Ingenieros-arquitectos trabajan para preservar el patrimonio

Hace tres años, una de las mayores explosiones no nucleares de la historia tuvo lugar en la capital libanesa, Beirut. La detonación accidental de nitrato de amonio almacenado incorrectamente mató a 218 personas, hirió a miles y causó miles de millones de dólares en daños a la propiedad en lo que se cree que es una de las ciudades más antiguas del mundo. Joe Kallas, un estudiante de posgrado en el Departamento de Ingeniería Arquitectónica de Penn State de Beirut, estuvo en la ciudad ese día y fue testigo de primera mano de la devastación de los distritos históricos.

“Sentí un fuerte sentido del deber y la responsabilidad de contribuir a la restauración, usando mi conocimiento como arquitecto, un especialista de Intel donde no existía ninguno, para ayudar a acelerar el trabajo de restauración. “Preservar y valorar los edificios como parte de nuestro patrimonio asegura la continuación de nuestra historia colectiva, enriquece nuestra comprensión del pasado y fortalece el tejido cultural de la comunidad”.

Desde entonces, Kallas ha colaborado con Rebecca Napolitano, profesora asistente de ingeniería arquitectónica en Penn State, para presentar la explosión de Beirut como un caso de estudio de cómo el modelado 3D basado en imágenes puede usarse como una herramienta de priorización para guiar las decisiones de recuperación ante desastres. Publicaron su enfoque en Revista de Patrimonio Cultural.

“En este artículo, proporcionamos un diagrama de flujo de trabajo integral que describe los diversos pasos y procesos utilizados en esta misión de rescate”, dijo Kallas. “Esto se puede utilizar en la futura planificación posterior a un desastre para facilitar la evaluación remota de edificios históricos dañados y acelerar la implementación de intervenciones de emergencia”.

Durante la documentación de emergencia de Kallas, que comenzó solo dos días después de la explosión, dirigió a 12 miembros del equipo en la documentación de 240 edificios con daños moderados. Kallas documentó personalmente 40 edificios en peligro de extinción. Utilizaron una técnica de imagen llamada fotogrametría, en la que se analizan las relaciones entre múltiples imágenes de un objeto o escena tomadas desde diferentes perspectivas y luego se convierten en modelos 3D que capturan con precisión la geometría del objeto. También crearon modelos texturizados de los edificios, registrando el grado de deformación estructural de cada uno.

Kallas y su equipo proporcionaron la documentación a los ingenieros y otros expertos de la Dirección General de Antigüedades del Líbano, una unidad del Ministerio de Cultura del país. Luego, la gerencia usó esta información para decidir qué edificios estaban en riesgo inminente de sufrir más daños y priorizar qué edificios se reforzaron e impermeabilizaron primero.

Los modelos también ayudaron con un análisis estructural más detallado, dijo Kallas, proporcionando información crítica a los ingenieros encargados de corregir deformaciones específicas. Agregó que los investigadores ayudaron a finalizar los archivos con los detalles de la reparación, información requerida para cualquier solicitud para financiar la restauración.

“Durante este proceso, quedó claro que este estudio de caso podría servir como un ejemplo único de cómo la tecnología puede mejorar efectivamente la respuesta y recuperación ante desastres”, dijo Kallas. “Muestra el poder del uso de herramientas y técnicas digitales para evaluar los daños rápidamente, informar la toma de decisiones y facilitar las intervenciones de emergencia necesarias”.

El flujo de trabajo resultante que Kallas y Napolitano derivaron de este estudio de caso consta de ocho pasos: planificación de la misión; recopilación de datos; selección de imágenes; procesamiento de imágenes; generación de modelos 3D; refinamiento del modelo; evaluación de daños; y visualización y análisis. Lo que es más importante, Kallas señaló que este flujo de trabajo se basa en hardware comúnmente disponible, como cámaras digitales y drones comerciales, y en un software más potente que otras técnicas.

Kallas dijo que además de ahorrar tiempo y dinero, los modelos 3D brindan una representación clara e intuitiva de la condición del edificio, lo que facilita que todas las partes interesadas, incluidos los expertos en patrimonio, los ingenieros y otros tomadores de decisiones, colaboren y prioricen las intervenciones. Sin embargo, advirtió que este es solo el primer paso.

“La misión de documentación digital de Beirut proporciona un poderoso ejemplo de cómo se puede utilizar el modelado 3D basado en imágenes para garantizar la supervivencia y la reconstrucción de las estructuras históricas existentes”, dijo Kallas. “Estos esfuerzos resaltan la necesidad urgente de estandarización en la digitalización del patrimonio cultural, allanando el camino para su integración con el monitoreo de la salud estructural y el desarrollo de planes integrales de gestión de riesgos del patrimonio”.

Ahora, Kallas dijo que está trabajando con Napolitano para integrar la inteligencia artificial y el aprendizaje automático en el proceso de evaluación de edificios históricos dañados en áreas posteriores al desastre para acelerar los esfuerzos de recuperación.