MONITOREANDO ESTRUCTURAS

A simple vista, edificios y puentes parece estar fijos en su lugar de implantación, impasibles ante las fuerzas como el viento y la lluvia. Pero, de hecho, estas estructuras experimentan imperceptibles vibraciones que, dependiendo de su frecuencia, pueden indicar inestabilidad o daño estructural.

Investigadores del MIT han desarrollado una técnica para “ver” las vibraciones que de otro modo serían invisibles a simple vista, mediante la combinación de vídeo de alta velocidad con técnicas de visión por ordenador.

Courtesy of the researchers

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En condiciones normales, el vídeo de alta velocidad no recogería las vibraciones sutiles de un edificio. Para ello, los investigadores emplearon una técnica de visión por ordenador llamada “movimiento de ampliación” para romper los marcos de alta velocidad en ciertas frecuencias, esencialmente exagerando diminutos movimientos a nivel de sub-pixel.

En el laboratorio, los investigadores han sido capaces de detectar pequeñas vibraciones en una viga de acero y en un tubo de PVC. Las vibraciones medidas por esta nueva técnica coincidían con las recogidas por acelerómetros y vibrometría láser, técnicas precisas pero muy caras, comúnmente utilizados en el monitoreo de la infraestructura.

Courtesy of the researchers

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Oral Buyukozturk, profesor de ingeniería civil y ambiental en el MIT, explica que la magnificación del movimiento proporciona una alternativa, más barata, más rápida y no invasiva frente a las técnicas de monitoreo existentes.

Para probar su teoría, Buyukozturk trabajó con Durand y Freeman, los desarrolladores originales de los algoritmos de aumento de movimiento. En 2012, la pareja presentó un software que aumenta la eficacia de ciertas frecuencias de fotogramas de vídeo, por lo que es posible “ver” pequeños movimientos, como el pulso de una persona, o una cuerda de violín que vibra.

Durand y Freeman trabajaron con Buyukozturk, Chen, Wadhwa, y Cha en adaptar su código para monitorear la infraestructura. El código filtra esencialmente una imagen de vídeo en señales de amplitud y fase, que luego se pueden combinar para reconstruir la imagen de vídeo en el que los movimientos aparentes de ciertos objetos se magnifican a ciertas frecuencias.

Buyukozturk dice que la técnica puede ser útil en el seguimiento de forma remota de edificios y puentes, y puede ser especialmente útil en la topografía de tuberías; la circunferencia de un tubo es naturalmente simétrica. Si hay un defecto en un lado, no puede vibrar en la misma manera como si estuviese completamente intacto. La vibración resultante entonces podría ser una señal de posibles daños.

El grupo planea llevar a cabo experimentos de vídeo-vigilancia del MIT Green Building (Edificio 54), así como la John Hancock Tower de Boston, la Prudential Tower, y el puente de Zakim. Buyukozturk  y señalan que la detección de vibraciones en un edificio o un puente no significa necesariamente que hay algo mal; cada estructura tiene una “frecuencia fundamental” a la que vibra. Sabiendo cual es la frecuencia, dice, puede dar a los ingenieros una idea de cómo una estructura puede responder a las fuerzas como el viento, o incluso terremotos.

Para saber más: http://newsoffice.mit.edu/2015/magnifying-vibrations-bridges-and-buildings-0423