Ingeniería geológica

La ingeniería geológica es una disciplina de la ingeniería que se ocupa de la aplicación de los principios de la ciencia y la ingeniería geológica a campos como la ingeniería civil , la minería , la ingeniería ambiental y la silvicultura , entre otros. ^{[ 1 ]} El trabajo de los ingenieros geólogos a menudo dirige o apoya el trabajo de otras disciplinas de ingeniería, como la evaluación de la idoneidad de ubicaciones para ingeniería civil , ingeniería ambiental , operaciones mineras y proyectos de petróleo y gas, mediante la realización de estudios geológicos, geoambientales, geofísicos y geotécnicos. ^{[ 2 ]} Participan en estudios de impacto para instalaciones y operaciones que afectan los entornos superficiales y subsuperficiales. La información de diseño de ingeniería y otras recomendaciones que hacen los ingenieros geólogos en estos proyectos a menudo tendrán un gran impacto en la construcción y las operaciones. Los ingenieros geólogos planifican, diseñan e implementan la adquisición de datos geotécnicos, geológicos, geofísicos, hidrogeológicos y ambientales. Esto abarca desde métodos manuales terrestres hasta perforaciones profundas, muestreo geoquímico , técnicas geofísicas avanzadas y estudios satelitales. ^{[ 3 ]} Los ingenieros geólogos también se ocupan del análisis del comportamiento pasado y futuro del terreno, la cartografía a todas las escalas y los programas de caracterización del terreno para requisitos de ingeniería específicos. ^{[ 1 ]} Estos análisis llevan a los ingenieros geólogos a hacer recomendaciones y preparar informes que podrían tener efectos importantes en los cimientos de proyectos de construcción, minería e ingeniería civil . ^{[ 1 ]} Algunos ejemplos de proyectos incluyen excavación de roca, consolidación de cimientos de edificios, inyección a presión, control de la erosión de canales hidráulicos, estabilización de taludes y rellenos, evaluación del riesgo de deslizamientos de tierra , monitoreo de aguas subterráneas y evaluación y remediación de la contaminación. Además, los ingenieros geólogos se incluyen en equipos de diseño que desarrollan soluciones para peligros superficiales, remediación de aguas subterráneas , proyectos de excavación subterránea y superficial, y gestión de recursos. Al igual que los ingenieros de minas , los ingenieros geólogos también llevan a cabo campañas de exploración de recursos, evaluación de minas y estudios de viabilidad, y contribuyen a la eficiencia, sostenibilidad y seguridad continuas de los proyectos mineros activos. ^{[ 4 ]}

Historia

Aunque el término ingeniería geológica no se acuñó hasta el siglo XIX, ^{[ 5 ]} los principios de la ingeniería geológica se demuestran a través de milenios de historia humana.

Ingeniería antigua

Uno de los ejemplos más antiguos de principios de ingeniería geológica es el túnel del Éufrates , construido alrededor del 2180 a. C. – 2160 a. C. ^{[ 6 ]} Este, y otros túneles y qanats de la misma época, fueron utilizados por civilizaciones antiguas como Babilonia y Persia con fines de irrigación . ^{[ 6 ]} Otro ejemplo famoso donde se utilizaron principios de ingeniería geológica en un proyecto de ingeniería antiguo fue la construcción del túnel del acueducto de Eupalinos en la Antigua Grecia . ^{[ 7 ]} Este fue el primer túnel que se construyó hacia adentro desde ambos extremos utilizando principios de geometría y trigonometría , marcando un hito significativo tanto para la ingeniería civil como para la ingeniería geológica. ^{[ 7 ]}

La ingeniería geológica como disciplina

Aunque los proyectos que aplicaron principios de ingeniería geológica en su diseño y construcción han existido durante miles de años, estos se incluyeron dentro de la disciplina de ingeniería civil durante la mayor parte de este tiempo. Se han ofrecido cursos de ingeniería geológica desde principios del siglo XX; sin embargo, estos siguieron siendo ofertas especializadas hasta que surgió un gran aumento de la demanda a mediados del siglo XX. ^{[ 2 ]} Esta demanda fue creada por los problemas encontrados en el desarrollo de estructuras cada vez más grandes y ambiciosas, los desechos generados por el hombre, la escasez de recursos minerales y energéticos y el cambio climático antropogénico , todo lo cual creó la necesidad de un campo de ingeniería más especializado con ingenieros profesionales que también fueran expertos en geología o ciencias de la Tierra .

Entre los desastres notables que se atribuyen a la creación formal de la disciplina de la ingeniería geológica se incluyen los colapsos de presas en Estados Unidos y Europa occidental en las décadas de 1950 y 1960. Los más famosos son el colapso de la presa de St Francis (1928), ^{[ 8 ]} el colapso de la presa de Malpasset (1959) ^{[ 9 ]} y el colapso de la presa de Vajont (1963), ^{[ 10 ]} donde la falta de conocimiento de geología provocó casi 3000 muertes solo en los dos últimos. El colapso de la presa de Malpasset se considera el mayor desastre de ingeniería civil del siglo XX en Francia, y el colapso de la presa de Vajont sigue siendo el deslizamiento de tierra más mortífero de la historia europea.

Educación

Las titulaciones de posgrado en ingeniería geológica se ofrecen en diversas universidades de todo el mundo, pero se concentran principalmente en Norteamérica . Los ingenieros geólogos suelen obtener titulaciones que incluyen cursos tanto de geología o ciencias de la Tierra como de ingeniería . Para ejercer como ingeniero geólogo profesional, se requiere una licenciatura en una disciplina relacionada de una institución acreditada. ^{[ 2 ]} Para ciertos puestos, puede ser necesario un máster o un doctorado en una disciplina de ingeniería relacionada. ^{[ 2 ]} Tras obtener estas titulaciones, quien desee ejercer como ingeniero geólogo profesional debe obtener la licencia de una asociación profesional o un organismo regulador en su jurisdicción.

instituciones canadienses

En Canadá, ocho universidades están acreditadas por Engineers Canada para ofrecer títulos de pregrado en ingeniería geológica. ^{[ 11 ]} Muchas de estas universidades también ofrecen programas de posgrado en ingeniería geológica. Estas incluyen:

Universidad Queen's (Departamento de Ciencias Geológicas e Ingeniería Geológica) (1975 – presente),
Escuela Politécnica (1965-presente),
Universidad Laval (1965-presente),
Universidad de Québec en Chicoutimi (1983-presente),
Universidad de Columbia Británica (1965 – presente),
Universidad de New Brunswick (administrada conjuntamente por el Departamento de Ciencias de la Tierra y el Departamento de Ingeniería Civil) (1984 – presente),
Universidad de Saskatchewan (1965 – presente), y
Universidad de Waterloo (1986 – actualidad).

instituciones estadounidenses

En Estados Unidos existen 13 programas de ingeniería geológica reconocidos por la Comisión de Acreditación de Ingeniería (EAC) de la Junta de Acreditación de Ingeniería y Tecnología (ABET) . ^{[ 12 ]} Estos incluyen:

Escuela de Minas de Colorado (1936 – presente),
Universidad Tecnológica de Michigan (1951 – presente),
Universidad de Ciencia y Tecnología de Missouri (1973 – presente),
Universidad Tecnológica de Montana (1972-presente),
Escuela de Minas y Tecnología de Dakota del Sur (1950 – presente),
La Universidad de Utah (1952 – presente),
Universidad de Alaska-Fairbanks (1941 – presente),
Universidad de Minnesota Twin Cities (1950 – presente),
Universidad de Mississippi (1987 – presente),
Universidad de Nevada, Reno (1958 – presente),
Universidad de Dakota del Norte (1984 – presente),
Universidad de Texas en Austin (1998 – presente), y
Universidad de Wisconsin-Madison (1993 - presente).

Otras instituciones

Las universidades de otros países que cuentan con la acreditación de la EAC por parte de la ABET para ofrecer programas de grado en ingeniería geológica incluyen: ^{[ 12 ]}

Escuela Superior Politécnica Del Litoral , Guayaquil, Ecuador (2018 – presente),
Universidad Técnica de Estambul , Estambul, Turquía (2009 – presente),
Universidad Nacional de Ingeniería , Rímac, Perú (2017 – presente), y
Universidad Politécnica de Madrid , Madrid, España (2014 – actualidad).

Especializaciones

En ingeniería geológica existen diversas subdisciplinas que analizan diferentes aspectos de las ciencias de la Tierra y los aplican a una variedad de proyectos de ingeniería . Las subdisciplinas que se enumeran a continuación se imparten habitualmente a nivel de pregrado y cada una se solapa con disciplinas ajenas a la ingeniería geológica. Sin embargo, un ingeniero geólogo que se especialice en una de estas subdisciplinas durante su formación académica puede obtener la licencia para ejercer en cualquiera de las demás.

Ingeniería geoambiental e hidrogeológica

La ingeniería geoambiental es la subdisciplina de la ingeniería geológica que se centra en prevenir o mitigar los efectos ambientales de los contaminantes antropogénicos en el suelo y el agua. ^[¹³^]^[¹⁴^] Resuelve estos problemas mediante el desarrollo de procesos e infraestructura para el suministro de agua potable , la eliminación de residuos y el control de la contaminación de todo tipo. ^[¹⁵^] El trabajo de los ingenieros geoambientales se centra principalmente en investigar la migración, la interacción y el resultado de los contaminantes; remediar sitios contaminados ; y proteger sitios no contaminados. ^[¹⁴^] El trabajo típico de un ingeniero geoambiental incluye:

La preparación, revisión y actualización de informes de investigación ambiental, ^{[ 15 ]}
El diseño de proyectos como instalaciones de recuperación de agua o pozos de monitoreo de aguas subterráneas que conducen a la protección del medio ambiente, ^{[ 15 ]}
Realizar estudios de viabilidad y análisis económicos de proyectos ambientales, ^{[ 3 ]}
Obtención y revisión de permisos, planos y procedimientos estándar, ^{[ 15 ]}
Proporcionar experiencia técnica para proyectos de remediación ambiental que requieren acciones legales, ^{[ 15 ]}
El análisis de datos de aguas subterráneas con el propósito de realizar controles de calidad, ^{[ 15 ]}
La investigación del sitio y el monitoreo de proyectos de remediación ambiental y sostenibilidad para garantizar el cumplimiento de las regulaciones ambientales, ^{[ 14 ]}^{[ 16 ]} y
Asesorar a corporaciones y agencias gubernamentales sobre los procedimientos para limpiar sitios contaminados . ^{[ 15 ]}

Ingeniería de exploración de recursos minerales y energéticos

La exploración de recursos minerales y energéticos (conocida comúnmente como MinEx) es la subdisciplina de la ingeniería geológica que aplica herramientas y conceptos modernos al descubrimiento y la extracción sostenible de recursos minerales y energéticos naturales. ^{[ 4 ]} Un ingeniero geólogo especializado en este campo puede trabajar en varias etapas de los proyectos de exploración minera y minería, incluyendo la exploración y delimitación de yacimientos , las operaciones de producción minera, el procesamiento de minerales y los programas de evaluación de riesgos e impacto ambiental para relaves mineros y otros desechos mineros. ^{[ 17 ]} Al igual que un ingeniero de minas, los ingenieros de exploración de recursos minerales y energéticos también pueden ser responsables del diseño, la financiación y la gestión de los yacimientos mineros.

Ingeniería geofísica (geofísica aplicada)

La ingeniería geofísica es la subdisciplina de la ingeniería geológica que aplica los principios de la geofísica al diseño de proyectos de ingeniería como túneles, presas y minas, o para la detección de riesgos geológicos subterráneos, aguas subterráneas y contaminación. Las investigaciones geofísicas se llevan a cabo desde la superficie terrestre, en perforaciones o desde el espacio para analizar las condiciones, la composición y la estructura del terreno a todas las escalas. Las técnicas geofísicas aplican diversos principios físicos como la sismicidad , el magnetismo , la gravedad y la resistividad . Esta subdisciplina se creó a principios de la década de 1990 como resultado de una mayor demanda de información subterránea más precisa generada por una población mundial en rápido crecimiento. ^{[ 18 ]} La ingeniería geofísica y la geofísica aplicada se diferencian de la geofísica tradicional principalmente por su necesidad de obtener rendimientos marginales y diseños y prácticas optimizados, en contraposición a cumplir con los requisitos reglamentarios al menor costo posible . ^{[ 18 ]}

Responsabilidades del puesto

Los ingenieros geólogos son responsables de la planificación, el desarrollo y la coordinación de programas de investigación de sitios y adquisición de datos para estudios geológicos, geotécnicos, geofísicos, geoambientales e hidrogeológicos. ^{[ 4 ]} Estos estudios se realizan tradicionalmente para proyectos de ingeniería civil, minería, petróleo, gestión de residuos y desarrollo regional, pero se están enfocando cada vez más en proyectos de ingeniería ambiental y costera, y en proyectos más especializados para el almacenamiento subterráneo a largo plazo de residuos nucleares. ^{[ 3 ]} Los ingenieros geólogos también son responsables de analizar y preparar recomendaciones e informes para mejorar la construcción de cimentaciones para proyectos de ingeniería civil, como excavaciones de roca y suelo, inyecciones a presión y control de la erosión de canales hidráulicos. Además, analizan y preparan recomendaciones e informes sobre el asentamiento de edificios, la estabilidad de taludes y rellenos, y los posibles efectos de deslizamientos de tierra y terremotos para apoyar proyectos de construcción e ingeniería civil. ^{[ 3 ]} Deben diseñar medios para excavar y estabilizar de forma segura la roca o el suelo circundante en excavaciones subterráneas y construcciones superficiales, además de gestionar el flujo de agua desde y dentro de estas excavaciones. ^{[ 4 ]}

Los ingenieros geólogos también desempeñan un papel fundamental en todas las formas de infraestructura subterránea, incluyendo túneles , minería , proyectos hidroeléctricos , pozos, depósitos profundos y cavernas para energía, almacenamiento, actividades industriales y recreación. ^{[ 4 ]} Además, los ingenieros geólogos diseñan sistemas de monitoreo, analizan la respuesta natural e inducida del terreno y preparan recomendaciones e informes sobre el asentamiento de edificios, la estabilidad de taludes y rellenos, y los probables efectos de desastres naturales para apoyar proyectos de construcción e ingeniería civil. ^{[ 4 ]} En algunos trabajos, los ingenieros geólogos realizan estudios teóricos y aplicados del flujo de aguas subterráneas y la contaminación para desarrollar soluciones específicas del sitio que traten los contaminantes y permitan una construcción segura. ^{[ 4 ]} Adicionalmente, diseñan medios para gestionar y proteger los recursos de aguas superficiales y subterráneas y soluciones de remediación en caso de contaminación. ^{[ 4 ]} Si trabajan en un sitio minero, los ingenieros geólogos pueden ser encargados de la planificación, el desarrollo, la coordinación y la realización de estudios teóricos y experimentales en exploración minera, evaluación de minas y estudios de factibilidad relacionados con la industria minera. ^{[ 4 ]} Realizan estudios y prospecciones de depósitos minerales, cálculos de reservas minerales y aportan conocimientos especializados en recursos minerales, diseño geotécnico y geomecánico, monitoreo y gestión ambiental a una operación minera en desarrollo o en curso. ^{[ 4 ]} En diversos proyectos, se espera que diseñen y realicen investigaciones geofísicas desde la superficie mediante perforaciones o desde el espacio para analizar las condiciones, la composición y la estructura del terreno a todas las escalas. ^{[ 4 ]}

Asociaciones profesionales y licencias

Las licencias de ingeniería profesional pueden ser expedidas por una organización gubernamental municipal, provincial/estatal o federal/nacional, según la jurisdicción. El propósito de este proceso de licenciamiento es asegurar que los ingenieros profesionales posean los conocimientos técnicos necesarios, la experiencia práctica y una comprensión básica del sistema legal local para ejercer la ingeniería a nivel profesional. En Canadá , Estados Unidos , Japón , Corea del Sur , Bangladesh y Sudáfrica , el título de Ingeniero Profesional se otorga mediante licencia. ^{[ 19 ]} En el Reino Unido , Irlanda , India y Zimbabue , el título otorgado es Ingeniero Colegiado. En Australia , el título otorgado es Ingeniero Profesional Colegiado. ^{[ 19 ]} Por último, en la Unión Europea , el título otorgado es Ingeniero Europeo. Todos estos títulos tienen requisitos de acreditación similares, incluyendo un título de educación postsecundaria reconocido y experiencia laboral relevante. ^{[ 19 ]}

Canadá

En Canadá, las licencias de Ingeniero Profesional (P.Eng.) y Geocientífico Profesional (P.Geo.) están reguladas por organismos profesionales provinciales, cuya legislación se basa en las directrices de Engineers Canada ^{[ 20 ]} y Geoscientists Canada ^{[ 21 ]} . Las organizaciones provinciales se enumeran en la tabla siguiente.

Estados Unidos

En Estados Unidos, todas las personas que deseen convertirse en Ingenieros Profesionales (PE) deben obtener su licencia a través de la Comisión de Acreditación de Ingeniería (EAC) de la Junta de Acreditación de Ingeniería y Tecnología (ABET) . ^{[ 12 ]} Las licencias para ser Geólogo Profesional Certificado en Estados Unidos son emitidas y reguladas por el Instituto Americano de Geólogos Profesionales (AIPG) . ^{[ 21 ]}

Sociedades profesionales

Las sociedades profesionales de ingeniería geológica son organizaciones sin fines de lucro que buscan promover la(s) profesión(es) que representan y conectar a los profesionales mediante redes de contactos, conferencias, reuniones y otros eventos. Además, proporcionan plataformas para publicar literatura técnica a través de actas de congresos, libros, normas técnicas y métodos sugeridos, y ofrecen oportunidades de desarrollo profesional como cursos cortos, talleres y visitas técnicas. A continuación, se enumeran algunas sociedades profesionales regionales, nacionales e internacionales relevantes para los ingenieros geólogos:

Unión Geofísica Americana (AGU)
Instituto Americano de Geociencias (AGI)
Asociación Estadounidense de Mecánica de Rocas (ARMA)
Asociación de Geólogos Ambientales e Ingenieros (AEG)
Asociación para la Exploración de Minerales (AME)
Sociedad de Geociencias del Atlántico (AGS)
Asociación Canadiense de Represas (CDA)
Federación Canadiense de Ciencias de la Tierra (CFES)
Unión Geofísica Canadiense (UGC)
Sociedad Geotécnica Canadiense (CGS)
Instituto Canadiense de Minería, Metalurgia y Petróleo (CIM)
Sociedad Canadiense de Geólogos del Petróleo (CSPG)
Asociación Canadiense de Mecánica de Rocas (CARMA)
Asociación Europea de Geocientíficos e Ingenieros (EAGE)
Unión Europea de Geociencias (UEG)
Federación Europea de Geólogos (EFG)
Asociación Geológica de Canadá (GAC)
Sociedad Geológica de América (GSA)
Sociedad de Información Geocientífica (GSIS)
Instituto de Materiales, Minerales y Minería (IOM3)
Asociación Internacional de Geología de la Ingeniería y el Medio Ambiente (IAEG)
Asociación Internacional de Hidrogeólogos (IAH)
Consejo Internacional de Minería y Metales (ICMM)
Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas e Ingeniería de Rocas (ISRM)
Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica (ISSMGE)
Asociación Internacional de Túneles (ITA)
Unión Internacional de Ciencias Geológicas (IUGS)
Asociación Mineralógica de Canadá (MAC)
Asociación Minera de Canadá (MAC)
Asociación de Prospectores y Desarrolladores de Canadá (PDAC)
Sociedad para la Minería, la Metalurgia y la Exploración (SME)
Sociedad de Geofísicos de Exploración (SEG)
Asociación Canadiense de Túneles (TAC)
Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS)
Asociación Nacional de Minería de EE. UU. (NMA)

Distinción de la geología de la ingeniería

Los geólogos ingenieros y los ingenieros geólogos están interesados en el estudio de la Tierra , su movimiento y alteraciones, ^{[ 22 ]}^{[ 23 ]} y las interacciones de la sociedad humana y la infraestructura con, sobre y en los materiales terrestres . Ambas disciplinas requieren licencias de organismos profesionales en la mayoría de las jurisdicciones para realizar trabajos relacionados. ^{[ 22 ]}^{[ 23 ]} La principal diferencia entre ingenieros geólogos e ingenieros geólogos es que los ingenieros geólogos son ingenieros profesionales licenciados (y a veces también geocientíficos/geólogos profesionales ) con un conocimiento combinado de las ciencias de la Tierra y los principios de la ingeniería , mientras que los ingenieros geólogos son científicos geológicos cuyo trabajo se centra en aplicaciones a proyectos de ingeniería , y pueden ser geocientíficos/geólogos profesionales licenciados , pero no ingenieros profesionales . Las siguientes subsecciones proporcionan más detalles sobre las diferentes responsabilidades entre ingenieros geólogos e ingenieros geólogos.

Geología de la ingeniería

Los geólogos ingenieros son científicos geológicos aplicados que evalúan los problemas que pueden surgir antes, durante y después de un proyecto de ingeniería . Están capacitados para identificar problemas potenciales como:

Utilizan diversas técnicas de ensayo de campo y laboratorio para caracterizar los materiales del terreno que podrían afectar la construcción, la seguridad a largo plazo o el impacto ambiental de un proyecto. Las responsabilidades laborales de un geólogo ingeniero incluyen:

recolección de muestras y encuestas,
realizar pruebas de laboratorio en muestras,
evaluar las condiciones del suelo o la roca in situ a múltiples escalas,
preparar informes basados en pruebas y observaciones in situ para los clientes, y
creación de modelos geológicos, mapas y secciones. ^{[ 23 ]}