En todo proyecto de transporte es fundamental conocer bien el subsuelo y los problemas que puedan surgir. La información que queda al descubierto tendrá siempre una gran repercusión en el progreso del proyecto y en el cumplimiento del presupuesto, y la geotecnia desempeña un papel fundamental a la hora de revelarla.
Entre los colaboradores de este artículo se encuentran los recientes ponentes del Lyceum 2021 de Seequent. Ray Yost, ingeniero geotécnico principal de Advisian, habló sobre «La comprensión del riesgo geotécnico: Una estructura para la incertidumbre». Además, en un panel de expertos del sector, procedentes de Mott MacDonald, DB Engineering y Arcadis, se analizaron las ventajas del modelado digital del terreno y cómo ha mejorado el resultado de los proyectos, así como lo que todavía falta por cambiar en un futuro próximo. 1 2
Reducir la incertidumbre geotécnica supone, a su vez, aumentar la seguridad del proyecto y reducir el riesgo de retrasos y costosos excesos presupuestarios. Poder incorporar nueva información casi en tiempo real también puede ser muy valioso para agilizar la entrega y reducir los costos.
La innovación y la transformación digital juegan un papel importante en el acercamiento entre el subsuelo y la superficie. En conjunto, pueden ayudar a ofrecer una visión más clara, resolver rápidamente los problemas más comunes, mantener los más altos estándares profesionales y proporcionar un recurso enciclopédico para todo el ciclo de vida de la estructura.
En cada etapa, desde la planificación y la investigación, pasando por el diseño y la construcción, hasta la explotación y el mantenimiento, es necesario analizar el riesgo geotécnico. Además, dado que el cambio climático nos plantea desafíos medioambientales sin precedentes, la tecnología constituye un medio para ayudarnos a afrontarlos e impulsar proyectos de infraestructuras esenciales.
Entonces, ¿cómo podemos conseguirlo y cuáles son los obstáculos en el proceso? Estos son ocho aspectos que hay que tener en cuenta.
1) Entender las reglas del riesgo geotécnico
Muchas veces, los ingenieros geotécnicos trabajan con conjuntos de datos pequeños, ya sea por su valor o por la relación muestra/volumen, lo que aumenta la incertidumbre. Las propiedades de la geomecánica son intrínsecamente variables y difíciles de obtener, lo que aumenta la incertidumbre. ¿Entonces, cómo podemos entender correctamente el riesgo geotécnico?
Ray Yost asegura que es una cuestión de asignación y de audiencia. “Si pensamos en la asignación de recursos, la incertidumbre tiene una estructura. Las herramientas que tenemos como ingenieros geológicos nos ayudan a pensar en ello. Cuando empezamos a combinar las circunstancias de la incertidumbre con las herramientas que tenemos para abordarla, buscamos realmente que se produzca una asignación óptima de los recursos”.
Ray clasifica el riesgo en función de la relación entre la incertidumbre y propone un marco en el que se adaptan las herramientas al tipo de riesgo con el fin de mejorar los resultados de la evaluación de este.
Figura 1: Análisis del riesgo en función de la incertidumbre.
Figura 2: Utilizar las herramientas en el cuadro.
“Y cuando hablamos de incertidumbres con nuestro modelo, tenemos que hablar sobre el riesgo en términos de lo que afecta a la audiencia. Por ejemplo, en el caso de los ingenieros de minas, se hablará de los impactos en su calendario, producción, acceso, presupuestos, flujos de ingresos. “El primer principio de la comunicación de la ingeniería geológica es no hablar de ingeniería geológica”.
“¡El primer principio de la comunicación de la ingeniería geológica es no hablar de ingeniería geológica!”.
Así, como hay un costo asociado a la desventaja de la responsabilidad absoluta, hay un costo de oportunidad asociado a las consecuencias de la desventaja, comenta Ray: “Podríamos haber realizado una construcción más eficiente y mejor, dedicamos recursos que no necesitábamos”.
2) Mejor comunicación, mejor colaboración, mejores resultados.
Es aquí donde la innovación digital ya está ayudando en la ingeniería geotécnica. Cada vez se incorporan más condiciones del terreno en el entorno BIM, lo que permite reforzar la colaboración y mejorar los resultados, desde la licitación hasta la coordinación en el proyecto y la reutilización de los materiales. Por ejemplo, el proceso de licitación se simplifica cuando los contratistas disponen de información detallada sobre los volúmenes de suelo y roca. Bernd Heer, consultor geotécnico sénior de DB Engineering & Consulting GmbH, señala que “durante el proceso de producción y concepción, se dedica menos tiempo a las conversaciones con los contratistas (sobre la interpretación y las suposiciones de los datos), lo que ayuda al proyecto en general”.
La posibilidad de analizar y visualizar la información sobre las propiedades del suelo en 3D permite mejorar la comprensión de los datos y también la comunicación con el equipo de proyecto y las partes interesadas en general. Peter Fair, especialista en datos geotécnicos y modelado de suelos en 3D de Mott MacDonald UK, señala que “poder analizar los resultados de las pruebas de los materiales del movimiento de tierras y compararlos con el modelo geológico directamente en el entorno BIM supone un valor agregado. Una de las principales ventajas es que ahora nos permite ver no solo el porcentaje y el volumen de los distintos materiales, sino la facilidad de excavación y la capacidad de reutilización. Podemos ver y entender eso ahora mucho más fácilmente dentro del modelo 3D”.
3) Con el agravamiento del cambio climático, debemos actuar con mayor rapidez para salvar las infraestructuras y las vidas
La geotecnia y la función de los ingenieros civiles y medioambientales se incrementarán considerablemente conforme se hagan más evidentes los impactos del cambio climático y sus posibles efectos. A fin de cuentas, trabajamos en el medio ambiente; es donde se encuentran nuestras estructuras.
La tecnología constituye uno de los elementos más importantes de los que podemos valernos para hacer frente a estas tensiones y presiones medioambientales. Gracias a la posibilidad de conocer el terreno mediante sofisticados modelos en 3D y poder verlo rápidamente, por ejemplo, con el despliegue de un dron, es posible ver un corte o terraplén deslizado y no tener que esperar a un estudio topográfico. Así lo afirma Peter Fair, de Mott MacDonald UK: “Cuando contamos con recursos digitales podemos responder más rápidamente, la información está al alcance de nuestra mano y podemos tomar decisiones basadas en datos y responder de forma más informada”.
Cuando los datos procedentes de la plétora de sensores desplegados (el internet de las cosas) se vuelven más utilizables, pueden ayudarnos a superar la gestión y los efectos del cambio climático. Bernd Heer, de DB Engineering & Consulting GmbH, considera que este planteamiento tiene un enorme potencial, según su experiencia en las catastróficas inundaciones alemanas de 2021, que destruyeron por completo las infraestructuras. Si disponemos de sistemas de pronóstico meteorológico y lo complementamos con lo que sabemos del terreno, los sensores pueden hablar con nuestros recursos de estructuras. De este modo, es posible prever que la estructura emita avisos sobre lo que va a ocurrir dentro de unos parámetros establecidos.
“Incluso si no podemos salvar la propia infraestructura, podemos salvar vidas humanas”.
4) Cuanto más se sabe, más se puede ahorrar en el diseño
Según explica Andrea Gillarduzzi, directora técnica de ingeniería geotécnica de Arcadis Consulting (Reino Unido), los flujos de trabajo digitales pueden dar lugar a un diseño más eficiente que reduzca el impacto medioambiental: “Si empezamos a utilizar el BIM y las herramientas digitales de forma más eficaz, podremos obtener datos mucho más significativos sobre el comportamiento real de las infraestructuras, lo que podría traducirse en un diseño más económico. Podríamos realizar el mantenimiento de las infraestructuras de una manera más eficaz…. de una manera que afecte tanto al medio ambiente.
“Cuando se consiguen los datos, no necesariamente se conocen todas las formas posibles de utilizarlos, pero si se tienen, se puede decidir”. En palabras de Gareth Crisford, director regional de ingeniería civil, medio ambiente y energía de Seequent, “si se utilizan todos los datos de que se dispone y se cuenta con un sistema de mantenimiento personalizado para cada activo, se puede mirar con perspectiva a lo largo de la vida del activo y ver cómo podría haberse diseñado de forma diferente y más eficiente; esto conduce a un ciclo continuo de aprendizaje”.
5) Los recursos de infraestructura ya nos están hablando. ¿Estamos escuchando lo que nos dicen?
La transición al Internet de las Cosas está, por supuesto, muy avanzada, con innumerables sensores que recogen datos de diferentes maneras. De hecho, la montaña de datos que están recopilando es intimidante. Desde hace décadas, los recursos de las infraestructuras se instalan con estos sensores, con la posibilidad de adaptarlos, pero probablemente solo ahora está al alcance del sector utilizar los datos de forma más amplia.
Para Andrea Gillarduzzi, “la tecnología actual va a utilizar estos datos de manera más eficaz para transferir la información en lugar de que sea propiedad de un solo proyecto o una sola entidad”.
En este sentido, Bernd Heer señala que “hay un efecto a medio plazo, en los próximos cinco años, en el que aprenderemos a integrar los datos disponibles mucho más rápido. En mi opinión, esto se da sobre todo en la fase de diseño, en la que podemos empezar a hacer diseños de cimientos automatizados”.
6) ¿De qué manera podría cambiar la vida del ingeniero geotécnico en esta nueva era?
¿Supondrá un cambio importante para pasar a ser más bien un archivador de los resultados recopilados automáticamente por los sensores y los diferentes sistemas de las fuentes históricas?
Bernd Heer lo entiende: “Nosotros, como geotécnicos, nos limitamos a buscar, seleccionar y validar los datos antes de introducirlos en el sistema. Se reducirá mucho la elaboración de informes, la comprobación de planos, la celebración de reuniones y las conversaciones sobre el significado real de estos, ya que todos estaremos de acuerdo con los datos disponibles”.
“Se reducirá mucho la elaboración de informes, la comprobación de planos, la celebración de reuniones y las conversaciones sobre el significado real de estos, ya que todos estaremos de acuerdo con los datos disponibles”.
Además, el hecho de que los datos procedan de diferentes fuentes independientes también ayudará a su validación. “Si se supervisa una junta de dilatación de un puente y se complementa con la supervisión meteorológica y los datos de tráfico durante un periodo determinado, se puede entender mejor el desgaste de la junta, diseñarla y darle un mantenimiento diferente, etc., explica Andrea Gillarduzzi. Es posible obtener muchos datos integrando sensores y otras tecnologías en lo que se construye o adaptándolo”.
Como ya se indicó, gran parte de esto ya está en marcha, con datos que se registran de manera activa pero que aún no se utilizan ampliamente. Por ejemplo, el par de torsión utilizado por un equipo de perforación puede dar información sobre la resistencia de la roca y el suelo.
Para Peter Fair, es posible incorporar los datos recogidos en las plataformas de perforación al proceso de diseño. “Hicimos un diseño inicial y luego perforamos sobre el terreno y utilizamos esos datos para incidir directamente en el diseño casi durante la construcción de la obra. Además, a más largo plazo, con la IA, creo que podemos utilizar esos datos para el diseño automatizado y convertirnos en los verificadores y aprobadores de un diseño automatizado. Ya lo estamos viendo con las evaluaciones CPT, en las que a través de la IA se realizan mejores evaluaciones y se cometen menos errores que con algunos recursos humanos”.
7) ¿El sector está preparado para el diseño automatizado?
El diseño automático ya es una realidad en otras áreas, sobre todo en los trabajos lineales, por ejemplo, la perforación y la explosión. Colocamos las perforaciones en la mejor posición para obtener la mejor tasa de producción, la producción más segura y evitar la sobreexcavación, el sobreperfilado.
No obstante, el paso al diseño automatizado exigirá un importante cambio de mentalidad en el sector: la adaptación del diseño durante el proceso de construcción tendrá, por ejemplo, implicaciones para la normativa.
Según Bernd Heer, “en Alemania, el diseño tiene que someterse a la comprobación y aprobación de los estados y las administraciones locales. Por eso hay que ofrecer un sistema de círculo automatizado que permita reproducir esa aprobación con gran rapidez, de modo que se pueda ajustar el diseño in situ. Se trata de dar un gran paso por parte de todos los implicados en el sector, y tenemos que hacerlo, pero aún no lo hemos conseguido, al menos aquí”.
8) La importancia de las normas y la voluntad de compartir…
Gracias a las normas internacionales, como la ISO 19650, ya se está mejorando el proyecto digital con la organización y digitalización de la información sobre las obras de ingeniería civil, incluido el BIM. Si bien un modelo único ofrece una comprensión única, todavía nos enfrentamos a un desafío como sector sobre la transferencia de datos y la definición de la propiedad y la responsabilidad que conlleva.
En palabras de Andrea Gillarduzzi: “En la actualidad, nos enfrentamos a la preocupación de que compartir los datos supone un aumento de nuestra responsabilidad, lo que desanima la colaboración entre las distintas partes, y es algo que creo que debemos superar lo antes posible para no perder una oportunidad enorme”.
Además, hay que tener en cuenta que los datos no se recogen ni se guardan. No obstante, la recopilación de la información y su almacenamiento con fines de reutilización son fundamentales, por lo que la norma ISO 19650 nos permite seguir avanzando en este sentido.
A pesar de que vivimos en la era de los datos, tenemos que plantearnos si para algunos recursos merece la pena el costo del almacenamiento de datos. En el caso de las infraestructuras críticas no hay duda, pero ¿es el caso de todos los recursos? Asimismo, mantener los datos actualizados es otra consideración importante que se suma a los desafíos sistémicos que el sector necesita para definir y acordar qué se debe ahorrar, qué no se debe ahorrar y cuál es la responsabilidad, la exposición y el riesgo durante un proyecto. Cuando los modelos se transmiten de un consultor a otro, ¿cómo se garantiza que el consultor actual pueda utilizarlos?
Peter Fair afirma que “a menudo, no tenemos la seguridad de ese modelo. Además, como consultores, sentimos que tenemos que reconstruir ese modelo desde cero solo para demostrarnos a nosotros mismos que tiene el nivel requerido, y eso parece echar por tierra todo esto”.
Sin embargo, compartimos lo que consideramos datos reales, pero cualquier modelo de terreno es de por sí una interpretación. Por tanto, en muchos aspectos, cuando compartimos un modelo ya compartimos una responsabilidad y debemos ser conscientes de ello.
En este sentido, la tecnología puede ayudar a superar la subjetividad; por ejemplo, los escáneres para un testigo sólido de roca no son solo ópticos, sino de rayos X o infrarrojos en color, lo que permite extraer aún más datos de la fuente. Por otra parte, hay muchas nuevas tecnologías que en el futuro nos ayudarán a obtener una experiencia más completa de lo que ocurre en el campo, con la realidad aumentada, la realidad virtual (virtual reality, RV) totalmente inmersiva, etc., que aportan una nueva capa de datos multisensoriales que en la actualidad no se tienen en cuenta en absoluto.
Hay obstáculos, pero se pueden superar.
Además, hay muchos obstáculos que impiden la incorporación de la tecnología más avanzada.
- Muchas veces se critica a los proveedores de software por ser propietarios y no estar disponibles para todos los usuarios.
- También hay que tener en cuenta la curva de aprendizaje para mantenerse al día con la tecnología.
- Estamos ante el riesgo muy real de que se produzca una discontinuidad entre los jóvenes expertos en tecnología y la generación más veterana, con 20 o 30 años de valiosos conocimientos y experiencia en su haber.
- Además, para tener éxito, lo digital tiene que ser un todo, sin que nadie se quede rezagado.
Este sector tiene por delante algunos desafíos muy complejos. Como dice Gareth Crisford, “Estamos en un viaje continuo en el que tratamos de estar en contacto con todo el mundo. La accesibilidad y la interoperabilidad son las fuerzas motrices de Seequent, son nuestra esencia. Por ejemplo, en la actualidad trabajamos en el desarrollo de API de código abierto en nuestro repositorio en la nube, de modo que podemos ayudar a que se aprovechen todas las nuevas tecnologías geotécnicas de mayor calidad que existen. Destacamos por la facilidad de uso y la accesibilidad de los datos, y estamos dispuestos a ayudar a los ingenieros geotécnicos a afrontar los desafíos del futuro”.