El FARO: Documentación arquitectónica de fachadas de edificios

La reconstrucción de monumentos históricos exige un cuidadoso equilibrio que respete los elementos arquitectónicos característicos del monumento original y que al mismo tiempo adapte elementos contemporáneos. Éste era el reto al que se enfrentaron los consultores al diseñar los planos para una restauración de 30 millones de dólares del edificio de Northwestern Mutual Life en Milwaukee (Wisconsin, EE.UU.).

Este edificio neoclásico, diseñado por Marshall & Fox y construido en 1914 en la avenida Wisconsin, luce sus diez majestuosas columnas de 23 metros de alto y 422 toneladas de estilo corintio, coronado por una regia cornisa de granito. La restauración de la cornisa era fundamental para la conservación histórica del edificio. Al haber sido construido antes de la era computacional y de programas de CAD, el primer paso de la restauración consistió en obtener documentación digital sobre la construcción de la cornisa. Se encargó a una firma consultora local, SightLine, LLC, la tarea de realizar las medidas desde los puntos centrales a lo largo de la cornisa del edificio.

ESTUDIO A LARGA DISTANCIA

Para cerrar la brecha entre innovación y tradición, SightLine utilizó la tecnología de Escaneo Láser para generar las medidas necesarias para restaurar la belleza clásica del monumento. Sightline recopiló las medidas utilizando el FARO Laser Escanner LS 880.

El FARO Laser Escanner LS crea una nuble de puntos de 360 grados de una superficie escaneada mediante un rallo de luz infrarroja al centro de un espejo rotatorio que orienta el láser sobre el entorno a escanear. Mediante la utilización de codificadores para medir la rotación del espejo y la rotación horizontal del Escáner Láser, se pueden registrar y modelar las coordenadas X, Y, Z de cada punto.

Sightline finalizó el estudio de la cornisa en cuatro días. El FARO Laser Escanner LS posibilitó que Sightline realizara el escaneo a una distancia de 45 metros y con una precisión de 3 mm. Todas las medidas se llevaron a cabo sin necesidad de levantar andamios ni de instalar plataformas colgantes sobre la pared del edificio.
«Casi todos los datos se recopilaron desde el nivel de la calle», observó Anstey. «El contratista pensó que el equipo era mágico gracias a su capacidad de generar una vista de nube de puntos a la velocidad en que se escaneaba».

Sightiline superó todos problemas relacionados con la línea de visión mediante la instalación de esferas de registro u objetivos alrededor del escáner y del edificio. Los escaneos se realizaron desde diferentes puntos de vista a nivel de calle y en la parte superior del tejado y se conectaron mediante esferas con el software Scene.

La clara representación de la información recolectada produjo una visualización similar a la de un rayo x. El efecto dejó al contratista la impresión de que el FARO Laser Escanner LS podía escanear a través de las paredes.

LOS DATOS

Sightline seleccionó partes de las nubes de puntos 3-D y, mediante la visualización de la nube en varias direcciones, se trazaron los elementos en AutoCAD Architectural Desktop para generar diagramas de líneas. Generaron 16 conjuntos de diagramas digitales 2-D de la cornisa y el perfil del edificio. Los escaneos revelaron que los diseños originales no coincidían con lo realmente construido. Un ala entera de la estructura se alargaba más que la otra, detalle que no es perceptible para el ojo humano.

Cuando el contratista pudo ver el grado de detalle generado por los escaneos, solicitó información adicional acerca del edificio. Sightline proporcionó estudios de elevación y detalles sobre secciones a través de áreas típicas (como los salientes de las ventanas) y elementos arquitectónicos ornamentales con lo que se descubrieron más desviaciones. Mientras los diseños existentes documentaban remates con forma de estilizadas bellotas, los escaneos revelaron que en realidad eran lúpulos de cebada. Sightline fue capaz de proporcionar la información sin volver al lugar real, gracias a la inmensa cantidad de datos recogidos durante el escaneo inicial. El FARO Laser Escaner LS captura 120.000 puntos por segundo, por lo que la generación de la información adicional era sólo cuestión de manejar el software.

LO VIEJO FRENTE A LO NUEVO

La rápida velocidad de recogida, la facilidad de capturas de los datos y la precisión de las medidas fueron factores importantes que influyeron para que Sightline empleara técnicas de escaneo láser en lugar de los métodos tradicionales de análisis.

«Utilizando métodos anteriores para obtener las medidas del edificio, nos habría llevado meses para lograr los resultados obtenidos a base de escaneo, teniendo en cuenta que hubiera sido necesario levantar una gran cantidad de andamios» declaró Anstey. «Por no mencionar el hecho de que si los trabajadores hubieran olvidado algo, tendrían que haber vuelto de nuevo al lugar para recoger datos. ¿Y quién dice que los datos habrían sido precisos?».
Velocidad y eficiencia fueron ventajas enormes para el contratista. La rapidez del proceso de escaneo permitió que su equipo y los subcontratistas se concentraran en otras partes del proyecto para evitar retrasos.

«Lo que es único en este proyecto es que el contrista que nos encargó el trabajo nunca había utilizado antes este tipo de tecnología», observó Anstey.
Los escáneres láser trabajan literalmente con sólo pulsar un botón. Los datos de escaneo se visualizan simultáneamente a la rotación del escáner. Una vez completado el escaneo, el usuario puede navegar por él visualizándolo en 2-D y 3-D, prácticamente volando a través de los datos de la nube de puntos. Una rápida visualización muestra una vista esférica desde el punto de vista del escáner y permite que los operarios realicen medidas básicas en el escaneo.

LA TECNOLOGÍA

El escaneo láser se esta convirtiendo en el método preferido para obtener documentación de construcciones. El FARO Laser Scanner LS utiliza la tecnología de «Cambio de Fase», en contraposición al registro de la distancia según el tiempo de vuelo. La principal ventaja del Cambio de Fase es la velocidad, hasta cien veces superior a la de time-of-flight.
Con la tecnología de Cambio de Fase, en lugar de reflejar un único pulso láser y de medir el tiempo de vuelo, se proyectan ondas constantes de longitud variable. Al entrar en contacto con un objeto se reflejan de vuelta al escáner. La distancia entre el escáner y el objeto se mide con precisión mediante el análisis de los cambios de fase en las ondas de luz infrarroja.
El FARO Laser Scanner LS orienta el rayo láser en tres componentes que trabajan con tres longitudes de modulación diferentes: 76m, 9,6m y 1,2m. La distancia entre el objeto reflectante y el escáner se determina identificando el punto de reflexión exacto en el ciclo de 1,2m. El uso de tres rangos variados significa que se puede lograr un mayor grado de precisión para una distancia más larga dado que el rango específico del objetivo siempre se puede medir utilizando el rango más fino de 1,2m.

ÁREAS DE APLICACIÓN

Sightline ha ampliado su oferta de servicios al ofrecer la tecnología de escaneo láser; desde crear planos de planta para edificios sin documentación hasta proporcionar dimensiones de columnas estructurales.
«Hemos escaneado una columna que era el principal soporte de un edificio», destaca Anstey. «La columna se estaba cayendo y el cliente necesitaba una nueva columna de mármol para sustituirla».
En lugar de utilizar una cinta métrica para obtener los leves cambios del diámetro a lo largo de su longitud, SightLine escaneó la columna y presentó los datos necesarios al cliente para duplicar la columna con las dimensiones exactas.
Las áreas de aplicación de l FARO Laser Scanner LS no se limitan a la Ingeniería Civil. La tecnología se ha aplicado a la Gestión de Activos, la Ciencia Forense, el Patrimonio y la programación CGI. La capacidad de realizar paseos virtuales
– bien sea en una instalación nuclear o en la escena de un crimen – es un área en concreto de creciente interés en el mercado.

Las capacidades del FARO Laser Scanner están contribuyendo a la conservar de entornos industriales importantes. Sus innovaciones han hecho que los escáneres láser sean aún más fáciles de usar. Por ejemplo, los usuarios del FARO Laser Scanner LS ahora pueden controlar el dispositivo a través de PDA e iPods®. Los escáneres también pueden funcionar mediante baterías montadas sobre una base, evitando así la necesidad de un cableado peligroso.