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A first approach: Towards a sustainable civil engineering works with precast concrete solutions

I section beam. One of the most common profiles to design and build the deck bridge

I section beam. One of the most common profiles to design and build the deck bridge

LÓPEZ-VIDAL, A.; YEPES, V. (2016). A first approach: Towards a sustainable civil engineering works with precast concrete solutions. II International Conference on Concrete Sustainability, ICCS16, 13-15 June 2016, Madrid (Spain), pp. 1134-1143. ISBN: 978-84-945077-7-9

Abstract. Most of the advances carried out to set standardized methodologies to quantify the contribution to “sustainabilize” the construction are linked to buildings rather than infrastructures, and much more in particular to housing [1]. Global impact on housing are the widest and highest one, gathering the three sustainable axis: environmental (greenhouse gas emissions derived from heating or cooling to reach indoor comfort conditions), social (home is a basic need for families) and economic (it usually represents the main expense over the life of people). Meanwhile civil engineering work has not evolved as long on this topic. Although we generally refer to greater constructions, sustainable impacts are more diffused and don´t have such a direct repercussion into the citizens and daily life. For this reasons, there is no as many literature and investigation as in housing. It may implies a technical and promotional handicap to promote a higher use of precast concrete elements in a field governed by engineers that appreciate better their performance advantages. This paper is intended to describe the strengths (and weaknesses) that precast concrete construction will have into the upcoming standards for civil engineering, in order to enhance their possibilities to reach a greater market share. Sustainable indicators on current draft standards will be assessed.

Key words: precast concrete, industrialization, sustainability, civil engineering works

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23 junio, 2016
 
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No plagies, vincula. El uso ético de la información

88x31No es ni la primera ni será la última vez que me replanteo mantener abierta una página web como esta en la que, de forma desinteresada y para ayudar a mis alumnos, voy escribiendo día a día. Sin embargo, a veces me siento desanimado. El otro día vi parte de mis contenidos donde no debían, incluso fuera de internet, y por supuesto, sin citarse. También ha pasado muchas veces cómo encuentro contenidos en páginas web de dudoso origen, sin una cita o enlace al lugar original. Una opción que estoy barajando seriamente es dar acceso restringido sólo a mis alumnos, con su contraseña correspondiente.

En internet disponemos de mucha información, pero no toda se puede usar libremente, pues los contenidos en la red también tienen derechos de autor. Tal y como vemos en el vídeo de la UNED que os dejo a continuación, estamos plagiando si copiamos literalmente un trabajo o utilizamos información ajena sin citar su fuente. Incluso plagiamos si repetimos una idea cambiando la forma de expresión y se hace pasar por propia.

Es fácil evitar el plagio. Podemos citar la fuente donde extraemos la información, entrecomillar las palabras textuales de una obra ajena y citar la bibliografía empleada. Hoy día es fácil detectar plagios con el uso de programas antiplagio, que por supuesto, se dispone de ellos en las universidades y que nuestros alumnos conocen.

Os dejo a continuación el vídeo explicativo sobre el tema elaborado por la UNED dentro de sus Cursos MOOC/COMA. Espero que os sea de interés.

NO PLAGIES, VINCULA

21 junio, 2016
 
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Muros de tierra mecánicamente estabilizada: Tierra Armada®

Figura 1. Muro de Tierra Armada®. Fuente: http://www.tierra-armada.cl/sistema.html

Figura 1. Muro de Tierra Armada®. Fuente: http://www.tierra-armada.cl/sistema.html

La Tierra Armada® es una técnica patentada por el francés Henri Vidal de construcción de muros altos con problemas de cimentación, en espacios abiertos y siempre que se pueda ocupar el terreno de trasdós (ver Figura 1). Consiste en colocar de forma ordenada bandas de acero de refuerzo en un terraplén, en planos horizontales, que se unen a unas placas prefabricadas que conforman el paramento del muro. Las bandas o armaduras suelen ser de chapa metálica de varios metros de longitud (aproximadamente un 80% de la altura del muro), de 2 a 12 cm de anchura y de 3 a 5 mm de espesor (ver Figura 2). El relleno debe ser granular para garantizar el rozamiento con las armaduras. Con esta técnica se consiguen muros verticales de hasta 25 – 30 m de altura.

Figura 2. Detalle de las bandas y la placa de un muro de Tierra Armada®. http://www.tierra-armada.com/

Figura 2. Detalle de las bandas y la placa de un muro de Tierra Armada®. http://www.tierra-armada.com/

La tierra armada debe su resistencia interna al refuerzo, con todo, externamente actúan como estructuras masivas de gravedad. Permite muros en suelos con poca capacidad portante, tolera asientos diferenciales y puede demolerse o repararse fácilmente. Además de una ejecución rápida y un coste de ejecución competitivo, las placas prefabricadas son de calidad y permiten ser elementos decorativos. Sin embargo, hay que asegurarse de usar un relleno de calidad, cuidar la corrosión de las bandas de refuerzo y tener presente que este tipo de muros está sometido a patentes.

A continuación os paso un vídeo (en inglés) de Sand Castle Holds Up A Car! – Mechanically Stabilized Earth dedicado a los suelos reforzados o estabilizados mecánicamente. Resulta muy interesante la prueba que hacen de resistencia.

Referencias:

YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. ISBN: 978-84-9048-457-9.

20 junio, 2016
 
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Raise Boring Rig (RBR)

Raise Boring Rig de Herrenknecht

El Raise Boring Rig (RBR) constituye un sistema de construcción de pozos en roca de hasta 2000 m de profundidad.  Se trata de un equipo de perforación que se instala por encima del terreno. Se taladra una perforación piloto, con un ángulo que puede ser de hasta 45º. Se perfora hasta llegar al túnel o caverna ya existente. Posteriormente se retira la broca piloto y se fija un escariador a la sarta de perforación, que amplía la perforación hacia arriba.

Os dejo a continuación un vídeo de la empresa Herrenknecht donde podéis ver el procedimiento constructivo. Espero que os guste.

Referencia:

YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 209. Valencia, 89 pp.

 

17 junio, 2016
 
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Curva de llenado de una mototraílla empujada por bulldozer

1ScraperDozerUna mototraílla convencional, empujada por un bulldozer, tiene una curva de llenado, función del tiempo de carga “t”: C=C(t). Sabiendo que el ciclo completo de las mototraíllas vale (a+t) y el de las empujadoras (b+d·t), siendo a,b y d constantes, calcular el tiempo de carga óptimo.

Resolución:

Como el material encuentra cada vez mayor resistencia a entrar en la caja de la traílla conforme ésta se va llenando, la curva de carga es creciente, con un valor asintótico superior, que es la mayor capacidad de la traílla, a partir de la cual la misma cantidad de material que entra por abajo es derramado por su parte superior.

La curva C=C(t) tendría una forma como la que sigue:

Figura 1

El tiempo de carga óptimo es el que minimiza el coste unitario de producción U(t):

Figura 2

  • El coste horario del equipo, si éste está formado por “n” traíllas a un costo horario de “T” ptas/h, y “m” topadoras, a un coste horario de “E” euros/h, será:

Coste horario del equipo=n·T+m·E  euros/h

 

  • La productividad horaria del equipo va a depender de si faltan o sobran traíllas.

* Si faltan traíllas, serán éstas las que condicionen la producción total del equipo, que será:

Figura 8

En este caso

Figura 3

para encontrar el mínimo, derivamos e igualamos a cero:

Figura 10

Por consiguiente, para el cálculo del tiempo de carga óptimo basta con buscar la tangente de la curva de carga desde un punto situado a una distancia “a” del origen. “a” es el período del ciclo de la mototraílla que no se emplea en la carga.

Figura 5

* Si sobran traíllas, las topadoras condicionarán la producción total del equipo, que será:

Figura 9

En este caso

Figura 6

para encontrar el mínimo, derivamos e igualamos a cero:

Figura 7

Por tanto, de forma análoga al caso anterior, para el cálculo del tiempo de carga óptimo basta con buscar la tangente de la curva de carga desde un punto situado a una distancia “b/d” del origen.

Referencias:

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág.  ISBN: 84-7721-551-0.

YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 155 pp. ISBN: 978-84-9048-301-5.

15 junio, 2016
 
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Clasificación de Kögler-Scheidig para la excavación de terrenos

Excavaciones-estructuralesLos terrenos considerados en un movimiento de tierras presentan una amplia variabilidad, no sólo en sus componentes sólidos, sino en su humedad, disposición, índice de huecos, etc., de forma que desde una roca sólida, hasta un suelo orgánico, se puede pasar por arcillas, limos, gravas, arenas, o cualquier combinación entre estos materiales, con mayor o menor cantidad de agua. Se tiene, por tanto un conjunto de materiales, más o menos heterogéneos, constituidos por una mezcla en las tres fases, sólida, líquida y gaseosa.

Estos materiales tendrán mayor o menor resistencia de remoción y arranque (penetración y separación) en función del peso específico, de su dureza, rozamiento interno o cohesión. Ello influirá en su facilidad de carga, y por tanto, se observa la estrecha relación que existe entre el tipo de material y la maquinaria elegida para su manipulación.

La clasificación de Kögler-Scheidig se basa en la dificultad con que se pueden arrancar los suelos con utensilios manuales empleados por los geólogos en los reconocimientos de terreno. Esta clasificación agrupa los materiales en una escala de 1 a 8 según su resistencia al arranque (ver Tabla).

Tabla: Clasificación de los suelos en relación a la dificultad de su arranque (según Kögler-Sheidig)

Tabla: Clasificación de los suelos en relación a la dificultad de su arranque (según Kögler-Sheidig)

 

Referencias:

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág.

YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia,  158 pp.

13 junio, 2016
 
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El pensamiento lateral: Seis sombreros para pensar

2013-11-21 15.40.26Seis sombreros para pensar (en inglés Six Thinking Hats) es un libro de Edward De Bono nacido en malta el 19 de mayo de 1933, en el que se expone una metodología para discusiones y toma de decisiones en grupo, conocida como método de los seis sombreros para pensar, de los seis sombreros de Bono, o simplemente de los seis sombreros. La herramienta, combinada con el pensamiento lateral al que es asociada, provee de unas materias a los grupos para pensar juntos más efectivamente, y materias para planear procesos de pensamiento de un modo detallado y cohesivo.

Cada uno de los seis sombreros es de un color diferente, lo que simboliza las diferentes formas en las que se puede observar la realidad. Cuando haya que adoptar una decisión, ya sea de manera individual o como grupo, Edward de Bono propone colocarse de forma secuencial un sombrero de cada color en la cabeza y expresar una opinión sobre el tema tratado. La única restricción que existe es que esa opinión tiene que seguir las reglas que se asocian con cada color. Así por ejemplo, si estamos con el sombrero blanco, nuestro punto de vista tiene que ser lo más neutral posible, analizando las cosas con datos, hechos o cifras. Por el contrario, si utilizamos el sombrero rojo, nuestra visión puede ser más subjetiva y guiarse por las emociones, los sentimientos o las intuiciones.

  • Sombrero azul: es el que controla al resto de sombreros; controla los tiempos y el orden de los mismos.
  • Sombrero blanco: para pensar de manera más objetiva y neutral posible.
  • Sombrero rojo: para expresar nuestros sentimientos, sin necesidad de justificación.
  • Sombrero negro: para ser críticos de una manera negativa y pensar por qué algo no podría salir bien.
  • Sombrero amarillo: al contrario que el sombrero negro, con este se intenta buscar los aspectos positivos sobre un determinado aspecto.
  • Sombrero verde: abre las posibilidades creativas y está íntimamente relacionado con su idea de pensamiento lateral o divergente.

La meta de este modelo es encontrar una descripción poliédrica de los problemas sin tratar de juzgar a priori lo que está bien o está mal o lo correcto o incorrecto. La idea es descubrir las diferentes facetas de la realidad, hacer visibles los aspectos que puedan permanecer ocultos y facilitar el proceso final de toma de decisiones.

Al no buscar la polémica estéril, este método ayuda a poner de acuerdo a personas que puedan mantener puntos de vista aparentemente irreconciliables, utilizando la empatía para evitar las confrontaciones infructuosas.

 

Os dejo algunos vídeos al respecto.

 

 

Rendimiento de un motor térmico. Problema resuelto.

motoranimation1hk5Seguimos con este post con problemas para nuestros alumnos que están de exámenes. Aprende a calcular el rendimiento de un motor térmico a partir de su velocidad de régimen y su par motor conociendo las características de su combustible. Evalúa cómo influye en el gasto que el motor sea de cuatro tiempos o de dos tiempos en idénticas condiciones de funcionamiento.

El enunciado del problema es el siguiente: Un motor de cuatro tiempos consume 8,47 litros a la hora de un combustible de 0,85 kg/dm3 de densidad y 41000 kJ/kg de poder calorífico. Entrega un par de 78,3 Nm a 3000 rpm. Se pide:

  1.  Calcular la masa de combustible consumida en cada ciclo
  2.  Calcular el rendimiento del motor
  3.  ¿Qué consecuencias tendría en el consumo/ciclo si el motor fuera de dos tiempos?

Para ello te dejo un vídeo de Javier Luque que espero te resulte de interés.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J. (2012). Maquinaria auxiliar y equipos de elevación. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 200 pp.

9 junio, 2016
 
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Técnica de creatividad: 6-3-5

CkVgW4HWEAE8F03Ayer estuve en un curso de creatividad organizado por nuestra Universitat Politècnica de València dirigida a sus profesores. Entre muchas de las herramientas que nos enseñaron quiero destacar la técnica de creatividad 6-3-5, que explicó la profesora Llanos Cuenca, muy útil para desarrollar la creatividad y enriquecer un problema, un proyecto o cualquier objetivo en el que tengamos que plantear nuevas perspectivas. Es una técnica basada en la “tormenta de ideas” (brainstroming), pero de forma organizada, por escrito y con un tiempo tasado, por lo que algunos describen el método como “brainwriting“. Este método lo creó el psicólogo alemán Bernd Rohrbach en 1968 y consiste en reunir a seis personas y sacar tres ideas cada una de ellas por turnos de cinco minutos. Se hacen rondas y se pasan las hojas al compañero de la derecha, que deberá rellenar, de forma concisa y breve, nuevas ideas sin repetir las que ya escribió y sin que coincidan con las que ya hay escritas. De esta forma se generan 18 ideas diferentes en cada hoja, que multiplicadas por 6 hojas, son un total de 108 ideas en media hora por cada grupo. Finalmente, se analizarán todas las ideas aportadas, eliminando las duplicadas, dedicándose para ello unos 30-40 minutos.

Para que el método sea eficaz, previamente se habrán discutido los puntos principales del asunto para asegurarse de que cada integrante comprenda bien de qué se trata. El motor de la técnica es que, al leer las anotaciones anteriores, el cerebro descubre nuevas ideas. Al igual que ocurre con la lluvia de ideas, en este método 6-3-5 lo importante es la cantidad de ideas, más que su calidad. Luego se pueden aplicar otras técnicas para discutir, mejorar y filtrar las ideas hasta quedarse con unas pocas de mayor calidad.

Os voy a poner un ejemplo donde creo que esta técnica va a ser muy interesante como herramienta de aprendizaje. Supongamos que queremos explicar a una clase de unos 30 alumnos los conceptos básicos de Lean Construction. La idea es hacer reflexionar sobre las pérdidas de todo tipo que existe en una obra de construcción por muy distintos motivos. Esas pérdidas influyen notablemente en la calidad, plazo y coste de la obra.

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8 junio, 2016
 
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Kanban en ingeniería de la construcción

ejemplo-de-uso-sistema-kanbanDentro de los objetivos de la filosofía Lean Construction para producir resultados óptimos se encuentra hacer que la producción, y por tanto también el valor, fluya sin interrupciones, de un modo continuo. Para ello se pone en práctica el llamado flujo tenso (pull) según la demanda del cliente para evitar la sobreproducción. Kanban es una parte fundamental del flujo tenso, considerándose como un subsistema del Just in Time (JIT). El JIT constituye un sistema de organización de la producción que permite aumentar la productividad reduciendo el costo de la gestión y por pérdidas en almacenes debido a acciones innecesarias.

El método kanban se origina inicialmente por la empresa automotriz de Toyota en el año de 1956, once años después de la segunda guerra mundial. Dado la necesidad de generar competencia a nivel de un mercado internacional y poder competir con firmas tales como Ford y Chevrolet a nivel de producción y entrega más próxima. El modelo Kanban se inspiró en los supermercados concretamente en la “comunicación” entre el cliente y el producto ya que en estos sitios se ofrecen los productos al consumidor cuando lo necesitan en la cantidad que lo necesitan. Viéndolo como una línea de producción corresponde ofrecerles a los obreros los componentes que necesiten para realizar su tarea en el momento que lo necesiten y en la cantidad que necesiten garantizando la eficiencia.

Kanban es una traducción libre del japonés de “tarjeta”, siendo un sistema de información basado en señales que controla de modo armónico la fabricación de los productos necesarios en la cantidad y tiempo necesarios en cada uno de los procesos. Una tarjeta kanban es una autorización para producir y/o mover existencias empleado para controlarlas y poner al descubierto problemas u oportunidades de cambio. La principal función de esta tarjeta es ser una orden de trabajo: un dispositivo de dirección automática que nos da información acerca de qué nos da información  acerca de que se va a producir, en que cantidad, mediante que medios y como transportarlo. Se diseña para evitar la sobreproducción y para asegurarse de que los componentes pasan de un sub-proceso al siguiente en el orden adecuado. De este modo se diseña un sistema de relleno que controla las cantidades producidas. Los componentes se reponen únicamente cuando sea necesario y en la cantidad adecuada.

Es importante mencionar que este tipo de tarjeta no funciona como método kanban si no contiene la mayoría de la siguiente información:

  • Nombre y/o código del puesto o máquina que procesará el material requerido.
  • Iniciales o código del encargado de procesar.
  • Nombre y/o código del material procesado o por procesar, requerido.
  • Cantidad requerida de ese material (resaltada o en letra más grande).
  • Destino del material requerido.
  • Capacidad del contenedor de los materiales requeridos.
  • Momento en el que fue procesado el material.
  • Momento en el que debe ser entregado al proceso subsiguiente.
  • Número de turno.
  • Número del lugar de almacén principal.
  • Estado del material procesado.

Se pueden omitir algún tipo de información mencionada anteriormente, pero esta debe ir diligenciada correctamente con el material. De esta manera se convierte en una orden; de tal manera que en el momento de la entrega se genera una resolución de la orden.

En lugar de utilizar kanban diseñados específicamente para ello, se pueden poner en marcha otros sistemas reutilizables tales como contenedores, palets o bandas codificadas (o coloreadas) que designan materiales específicos. Al dejar el embalaje para el suministrador  en una ubicación específica implica una solicitud para rellenar con el componente adecuado, sin necesidad de que se produzca ninguna comunicación oral o escrita.

El flujo tenso del producto desde aguas arriba se indica mediante un kanban de retirada (withdrawal). El flujo tenso del cliente retira componentes del “supermercado”; éste se define como un lugar de capacidad limitada para almacenar el producto proveniente del proceso de suministro. El supermercado se rellena emitiendo un kanban de producción cuando el inventario es demasiado bajo. Este kanban de producción da la orden adecuada al proceso de suministro para producir más componentes. El proceso de suministro emite las unidades necesarias para reponer lo extraído. Este método evita la sobreproducción, pero permite un inventario rígido que se sitúa entre los procesos de suministro y del cliente.

kanban3

La alternativa al Kanban es producir anticipándose a las necesidades basándose en predicciones, caso habitual en los sistemas push. Estos sistemas tienden a incrementar la cantidad de pérdidas (por ejemplo, largos tiempos de espera o inventarios excesivamente grandes) dado que están basados en la estimación e incluyen factores adicionales para tener en cuenta la incertidumbre.  La incertidumbre puede manifestarse en mayor o menor medida en un proyecto; en ese caso los sistemas pull están mejor preparados para adaptarse que los sistemas push.

En el sector de la construcción es aplicable este sistema pull a los procesos por lotes, como puede ser la fabricación y transporte del hormigón o del aglomerado. En este caso existe un proceso del cliente (el contratista principal), el cual emite una orden para el proceso de suministro (la planta de aglomerado) y recibe el producto como resultado. Estos procesos por lotes no admiten ningún tipo de inventario del producto, dado que el producto es perecedero.

Os dejo algunos vídeos explicativos que espero sean de vuestro interés.

También se puede utilizar este método para la gestión de proyectos y tareas para equipos.

Referencias:

PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.C.; MOURA, H.P.; CATALÁ, J. (2014). Construction Management. Wiley Blackwell, 316 pp. ISBN: 978-1-118-53957-6.

YEPES, V. (2001). Garantía de calidad en la construcción. Tomo 1. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-660. Depósito Legal: V-3150-2001.

YEPES, V. (2001). Garantía de calidad en la construcción. Tomo 2. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-961. Depósito Legal: V-3151-2001.

YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 155 pp. ISBN: 978-84-9048-301-5.

7 junio, 2016
 
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