Formando a los futuros profesionales de la construcción en pandemia

“La revolución tecnológica influye en la práctica y en la formación de los futuros ingenieros civiles, arquitectos y urbanistas en la industria de la construcción”.

Hard Hat Mack es un videojuego publicado en 1983 por Electronic Arts donde un trabajador de la construcción realiza tareas huyendo del supervisor librando obstáculos que caen como pernos y vigas en movimiento. Aunque en retrospectiva no puedo considerar este videojuego como un primer llamado de mi infancia hacia el área de la construcción, es innegable que la emoción por participar en grandes proyectos de ingeniería desde la fase de diseño hasta su materialización sí es un motivador importante para quienes elegimos disciplinas relacionadas con la construcción.

Desde etapas tempranas de la formación de los futuros ingenieros civiles, arquitectos y urbanistas, se hacen visitas a obras y prácticas de campo que les permiten poner sus “botas” sobre el terreno y experimentar de forma práctica su carrera lo más pronto posible. Sin embargo, ante la pandemia esta práctica vivencial no pudo llevarse a cabo por las restricciones de acceso y movilidad establecidas por las autoridades. ¿Cómo podríamos desarrollar las competencias declaradas de forma remota? ¿Cómo obtener la información detallada de un lugar sin poder medir de forma presencial?

“A pesar de las restricciones por la pandemia, los estudiantes lograron obtener una experiencia inmersiva de los espacios físicos estudiados desde cualquier ángulo exterior, utilizando tecnologías como drones, técnicas de fotogrametría y escaneo láser o LIDAR terrestre”.

Ante el crecimiento acelerado de las ciudades los egresados del área de Ambiente Construido enfrentan retos importantes para los cuales es trascendental desarrollar competencias que les permitan analizar de forma sistémica el funcionamiento del territorio y poder proponer soluciones integrales que busquen un desarrollo urbano ordenado, sostenible e incluyente. De esta manera, se vuelve vital que el estudiante comprenda, desde etapas tempranas en su formación, el entorno del proyecto y las interacciones entre las variables que lo definen.

Caracterización del entorno con tecnología

Debido a las medidas restrictivas y el confinamiento por la pandemia al no poder realizar inspecciones in situ, una alternativa fue utilizar Google Earth y Street View para recorrer las zonas de trabajo. Sin embargo, las imágenes no llegan necesariamente hasta el sitio del proyecto, no están actualizadas o las medidas que se pueden obtener de ellas carecen de la resolución adecuada para su uso en proyectos constructivos. Ante esta realidad, el profesor de cátedra Arnold Pacheco realizó un vuelo con dron y mediante técnicas de fotogrametría obtuvo un modelo tridimensional del Parque Lineal Clouthier, ubicado en Santa Catarina, México, que compartió para usarlo en los cursos programados.

El uso de drones en la documentación de avances de proyectos constructivos y en fotogrametría con la finalidad de generar modelos digitales de elevación, ortofotos, entre otros productos, es una práctica cada vez más recurrente dada la mayor accesibilidad y autonomía de los dispositivos.

*Imagen 1: Modelo de nube de puntos 2020 del Parque Lineal Clouthier (izq.) y plano de alumnos (der.)*

La experiencia fue gratificante para profesores y estudiantes. La nube de puntos permitió a los alumnos una visualización en tercera dimensión de la mayoría del espacio físico, su navegación utilizando software para el manejo de nubes de puntos con licencias estudiantiles como Recap de Autodesk que utilizaron desde casa, y la medición del entorno para generar planos topográficos y de conjunto. Habíamos sobrevivido al primer embate de la pandemia, sin embargo, necesitábamos actuar si la situación persistía.

De la experiencia descrita observamos también que el modelo tenía sus limitaciones. Dependiendo de las características del dron y de los parámetros del vuelo, típicamente la fotogrametría entrega una perspectiva desde una vista aérea o en planta del proyecto donde las instalaciones o construcciones bajo zonas arboladas, puentes, etc., quedan ocultas impidiendo su identificación.

Imagen 2: Zonas bajo árboles con información faltante en nube de puntos de fotogrametría con dron del Parque Lineal Clouthier 2020 (izq.) y vista integrada con nube con fotogrametría con dron y escaneo terrestre del Parque Valle Primavera 2021(der.). Elaboración propia.

Para solventar esta limitación, recurrimos a un segundo sensor. El uso de escaneo láser o LIDAR terrestre para el levantamiento de fachadas de monumentos arqueológicos, instalaciones industriales y otras aplicaciones. Esto ha cobrado relevancia por la rapidez con la que se adquieren millones de puntos detallando las superficies, además de la facilidad de uso de la tecnología. Con esa idea, formamos un equipo de trabajo multidisciplinario con profesores del Tec de Monterrey Campus Monterrey y Guadalajara y profesionistas del LabSIG aplicando a la convocatoria Novus 2020 para el financiamiento del proyecto.

Construcción e implementación de modelos virtuales en clase

De septiembre de 2020 a febrero de 2021, nos dimos a la tarea de planear, ejecutar y procesar los levantamientos fotogramétricos con dron y el escaneo terrestre de varios edificios en los campus, además de un parque y la iglesia de San Juan Bosco ubicada en Distrito Tec, cuyo párroco el Pbro. Alejandro Beltrán Garza amablemente nos permitió el acceso para el ejercicio con interiores cuando todos los espacios públicos estaban cerrados.

*Imagen 3: Levantamiento en campo 2021. Vuelo de dron Edificio Arizona (izq.) y escaneo terrestre Edificio LAD (der.).*

La integración de las nubes de puntos obtenida por ambos sensores permitió ofrecer a más de 260 estudiantes una experiencia inmersiva de los espacios de trabajo, logrando visualizar el espacio físico desde cualquier ángulo exterior, e interior en el caso del modelo de la iglesia, así como identificar los sistemas de refrigeración en las azoteas, las válvulas de riego, alcantarillas y demás elementos que se encuentran a nivel de piso bajo las copas de los árboles. De igual manera que con el modelo anterior, al realizarse los levantamientos en apego a procesos topográficos, se conservó también la capacidad para extraer información de posición geográfica, dimensiones y elevaciones con la precisión apropiada para la elaboración de planos topográficos y de conjunto.

*Imagen 4: Modelo de Parroquia San Juan Bosco 2021 exterior (izq.) e interior (der.)*

*Imagen 5: Modelo del Edificio Arizona 2021 (izq.) y plano realizado por alumnos (der.)*

*Imagen 6: Modelo de Rectoría 2021 (izq.) y extracto de plano realizado por alumnos (der.)*

El resultado de este trabajo hizo posible el desarrollo de competencias en los estudiantes bajo las restricciones de la pandemia. Aunque el uso de los modelos no sustituye el proceso de aprendizaje concerniente al manejo de equipo de topografía y las actividades de campo, sí enriquecen de forma significativa la información que puede ser representada como resultado del levantamiento virtual, además de mostrar al estudiante cómo la revolución tecnológica forma parte de la práctica en la industria de la construcción. Así es como Hard Hat Mack se vuelve virtual en tiempos de pandemia y seguramente seguirá evolucionando.

Estos resultados fueron obtenidos en el marco del fondo Novus ID-N2020-194 Modelos virtuales: Integración de nubes de puntos de múltiples sensores para el desarrollo de competencias en Ambiente Construido.

Invito a los profesores que se desempeñan en áreas relacionadas a la construcción a compartir sus experiencias de aprendizaje a través del Observatorio del Instituto para el Futuro de la Educación del Tec de Monterrey.

Acerca de la autora

Laura M. Yeomans (lyeomans@tec.mx) es profesora del Departamento de Tecnologías Sostenibles y Civil desde el 2001 donde ha impartido cursos a nivel profesional y maestría en las áreas de Hidrología, Geomática, Sistemas de Información Geográfica e Ingeniería Ambiental. Desde el 2008 coordina el Laboratorio de Geomática y recientemente el Laboratorio de Uso Sustentable del Agua. Ha participado en proyectos de consultoría del Tec de Monterrey relacionados con el diagnóstico y tratamiento de aguas residuales industriales y el análisis y modelación hidrológica de cuencas, además de fungir por un período como directora del programa académico de Ingeniería Civil dentro de la misma institución.

Edición por Rubí Román (rubi.roman@tec.mx) – Observatorio de Innovación Educativa

Novus es una iniciativa del Instituto para el Futuro de la Educación que busca fortalecer la cultura de innovación educativa basada en evidencia, en los profesores del Tecnológico de Monterrey. Para ello, proveemos fondos para la implementación de innovaciones educativas y su medición del impacto. Buscamos divulgar, transferir y escalar los proyectos, así como su internacionalización a través de publicaciones arbitradas, congresos y competencias internacionales.

Nuestro propósito es fomentar la experimentación y la investigación en innovación educativa como medio para el desarrollo profesional de la facultad, la mejora continua de su práctica docente y la construcción del futuro de la educación.

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