y medio por torre. El procesamiento de los datos y la creación del modelo pueden llevar de 1 a 3 semanas. Los equipos deben tenerlo en cuenta a la hora de planificar", añade López.

Un enfoque en tándem: Fotogrametría con apoyo de LiDAR

El equipo de Sopreco utiliza tradicionalmente la fotogrametría con drones para un trabajo de esta envergadura con el fin de capturar datos para crear ortomosaicos o modelos 3D, al igual que muchos profesionales de la topografía y la cartografía.

La asequibilidad y flexibilidad de la fotogrametría para proporcionar mapas y modelos detallados han hecho de esta opción la más accesible para muchos inspectores de activos o estructuras como las torres de refrigeración.

Sin embargo, el uso de la fotogrametría en la topografía presenta algunos inconvenientes menores. Por ejemplo, en este proyecto, había grandes diferencias de luminosidad en el interior y el exterior de las torres de refrigeración. Especialmente en el interior, la iluminación es mucho más tenue y puede ser difícil capturar datos visuales de alta calidad. Además, el apretado calendario de este proyecto significaba que gran parte del trabajo tendría que realizarse en condiciones de poca luz, lo que puede dar lugar a fotos de menor calidad y, en última instancia, a un modelo menos útil.

Aquí es donde entra en juego la opción del LiDAR, que llena el vacío.

El LiDAR (light detection and ranging) funciona emitiendo luz láser y midiendo el tiempo y la intensidad del ping desde el objeto hasta el sensor. Construye modelos topográficos precisos del terreno incorporando los sistemas de alta precisión de posicionamiento por satélite (datos GNSS) y una unidad de medición inercial (IMU).

Una de las principales ventajas del LiDAR es que no requiere condiciones de luminosidad, a diferencia de la fotogrametría. Además, los datos finales son coordenadas de nubes de puntos y son mucho más rápidos de procesar en un modelo viable con software. En este caso, la L1 era una opción perfecta para la apretada agenda de Sopreco y la necesidad de trabajar incluso por la noche y al anochecer.

El resultado: nubes de puntos renderizadas con precisión centimétrica (representación en 3D de los objetos) que son más rápidas que las opciones de topografía o fotogrametría.

La Zenmuse L1 in situ

Tras los pasos iniciales de adquisición de la acreditación para el vuelo, el equipo de Sopreco elaboró un análisis de la misión con el fin de definir una estrategia global para la recogida de datos. Se fijaron y midieron los puntos de control en tierra antes de los vuelos programados.

El principal reto de la tarea residía en el interior del coloso cilíndrico, donde, debido a su estructura metálica, el GPS puede resultar impreciso. Por esta razón, un piloto de dron entrenado se hizo cargo del control completo del dron para esta fase del proyecto.

Antes de iniciar la inspección automatizada con el dron LiDAR, se realizó primero un vuelo de fotogrametría manual con el P1 para capturar las caras exteriores e interiores de cada estructura. A continuación, un vuelo LiDAR recogió datos precisos del interior y el exterior de las torres.

"No teníamos un objetivo fácilmente marcable en la parte superior de ninguna de las estructuras. Así que utilizamos los datos recogidos por el LiDAR para controlar y reescalar los datos de fotogrametría", señaló López. "El nuevo sensor P1 realmente mejoró los resultados generales y fue excepcional a pesar de las condiciones de poca luz".

Zenmuse L1 de un vistazo

    Hasta un 100% de efectividad en los resultados de las nubes de puntos

    Alcance de detección 450 m (80% de reflectividad, 0 klx) / 190 m (10% de reflectividad, 100 klx)

    Tasa de puntos efectivos: 240.000 puntos/s

    Admite 3 retornos

    Modo de exploración de líneas y modo de exploración no repetitiva

La solución Zenmuse L1 LiDAR como elemento de cambio

Las soluciones LiDAR integradas para drones, como el M300 y el L1, son más asequibles y accesibles que nunca. Esto ha permitido la democratización del LiDAR en muchas profesiones, incluidas las industrias geoespacial, topográfica y de la construcción. Por ello, lo que antes se consideraba un coste desorbitado, el LiDAR puede incluirse ahora en una inspección con dron junto con la fotogrametría y garantizar así la máxima precisión.

"El dron permite realizar este trabajo topográfico con total seguridad. En una obra como esta, aportará nuevas perspectivas y nuevas formas de trabajar que antes no eran posibles", explica Bruno Pillon, topógrafo y piloto remoto de drones en Sopreco.

La precisión y la versatilidad del LiDAR, por ejemplo, en condiciones de poca luz y en zonas de vegetación densa, significa que puede aportar más eficacia incluso a las misiones de topografía aérea más exigentes.

Jonathan López, de Sopreco, lo explica de forma muy sencilla: