Las aplicaciones de Seequent y Bentley permitieron establecer un análisis geoBIM en 3D capaz de favorecer el desarrollo de una estrategia óptima para el transporte masivo de materiales de extracción.
La reducción de emisiones durante la puesta en marcha de un megaproyecto
High Speed 2 (HS2) es una nueva línea ferroviaria de alta velocidad en Inglaterra que conecta Londres con Manchester y, además, es el mayor proyecto de infraestructura en marcha actualmente en Europa.
Incluso las distintas fases del proyecto pueden calificarse de megaproyectos en sí mismas. Por ejemplo, el trayecto de ruta de 90 kilómetros que se extiende desde Long Itchington hasta Handsacre (Fase 1 Área Norte), y que fue llevado a cabo por el Equipo de Proyecto Integrado (IPT) Balfour Beatty Vinci, incluye el desarrollo de más de 100 activos de la línea principal.
Normalmente, los proyectos ferroviarios implican un importante movimiento de tierras. En este proyecto, el equipo determinó que sería necesario extraer más de 21 millones de metros cúbicos de material, un equivalente a 8400 piscinas olímpicas, como parte de las obras realizadas en el Área Norte.
El proceso de excavación, transporte, tratamiento y colocación del material representa una fuente importante de emisiones de dióxido de carbono.
Además, la conferencia ambiental de 2021 (COP26) organizada por las Naciones Unidas volvió a poner el foco en cómo los ingenieros pueden contribuir a mitigar el cambio climático. Por este motivo, el proyecto HS2 se ha comprometido a reducir las emisiones de carbono en al menos un 50 % durante la fase de construcción y puesta en funcionamiento del proyecto.
El equipo del proyecto se dio cuenta de que una mejor comprensión y visualización del problema les brindaba la oportunidad de optimizar la estrategia del transporte masivo de materiales y, en consecuencia, de reducir en gran medida las emisiones generadas durante el proceso de construcción.
Las deficiencias de los métodos de análisis geotécnicos tradicionales
“El conocimiento preciso de los tipos de materiales aptos para su reutilización en obras que impliquen el movimiento de tierras es un requisito previo fundamental para la ejecución eficaz de las obras y el uso óptimo de los materiales”, expresó Jonny Neville, geólogo sénior de ingeniería y gestor de información de Mott MacDonald.
El uso de estrategias que permitan encontrar formas de reutilizar el material extraído (por ejemplo, utilizándolo como parte de los cimientos de otros activos en lugar de transportarlo para su eliminación) les permite a los contratistas reducir en gran medida las cantidades de material transportado a través de las carreteras públicas.
Asimismo, la reutilización del material extraído del sitio del proyecto evitaría la necesidad de importar material procedente de otros lugares, con lo que se reduciría aún más la necesidad de transportar materias primas recién extraídas.
Los métodos convencionales para evaluar la viabilidad de la reutilización del material excavado consisten en realizar un análisis estadístico de los datos de investigación del terreno y compararlos con las especificaciones 2D de los estudios de movimiento de tierras.
Sin embargo, ese método fallaba al momento de indicar con claridad cómo se distribuiría el material entre los activos en 3D. Esto podía representar riesgos, inflar los costos y obstaculizar los esfuerzos realizados para la reducción de las emisiones de carbono.
Además de la necesidad de disponer de un método más preciso para evaluar y planificar los movimientos de tierra, el equipo del proyecto tendría que coordinar el trabajo entre grandes equipos multidisciplinarios que trabajaban en muchas oficinas, empresas y zonas horarias diferentes, así como gestionar múltiples fases de investigación del terreno con más de 45 contratos distintos.
La decisión de aprovechar un método para la reutilización de los materiales extraídos redujo aún más las emisiones de carbono y, en consecuencia, la necesidad de importar nuevos materiales al sitio del proyecto.
La conversión de estimaciones de materiales 2D a 3D
El equipo del proyecto determinó que la mejor manera de optimizar los movimientos de tierras y reducir en gran medida la cantidad de transporte de material era crear una nueva técnica de evaluación geoBIM que utilizara aplicaciones de Bentley y Seequent, la compañía de subsuelos de Bentley, para integrar información geológica y el modelado de la información de la construcción.
Para crear esta solución, primero conectaron la base de datos geotécnica de HoleBASE con OpenGround. Esto proporcionó la interoperabilidad total con diferentes aplicaciones de diseño.
A continuación, utilizaron Leapfrog Works para realizar análisis de reutilización de materiales, ya que esta aplicación le permitió al equipo visualizar la investigación del terreno a partir de todos los conjuntos de datos en 3D, realizar modelados geológicos dinámicos en 3D y modelados numéricos estadísticos en 3D, además de incorporar diseños de OpenRoads y la topografía de la superficie en el análisis.
Los análisis realizados con Leapfrog Works produjeron un modelo geológico 3D zonificado de acuerdo con la clase de reutilización del material de movimiento de tierras antes de la extracción.
Por último, el equipo del proyecto publicó los análisis elaborados con Leapfrog Works en Seequent Central, una solución para la colaboración en equipo y la gestión de datos geográficos basada en la nube.
Mediante el uso Seequent Central, el equipo pudo compartir datos con todas las partes interesadas, incluido el envío de notificaciones en tiempo real y vistas 3D intuitivas de todos los conjuntos de datos.
Con la utilización de este método, las partes interesadas podían ver las propuestas para cortar secciones a través de la topografía y extraer volúmenes de material. También usaron Seequent Central para establecer procesos de aprobación por etapas y un registro de auditoría claro.
“La técnica geoBIM se puede aplicar fácilmente a cualquier proyecto de infraestructura que implique el movimiento masivo de materiales y es particularmente beneficiosa si se la aplica al comienzo de un proyecto”.
– Peter Fair, especialista en datos geotécnicos y modelado 3D del terreno de Mott MacDonald.
Mediante la optimización del proceso de excavación, el equipo logró reducir considerablemente el uso del transporte, lo que resultó en emisiones de carbono significativamente más bajas.
La optimización del movimiento de tierras para reducir emisiones
El equipo del proyecto utilizó la técnica geoBIM integrada con Seequent y Bentley en dos cortes de prueba, y obtuvo beneficios significativos de inmediato.
El análisis indica de forma precisa dónde podría encontrarse cada tipo de material. Esto ayuda al equipo de construcción a optimizar los movimientos de transporte masivo.
“El equipo de construcción puede optimizar los movimientos de transporte masivo durante las obras de construcción mediante la localización puntual de excavaciones y, así, obtener un tipo de material de relleno que cumpla con los requisitos y pueda aplicarse a la construcción que se está llevando a cabo en otras instancias del proyecto”, dijo Neville.
Como resultado, se puede evitar el almacenamiento innecesario o la manipulación adicional de materiales. Los movimientos de tierras se optimizan aún más mediante estimaciones de volumen más precisas y la capacidad de modelar perfiles geométricos de movimiento de tierras específicos.
La disminución de la cantidad de material transportado ha permitido al equipo del proyecto reducir en gran medida las emisiones generadas por los vehículos y la maquinaria de transporte.
Asimismo, los equipos ahora pueden aprovechar al máximo la reutilización del material en la obra, a la vez que reducen al mínimo la cantidad de material depositado en vertederos, disminuyen la importación de material de relleno procedente de fuentes externas al área del proyecto y reducen el uso del tratamiento a base de cal, lo que supone una mayor reducción de las emisiones de carbono.
Hasta ahora, el análisis geoBIM se ha realizado en más del 50 % del material que se extraerá en la Fase 1 del Área Norte. Esto le ha permitido al proyecto HS2 cumplir el objetivo de reducir las emisiones de carbono en un 50 %.
