El armado ha sido la columna vertebral de nuestro entorno constructivo aproximadamente durante un siglo, conformando las cimentaciones de nuestras ciudades, puentes y otras infraestructuras esenciales. Tradicionalmente, la evaluación de la salud de estas estructuras de hormigón masivas ha sido un proceso complejo y, a veces, hasta destructivo y se ha basado en procesos como la perforación de testigos y las evaluaciones visuales. Sin embargo, está surgiendo un nuevo método para la evaluación no destructiva que aprovecha una fuente sorprendente: los rayos cósmicos. Este novedoso sistema creado por la empresa GScan promete revolucionar la forma en la que evaluamos y mantenemos nuestras estructuras de hormigón, garantizando su longevidad y seguridad sin necesidad de usar técnicas invasivas. Bienvenido al futuro de la inspección de estructuras de hormigón con la tecnología de muones.
El papel de los muones en la inspección de estructuras de hormigón
Los muones son partículas energéticas procedentes de las colisiones de rayos cósmicos que chocan constantemente con nuestra atmósfera y que se propagan por la superficie terrestre atravesando nuestros cuerpos y edificios. Estas partículas, invisibles al ojo humano, son la clave para desvelar los secretos ocultos que encierran las estructuras de hormigón.
El uso de muones para escanear grandes estructuras se remonta a los años cincuenta, cuando los físicos de partículas los utilizaron por primera vez en las minas. Los primeros intentos en las décadas de los sesenta y setenta, como su uso para escanear las pirámides de Egipto, produjeron imágenes de baja resolución. El gran avance se produjo a principios de la década de los 2000 con el desarrollo de la tomografía de dispersión de muones por físicos de Los Álamos, que ofrece imágenes 3D de resolución submilimétrica y detalles de composición química. Ahora, unas cuantas décadas más tarde, esta tecnología mejorada está revolucionando la inspección estructural.
© Una captura 2D de la imagen 3D de una sección del reactor nuclear militar abandonado en Paldiski (Estonia). La imagen se ha creado usando muones. Las zonas más oscuras tienen materiales más densos y las zonas más claras, menos densos. El núcleo del reactor está en el centro.
Un sueño de la ingeniería civil
Gscan, una empresa pionera, ha desarrollado una revolucionaria tecnología que aprovecha los muones para mirar en el interior de las estructuras de hormigón. Al implementar sofisticados detectores y avanzados análisis de IA, el GScan puede monitorizar los muones con una enorme precisión. Esto les permite crear modelos 3D detallados que revelan el interior del hormigón, incluyendo la presencia de fisuras, agujeros y signos de deterioro en la jaula de acero armado. La capacidad de la tecnología de facilitar evaluaciones precisas y no invasivas ofrece ingenieros y arquitectos datos de un valor incalculable permitiéndoles evaluar de forma eficiente y segura la integridad de estructuras críticas sin necesidad de usar métodos invasivos.
La tecnología de GScan ofrece una versatilidad sin igual, capaz de escanear elementos que van desde milímetros hasta varios cientos de metros. Puede determinar los riesgos relacionados con la composición química, como la corrosión de la pérdida de pasivación del hormigón o niveles elevados de cloruro. La habilidad de detectar discontinuidades en los materiales y armar y pretensar el acero permite identificar problemas de delaminación, corrosión o roturas. Además, puede penetrar materiales blindados y elementos cubiertos, como armados detrás de fachadas metálicas, placas de yeso, aislamientos y pintura gruesa. La tecnología es 100% segura para los humanos, completamente pasiva y solo detecta la radiación natural. Es potente, no se ve afectada por variables ambientales como la humedad, y elimina la subjetividad característica de las mediciones e interpretaciones. Es lo suficiente versátil para medir todos los tipos de materiales y defectos, incluyendo la madera, el plástico y los materiales mixtos. Además, los resultados integran de manera fluida los sistemas de coordenadas a través de imágenes 3D creadas con tomografías de muones. Esto habilita la generación automática de modelos de metodología BIM de las estructuras existentes, lo que aumenta la fiabilidad de los procesos de toma de decisiones.
© Medición del puente de Structures Moonshot en Londres.
Caso de estudio: Structures Moonshot
La colaboración de GScan con las autopistas nacionales del Reino Unido en el proyecto «Structures Moonshot» muestra su aplicación en el mundo real. Este proyecto se centra en una parte crítica de la infraestructura: puentes de hormigón postesados que confían la integridad estructural en tendones de alta resistencia.
Los métodos de inspección tradicionales para estos tendones suelen ser caros y consumen mucho tiempo. Gracias a la tecnología de escaneado de flujo de muones de GScan, el proyecto mapeó con precisión la ubicación y orientación de los tendones y evaluó el estado de los conductos. Los resultados fueron impresionantes, ya que proporcionaron a los gestores de infraestructuras información detallada para tomar decisiones informadas sobre el mantenimiento y la reparación, mejorando la seguridad y longevidad del puente.
Las distintas aplicaciones del escaneado de muones
Las aplicaciones potenciales de la tecnología GScan van más allá del hormigón armado y los puentes. El novedoso método se puede usar para inspeccionar varias estructuras, incluyendo edificios, túneles, presas e incluso plantas de energía nucleares. La versatilidad de la tecnología de muones te permite evaluar la condición de otros materiales estructurales como el acero, la madera o la mampostería. Por ejemplo, se puede usar para evaluar la integridad de un pilar de edificación sin perforar la estructura ni molestar a los inquilinos. En el 2023 GScan aplicó su tecnología para escanear los reactores nucleares militares abandonados en Paldiski (Estonia). Los resultados fueron notables, ya que se obtuvieron imágenes en 3D con una resolución de 1 cm, superando con creces las expectativas. Este alto nivel de detalle permite elaborar planes de desmantelamiento más eficaces y seguros, lo que demuestra la versatilidad de la tecnología y su potencial transformador en distintos sectores.
© Evaluación de los componentes de acero en las construcciones de hormigón postesado con el escáner muonFLUX de GScan en la torre de un aerogenerador.
Impacto y perspectivas futuras
La tecnología de GScan representa un importante avance en la evaluación no destructiva, abriendo numerosas aplicaciones e innovaciones. A medida que esta tecnología evoluciona, promete mejorar la gestión de las infraestructuras proporcionando datos precisos y fiables. Expertos como Ernst Niederleithinger, Head of Non-Destructive Testing in Civil Engineering en BAM se han dado cuenta de que el potencial de esta tecnología ha superado todas sus expectativas. La habilidad de integrar los resultados en modelos de metodología BIM refuerza aún más los procesos de toma de decisiones.
Como GS sigue mejorando su tecnología de muones, podemos anticipar una adopción más amplia, que conduzca a una mejora de la seguridad, una reducción de los costes y unas prácticas de mantenimiento más sostenibles en la gestión de infraestructuras a escala mundial.
© Se han presentado cortes horizontales desde dos alturas diferentes, la inferior (azul) entre las barras de armado longitudinales y las transversales, donde son visibles las barras más cortas con diámetros más pequeños. Además, la parte inferior del conducto es visible. El corte superior (verde) se ha tomado de lo alto, donde también son visibles los cables internos (rojo) del conducto. También se ha marcado con una línea roja un fragmento corto del cable de acero, pero toda la longitud es visible como zona más clara, ya que los cables tienen mayor densidad.
