Medición de vibraciones ambientales en edificios utilizando cámaras de video económicas sin intervención en la estructura

Abstract

El presente trabajo desarrolla la implementación de un sistema basado en cámaras de video para la medición de vibraciones estructurales. Dada las limitaciones de montaje y costo de instrumentos como los acelerómetros, normalmente ocupado en Chile, se propone un sistema de monitoreo a través de cámaras comerciales sin la necesidad de intervenir la estructura, es decir, sin recurrir al uso de objetivos o marcadores. Se desarrolla una rutina Matlab para el manejo de imágenes, capaz de realizar tareas específicas de detección y rastreo de puntos de control (esquinas), orientado al monitoreo del desplazamiento y giro relativo de cuerpos. Se recurre a cámaras de video con costes accesibles de mercado y formatos de grabación de alta calidad como las cámaras deportivas GoPro. De forma complementaria se exponen los procesos de edición mínimos para el estudio espacial en vídeos. El sistema propuesto se somete a dos ensayos. El primero se lleva a cabo en laboratorio bajo condiciones controladas y sobre un modelo estructural de cuatro pisos. Paralelamente la estructura se instrumenta con sensores ultrasónicos y acelerómetros para la validación de los resultados del desplazamiento horizontal y los modos naturales presentes en respuesta del modelo. El segundo ensayo se realiza sobre la pasarela vial del centro comercial Costanera Center sin instrumentación alternativa. Los resultados en laboratorio muestran una evidente similitud entre los desplazamientos horizontales registrados por la GoPro y los ultrasónicos. El contenido espectral también se asemeja entre ambos instrumentos y los acelerómetros. Sin embargo, se evidencia la importancia del usuario en el proceso interactivo de medir largos de escala para transformar pixeles a coordenadas métricas. Por otro lado, los ensayos en terreno exponen las limitaciones del sistema en la detección de esquinas para condiciones no ideales y el déficit en el posterior rastreo durante el vídeo. Este hecho se explica, principalmente, por cambios locales de luz producidos por el reflejo del tránsito vehicular.