Descubra cómo Technip Energies agilizó la tarea repetitiva del análisis de pilotes de succión gracias a un flujo de trabajo diseñado a medida y amplió el uso de PLAXIS 3D en las etapas más tempranas de factibilidad y diseño de un proyecto. Esta nueva herramienta permite obtener resultados más rápidos y precisos, con un costo menor y menos demanda de tiempo para los ingenieros.
En muchos proyectos de construcción, la enorme cantidad de cálculos de diseño puede resultar abrumadora, y el nivel de esfuerzo y tiempo que demandan suele subestimarse.
“Siempre lleva más tiempo del que uno cree”, confesó François Coste, gerente del Departamento de Geotecnia de la división de Ingeniería Terrestre y Marítima de Technip Energies. “Este tipo de análisis numérico no parece complicado al inicio de los cálculos, pero después…».
Fue la posibilidad de condensar ese largo proceso lo que llevó a Technip Energies y a Seequent a explorar una nueva forma de utilizar PLAXIS 3D: un flujo de trabajo más corto, rápido y automatizado que pudiera aliviar la carga de los cálculos repetitivos en el análisis de pilotes de succión, ahorrar tiempo a los ingenieros sénior y, potencialmente, reducir costos.
La versatilidad de PLAXIS 3D, en acción
Technip Energies se encontraba en las primeras etapas de evaluación de un proyecto de parque eólico marino flotante y había determinado que era necesario diseñar cerca de 600 anclajes, incluidos numerosos submodelos. Cada uno presentaba una geometría de anclaje compleja y variada, y la tarea implicaba una demanda significativa de tiempo de expertos.
PLAXIS 3D puede resultar muy valioso a la hora de realizar análisis numéricos avanzados en las últimas fases de un proyecto, en las que es imprescindible contar con detalles precisos. Es un uso frecuente. Sin embargo, se aplica con menor frecuencia en la etapa conceptual inicial —que es precisamente donde Technip Energies necesitaba ayuda— incluso cuando puede resultar útil para determinar la factibilidad del diseño y ofrecer una estimación de costos más precisa.
¿El motivo? Si bien PLAXIS 3D es una solución potente y completa, los problemas de geometría compleja que resuelve suelen requerir la mano experta de un profesional. Por lo general, esto se reserva para la etapa de diseño detallado de un proyecto, y queda fuera de los límites de tiempo y presupuesto propios de las etapas conceptuales.
PLAXIS es una solución sólida que ofrece muchas opciones y alternativas, señaló François. Sin embargo, estas opciones normalmente requieren que un ingeniero sénior las racionalice y las analice detenidamente. ¿Había alguna forma de simplificar y automatizar el flujo de trabajo del análisis de pilotes de succión para que pudiera delegarse con seguridad a un ingeniero júnior?
En colaboración con Richard Witasse, —Principal Application Engineer, Geotechnical Analysis, Seequent —, comenzaron a desarrollar y evaluar una respuesta a esta pregunta, explicó François.
Gráfico de contornos de desplazamiento bajo carga de servicio.
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“Juntos simplificamos el modelado, de modo que lo que antes solo podía hacer un experto ahora puede hacerlo un ingeniero júnior. Pero la calidad sigue siendo la misma, y para un experto es rápido y fácil validar lo que ha hecho el júnior, lo cual es una ventaja muy importante de esta solución».
La herramienta es más rápida —“en un proyecto grande puede ahorrar mucho tiempo y costos”— y, aunque en un principio se desarrolló para eliminar la complejidad computacional de proyectos muy grandes y complejos, Technip Energies también comenzó a aplicarla en proyectos más pequeños. “Incluso en un proyecto muy pequeño puede marcar la diferencia”, señaló François. “Tal vez el ahorro de tiempo sea menos importante, pero aun así aporta un nivel adicional de calidad y libera a los expertos para que se concentren en otras áreas. Simplifica, aporta mayor coherencia y hace ganar tiempo”.
Al fin y al cabo, señala François, “siempre se trata del mismo tipo de cálculos; siempre el mismo tipo de análisis numérico; siempre el mismo tipo de resultados”. Por eso, encargar estas tareas repetitivas a un ingeniero sénior —que es más caro— no solo incrementa los costos, sino que también puede ralentizar el proyecto.
Al ofrecer a los ingenieros júnior una ruta clara y automatizada que evita opciones innecesarias, este flujo de trabajo para el análisis de pilotes de succión ayuda a prevenir errores, garantiza coherencia y eficiencia computacional, y reduce el esfuerzo manual.
La solución al problema de los presupuestos limitados para estudios de factibilidad
Lo importante es que esto hace económicamente viable incorporar PLAXIS 3D en las etapas más tempranas de un proyecto, incluso con un presupuesto limitado, confirmó François.
De este modo, los estudios de factibilidad y de costos pueden realizarse con mayor rapidez, exhaustividad y precisión. También puede ayudar a evitar los cálculos previos al diseño excesivamente conservadores que las empresas adoptan como medida de resguardo. Más adelante, esos cálculos no solo pueden introducir problemas técnicos y operativos, sino también inflar innecesariamente los costos. A su vez, esto puede hacer que las empresas sean menos competitivas y que su ingeniería resulte potencialmente menos eficiente, lo que aumenta el riesgo de una menor rentabilidad o, en última instancia, de perder licitaciones.
Resultados más relevantes para el diseño geotécnico.
El uso de scripts en Python permite que otras empresas hagan lo mismo
El proceso de automatización se basa en la interfaz de scripting en Python de PLAXIS, con un archivo de entrada sencillo que contiene parámetros clave, como las dimensiones geométricas del pilote de succión, los valores de carga y sus puntos de aplicación, así como la estratigrafía del suelo, incluidos los parámetros de rigidez y resistencia asociados.
“Este proyecto en colaboración con François y el equipo de Technip Energies demuestra claramente lo que se puede conseguir cuando se combina una amplia experiencia en ingeniería con una automatización bien orientada”, comentó Richard Witasse, Principal Application Engineer de Seequent. “Gracias a una estrecha colaboración, pudimos identificar cuellos de botella y desarrollar una herramienta sólida que ahora puede replicarse en otros contextos. No se trata solo de pilotes de succión: es un enfoque reutilizable para hacer que PLAXIS 3D sea más escalable en una amplia variedad de flujos de trabajo geotécnicos”.
“Sin duda, el factor clave para el éxito de esta herramienta fue la estrecha cooperación entre nosotros y Seequent”, concluyó François. “Nos abrió muchas posibilidades como empresa, al permitirnos realizar este tipo de estudios, este tipo de cálculos complejos, en una etapa más temprana… Forma parte de nuestra mentalidad, de nuestra ‘démarche’. Siempre estamos tratando de mejorar, de ser más competitivos, y con esta herramienta Seequent nos ha ayudado a lograrlo».
Cómo funciona
Archivo de entrada simplificado para la generación automática de modelos en PLAXIS 3D.
Cuatro formas en que el script de pilotes de succión en PLAXIS 3D simplifica el flujo de trabajo, sin dejar de ofrecer resultados detallados y precisos.
Generación y optimización de modelos
El script configura dinámicamente el modelo de PLAXIS 3D a partir de los datos de entrada proporcionados, lo que garantiza una representación optimizada del pilote de succión y del suelo circundante. Se encarga de lo siguiente:
- El escalado automático de dimensiones para equilibrar precisión y costo computacional
- El mallado optimizado, con refinamiento de las zonas clave sin perder eficiencia
- Definición de fases, con análisis drenados y no drenados según las condiciones del suelo y los requisitos del proyecto
Análisis de empuje incremental y cálculo de la envolvente de falla
Para evaluar la capacidad última del pilote de succión, el script implementa un análisis de empuje incremental (
- Determinación automática del número necesario de análisis empuje para definir la envolvente de falla
- Variación sistemática de las direcciones de carga para generar el diagrama de interacción
Posprocesamiento de resultados clave
Una vez completadas las simulaciones, el script extrae y procesa los resultados más relevantes, entre ellos:
- Curvas de carga-desplazamiento para evaluar el rendimiento de los pilotes
- Envolvente de falla (diagrama de interacción) para caracterizar la capacidad portante
- Visualización de la mallas deformadas para evaluar la interacción suelo-estructura
- Distribución de la presión del suelo sobre los pilotes de succión para analizar los mecanismos de transferencia de carga
Consideraciones sobre la eficiencia computacional
El marco de automatización está diseñado para maximizar la eficiencia computacional mediante lo siguiente:
- Ajuste de la configuración del solucionador y de los parámetros numéricos para un desempeño óptimo
- Selección de controles adecuados de pasos de carga y secuencias de fase para minimizar los tiempos de ejecución
- Garantía de una convergencia robusta bajo distintas condiciones de carga
Al integrar estos elementos, esta solución ofrece un enfoque ágil, repetible y computacionalmente eficiente para el análisis de pilotes de succión en PLAXIS 3D, ideal tanto para aplicaciones de investigación como de ingeniería.