Llenar los vacíos: por qué la geotécnica y la geofísica son mejores en conjunto

Las nubes se extienden sobre el pico más alto de Austria, dejándolo ver parte por parte. Andi A. Pfaffhuber ha desarrollado una carrera descifrando una visión más completa de la tierra al combinar los datos geotécnicos y geofísicos.

Andi, director ejecutivo y cofundador de EMerald Geomodelling, se encuentra de visita en los Alpes austríacos. Su equipo trabaja en proyectos en toda Europa. Lo que hace es ayudar a los clientes a minimizar el riesgo en los proyectos de ingeniería civil.

Históricamente, ha habido malentendidos entre los equipos de ingeniería geotécnica y geofísica. Sin embargo, empresas como la suya están ayudando a ambos campos a beneficiarse llenando los vacíos de datos del otro.

Andi comprende de forma única ambas perspectivas: realizó un doctorado en Geofísica antes de sumergirse en el mundo de la ingeniería en el Instituto Geotécnico Noruego (Norwegian Geotechnical Institute, NGI).

“En el NGI dirigía un grupo que estaba desarrollando y adaptando métodos geofísicos, de detección remota, y sistemas de información geoespacial (SIG) para el trabajo geotécnico”.

Todos los expertos trabajaban juntos en el instituto, pero él fue quien descubrió que era una historia ligeramente diferente en el campo.

“Hay un vacío bastante grande entre los datos geofísicos y los geológicos y geotécnicos. Por lo general, estos expertos en diferentes dominios trabajan de forma muy independiente”, dice Andi.

“Desafortunadamente, es muy común que el geofísico no entienda las necesidades del ingeniero y que el ingeniero carezca de conocimientos sobre lo que el geofísico puede hacer”.

Los datos geotécnicos, como las muestras y perforaciones, son fundamentales para confirmar los conocimientos geológicos. Sin embargo, su recopilación puede ser costosa y requerir mucho tiempo, y solo proporcionará información precisa sobre ese único lugar.

“Hay algunas perforaciones en las que se sabe exactamente lo que ocurre en ellas, pero no se sabe nada de las condiciones entre dichas perforaciones. La geofísica puede llenar esos vacíos”, manifiesta Andi.

Andi se dio cuenta de que los ingenieros geotécnicos solían intentar llenar esos vacíos trazando líneas entre las perforaciones. El proceso llevaba mucho tiempo y daba como resultado un modelo estático, a menos que se empezara desde cero cada vez que llegaban nuevos datos.

Estos modelos hicieron suposiciones sobre la complejidad de la geología circundante, a veces con costosas consecuencias.

“Si supone que el túnel está sobre roca, pero luego resulta que en realidad no es así, dado que la tipografía del lecho de roca no era tan alta como pensaba, le representará un gran problema. Y, por desgracia, es un problema que ocurre con demasiada frecuencia”.

El equipo de EMerald Geomodelling utiliza prospecciones geofísicas aéreas que cubren rápidamente un área amplia y, luego, solo planifica proyectos de perforación donde los datos geofísicos presentan un alto nivel de incertidumbre.

“En la mayoría de los entornos geológicos, los modelos de resistividad que se obtienen de la prospección electromagnética aérea dan una buena indicación de dónde está la interfaz del lecho rocoso”.

Entonces, las perforaciones dirigidas pueden validar el modelo geofísico o agregar nueva información. Con frecuencia, el resultado final es un modelo más preciso que requiere menos tiempo y supone un menor coste de perforación.

Las prospecciones electromagnéticas (EM) aéreas pueden proporcionar rápidamente un buen panorama de las condiciones geológicas entre las perforaciones.

Pero, al igual que las perforaciones por su cuenta, la técnica no es perfecta. Hay un aspecto clave de los datos geofísicos que ha sido un desafío para el trabajo de los ingenieros geotécnicos: la incertidumbre.

“El concepto de incertidumbre sigue siendo difícil de abordar. Tradicionalmente, los ingenieros geotécnicos prefieren una línea, aunque saben que no ofrecerá el panorama completo”, dice Andi.

También había escuchado historias por trabajar junto con ingenieros geotécnicos, en las que se exageraba la certeza de los modelos geofísicos o no se comunicaba claramente la incertidumbre en los datos.

“Un factor fundamental en la inversión geofísica es tener una buena forma de abordar la incertidumbre de los datos medidos”, afirma.

“Hay una serie de personas a las que tenemos que volver a convencer con la nueva tecnología y un nivel adecuado de confianza y sinceridad sobre sus limitaciones”.

El equipo de EMerald Geomodelling crea modelos visuales del terreno que incluyen mediciones de la incertidumbre. Al hacer más tangible la incertidumbre, puede que a los ingenieros les resulte más fácil interpretar la geofísica y ver su valor.

Recientemente, el equipo de Andi se incorporó al proyecto de una autopista en el que ya había un túnel planificado y estaba a punto de comenzar la perforación. Pidieron a EMerald Geomodelling una segunda opinión para confirmar el trazado del túnel.

“La topografía del lecho rocoso pudo recopilarse unas pocas semanas después de que lleváramos a cabo la prospección electromagnética de dominio temporal (Time-domain Electromagnetic, TEM) por vía aérea, y el túnel que, según los planes, se ubicaría en roca resultó estar en arcilla blanda”, dice Andi.

“Eso se reveló sin poner en marcha una primera perforación. Por lo tanto, la alineación de ese túnel pudo cambiarse de inmediato”.

Antes de gastar tiempo y dinero en la perforación para descubrir la arcilla, la geofísica ofreció un panorama útil de la geología. Después de volver a planificar el túnel, se utilizó la perforación para ajustar y confirmar el modelo inicial.

“Los propietarios del proyecto pudieron ver no solo que podían ahorrar mucho tiempo y dinero en perforaciones, sino también que podían disminuir significativamente el riesgo geológico al obtener un panorama de manera mucho más rápida”.

No es la primera vez que sucede esto. Su equipo ayudó a un proyecto de autopista noruego a reducir los costes de perforación en un 30 % y el tiempo en hasta seis meses (50 %).

En el pasado, cuando se creaba un modelo de lecho rocoso, ya sea geofísico o geotécnico, se entregaba como esencialmente completo. Usando el software de vanguardia y el aprendizaje automático, el equipo de EMerald Geomodelling encontró la forma de construir modelos más vivos.

Utilizan las herramientas especializadas de prospecciones electromagnéticas aéreas del software Workbench para crear modelos geofísicos. Luego, combinan esos datos con información de perforación utilizando su propia tecnología de IA.

Su IA está capacitada para procesar, leer y calcular la incertidumbre tanto en los datos geofísicos como en los geotécnicos. A partir de ahí, el programa genera un modelo de lecho rocoso que explica los vacíos de ambos.

Como la IA ya está programada para el proyecto, es posible añadir nuevos datos y generar un nuevo modelo casi al instante.

“Tenemos una funcionalidad de actualización en nuestros modelos. Cuando los proyectos vuelven con un nuevo conjunto de perforaciones, simplemente ejecutamos el algoritmo de nuevo. Así, el modelo mejora y se vuelve más preciso”.

Al trabajar con un modelo vivo desde el primer día, los ingenieros y gerentes de proyectos pueden apreciar realmente la diferencia con respecto a los modelos estáticos tradicionales.

“Les proporcionamos información muy pronto y con mucha rapidez. Pero, a medida que avanza el proyecto y se obtienen nuevos datos, lo actualizamos, y ellos están muy conformes”, dice Andi.

“Porque siempre trabajan con un modelo que contiene la mejor información disponible”.

El mensaje clave de Andi no es que existe un método perfecto, sino que los datos geofísicos y geotécnicos en conjunto construyen modelos de lechos rocosos más precisos.

“Esa es la gran propuesta de valor de la mayoría de los métodos geofísicos: que luego se pueden llenar los vacíos entre las perforaciones y obtener una imagen más completa, un panorama más completo, de una manera más eficiente”.

Así es como el equipo de EMerald Geomodelling disipa las dudas en relación con el subsuelo para los clientes, llenando un vacío a la vez.