Curaduria 1 Cartagena Blog Uncategorized Mejorar la construcción en la Tierra con tecnología espacial

Mejorar la construcción en la Tierra con tecnología espacial

0 Comments


Las opiniones expresadas son mías.

La historia de la construcción es tan antigua como la historia de la humanidad, y a lo largo de ese periodo los humanos se han ayudado de una gran variedad de herramientas, tecnologías y técnicas para construir estructuras cada vez más sofisticadas de formas cada vez más eficientes. Ya sean herramientas de piedra en el Neolítico, adobes cocidos al sol en la antigua Mesopotamia, producción mecanizada durante la Revolución Industrial, ordenadores personales e Internet hacia finales del siglo XX, o avances más recientes en automatización, inteligencia artificial, tecnología de sensores y mucho más.

Los satélites en el espacio y la construcción en la Tierra pueden parecer mundos aparte, sin embargo ambos están fuertemente entrelazados y lo han estado durante bastante tiempo. Los sistemas de satélites han pasado de ser demostradores de tecnología básica a finales de la década de 1950 a ofrecer servicios que son una piedra angular de la sociedad moderna actual, incluso en la construcción. Como tales, se han cimentado (😉 ) un lugar en la lista anterior.

A continuación abordaremos ligeramente algunos de los papeles desempeñados por la tecnología espacial en la industria de la construcción.

Topografía

Muchos de nosotros conocemos el GPS (Sistema de Posicionamiento Global) como una herramienta de nuestros teléfonos inteligentes utilizada para navegar de A a B. Sin embargo, cuando se trata de aplicaciones, la navegación realmente sólo araña la superficie de lo que es posible con el GNSS. Nota: GNSS son las siglas de Global Navigation Satellite System (Sistema Global de Navegación por Satélite), el término general que describe una constelación de satélites que proporciona servicios de posicionamiento, navegación y cronometraje a escala mundial, de los cuales el GPS es el sabor americano.

Con estos sistemas, los receptores en la Tierra utilizan las señales de radio emitidas por los satélites y las técnicas de procesamiento para calcular su posición, algo muy valioso para una práctica esencial en la construcción conocida como topografía. Los topógrafos han utilizado ampliamente el GNSS desde la década de 1990. En los proyectos de construcción, el estado del terreno sobre el que se va a edificar debe cartografiarse y medirse para apoyar la planificación precisa de la obra, el cumplimiento legal y la identificación de los riesgos de seguridad. Dependiendo del tipo y la escala del proyecto, pueden ser necesarios diferentes levantamientos.

Los levantamientos de control implican el establecimiento de una red de marcadores o “puntos de control” en todo un emplazamiento que se utilizarán como puntos de referencia para los levantamientos posteriores (que miden, por ejemplo, las características naturales del paisaje, las líneas de propiedad/titularidad, las masas de agua, la geología local, etc.). Éstos se benefician del GNSS, pero no de la misma forma que usted cuando va de excursión con su familia; los topógrafos necesitan información de posicionamiento con una precisión muy elevada (nivel subcentimétrico/centimétrico) que se consigue mediante diversas técnicas GNSS avanzadas. El GNSS se utiliza a menudo en este contexto con otras tecnologías de medición, como las estaciones totales y los teodolitos (para distancias y ángulos), y los escáneres láser y la fotogrametría (para crear modelos en 3D), cada una de las cuales ofrece sus propias ventajas. Si eliminamos el GNSS, los profesionales de la construcción volverían a los métodos de medición tradicionales, lo que no supondría una regresión a las herramientas de piedra y los adobes, pero sí daría lugar a proyectos menos eficientes en términos de tiempo y a costes más elevados.

Equipo de campo GNSS para el levantamiento topográfico

Control de máquinas

La topografía terrestre es la punta del iceberg en lo que se refiere al uso de satélites en la construcción. Hoy en día, se pueden encontrar receptores GNSS por todas las obras…

Para construir unos cimientos sólidos, el terreno que hay debajo tiene que estar suficientemente compactado y nivelado. La maquinaria pesada de construcción puede equiparse con sistemas de control de máquinas que utilizan una combinación de GNSS, sensores inerciales y tecnología láser o de estación total para posicionar con precisión y en tiempo real, por ejemplo, la cuchara de la excavadora o la pala de la excavadora. Esto permite guiar la máquina con precisión en el mundo real en alineación con los diseños establecidos en un modelo digital del terreno de forma que, por ejemplo, la cuchilla de la excavadora, se posicione para cortar a la pendiente correcta (nivel del suelo) en los lugares adecuados, de forma automática. Lo mismo puede hacerse con compactadoras, extendedoras y sistemas de perforación y pilotaje, lo que ayuda a reducir el desperdicio de material, permite realizar operaciones más seguras y completar los proyectos con mayor rapidez, todo ello evitando una situación similar a la de la Torre de Pisa. Robótica construida están llevando las cosas un paso más allá para automatizar la construcción de parques solares y más allá, eche un vistazo:

Built Robotics: Sistema de pilotaje autónomo

Seguimiento de activos y supervisión del progreso

Una ventaja añadida de disponer de maquinaria y equipos de construcción con GNSS es que permite el seguimiento en el lugar de trabajo. Esto, a su vez, permite la optimización de las rutas de los vehículos, la localización de informes de emergencia, un mejor mantenimiento predictivo de los vehículos y la supervisión de la productividad en función del tiempo que pasan los vehículos en un lugar determinado.

Más lejos, Trimble (empresa de tecnología industrial) e Hilti (proveedor de servicios a la industria de la construcción) han colaborado en el pasado con Boston Dynamics (robots con patas que hacen mucho más que bailar) uniendo su software de gestión de la construcción, la tecnología GNSS y los dispositivos de captura de la realidad con el perro robot de Boston Dynamics, Spot, para mejorar las operaciones de construcción. Equipado con esta tecnología, Spot es capaz de navegar por las obras y automatizar la supervisión del progreso de las mismas con la captura de fotos y vídeos en 360°, o utilizar escáneres láser para recopilar datos 3D precisos que pueden cruzarse con los modelos de información de construcción para comprobar el parecido con las condiciones as-built…

Trimble y Boston Dynamics: Automatización de la construcción

Las empresas europeas también están explorando el uso de tecnologías de vanguardia en la construcción. Una de estas ideas consiste en virtualizar las obras utilizando tecnologías de realidad mixta. La idea es que los mensajes de retrabajo puedan fijarse en un espacio virtual tridimensional in situ, guiando a los capataces de la construcción a los lugares adecuados. Esto es posible gracias a una combinación de técnicas de posicionamiento por satélite y en interiores, y de realidad aumentada para transmitir fácilmente el mensaje con menos riesgo de errores de comunicación. Piense en Pokémon Go si en lugar de atrapar Pokémon está atrapando problemas en la obra…

El posicionamiento por satélite desempeña un papel pertinente en cada caso, en el mejor de los casos agilizando las operaciones de construcción y, como mínimo, haciendo que extraviar su excavadora sea cosa del pasado…

Supervisión de la integridad estructural

Un caso de uso menos conocido para el posicionamiento por satélite es la medición de desplazamientos muy pequeños de los receptores GNSS que, cuando se fijan en puntos clave a lo largo de alguna infraestructura crítica (como un puente), pueden dar una idea de si se está moviendo dentro de un rango de deformación seguro según el modelo estructural asociado. Si no es así, las lecturas del GNSS, combinadas con las de un conjunto de sensores de monitorización adicionales (acelerómetros, inclinómetros…), pueden utilizarse para advertir si la estructura corre el riesgo de derrumbarse o de sufrir otro tipo de fallo, salvando potencialmente la vida de viajeros inconscientes.

Conocimiento de la situación

Se puede conseguir un fin similar utilizando una forma de observación de la Tierra por satélite conocida como radar de apertura sintética interferométrico (InSAR). El InSAR es una técnica que consiste en tomar dos o más imágenes de radar de la misma zona en momentos diferentes y utilizar técnicas de procesamiento de señales para comparar las imágenes y detectar cambios en la superficie terrestre. Al medir las diferencias en las señales de radar entre las imágenes, el InSAR puede detectar y medir sucesos como la deformación del terreno, el hundimiento o el levantamiento, con precisiones subcentimétricas.

En contexto; puede ocurrir que un promotor quiera asegurarse de que la construcción de un túnel subterráneo o de una mina no repercute negativamente en los asentamientos situados encima o cerca, respectivamente. Al iniciar un proyecto de este tipo, se llevan a cabo exhaustivos estudios geotécnicos y de estabilidad del terreno para identificar los peligros asociados al terreno cercano, por encima o por debajo. InSAR puede complementarlos, proporcionando además histórico mediciones del comportamiento del suelo y una cobertura más contigua y amplia que las mediciones puntuales tradicionales de sondeos y sensores. Para una inmersión más profunda:

InSAR en la construcción

Otras formas de observación de la tierra por satélite también pueden resultar ventajosas. Pueden ayudar a los promotores a evaluar el mejor emplazamiento (en términos de construcción y operaciones posteriores) para su proyecto propuesto teniendo en cuenta factores como la proximidad a infraestructuras de transporte, zonas verdes, masas de agua, calidad del aire y otros. También pueden utilizarse para supervisar el progreso de los trabajos de construcción a lo largo del tiempo y predecir los posibles impactos en el medio ambiente local, la biodiversidad, los hábitats y los efectos de la isla de calor urbana; algo especialmente pertinente ya que el desarrollo sostenible es cada vez más una prioridad.

¿Qué es una isla de calor urbana?

Construcción a distancia

Aunque el posicionamiento por satélite puede ser la tecnología espacial más utilizada en la construcción, con la observación de la Tierra por satélite viendo una creciente aceptación, las comunicaciones por satélite también tienen un papel que desempeñar.

La construcción de infraestructuras en zonas remotas que carecen de conectividad móvil celular existente puede significar que las partes interesadas tengan que trabajar con los proveedores de conectividad para establecer dichos medios antes de comenzar las obras; un empeño costoso y que requiere mucho tiempo (o que es totalmente insostenible, por ejemplo, los parques eólicos situados muy lejos de la costa). Las comunicaciones por satélite ofrecen global que permite a estos proyectos permanecer conectados, y con los nuevos proveedores de conectividad por satélite que entran en la incursión (Starlink, OneWeb…), a un precio cada vez más asequible.

Aislamiento y más allá…

Lo anterior no es todo lo que la industria espacial tiene que ofrecer al entorno construido. En vista de los retos que supone llegar al entorno espacial y operar en él, se construyen por el camino algunas tecnologías bastante impresionantes, muchas de las cuales encuentran un segundo hogar fuera de la industria espacial. Los aerogeles son un buen ejemplo. Debido a su fenomenal capacidad de aislamiento, los aerogeles entraron en escena tras un contrato de innovación de la NASA con Aspen Systems Inc. en los años 90, en un intento de mejorar el almacenamiento criogénico de combustibles para naves espaciales. Hoy en día, los aerogeles han encontrado usos en innumerables aplicaciones industriales, entre las que destaca el aislamiento de edificios, donde presume de una mayor eficiencia (piense en un factor 4+) en comparación con alternativas convencionales como la fibra de vidrio.

Aerogel (Créditos: NASA)

Hacia el futuro

Con el Programa Artemis en marcha y listo para establecer una presencia humana sostenible en la Luna, junto con los innumerables esfuerzos del sector privado en materia de vuelos espaciales, parece plausible que estos esfuerzos precipiten nuevos desarrollos tecnológicos que podrían transformar las industrias de vuelta a la Tierra. Esto junto con la innovación en los sistemas de satélites y los modelos de negocio asociados que verán una teledetección de mayor calidad y más persistente, avances en las comunicaciones por satélite y novedosas técnicas y tecnologías de posicionamiento que apuntalarán los futuros servicios.

Si usted 1) ha encontrado esto interesante, útil o de otro tipo, no dude en ponerse en contacto; se alientan los pensamientos, recomendaciones y críticas, o 2) tiene preguntas sobre, o ideas novedosas sobre, cómo los satélites pueden desempeñar un papel en el apoyo a la construcción (u otros mercados), póngase en contacto para discutir más.