Fotogrametría para conocer la infraestructura del puente de occidente

Una herramienta para la gestión y la conservación del patrimonio histórico del país es liderada por el profesor John Ballesteros Parra y su equipo de investigación en la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín. Mediante tecnologías como el Modelado de Información para la Construcción —BIM— y los Gemelos digitales —Digital twins—, lograron digitalizar tridimensionalmente y de manera detallada el icónico Puente de Occidente.

Con sensores, algoritmos, drones, fotogrametría y una mirada interdisciplinaria el equipo académico capturó hasta el más mínimo detalle estructural de este histórico puente diseñado por el ingeniero José María Villa y puesto en funcionamiento a partir de 1895. Este avance no solo ayuda a la preservación de la memoria arquitectónica de este emblema del occidente antioqueño, sino que allana el camino hacia un mantenimiento inteligente y preventivo.

“Dentro de las nuevas tecnologías de la información y las comunicaciones, se han venido desarrollando unas en particular que tienen que ver con el mantenimiento de la infraestructura. Amarrado también al tema de las ciudades inteligentes, que son ciudades que se recuperan, se autogestionan”, explica John Ballesteros, profesor del departamento de Ciencias de la Computación y de la Decisión.

Dentro del Modelado de Información para la Construcción —BIM—, está la digitalización de edificios, puentes, y monumentos capturados por sensores terrestres, aéreos o satelitales de manera tan real como se quiera.

Para realizar el levantamiento, el equipo de la Universidad Nacional utilizó la fotogrametría sobre imágenes de drones, una técnica que permite medir estructuras a partir de fotografías sobrelapadas. “Volamos un drone con un vuelo automático por encima, lateralmente y por debajo del puente, tomando fotos con entre 85-75 % de solape. Esto garantiza que cada punto de la estructura sea capturado desde múltiples ángulos, permitiendo generar un modelo tridimensional de alta fidelidad”, detalló el profesor Ballesteros Parra.

El resultado fue un modelo estático que puede ser manipulado visualmente, medido con precisión milimétrica, y que proporciona un punto de partida fundamental para análisis estructurales, restauraciones o mantenimientos. Sin embargo, como aclara Ballesteros Parra, “aún no ha sido integrado con sensórica que nos permita recibir información en tiempo real, de, por ejemplo, asentamientos del puente, o de vibraciones”.

Y es precisamente esa integración lo que diferencia un modelo BIM de un Gemelo Digital. Los Digital Twins incorporan conectividad para registrar cambios estructurales, ambientales y de uso en tiempo real. “En el caso de los Gemelos Digitales hay que incorporar también la recepción de información en tiempo real, es decir integrar otras tecnologías como el Internet de las Cosas —IoT—”.

Por ejemplo, sensores instalados en puntos clave del puente podrían detectar micro vibraciones causadas por el paso de peatones o motocicletas, monitorear el desgaste de materiales y generar alertas tempranas sobre necesidades de mantenimiento. Esta segunda fase, aunque no incluida en el proyecto actual por limitaciones de recursos, está en el horizonte del investigador: “Una segunda etapa podría ser la integración con estudiantes de sistemas, de control, o de eléctrica, para colocar sensores que puedan recibir a distancia y almacenar en una base de datos la información que en tiempo real llega”.

La fotogrametría es una técnica de procesamiento de imágenes superpuestas capturadas desde varios puntos de vista que permite reconstruir con precisión la geometría tridimensional de los objetos. En ingeniería, su implementación facilita la obtención de modelos digitales de terreno —MDT—, ortofotos y nubes de puntos densas en 3D, útiles para el análisis geométrico, diseño asistido por computador y control de obras. En ingeniería civil, por ejemplo, se emplea para levantamientos topográficos de alta resolución, supervisión de avance de obra y detección de deformaciones, integrándose eficazmente en flujos de trabajo BIM y de Sistemas de Información Geográfica (SIG).

Además del Puente de Occidente, este grupo ha trabajado en modelado digital de iglesias, edificios, estatuas, bustos, casas e incluso escenas de accidentes de tránsito, aplicando los mismos principios de la fotogrametría. En estos casos, los modelos permiten reconstrucciones visuales y mediciones precisas que pueden ser útiles incluso en investigaciones judiciales.

El alcance del trabajo va más allá de lo estructural. La fotogrametría también ha sido empleada en el levantamiento de más de 100 pequeñas centrales hidroeléctricas —PCHs— en zonas rurales y de orden público o de difícil acceso, lo cual resulta de especial interés en un país con alto potencial hídrico. “Estas pequeñas centrales hidroeléctricas tomaron relevancia desde hace un tiempo dada la necesidad de producir energía eléctrica a bajo costo con proyectos pequeños”, señala Ballesteros.

Un aspecto clave en todo este proceso es la interdisciplinariedad. La visión de Ballesteros es clara: la ingeniería civil no puede operar aislada. “El trabajo multidisciplinario entre varias ramas de la ciencia, como la ingeniería de control, la ingeniería eléctrica, la ingeniería electrónica y la ingeniería informática, pueden ponerse a trabajar juntas para resolver problemas”.

El objetivo, más allá del ejercicio académico, es preparar a los estudiantes para enfrentar los desafíos reales de la ingeniería moderna. “Este es un tema relativamente nuevo que sirve de referente para el aprendizaje por proyectos y que lo pueden aplicar en futuros desarrollos”, afirmó el docente. Así, desde las aulas y con el apoyo de drones, algoritmos y sensores, se construyen los cimientos de una nueva manera de entender, cuidar y proyectar la infraestructura del país.