[pms-logout text="Bienvenido, {{meta_user_name}}" link_text="Salir"]
Universidad
Ingeniería para la movilidad inteligente en carreteras
Adaptación de la formación de ingenieros de caminos a sus nuevos retos
Alfredo García García
Dr. Ingeniero de caminos.
Catedrático de Ingeniería de Carreteras.
Escuela de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos.
Universitat Politècnica de València.
La movilidad inteligente está transformando la forma en que concebimos y gestionamos el transporte. Este concepto engloba el uso de tecnologías avanzadas que buscan optimizar la eficiencia, seguridad y sostenibilidad de las infraestructuras viarias. En el ámbito de las carreteras, la movilidad inteligente implica la integración de herramientas como la conectividad digital, la automatización de vehículos, la electrificación del transporte y la digitalización de las infraestructuras. Estos elementos están orientados a crear redes viarias más interconectadas y fluidas, capaces de responder a los desafíos de un mundo en constante cambio.
La automatización, liderada por los avances en vehículos autónomos, está revolucionando la interacción entre los usuarios y la infraestructura viaria. Los vehículos autónomos y automatizados permiten minimizar la intervención humana en la conducción, mejorando la seguridad y reduciendo los errores asociados a factores humanos. A medida que estos vehículos ganan protagonismo, la necesidad de crear o adaptar infraestructuras que faciliten su circulación se vuelve esencial.
Además de los desafíos que presentan los vehículos autónomos, la electrificación del transporte está transformando la planificación de las infraestructuras viarias, ya que las estaciones de carga de vehículos eléctricos deben integrarse en el diseño de las carreteras, haciendo que la red viaria soporte tanto el tránsito de vehículos convencionales como eléctricos.
Otro aspecto crucial de la movilidad inteligente es la conectividad entre vehículos y entre vehículos e infraestructuras, que está revolucionando la gestión viaria. Este tipo de conectividad permite una comunicación en tiempo real, optimizando la coordinación del tráfico, mejorando la seguridad y facilitando el mantenimiento de las carreteras.
En conjunto, estos avances están redefiniendo los paradigmas tradicionales de la planificación, desarrollo y gestión de las infraestructuras viarias, y exigen un enfoque más dinámico y adaptativo que combine lo mejor de la ingeniería civil tradicional con las últimas tecnologías.
El propósito de este artículo es analizar cómo estos cambios tecnológicos están impactando la formación de los ingenieros de caminos, canales y puertos en España. Tradicionalmente, la formación de estos profesionales se ha centrado en la planificación, diseño, construcción, explotación y mantenimiento de infraestructuras físicas, como carreteras, puentes y túneles. Sin embargo, el surgimiento de tecnologías disruptivas requiere un enfoque pedagógico mucho más amplio y holístico, que ahora debe incluir conocimientos en infraestructura digital, análisis de datos masivos, sistemas eléctricos avanzados, tecnologías de automatización y conectividad, así como en infraestructuras resilientes y sostenibles. Por tanto, es necesario revisar y adaptar los planes de estudio y la didáctica para preparar a los futuros ingenieros de caminos para los desafíos de las infraestructuras viarias del mañana.
Adaptar los planes de estudio y formación continua son claves para preparar a los ingenieros de caminos ante los retos de unas infraestructuras viarias cada vez más inteligentes
La movilidad inteligente en carreteras: estado actual y futuro
El desarrollo de vehículos autónomos ha experimentado un avance acelerado en los últimos años. Fabricantes de automóviles y empresas tecnológicas han desarrollado sistemas capaces de operar vehículos en niveles de automatización parciales o totales bajo ciertas condiciones. Estos vehículos interactúan con las infraestructuras actuales, diseñadas para vehículos convencionales, lo que plantea importantes retos de adaptación. Por ejemplo, las señales de tráfico, los sistemas de gestión y las propias infraestructuras viarias deben evolucionar para proporcionar información en tiempo real que sea legible y entendible tanto para conductores humanos como para sistemas automatizados.
El despliegue de vehículos autónomos en las carreteras supone un desafío significativo para las infraestructuras viarias actuales, que no están completamente preparadas para gestionar el tránsito mixto de vehículos tradicionales y autónomos. Para facilitar su integración, es necesario desplegar sensores y dispositivos que permitan la comunicación entre los vehículos y las infraestructuras. Estas tecnologías, junto con el uso de inteligencia artificial (IA), serán clave para procesar los datos generados en tiempo real, permitiendo una gestión del tráfico más eficiente y segura, que se anticipará a los problemas antes de que ocurran.
La conectividad también permite integrar nuevas tecnologías como la IA, el mantenimiento predictivo y los gemelos digitales (1), revolucionando la gestión y el mantenimiento de las infraestructuras viarias. Los sistemas conectados tanto en las carreteras como en los vehículos automatizados permiten recopilar datos en tiempo real que, procesados mediante IA, optimizan la gestión del tráfico. Esto facilita la identificación de patrones de congestión, la detección inmediata de incidentes y la regulación dinámica del flujo de vehículos para maximizar el rendimiento de la red viaria.
El mantenimiento predictivo y los gemelos digitales son herramientas esenciales para mejorar la conservación de las infraestructuras. Al monitorizar constantemente las condiciones de las carreteras y predecir posibles fallos antes de que ocurran, estas tecnologías permiten una planificación más precisa y segura. Además, los gemelos digitales, como réplicas virtuales de las infraestructuras físicas, ayudan a simular su comportamiento bajo diferentes condiciones, mejorando la eficiencia en su gestión y mantenimiento.
Por otra parte, la evolución de los sistemas avanzados de gestión del tráfico está estrechamente relacionada con la integración de la IA y las tecnologías de conectividad. En el futuro serán capaces de gestionar los flujos de tráfico de manera proactiva, utilizando datos en tiempo real para ajustar los semáforos, modificar los límites de velocidad y redirigir el tráfico en función de las condiciones del momento. Los datos recogidos por sensores, cámaras y vehículos conectados irán más allá de los actuales, y contemplarán aspectos como la separación entre vehículos de forma continua, es decir, la densidad espaciotemporal. Esto no solo permitirá una gestión más eficiente del tráfico, sino que también reducirá los tiempos de desplazamiento, mejorará la seguridad vial y minimizará las emisiones de carbono.
Gracias a la IA, se pueden predecir problemas antes de que ocurran, como la formación de congestiones o accidentes, y ajustar las condiciones de tráfico para prevenirlos. Por ejemplo, la IA puede identificar patrones de tráfico que sugieren un aumento en la congestión y ajustar los semáforos o redirigir el tráfico antes de que se forme un embotellamiento. Asimismo, estos sistemas podrán priorizar el tránsito de vehículos de emergencia o de transporte público, optimizando el uso de las infraestructuras en tiempo real.
El concepto de la movilidad como servicio (MaaS) está transformando la forma en que se gestiona el transporte urbano e interurbano. Implica la integración de diferentes modos de transporte, como transporte público, vehículos compartidos y bicicletas, en una plataforma unificada accesible para los usuarios a través de aplicaciones digitales. Para que la MaaS sea una realidad efectiva, las infraestructuras viarias deben estar diseñadas para soportar una mayor diversidad de modos de transporte, lo que implica carriles dedicados para vehículos compartidos o autónomos y estaciones de intercambio que faciliten la transición entre diferentes medios de transporte.
La digitalización y la conectividad son esenciales en este ámbito, ya que permiten a los usuarios acceder a información en tiempo real sobre la disponibilidad y los tiempos de espera de los distintos servicios de movilidad. Los ingenieros deberán diseñar infraestructuras que equilibren la demanda creciente de transporte y las necesidades tecnológicas de una red de movilidad más conectada y eficiente.
Además de la necesidad de adaptarse a los avances en automatización, conectividad y digitalización, las infraestructuras también deben responder al desafío del crecimiento del parque de vehículos eléctricos, que va a generar una demanda sin precedentes de estaciones de recarga en las carreteras. La planificación de infraestructuras viarias ahora debe incluir la provisión de puntos de recarga en ubicaciones estratégicas para garantizar la viabilidad de la movilidad eléctrica. En áreas rurales, donde la capacidad eléctrica es limitada, se están explorando soluciones innovadoras, entre ellas, la generación de electricidad en las propias carreteras mediante el uso de energías renovables, como la solar o la eólica. Además, la recarga puede realizarse de manera estática en estaciones de carga tradicionales o de manera dinámica, mediante tecnologías de carga por inducción mientras el vehículo está en movimiento.
En resumen, la creación o adaptación de nuevas carreteras inteligentes ofrece una oportunidad única para incorporar principios de desarrollo sostenible, seguridad, funcionalidad y conectividad desde la fase de planificación. Esto incluye el diseño de carreteras que no solo soporten un tránsito vehicular eficiente, sino que también maximicen la integración ambiental y la resiliencia frente a eventos catastróficos. La integración de las energías renovables, la reducción del uso de materiales naturales y la optimización del espacio para infraestructuras multimodales son aspectos clave para lograr una mayor sostenibilidad a largo plazo. La conectividad, por su parte, garantizará que las carreteras inteligentes del futuro no solo sean seguras y eficientes, sino también adaptables a los rápidos avances tecnológicos.
Retos y cambios necesarios en la formación de ingenieros de caminos, canales y puertos
Con la creciente integración de los avances tecnológicos en las infraestructuras viarias, los ingenieros de caminos, canales y puertos del futuro inmediato deberán adquirir competencias que vayan más allá de la ingeniería civil tradicional. La interdisciplinariedad será fundamental para capacitar a los futuros profesionales en áreas como la automatización, la digitalización, la conectividad, el análisis de datos masivos y la sostenibilidad. Los programas de estudio deben incorporar nuevas asignaturas o rediseñar las actuales, para cubrir las tecnologías emergentes, como los sistemas inteligentes de transporte, los vehículos conectados y automatizados, el big data y las energías renovables.
Además, los ingenieros deberán estar preparados para trabajar con herramientas avanzadas de simulación y gestión de sistemas complejos. El uso de simulaciones avanzadas permitirá a los estudiantes visualizar cómo interactúan los vehículos conectados con las infraestructuras, anticipar problemas y evaluar soluciones antes de su implementación en el mundo real. Esta formación práctica es crucial para garantizar que los futuros ingenieros sean capaces de gestionar redes de tráfico automatizadas y conectadas, anticipándose a los retos que plantea la movilidad inteligente.
Otro aspecto clave en la formación de los ingenieros es la sostenibilidad. Los futuros profesionales deberán estar capacitados para diseñar infraestructuras que no solo utilicen materiales reciclables, sino que también avancen hacia el consumo mínimo de recursos naturales. Además, la planificación eficiente del uso del suelo será esencial para asegurar que las infraestructuras se integren de manera armoniosa en el entorno, minimizando su impacto y promoviendo un desarrollo más sostenible.
Además, la formación en energías renovables será igualmente esencial, ya que los ingenieros deberán ser capaces de diseñar y gestionar infraestructuras que incluyan sistemas de generación de energía limpia, como paneles solares y turbinas eólicas, entre otros. Además, deberán gestionar la demanda energética de manera eficiente, optimizando el consumo energético en tiempo real y garantizando una red viaria sostenible. Esto es particularmente importante en el contexto de la electrificación del transporte, donde la capacidad de gestionar redes eléctricas que se adapten a la demanda variable, como la provocada por la carga de vehículos eléctricos, será una competencia fundamental para los ingenieros del futuro.
El cambio climático y la creciente frecuencia de eventos catastróficos, como terremotos, inundaciones y tormentas, plantean nuevos retos a los ingenieros de caminos, canales y puertos. La capacidad de diseñar infraestructuras resilientes que puedan resistir condiciones extremas será más importante que nunca. Los ingenieros deberán estar capacitados para desarrollar infraestructuras capaces de anticiparse a estos eventos, utilizando tecnologías como los gemelos digitales y el análisis de datos en tiempo real para tomar decisiones rápidas y efectivas ante catástrofes.
Los gemelos digitales permitirán simular distintos escenarios de catástrofes y prever cómo responderían las infraestructuras en condiciones extremas. Esto no solo permitirá una mejor preparación ante desastres, sino también una gestión más eficiente y precisa de los recursos, garantizando que las infraestructuras sean seguras y sostenibles a largo plazo.
Para que la formación universitaria esté alineada con las demandas reales del mercado y las tecnologías emergentes, es fundamental que las universidades fomenten una colaboración estrecha con la industria. Esta cooperación no solo debe incluir empresas del sector de la construcción y las infraestructuras, sino también compañías tecnológicas que estén liderando los avances en movilidad inteligente, automatización y energías renovables. La transferencia de conocimiento entre la industria y las universidades garantizará que los profesores estén actualizados en las últimas tendencias y, a su vez, puedan transmitir estos conocimientos de vanguardia a los estudiantes.
Además, la investigación e innovación conjunta entre universidades e industrias permitirá a los estudiantes participar en proyectos reales que aborden problemas complejos de movilidad inteligente. Este tipo de colaboración práctica no solo fortalece la capacidad técnica de los futuros ingenieros, sino que también crea una red de oportunidades laborales para ellos. Las universidades pueden beneficiarse al implementar un enfoque de educación basada en proyectos, donde los estudiantes colaboran en soluciones concretas con las empresas, creando una experiencia formativa más rica y contextualizada, donde la innovación sea un vector formativo continuo y fundamental.
Asimismo, el uso de proyectos reales en el entorno académico brinda a los estudiantes la oportunidad de trabajar en situaciones del mundo real, desarrollando y gestionando sistemas de transporte basados en tecnologías emergentes. Esto implica una preparación más integral, en la que los estudiantes no solo aprenden los aspectos teóricos de la ingeniería, sino que también adquieren experiencia en la aplicación de soluciones tecnológicas avanzadas. Este enfoque, combinado con el uso de gemelos digitales para simular y prever problemas en infraestructuras viarias, es clave para la educación de ingenieros que estarán a la vanguardia de la movilidad inteligente.
Para ilustrar mejor las propuestas, se presentan algunos ejemplos de cambios didácticos específicos que deberían introducirse en la formación de los ingenieros: la planificación de carreteras deberá adaptarse a las necesidades de la recarga eléctrica, lo que implica establecer una separación eficiente de las áreas destinadas a la recarga, ya sea estática o dinámica, y diseñar su integración en la infraestructura viaria. Del mismo modo, los vehículos autónomos o de alta automatización requerirán la previsión de localizaciones seguras donde puedan detenerse cuando no puedan continuar su trayecto de manera independiente, lo que implica diseñar espacios con condiciones de riesgo mínimo distribuidos estratégicamente a lo largo de la red viaria. Además, en el diseño geométrico de las carreteras, las visibilidades disponibles cambiarán de manera sustancial debido a la variación en la ubicación y tipo de sensores en los vehículos automatizados, frente a la tradicional posición del punto de vista del conductor. Por último, el diseño y la explotación de autopistas deberá incorporar la posibilidad de trenes de camiones autónomos (2), lo que conllevará restricciones en los cambios de carril, así como en las entradas y salidas.
Finalmente, la formación continua es esencial para que los ingenieros de caminos, canales y puertos se mantengan actualizados en un entorno tecnológico en constante evolución. Las universidades, en colaboración con la industria tecnológica, deben ofrecer programas de actualización periódica que abarquen áreas como los sistemas inteligentes de transporte, el análisis de big data en infraestructuras, la automatización y conectividad, y la electrificación del transporte. La formación continua se estructurará en módulos flexibles y accesibles en línea, permitiendo a los ingenieros actualizarse sin interrumpir sus actividades profesionales. Además, los ingenieros podrían obtener certificaciones formativas especializadas en áreas clave, como la gestión de vehículos autónomos y conectados, o la movilidad sostenible en infraestructuras, lo que aseguraría que sus competencias están alineadas con los últimos avances y normativas internacionales.
La colaboración entre universidades y empresas tecnológicas es clave para garantizar que los programas de formación continua respondan a las necesidades del mercado. Estos esfuerzos garantizarían que los ingenieros de caminos estén preparados para liderar la transición hacia infraestructuras viarias más sostenibles, seguras, eficientes y conectadas.
Esta adaptación formativa no solo es clave para la eficiencia y sostenibilidad de las infraestructuras viarias, sino también para la competitividad de los ingenieros de caminos españoles en un mercado laboral globalizado.
Conclusión
La movilidad inteligente está transformando la planificación, desarrollo y gestión de las infraestructuras viarias, configurando progresivamente lo que empiezan a ser carreteras inteligentes. Este cambio exige una adaptación en la formación de los ingenieros de caminos, canales y puertos. Los avances en tecnologías como los vehículos autónomos y conectados, los sistemas inteligentes de transporte, la electrificación y el análisis masivo de datos requieren que los futuros ingenieros adquieran competencias más allá de las técnicas tradicionales de construcción y mantenimiento.
La inclusión de nuevas asignaturas en los planes de estudio —o la adaptación de las actuales— que contemplen la automatización, la conectividad, el big data y las energías renovables, así como la colaboración entre las universidades y la industria, permitirá preparar a los ingenieros para los desafíos de la movilidad inteligente. Las simulaciones avanzadas y la formación práctica en movilidad sostenible y resiliencia garantizarán que los ingenieros de caminos estén preparados para gestionar redes viarias más seguras, eficientes y sostenibles.
Esta adaptación no solo permitirá modernizar las infraestructuras viarias en España, sino que también posicionará a los ingenieros de caminos como líderes en el desarrollo de soluciones sostenibles y tecnológicamente avanzadas a nivel global.
En definitiva, el futuro de la movilidad inteligente no solo depende de los avances tecnológicos, sino también de la capacidad de las escuelas de ingeniería de caminos para formar a los profesionales que liderarán esta transformación. Solo mediante una formación adaptable, interdisciplinaria y actualizada, los ingenieros de caminos estarán capacitados para hacer frente a los retos de las infraestructuras viarias del futuro, es decir, las carreteras inteligentes.
Notas
1
Modelo digital que refleja en tiempo real el estado, funcionamiento y comportamiento de una carretera o cualquier otro elemento de la red viaria, pudiendo estar constantemente actualizado con datos provenientes de sensores, sistemas de monitorización y otras fuentes de información.
2
Varios camiones equipados con tecnología de conducción autónoma y conectividad que circulan uno detrás del otro, manteniendo una distancia mínima entre ellos.