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Concepto de Sistema de Gesti贸n de Puentes (SGP)

Colapso puente en Cerde帽a. https://pxhere.com/es/photo/600583

En art铆culos anteriores ya hemos mencionado la necesidad de aumentar progresivamente los fondos para el mantenimiento y conservaci贸n de las infraestructuras. Estos fondos deben aplicarse de una manera eficiente, buscando la toma de decisiones basadas en los aspectos t茅cnicos y econ贸micos, teniendo tambi茅n en cuenta los factores sociales y ambientales. Aqu铆 vamos a prestar especial atenci贸n a los puentes.

La gesti贸n de puentes se define, por tanto, como el conjunto de acciones a llevar a cabo para garantizar la seguridad y calidad de servicio de las estructuras gestionadas y optimizar el uso de recursos disponibles. No obstante, esta gesti贸n no debe limitarse a la fase de servicio del puente, y debe establecerse tan pronto como sea posible, preferiblemente en la fase de dise帽o, proyecto y ejecuci贸n.

Los sistemas de gesti贸n de puentes, seg煤n se puede extraer de las aplicaciones desarrolladas en los diferentes pa铆ses que ya los tienen implementados, se plantean como herramientas cada vez m谩s desarrolladas como resultado de la evoluci贸n de las computadoras y su capacidad de procesamiento. Generalmente presentan una estructura modular, con una serie de elementos comunes, que forman los siguientes m贸dulos b谩sicos:

  • Inventario
  • Inspecci贸n y evaluaci贸n
  • Apoyo a las decisiones y la gesti贸n. Matrices de decisi贸n
  • Cat谩logo de da帽os

Componentes de un sistema de gesti贸n de puentes (Austroads, 2002)

Estos sistemas deben ayudar al gestor a tomar decisiones basadas en la informaci贸n recopilada durante las inspecciones y determinaci贸n de la condici贸n de los puentes, simulando varios escenarios de acci贸n para poder predecir el nivel de conservaci贸n futuro de cada elemento y optimizar los recursos econ贸micos para realizar acciones que prolonguen la vida 煤til de los puentes de la red y mantengan un nivel de servicio adecuado. En la siguiente figura se muestra esquem谩ticamente el planteamiento conceptual de los efectos de la aplicaci贸n de estrategias de conservaci贸n en mantenimiento, frente a pol铆ticas de no inversi贸n:

Concepto de vida 煤til y su gesti贸n. Le贸n Gonz谩lez (2008)

Los modelos de evoluci贸n del deterioro futuro de elementos plantean una previsi贸n de la degradaci贸n, bas谩ndose en diferentes teor铆as probabil铆sticas. Hay modelos deterministas, modelos seg煤n evoluci贸n planificada de da帽os o probabil铆stico, basado en el estado actual del elemento y probabilidad de una tasa predeterminada de deterioro en el tiempo y modelos de valoraci贸n de costes que tienen en cuenta un an谩lisis econ贸mico a lo largo del ciclo de vida de los puentes gestionados.

Los sistemas de gesti贸n de puentes deben aportar criterios objetivos para determinar en qu茅 momento compensa tomar la decisi贸n de llevar a cabo medidas de conservaci贸n, teniendo en cuenta los beneficios de la inversi贸n y los riesgos de que los deterioros puedan crecer con el tiempo y suponer costes de reparaci贸n mucho m谩s elevados.

Esquema de funcionamiento del sistema de gesti贸n de puentes (Ministerio de Fomento, 2012)

 

Por tanto, aunque no es tarea sencilla, pues siempre hay un cierto condicionamiento del contexto econ贸mico por el que pueda atravesar la administraci贸n gestora, que pudiera tener que restringir el gasto por debajo de l铆mites que garantizasen la optimizaci贸n de las labores de gesti贸n, se proponen las siguientes etapas generales descritas en diferentes metodolog铆as de sistemas de gesti贸n de puentes:

1潞. Definici贸n de los elementos est谩ndar en un puente

2潞. Inventario y creaci贸n de una base de datos de puentes y elementos existentes.

3潞. La identificaci贸n mediante labores de inspecci贸n de puentes de las anomal铆as de cada elemento y el desarrollo modelos para predecir el futuro deterioro.

4潞. Desarrollo de acciones de conservaci贸n y mantenimiento para cada conjunto de elementos y cada una de las tipolog铆as de anomal铆a detectadas.

5潞. Desarrollo de modelos de optimizaci贸n y toma de decisiones.

En general, existe un avance importante, llevado a cabo en los 煤ltimos a帽os en pa铆ses desarrollados, en lo que a las etapas de inventariado y creaci贸n de bases de datos se refiere, existiendo lagunas y l铆neas de acci贸n pendientes en lo que se refiere a las etapas finales de implementaci贸n de sistemas de gesti贸n (modelos de predicci贸n y toma de decisiones), siendo esta 煤ltima la l铆nea de investigaci贸n que ayudar谩 a la optimizaci贸n de los recursos disponibles, como culminaci贸n del desarrollo de la t茅cnica en cuanto a gesti贸n, conservaci贸n y聽mantenimiento de los puentes.

En las referencias os dejo algunos art铆culos de nuestro grupo de investigaci贸n relacionada con la gesti贸n de los puentes a lo largo de su ciclo de vida, con la optimizaci贸n multiobjetivo y la toma de decisi贸n multicriterio.

Referencias:

GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V. (2016).聽Multiobjective optimization of post-tensioned concrete box-girder road bridges considering cost, CO2 emissions, and safety.Engineering Structures,聽125:325-336.聽DOI:聽10.1016/j.engstruct.2016.07.012.

GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V.; FRANGOPOL, D.M. (2017).聽Multi-Objective Design of Post-Tensioned Concrete Road Bridges Using Artificial Neural Networks.Structural and Multidisciplinary Optimization, 56(1):139-150. doi:10.1007/s00158-017-1653-0

GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V.; FRANGOPOL, D.M.; YANG, D.Y. (2017).聽Lifetime Reliability-Based Optimization of Post-Tensioned Box-Girder Bridges.Engineering Structures,聽145:381-391. DOI:10.1016/j.engstruct.2017.05.013聽OPEN ACCESS

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MART脥, J.V. (2018).聽Life cycle cost assessment of preventive strategies applied to prestressed concrete bridges exposed to chlorides.Sustainability, 10(3):845. doi:10.3390/su10030845 (link).

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MART脥, J.V. (2018).聽Social life cycle assessment of concrete bridge decks exposed to aggressive environments.Environmental Impact Assessment Review, 72:50-63.聽https://doi.org/10.1016/j.eiar.2018.05.003

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MART脥, J.V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F. (2018).聽Life cycle impact assessment of corrosion preventive designs applied to prestressed concrete bridge decks.Journal of Cleaner Production, 196:698-713.聽https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.06.110

PENAD脡S-PL脌, V.; GARC脥A-SEGURA, T.; MART脥, J.V.; YEPES, V. (2016).聽A review of multi-criteria decision making methods applied to the sustainable bridge design.Sustainability, 8(12):1295.聽DOI:10.3390/su8121295

PENAD脡S-PL脌, V.; GARC脥A-SEGURA, T.; MART脥, J.V.; YEPES, V. (2018).聽An optimization-LCA of a prestressed concrete precast bridge.Sustainability, 10(3):685. doi:10.3390/su10030685 (link)

PENAD脡S-PL脌, V.; MART脥, J.V.; GARC脥A-SEGURA, T.;聽 YEPES, V. (2017).聽Life-cycle assessment: A comparison between two optimal post-tensioned concrete box-girder road bridges.Sustainability, 9(10):1864. doi:10.3390/su9101864聽(link)

SIERRA, L.A.; PELLICER, E.; YEPES, V. (2017).聽Method for estimating the social sustainability of infrastructure projects.Environmental Impact Assessment Review, 65:41-53. DOI: 10.1016/j.eiar.2017.02.004

SIERRA, L.A.; YEPES, V.; GARC脥A-SEGURA, T.; PELLICER, E. (2018).聽Bayesian network method for decision-making about the social sustainability of infrastructure projects.聽Journal of Cleaner Production, 176:521-534.聽https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.12.140

SIERRA, L.A.; YEPES, V.; PELLICER, E. (2017).聽Assessing the social sustainability contribution of an infrastructure project under conditions of uncertainty.Environmental Impact Assessment Review, 67:61-72.聽DOI:10.1016/j.eiar.2017.08.003聽(link)

SIERRA, L.A.; YEPES, V.; PELLICER, E. (2018).聽A review of multi-criteria assessment of the social sustainability of infrastructures.Journal of Cleaner Production,聽187:496-513. DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.03.022.

2 julio, 2018
 
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Protecci贸n de estructuras de hormig贸n mediante revestimientos

Revestimiento de suelo de resina epoxi l铆quida

Un revestimiento constituye una barrera que impide el paso y el acceso de los agentes agresivos exteriores en el hormig贸n. Se trata de capas finas, de unas micras hasta 3 mm de espesor, de diferentes productos, que pueden ser pinturas o micromorteros de diferentes composiciones qu铆micas. Los agentes agresivos de los que el revestimiento debe realizar una protecci贸n son, entre otros, los siguientes:

  • El agua, por lo que el revestimiento debe ser impermeable
  • L铆quidos agresivos, por lo que el revestimiento debe ser resistente qu铆micamente
  • Cloruros y otros iones, que normalmente vienen disueltos en agua
  • Di贸xido de carbono, por lo que el revestimiento debe ser una barrera a dicho gas

 

Se utilizan como revestimiento productos diferentes seg煤n el tipo de protecci贸n que se quiera realizar. Los productos m谩s habituales son las resinas epoxi, las resinas de brea-epoxi, las emulsiones bituminosas, las pinturas acr铆licas, las impregnaciones de siloxanos, los micromorteros de cementos y los micromorteros de epoxi-cemento.

Resinas epoxi

La resina epoxi constituye un revestimiento formado por dos componentes termoendurecibles.聽 Son muy interesantes como revestimiento del hormig贸n porque presentan una gran adherencia, buenas resistencias mec谩nicas, magn铆fica resistencia qu铆mica, elevada impermeabilidad a l铆quidos y gases y una buena resistencia a la abrasi贸n y a los golpes. Las resinas epoxi puras presentan las mejores caracter铆sticas, pero debido a la dificultad existente en su aplicaci贸n por la elevada viscosidad, se emulsionan con agua o se disuelven con disolventes org谩nicos.

Resinas de brea-epoxi

La uni贸n de la brea -que es un producto d煤ctil y el谩stico-, con la resina epoxi -que presenta una excesiva rigidez-, produce un revestimiento de mayor flexibilidad y menor coste que la聽 resina epoxi, si bien con unas caracter铆sticas menores en cuanto a la resistencia qu铆mica y mec谩nica. As铆 y todo, resulta un producto adecuado para determinados usos.

Pinturas bituminosas

Las emulsiones bituminosas se componen de bet煤n asf谩ltico, agua y un agente emulsionante. Son pinturas que se pueden aplicar a brocha, rodillo o proyecci贸n mec谩nica. Estos productos se caracterizan por su gran impermeabilidad al agua, su facilidad de aplicaci贸n y colocaci贸n, su buen comportamiento en contacto con el terreno y su bajo coste.

Pinturas acr铆licas

Se trata de resinas acr铆licas emulsionadas en agua o con disolventes org谩nicos a fin de mejorar su fluidez y aplicabilidad. Se trata de unas pinturas que se suelen utilizar para evitar la carbonataci贸n del hormig贸n. Entre sus caracter铆sticas principales destaca su excelente impermeabilidad tanto al agua, al di贸xido de carbono y a los cloruros, su buen aspecto est茅tico y su permeabilidad al vapor de agua.

Impregnaciones a base de siloxanos

Son impregnaciones que, sin llegar a formar una pel铆cula continua, se introducen en los poros del hormig贸n e impiden la entrada de las gotas de agua al cambiar su tensi贸n superficial. Este car谩cter hidr贸fugo hacen a estas impregnaciones adecuadas para proteger al hormig贸n de los ataques por cloruros, pues 茅stos viajan disueltos en el agua.

Micromorteros de cemento

Son mezclas de cemento, arena fina y resinas sint茅ticas (normalmente acr铆licas). Forman un revestimiento de 2-3 mm impermeables y con una buena resistencia a la abrasi贸n. Dejan una superficie muy cerrada y adecuada para una posterior aplicaci贸n de otra pintura de revestimiento. Son adecuados estos revestimientos para hormigones que puedan estar sumergidos de forma no permanente, incluso en entornos donde ataquen los cloruros.

Micromorteros de epoxi-cemento

Son como los anteriores, pero sustituyendo las resinas acr铆licas por resinas epoxi. En este caso, adem谩s de aditivo, las resinas epoxi act煤an como ligante junto al cemento. Ello permite una gran impermeabilidad y resistencia mec谩nica, y unas resistencias qu铆micas aceptables. Para un ataque qu铆mico medio suele bastar una capa de 2 mm. Adem谩s, tambi茅n son recomendables en combinaci贸n con posteriores aplicaciones de pinturas de resinas epoxi.

 

Editor de @cienciaUPV por una semana

Cuando me propusieron ser editor especial de la cuenta oficial de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia de Instagram @cienciaUPV, no sab铆a muy bien qu茅 ten铆a que hacer. Se trata de una iniciativa del 脕rea de Comunicaci贸n de la UPV que聽tiene como objetivo divulgar la actividad cient铆fica desarrollada en la instituci贸n por parte de la comunidad docente e investigadora, compartiendo los beneficios de ese intenso trabajo para la sociedad y mostrando, al mismo tiempo, c贸mo es el trabajo que d铆a a d铆a llevan a cabo las personas que desarrollan su labor en la UPV.

Como principal novedad de esta cuenta, durante sus primeros meses de vida, el perfil estar谩 gestionado por diferentes investigadores. De este modo, cada semana, una persona distinta -siempre ligada a la actividad cient铆fica en la UPV- tomar谩 las riendas del perfil y podr谩 publicar aquellas im谩genes y textos que desee. Siempre, con libertad editorial para el autor y propietario de la cuenta durante esos d铆as, tratando de conferir ese enfoque personal y 煤nico al perfil.

De este modo, el personal docente e investigador (PDI) de la UPV mostrar谩 c贸mo es su d铆a a d铆a, sus temas y l铆neas de investigaci贸n, los resultados obtenidos… siempre con una perspectiva que permita a los ciudadanos acercarse y aproximarse para conocer la importancia y necesidad para la sociedad de la investigaci贸n en la universidad p煤blica. Por supuesto, y como no puede ser de otra forma en un medio social, tambi茅n tendr谩n cabida las reflexiones, las experiencias y cualquier publicaci贸n de corte m谩s personal.

La semana ha sido fruct铆fera. Os dejo las entradas por si ten茅is inter茅s en darles un vistazo.

 

鈻讹笍V铆ctor Yepes es catedr谩tico en la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia y pertenece al Departamento de Ingenier铆a de la Construcci贸n y Proyectos de Ingenier铆a Civil. 鈻笍Es doctor ingeniero de Caminos, Canales y Puertos y sus l铆neas de investigaci贸n actuales son las siguientes: (1)optimizaci贸n sostenible multiobjetivo y an谩lisis del ciclo de vida de estructuras de hormig贸n (2) toma de decisiones y evaluaci贸n multicriterio de la sostenibilidad social de las infraestructuras y (3) innovaci贸n y competitividad de empresas constructoras en sus procesos. V铆ctor, adem谩s, es un usuario habitual y muy activo en medios sociales. 鈻笍 Te invitamos a participar esta semana en @CienciaUPV y preguntar a V铆ctor cualquier duda o curiosidad sobre su campo de investigaci贸n.

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Buenos d铆as a todos. Esta semana os acompa帽ar茅 contando la vida cotidiana de nuestro grupo de investigaci贸n. 鉃★笍 Todo preparado. Una c谩mara, una bolsa y mis gafas para leer (la edad no perdona). Por cierto, soy V铆ctor Yepes, profesor en la Escuela de Ingenieros de Caminos e investigador en el ICITECH.

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Lo primero es presentarse. La foto delata que soy un ingeniero de caminos alcoyano que ahora me dedico a la docencia y a la investigaci贸n en la @UPV en el ICITECH. Esta semana os contar茅 lo que hacemos en nuestro grupo. Hablaremos de infraestructuras inteligentes, de la sostenibilidad social y ambiental de las infraestructuras, de inteligencia artificial, de toma de decisiones, etc. Tambi茅n comentaremos lo que estamos haciendo con motivo del 50 aniversario de nuestra Escuela de Ingenieros de Caminos de Valencia #UPV. Espero que os interese lo que os voy a contar. Empezamos…

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鈻讹笍Aqu铆 me encuentro con Tatiana y Vicent, que han sido y son nuestros investigadores predoctorales. Posamos ante un cub铆podo de 45 toneladas de #hormig贸n que ha colocado la Escuela @caminosupv con motivo del 50 aniversario. 鈩 驴Sab铆as que para fabricar una tonelada de cemento Portland se emite casi una tonelada de CO2? Nuestras investigaciones indican que el uso de cemento con adiciones (cenizas volantes, escorias de alto horno) permiten reducir hasta un 40% este impacto. Puedes ver m谩s en DOI: 10.1007/s11367-013-0614-0 en revista JCR del primer decil.

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(m谩s…)

25 junio, 2018
 
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Mantenimiento de puentes

Imagen del “Silver Bridge” tras el colapso (1967). Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2500886

En general, las necesidades de los trabajos de mantenimiento y conservaci贸n han ido creciendo en todos los pa铆ses desarrollados con redes de infraestructuras importantes. En principio, estas labores estaban enfocadas desde el punto de vista de resolver problemas de la estructura ya deteriorada, mediante reparaciones y acciones puntuales, para pasar, actualmente, en los sistemas de gesti贸n m谩s desarrollados, a tratarse de labores preventivas que eviten llegar a la situaci贸n de degradaci贸n 煤ltima de la estructura, en la cual se disparan los costes de adecuaci贸n.

Mapa conceptual sobre sistemas de gesti贸n de puentes. Elaborado por V. Yepes

Os dejo a continuaci贸n la presentaci贸n de una clase sobre mantenimiento de puentes que impart铆 recientemente en la asignatura “Gesti贸n del mantenimiento de infraestructuras”, del Grado en Ingenier铆a Civil de la Escuela T茅cnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Valencia.

Descargar (PDF, 1.59MB)

19 junio, 2018
 
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An谩lisis del ciclo de vida de las medidas preventivas a la corrosi贸n aplicadas a puentes pretensados

Acaban de publicarnos un art铆culo en la revista聽Environmental Impact Assessment Review聽(primer decil del JCR), de la editorial ELSEVIER, en el que se realiza una valoraci贸n de las medidas preventivas consideradas en el proyecto a lo largo del ciclo de vida de un puente de hormig贸n sometido a un ambiente costero, donde los clorh铆dricos suponen una agresi贸n que supone un mantenimiento de la infraestructura. En el art铆culo se analizan 15 dise帽os diferentes y se comprueba que no siempre realizar un mantenimiento m铆nimo supone menores impactos ambientales. Adem谩s, los tratamientos superficiales y la adici贸n de humo de s铆lice supone una reducci贸n del 70% en los impactos.

Adem谩s, la editorial ELSEVIER nos permite la聽distribuci贸n gratuita del art铆culo聽hasta el 6 de agosto de 2018. Por tanto, os paso el enlace para que os pod谩is descargar este art铆culo:聽https://authors.elsevier.com/a/1XERB3QCo9R2ye

Referencia:

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MART脥, J.V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F. (2018).聽Life cycle impact assessment of corrosion preventive designs applied to prestressed concrete bridge decks.Journal of Cleaner Production, 196:698-713.聽https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.06.110

Abstract:

Chloride corrosion of reinforcing steel in concrete structures is a major issue in the construction sector due to economic and environmental reasons. Assuming different prevention strategies in aggressive marine environments results in extending the service life of the exposed structures, reducing the maintenance actions required throughout their operation stage. The aim of the present study is to analyze the environmental implications of several prevention strategies through a life cycle assessment using a prestressed bridge deck as a case study.

The environmental impacts of 15 prevention alternatives have been evaluated when applied to a real case of study, namely a bridge deck exposed to a chloride laden surrounding. The Eco-indicator 99 methodology has been adopted for the evaluation of the impacts. As some of the alternatives involve the use of by-products such as fly ash and silica fume, economic allocation has been assumed to evaluate their environmental impacts.

Results from the life cycle analysis show that the environmental impacts of the chloride exposed structure can be reduced significantly by considering specific preventive designs, such as adding silica fume to concrete, reducing its water to cement ratio or applying hydrophobic or sealant treatments to its surface. In such scenarios, the damage caused to the environment mainly due to maintenance operations and material consumption can be reduced up to a 30鈥40% of the life cycle impacts associated to a conventional design. The study shows how the application of life cycle assessment methodologies can be of interest to reduce the environmental impacts derived from the maintenance operations required by bridge decks subjected to aggressive chloride laden environments.

Keywords:

Life cycle assessment;聽Chloride corrosion;聽Preventive measures;聽Eco-indicator 99;聽Bridge deck;聽Sustainable design;聽Concrete

Highlights:

  • Life cycle assessment of different design strategies for bridge decks in marine environments.
  • 15 different design alternatives were studied and compared with the conventional design.
  • Less maintenance does not always result in lower environmental impacts.
  • Steel and maintenance are main contributors to environmental burdens.
  • Surface treatments and the addition of silica fume reduce impacts up to 70%.

 

 

 

Editor por una semana de @cienciaUPV, en Instagram

Uno est谩 acostumbrado a batallar como editor o revisor en revistas internacionales. Es una labor habitual para un profesor que se dedica a la investigaci贸n. Sin embargo, he recibido un encargo especial: ser editor invitado de @cienciaUPV, el perfil oficial en Instagram de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia dedicado exclusivamente a mostrar la actividad cient铆fica desarrollada por la instituci贸n.

La idea es muy sencilla y rompedora:聽cada semana, una persona distinta -siempre ligada a la actividad cient铆fica en la UPV- tomar谩 las riendas del perfil y podr谩 publicar aquellas im谩genes y textos que desee. Siempre, con libertad editorial para el autor y propietario de la cuenta durante esos d铆as, tratando de conferir ese enfoque personal y 煤nico al perfil. A m铆 me ha tocado la semana del 18 al 24 de junio de 2018.

De este modo, el personal docente e investigador (PDI) de la UPV mostrar谩 c贸mo es su d铆a a d铆a, sus temas y l铆neas de investigaci贸n, los resultados obtenidos… siempre con una perspectiva que permita a los ciudadanos acercarse y aproximarse para conocer la importancia y necesidad para la sociedad de la investigaci贸n en la universidad p煤blica. Por supuesto, y como no puede ser de otra forma en un medio social, tambi茅n tendr谩n cabida las reflexiones, las experiencias y cualquier publicaci贸n de corte m谩s personal.

Esta idea supone un aut茅ntico reto. Yo ya tengo una cuenta en Instagram @vyepesp, donde suelo subir im谩genes relacionadas con la ingenier铆a, la arquitectura, paisajes, etc. Pero ahora el tema es diferente, se trata de difundir la investigaci贸n y las tareas habituales.

驴Por qu茅 Instagram?聽El crecimiento exponencial de la plataforma Instagram en todo el mundo, con m谩s de 800 millones de usuarios activos cada mes en la actualidad, invita a diversificar la presencia de nuestra instituci贸n en este medio social para intentar conectar con grupos de inter茅s m谩s espec铆ficos o poder incrementar el n煤mero de contenidos compartidos.

@cienciaUPV聽es una actividad financiada por la Fundaci贸n Espa帽ola para la Ciencia y la Tecnolog铆a (FECYT) del Ministerio de Econom铆a, Industria y Competitividad. Se enmarca dentro del programa de actividades del proyecto ConCi茅nciate: UCC+i Universitat Polit猫cica de Val猫ncia que llevar谩 a cabo el 脕rea de Comunicaci贸n de la UPV, a trav茅s de su Unidad de Cultura Cient铆fica e Innovaci贸n (UCC+i), hasta marzo de 2019.

El proyecto incluye un gran n煤mero de actividades de comunicaci贸n y divulgaci贸n cient铆fica, como el taller聽Cocinando con ciencia el futuro, que tendr谩 lugar este viernes 25 de mayo; el programa聽El Laboratorio del running, que se emite todas las semanas en UPVRadio; la serie聽Mujeres cient铆ficas, que arrancar谩 el pr贸ximo mes de junio; o los talleres聽conCiencia Qu铆mica, que se llevar谩n a cabo durante el pr贸ximo curso acad茅mico.

Por tanto, os espero. Invitamos a toda la comunidad universitaria a聽seguir al perfil, interaccionar con la cuenta y, sobre todo, enviar contenidos interesantes para que puedan ser difundidos y compartidos con el mayor n煤mero de personas posibles.

Para saber m谩s:

http://www.upv.es/noticias-upv/noticia-10073–cienciaupv-en-es.html

 

15 junio, 2018
 
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Pavimentaci贸n con hormig贸n

http://www.imcyc.com/

Se define como pavimento de hormig贸n en masa al constituido por un conjunto de losas de hormig贸n en masa separadas por juntas transversales, eventualmente dotado de juntas longitudinales; en el que el hormig贸n se pone en obra con una consistencia tal que requiere el empleo de vibradores internos para su compactaci贸n y maquinaria espec铆fica para su extensi贸n y acabado superficial.

La聽ejecuci贸n聽del聽pavimento聽de聽hormig贸n聽incluye聽las聽siguientes聽operaciones:

  • Estudio聽y聽obtenci贸n聽de聽la聽f贸rmula聽de聽trabajo.
  • Preparaci贸n聽de聽la聽superficie聽de聽asiento.
  • Fabricaci贸n聽del聽hormig贸n.
  • Transporte聽del聽hormig贸n.
  • Colocaci贸n聽 de聽 elementos聽 de聽 gu铆a聽 y聽 acondicionamiento聽 de聽 los聽 caminos聽 de聽rodadura聽para聽la聽pavimentadora聽y聽los聽equipos聽de聽acabado聽superficial.
  • Colocaci贸n聽de聽los聽elementos聽de聽las聽juntas.
  • Ejecuci贸n聽de聽juntas聽en聽fresco.
  • Terminaci贸n.
  • En聽su聽caso聽numeraci贸n聽y聽marcado聽de聽las聽losas.
  • Protecci贸n聽y聽curado聽del聽hormig贸n聽fresco.
  • Ejecuci贸n聽de聽juntas聽serradas.
  • Sellado聽de聽las聽juntas.

https://www.gomaco.com/

Para ampliar la informaci贸n os remito al Pliego de Prescripciones T茅cnicas para Pavimentos de Hormig贸n, de IECA y al siguiente enlace para visualizar v铆deos.

13 junio, 2018
 
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La captura de di贸xido de carbono: la carbonataci贸n del hormig贸n

By MADe [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) or CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)], from Wikimedia Commons

En posts anteriores ya hemos tratado el tema del di贸xido de carbono y el hormig贸n, en especial cuando cuantific谩bamos la cantidad de聽 CO2 que se emite a la atm贸sfera con la fabricaci贸n del hormig贸n o bien cuando trat谩bamos sobre la durabilidad del hormig贸n. En este post vamos a realizar un peque帽o an谩lisis de las investigaciones relacionadas con la carbonataci贸n del hormig贸n a lo largo del ciclo de vida de una estructura (Yepes, 2017).

Son pocos los estudios sobre el ciclo de vida de estructuras de hormig贸n que consideran la carbonataci贸n. Si se ignora la absorci贸n de CO2 se pueden sobrestimar las emisiones en un 13-48%, dependiendo del tipo de cemento y la aplicaci贸n del hormig贸n reciclado durante la vida secundaria (Collins, 2010). Este proceso de carbonataci贸n se denomina muchas veces recarbonataci贸n, puesto que el producto final es el carbonato c谩lcico, que es qu铆micamente el mismo componente que se utiliz贸 como ingrediente primario para la fabricaci贸n del cemento. La carbonataci贸n del hormig贸n se puede evaluar mediante modelos te贸ricos (Papadakis et al., 1991), modelos experimentales (Jiang et al., 2000) y modelos basados en la teor铆a de la difusi贸n y en pruebas reales (Houst y Wittmann, 2002).

El coeficiente de carbonataci贸n del hormig贸n depende de la porosidad y de la permeabilidad del recubrimiento de las armaduras, as铆 como de las condiciones ambientales a las que est茅 expuesto (Bertolini et al., 2004). Cuando reducimos la relaci贸n agua/cemento, dificultamos la difusi贸n de CO2 en el hormig贸n. El hecho de que la velocidad de carbonataci贸n sea mayor en hormigones protegidos de la intemperie se debe al bloqueo parcial de los poros por efecto de la lluvia en el exterior no protegido.

Oxidaci贸n de las armaduras como limitante de la durabilidad del hormig贸n armado

Si se comparan ambas condiciones se obtienen grandes diferencias, mostr谩ndose la gran influencia que tiene la humedad en la carbonataci贸n (Gal谩n et al., 2010). La cantidad necesaria de CO2 para bajar el pH hasta rangos casi neutros, en los que las armaduras dejan de estar protegidas, variar谩 en funci贸n de la reserva alcalina que el cemento aporte al hormig贸n, la cual depende tanto del tipo como de la cantidad de cemento utilizado (Ho and Lewis, 1987; Kobayashi y Uno, 1989). Zornoza et al. (2009) se帽alaron que la capacidad del hormig贸n para fijar CO2 es proporcional a la alcalinidad de la pasta de cemento. Otro factor muy importante es el recubrimiento del acero, pues cuanto mayor sea, m谩s tiempo tardar谩 el CO2 en deteriorar la protecci贸n alcalina frente a la corrosi贸n del acero. La EHE-08 (Fomento, 2008) calcula el coeficiente de carbonataci贸n en funci贸n de la exposici贸n a la lluvia, el aire ocluido, la resistencia del hormig贸n y el uso de adiciones.

Leber y Blakey (1956) estimaron los efectos de la carbonataci贸n suponiendo que todo el CO2 absorbido reacciona con la cal para formar carbonato c谩lcico en morteros y en hormig贸n. La carbonataci贸n del hormig贸n capta CO2 y compensa las emisiones de otras etapas del ciclo de vida. El tipo de cemento y el uso de hormig贸n reciclado influyen significativamente en la captura de CO2 (Collins, 2010). Flower y Sanjayan (2007) encontraron que la escoria de alto horno y la ceniza volante podr铆an reducir, respectivamente, las emisiones de CO2 del hormig贸n en un 22% y entre un 13% y un 15% en mezclas de hormig贸n habituales.

Pade y Guimaraes (2007), Collins (2010) y Dodoo et al. (2009) consideraron los modelos predictivos de la primera ley de difusi贸n de Fick para estimar la captura de CO2. Esta captura depende del coeficiente de carbonataci贸n, del tiempo, de la cantidad de cemento Portland por metro c煤bico de hormig贸n, de la cantidad de contenido de CaO en el cemento Portland, de la proporci贸n de CaO que puede ser carbonatada y de la superficie expuesta. Pade y Guimaraes (2007) analizaron la cantidad de hormig贸n que se recicla para uso secundario seg煤n el pa铆s y concluyeron que la trituraci贸n del hormig贸n tras su vida 煤til incrementa significativamente la carbonataci贸n gracias a la mayor superficie expuesta. Aproximadamente dos tercios de las emisiones producidas en la calcinaci贸n para fabricar cemento se pueden capturar si se deja el hormig贸n triturado expuesto durante 30 a帽os tras la finalizaci贸n de su vida 煤til (Dodoo et al., 2009). De hecho, un 70% del CO2 liberado en la producci贸n de cemento se recapturar铆a por el hormig贸n endurecido en 100 a帽os (B枚rjesson y Gustavsson, 2000).

La durabilidad del hormig贸n armado puede disminuirse significativamente por los procesos de degradaci贸n de origen ambiental o funcional (Angst et al., 2009; Guzm谩n et al., 2011). En consecuencia, la reducci贸n de la vida 煤til provoca una mayor cantidad de emisiones anuales. Adem谩s, contemplar la durabilidad tambi茅n es fundamental en un buen dise帽o conceptual, en la gesti贸n de calidad en la construcci贸n y en un buen plan de mantenimiento. As铆, A茂tcin (2000) se帽al贸 la importancia de considerar no solo el coste de 1 m3 de hormig贸n, sino el coste de 1 MPa o 1 a帽o del ciclo de vida de una estructura. La carbonataci贸n puede ayudar a reducir las emisiones totales de CO2 asociadas a la producci贸n de hormig贸n. Sin embargo, este fen贸meno hace perder la capa protectora alcalina que protege de la corrosi贸n y, por tanto, determina la durabiliad de la estructura.

Garc铆a-Segura et al. (2014) estudiaron el ciclo de vida de las emisiones de gases de efecto invernadero del hormig贸n elaborado con cemento con adiciones. Se evalu贸 la carbonataci贸n durante la vida 煤til y tras la demolici贸n, considerando que el 贸xido de calcio que no carbonate durante la etapa de uso lo puede hacer despu茅s de la demolici贸n. Encontraron que la carbonataci贸n durante la etapa de uso disminuye las emisiones totales en un 22% respecto a los hormigones con cemento Portland. Adem谩s, y esto es muy importante, el hormig贸n reciclado triturado y expuesto a la atm贸sfera garantiza una carbonataci贸n completa y una enorme reducci贸n de las emisiones de CO2.

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5 junio, 2018
 
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La optimizaci贸n multiobjetivo y la toma de decisiones multicriterio en ingenier铆a estructural

By retocada por Yeza de la versi贸n original de Alonsoquijano [Public domain], from Wikimedia Commons

Actualmente existe una tendencia clara hacia la evaluaci贸n de los impactos en todas las etapas del ciclo de vida de un producto. Esta tendencia ha llegado a los proyectos de estructuras, donde la evaluaci贸n de las repercusiones sociales, ambientales y econ贸micas de las distintas alternativas no deriva en una decisi贸n clara y un铆voca de la mejor soluci贸n, sobre todo cuando los objetivos que se pretenden se encuentran enfrentados entre s铆 (Jato-Espino et al., 2014; Penad茅s-Pl脿 et al., 2016; Zamarr贸n-Mieza et al., 2017; Sierra et al., 2018). El problema de seleccionar la mejor opci贸n en el 谩mbito del proyecto de puentes ha supuesto una l铆nea de investigaci贸n que se ha desarrollado enormemente en las 煤ltimas d茅cadas. Balali et al. (2014) expusieron que los problemas relacionados con la toma de decisiones a lo largo del ciclo de vida de un puente se pueden enmarcar dentro de las siguientes fases: (a) proyecto, (b) construcci贸n, y (c) uso y mantenimiento. Estas fases son las que se consideran habitualmente por otros autores (Malekly et al, 2010), que adem谩s a帽aden una 煤ltima fase en el ciclo de vida de un puente: (d) reciclado o demolici贸n.

As铆 pues, el proyecto de puentes se caracteriza por la presencia de m煤ltiples objetivos de dise帽o -muchos contradictorios entre s铆-, y la selecci贸n de la mejor opci贸n entre distintas alternativas. La calidad, la constructibilidad, la seguridad, el impacto ambiental y el coste son los aspectos que normalmente se consideran en el dise帽o y la planificaci贸n de las operaciones de mantenimiento de un puente. La optimizaci贸n multiobjetivo (Multi-Objective Optimization, MOO) resulta una herramienta 煤til cuando varios objetivos desean optimizarse simult谩neamente. MOO proporciona un conjunto de soluciones eficaces, constituyendo la denominada frontera de Pareto. Las soluciones que forman parte de la frontera de Pareto no pueden mejorarse sin que empeore cualquier otra soluci贸n de dicho conjunto. Koumousis y Arsenis (1998) utilizaron MOO para el dise帽o de estructuras de hormig贸n. Liao et al (2011) revisaron los estudios que utilizaron metaheur铆sticas para problemas relacionados con el ciclo de vida de un proyecto de construcci贸n. Por su parte, Zavala et al. (2013) estudiaron las metaheur铆sticas utilizadas en la optimizaci贸n multiobjetivo de las estructuras.

Se pueden rese帽ar varios estudios que han utilizado la optimizaci贸n multiobjetivo para comparar el dise帽o de estructuras de hormig贸n armado (Reinforced Concrete, RC) atendiendo a la reducci贸n de las emisiones de gases de efecto invernadero y la reducci贸n de costes (Mart铆nez-Mart铆n et al., 2012; Garc铆a-Segura et al., 2014, 2016; Yepes et al, 2015). Pay谩 et al. (2008) optimizaron p贸rticos de edificaci贸n de RC utilizando como funci贸n objetivo la constructibilidad, los costes econ贸micos, el impacto ambiental y la seguridad general de la estructura. Mart铆nez-Mart铆n et al. (2012) optimizaron las pilas RC de un puente considerando como funciones objetivo el coste econ贸mico, la congesti贸n de las armaduras pasivas y las emisiones de CO2. Yepes et al. (2015) incorporaron como funci贸n objetivo la vida 煤til en el dise帽o de una viga de secci贸n en I confeccionada con hormig贸n de alta resistencia. Garc铆a-Segura et al. (2014) incluyeron, adem谩s, un factor que eval煤a la seguridad global en esa misma estructura.

A pesar de que los dise帽os deben garantizar cierta durabilidad, esta funci贸n objetivo suele utilizarse m谩s en el 谩mbito de la gesti贸n del mantenimiento de infraestructuras ya existentes. As铆, Liu y Frangopol (2005) emplearon la optimizaci贸n multiobjetivo en puentes deteriorados atendiendo a su estado, a los niveles de seguridad y al coste de mantenimiento de la estructura a lo largo del ciclo de vida. Sabatino et al. (2015) optimizaron las operaciones de mantenimiento de la estructura a lo largo de su ciclo de vida bajo los objetivos simult谩neos de reducci贸n del coste de mantenimiento y la utilidad m铆nima anual asociada con un indicador relacionado con la sostenibilidad. Torres-Machi et al. (2015) optimizaron la gesti贸n sostenible de un pavimento considerando simult谩neamente aspectos econ贸micos, t茅cnicos y ambientales.

Otro aspecto de inter茅s en el 谩mbito de la investigaci贸n son los procedimientos que permiten seleccionar una soluci贸n de un conjunto de opciones posibles atendiendo a m煤ltiples criterios. Las t茅cnicas de toma de decisiones proporcionan un procedimiento racional a las decisiones basadas en cierta informaci贸n, experiencia y juicio. Estas t茅cnicas pueden clasificarse de acuerdo con la forma en la que el decisor articula sus preferencias. En un proceso 鈥a priori鈥, los expertos asignan los pesos de cada criterio en la etapa inicial. El proceso 鈥a posteriori鈥 no requiere una definici贸n previa de las preferencias. Por ejemplo, la optimizaci贸n multiobjetivo genera una gama de soluciones 贸ptimas, que se consideran igualmente buenas 鈥揻rontera de Pareto-. En este caso, la toma de decisiones tiene lugar 鈥a posteriori鈥. Este enfoque permite el an谩lisis de las mejores soluciones seg煤n cada objetivo, lo cual proporciona informaci贸n sobre la relaci贸n entre los objetivos y las soluciones. Jato-Espino et al. (2014) presentaron una revisi贸n del desarrollo de los m茅todos de decisi贸n multicriterio aplicados a la construcci贸n. Existen numerosas t茅cnicas de toma de decisiones multicriterio. TOPSIS (Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution), VIKOR (Multi-criteria Optimization and Compromise Solution), MAUT (Multi-Attribute Utility Theory), AHP (Analytical Hierarchy Process), ANP (Analytical Network Process), PROMETHEE (Preference Ranking Organization Method for Enrichment Evaluations), DEA (Data Envelopment Analysis), COPRAS (Complex Proportional Assessment) o QFD (Quality Function Deployment), son, entre otras, las m谩s extensamente utilizadas.

Abu Dabous y Alkass (2010) presentaron una estructura jer谩rquica para la toma de decisiones en la gesti贸n de puentes basados en MAUT y AHP. Sabatino et al. (2015) recurrieron a la teor铆a de utilidad de m煤ltiples atributos para evaluar diversos aspectos de la sostenibilidad estructural considerando los riesgos asociados a los fallos en el puente y las actitudes frente al riesgo de los decisores. Ardeshir et al. (2014) emplearon un AHP difuso para seleccionar la ubicaci贸n para la construcci贸n de un puente. Aghdaie et al. (2012) emplearon AHP y COPRAS para calcular la importancia relativa de los criterios y clasificar las alternativas en la selecci贸n de ubicaciones para construir nuevas pasarelas. Balali et al. (2014) seleccionaron el material, el procedimiento constructivo y la tipolog铆a estructural de un puente mediante la t茅cnica PROMETHEE. Tanto VIKOR (Opricovic, 1998) como TOPSIS (Hwang y Yoon, 1981) son m茅todos que seleccionan soluciones basadas en la distancia m谩s corta a la soluci贸n ideal. Opricovic y Tzeng (2004) compararon VIKTOR y TOPSIS y mostraron que presentan algunas diferencias en relaci贸n con la funci贸n de agregaci贸n y los efectos de normalizaci贸n. La t茅cnica difusa (fuzzy) (Zadeh, 1965) es una t茅cnica 煤til para representar la incertidumbre inherente en la vida real. Joshi et al. (2004) evaluaron un conjunto de criterios para seleccionar la cimentacion m谩s adecuada mediante fuzzy. AHP se combina con fuzzy (Jakiel y Fabianowski, 2015, Wang et al., 2001) para seleccionar entre distintas tipolog铆as de puentes RC y alternativas de plataforma offshore, respectivamente. Abu Dabous y Alkass (2010) indicaron la dificultad en establecer la importancia relativa entre dos elementos con planteamientos deterministas, debido a la incertidumbre inherente al comportamiento de los diferentes elementos.

Se han propuesto muchos m茅todos para reducir el conjunto de soluciones procedentes de la frontera de Pareto (Hancock y Mattson, 2013). El m茅todo de la regi贸n de 鈥渞odilla” (Rachmawati y Srinivasan, 2009) constituye un m茅todo 鈥a posteriori鈥 que distingue los puntos para los cuales una mejora en un objetivo da lugar a un empeoramiento significativo de al menos otro objetivo. Una regi贸n de 鈥渞odilla鈥 en el frente 贸ptimo de Pareto, visualmente es una protuberancia convexa en la parte delantera, la cual es importante para la toma de decisiones en contextos pr谩cticos, pues a menudo constituye el 贸ptimo en equilibrio. Los m茅todos de agrupaci贸n se centran en ensamblar soluciones en grupos y seleccionar soluciones representativas (Saha y Bandyopadhyay, 2009). Los m茅todos de filtrado eliminan las soluciones de Pareto que ofrecen poca informaci贸n al decisor (Mattson et al., 2004). Yepes et al. (2015a) propusieron un procedimiento sistem谩tico 鈥a posteriori鈥 para filtrar la frontera de Pareto, a la vez que proporcionaba conocimiento relevante derivado del proceso de resoluci贸n. Esta t茅cnica simplifica la elecci贸n de la soluci贸n preferente. Para ello se combinan matrices AHP aleatorias con la minimizaci贸n de la distancia para seleccionar la soluci贸n m谩s cercana a la ideal.

Se puede consultar una revisi贸n bibliogr谩fica reciente sobre la aplicaci贸n de las herramientas de decisi贸n multicriterio al ciclo de vida de los puentes en el trabajo de Penad茅s-Pl脿 et al. (2016). En este trabajo se comprueba c贸mo no existe una m茅trica universalmente aceptada para medir la diversidad de objetivos de todo tipo que se utilizan en la selecci贸n de la mejor opci贸n de proyecto de un puente para un caso determinado. Para ello se analizaron un total de 77 art铆culos publicados desde 1991. El estudio aplic贸 un an谩lisis multivariante de correspondencias (ver Figura). De este modo, se recogen los m茅todos de decisi贸n multicriterio que debe aplicar el ingeniero para la selecci贸n de alternativas seg煤n la fase del ciclo de vida del puente, as铆 como los criterios que se han considerado en dichos trabajos. La relaci贸n m谩s obvia se ha identificado entre la l贸gica difusa y la fase de uso y mantenimiento. Tambi茅n se observa que el m茅todo AHP es ampliamente usado en las tres primeras fases del ciclo de vida de un puente. Finalmente la fase de demolici贸n o reciclado es la menos estudiada, asoci谩ndose principalmente al m茅todo ANP.

Figura. An谩lisis de correspondencias entre la toma de decisiones y el ciclo de vida (Penad茅s-Pl脿 et al., 2016)

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28 mayo, 2018
 
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Instalaci贸n de un cub铆podo de 45 t en la Escuela de Ingenieros de Caminos de Valencia

Esta ma帽ana, a las 7 de la ma帽ana, empezaron las maniobras para la instalaci贸n de un cub铆podo de 45 toneladas en un jard铆n anexo a la Escuela T茅cnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Se trata de una de las acciones encaminadas a conmemorar el 50 aniversario de nuestra Escuela. Por cierto, esto nos hermana con la Escuela de Ingenieros de Caminos de A Coru帽a, que tambi茅n tiene uno en sus jardines (ver la 煤ltima fotograf铆a).

Para ello se ha utilizado una gr煤a de 200 t. Este cub铆podo se ha utilizado, entre otros sitios, en el contradique de Langosteira.

Felicito desde esta p谩gina al director de nuestra Escuela, Eugenio Pellicer y a su equipo por la iniciativa. Os dejo algunas fotograf铆as y v铆deo sobre esta instalaci贸n.

 

 

Cub铆podo instalado en la Escuela de Ingenieros de Caminos de A Coru帽a. Imagen: V. Yepes

Os dejo alg煤n v铆deo explicativo de este cub铆podo, desarrollado por profesores de nuestra Escuela e instalado por SATO.

 

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