Es bien conocido el efecto que las corrientes fluviales producen en los pilares de un puente. La influencia de este efecto en el lecho fluvial solo puede ser estudiada a una escala reducida.

Los test tradicionales se desarrollan en una fosa de superficie rectangular de aproximadamente un metro cuadrado, o una reproducción a escala de la superficie original.

Cada uno de estos tests tiene una duración aproximada de 10 horas, mientras circula un volumen de agua determinado. Una vez concluído, se retira el agua y es entonces cuando se puede observar el lecho del río afectado por la corriente, especialmente alrededor del pilar.

Es el estudio de estas geometrías resultantes lo que nos permite extrapolar cómo variará la forma de la base del pilar original después de decenas de años.

  

El Problema
Este proyecto se desarrolló con el objetivo de mejorar el extremadamente lento proceso de modelado de la superficie de la fosa.

Hasta entonces, la toma de datos se realizaba de forma manual, tomando medidas mediante agujas graduadas milimétricamente.

La medida se tomaba introduciendo la aguja en un orificio situado en un puente de metacrilato sobre la fosa hasta que alcanzar la superficie de la arena. Después de esto se anotaba a mano en una hoja de resultados.

Una vez que la hoja de resultados estaba completada (aproximadamente 9 horas), los datos eran introducidos de nuevo manualmente en un ordenador. Finalmente era posible obtener la tan esperada representación tridimensional de la superficie.

  

La Solución
Después de analizar varias posibles soluciones diseñamos una estructura transportable, construida de aluminio ligero y resistente. En la parte superior hay tres unidades lineales guiadas por husillos, cada una cubriendo uno de los ejes longitudinales. Esto nos permitía mover un cabezal libremente sobre la superficie de la fosa.

Al final de la unidad vertical se colocó un telémetro de infrarrojos preparado para enviar datos a un ordenador a través de un puerto RS-232. Los dos brazos horizontales permiten el posicionamiento del telémetro sobre la fosa mientras la unidad vertical permite aproximar el telémetro hasta el rango de medición (entre 100 y 600mm).

El dispositivo mide distancias y envía la información al ordenador con una precisión de décimas de milímetro. Entonces, las coordenadas de cada punto de la superficie medido están listas para ser representadas en pantalla para análisis posteriores.

La aplicación diseñada, 3DSurfacer, es un controlador multiplataforma para telémetros por puerto serie, capaz de recoger la información, interpretarla y procesarla. A continuación es posible exportar estos datos a diversos formatos, incluido Microsoft Excel.

Además dispone de una implementación optimizada del Algoritmo de Neville  para realizar un filtro de paso bajo, destinado a eliminar valores fuera de rango.

Los Resultados
El procedimiento consiste en realizar pasadas transversales sobre la superficie, empleando las dos unidades horizontales.

El proceso de adquisición es ahora 20 veces más rápido (media hora frente a más de 10 horas), y la precisión se ha incrementado hasta alcanzar valores inferiores al milímetro. Para probar esta precisión se preparó un sistema de geometría conocida y se escaneó. Se puede observar en las figuras a continuación tanto la superficie original como el resultado del escaneo, perspectiva y contornos.