La ingeniería geológica es una disciplina de la ingeniería que se ocupa de la aplicación de la ciencia geológica y los principios de la ingeniería a campos como la ingeniería civil , la minería , la ingeniería ambiental y la silvicultura , entre otros. [1] El trabajo de los ingenieros geológicos 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. estudios. [2] Están involucrados en estudios de impacto para instalaciones y operaciones que afectan los ambientes superficiales y subterráneos. Los aportes del diseño de ingeniería y otras recomendaciones hechas por los ingenieros geológicos en estos proyectos a menudo tendrán un gran impacto en la construcción y las operaciones. Los ingenieros geológicos 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 geológicos también se ocupan del análisis del comportamiento pasado y futuro del suelo, el mapeo a todas las escalas y los programas de caracterización del suelo para requisitos de ingeniería específicos. [1] Estos análisis llevan a los ingenieros geológicos 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 rocas, consolidación de cimientos de edificios, inyección a presión, control de erosión de canales hidráulicos , estabilización de taludes y rellenos, evaluación de riesgos de deslizamientos de tierra , monitoreo de aguas subterráneas y evaluación y remediación de la contaminación. Además, los ingenieros geológicos forman parte de los equipos de diseño que desarrollan soluciones para riesgos superficiales, remediación de aguas subterráneas , proyectos de excavación subterránea y superficial, y gestión de recursos. Al igual que los ingenieros de minas , los ingenieros geológicos también llevan a cabo campañas de exploración de recursos, evaluaciones de minas y evaluaciones de viabilidad, y contribuyen a la eficiencia, sostenibilidad y seguridad continuas de los proyectos mineros activos [4].
Si bien el término ingeniería geológica no se acuñó hasta el siglo XIX, [5] los principios de la ingeniería geológica se demuestran a lo largo de milenios de historia humana.
Uno de los ejemplos más antiguos de principios de ingeniería geológica es el túnel del Éufrates , que se construyó alrededor del 2180 a. C. – 2160 a. C. [6] Este y otros túneles y qanats de aproximadamente la misma época fueron utilizados por civilizaciones antiguas como Babilonia y Persia. para fines de riego . [6] Otro ejemplo famoso en el que 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 importante tanto para la ingeniería civil como para la ingeniería geológica [7]
Aunque los proyectos que aplicaron principios de ingeniería geológica en su diseño y construcción existen desde hace miles de años, estos estuvieron incluidos dentro de la disciplina de ingeniería civil durante la mayor parte de este tiempo. Se ofrecen cursos de ingeniería geológica desde principios del siglo XX; sin embargo, siguieron siendo ofertas especializadas hasta que surgió un gran aumento en 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 eran expertos en ciencias geológicas o de la Tierra .
Los desastres notables que se atribuyen a la creación formal de la disciplina de ingeniería geológica incluyen fallas de presas en los Estados Unidos y Europa occidental en las décadas de 1950 y 1960. Entre los más famosos se incluyen la falla de la presa de St Francis (1928), [8] la falla de la presa de Malpasset (1959), [9] y la falla de la presa de Vajont (1963), [10] donde la falta de conocimiento de la geología resultó en casi 3.000 muertes. sólo entre los dos últimos. La rotura de la presa de Malpasset se considera el mayor desastre de ingeniería civil del siglo XX en Francia y la rotura de la presa de Vajont sigue siendo el deslizamiento de tierra más mortífero de la historia europea.
Los títulos postsecundarios en ingeniería geológica se ofrecen en varias universidades de todo el mundo, pero se concentran principalmente en América del Norte . Los ingenieros geológicos a menudo obtienen títulos que incluyen cursos de ingeniería y ciencias geológicas o de la Tierra . Para ejercer como ingeniero geológico profesional, se requiere una licenciatura en una disciplina relacionada de una institución acreditada. [2] Para ciertos puestos, es posible que se requiera una maestría o un doctorado en una disciplina de ingeniería relacionada. [2] Después de obtener estos títulos, una persona que desee ejercer como ingeniero geológico profesional debe pasar por el proceso de obtención de una licencia otorgada por una asociación profesional u organismo regulador en su jurisdicción.
En Canadá, 8 universidades están acreditadas por Engineers Canada para ofrecer títulos universitarios en ingeniería geológica. [11] Muchas de estas universidades también ofrecen programas de posgrado en ingeniería geológica. Éstas incluyen:
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:
Las universidades de otros países que cuentan con acreditación para ofrecer programas de grado en ingeniería geológica de la EAC por parte de la ABET incluyen: [12]
En la ingeniería geológica existen múltiples 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 enseñan comúnmente a nivel universitario y cada una se superpone con disciplinas externas a la ingeniería geológica. Sin embargo, un ingeniero geológico que se especializa en una de estas subdisciplinas a lo largo de su educación aún puede tener licencia para trabajar en cualquiera de las otras subdisciplinas.
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 , eliminación de residuos y control de la contaminación de todo tipo. [15] El trabajo de los ingenieros geoambientales se ocupa en gran medida de 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 ingeniería geotécnica es la subdisciplina de la ingeniería geológica que se ocupa de excavar, estabilizar y monitorear de manera segura la roca y el suelo que rodean las excavaciones subterráneas y la construcción de superficie, así como también de gestionar el asentamiento natural e inducido de edificios en el suelo, la estabilidad de taludes y rellenos, y sus probables efectos. de deslizamientos de tierra y terremotos sobre la infraestructura humana. Los ingenieros geotécnicos centran su trabajo principalmente en las propiedades de deformación geomecánica de rocas y suelos, que luego se aplican a problemas actuales en campos como la mecánica de rocas, la mecánica de suelos y la mitigación y prevención de peligros naturales. Trabajan en el diseño y monitoreo de una variedad de proyectos de construcción en entornos urbanos y rurales, incluidas carreteras, ferrocarriles, túneles , presas , cavernas , minas de superficie y subterráneas, alcantarillas, servicios públicos subterráneos, depósitos geológicos profundos para el almacenamiento de desechos nucleares a largo plazo , en tierra. infraestructura e infraestructura costa afuera. Además, la ingeniería geotécnica también se centra en la estabilidad de taludes y la evaluación de riesgos de proyectos que podrían estar sujetos a desastres naturales como terremotos, inundaciones y deslizamientos de tierra. [17] Algunos ingenieros geotécnicos también trabajan en la restauración o ampliación de infraestructura histórica para usos en transporte y turismo.
La exploración de recursos minerales y energéticos (comúnmente conocida como MinEx para abreviar) es la subdisciplina de la ingeniería geológica que aplica herramientas y conceptos modernos al descubrimiento y extracción sostenible de recursos minerales y energéticos naturales. [4] Un ingeniero geológico que se especializa en este campo puede trabajar en varias etapas de proyectos de exploración y minería de minerales, incluida la exploración y delimitación de yacimientos , operaciones de producción minera, procesamiento de minerales y programas de evaluación de riesgos e impacto ambiental para relaves mineros y otros desechos mineros. . [18] Al igual que un ingeniero de minas, los ingenieros de exploración de recursos minerales y energéticos también pueden ser responsables del diseño, las finanzas y la gestión de los sitios mineros.
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, represas y minas o para la detección de riesgos geológicos subterráneos, aguas subterráneas y contaminación. Las investigaciones geofísicas se llevan a cabo desde la superficie del suelo, en pozos o desde el espacio para analizar las condiciones, la composición y la estructura del suelo en todas las escalas. Las técnicas geofísicas aplican una variedad de 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 más precisa sobre el subsuelo creada por una población mundial en rápido aumento. [19] 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 lugar de satisfacer requisitos reglamentarios a un costo mínimo [19]
Los ingenieros geológicos son responsables de la planificación, desarrollo y coordinación de programas de investigación de sitios y adquisición de datos para estudios geológicos, geotécnicos, geofísicos, geoambientales e hidrogeológicos. [4] Estos estudios se llevan a cabo tradicionalmente para proyectos de ingeniería civil, minería, petróleo, gestión de desechos y desarrollo regional, pero se están centrando cada vez más en proyectos de ingeniería ambiental y costera y en proyectos más especializados para el almacenamiento subterráneo de desechos nucleares a largo plazo. [3] Los ingenieros geológicos también son responsables de analizar y preparar recomendaciones e informes para mejorar la construcción de cimientos para proyectos de ingeniería civil, como excavación de rocas y suelos, lechada a presión y control de erosión de canales hidráulicos. Además, los ingenieros geológicos analizan y preparan recomendaciones e informes sobre el asentamiento de edificios, estabilidad de taludes y rellenos, y efectos probables 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 de superficie, además de gestionar el flujo de agua desde y dentro de estas excavaciones. [4]
Los ingenieros geológicos también desempeñan un papel principal en todas las formas de infraestructura subterránea, incluidos túneles , minería , proyectos hidroeléctricos , pozos, depósitos profundos y cavernas para energía, almacenamiento, actividades industriales y recreación. [4] Además, los ingenieros geológicos 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 los desastres naturales para apoyar proyectos de construcción e ingeniería civil. [4] En algunos trabajos, los ingenieros geológicos realizan estudios teóricos y aplicados del flujo de agua subterránea y la contaminación para desarrollar soluciones específicas del sitio que traten los contaminantes y permitan una construcción segura. [4] Además, 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 geológicos pueden tener la tarea de planificar, desarrollar, coordinar y realizar estudios teóricos y experimentales en exploración minera, evaluación de minas y estudios de viabilidad relacionados con la industria minera. [4] Realizan inspecciones y estudios de depósitos de mineral, cálculos de reservas de mineral y aportan experiencia en recursos minerales, diseño geotécnico y geomecánico y experiencia en monitoreo y gestión ambiental a una operación minera en desarrollo o en curso. [4] En una variedad de proyectos, se puede esperar que diseñen y realicen investigaciones geofísicas desde la superficie utilizando perforaciones o desde el espacio para analizar las condiciones, la composición y la estructura del suelo en todas las escalas [4]
Las Licencias de Ingeniería Profesional pueden emitirse a través de una organización gubernamental municipal, provincial/estatal o federal/nacional, según la jurisdicción. El propósito de este proceso de licencia es garantizar que los ingenieros profesionales posean el conocimiento técnico necesario, la experiencia del mundo real y la 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. [20] En el Reino Unido , Irlanda , India y Zimbabwe el título concedido es Chartered Engineer. En Australia , el título otorgado es Chartered Professional Engineer. [20] Por último, en la Unión Europea , el título que se otorga es el de Ingeniero Europeo. Todos estos títulos tienen requisitos de acreditación similares, incluido un título postsecundario reconocido y experiencia laboral relevante. [20]
En Canadá, las licencias de Ingeniero Profesional (P.Eng.) y Geocientífico Profesional (P.Geo.) están reguladas por organismos profesionales provinciales que tienen las bases para su legislación establecida por Engineers Canada [21] y Geoscientists Canada. [22] Las organizaciones provinciales se enumeran en el cuadro siguiente.
En los Estados Unidos, todas las personas que deseen convertirse en Ingeniero Profesional (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 un geólogo profesional certificado en los Estados Unidos son emitidas y reguladas por el Instituto Americano de Geólogos Profesionales (AIPG) [22]
Las sociedades profesionales en ingeniería geológica son organizaciones sin fines de lucro que buscan avanzar y promover las profesiones representadas y conectar a los profesionales mediante redes, conferencias periódicas, reuniones y otros eventos, así como proporcionar plataformas para publicar literatura técnica a través de formularios. de actas de conferencias, libros, normas técnicas y métodos sugeridos, y brindan oportunidades para el desarrollo profesional, como cursos cortos, talleres y visitas técnicas. A continuación se enumeran algunas sociedades profesionales regionales, nacionales e internacionales relevantes para los ingenieros geológicos:
Los ingenieros geólogos y los ingenieros geológicos están interesados en el estudio de la Tierra , su movimiento cambiante y sus alteraciones, [23] [24] y las interacciones de la sociedad y la infraestructura humana con, sobre y dentro de los materiales de la Tierra . Ambas disciplinas requieren licencias de organismos profesionales en la mayoría de las jurisdicciones para realizar trabajos relacionados. [23] [24] La principal diferencia entre ingenieros geológicos y geólogos ingenieros es que los ingenieros geológicos son ingenieros profesionales autorizados (y a veces también geocientíficos /geólogos profesionales) con una comprensión combinada de las ciencias de la Tierra y los principios de ingeniería , mientras que los geólogos ingenieros son científicos geológicos cuyo el trabajo se centra en aplicaciones a proyectos de ingeniería , y pueden ser geocientíficos /geólogos profesionales con licencia, pero no ingenieros profesionales . Las siguientes subsecciones brindan más detalles sobre las diferentes responsabilidades entre los ingenieros geólogos y los ingenieros geológicos.
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 ser conscientes de problemas potenciales como:
Utilizan una variedad de técnicas de pruebas de campo y de laboratorio para caracterizar los materiales del terreno que podrían afectar la construcción, la seguridad a largo plazo o la huella ambiental de un proyecto. Las responsabilidades laborales de un geólogo ingeniero incluyen:
Los ingenieros geológicos son ingenieros con amplios conocimientos de ciencias geológicas o de la Tierra , así como de ingeniería geológica, principios de ingeniería y prácticas de diseño de ingeniería . Estos profesionales están calificados para desempeñar el papel de ingenieros geólogos o interactuar con ellos . Sin embargo, su enfoque principal es el uso de datos geológicos de ingeniería , así como habilidades de ingeniería para:
En todas estas actividades, el modelo geológico , la historia geológica y el medio ambiente, así como las propiedades de ingeniería medidas de los materiales terrestres relevantes, son fundamentales para el diseño de ingeniería y la toma de decisiones. [24]