En el funcionamiento diario de las industrias, la inspección de activos es de vital importancia para comprobar el estado actual de las estructuras, con el fin de descubrir cualquier no conformidad y fallo antes de que puedan causar accidentes catastróficos, paradas de producción e inconvenientes similares.

Cuando se inspeccionan activos sobre el terreno, es esencial analizar detenidamente toda la estructura para identificar las patologías existentes. Un análisis detallado y metódico permite detectar no conformidades y riesgos, identificar posibles posibilidades y causas, y predecir posibles soluciones. 

¿Por qué realizar una inspección visual?

En el parque industrial nacional, varias estructuras soportan activos de proceso y su Structural Integrity garantizará que el proceso de producción se desarrolle sin interrupciones y mitigará los riesgos de sucesos indeseables para los empleados implicados. Si nos fijamos en el proceso minero, por ejemplo, los fallos estructurales en equipos como cintas transportadoras, naves de transferencia, edificios de proceso, maquinaria de patio, volteadores de vagones y cargadores de barcos son de vital importancia para que el proceso de producción tenga lugar. Por ello, cualquier fallo estructural en estos equipos puede ser catastrófico.

En muchas situaciones de la industria, debido a diversos factores, no se da la debida importancia a la integridad de los activos estructurales. Debido al impacto inmediato en la producción, los fallos en los sistemas eléctricos y mecánicos merecen una atención inmediata. Sin embargo, las consecuencias de un fallo catastrófico en una estructura son imprevisibles y pueden dar lugar a un mantenimiento caro y prolongado y a indeseables accidentes mortales. 

Kot considera que la Structural Inspection es una parte indispensable para promover la integridad de los activos de sus clientes. La Structural Inspection Estructural es el segundo paso de la Metodología CARE - Control de Activos para la Revitalización Estructural. Esta metodología fue diseñada para ofrecer una solución de ingeniería destinada a promover el cuidado de los activos de sus clientes. Como su nombre indica, se centra en el cuidado de los activos mediante la promoción de un control estructurado sobre ellos y la mitigación de los riesgos asociados al uso de equipos y estructuras.

Además de la buena formación y preparación de quienes realicen la prueba, el éxito en la realización de la inspección visual estructural dependerá de algunos factores importantes: las herramientas, el equipo y los instrumentos que se vayan a utilizar, las características del objeto analizado y la iluminación disponible. 

Como tal, la inspección visual es el método de menor coste que puede utilizarse en el recorrido de Structural Integrity del activo. El método no es ni debe ser el único que se utilice en este viaje, pero su uso permitirá señalar la necesidad de utilizar otras formas de evaluación, como en la Figura 1. Puede ir seguido de:

• Ensayos no destructivos (END), como ultrasonidos, líquidos penetrantes, partículas magnéticas y rayos X;
• Verificación mediante el método de los elementos finitos; 
• Instrumentación activa mediante extensometría y acelerometría; 
• Evaluación de riesgos. 

Figura 1: Prueba de líquidos penetrantes - FUENTE: Kot Collection.

Además, para apoyar la inspección visual pueden utilizarse herramientas como drones, andamios, plataformas, dispositivos de montañismo industrial, boroscopios, etc.

Las principales causas de daños en las estructuras

Para iniciar correctamente una Structural Inspection , conviene conocer las causas de los daños en las estructuras. Las estructuras metálicas de los activos industriales suelen verse afectadas por el clima, el entorno y su uso. A partir de este conocimiento, es posible establecer qué técnicas de inspección son aplicables. 

La investigación sobre este tema es amplia. Por ejemplo, según el estudio técnico del OEHME (1989) considerado por la comisión de normas EUROCODE, las causas de daños en las estructuras metálicas de edificios y cintas transportadoras pueden agruparse como se muestra en el gráfico 1.

Gráfico 1: Distribución porcentual de las causas de los daños en las estructuras
de edificios y transportadores - FUENTE: OEHME, 1989.

En el parque nacional, las estructuras metálicas y de hormigón, de pequeño a gran tamaño, como muelles, túneles, OAE (Obras de Arte Especiales, como viaductos, puentes, pontones y pasarelas), edificios, etc., sufren las inclemencias del tiempo y la atmósfera corrosiva. Factores como la elevada pluviosidad y la deposición de cloruros y partículas favorecen la aparición de patologías y fallos. 

Las variaciones de temperatura, las fuertes precipitaciones, la contaminación y un entorno altamente agresivo favorecen las patologías relacionadas con formas de deterioro estructural. Según HENRIQUES (2001), las causas de las patologías en los bienes de construcción civil (en general) pueden verse en el Gráfico 2.

Gráfico 2: Causas de patologías en activos de construcción civil (en general) - FUENTE: HENRIQUES, 2001.

Según HENRIQUES (2001) y las experiencias cotidianas en el campo, se puede decir que la mayoría de los fallos estructurales se deben a errores durante la fase de diseño, fallos durante el montaje y no conformidades en la fabricación y cuestiones de uso del activo (condiciones de operación y mantenimiento). Para detallar las patologías estructurales más frecuentes en estructuras de acero y sus respectivas causas principales, PRAVIA y BETINELLI (2016) propusieron una interesante comprensión. Esto se puede ver en la Tabla 3.

Patologías en estructuras metálicas	Principales causas
Corrosión localizada	Deficiencia causada por un drenaje inadecuado del agua de lluvia y por errores en los detalles de construcción, que dan lugar a charcos, acumulación de humedad y agentes agresivos como la deposición de cloruros y partículas (mineral, contaminación, hollín, etc.).
Corrosión generalizada	Deficiencia causada por una protección inadecuada contra los distintos procesos de corrosión.
Deformaciones excesivas	Deficiencia causada por sobrecargas y/o efectos térmicos que no se consideraron premisas en el proyecto original (especificaciones de suministro, planos conceptuales, básicos y de detalle).
Pandeo global o local	Deficiencia causada por el uso de modelos estructurales que no son correctos y no reproducen la realidad y/o no cumplen las normas de verificación de estabilidad y rigidez.

Tabla 1: Las patologías estructurales más frecuentes y sus respectivas causas principales - FUENTE: PRAVIA y BETINELLI (2016).

Como tales, puede haber varias causas de no conformidad estructural. Los posibles defectos de diseño pueden tener sus riesgos minimizados mediante la realización de una auditoría de activos estructurales. También conocida como revisión del diseño o doble comprobación, se llevan a cabo las siguientes actividades: 

• Apoyo en la elaboración de especificaciones técnicas; 
• Technical Evaluation los licitadores; 
• Sugerencias para el diseño básico; 
• Verificación del equipo mediante el método de los elementos finitos; 
• Soluciones propuestas y posibles refuerzos para las no conformidades detectadas.

Cómo realizar la inspección visual

La prueba de inspección visual puede dividirse en dos formas: directa e indirecta. En la forma directa, se puede utilizar el ojo desnudo y equipos ópticos auxiliares como lupas, microscopios, boroscopios y binoculares. La inspección indirecta requiere el uso de herramientas de visión auxiliares, mediante el uso de algún método de visión artificial. 

Básicamente, la inspección visual comprende los siguientes pasos:

1. Evaluación de la estructura junto con la evaluación de los planos de diseño técnico. Para ello, la inspección visual de la estructura tiene por objeto identificar la ausencia de tornillos en las conexiones, puntos de corrosión en los activos, deformación plástica visible de placas y perfiles, grietas visibles y otras no conformidades detectables. Se pueden utilizar fotos y vídeos para registrar los fallos encontrados;

Figura 2: Evaluación de los puntos de corrosión en pernos y elementos de unión - FUENTE: Kot Collection.

2. Clasificación de las no conformidades y desviaciones encontradas en términos de criticidad e indicación de las acciones;
3. Elaboración de un Technical Report, destacando los controles efectuados e indicando las no conformidades detectadas. El detalle del informe variará en función de la complejidad del documento o de los requisitos del cliente. A menudo, la inspección del objeto puede regirse por normas específicas, leyes designadas o los propios procedimientos del cliente;
4. Por último, proponga acciones para mitigar los problemas detectados.

Principales ventajas y limitaciones

Las ventajas de utilizar la metodología de ensayo visual son su bajo coste, la rapidez con la que se puede realizar el ensayo, su interpretación más sencilla en comparación con otros métodos de ensayo y la facilidad con la que se puede llevar a cabo. 

Por otra parte, existen algunas limitaciones. Entre ellas, la posibilidad de detectar discontinuidades sólo en la superficie del elemento estructural, lo que limita la detección de grietas internas. También es necesario garantizar una buena agudeza visual por parte del probador y un conocimiento previo del objeto analizado. 

Para el futuro, es importante prestar atención a lo recomendado por CHA (2018) para las OAE, pero que también se aplica a otros activos estructurales. En este entendimiento, los cambios visuales en las infraestructuras civiles, como grietas o corrosión, son muy importantes para alertar sobre el estado de salud estructural. A pesar del papel crítico de los puentes en la seguridad pública y la economía, la inspección basada en la visión humana tiene las limitaciones y desventajas ya mencionadas. Por ello, la ingeniería buscará cada vez más la automatización de las inspecciones visuales para resolver las limitaciones del enfoque visual humano común. Los investigadores y las empresas se sienten cada vez más atraídos por el desarrollo de métodos basados en la visión por ordenador para detectar daños estructurales.

Kot puede ofrecer a sus clientes opciones de pruebas visuales mediante intervención humana, así como métodos de visión por ordenador para promover la integridad de los activos de sus clientes, utilizando, por ejemplo, el procesamiento de imágenes. Póngase en contacto con nuestro equipo para obtener más información.

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Referencias:

OEHME, Peter. Analyse von Schäden an Stahltragwerken aus ingenieurwissenschaftlicher Sicht und unter Beachtung juristischer Aspekte. 1989.

HENRIQUES, F. M. A. Noción de Calidad en la Edificación. Comunicación al Congreso Nacional de la Construcción. Lisboa, 2001.

PRAVIA, ZMC; BETINELLI, E. A. Fallos en estructuras de acero: Conceptos y casos prácticos. Curso de Civil Engineering en FEAR-UPF, 2016.

CHA, Young Jin et al. Inspección visual estructural autónoma utilizando aprendizaje profundo basado en regiones para detectar múltiples tipos de daños. Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, v. 33, n. 9, p. 731-747, 2018.