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COLUMNISTA INVITADO

El georradar: un salto tecnológico en la auscultación de superestructuras

En aras de la eficiencia económica, el mantenimiento de superestructuras ferroviarias se basa cada vez más en un enfoque holístico, que toma en consideración todos los factores y parámetros relevantes. La base para ello la conforman los datos de alta resolución de todos y cada uno de los componentes individuales de la vía. En este contexto, el georradar o Ground Penetrating Radar (GPR) desempeña un papel esencial.

COLUMNISTA INVITADO

A día de hoy, la inteligencia artificial (IA) supera incluso a los profesionales más experimentados con respecto a la calidad y reproducibilidad del análisis de los datos de medición.

Dipl.-Ing. GIUSEPPE STACCONE
Gerente de Ground Control GmbH, Múnich

Hoy día, el georradar es un dispositivo estándar para la inspección y el control de calidad de la superestructura y la plataforma ferroviarias. Gracias a la evolución de las tecnologías de medición y análisis, la fiabilidad de los datos de medición no ha dejado de mejorar. El último salto tecnológico es el empleo de la inteligencia artificial (IA).

Para una planificación eficiente y una ejecución rentable de las tareas de mantenimiento, es indispensable disponer de estudios preliminares precisos y completos del estado del lecho de balasto y de la plataforma. Durante décadas, la inspección del subsuelo se había basado exclusivamente en sondeos y en la apertura de zanjas. Como es natural, así era imposible realizar un registro completo de la infraestructura ferroviaria. En la década de 1990, se investigó por primera vez científicamente la idoneidad del georradar como método de inspección de las capas portantes en el ámbito ferroviario.

Se trata de un método sin contacto, en el que las ondas electromagnéticas penetran en la banqueta hasta una profundidad de 2,5 m, siendo su reflexión diferente según la naturaleza del subsuelo. Los datos de medición de las ondas reflejadas se registran y se visualizan en los denominados radargramas. Esto permite obtener una amplia gama de parámetros como la humedad, el grado de contaminación y la estructura de las diferentes capas.

La introducción del georradar en la construcción ferroviaria permitió realizar por primera vez un estudio exhaustivo y completo de la plataforma de vía. Pronto se convirtió en el método estándar, ya que supera a los métodos de inspección anteriores en muchos aspectos. No es necesario, por ejemplo, cortar la vía, y permite auscultar líneas y redes completas en muy poco tiempo. Los dispositivos más modernos pueden instalarse en cualquier vehículo portador y también funcionar como sistema autónomo alimentado por una batería. Esto hace posible su uso en cualquier máquina de construcción y mantenimiento de vía o incluso en trenes regulares, con lo que la medición tiene lugar bajo cargas reales y se incrementa su fiabilidad.

Una tecnología avanzada y madura

Los constantes avances tecnológicos facilitan realizar mediciones cada vez más rápidas y de mayor calidad. Gracias a la potencia de los componentes electrónicos actuales, se pueden alcanzar velocidades de medición de hasta 300 km/h. Las diferentes frecuencias de antena garantizan una resolución óptima a diferentes profundidades. Con la ayuda de sistemas especiales de activación, se puede realizar la medición solo entre las traviesas, lo que aumenta aún más la calidad de los datos. Además, la combinación de DGPS y radar Doppler permite determinar la posición con una precisión superior a 0,3 m.

Grandes avances en el análisis de los datos

En los últimos años se ha avanzado mucho, especialmente en el ámbito del análisis de los datos de medición, debido, sobre todo, al aumento de la potencia de cálculo de los ordenadores y del software de análisis. Un gran salto fue el desarrollo de los filtros digitales, que mejoran notablemente la calidad de los datos y permiten registrar y evaluar las estructuras en el interior de la plataforma que antes permanecían ocultas. No obstante, hasta hace poco, la calidad de la interpretación de los datos obtenidos dependía de las competencias profesionales de cada analista.

Otro importante salto tecnológico reciente es el empleo de IA para el análisis de datos. Con la ayuda de algoritmos de aprendizaje automático, el software aprende a interpretar correctamente los patrones de reflexión en los radargramas. De esta forma, por cada kilómetro auscultado mejora la precisión. A día de hoy, el software de análisis es tan potente, que ni los expertos más experimentados logran igualar su calidad y reproducibilidad. El análisis automatizado de los datos del radar amplía, asimismo, las opciones de visualización y de integración con otros datos. Los resultados de las mediciones se representan con claridad en diagramas y mapas digitales y se pueden agregar fácilmente a bases de datos externas.

La elaboración de radargramas permite obtener una imagen muy precisa del estado de la banqueta - aquí una representación segmentada (IA) del grado de humedad.

Una importante fuente de datos para el big data

Los administradores de infraestructuras ferroviarias apuestan cada vez más por el big data para la gestión del ciclo de vida. Una fuente de datos importante para ello son las mediciones de georradar evaluadas automáticamente. Y un buen ejemplo de cómo combinar y analizar un gran número de datos de superestructura diferentes es el sistema de análisis de geometría de vía NATAS de ÖBB. Entre otras cosas, este sistema facilita la detección temprana de tendencias, así como la elaboración y optimización de previsiones de mantenimiento, sobre todo gracias a los datos de georradar. Los vehículos de auscultación equipados con georradar no solo registran la geometría exterior de la vía, sino también el estado del lecho de balasto y de la plataforma en una sola pasada de medición. Estamos ante un paso más hacia la disponibilidad de los datos completos de la superestructura provenientes de una única fuente.

Múltiples aplicaciones

Es de esperar que la importancia del georradar siga creciendo, no solo en el contexto de las inspecciones preventivas, sino también en la documentación de trabajos realizados, como la colocación de una capa protectora de la plataforma o el espesor final de la capa de balasto. El sistema ya ha sido homologado por ÖBB para la acreditación de servicios prestados y las máquinas de construcción y mantenimiento ferroviario de la empresa Swietelsky ya han sido equipadas a estos efectos.

El procedimento también se utiliza para optimizar la planificación de obras. Especialmente en el caso de las grandes máquinas de desguarnecido de balasto y renovación de vía, la detección temprana de obstáculos o peligros como cimentaciones de hormigón, canales de cables o antiguos materiales de guerra, evita costosos tiempos de parada y daños, además de reducir el desgaste.

Futuras aplicaciones a la vista

Por el horizonte ya asoman nuevas aplicaciones. Así, es perfectamente posible que dentro de diez años muchas máquinas de construcción y mantenimiento de superestructura ferroviaria estén equipadas con georradar. Es por ello, que Ground Control haya iniciado recientemente una asociación tecnológica con Plasser & Theurer. A partir de los datos del radar en tiempo real sería posible, por ejemplo, adaptar el rendimiento de una máquina al estado de la plataforma y automatizar los procesos de trabajo. Este tipo de aplicaciones tienen un gran potencial que hay que aprovechar en aras de la eficiencia y la rentabilidad. En vista de los rápidos avances que experimentan las tecnologías de medición y análisis, es muy probable que estos sistemas no tarden mucho en llegar. Está fuera de duda, por tanto, que la importancia del georradar para la construcción de vía seguirá creciendo.

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