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IA en la ingeniería civil 6 ejemplos de aplicación, todos los beneficios y nuevos desafíos para el futuro

AI en la ingeniería civil: 6 ejemplos de aplicación, todos los beneficios y nuevos desafíos para el futuro

La inteligencia artificial (AI) en la ingeniería civil ayuda a mejorar la eficiencia de los proyectos de obras civiles. Descubre algunos casos de uso y todas las ventajas que ofrece para el sector de la construcción

La inteligencia artificial es una de las innovaciones tecnológicas que están impulsando la transformación digital de la industria de la construcción. Pero ¿cómo funciona esta tecnología y por qué es tan importante para la ingeniería civil? ¿Cuáles son los usos más comunes en nuestro sector? ¿Qué ventajas ofrecen las técnicas de inteligencia artificial en comparación con los métodos tradicionales de diseño y construcción?

Si también te preguntas lo mismo, aquí te daré las respuestas que necesitarás para comprender el potencial de la AI en la ingeniería civil. Te ayudaré a explorar las técnicas utilizadas por los diseñadores y contratistas para lograr proyectos de construcción más confiables, económicos y eficientes.

En primer lugar, para explotar todo el potencial de la AI en el diseño de obras civiles necesitamos modelos BIM. Si te interesa esta tecnología, te recomiendo que te descargues ahora un software de diseño arquitectónico 3D/BIM. Este tipo de software te permitirá modelar fácilmente las estructuras diseñadas y crear una base de información confiable que puedes usar para las diferentes aplicaciones centradas en la inteligencia artificial que descubrirás en este artículo.

¿Qué es la AI en la ingeniería civil?

La aplicación de la inteligencia artificial (IA) en la ingeniería civil se refiere al uso de sistemas computarizados. Estos tienen como objetivo simplificar y automatizar los procesos de diseño y construcción de obras civiles.

En su sentido más amplio, la AI es la disciplina científica que se ocupa del estudio, diseño e implementación de tecnologías que son capaces de imitar las capacidades cognitivas de un ser humano.

Los sistemas inteligentes, tienen la capacidad de comprender los intereses y las solicitudes de los usuarios, y proporcionar respuestas adecuadas a tus necesidades. Por ejemplo, los asistentes de voz, los sistemas domóticos, los motores de búsqueda, los navegadores por satélite, etc.

La AI ya se utiliza desde hace tiempo y con enorme éxito en muchos sectores: desde la industria manufacturera, el diagnóstico médico, el comercio electrónico hasta los videojuegos, etc. Ahora más que nunca, estamos presenciando el desarrollo y la difusión de sistemas inteligentes también en el campo de la ingeniería civil.

Gracias a estos sistemas, que son capaces de aprender de sus errores y realizar tareas similares a las realizadas por los seres humanos, es posible resolver gran parte de los problemas relacionados con la construcción de edificios e infraestructuras.

Antes de analizar las diferentes aplicaciones de la AI en la ingeniería civil, descubramos juntos cuáles son las técnicas de aprendizaje en las que se basa esta tecnología.

La inteligencia artificial (IA) en la ingeniería civil

La inteligencia artificial en la ingeniería civil

¿Cuáles son las técnicas de inteligencia artificial utilizadas en la ingeniería civil?

A diferencia de los software normales, las máquinas con inteligencia artificial tienen la capacidad de:

  • percibir el mundo que los rodea y recopilar datos e información útiles;
  • comprender la realidad percibida, conectando de manera lógica la información recopilada;
  • realizar autónomamente operaciones (informáticas o mecánicas), decidiendo actuar sin ningún comando por parte del hombre;
  • mejorar continuamente y aprender de los propios errores, en base al resultado de las propias acciones.

La capacidad de aprendizaje automático es una de las características clave de los sistemas AI utilizados en ingeniería civil. Esta capacidad se puede desarrollar a través de las siguientes técnicas:

  • Cálculo evolutivo: es una técnica de aprendizaje basada en conceptos de biología evolutiva (darwiniana). Esta técnica se implementa en sistemas informáticos para resolver problemas complejos, que se caracterizan por demasiadas variables para ser abordados con los algoritmos tradicionales. La computación evolutiva se utiliza ampliamente en la ingeniería civil para abordar problemas de optimización y para automatizar la producción de proyectos.
  • Redes neuronales artificiales: son modelos matemáticos que consisten en neuronas artificiales que reflejan el comportamiento del cerebro humano. Las redes neuronales permiten a los programas informáticos reconocer patrones y resolver problemas comunes. En el campo de la ingeniería, se utilizan para mejorar los procesos de toma de decisiones, hacer predicciones, realizar análisis de datos, supervisar estructuras, controlar el movimiento de robots, etc.
  • Sistemas difusos: el término «difuso» o «borroso» se refiere a la capacidad de estos sistemas para manejar entradas imprecisas o vagas. Esto permite emplear una forma de razonamiento que se acerca a la de los seres humanos (que no siempre adoptan una lógica rigurosa y bien definida). La lógica difusa ayuda a los sistemas informáticos utilizados en ingeniería civil a manejar entradas y salidas inexactas, y te permite modelar el tiempo, los costes y los riesgos de construcción. Los sistemas difusos también se utilizan para evaluar la calidad de los proyectos de infraestructura.
  • Sistemas expertos: son aplicaciones tecnológicas capaces de resolver problemas que pertenecen a un dominio específico. Estos pueden alcanzar o incluso superar el rendimiento humano de un experto que opera en ese campo en particular. Estos sistemas se utilizan principalmente en ingeniería de edificios y geotécnica, para analizar el consumo de energía de los edificios o realizar investigaciones geológicas.

IA en la ingeniería civil: 6 ejemplos de aplicación

La inteligencia artificial puede tener un impacto significativo en la evolución de la industria AEC. Sus aplicaciones en el campo de la ingeniería civil son amplias y diversificadas. Estas son las 6 más significativas:

1. Diseño inteligente:

La construcción de una obra civil (como un puente, un edificio, una carretera o un ferrocarril) casi siempre requiere una planificación previa cuidadosa. Las herramientas y el software habilitados para AI pueden ayudar a los diseñadores a extraer y analizar automáticamente los datos necesarios para el diseño (como las propiedades de los materiales, los datos de energía, las características ambientales, etc.). La inteligencia artificial también se puede utilizar para fortalecer los procesos basados en la metodología BIM (Building Information Modeling).

La integración entre el BIM y la AI permite crear, con la ayuda de software específicos de BIM Authoring y BIM Tools, modelos digitales completos de la información necesaria para realizar el análisis del proyecto, crear automáticamente dibujos e informes, programar los trabajos, simular el comportamiento de las estructuras, etc. Durante la fase de diseño, los algoritmos inteligentes también se pueden utilizar para analizar diferentes alternativas de diseño (a través del llamado diseño generativo), evaluar soluciones eficientes en términos de recursos y crear planes de ejecución de bajo riesgo. Otra aplicación es la simulación de proyectos en realidad virtual o aumentada. Estas simulaciones tienen como objetivo proporcionar al cliente una visión completa y realista del producto final, y recopilar sugerencias para posibles mejoras.

2. Análisis de tiempo y costes:

Los algoritmos de aprendizaje automático permiten a los ingenieros civiles tener una idea clara de las estimaciones de costos y permiten formular presupuestos más precisos, basados en los resultados obtenidos en proyectos anteriores y mediante el estudio de predicciones futuras. Además de prever un posible rebasamiento de los costes, la inteligencia artificial también permite programar los plazos para la realización del proyecto, teniendo en cuenta los posibles riesgos.

3. Gestión del proceso de construcción:

Durante la fase de construcción, las empresas pueden utilizar robots basados en inteligencia artificial equipados con cámaras, que son capaces de moverse de forma autónoma en el sitio de construcción y capturar imágenes en 3D. Con la ayuda de las redes neuronales artificiales, estas imágenes se pueden comparar con datos e información del modelo BIM, con el fin de rastrear el progreso del proyecto. Los robots de construcción inteligente te permiten realizar una amplia gama de tareas relacionadas con la construcción. Algunos ejemplos serían el seguimiento de cimientos, la ejecución de las excavaciones, la construcción de mampostería, la construcción de elementos complejos, etc.

Cuando se usan correctamente, estas máquinas tienen el potencial de reducir los costes del proyecto, mejorar la eficiencia, aumentar la seguridad y permitir que los trabajadores se centren en tareas menos repetitivas y agotadoras. Entre las tecnologías más innovadoras utilizadas en la fase de construcción, también encontramos la impresión 3D basada en inteligencia artificial. Esta tecnología permite automatizar gran parte del proceso de construcción porque permite “imprimir” elementos constructivos y objetos 3D de grandes dimensiones a alta velocidad y con gran precisión.

Robots inteligentes que realizan operaciones de soldadura - Inteligencia Artificial (IA) en la ingeniería civil

Robots inteligentes que realizan operaciones de soldadura

4. Identificación y mitigación de riesgos:

La AI puede ayudar a los ingenieros civiles a identificar posibles peligros en el proceso de construcción e implementar medidas útiles para el control de riesgos. Las cámaras y redes habilitadas para inteligencia artificial pueden monitorear constantemente todas las áreas de la construcción y permitir a los ingenieros evaluar el uso del equipo, monitorear el progreso y analizar todas las actividades en tiempo real.

5. Facility Management:

Una vez finalizado el proyecto, los gerentes de las instalaciones pueden confiar en la AI para monitorear el consumo de energía, optimizar el rendimiento de las instalaciones, programar el mantenimiento predictivo, mejorar los protocolos de salud y seguridad, etc. Todas estas aplicaciones son posibles gracias a la integración de la inteligencia artificial con las tecnologías modernas del Internet of Things (IoT).

6. Monitoreo de salud estructural:

Los sistemas inteligentes se pueden utilizar para monitorear el estado de salud de los artefactos y proyectos de infraestructura a gran escala (como puentes, gasoductos, represas, etc.). A través de la instalación de sensores inteligentes, es posible capturar mediciones periódicas e implementar estrategias de vigilancia continua que permiten evaluar la vulnerabilidad de las instalaciones y mantener un alto nivel de seguridad y eficiencia a lo largo del tiempo.

Te recuerdo que en cada uno de estos casos de uso no se puede aprovechar el potencial de la inteligencia artificial si no se dispone de una serie de información confiable relativa a los proyectos de construcción. Esta información solo puede obtenerse mediante el uso de la metodología BIM.

Si nunca has creado un modelo BIM, puedes comenzar de inmediato con el software profesional de diseño de edificios 3D/BIM, que ofrece una interfaz particularmente simple e intuitiva que te permite lograr excelentes resultados en el diseño BIM en muy poco tiempo.

Todas las ventajas de la inteligencia artificial aplicada a la ingeniería civil

La AI está demostrando ser un aliado útil para todos aquellos involucrados en el diseño, construcción y gestión de obras civiles. Entre las ventajas más significativas que los sistemas inteligentes pueden ofrecer al sector de la construcción, encontramos por ejemplo:

  • la mejor planificación del proyecto. Las tecnologías basadas en la inteligencia artificial permiten identificar la solución de diseño óptima, reduciendo las redundancias y mejorando la calidad general del resultado final;
  • el control del tiempo y de los costes de construcción. Dado que los instrumentos dotados de inteligencia artificial pueden prever fácilmente cualquier riesgo o imprevisto, gracias a su utilización es posible adoptar medidas adecuadas para garantizar el respeto del tiempo y de los costes de construcción;
  • la reducción del riesgo de accidentes laborales. La construcción puede convertirse en un lugar más seguro gracias a la inteligencia artificial. Los trabajos más peligrosos pueden ser realizados por robots, que están programados para aprender de las interacciones con el entorno;
  • aumento de la eficiencia y la productividad. Los robots y las máquinas de construcción autónomas pueden realizar tareas repetitivas. Por ejemplo, soldadura, construcción de muros, hormigón fundido. Todo esto de manera eficiente y rápida, y sin necesidad de detenerse.
  • la simplificación del proceso de levantamiento. Con la ayuda de los drones, las tecnologías inteligentes se pueden utilizar para realizar levantamientos del terreno y tomar fotos aéreas del lugar de construcción. Estas son necesarias para garantizar una gestión más eficiente del proyecto y para rastrear el progreso de los trabajos;
  • la mejor gestión del mantenimiento. La integración entre sistemas inteligentes y tecnologías IoT garantiza una gestión optimizada de los procesos de mantenimiento, y contribuye a alargar el ciclo de vida de edificios e infraestructuras.

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El futuro de la inteligencia artificial en la ingeniería civil

La inteligencia artificial puede ser considerada como la fuerza impulsora para la futura transformación digital de la industria de la construcción. Los alentadores resultados obtenidos con las aplicaciones actuales de la AI en la ingeniería civil abren el camino a escenarios de utilización aún más amplios.

Numerosas empresas ya han experimentado con la producción de robots capaces de construir estructuras en condiciones extremas. Todo esto, con el fin de limitar la intervención humana en situaciones particularmente riesgosas o peligrosas. Además de reforzar la gestión de la seguridad, los sistemas inteligentes podrán emplearse para construir ciudades cada vez más inteligentes, mejorar la eficiencia del trabajo, optimizar las rutas de transporte, etc.

Por supuesto, los desafíos a los que se enfrenta una mayor difusión de la inteligencia artificial en la ingeniería civil son muchos. Estos incluyen costes de implementación bastante altos y producción de sistemas capaces de actuar y aprender solo en el ámbito para el que fueron diseñados. Sin embargo, la AI ha demostrado tener el potencial de transformar el sector de la construcción para bien. No hay duda de que pronto veremos su adopción a gran escala.

Mi consejo es que no te encuentre desprevenido esta transformación que está afectando rápidamente al sector AEC, y que está fuertemente vinculada al uso de modelos BIM. Revoluciona tu forma de diseñar y elige en un software BIM lo antes posible.

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