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La “crisis” de las infraestructuras

Preservar las infraestructuras en un estado m铆nimamente adecuado de conservaci贸n y mantenimiento es una necesidad de primer orden en cualquier sociedad. Sin embargo, por motivos que a veces son estructurales y otras coyunturales, los responsables de esta tarea no prestan la atenci贸n y los recursos necesarios para este cometido. Parece que la inversi贸n en conservaci贸n de los activos siempre ha sido insuficiente incluso en pa铆ses desarrollados.

En efecto, parece evidente que el desarrollo econ贸mico que tuvo lugar en pa铆ses como el nuestro en la 煤ltima parte del siglo XX se centr贸, en el caso por ejemplo de las carreteras, en ampliar la red para apoyar dicho desarrollo. Si bien es cierto que estas nuevas infraestructuras nacen con un periodo de vida relativamente largo, tambi茅n es cierto que una parte nada desde帽able de dicha infraestructura est谩 empezando a notar el paso del tiempo, y lo que es peor, parece que podemos vivir dentro de un horizonte no tan lejano, a un verdadero colapso en los niveles de servicio prestados por estos activos. Lo peor de todo ello es que estas infraestructuras se financiaron a largo plazo y la siguiente generaci贸n se va a encontrar con la sorpresa de tener que pagar (m谩s…)

12 Septiembre, 2016
 
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Algoritmos mem茅ticos para el dise帽o de puentes de carretera de vigas prefabricadas de hormig贸n pretensado con fibras de acero

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Nos han publicado聽un art铆culo cient铆fico en la prestigiosa revista Journal of Structural Engineering, del ASCE (American Society of Civil Engineers). Esta聽investigaci贸n se enmarca dentro del proyecto HORSOST que est谩 desarrollando nuestro equipo de investigaci贸n, y he pensado que puede ser de inter茅s comentarla brevemente en el blog.

En este trabajo se describe la influencia de las fibras de acero en el dise帽o de coste m铆nimo de puentes de carretera de vigas prefabricadas con secci贸n transversal en doble U pretensadas y vanos isost谩ticos. Para ello se utiliza un algoritmo mem茅tico con una b煤squeda en entornos variable (MA-VDNS) para optimizar el coste de estas estructuras contando las fases de fabricaci贸n, transporte y construcci贸n del puente. El problema implica 41 variables de dise帽o discretas que definen la geometr铆a de la viga y de la losa, los materiales en ambos elementos, las armaduras pasiva y activa y la resistencia residual a tracci贸n de las fibras. El uso de las fibras disminuye el peso medio de la viga en un 1,72% y reduce el n煤mero medio de tendones en un 3,59%; sin embargo, incrementa un 8,71% de media la armadura pasiva necesaria. Por 煤ltimo, y a pesar del mayor coste del hormig贸n con fibras, se comprueba que su uso es econ贸micamente viable, pues se consigue una diferencia relativa media de coste respecto al hormig贸n sin fibras, inferior al 0,19%.

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Resultados interesantes:

  • A pesar del mayor coste econ贸mico del hormig贸n con fibras y de que el estado de decompresi贸n del hormig贸n no ocurre en ninguna fibra de la secci贸n de la viga por el pretensado, el hormig贸n con fibras es competitivo econ贸micamente respecto al no uso de fibras, puesto que la diferencia relativa es inferior al 5,36% en el peor de los casos.
  • El estudio param茅trico realizado indica una buena correlaci贸n del coste, canto y peso de la viga y n煤mero de tendones respecto a la luz del puente. Esto permite un predimensionamiento ajustado.
  • Se ha comprobado que las fibras reducen de media un 3,59% el n煤mero de tendones necesarios, lo cual significa que su uso puede compensar parte del pretensado necesario.
  • Sorprende comprobar que el uso de fibras incrementa de media un 8,71% la armadura necesaria por unidad de superficie de losa. Esto se puede explicar debido a que la carest铆a del hormig贸n con fibras hace que el algoritmo intente disminuir su volumen, lo cual se compensa con el incremento de armadura pasiva.
  • En el caso de las estructuras 贸ptimas, se ha encontrado una reducci贸n del 6% del peso de las vigas realizadas con fibras, lo cual puede ser relevante para el transporte e izado de los elementos.

Referencia:

MART脥, J.V.; YEPES, V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F. (2015). A memetic algorithm approach to designing of precast-prestressed concrete road bridges with steel fiber-reinforcement. Journal of Structural Engineering ASCE, 141(2):聽04014114. DOI:10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001058聽, 04014114.

Abstract

This paper describes the influence of steel fiber-reinforcement on the design of cost-optimized, prestressed concrete, precast road bridges, with a double U-shaped cross-section and isostatic spans. A memetic algorithm with variable-depth neighborhood search (MA-VDNS) is applied to the economic cost of these structures at different stages of manufacturing, transportation and construction. The problem involved 41 discrete design variables for the geometry of the beam and the slab, materials in the two elements, active and passive reinforcement, as well as residual flexural tensile strength corresponding to the fibers. The use of fibers decreases the mean weight of the beam by 1.72%, reduces the number of strands an average of 3.59%, but it increases the passive reinforcement by 8.71% on average, respectively. Finally, despite the higher cost of the fibers, their use is economically feasible since the average relative difference in cost is less than 0.19%.

Keywords: Heuristic optimization; precast beam; prestressed concrete bridge; steel fiber; structural design.

Link:http://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%29ST.1943-541X.0001058

5 Septiembre, 2016
 
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El demoledor informe ASCE respecto a las redes de abastecimiento de agua potable

Rotura de la tuber铆a de agua en Boston, 1925. Leslie Jones, Boston Public Library

Rotura de la tuber铆a de agua en Boston, 1925. Leslie Jones, Boston Public Library

Llevamos varios posts reflexionando sobre la necesidad en la durabilidad y el mantenimiento de las infraestructuras. Ya se ha comentado varias veces que la crisis silenciosa, profunda y demoledora es la actual “crisis de las infraestructuras“, con un efecto que, con la pol铆tica actual de inversiones en mantenimiento, va a provocar en poco tiempo un聽gran impacto en la calidad de vida de los ciudadanos.

A este respecto, voy a hacerme eco del 2013 Repord Card for America’s Infrastructure del ASCE. Se trata de un informe que califica el estado de las infraestructuras de todo tipo en Estados Unidos. En particular, vamos a fijarnos en las infraestructuras de abastecimiento de agua potable, cuya calificaci贸n actual es D, por debajo de lo admisible. Los datos que a continuaci贸n se citan suponen una aut茅ntica bola de cristal que permite vislumbrar claramente lo que puede ocurrir en Espa帽a con este tipo de infraestructuras. El documento completo lo pod茅is descargar en pdf aqu铆:聽http://www.infrastructurereportcard.org/a/documents/Drinking-Water.pdf

Existen casi 170.000 redes de abastecimiento de agua potable en Estados Unidos, de los cuales 54.000 son sistemas p煤blicos que suministran agua a m谩s de 264 millones de personas. Sin embargo, gran parte de la infraestructura de agua potable de Estados Unidos est谩 llegando al final de su vida 煤til, presentando muchas de ellas m谩s de 100 a帽os de antig眉edad. Se estima en 240.00 roturas de tuber铆as聽de agua al a帽o, lo cual significa que su reemplazamiento聽puede costar m谩s de 1 bill贸n (1012) de d贸lares, seg煤n datos de la American Water Works Association (AWWA). [No confundir los billones y trillones americanos con los europeos]

ASCE 1

Si bien es cierto que se est谩n ampliado continuamente estas redes de suministro, estos sistemas presentan componentes cuya vida 煤til puede oscilar entre 15 y 95 a帽os. Este dato indica que gran parte de la infraestructura de las ciudades m谩s antiguas del pa铆s deber铆a reemplazarse de forma inmediata. Las roturas y fallos provocan da帽os en carreteras, problemas en el caso de incendios, interrupciones en el transporte, comercio, etc.聽Se estima que en Estados Unidos existen m谩s de un mill贸n y medio de kil贸metros de tuber铆as enterradas en condiciones desconocidas. Algunas de ellas datan de la Guerra de Secesi贸n, y no se inspeccionan hasta que existe un problema o rotura. Las roturas son cada vez m谩s comunes, estim谩ndose en m谩s de 240.000 cada a帽o.

La determinaci贸n del estado real de las redes es rentable, pues permitir铆a abordar su mantenimiento antes de que los fallos ocurriesen, con un ahorro muy notable de los costes. Adem谩s, se podr铆an evitar sustituciones de tramos que estuviesen en buenas condiciones.聽La Environmental Protection Agency (EPA) estima que aproximadamente entre 6.500 y 8.000 kil贸metros de tuber铆as se reemplazan anualmente. Sin embargo, para el a帽o 2035 el pico de reposici贸n anual podr铆a oscilar聽entre 25.500 a 32.000 km. Adem谩s, un aparte de las tuber铆as instaladas a mediados del siglo XX empezar谩 a fallar masivamente.

En 2012, la AWWA estim贸 que el valor de reposici贸n total de los m谩s de mill贸n y medio de kil贸metros de tuber铆as es de aproximadamente 2,1 billones de d贸lares (2,1×1012) si se reemplazaran todas las tuber铆as simult谩neamente. Si s贸lo se actuara en聽los tramos en peor estado en los pr贸ximos 25 a帽os, el coste ser铆a de un bill贸n de d贸lares aproximadamente.

El presupuesto de reposici贸n se duplicar谩 de los aproximadamente 13.000 millones de d贸lares anuales a los casi 30.000 millones (en d贸lares de 2010) en la d茅cada del 2040, lo cual supondr谩 un encarecimiento muy importante de la facturaci贸n del agua y los impuestos locales. El retraso en la inversi贸n puede degradar el servicio de abastecimiento de agua potable, aumentando las interrupciones del servicio y aumentando los gastos en reparaciones de emergencia.

En el horizonte de 2050, se necesitar谩n m谩s de 1,7 billones de d贸lares, seg煤n el AWWA. Las previsiones de la EPA son m谩s conservadoras, pues no tienen en cuenta el crecimiento de la poblaci贸n. En el a帽o 2007 hicieron una previsi贸n a 20 a帽os de 334,8 mil millones de d贸lares para 53.000 redes p煤blicas y 21.400 redes de entidades sin 谩nimo de lucro. Se necesitar铆an 199 mil millones de d贸lares para los sistemas de distribuci贸n, 67 mil millones para los sistemas de tratamiento de aguas, y 39 mil millones para el almacenamiento del agua.

Estas necesidades se traducen en m谩s de 1000 d贸lares por persona en gran parte de los Estados Unidos. Estas necesidades no se est谩n cubriendo al ritmo necesario. En el a帽o 2008 los gobiernos estatales y locales estimaron un total de 93 mil millones de d贸lares de gasto anual para las aguas residuales y la infraestructura de agua potable. Las asignaciones del Congreso han disminuido durante el periodo 2008-2012, con una asignaci贸n de s贸lo 6,9 mil millones de d贸lares, con un promedio de 1,38 mil millones anuales, o lo que es lo mismo, 27,6 mil millones en 20 a帽os. Esto es s贸lo el 8% de las necesidades identificadas por la EPA.

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17 Agosto, 2015
 
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Innovaci贸n creativa en las empresas constructoras espa帽olas

Resumen:聽Las peque帽as y medianas empresas constructoras se caracterizan por estructuras organizativas muy enfocadas en el control. Como consecuencia de ello, los empleados se centran en las actividades del d铆a a d铆a, con poco tiempo o motivaci贸n para generar ideas creativas. Normalmente, las mejoras tecnol贸gicas en estas empresas surgen como resultado de la resoluci贸n de los problemas que surgen el la propia obra. Sin embargo, esta situaci贸n est谩 cambiando. Algunas administraciones p煤blicas espa帽olas ya consideran la innovaci贸n como un valor a帽adido a la hora de adjudicar una obra; por tanto, las grandes empresas han visto rentable sistematizar sus esfuerzos en innovaci贸n. Esta actitud tambi茅n est谩 afectando a las peque帽as y medianas empresas, que empiezan a modificar su actitud hacia la innovaci贸n para mantener la competitividad. La implantaci贸n de un sistema de mejora de la innovaci贸n y de gesti贸n del conocimiento puede ser la soluci贸n para superar esta desventaja. En el presente art铆culo se analiza la implantaci贸n de un sistema de gesti贸n de la innovaci贸n realizada por una empresa constructora de tama帽o medio durante un periodo de 9 a帽os. El sistema se basa en un conjunto de procesos orientados a generar proyectos de innovaci贸n que permitan al contratista documentar la innovaci贸n, no s贸lo con fines internos relacionados con la gesti贸n del conocimiento, sino tambi茅n para conseguir objetivos externos asociados con la obtenci贸n de mejores resultados en las adjudicaciones p煤blicas. Estos procesos son los siguientes: (1) vigilancia tecnol贸gica, (2) creatividad, (3) planificaci贸n y ejecuci贸n de proyectos de innovaci贸n, (4) transferencia tecnol贸gica, y (5) protecci贸n de resultados.聽El 煤ltimo paso es la retroalimentaci贸n de todo el proceso a trav茅s de la evaluaci贸n de los resultados finales. La implantaci贸n de un sistema de innovaci贸n se asegura en una organizaci贸n a trav茅s de la capacitaci贸n del personal, la participaci贸n de las partes interesadas y el fomento de la cultura de la innovaci贸n.

Palabras clave: Construcci贸n, innovaci贸n, gesti贸n, proceso, sistema.

Leer m谩s en: http://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%29EI.1943-5541.0000251

Referencia:

Yepes, V., Pellicer, E., Alarc贸n, L., and Correa, C. (2015). “Creative Innovation in Spanish Construction Firms.” J. Prof. Issues Eng. Educ. Pract. , 10.1061/(ASCE)EI.1943-5541.0000251 , 04015006.

 

 

30 Abril, 2015
 
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Universidad Politécnica de Valencia