Aplicaciones de Drones en Ingeniería Civil

Desde su aparición los drones o vehículos aéreos no tripulados se han convertido en un estudio y un reto para la ingeniería y ciencia. Es por ello por lo que en este texto más allá de un estudio científico, se presenta una aplicación de los drones como herramienta para la solución de algunas tareas en la ingeniería civil y que podría ser de ayuda para el desarrollo y análisis de proyectos para los Arquitectos.

En este texto, se propone dar solución por medio de esta tecnología a tareas como son: los levantamientos topográficos, inspección de obra y la inspección de estructuras metálicas o de concreto.

APRENDA

• Los alcances de un dron para solución de tareas en ingeniería civil y arquitectura.

• Dron y software que podría ayudar a mejorar sus habilidades o empresa.

CONOZCA

• Las nuevas tecnologías que ayudan a obtener mejores resultados.

• Algunos conceptos básicos sobre topografía, inspección de obra y estructuras.

Arturo Tadeo Espinoza Fraire

Doctor en Ciencias por el Instituto Tecnológico de la Laguna, México. Se desempeña en la línea de investigación en Control de robots aéreos no tripulados, control lineal y no lineal, sistemas embebidos y aplicaciones con drones. Ha participado como director y asesor de más de 20 tesis, autor de artículos en revistas internacionales con arbitraje y de congresos nacionales e internacionales. Actualmente es miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) Nivel I y profesor investigador de tiempo completo en la Facultad de Ingeniería, Ciencias y Arquitectura de la Universidad Juárez del Estado de Durango, México.

José Armando Sáenz Esqueda

Doctor en Ciencias en Ingeniería Eléctrica por el Instituto Tecnológico de la Laguna, México desde 2018. Es miembro de la Asociación Mexicana de Robótica e Industria desde el 2015. Ha publicado artículos en congresos nacionales e internacionales, así como revistas de calidad sobre Visión en Robots. Ha desarrollado software de procesamiento deimágenes para los S.O. Linux y Windows con la paquetería OpenCV y Aforge. Actualmente labora como maestro investigador en la Facultad de Ingeniería, Ciencias y Arquitectura de la Universidad Juárez del Estado de Durango.

Omar del Río Santana

Maestro en Ingeniería por la Universidad Juárez del Estado de Durango, (UJED) México. Se desempeña como asistente de investigación, apoyando en el desarrollo y aplicaciones de las nuevas tecnologías, en la Ingeniería Civil. Desarrollando ortomosaicos y modelos digitales para la Ingeniería Civil. Colaborador de proyectos y cursos impartidos por el área de investigación. Catedrático de la Facultad de Ingeniería, Ciencias y Arquitectura de la (UJED). Imparte las materias de Programación de Obras 1 y Sistemas Térmicos.

Ha sido Sinodal, Asesor de Tesis y Jurado en exámenes de grado, revisor de artículos científicos, autor de artículos científicos, participó como colaborador dentro del XXX Congreso Internacional de Ingeniería, Ciencias y Arquitectura 2018, autor y colaborador de posters en los congresos SISCCA 2019 Y 2020, participó como autor y ponente de artículo para el Cuarto Congreso Internacional de Ciencias de la Ingeniería TEC LERDO, 2019.

Felipe de Jesús Gómez Córdova

Maestro en Ingeniería por la Universidad Juárez del Estado de Durango, Durango. Se desempeña en la línea de investigación de levantamientos topográficos e inspección de obra con drones. Cuenta con experiencia como docente en la Faculta de Ingeniería Ciencias y Arquitectura (FICA) actualmente miembro de laboratorio de materiales para supervisión y control de obras de los estados.

Nadia Vanessa López Carrillo.

Maestra en Ingeniería por la Universidad Juárez del Estado de Durango, México. Se desempeña en la línea de investigación en Vías de Comunicación, topografía, pavimentos y materiales de construcción. Cuenta con una gran experiencia docente en la facultad de ingeniería, ciencias y arquitectura (UJED) impartiendo materias como topografía, pavimentos y tecnología de los materiales. Ha sido directora de 10 tesis. Autora de un artículo en revista internacional con arbitraje y de artículos en congresos nacionales e internacionales.

Capítulo 1

Los drones en ingeniería civil ………… 1

Introducción …………………………………. 1

Algunas aplicaciones …………………….. 2

Metodología ………………………………….. 6

Plan de vuelo ………………………………… 6

Apoyo terrestre ……………………………… 8

Registro fotográfico ……………………….. 9

Procesamiento de imágenes ………….. 9

Georeferencia ……………………………….. 12

Costo beneficio de uso de drones …… 16

Resumen ……………………………………… 16

Capítulo 2

Levantamientos topográficos en

la ingeniería civil ………………………….. 17

Introducción …………………………………. 17

Tipos de levantamientos

topográficos ………………………………….. 18

Levantamientos catastrales …………… 18

Levantamientos urbanos ……………….. 18

Levantamientos para proyectos

de ingeniería …………………………………. 18

Tipos de topografías ……………………… 19

Cartografía ……………………………………. 19

Geodesia………………………………………. 20

Red geodésica ………………………………. 20

Métodos de levantamientos topográficos ………………………………….. 20

Consecuencias ……………………………… 21

Altimetría ……………………………………… 21

Cota o altura …………………………………. 21

Planialtimetría ………………………………. 21

Poligonación …………………………………. 21

Mapa topográfico ………………………….. 22

Equipos topográficos …………………….. 22

La cinta métrica ……………………………. 22

Nivel topográfico …………………………… 23

Estación total………………………………… 25

Dron y software …………………………….. 26

Resumen ……………………………………… 30

Capítulo 3

La inspección de obra en la

ingeniería civil, método tradicional … 31

Introducción …………………………………. 31

Supervisión de obra civil ………………… 32

El supervisor de obra integrado al desarrollo de la obra ……………………… 33

Qué es el supervisor de obra civil …… 33

Perfil de supervisor de obra …………… 34

Funciones del supervisor de obra …… 34

Ética y moral del supervisor …………… 34

Concepto de moral ………………………… 35

Leyes y reglamentos que debe conocer el supervisor de obra …………………….. 35

Objetivo general de la supervisión ….. 36

Control de calidad de los materiales a emplear …………………………………….. 36

Herramientas para inspección de obra ……………………………………………… 36

La bitácora de obra ……………………….. 36

La libreta de bitácora …………………….. 37

Flexómetro ……………………………………. 40

Nivel de mano ………………………………. 41

Aerosol …………………………………………. 41

Resumen ……………………………………… 43

Capítulo 4

La inspección de estructuras, método tradicional ……………………….. 45

Introducción …………………………………. 45

Funciones de las estructuras metálicas ……………………………………… 46

Elementos de una estructura …………. 46

Fuerzas que soporta una estructura .. 47

Equipo para inspección de  estructuras …………………………………… 48

Resumen ……………………………………… 49

Capítulo 5

Software Pix4D …………………………….. 51

Introducción …………………………………. 51

El software pix4D ………………………….. 51

Procesamiento de datos en Pix4D Mapper ………………………………………… 52

Procesamiento de datos en Pix4Dcapture ………………………………… 54

Procesamiento de datos en Pix4Dbeam …………………………………… 57

Requisitos mínimos del sistema …….. 59

Entradas ………………………………………. 60

Salidas …………………………………………. 60

Plan de adquisición de imágenes …… 61

Resumen ……………………………………… 61

Capítulo 6

Topografía con drones ………………….. 63

Introducción …………………………………. 63

Características del dron Phantom 4 pro ………………………………………………. 64

Topografía con dron ………………………. 65

Proyecto ……………………………………….. 67

Métodos de levantamientos topográficos tradicionales ……………… 67

Levantamiento con cinta métrica……. 67

Levantamiento con nivel topográfico . 67

Levantamiento con estación total …… 73

Resumen ……………………………………… 85

Capítulo 7

Inspección de obra civil con dron …… 87

Introducción …………………………………. 87

Inspección de obra con dron ………….. 88

Resumen ……………………………………… 101

Capítulo 8

Inspección de estructuras con drones …………………………………………. 103

Introducción …………………………………. 103

Inspección de estructuras metálicas con drones ……………………………………. 104

La oxidación …………………………………. 106

Corrosión química: (agente agresor=agente químico)……………….. 107

Corrosión electrolítica ……………………. 107

Proceso de oxidación-corrosión en una superficie de acero …………………. 109

Resumen ……………………………………… 112

Bibliografía …………………………………… 113