La ingeniería geológica es una disciplina de la ingeniería que se ocupa de la aplicación de la ciencia geológica y los principios de 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 las ubicaciones para la ingeniería civil , la ingeniería ambiental , las operaciones mineras y los proyectos de petróleo y gas mediante la realización de estudios geológicos, geoambientales, geofísicos y geotécnicos. [2] Están involucrados en estudios de impacto para instalaciones y operaciones que afectan los entornos de superficie y subsuelo. El aporte de diseño de ingeniería y otras recomendaciones realizadas 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, pasando por el muestreo geoquímico, hasta técnicas geofísicas avanzadas y topografía satelital. [3] Los ingenieros geológicos también se ocupan del análisis del comportamiento pasado y futuro del suelo, la cartografía 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 las bases de los 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 pendientes y rellenos, evaluación de riesgos de deslizamientos de tierra , monitoreo de aguas subterráneas y evaluación y remediación de la contaminación. Además, los ingenieros geológicos están incluidos en equipos de diseño que desarrollan soluciones a los peligros de la superficie, 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 realizan campañas de exploración de recursos, evaluación 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 los principios de la ingeniería geológica es el túnel del Éufrates , que se construyó alrededor de 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 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 , lo que marcó un hito significativo 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 han existido durante miles de años, estos se incluyeron dentro de la disciplina de ingeniería civil durante la mayor parte de este tiempo. Los cursos de ingeniería geológica se han ofrecido desde principios del siglo XX; sin embargo, estos 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 fueran expertos en geología o ciencias de la Tierra .
Entre los desastres más notables que se atribuyen a la creación formal de la disciplina de la ingeniería geológica se encuentran los derrumbes de presas en Estados Unidos y Europa occidental en los años 1950 y 1960. Entre los más famosos se encuentran el derrumbamiento de la presa de St Francis (1928), [8] el derrumbamiento de la presa de Malpasset (1959), [9] y el derrumbamiento de la presa de Vajont (1963), [10] donde la falta de conocimiento de la geología resultó en casi 3.000 muertes solo entre los dos últimos. El derrumbamiento de la presa de Malpasset se considera el mayor desastre de ingeniería civil del siglo XX en Francia y el derrumbamiento de la presa de Vajont sigue siendo el deslizamiento de tierra más mortal en 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 tanto en ciencias geológicas o de la Tierra como en 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 título de maestría o doctorado en una disciplina de ingeniería relacionada . [2] Después de obtener estos títulos, una persona que desee ejercer como ingeniero geólogo profesional debe pasar por el proceso de obtener una licencia de una asociación profesional o un organismo regulador en su jurisdicción.
En Canadá, ocho universidades están acreditadas por Engineers Canada para ofrecer títulos de grado en ingeniería geológica. [11] Muchas de estas universidades también ofrecen programas de posgrado en ingeniería geológica. Entre ellas se 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 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 de pregrado y cada una de ellas se superpone con disciplinas externas a la ingeniería geológica. Sin embargo, un ingeniero geólogo que se especialice en una de estas subdisciplinas a lo largo de su educación 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 limpia , la eliminación de desechos y el 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 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 la extracción sustentable de recursos minerales y energéticos naturales. [4] Un ingeniero geólogo que se especializa en este campo puede trabajar en varias etapas de proyectos de exploración y minería de minerales, incluida la exploración y delineación de yacimientos , operaciones de producción minera, procesamiento de minerales y programas de evaluación de impacto y riesgo 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, 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, presas y minas o para la detección de georiesgos subterráneos, aguas subterráneas y contaminación. Las investigaciones geofísicas se realizan desde la superficie del suelo, en pozos o desde el espacio para analizar las condiciones del suelo, la composición y la estructura a 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 del subsuelo más precisa creada por una población mundial en rápido aumento. [18] La ingeniería geofísica y la geofísica aplicada se diferencian de la geofísica tradicional principalmente por su necesidad de retornos marginales y diseños y prácticas optimizados en lugar de satisfacer los requisitos regulatorios a un costo mínimo [18]
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 residuos y desarrollo regional, pero cada vez se centran más en proyectos de ingeniería ambiental y costera y en proyectos más especializados para el almacenamiento subterráneo de residuos 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, lechado a presión y control de erosión de canales hidráulicos. Además, los ingenieros geológicos analizan y preparan recomendaciones e informes sobre el asentamiento de edificios, la estabilidad de pendientes y rellenos y los 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 construcción 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, incluyendo 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 suelo y preparan recomendaciones e informes sobre el asentamiento de edificios, la estabilidad de pendientes y rellenos y los efectos probables de 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 encargarse de la planificación, el desarrollo, la coordinación y la realización de estudios teóricos y experimentales en exploración minera, evaluación de minas y estudios de viabilidad relacionados con la industria minera. [4] Realizan estudios y prospecciones de yacimientos minerales, cálculos de reservas minerales y aportan conocimientos especializados sobre recursos minerales, diseño geotécnico y geomecánico, así como conocimientos de 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 pozos o desde el espacio para analizar las condiciones del suelo, la composición y la estructura a todas las escalas. [4]
Las licencias de ingeniería profesional pueden ser emitidas a través de una organización gubernamental municipal, provincial/estatal o federal/nacional, según la jurisdicción. El propósito de este proceso de licencia es asegurar que los ingenieros profesionales posean el conocimiento técnico necesario, la experiencia en el 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 a través de una licencia. [19] En el Reino Unido , Irlanda , India y Zimbabue , el título otorgado es el de ingeniero colegiado. En Australia , el título otorgado es el de ingeniero profesional colegiado. [19] Por último, en la Unión Europea , el título otorgado es el de ingeniero europeo. Todos estos títulos tienen requisitos similares para la acreditación, incluido un título postsecundario reconocido y experiencia laboral relevante. [19]
En Canadá, las licencias de ingeniero profesional (P.Eng.) y geocientífico profesional (P.Geo.) están reguladas por organismos profesionales provinciales cuya legislación está basada en Ingenieros Canadá [20] y Geocientíficos Canadá [21] . Las organizaciones provinciales se enumeran en la siguiente tabla.
En los 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 un geólogo profesional certificado en los Estados Unidos son emitidas y reguladas por el Instituto Americano de Geólogos Profesionales (AIPG) [21]
Las sociedades profesionales de ingeniería geológica son organizaciones sin fines de lucro que buscan promover y promover las profesiones representadas y conectar a los profesionales mediante redes de contactos, conferencias periódicas, reuniones y otros eventos, así como proporcionar plataformas para publicar literatura técnica a través de actas de conferencias, libros, estándares técnicos y métodos sugeridos, y brindar 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 geólogos:
Los geólogos de ingeniería y los ingenieros geólogos están interesados en el estudio de la Tierra , su movimiento cambiante y alteraciones, [22] [23] y las interacciones de la sociedad humana y la infraestructura con, sobre y en los materiales de la Tierra . Ambas disciplinas requieren licencias de organismos profesionales en la mayoría de las jurisdicciones para realizar trabajos relacionados. [22] [23] La principal diferencia entre los ingenieros geológicos y los geólogos de ingeniería 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 de ingeniería son científicos geológicos cuyo trabajo se centra en aplicaciones a proyectos de ingeniería , y pueden ser geocientíficos / geólogos profesionales autorizados, pero no ingenieros profesionales . Las siguientes subsecciones proporcionan más detalles sobre las diferentes responsabilidades entre los geólogos de ingeniería y los ingenieros geológicos.
Los geólogos ingenieros son científicos geólogos aplicados que evalúan los problemas que pueden surgir antes, durante y después de un proyecto de ingeniería . Están capacitados para estar al tanto de posibles problemas como:
Utilizan una variedad de técnicas de prueba de campo y de laboratorio para caracterizar los materiales del suelo 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 geólogos son ingenieros con amplios conocimientos de geología o ciencias 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 geólogos ingenieros o interactuar con ellos. Sin embargo, su enfoque principal es el uso de datos de geología 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. [23]