Reducción de la Incertidumbre en Proyectos: Backanalysis en Tiempo Real con Datos de Monitoreo

Predecir el comportamiento del terreno es fundamental en el diseño geotécnico. Sin embargo, incluso con investigaciones exhaustivas, persiste una alta incertidumbre debido a la heterogeneidad natural del subsuelo y las limitaciones de los métodos de ensayo convencionales. En este contexto, el backanalysis en tiempo real, basado en datos de monitoreo integrados con modelos numéricos, ha surgido como una solución técnicamente avanzada que calibra dinámicamente los parámetros geotécnicos y reduce la incertidumbre.

Limitaciones de la Caracterización Convencional del Terreno

El diseño geotécnico clásico se basa en gran medida en ensayos de laboratorio y pruebas in situ. Aunque estas metodologías ofrecen información esencial, presentan limitaciones conocidas:

• La alteración de muestras en ensayos triaxiales u oedométricos compromete la fiabilidad de las propiedades medidas.

• La variabilidad espacial se captura de manera deficiente mediante investigaciones puntuales, especialmente en suelos estratificados o residuales.

• Incapacidad para reproducir trayectorias de tensiones reales, especialmente en proyectos con fases de construcción secuenciales o transitorias.

  
  

Estas limitaciones conducen a modelos simplificados que a menudo requieren factores de seguridad conservadores, contribuyendo al sobrediseño y a ineficiencias.

Fundamentos del Backanalysis en Tiempo Real

El backanalysis, o análisis inverso, implica ajustar los parámetros del modelo para minimizar la diferencia entre las predicciones numéricas y las mediciones reales de campo. Cuando este proceso se implementa de manera automatizada, iterativa y en tiempo real, se convierte en una herramienta poderosa durante la construcción.

Modelado Inverso Automatizado

El proceso se basa en tres componentes principales:

• Modelos numéricos (FEM) para simular el comportamiento geotécnico y estructural.

• Datos de monitoreo (I&M) de instrumentos como inclinómetros, piezómetros, celdas de carga y extensómetros.

• Algoritmos de optimización, como los algoritmos genéticos, capaces de explorar grandes espacios de parámetros sin requerir continuidad o derivadas.

  
  

Arquitectura Computacional de Alto Rendimiento

DAARWIN ejecuta esta metodología en una infraestructura de computación en la nube paralela, permitiendo que cientos o miles de simulaciones FEM se ejecuten simultáneamente. Esto transforma un proceso manual y que consume mucho tiempo en un ciclo automatizado con actualizaciones frecuentes.

Aplicación en Ingeniería Geotécnica con DAARWIN

La plataforma DAARWIN integra modelos PLAXIS y datos de monitoreo en un flujo de análisis continuo que permite:

• Calibración dinámica de parámetros basada en observaciones reales.

• Visualización comparativa entre predicciones del modelo y datos de campo.

• Integración completa del Método Observacional, apoyando actualizaciones del modelo a medida que avanza la construcción.

  
  

Validación y Control del Diseño

El backanalysis permite a los ingenieros validar o revisar modelos conceptuales iniciales. En proyectos con cambios inesperados en la rigidez o respuestas de presión de poros, DAARWIN permite la detección temprana y la reinterpretación geotécnica.

Caso de Uso: Túneles Urbanos

En excavaciones con tuneladora (TBM) y excavaciones convencionales, el backanalysis en tiempo real permite:

• Estimación de propiedades mecánicas locales en zonas de transición.

• Validación de modelos de deformación estructural.

• Optimización en tiempo real de sistemas de soporte.

  
  

Impacto Técnico y Económico

Desde una perspectiva de gestión de riesgos geotécnicos, DAARWIN proporciona:

• Reducción de desviaciones en la construcción (por ejemplo, retrasos, deformaciones no anticipadas).

• Optimización del diseño mediante una mejor selección de parámetros informados.

• Minimización del sobrediseño, resultando en ahorros de materiales y costos.

• Creación de una base de conocimiento digital para proyectos futuros en condiciones similares.

  
  

Al centralizar datos históricos, resultados de pruebas, monitoreo y modelos, DAARWIN respalda una trazabilidad completa de los datos y promueve una ingeniería basada en evidencia.

El backanalysis en tiempo real con datos de monitoreo marca un cambio de paradigma en la práctica geotécnica. Más allá de ser una herramienta de calibración, se convierte en un componente crítico para la toma de decisiones informadas y la mejora continua en proyectos de construcción.

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