A medida que los proyectos de construcción de carreteras globales recurren cada vez más a la tecnología digital para gestionar la complejidad y los desafíos laborales, Neil Gerrard analiza las mejores prácticas y lo que puede deparar el futuro para el sector.
¿Cómo se gestiona el mayor proyecto de reconstrucción de autopistas urbanas en la historia del Departamento de Transporte de Arizona (DOT), mientras se mantienen abiertos cinco carriles de tráfico en cada sentido para 300.000 vehículos al día?
Esa fue la pregunta a la que Amy Haymaker, gerente senior de proyectos de Pulice Construction y sus colegas tuvieron que encontrar respuesta, como parte del proyecto Broadway Curve de la Interestatal 10 (I-10) de US$850 millones.
Pulice Construction, en empresa conjunta con su empresa matriz FlatironDragados y FNF Construction, trabajó bajo un acuerdo de asociación público-privada (P3) y diseño-construcción (DB) con Phoenix DOT en el proyecto, que se completó este verano.
“Fue uno de los desafíos más complejos y gratificantes de mi carrera”, comenta Haymaker a International Construction.
El proyecto Curva I-10-Broadway se extendió a lo largo de 17,7 kilómetros de la transitada Interestatal 10, entre el Loop 202 (Autopista Santan/South Mountain) y la I-17, cerca del Aeropuerto Internacional Phoenix Sky Harbor. También se extendió por tramos clave de la US 60 y la Ruta Estatal 143.
Las mejoras incluyeron la ampliación de la autopista a seis carriles de uso general y dos carriles para vehículos de alta ocupación (HOV) en cada dirección entre la I-17 y la US 60, la adición de un cuarto carril en cada dirección entre la US 60 y el Loop 202, la reconstrucción del intercambio I-10/ST 143 con conexiones directas para vehículos de alta ocupación y la reconstrucción de 20 puentes.
El papel de Haymaker fue supervisar el desarrollo completo del proyecto, desde el diseño hasta la construcción final, siendo el punto central de coordinación entre ingeniería, construcción y cumplimiento.
El desafío era considerable: Haymaker y sus colegas se enfrentaron a mantener la movilidad de 300.000 conductores al día durante el trabajo, lo que implicaba fases precisas, trabajo nocturno y de fin de semana y coordinación con ingenieros de tráfico para minimizar las interrupciones.
El equipo también tuvo que modernizar puentes y rampas existentes para cumplir con los estándares modernos, al tiempo que garantizaba la compatibilidad con nuevos componentes, lo que requirió un análisis estructural detallado, fabricación personalizada y una estrecha colaboración entre los equipos de diseño y construcción.
Una mentalidad adaptable es esencial
La experiencia de Haymaker en el proyecto muestra cómo el concepto aparentemente simple de construcción de carreteras puede ser increíblemente complejo en el mundo actual.
Depende de la región, pero las empresas de construcción utilizan cada vez más herramientas y maquinaria digital sofisticadas, ya sea para carreteras completamente nuevas o para la renovación y expansión de infraestructura existente.
Una cultura de colaboración y adaptabilidad con una mentalidad de resolución de problemas también fue crucial en el caso de I1-Broadway Curve, según Haymaker.
“Nos apoyamos en gran medida en el modelado digital, los datos en tiempo real y la comunicación abierta para anticiparnos a los problemas antes de que se convirtieran en obstáculos”, afirma.
Procore, la plataforma de colaboración basada en la nube, agilizó la comunicación entre los equipos y fue una de las herramientas digitales “de mayor impacto” que utilizó el equipo, afirma.
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En cuanto al equipo, se utilizó maquinaria de movimiento de tierras con GPS, lo que permitió una nivelación precisa y redujo el consumo de combustible. «También utilizamos pavimentadoras de alta eficiencia que minimizaron los tiempos de cierre de carriles y mejoraron la calidad de la superficie», añade.
Prueba de una pavimentadora autónoma
Desde su base en Austria, el gigante internacional de contratación Strabag también está examinando cómo los datos, la automatización y los sistemas inteligentes pueden transformar la forma en que se construyen las carreteras.
La toma de decisiones basada en datos, los gemelos digitales y las metodologías LEAN desempeñarán un papel central en la entrega de una infraestructura más inteligente, eficiente y sostenible, dice Jens Hoffmann, gerente de la división central de Strabag Innovation & Digitalisation.
“Al recopilar y analizar información de sensores, maquinaria conectada y modelos digitales, los equipos de construcción pueden obtener información en tiempo real sobre las condiciones de la obra, el comportamiento de los materiales y el rendimiento del flujo de trabajo”, afirma. “Esto facilita la planificación proactiva, la detección temprana de riesgos y la optimización continua de los procesos, lo que se traduce en resultados de mayor calidad y más predecibles”.
En junio de este año, Strabag probó por primera vez una pavimentadora autónoma en la autopista A14, cerca de Lüderlitz, Alemania.
Lo que hizo que este proyecto fuera especialmente desafiante, tanto técnica como logísticamente, fue la naturaleza de la obra. El ancho de la calzada variaba a lo largo de un tramo de 13 metros y carecía de un borde claro, lo que descartaba los sistemas tradicionales de guiado por bordes, explica Hoffmann.
La respuesta estaba en un sistema de control híbrido, que combinaba navegación óptica y basada en satélite.
Un robot de marcado autónomo aplicó una línea que sirvió como guía principal para la dirección, con navegación satelital como respaldo en caso de fallo óptico. Mientras tanto, un modelo 3D proporcionó la referencia para la alineación de la carretera y la colocación de la regla se ajustó continuamente mediante sensores que monitoreaban el espesor de la capa, la pendiente transversal y la uniformidad.
“La prueba reveló tanto el potencial como las limitaciones actuales de la tecnología”, afirma Hoffmann. “Factores ambientales como el polvo, las condiciones cambiantes de luz y las condiciones variables del terreno plantearon desafíos para la fiabilidad del sensor. Estos conocimientos ahora guían el desarrollo futuro, especialmente en la mejora de la robustez del sensor”.
La evolución digital de los equipos de construcción
Por supuesto, cuando se trata de equipos de movimiento de tierras, el nivel de tecnología que los contratistas desean en sus máquinas depende en cierta medida del lugar del mundo en el que se encuentren.
“Las regiones en desarrollo priorizan máquinas robustas y de fácil mantenimiento que funcionen en diversas condiciones de obra y niveles de habilidad del operador”, afirma Nishanth Kumar, líder del segmento en Volvo Construction Equipment (Volvo CE). Aquí, la proximidad del servicio, la rápida disponibilidad de repuestos y la financiación flexible son factores que superan la sofisticación digital.
“En cambio, los mercados maduros exigen equipos tecnológicamente avanzados, respaldados por contratos de servicio durante todo el ciclo de vida y un estricto cumplimiento de las normas de seguridad”, añade. “La escasez de operadores está acelerando la adopción de tecnologías de automatización y asistencia, especialmente en procesos de alto coste como la pavimentación y la compactación, para mantener la calidad y la eficiencia”.
Hoffmann señala que los modernos sistemas de control de máquinas 3D que utilizan tecnologías como GNSS o estaciones totales eliminan la necesidad de replanteo complejo y correcciones manuales, además de optimizar el uso del material, mejorar la precisión a ±1,5-3 cm y reducir significativamente la repetición del trabajo.
Eso no quiere decir que las empresas de construcción en los mercados en desarrollo no quieran calidad y la última tecnología, señala Kent Godberson, vicepresidente de ventas y marketing de GOMACO, especialista en maquinaria de pavimentación de hormigón con sede en EE. UU.
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Godbersen informa de una demanda fuerte y creciente tanto en los mercados que tradicionalmente han demostrado ser fuertes, como en los mercados emergentes.
Los contratistas desean y esperan calidad y fiabilidad en la compra de sus nuevas máquinas. Tienen la presión de realizar los trabajos con mayor rapidez, fluidez y calidad, afirma.
Pero el precio significa que la tecnología más avanzada es más asequible para las empresas en mercados maduros, afirma.
Desafíos laborales
“Todos parecen enfrentarse a los mismos problemas con la mano de obra; es difícil encontrarla y difícil de retener. Estamos invirtiendo en tecnología para intentar aliviar parte de la carga laboral de nuestros clientes. En los últimos 20 años, la tecnología ha evolucionado para facilitar algunas de las tareas rutinarias y esto continuará. En los próximos 20 años, creo que verán una obra de pavimentación muy diferente a la que estamos acostumbrados hoy”, añade.
Las máquinas de GOMACO ya están equipadas con tecnología que reduce el tiempo de inactividad, mejora la calidad y disminuye las emisiones, señala Scott Pedersen, vicepresidente de ingeniería e I+D de la empresa. «Utilizamos la telemática y el sistema de informes de fallos para detectar problemas con antelación y planificar los tiempos de mantenimiento».
También utilizamos válvulas más precisas para que las máquinas mantengan tolerancias sin precedentes. Además, utilizamos sistemas hidráulicos más eficientes, junto con funciones de ralentí automático entre camiones, para reducir el consumo de combustible y las emisiones, afirma.
Mientras tanto, el fabricante de equipos originales chino LiuGong también considera la escasez de mano de obra como uno de los principales impulsores del aumento de la tecnología inteligente en las máquinas, incluyendo las semiautónomas y autónomas. El Sr. Li Kailiang, ingeniero jefe adjunto y director comercial (marketing de productos de CE) de la División de Negocios Internacionales de LiuGong, señala que la empresa ya ha implementado rodillos autónomos en una serie de proyectos importantes en toda China.
Un portavoz del fabricante chino XCMG dice que está explorando una integración cada vez más profunda de “Internet Plus” con la ingeniería tradicional que aprovecha la Internet de las cosas (IoT), los sensores, la computación en la nube, la inteligencia artificial y el big data para crear un sistema de gestión inteligente para la construcción que cubre todo, desde el seguimiento del progreso, la coordinación de equipos, la salud y la seguridad y la sostenibilidad.
Hasta la fecha, las soluciones de construcción digital e inteligente de XCMG se han aplicado en 103 proyectos que suman un total de 6360 km en toda China. En los próximos dos años, XCMG planea extender estas tecnologías a nivel mundial, ayudando a los países a acelerar la modernización de su infraestructura de transporte y lograr una construcción de carreteras más segura y sostenible, añade el portavoz.
La tecnología reduce el coste total de propiedad
Si bien el despliegue global generalizado de máquinas autónomas aún está en camino, el Sr. Li de LiuGong sostiene que otro desarrollo en maquinaria de construcción de carreteras de los últimos años (las máquinas eléctricas a batería) ofrece a los propietarios una ventaja más inmediata en términos de reducción de costos de mantenimiento y tiempo de inactividad.
Las máquinas eléctricas de batería ofrecen mayor fiabilidad que los motores diésel, con un número reducido de componentes. Los intervalos de mantenimiento de los motores son de unas 250 o 500 horas, pero las máquinas eléctricas no tienen transmisión tradicional, lo que las hace mucho más sencillas en comparación con el sistema de propulsión tradicional.
“El costo total de propiedad se ha vuelto igualmente importante a medida que los modelos de negocio basados en flotas y en alquiler se consolidan y las licitaciones se adjudican con presupuestos competitivos”, confirma Kumar. “Los contratistas ahora calculan la rentabilidad no solo en términos de ingresos del proyecto, sino también en costo por hora, ratio de tiempo de actividad y valor del ciclo de vida del equipo”.
Herramientas digitales para afrontar lo inesperado
De regreso en Arizona, Haymaker dice que la evolución digital en la construcción está permitiendo a los contratistas lidiar mejor con los inevitables dolores de cabeza que surgen durante un proyecto de construcción complejo.
“Por muy bien que se planifique, surgirán desafíos inesperados, ya sean relacionados con el clima, interrupciones en la cadena de suministro o cambios regulatorios. Es vital crear mecanismos de contingencia y capacitar a los equipos para tomar decisiones informadas sobre el terreno”, afirma.
Para ella, resultaron invaluables a la hora de garantizar que el proyecto Broadway Curve “cumpliera y superara” cada objetivo establecido por el Plan de Transporte Regional de la Asociación de Gobierno de Maricopa, que incluía mejorar la seguridad, reducir la congestión e impulsar la conectividad.
He llegado a apreciar el poder de las herramientas de colaboración digital. La integración de actualizaciones en tiempo real, paneles de control compartidos e informes móviles agilizó la coordinación entre equipos y redujo la fricción, afirma.
Y siente que el proyecto dejará un poderoso legado de transformación, no sólo en términos de la infraestructura en sí, sino en cómo la gente piensa sobre la movilidad, el crecimiento y la resiliencia en la región.
“Este corredor es una arteria vital para el área metropolitana de Phoenix… hemos sentado las bases para décadas de desarrollo económico y comunitario. Espero que las generaciones futuras lo vean como un punto de inflexión en la adaptación de la región para satisfacer las demandas de una población en crecimiento, priorizando al mismo tiempo la sostenibilidad y la innovación”, afirma.
A nivel personal, uno de los momentos más destacados fue liderar la coordinación entre diseño, construcción y las partes interesadas. Ver cómo evolucionaba el proyecto fue increíblemente gratificante. Otro momento destacado fue asesorar a los ingenieros y gerentes de construcción más jóvenes del equipo, ayudándolos a superar los desafíos y viéndolos crecer como profesionales seguros. Ese tipo de legado es lo que hace que este trabajo sea tan significativo.
Cinco impulsores de la innovación en la construcción de carreteras
De cara a la próxima década, Jens Hoffmann, de Strabag, prevé que la construcción de carreteras se transforme radicalmente gracias a la convergencia de herramientas de planificación digital, máquinas inteligentes y tecnologías predictivas. Strabag considera cinco factores clave de innovación:
1) Diseño generativo y BIM: Los algoritmos generativos revolucionarán la planificación de infraestructuras al crear variantes de diseño optimizadas basadas en parámetros como el terreno, el flujo de tráfico y los objetivos de sostenibilidad. BIM proporciona un modelo digital detallado que conecta todas las fases, desde la planificación hasta la ejecución y el mantenimiento.
2) Planificación optimizada con SIG: Los sistemas de información geográfica (SIG) aportan contexto espacial y ambiental a los proyectos de infraestructura. Además, los geodatos y los SIG proporcionan una base sólida para el diseño generativo. En combinación con BIM, los SIG permiten a los planificadores simular escenarios, evaluar el impacto ambiental y tomar decisiones basadas en datos en las primeras etapas del proceso. Esto contribuye a una planificación vial más inteligente, un mejor uso del suelo y una infraestructura más resiliente.
3) Maquinaria semiautónoma y captura de la realidad: Las máquinas equipadas con GNSS, estaciones totales y fusión de sensores son cada vez más capaces de ejecutar tareas con mínima intervención humana. El escaneo láser, los estudios con drones y las imágenes satelitales proporcionan datos de alta precisión para el control de calidad de la construcción, el seguimiento del progreso, el cálculo del volumen y la facturación. Estas tecnologías pueden reducir el esfuerzo manual, mejorar la seguridad y acelerar los plazos de construcción.
4) Mantenimiento predictivo basado en IA: Una vez construidas las carreteras, la inteligencia artificial puede desempeñar un papel cada vez más importante en su mantenimiento. La infraestructura equipada con sensores, como los cables de fibra óptica incrustados en el asfalto, puede monitorizar la tensión, la temperatura y el movimiento en tiempo real. Los algoritmos de IA analizan estos datos para predecir el desgaste, lo que permite un mantenimiento proactivo que prolonga la vida útil de los activos.
5) Gemelos digitales y construcción LEAN: Los gemelos digitales se convertirán en el eje central para la gestión de la construcción y las operaciones. Actualizados continuamente con datos en tiempo real, permiten la simulación, la monitorización y la optimización. Combinados con metodologías LEAN, ayudan a eliminar ineficiencias, reducir emisiones y garantizar una ejecución de alta calidad.
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Fuente: Construction Briefing
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