En la bulliciosa ciudad portuaria saudí de Jazan, sobre el mar Rojo,hoy circulan camiones cargados de granos en un depósito de gran envergadura que, desde casi sus inicios, parecía condenado al fracaso.
Por Sean O’Neill
Años antes de que se terminara el edificio, alrededor de 2017, aparecieron grietas en las losas de hormigón, las paredes y las juntas. Los asentamientos desiguales deformaron el piso y las paredes. Con la llegada de cargamentos pesados de granos, los daños se aceleraron. ¿Por qué habían fallado de forma tan drástica los cimientos?
Hamzah Al-Hashemi tiene una respuesta inmediata: “Bienvenidos al Triángulo de las Bermudas de la ingeniería civil”. El ingeniero geotécnico Al-Hashemi, es el CEO y director técnico de GeoStruXer, una empresa que fundó en 2023 junto con su esposa, Dana Al-Faleyleh, ingeniera estructural. Forman una alianza personal y profesional poco habitual en un sector en el que sus disciplinas —el conocimiento del subsuelo y la ingeniería estructural— suelen mantener una distancia respetuosa. Sin embargo, esa combinación demostró todo su valor en el depósito de Jazan.
La pareja se propuso descubrir qué ocultaba el terreno y, a partir de allí, mediante soluciones de software de Bentley y Seequent, diseñó un plan de rehabilitación del depósito tan eficiente y respetuoso con el medioambiente que obtuvo el premio
Nicholas Cumins, CEO de Bentley, en su conferencia magistral del YII afirmó que se sentía orgulloso de destacar el proyecto “como un gran ejemplo de cómo los ingenieros pueden utilizar la IA junto con aplicaciones como PLAXIS para tomar decisiones más inteligentes y ofrecer infraestructura más resiliente. Un trabajo verdaderamente inspirador”, escribió Cumins en LinkedIn.
GeoStruXer logró recuperar el depósito de seguridad alimentaria del puerto de la ciudad de Jazan (abajo a la izquierda) mediante el uso de software de Bentley y Seequent.
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Antes de que la pareja interviniera, los propietarios del depósito habían buscado la forma de detener el hundimiento, pero todas las propuestas planteaban soluciones excesivas y sobredimensionadas, que requerían miles de micropilotes profundos, losas de concreto de gran espesor y costos prohibitivos.
Durante esos años de deterioro del depósito de Jazan, Al-Hashemi completó su maestría en ingeniería geotécnica en la King Fahd University, en Arabia Saudita, y se incorporó a una empresa de Baréin que estaba lanzando una nueva división de micropilotaje. Para quienes no están familiarizados con el término, los micropilotes son barras o tubos de acero que se instalan en perforaciones hasta alcanzar estratos más firmes y luego se fijan mediante concreto o inyección de lechada. Sirven de soporte a edificios en lugares donde el suelo superficial es demasiado débil o está suelto, o donde no hay espacio para soluciones de mayor escala. El primer encargo de Al-Hashemi fue ambicioso: colaborar en el diseño de una cimentación de platea sobre micropilotes, única en su tipo, para un proyecto de 70 000 metros cuadrados sobre terrenos ganados al mar, denominado Al-Madina Al-Shamaliya (AMAS, o “La ciudad del norte”), en Madinat Salman, Baréin. “Creíamos que sería la cimentación de platea postensada sobre micropilotes más grande del mundo”, comenta. “Nos pusimos en contacto con Guinness World Records, pero, como era de esperar, no tenían esa categoría”.
En la misma oficina trabajaba Al-Faleyleh. “En ese proyecto fue donde nos conocimos”, recuerda Al-Hashemi. “Yo estaba diseñando el terreno y ella diseñaba la platea de concreto, aunque nuestra relación empezó antes de hablar de cuestiones técnicas, compartiendo comidas”. También hubo sintonía profesional: ambos advirtieron que con frecuencia la geotecnia y la ingeniería estructural se trataban como mundos separados, lo que derivaba en desperdicios, sobrediseños o fallas directas. Poco después, se casaron.
Con el impulso de la Visión Saudí 2030, se desató una ola de megaproyectos que disparó la demanda de experiencia local en ingeniería. Así, tras un año en Chipre —donde Al-Hashemi trabajó con datos satelitales InSAR, que miden el movimiento del terreno a lo largo del tiempo con precisión milimétrica—, la pareja regresó al Golfo y se enteró de la existencia de un depósito problemático en Jazan.
Al percibir allí un posible campo de prueba para sus ideas, Al-Hashemi y Al-Faleyleh fundaron GeoStruXer a fines de 2023. Su objetivo fue integrar el diseño geotécnico y estructural bajo un mismo techo y aprovechar los datos y el modelado digital para demostrar que un enfoque de diseño sostenible podía resolver incluso los problemas de suelo más persistentes de la región.
Hamzah Al-Hashemi (izquierda) y Dana Al-Faleyleh (derecha), de GeoStruXer.
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El “Triángulo de las Bermudas” de Jazan
Si alguna región parecía hecha a medida para poner a prueba esta tesis, es Jazan. La ciudad se asienta sobre lo que se conoce como suelo sabkha: planicies costeras ricas en sal que no solo pueden colapsar, sino también corroer los cimientos. La sismicidad y el calor extremo no hacen más que agravar el riesgo. «Una antigua nota del equipo del Servicio Geológico de los Estados Unidos sugería que Jazan debería evacuarse y reconstruirse prácticamente en cualquier otro lugar”, señala Al-Hashemi.
Cuando se completó la construcción de las instalaciones del puerto de Jazan en 2017, la estructura, ya seriamente comprometida, presentaba a lo largo de los años una deformación diferencial (o asentamiento desigual) de 170 milímetros (6,7 pulgadas). Lamentablemente para GeoStruXer, el propietario no contaba con datos históricos confiables que permitieran reconstruir cómo había evolucionado ese asentamiento. Había encargado cuatro estudios de suelo, pero todos se contradecían entre sí y ninguno lograba explicar, siquiera de cerca, la magnitud de la deformación.
Al-Hashemi incorporó los datos de suelo más pesimistas en PLAXIS 3D, el avanzado software tridimensional de Seequent que permite a los ingenieros modelar la interacción entre el terreno, los cimientos y las estructuras. El modelo no lograba explicar completamente el problema y solo daba cuenta de una parte de los 170 milímetros observados. “Tenía que haber algo más, algún proceso dependiente del tiempo”, recuerda. Al revisar antiguos informes geológicos, hizo un descubrimiento clave: toda la zona del depósito se encontraba sobre un domo salino de cinco kilómetros de extensión, una enorme masa de sal rocosa antigua que se desplaza, se deforma y se disuelve al entrar en contacto con el agua subterránea, arrastrando silenciosamente todo lo que se encuentra encima y sacándolo de alineación.
Era un gran problema. “Una vez que se encuentra un domo salino, no se lo puede ‘resolver’; no se lo puede superar. Hay que convivir con él”, explica Al-Hashemi. “Pero es imprescindible entender cómo se comporta”. Y cuando un domo de sal comienza a disolverse y forma una cavidad subterránea, va engullendo de manera gradual la arena que se encuentra encima.
¿Qué hay bajo la superficie? Una combinación poderosa de condiciones que conspiran para socavar cualquier enfoque de ingeniería que no sea verdaderamente integral.
Para evaluar si era posible convivir con el domo salino, Al-Hashemi necesitaba una máquina del tiempo. La encontró en el cielo.“Los datos satelitales InSAR, desde una oficina en Chipre, nos permiten viajar al pasado”, señala. Los datos a partir de 2017 revelaron no solo un problema bajo un depósito en particular, sino un descenso a escala urbana. “Cuando obtuvimos los datos, vimos que no solo nuestro edificio presentaba un problema, sino que en realidad toda la ciudad estaba asentándose, a un ritmo de entre 20 y 2 milímetros por año en distintas zonas”.
Cómo GeoStruXer predijo el futuro
Con estos datos de alto valor, el equipo utilizó un modelo de simulación en PLAXIS 3DEste modelo se emplea habitualmente en la industria minera, ya que los vacíos generados por los domos salinos suelen funcionar como reservorios de productos petroquímicos. (Para los más detallistas, se utilizó el modelo Norton Double Power Creep (N2PC) para la deformación de la sal). El equipo ajustó el parámetro de fluencia —cuánto se deforma el suelo— hasta que la simulación del movimiento del terreno bajo el depósito coincidió con los registros InSAR. Se eliminó toda conjetura y quedó un modelo del terreno específico del sitio y sensible al tiempo. Con ello, lograron una comprensión sólida de cómo se comportaría el suelo frente a cargas estáticas y sísmicas a lo largo del tiempo.
“Hicimos una calibración del pasado, calculamos el presente y eso nos permitió predecir el futuro”, afirma Al-Hashemi.
A partir de allí, el equipo se abocó a diseñar un proyecto de rehabilitación ajustado a las necesidades reales del depósito, y no una fortaleza de cimentación sobredimensionada. Con un modelo del terreno ya calibrado, el equipo de GeoStruXer recurrió a la inteligencia artificial (IA) para automatizar tareas que, de otro modo, habrían requerido meses de trabajo de ingeniería manual. Dentro de PLAXIS, el algoritmo varió más de una docena de parámetros geotécnicos en las capas de suelo y en los micropilotes —incluidos la rigidez y la fluencia— y ejecutó numerosas simulaciones para analizar la respuesta de posibles diseños de cimentación. Así se identificó el “punto óptimo” de alrededor de 800 micropilotes, en marcado contraste con el diseño de rehabilitación previo, que contemplaba 2700.
Para validar el modelo digital en el campo, los ingenieros instalaron un micropilote de prueba en el sitio y realizaron un ensayo de carga con placa, llevándolo hasta la falla. El comportamiento del suelo medido y la simulación en PLAXIS coincidieron casi a la perfección —un grado de certeza poco habitual en la ingeniería del terreno—, lo que dio luz verde definitiva final para la reconstrucción.
Un modelo en PLAXIS 3D que muestra el alcance de la deformación temporal esperada del diseño final de la cimentación ante un sismo.
Con el modelo del terreno validado, la atención se centró en la estructura, el ámbito de Al-Faleyleh. Su solución, diseñada con el software RAM Concept de Bentley, consistió en combinar y evaluar la cimentación sobre micropilotes con una nueva platea de concreto postensada. Este sistema es más resistente y más delgado que una losa convencional, gracias a tendones de acero de alta resistencia tensados después del vertido del concreto. Por lo general, en este tipo de diseños, las plateas se tratan como elementos “flotantes” sobre la cimentación, y soportan muy poca carga estructural. Sin embargo, gracias al modelo del terreno final y validado de GeoStruXer, Al-Faleyleh pudo diseñar con seguridad un sistema en el que la cimentación sobre micropilotes y la platea compartieran la carga en una proporción aproximada de 70/30, lo que redujo el uso de materiales y mejoró la sostenibilidad sin comprometer el desempeño.
Un modelo en PLAXIS 3D que muestra el alcance de la deformación temporal esperada del diseño final de la cimentación ante un sismo.
Las ventajas frente al diseño anterior fueron extraordinarias. GeoStruXer redujo el uso de materiales en más de un 70 % y ahorró 1200 toneladas de acero al utilizar solo 779 micropilotes más cortos y livianos, en lugar de los 2700 originales, más largos y pesados. También disminuyó, en alrededor de un 80 %, las emisiones de carbono incorporado del proyecto. El diseño optimizado en términos de valor recortó, además, más de USD 2 millones del costo de la cimentación. La deformación en curso en el depósito ya rehabilitado es ahora apenas una decimosexta parte de la tasa anterior, muy por debajo de los límites aceptables.
El enfoque funcionó tan bien porque los datos, el modelado y las herramientas de diseño “hablaban el mismo idioma”. La teledetección reveló el movimiento histórico del terreno. PLAXIS 3D transformó ese historial y otros datos en un modelo calibrado y predictivo. RAM Concept tradujo la respuesta del terreno en una platea postensada optimizada, que comparte de manera eficiente la carga con los micropilotes.
Un modelo para el futuro
Al-Faleyleh es directa al hablar de los riesgos de ignorar el terreno. “Con demasiada frecuencia, los ingenieros estructurales simplemente abren el informe geotécnico, toman un único valor de capacidad portante, ejecutan el modelo estructural y listo; así, los proyectos terminan sobredimensionados o subdimensionados”, afirma.
Al-Hashemi conoce de primera mano ese punto ciego. “Pasé dos años tratando de convencer a la Bahrain Society of Engineers para que me reconociera como ingeniero geotécnico”, cuenta. “Pero, finalmente, ahora existo”.
Hoy, GeoStruXer contribuye a cambiar esa mentalidad. Ambos ingenieros son instructores calificados de Bentley —Al-Hashemi de PLAXIS y Al-Faleyleh de RAM Concept— y utilizan proyectos reales para enseñar a los estudiantes cómo funciona en la práctica el diseño acoplado.
Al-Hashemi también fundó la plataforma Gulf Geotechnical Engineers, que hoy reúne a unos 3000 ingenieros en Medio Oriente, y copreside la
Hoy, el depósito de Jazan volvió a operar a pleno: estable, monitoreado y comprendido. Por primera vez, el propietario sabe cómo se comportará el depósito en la próxima década. El avance de GeoStruXer no fue un descubrimiento aislado, sino la forma de articularlo todo: estudios de suelo que revelaban fragmentos de la verdad, datos satelitales que mostraban el movimiento histórico del terreno y modelos geotécnicos y estructurales que tradujeron ese conjunto en un diseño sólido y sostenible.
Esa unidad entre datos y diseño, suelo y estructura, amor y familia es lo que define el trabajo de GeoStruXer. Su proyecto en Jazan puede convertirse en un modelo para las regiones de domos salinos y suelos sabkha de Medio Oriente: calibrar el pasado, calcular el presente, predecir el futuro y construir solo lo que realmente hace falta.
Este artículo se publicó originalmente en el Blog de Bentley y se reproduce con autorización.