Inspección de túneles: registrar el interior de un tubo sin GNSS y sin luz

El deterioro de los túneles se divide en defectos del hormigón de revestimiento (fisuración, delaminación y desconchados, degradación del material), problemas de agua (filtraciones, carámbanos y hielo en las paredes en invierno), deformación por cargas externas (presión del terreno que empuja el revestimiento hacia dentro, levantamiento de la solera) y problemas en los elementos fijados (pernos y anclajes corroídos o flojos de luminarias, ventiladores de chorro, señales y cables). Los túneles antiguos construidos con entibación de madera suelen tener huecos detrás del revestimiento.

Tras Sasago, la inspección periódica de los túneles de carretera en Japón cada cinco años, basada en inspección visual de cerca, pasó a ser obligatoria desde julio de 2014. Para el revestimiento, el golpeo con martillo para detectar delaminaciones es tan importante como mirar. Como con los puentes, cada túnel se clasifica de I (sano) a IV (acción urgente). Japón tiene unos 11 000 túneles de carretera (final del año fiscal 2024), muchos construidos en las décadas de alto crecimiento.

El dolor es que no se puede acercar sin cerrar el túnel. Llegar a la clave implica meter plataformas elevadoras con cierre de un carril o total. En túneles de montaña sin desvío, eso afecta a comunidades enteras. Los túneles ferroviarios concentran el trabajo en la corta ventana de mantenimiento entre el último y el primer tren.

Para la imagen sistemática del revestimiento de un túnel de carretera ordinario, los escáneres montados en vehículo son hoy más rápidos y constantes. Los drones compensan de verdad donde los vehículos no pueden ir y las personas lo hacen con dificultad: pozos de ventilación, galerías inclinadas, túneles de carga hidroeléctricos, túneles antiguos abandonados y el interior de un túnel tras un colapso o un incendio, cuando no se puede enviar a nadie.

El método básico es llevar iluminación, fijar la exposición y avanzar a una distancia constante. Un túnel es un tubo, así que volar pasadas separadas para la clave, los hombros y los hastiales facilita construir después una imagen desarrollada del revestimiento. Captar en el encuadre los marcadores de distancia o los números de luminaria facilita mucho el registro.

Dentro de un túnel, el dron pierde la mayoría de sus sentidos. El GNSS desaparece poco después del portal, y está oscuro. Los pozos y conductos son confinados. Añada hollín de escape y polvo, el viento empujado por el tráfico o los trenes, y el chorro de los ventiladores. En una curva, el enlace de radio también se debilita.

• Sin GNSS: use aeronaves que se posicionen con LiDAR o cámaras. Tenga en cuenta que un tubo largo, recto y sin rasgos parece igual en todas partes y provoca deriva; añada referencias como marcadores de distancia. Sin GNSS
• Oscuridad: las luces a bordo son todo lo que hay. Ajuste la potencia y la dirección de la luz y la exposición fija al levantamiento anterior. Oscuridad
• Espacios confinados: pozos, conductos y túneles de carga tienen paredes muy próximas. Use aeronaves con jaula que soporten el contacto, y planes de batería con margen para volver. Espacios confinados
• Polvo y humo: el hollín ensucia las lentes y añade ruido a los retornos del LiDAR. Detenga la ventilación o evite entrar a sotavento. Polvo y humo
• Enlaces: las curvas y los tramos largos cortan los enlaces de mando y vídeo. Planifique repetidores o aeronaves cautivas, y fije el comportamiento ante pérdida de enlace (volver o mantener posición).

Lo que el lado operativo debe decidir de antemano para el momento en que se pierde la posición o el enlace en el fondo de un túnel se trata en cómo se preparan los operadores para perder la posición o el enlace (Airffic Flight Institute).

Las imágenes de túnel se vuelven útiles una vez unidas en un mapa desarrollado del revestimiento. Miles de fotogramas se encadenan por distancia al portal, se cartografían fisuras, filtraciones y delaminaciones sospechosas, y el resultado se compara con la vez anterior. La IA es buena proponiendo fisuras, midiendo longitud y anchura y mostrando el cambio. Si algo está delaminado, si hay que sanearlo y si hay que cerrar el túnel son decisiones del ingeniero responsable.

Los túneles de carretera entran en la inspección periódica de la Ley de Carreteras: cada cinco años, inspección visual de cerca, con golpeo del revestimiento. La revisión de febrero de 2019 mantuvo la inspección visual de cerca como base y abrió la puerta a las tecnologías de apoyo a la inspección (descritas en general como métodos que el inspector juzgue que dan un diagnóstico equivalente), pero en muchos casos sigue haciendo falta el golpeo para confirmar la delaminación. Los túneles ferroviarios los inspeccionan periódicamente los operadores según las normas de mantenimiento de estructuras ferroviarias.

La interpretación oficial japonesa trata un túnel cuyo interior está claramente separado del exterior como espacio interior, fuera de las reglas de vuelo de aviación, pero la situación cerca de los portales o si el dron sale al exterior depende del caso: consulte con la Oficina de Aviación Civil y con el propietario en lugar de decidirlo por su cuenta. Volar durante un cierre también requiere el acuerdo del operador vial y un permiso policial de ocupación de la vía. En Estados Unidos, las National Tunnel Inspection Standards (NTIS) federales, adoptadas en 2015, exigen la inspección rutinaria de los túneles de carretera, normalmente cada 24 meses; en Europa, tras el incendio del túnel del Mont Blanc en 1999, una directiva de la UE de 2004 fijó requisitos de seguridad para los túneles de la red transeuropea de carreteras. Compare países en normativa mundial.

• Sondeo acústico: los desprendimientos se identifican por el sonido al golpear. Los dispositivos de sondeo en drones siguen en fase de investigación y ensayo, no son un sustituto general.
• Retirada de piezas sueltas: derribar en el momento el hormigón desprendido sigue siendo un trabajo de personas en plataformas elevadoras.
• Huecos tras el revestimiento: las fotos no los ven; se necesitan georradar u otros reconocimientos.
• Imagen sistemática de túneles de carretera largos: los escáneres montados en vehículo son más rápidos y uniformes.
• Calificación y decisiones de tráfico: interpretar los defectos y decidir los cierres siguen siendo trabajos humanos.

En opinión de los editores de Airffic, sería así. Cuando la iluminación del túnel pasó a LED, también se instalaron marcadores de posicionamiento en el techo. Durante un cierre nocturno breve, un dron recorre la clave y los anclajes de los elementos en una sola pasada, y sus imágenes se superponen al mapa del revestimiento del escáner. Solo lo que cambió desde la última vez se ilumina en rojo, y los inspectores van a golpear justo ahí.

Los pozos y túneles de carga ya no son lugares a los que baja la gente. Una aeronave enjaulada se sumerge una vez al año y trae nubes de puntos e imágenes. Las personas dedican su tiempo a lo que significan los cambios y al orden de reparación y renovación. La inspección de túneles pasa de entrar en la oscuridad a traer la oscuridad a la vista.