Etapas de los proyectos y de la ingeniería: Ingeniería básica o diseños básicos

Esta segunda etapa de la ingeniería hace parte de la “Etapa de Inversión”, y suele ser, tal vez, una de las más confusas para algún grupo de personas.  Con frecuencia, la ingeniería básica ni siquiera aparece claramente definida o identificada como tal en algunos procesos de contratación de los servicios de consultoría y algunos, incluso, la confunden con la ingeniería conceptual.  No ha sido un término muy utilizado, al menos, en Colombia.  A veces, el término “básico” es interpretado como algo simple, sencillo, superficial o muy general.  Por el contrario, lo básico es algo fundamental, esencial, necesario o indispensable y así debería interpretarse.  Según la RAE, “básico(a) es algo que tiene carácter de base o constituye un elemento fundamental de algo”.

En ocasiones, se establece una primera etapa (supuestamente “preliminar”) de diseño conceptual y luego se pasa directamente a una etapa de “Diseños Detallados” o de “Ingeniería de Detalle”, lo cual produce una mezcla de resultados muy compleja porque dentro de ese “gran paquete” de diseños detallados aparecen diseños que realmente corresponden a ingeniería básica y diseños que podrían ser “supuestamente” definitivos, tanto de obras civiles como de equipos, pero que en realidad no lo pueden ser porque aún falta más información por recibir y procesar de otras fuentes como, también, aparecen otros “diseños preliminares” porque dependen de otros procesos aún no ejecutados.

Ante todo, una ingeniería básica tiene que ejecutarse a partir de una ingeniería conceptual claramente definida y completa.  La “ingeniería básica” se ocupa del análisis detallado y cuidadoso, de todas las “interrelaciones e interacciones” entre los diferentes componentes principales, sistemas y subsistemas, sean obras civiles, exteriores o subterráneas, terrenos, suelos, fundaciones, estructuras, máquinas, equipos y sistemas electro-mecánicos, y la definición de todas las condiciones y requisitos asociados a cada uno de estos, puesto que es, precisamente, en esta etapa, cuando se debe y se puede asegurar la absoluta “compatibilidad y coherencia” entre todos los componentes y sistemas para lograr una integración segura y confiable.  Por lo tanto, lo primero que se requiere es “descomponer o desagregar” el proyecto, para efectos de estudio y análisis, en obras, equipos y componentes principales, sistemas y subsistemas auxiliares.

Esta desagregación depende, obviamente, de la magnitud y complejidad del proyecto.  En el caso de proyectos pequeños, algunos equipos y componentes auxiliares podrán ser agregados o hacer parte de otros equipos y componentes principales para que sean incluso suministrados por los mismos contratistas.  Esta desagregación suele tener relación con lo que comúnmente se ha llamado la estructura analítica de los proyectos o estructura de división del trabajo (EDT) para efectos de asignación de los trabajos a los diversos especialistas, pero también es conveniente y apropiada para efectos de agrupar o desagregar los respectivos contratos de fabricación y suministro de quipos y/o el diseño y construcción de las obras.  Igualmente, sirve para la estructuración de los costos.

Esta etapa de análisis conjunto de “interrelaciones e interacciones” entre todos los componentes no debería postergarse porque, más adelante, cuando se ejecute la ingeniería de detalle, los diseños definitivos podrán ser abordados por grupos o contratistas especializados e independientes que se ocuparán de atender los diseños definitivos con base en los criterios y requerimientos previamente establecidos en la ingeniería básica y si éstos no han sido clara y expresamente establecidos se corre el peligro de que no sean considerados e incorporados en los diseños finales.  Obviamente que siempre será necesaria la coordinación y estrecha cooperación entre las partes involucradas y la supervisión general.  Con alguna frecuencia, el proyecto se lanza sin haber sido posible completar estos análisis y de allí el por qué resultan “diseños preliminares” que luego hay que complementar, modificar o corregir.

Ingeniería básica – Obras civiles

Con relación a las obras civiles, en una ingeniería básica, se analizan y se establecen, entre muchos otros, los siguientes aspectos:

• Se complementan o se confirman los estudios topográficos en aquellos sitios que requieran información más detallada.
• Las exploraciones y los estudios geológicos y geotécnicos alcanzan un mayor nivel de detalle, según se requieran, de tal forma que permitan precisar los sitios de localización de las obras, el trazado de las conducciones, si es del caso, las excavaciones, la geometría de los taludes y soportes en obras superficiales y subterráneas, si así fuere, las obras de protección requeridas y las necesidades de adecuación de los terrenos, entre otros.
• Se efectúan ajustes, en caso de requerirse, en el trazado y dimensionamiento de las obras y componentes principales a partir de lo definido en el diseño conceptual. Esto, asociado con resultados de estudios complementarios de hidrología, geología y geotecnia, entre otros.

• Con base en el diseño conceptual, se precisa la localización definitiva de las obras principales, incluidas todas las vías de acceso. Se precisa el desarrollo geométrico básico de las obras y componentes principales y sus dimensiones principales como, también, se confirma su tipología.  Se identifican las normas, criterios o condiciones de diseño aplicables y más relevantes o específicas.
• Se estiman las cargas y las condiciones de carga más relevantes (pesos, fuerzas, presiones, vibraciones, condiciones sísmicas, maquinaria, etc.); las que mayor impacto puedan tener sobre el desarrollo de los diseños.

• Se definen los tipos de cubiertas, los sistemas de drenaje, los criterios básicos para el diseño de las redes hidrosanitarias, se analizan las interrelaciones entre obras adyacentes o asociadas y entre cada una de las obras y sus fundaciones; se define la tipología de las cimentaciones y estructuras.
• Se seleccionan o se precisan los materiales de construcción de las obras más relevantes y se establecen los criterios de durabilidad.
• Se hace un análisis detallado de las necesidades básicas para la implantación de las máquinas, equipos y componentes electromecánicos; se determinan sus dimensiones principales, pesos, cargas y condiciones de operación que puedan afectar o condicionar el diseño de las obras civiles, sistemas de apoyo y anclaje.

Sin embargo, no se lograrán determinar todos los detalles constructivos definitivos (planos de construcción definitivos) hasta tanto no se obtenga información complementaria de otras fuentes o proveedores, por ejemplo, de equipos y componentes electromecánicos, o los hallazgos geológicos y de suelos durante las excavaciones en construcción, cuando se requieran.  Muchos de los planos y diseños elaborados hasta este momento, se consideran como planos de licitación o planos de contratación, pero no pueden ser tratados como planos para construcción definitivos.

Esta información (ingeniería básica, incluidas las especificaciones técnicas) debe ser suficientemente clara y completa para que los posibles constructores puedan tener una visión amplia y segura de la magnitud y de la complejidad de las obras, de las condiciones del sitio del proyecto, del programa de construcción y de los plazos establecidos, que les permita analizar y evaluar los riesgos asociados, estimar los costos respectivos y establecer los precios unitarios con muy buen grado de aproximación, aunque no se disponga de los planos y diseños definitivos.  Se debe evitar que la información pendiente o los detalles pendientes no se conviertan en causa o motivo para posteriores reclamos y sobrecostos.

Ingeniería básica – Equipos y sistemas electromecánicos

En cuanto a los equipos y sistemas electromecánicos, se indican a continuación, algunas de estas actividades o aspectos comunes que se analizan:

• Flujos de materias primas, insumos y fluidos de servicio. Cálculos de ingeniería.  Balances de materia y energía.
• Selección y especificación de maquinaria, equipos y componentes principales.
• Configuración, dimensionamiento, disposición y localización definitiva de equipos y componentes principales y previsión de espacios suficientes y adecuados para equipos y sistemas auxiliares. Características de las principales estructuras de soporte requeridas o sistemas de anclaje.
• Planos generales de disposición y localización de equipos y componentes. Determinación de zonas de producción, de servicio y de circulación y zonas de bodegas.  Caracterización de las áreas en función de los niveles de ruido o de temperatura, iluminación, contaminantes o riesgos de seguridad.
• Definición del “Piping Class” que recoge los fundamentos o criterios para el diseño y especificación de los sistemas de tubería, ya sean de procesos o de servicios auxiliares de la planta, en función de los sistemas y subsistemas que requieran el manejo de fluidos.

• Diagramas de flujo, diagramas de proceso y diagramas P&ID de todos los sistemas y subsistemas.
• Definición de requisitos funcionales u operacionales y constructivos.
• Definición de las características principales de los equipos o medios de movilización y transporte que se requieran para el manejo de materiales y productos (puentes grúa, polipastos, montacargas, bandas transportadoras, elevadores, ascensores, etc.) y los sistemas de almacenamiento.
• Definición de requisitos para ensamble, montaje, operación y mantenimiento.
• Plan maestro de evacuación y prevención de riesgos, incluido el Plan Maestro de seguridad y protección contra incendio.
• Trazado general de tuberías y redes de procesos o de servicios auxiliares.

Consideraciones adicionales

Una de las dificultades que surge, a veces, para entender el alcance de la ingeniería básica es que parte de ésta puede ser definida directamente por el Consultor o diseñador del proyecto mientras que otra porción tiene que ser definida por los respectivos fabricantes o proveedores de los equipos y, por lo tanto, se requiere luego un proceso de retroalimentación y validación para complementar y consolidar la ingeniería básica pendiente del proyecto.  En otras palabras, habría que distinguir entre los aspectos que se refieren a la ingeniería básica del proyecto y los que se refieren a la ingeniería básica del equipo o componente.

Esto requiere un flujo de información más complejo y la interacción y coordinación estrecha con otras partes, pero resulta que, con alguna frecuencia, o se desconoce o no se le da a este proceso la trascendencia o la claridad que se merece; no obstante, tiene que ser considerado.

Otro aspecto o factor común es que la ingeniería de las máquinas, equipos y sistemas “auxiliares” generalmente va desfasada con respecto a la ingeniería de los equipos y componentes “principales”, y éstas con respecto a las de las obras civiles, incluso por las mismas secuencias de contratación.  Con frecuencia, esto se desconoce, o no se tiene en cuenta, o no se le da el tratamiento adecuado.

Soy consciente de que esta breve explicación puede no ser suficiente para algunos y tendríamos que entrar en el análisis de múltiples ejemplos que pudieran ser más ilustrativos, pero no es el propósito de este documento.  Más adelante, analizaremos la relación de la ingeniería básica con los planos de licitación o contratación.

En un proceso de contratación para una planta industrial, un cliente hizo una convocatoria a firmas de ingeniería para participar en la ejecución de una “ingeniería de detalle” de un proyecto de ampliación.  Durante la visita de campo, un funcionario explicaba que el cliente entregaría al contratista una ingeniería básica como insumo para el desarrollo de la ingeniería de detalle.  Sin embargo, en vista de que existían dudas, por parte de los asistentes, sobre el grado de avance de dicha ingeniería básica, el funcionario manifestó que dicha información estaría disponible para que pudiera ser revisada por el contratista interesado y que si éste consideraba que tal información no era suficiente o apropiada debería corregirla o complementarla antes de ejecutar la ingeniería de detalle y podría hacer la ingeniería de detalle con base en criterios propios.

Este ejemplo, revela que dicho funcionario del cliente no tenía en realidad un concepto claro sobre el objeto y alcance de una ingeniería básica y menos de las implicaciones que tiene el hecho de entregar una información de la cual no se siente absolutamente seguro de si está completa o de si es o no apropiada para el desarrollo de un contrato.  A pesar de lo increíble que parezca, es una situación que se presenta con cierta frecuencia.

Visita la siguiente entrada de este blog “Etapas de los proyectos y de la ingeniería: Ingeniería de detalle o diseños detallados” en las palabras de Félix María Chavarro Aristizábal.