Modelos geológicos 3D para ingeniería de infraestructuras: presente y futuro

Desde que adoptamos Aurecon en 2014, usamos Leapfrog de forma habitual para la ingeniería geotécnica en muchos proyectos, en particular para la infraestructura lineal, como el City Rail Link en Auckland.

Su adopción del modelado 3D responde a la importancia que toda la empresa confiere al modelado y a la visualización, así como a la integración digital y la interoperabilidad. La solución Seequent Central ha llegado a convertirse en la solución preferida para facilitar el acceso, la gestión y el control de calidad de los modelos y compartirlos de forma segura en el proceso de adquisiciones. Si bien la comunicación de datos inciertos sigue siendo un desafío y se han rediseñado las bases de datos, descubra la forma en que Aurecon ha adoptado el modelado 3D como parte integral de sus flujos de trabajo y procesos de diseño de ingeniería cada vez más automatizados para túneles, puentes y estructuras de contención.

Generalidades

[00:00:15.040]
<v ->Gracias por la oportunidad de compartir nuestra experiencia</v>

[00:00:18.050]
de modelado de suelo en 3D con la gran comunidad de Seequent.

[00:00:22.140]
Con mis colegas Anahita y Sam,

[00:00:24.440]
nos gustaría compartir lo que hacemos,

[00:00:26.890]
cómo usamos los modelos del suelo en 3D para gestionar los riesgos del terreno.

[00:00:31.280]
También queremos compartir algunas experiencias,

[00:00:34.080]
tanto buenas como malas.

[00:00:35.890]
Y, finalmente, hablar un poco sobre lo que estamos haciendo,

[00:00:39.900]
dónde centramos nuestra atención en cuanto a la mejora

[00:00:42.920]
de la gestión de los riesgos del terreno con un modelo en 3D.

[00:00:50.850]
Hemos estado usando los productos de Seequent,

[00:00:53.950]
Geo Leapfrog Works, por alrededor de seis años,

[00:00:58.510]
principalmente en el ámbito de proyectos de infraestructura lineal,

[00:01:02.620]
pero también en otros proyectos.

[00:01:05.940]
En la infraestructura lineal,

[00:01:07.160]
tendemos a asumir uno de dos roles.

[00:01:10.250]
Estamos del lado del cliente,

[00:01:12.770]
donde nos encargamos de las primeras etapas de la

[00:01:14.530]
planificación del proyecto, el diseño conceptual, el diseño de referencia,

[00:01:18.760]
la preparación de la documentación de la etapa de abastecimiento,

[00:01:21.650]
ayudamos con la etapa de abastecimiento,

[00:01:23.040]
y, quizás, desempeñamos algún tipo de rol a lo largo

[00:01:25.434]
de la construcción;

[00:01:27.510]
o bien, nos concentramos en el lado de la construcción,

[00:01:30.050]
donde trabajamos para el contratista.

[00:01:32.970]
Formamos parte del equipo de licitación y diseñamos la propuesta,

[00:01:36.370]
hacemos un diseño detallado,

[00:01:37.310]
y, por supuesto,

[00:01:38.860]
nos encargamos de la etapa de construcción,

[00:01:41.310]
supervisión y entrega al propietario,

[00:01:49.480]
además de otros roles de los que quiero hablar.

[00:01:51.690]
Existen algunas tendencias en la industria,

[00:01:53.250]
que creo que influyen en la manera

[00:01:54.550]
en que pensamos en los riesgos del terreno

[00:01:57.890]
y en las herramientas que usamos para gestionarlos.

[00:02:00.713]
Actualmente, todos nuestros proyectos parecen ser

[00:02:04.772]
lo que llamamos “proyectos acelerados”,

[00:02:06.910]
lo que significa que se deben entregar

[00:02:08.940]
en plazos muchos más cortos que antes.

[00:02:11.170]
Cuando hablo de antes,

[00:02:13.740]
quiero decir, hace cinco o seis años;

[00:02:15.410]
teníamos más tiempo.

[00:02:17.250]
Hoy en día, las cosas se presionan mucho

[00:02:20.750]
en términos de cronograma.

[00:02:24.710]
Otra cuestión

[00:02:25.757]
es que la mayoría de nuestros proyectos

[00:02:26.920]
se encuentran en un entorno urbano,

[00:02:28.750]
lo cual tiene dos factores asociados.

[00:02:32.280]
Uno es que, generalmente, hay muchos datos históricos,

[00:02:34.800]
o al menos algunos datos históricos.

[00:02:36.740]
Puede haber proyectos previos en la misma infraestructura,

[00:02:41.670]
propiedades vecinas y

[00:02:43.680]
proyectos de desarrollo cerca.

[00:02:45.754]
Existen esos datos históricos,

[00:02:48.140]
pero también existe la responsabilidad

[00:02:49.930]
de no afectar negativamente el entorno

[00:02:53.190]
que ocupan nuestros vecinos.

[00:02:57.280]
Otro factor es que

[00:03:00.870]
el GI que hacemos hoy en día está condicionado por el precio.

[00:03:03.880]
Puedo decir que se trata de una calidad variable.

[00:03:07.370]
Lo que realmente quiero decir es que

[00:03:10.830]
que se han realizado trabajos de muy mala calidad

[00:03:13.090]
en nombre del GI en la actualidad.

[00:03:16.480]
Eso es algo que tenemos que abordar

[00:03:19.430]
y forma parte de los riesgos

[00:03:20.750]
que asumimos en estos proyectos.

[00:03:25.760]
Estos factores se combinan

[00:03:30.650]
y ocasionan ciertos problemas

[00:03:32.330]
en los proyectos o empujan los riesgos

[00:03:36.140]
del terreno hacia etapas posteriores del proyecto.

[00:03:39.230]
Antes, hace 5, 10 o 15 años,

[00:03:42.880]
solíamos lidiar con los riesgos del terreno

[00:03:46.310]
o el descubrimiento de las condiciones adversas del suelo

[00:03:48.340]
en las primeras etapas de un proyecto,

[00:03:50.813]
momento en que esos factores podían considerarse

[00:03:53.410]
y abordarse en el diseño detallado.

[00:03:56.060]
Pero en la actualidad tendemos a incluir

[00:03:57.990]
más y más GI

[00:03:59.540]
en la etapa de abastecimiento

[00:04:00.500]
e incluso en la etapa de construcción,

[00:04:02.250]
lo que significa que cualquier suelo adverso que se descubra

[00:04:05.530]
se puede abordar bastante tarde

[00:04:08.560]
cuando ya

[00:04:10.740]
se tiene un diseño bastante bien desarrollado,

[00:04:13.690]
o incluso en el proceso de construcción.

[00:04:15.830]
Entonces, las consecuencias financieras

[00:04:19.010]
de dichos descubrimientos son mucho mayores.

[00:04:21.510]
Esto conlleva la responsabilidad de

[00:04:23.184]
abordar cualquier descubrimiento de riesgos del terreno

[00:04:26.710]
lo antes posible.

[00:04:28.040]
Por supuesto, aquí es donde la tecnología 3D

[00:04:30.633]
y un buen manejo de datos se destacan por sí solos.

[00:04:37.000]
Otro factor en cuanto a los proyectos

[00:04:38.920]
en los que trabajamos es que son

[00:04:42.440]
bastante grandes

[00:04:43.273]
y bastante complejos en términos de TI.

[00:04:45.720]
Entonces, el pequeño espacio de ingeniería del terreno

[00:04:49.210]
que tenemos, por un lado,

[00:04:52.060]
es solo una pequeña parte de una situación más grande.

[00:04:56.870]
Y evidentemente hay varias disciplinas.

[00:05:01.510]
Podemos tratar con empresas conjuntas,

[00:05:03.210]
equipos con diferentes configuraciones de TI,

[00:05:05.180]
diferentes tipos de seguridad,

[00:05:06.450]
y casi con certeza gestionar proyectos

[00:05:09.380]
en diferentes zonas horarias.

[00:05:12.710]
Mi punto de vista es que

[00:05:14.646]
los verdaderos héroes en cuanto a la entrega,

[00:05:17.830]
en estos grandes proyectos,

[00:05:19.170]
son los expertos en la integración de datos,

[00:05:22.140]
que supervisan y unifican los modelos

[00:05:26.010]
que se desarrollaron

[00:05:26.843]
en las distintas disciplinas.

[00:05:29.860]
Ahora bien, ¿cómo se ve nuestro modelado?

[00:05:34.780]
Solo como una captura de un álbum de recortes

[00:05:37.645]
de algunos de los proyectos en los que trabajamos.

[00:05:41.457]
Los modelos del suelo en 3D

[00:05:44.930]
son la parte principal de la historia.

[00:05:47.780]
Ellos nos indican el panorama general.

[00:05:50.280]
Por supuesto, gran parte de los éxitos,

[00:05:53.860]
la aceptación del modelado en 3D

[00:05:55.460]
en proyectos, generalmente se debió solo a la manera

[00:05:59.180]
en que los modelos facilitan la comunicación,

[00:06:03.130]
pero particularmente

[00:06:04.982]
a las grandes tendencias en la

[00:06:06.630]
historia del terreno.

[00:06:09.760]
Además, continuamos en cada

[00:06:12.450]
proyecto en el que trabajamos.

[00:06:13.910]
Ciertamente, seguimos desarrollando secciones,

[00:06:17.190]
planos, gráficos y textos, por supuesto,

[00:06:21.150]
para documentar el diseño en cuanto a las estructuras específicas

[00:06:25.302]
y los riesgos del terreno específicos.

[00:06:26.580]
Hay una gran cantidad de detalles

[00:06:28.830]
que intervienen en estos documentos de respaldo,

[00:06:33.090]
que quizás no se incorporen

[00:06:35.570]
en el modelo del suelo en 3D,

[00:06:37.310]
o que no sea fácil incorporar en el modelo del suelo en 3D.

[00:06:40.670]
En ese sentido, podemos

[00:06:42.552]
decir que el 80 % o 90 % de los datos

[00:06:46.180]
de un modelo del suelo se puede

[00:06:48.001]
modelar,

[00:06:49.330]
pero hay datos muy importantes

[00:06:51.000]
que no se adaptan

[00:06:54.370]
al modelo en 3D

[00:06:55.760]
o que llevaría muchísimo trabajo incorporar

[00:06:57.470]
en el modelo en 3D.

[00:06:58.637]
Por lo tanto, usamos

[00:06:59.690]
otras técnicas, como secciones en 2D, en esos casos.

[00:07:03.700]
Creo que una de las grandes contribuciones

[00:07:06.130]
que hicimos a la industria

[00:07:08.970]
es la forma de usar los modelos en 3D en la etapa de abastecimiento.

[00:07:13.867]
Tengo dos ejemplos

[00:07:15.160]
de la conexión ferroviaria de la ciudad, aquí en Oakland.

[00:07:19.520]
Estas tres imágenes de la izquierda

[00:07:22.230]
pertenecen a nuestros contratos,

[00:07:24.413]
seis adquisiciones.

[00:07:27.500]
En este usamos modelos en 3D

[00:07:31.340]
solo con fines informativos,

[00:07:32.610]
y los proporcionamos como una

[00:07:34.820]
vista de archivo de Leapfrog.

[00:07:36.360]
Debido al éxito de eso, en nuestra siguiente licitación

[00:07:40.130]
para CRL, que corresponde al contrato tres,

[00:07:42.840]
en las principales obras,

[00:07:44.660]
fuimos incluso más ambiciosos.

[00:07:46.370]
Y en este usamos Leapfrog

[00:07:50.450]
o Seequent Central por primera vez.

[00:07:52.620]
Entregamos cada una de las dos últimas licitaciones

[00:07:55.850]
con su propio entorno de Central,

[00:07:58.440]
con su propia copia de

[00:08:01.030]
todos los datos, por supuesto,

[00:08:02.270]
el modelo con el que podrían trabajar,

[00:08:04.810]
y nuestro diseño de muestra.

[00:08:07.422]
Luego, podrían usarlo o modificarlo,

[00:08:10.930]
o simplemente reiniciar completamente el modelado

[00:08:14.960]
de acuerdo con sus propios intereses.

[00:08:16.450]
Ahora, el resultado de eso fue que

[00:08:19.520]
ambas partes licitadoras

[00:08:22.601]
con bastante rapidez

[00:08:26.322]
desarrollaron su propia idea

[00:08:28.030]
de los riesgos del terreno sobre las condiciones del suelo.

[00:08:31.610]
Logramos una buena concordancia

[00:08:34.384]
en cuanto a las condiciones del terreno,

[00:08:36.020]
cuánto riesgo presentan

[00:08:37.300]
y cómo cada licitador abordaba los riesgos del terreno

[00:08:41.450]
en sus licitaciones.

[00:08:42.590]
Y esa concordancia,

[00:08:44.810]
en cuanto a la magnitud del problema para poder

[00:08:47.550]
lograr un precio justo y razonable,

[00:08:49.180]
es lo más importante.

[00:08:50.390]
No estamos intentando eliminar

[00:08:54.250]
completamente los riesgos del terreno,

[00:08:56.160]
por supuesto.

[00:08:57.166]
Eso sería imposible.

[00:08:57.999]
Pero sí de la etapa de abastecimiento.

[00:09:00.243]
Se trata de conseguir un campo de juego parejo.

[00:09:06.380]
En cuanto a ISO 19650,

[00:09:10.540]
lo que hacemos es reconocer

[00:09:13.720]
que, a medida que pasamos de la etapa de diseño

[00:09:17.890]
a la etapa de construcción,

[00:09:20.120]
generalmente se produce una gran disminución

[00:09:23.010]
o pérdida de información

[00:09:24.770]
y hay tiempo.

[00:09:26.160]
Estamos intentando mitigar

[00:09:28.546]
este problema del traspaso

[00:09:31.830]
entre el diseño y la construcción.

[00:09:37.629]
Otra área importante en la que ingresamos

[00:09:40.647]
es la automatización, como otra historia de éxito,

[00:09:44.800]
ya que muchos de nuestros ingenieros

[00:09:46.240]
fueron muy rápidos para asimilar

[00:09:47.620]
las ventajas de diseño

[00:09:49.370]
del suelo en 3D, por supuesto,

[00:09:52.990]
y automatizar gran cantidad de proyectos de dibujo.

[00:09:55.871]
Pero la automatización del dibujo

[00:09:57.630]
está apenas acercándose a la superficie de beneficios.

[00:10:01.090]
Tuvimos experiencias extraordinarias

[00:10:03.420]
en ingeniería de valores,

[00:10:06.060]
ya que

[00:10:07.200]
tuvimos muy buenas conversaciones con los ingenieros

[00:10:10.820]
que diseñaron los revestimientos o paredes de retención de túneles

[00:10:14.320]
sobre las condiciones del suelo.

[00:10:18.244]
Sin duda, identificaron de forma muy detallada,

[00:10:22.160]
los sitios o las condiciones del suelo conflictivos.

[00:10:25.930]
Pudimos retroceder

[00:10:27.680]
y volver a clasificar los materiales

[00:10:29.385]
para optimizar sus diseños,

[00:10:33.004]
y también para optimizar la ubicación de nuevos GI

[00:10:37.530]
para maximizar el valor que obtiene el cliente

[00:10:42.100]
de los datos.

[00:10:43.300]
Y minimizar los riesgos.

[00:10:46.930]
Podemos demostrar con bastante facilidad

[00:10:49.470]
la relación costo-beneficio de GI adicional

[00:10:51.720]
a los clientes a través de este método.

[00:10:55.890]
Ahora bien, también tuvimos problemas

[00:10:57.780]
con los modelos del suelo en 3D,

[00:10:59.600]
y existe una cierta

[00:11:01.300]
temática común en torno a ellos,

[00:11:03.700]
que son los problemas de comunicación

[00:11:06.650]
y malentendidos.

[00:11:08.830]
Cuando cargamos las superficies de geología en 3D

[00:11:12.010]
en el entorno de modelos unificados,

[00:11:15.499]
no cargamos toda la documentación de respaldo,

[00:11:20.770]
la cual todavía se encuentra

[00:11:22.640]
en nuestro entorno de Seequent Central.

[00:11:27.420]
Eso fue un problema

[00:11:28.790]
en un par de casos importantes.

[00:11:31.616]
Por ejemplo, a la izquierda,

[00:11:34.320]
tenemos un caso en el que

[00:11:37.800]
fundamentamos la construcción histórica

[00:11:40.350]
que se asienta sobre el paleocauce

[00:11:43.080]
que va desde arriba a la izquierda hasta abajo a la derecha.

[00:11:47.700]
Comprendimos y describimos la incertidumbre

[00:11:50.520]
en torno a ese paleocauce

[00:11:52.440]
y pusimos la información a disposición.

[00:11:55.445]
Cuando los ingenieros civiles la observan,

[00:11:59.690]
si miran las superficies en 3D de forma aislada,

[00:12:01.810]
no obtienen esa información.

[00:12:05.530]
En el lado derecho, tenemos un caso similar.

[00:12:08.130]
Aquí también tenemos un paleocauce,

[00:12:09.910]
en este caso rellenado con basalto.

[00:12:14.551]
E intentamos construir un pozo

[00:12:17.130]
en esta área.

[00:12:22.130]
Ahora, en este caso,

[00:12:24.150]
identificamos en las perforaciones

[00:12:26.610]
y todas las secciones que

[00:12:28.420]
había dos texturas principales de basalto.

[00:12:30.620]
El basalto sólido y el basalto gomoso,

[00:12:34.460]
en las superficies y los lados

[00:12:35.900]
de este canal rellenado.

[00:12:39.932]
Pero como no lo modelamos en 3D,

[00:12:41.910]
no pudimos resolver

[00:12:44.574]
la variación espacial realmente compleja

[00:12:47.820]
entre las áreas de basalto gomoso y basalto sólido.

[00:12:51.620]
Solo lo modelamos como material volcánico saliente.

[00:12:57.600]
Cuando los diseñadores lo observaron,

[00:12:59.821]
desafortunadamente,

[00:13:02.100]
dedujeron que todo era basalto sólido.

[00:13:04.870]
Esos son dos ejemplos

[00:13:06.290]
de cosas que pueden salir mal.

[00:13:07.250]
Espero que ayude a otras personas a evitar

[00:13:10.700]
ese tipo de problema de comunicación.

[00:13:14.780]
Esto me lleva a la parte final de mi charla,

[00:13:18.690]
que es observar qué estamos haciendo

[00:13:21.520]
en vista al futuro.

[00:13:22.470]
¿Dónde estamos poniendo nuestra energía?

[00:13:25.440]
Una gran parte de lo que estamos haciendo en este momento

[00:13:27.770]
tiene que ver con los análisis

[00:13:30.710]
y la comunicación de las incertidumbres del modelo.

[00:13:33.820]
Pero también puedo ver que

[00:13:35.410]
hay un potencial en un método más cuantitativo.

[00:13:38.920]
En particular, estuve observando

[00:13:44.890]
trabajos de investigación,

[00:13:46.290]
realizados por Florian Wellman

[00:13:48.010]
y sus colegas en las simulaciones de Monte-Carlo,

[00:13:53.480]
con alteraciones limitadas de entradas.

[00:13:56.590]
Lo que vemos aquí

[00:13:58.700]
son un par de visualizaciones

[00:14:00.390]
de ese tipo de trabajo.

[00:14:02.590]
Tiene varias representaciones

[00:14:04.480]
de contactos de estratos compensados por una falla.

[00:14:09.600]
Y aquí hay otro caso de falla

[00:14:11.860]
que muestra la unidad de variación imposible.

[00:14:17.070]
Este método se denomina entropía.

[00:14:21.150]
Estos métodos me parecen muy interesantes

[00:14:23.760]
porque son una especie de híbrido

[00:14:26.660]
entre métodos completamente deterministas

[00:14:31.070]
y métodos probabilísticos.

[00:14:32.830]
Son híbridos debido a que las alteraciones

[00:14:36.550]
en los valores de entrada puede estar bastante

[00:14:40.360]
limitadas por el usuario,

[00:14:44.150]
lo que genera un rango, si se quiere,

[00:14:49.500]
de modelos deterministas razonables.

[00:14:54.270]
El otro gran esfuerzo que estamos haciendo

[00:14:57.870]
en este momento se relaciona con nuestra base de datos,

[00:15:01.370]
y parece

[00:15:02.690]
sabemos que hemos tenido cuellos de botella

[00:15:05.757]
y silos de datos en nuestra base de datos

[00:15:08.350]
durante mucho tiempo.

[00:15:09.840]
Esa gestión de datos ha sido

[00:15:14.650]
muy complicada y ralentiza nuestro trabajo

[00:15:17.300]
de muchas maneras.

[00:15:18.133]
Hace que la gestión de datos

[00:15:20.440]
sea el gran costo en el desarrollo de modelos en 3D,

[00:15:24.750]
lo cual

[00:15:25.841]
es un caso en el que “la cola mueve al perro”.

[00:15:27.970]
Así que lo que diseñamos es una trama más

[00:15:31.830]
simple y sensata

[00:15:33.268]
en torno a esos problemas que enumero a la derecha.

[00:15:38.250]
Algunos comentarios finales:

[00:15:44.421]
Hablé sobre los riesgos del terreno

[00:15:46.550]
en proyectos de ingeniería

[00:15:48.840]
y, ciertamente, los modelos en 3D juegan un papel vital

[00:15:52.553]
cuando nos maravillamos con el progreso

[00:15:54.420]
que hemos hecho en el uso de modelos en 3D.

[00:15:57.920]
Es una agradable caja de herramientas con la cual trabajar.

[00:16:01.370]
No significa que no utilicemos nuestras otras herramientas,

[00:16:03.260]
pero la tecnología 3D es una gran manera de comunicarnos

[00:16:05.920]
con las partes interesadas

[00:16:09.516]
y los colegas del proyecto.

[00:16:13.070]
También aspiramos a compartir el espacio de modelado

[00:16:18.280]
con gemelos digitales

[00:16:19.680]
o ecosistemas de gemelos digitales que representan

[00:16:23.690]
cada ciudad inteligente.

[00:16:25.810]
Todas las ciudades de hoy, básicamente.

[00:16:29.389]
Pensamos que para compartir ese espacio

[00:16:32.710]
de modelado de precisión,

[00:16:36.748]
necesitamos modelos del suelo en 3D que permitan incertidumbres.

[00:16:41.300]
No podemos simplemente presentar un modelo del suelo

[00:16:45.930]
determinista sin explicar con precisión

[00:16:49.547]
cómo varía o puede variar en el espacio.

[00:16:54.560]
Pensamos que estos modelos del suelo que permiten incertidumbres

[00:16:57.090]
nos otorgan el derecho de

[00:16:58.510]
compartir el espacio con gemelos digitales.

[00:17:01.050]
Y, al mismo tiempo,

[00:17:03.440]
nos permiten proporcionar o tener una manera transparente

[00:17:09.150]
de acceder al respaldo de datos.

[00:17:11.330]
Así que esos son nuestros datos vinculados,

[00:17:14.550]
con los que nos gustaría contar en bases de datos

[00:17:17.780]
de información fundamentada

[00:17:20.520]
de cada ciudad, región o país.

[00:17:23.240]
Muchas gracias.