En un estudio pionero, investigadores de la Universitat Politècnica de València y la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (Chile) han revelado el enorme potencial del aprendizaje automático (Machine Learning, ML) en la mejora de la integridad y calidad de las infraestructuras hídricas.
Publicado en la Applied Sciences, revista del primer cuartil del JCR, el estudio analiza en profundidad la literatura científica reciente sobre el tema, para lo cual revisa 1087 artículos con el fin de identificar las áreas más prometedoras en la aplicación de estas tecnologías a la gestión del agua. Esta revisión va más allá de lo convencional al aplicar modelos avanzados de procesamiento del lenguaje natural (NLP), específicamente BERTopic, que permiten comprender el contexto y los temas emergentes en esta área de investigación.
Contexto y relevancia del estudio
El mantenimiento de infraestructuras de agua seguras y eficientes es un desafío global, especialmente en un contexto de cambio climático, urbanización creciente y escasez de recursos hídricos. A medida que aumentan los eventos climáticos extremos, las infraestructuras se ven sometidas a un estrés adicional. Estas condiciones afectan al acceso y a la distribución de agua de calidad, clave para la salud pública, el medio ambiente y sectores estratégicos como la agricultura, la industria y la energía.
En este contexto, el aprendizaje automático se presenta como una herramienta potente para gestionar y optimizar la calidad y el suministro del agua. Los algoritmos de ML pueden procesar grandes volúmenes de datos de sensores y otras fuentes para mejorar las predicciones y la toma de decisiones en tiempo real. Además, permiten diseñar protocolos de tratamiento del agua más eficientes, reducir las pérdidas en las redes de distribución y anticiparse a los problemas antes de que se conviertan en fallos significativos.
Metodología y clasificación de temas
Para explorar el uso del ML en la gestión de infraestructuras hídricas, el equipo realizó una búsqueda sistemática en la base de datos Scopus, centrada en artículos en inglés publicados desde 2015. Los investigadores aplicaron el modelo BERTopic, una técnica de NLP que utiliza redes neuronales (transformers) entrenadas para identificar y organizar los principales temas en la literatura. Esto permitió clasificar con precisión los estudios en cuatro grandes áreas de aplicación:
Detección de contaminantes y erosión del suelo: El uso de ML en esta área permite la detección avanzada de contaminantes como los nitratos y los metales pesados en las aguas subterráneas. Mediante imágenes satelitales y sensores en campo, estos modelos analizan factores ambientales y condiciones del suelo para predecir y mapear zonas de riesgo de contaminación y erosión.
Predicción de niveles de agua: El estudio destaca cómo las técnicas de aprendizaje automático, incluidas las redes neuronales y los modelos de series temporales, pueden prever las fluctuaciones en los niveles de agua de ríos, lagos y acuíferos. Esto resulta crucial para la gestión de los recursos hídricos en situaciones climáticas extremas, como las inundaciones y las sequías, y también para optimizar el uso del agua en la agricultura y la industria.
Detección de fugas en redes de agua: Las pérdidas de agua suponen un problema significativo en las redes de distribución, especialmente en las zonas urbanas. El estudio descubrió que el ML, junto con tecnologías de sensores IoT, permite la detección precisa de fugas mediante el análisis de patrones de flujo y presión en las tuberías. Los algoritmos pueden identificar y localizar fugas, lo que reduce el desperdicio y mejora la eficiencia de la distribución.
Evaluación de la potabilidad y calidad del agua: Garantizar el acceso a agua potable es fundamental para la salud pública, y el estudio subraya la utilidad del aprendizaje profundo en el control de la calidad del agua. Los algoritmos analizan parámetros de calidad como la turbidez, el pH y la presencia de sustancias químicas nocivas, con el fin de asegurar la potabilidad. Estos modelos también permiten automatizar los sistemas de alerta temprana en zonas con infraestructuras hídricas vulnerables.
Implicaciones y futuros pasos
Este estudio concluye que el uso de aprendizaje automático en la gestión del agua permite una mayor eficiencia y sostenibilidad, y supone un paso adelante en la administración de los recursos hídricos frente a los desafíos ambientales en aumento. Los autores señalan que la combinación de ML con sistemas de monitoreo avanzado puede transformar la forma en que gestionamos las infraestructuras hídricas, permitiendo predicciones precisas y decisiones basadas en datos en tiempo real.
En el futuro, se centrarán en mejorar la precisión de los modelos para áreas específicas, así como en implementar estos sistemas a gran escala. Además, se abren nuevas oportunidades para optimizar las redes de distribución mediante sistemas automatizados, algo vital en un contexto donde el agua es un recurso cada vez más valioso y escaso.
Este estudio no solo aporta conocimiento a la comunidad científica, sino que también proporciona una base sólida para que gestores y responsables de políticas públicas integren el aprendizaje automático en sus prácticas de gestión del agua, avanzando así hacia una gestión hídrica más sostenible y resiliente.
En el ámbito de la ingeniería de la construcción, la planificación de proyectos es fundamental para asegurar el cumplimiento de los plazos y la optimización de los recursos. Tradicionalmente, este proceso ha estado marcado por el uso del método PERT/CPM, que se basa en la premisa de que los proyectos están condicionados principalmente por el tiempo. En este enfoque, los pasos clave incluyen la asignación de duraciones a las actividades y la definición de sus precedencias. Sin embargo, este método asume de manera implícita que los recursos, como la mano de obra, los equipos y los materiales, están siempre disponibles y en cantidades suficientes para cumplir con la secuencia constructiva planificada. En la práctica, muchas veces ni siquiera se consideran los recursos de las actividades al definir la red de trabajo; en su lugar, el enfoque se limita a gestionar los aspectos temporales de la programación.
La realidad del sector de la construcción presenta otros desafíos, como los «cuellos de botella», que afectan significativamente el cronograma de los proyectos. En este contexto de limitaciones de recursos ha surgido el método de la cadena crítica (Critical Chain Method, CCM; Critical Chain Scheduling, CCS; o Critical Chain Project Management, CCPM). Este enfoque innovador no solo tiene en cuenta la secuencia de las actividades, sino también la disponibilidad de los recursos, lo que permite una planificación más realista y eficaz.
Además, es importante mencionar que la metodología tradicional de elaboración de cronogramas tiende a utilizar duraciones «hinchadas», lo que puede provocar una dilatación de los plazos del proyecto. El método de la cadena crítica (CCPM) sugiere reducir significativamente estas estimaciones, eliminando las reservas de tiempo innecesarias. La solución propuesta consiste en programar el proyecto con duraciones más ajustadas y añadir «colchones» para gestionar el tiempo de manera más efectiva. Al aplicar el CCPM, se incorpora la teoría de las restricciones a la gestión de proyectos, lo que supone un cambio significativo en la forma de planificar y ejecutar los proyectos.
Origen de la cadena crítica
La cadena crítica tiene sus raíces en la novela «La meta», publicada en 1984 por el físico israelí Eliyahu M. Goldratt. En esta obra, Goldratt llamó la atención del público al presentar ideas innovadoras sobre la gestión de empresas, utilizando como telón de fondo una fábrica ineficiente y su atormentado director, que siempre se enfrentaba a los cuellos de botella de la producción. A través de esta narrativa, Goldratt introdujo los principios de la teoría de las restricciones, que establece que, en cada momento, hay un número limitado de factores que actúan como obstáculos para el pleno desarrollo de la producción.
En 1997, Goldratt amplió estos conceptos en su libro «La cadena crítica», donde se centró en la velocidad y la fiabilidad en la ejecución de proyectos. Su enfoque se basa en la reducción drástica de la duración de las actividades y en la incorporación de colchones de protección en los plazos. Goldratt, reconocido como un gurú en el ámbito empresarial, difundió el concepto de cadena crítica en el sector de las grandes corporaciones. Los expertos consideran sus ideas como una de las mayores contribuciones a la planificación de proyectos de los últimos treinta años. A medida que el método de la cadena crítica se ha ido implementando progresivamente en el sector de la construcción, se han logrado reducciones en los plazos de entrega de entre un 10 % y un 50 %.
Teoría de las restricciones
La teoría de las restricciones (Theory of Constraints, TOC) se define por la identificación de «restricciones», que son aquellos factores que impiden que un sistema alcance su máximo rendimiento. Según la TOC, cada sistema presenta al menos una restricción que afecta a su flujo de producción. Si no existieran restricciones, el flujo podría crecer indefinidamente o, en el extremo opuesto, ser nulo, ya que el flujo máximo de producción no puede exceder el de su recurso de menor capacidad, conocido como «cuello de botella».
La analogía de un proyecto con un flujo de corriente permite identificar que su restricción es el eslabón más débil, el cual determina la capacidad del sistema. Desde la perspectiva temporal, la restricción de un proyecto corresponde a la secuencia más larga de actividades, que a su vez establece el plazo total.
Es importante destacar que las restricciones pueden ser tanto físicas como no físicas e incluir factores políticos y emocionales. Un problema central, conocido como «conflicto sin resolver» (core conflict), debe ser abordado por el equipo de gestión, que tiene la responsabilidad de encontrar una solución o, al menos, minimizar su impacto.
El algoritmo de la teoría de las restricciones (TOC) para optimizar el rendimiento de una cadena de actividades se compone de cinco pasos que pueden considerarse una estrategia de mejora continua. Estos pasos incluyen:
Identificar la restricción del sistema: El objetivo es completar el proyecto lo antes posible. La cadena crítica representa el camino más corto, considerando no solo las dependencias lógicas y las duraciones de las actividades, sino también la disponibilidad de recursos.
Explorar la restricción: Esta fase consiste en proteger la duración total del proyecto contra retrasos en las tareas que forman parte de la cadena crítica. Comprimir la duración de estas actividades, eliminando obstáculos y márgenes de tiempo, contribuye a que el proyecto cumpla plazos más ajustados.
En conclusión, la adopción de la cadena crítica y la teoría de las restricciones en la planificación de proyectos de construcción no solo mejora la eficiencia, sino que también proporciona un enfoque más realista para gestionar los plazos y los recursos. Con una implementación adecuada de estas metodologías, las empresas constructoras pueden optimizar su rendimiento y alcanzar sus objetivos de manera más efectiva.
Os dejo algunos vídeos explicativos al respecto.
Referencias:
GOLDRATT, E. M.; COX, J. (2016). The goal: a process of ongoing improvement. Routledge.
GOLDRATT, E. M. (2017). Critical chain: A business novel. Routledge, 2017.
PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.C.; MOURA, H.P.; CATALÁ, J. (2013). Construction management. John Wiley & Sons.
MATTOS, A.D.; VALDERRAMA, F. (2020). Métodos de planificación y control de obras. Editorial Reverté.
YANG, J-B. How the critical chain scheduling method is working for construction. Cost engineering, 2007, vol. 49, no 4, p. 25.
El estudio, liderado por Salvador López y Víctor Yepes y publicado en la revista Advances in Civil Engineering, se centra en cómo las pequeñas y medianas empresas (pymes) del sector de la construcción pueden optimizar la gestión y el intercambio de conocimiento (conocido como KS, Knowledge Sharing, y KT, Knowledge Transfer) para mejorar su competitividad y capacidad de innovación. Este tipo de empresas, que son fundamentales para el crecimiento económico y la generación de empleo en muchas economías, se enfrentan a retos significativos en la adaptación a los cambios del mercado y en la implementación de procesos innovadores, especialmente en un sector tan competitivo y dinámico como el de la construcción.
El valor del conocimiento en las pymes de construcción
El estudio parte de la premisa de que el conocimiento es uno de los activos más valiosos para las organizaciones, especialmente en industrias de rápido cambio. Una gestión adecuada del conocimiento en las pymes no solo permite que estas empresas sobrevivan, sino que prosperen, manteniendo una ventaja competitiva mediante la innovación continua. Sin embargo, a pesar de su importancia, las pymes han enfrentado históricamente dificultades en este ámbito, dado que, a diferencia de las grandes empresas, suelen carecer de estructuras de gestión del conocimiento consolidadas o de los recursos necesarios para implementar complejos sistemas de intercambio de información.
Metodología del estudio
Para comprender mejor el panorama actual y las tendencias futuras en la gestión del conocimiento en pymes de la construcción, López y Yepes emplearon un enfoque bibliométrico y analizaron 184 publicaciones académicas mediante técnicas avanzadas, como el análisis de co-citación y el análisis de palabras clave, facilitado por el software VOSviewer. Este programa permitió crear un mapa conceptual que muestra las conexiones entre estudios y temáticas clave, y ayudó a identificar patrones emergentes y áreas que requieren más investigación. La visualización de estos datos ayudó a resaltar cómo el intercambio y la transferencia de conocimientos han evolucionado en el sector, y ofreció una visión estructurada de los temas y métodos predominantes en el ámbito de la gestión del conocimiento.
Resultados principales y recomendaciones
El análisis revela varias tendencias importantes. En primer lugar, la colaboración interorganizacional y el aprendizaje continuo se destacan como factores esenciales para el éxito de las pymes en la gestión del conocimiento. Al fomentar redes de trabajo en colaboración, tanto dentro como fuera de la organización, las pymes pueden beneficiarse de una mayor fluidez en el intercambio de conocimientos, lo que facilita la innovación y la mejora de procesos. Otro aspecto clave es el desarrollo de capacidades tecnológicas y la implementación de sistemas digitales que permitan organizar y difundir el conocimiento de manera eficiente. Estos sistemas pueden incluir desde plataformas digitales de comunicación interna hasta bases de datos de conocimientos compartidos.
López y Yepes subrayan también la importancia del liderazgo transformacional en estas empresas. Un estilo de liderazgo que fomente la apertura y la flexibilidad de la organización puede ser determinante para crear una cultura de innovación en la que el conocimiento fluya de forma más efectiva. Esta cultura de apertura es crucial para que las pymes puedan adaptarse a los cambios en el sector y aprovechar las oportunidades de mejora y crecimiento.
Además, el estudio identifica varias áreas de mejora. Las pymes del sector de la construcción suelen enfrentar problemas en la transferencia de conocimientos debido a ineficiencias en sus redes colaborativas y a la falta de sistemas digitales que apoyen esta tarea. Como resultado, los autores recomiendan una mayor inversión en infraestructura tecnológica, como herramientas de gestión del conocimiento, que faciliten la recopilación, el almacenamiento y la difusión de la información relevante. También sugieren adaptar estas prácticas de intercambio a contextos culturales y geográficos específicos, especialmente para las empresas que operan en mercados globales o que colaboran con organizaciones de otras regiones.
Implicaciones para el futuro de la gestión del conocimiento en pymes
Las conclusiones de López y Yepes destacan la necesidad de que la gestión del conocimiento en las pymes del sector de la construcción evolucione para responder a los desafíos del mercado actual. Entre las recomendaciones de futuro, el estudio enfatiza la necesidad de adoptar un enfoque de aprendizaje continuo y de mejorar las capacidades tecnológicas para facilitar la innovación y el crecimiento sostenido. Además, sugiere que las pymes deberían desarrollar una cultura organizacional que valore y facilite el intercambio de conocimientos a todos los niveles, desde la alta dirección hasta el personal operativo.
Este marco de gestión del conocimiento supone un cambio fundamental para las pymes del sector de la construcción, ya que les proporciona una base sólida para crear redes colaborativas y sistemas de intercambio de información que les permitan ser competitivas en un sector globalizado y en rápida evolución. Así, este trabajo no solo proporciona un marco conceptual para entender la gestión del conocimiento en estas empresas, sino que también ofrece una guía práctica para que puedan adaptarse y prosperar en el entorno actual.
Figura 1. Vista aérea de paso superior. Google Maps.
El artículo de investigación presentado en el 28th International Congress on Project Management and Engineering por los autores Yepes-Bellver, Martínez-Pagán, Alcalá, y Yepes es un análisis integral del predimensionamiento de los tableros de puentes losa pretensados aligerados.
Este informe detalla su importancia y sugiere mejoras en el diseño estructural mediante la optimización con métodos avanzados como el modelo Kriging y algoritmos de optimización heurística.
El trabajo se enmarca dentro de los proyectos de investigación HYDELIFE y RESILIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
1. Contexto del empleo de los puentes losa pretensados aligerados
Los puentes de losa pretensada son fundamentales en las infraestructuras de carreteras y vías ferroviarias debido a su capacidad para cubrir luces de entre 10 y 45 metros, lo que los hace más resistentes, duraderos y adaptables a distintos diseños geométricos. El coste de estos puentes suele representar entre un 5 % y un 15 % de los gastos totales de una infraestructura de transporte. Además, los puentes losa ofrecen una mayor flexibilidad y una apariencia estética superior, ya que eliminan las juntas de calzada, lo que mejora la comodidad y reduce el desgaste del tablero al tráfico.
Principales ventajas de los puentes losa pretensados:
Resistencia y durabilidad: estos puentes ofrecen una alta resistencia a la torsión y la flexión, por lo que son ideales para soportar cargas variables y condiciones climáticas adversas.
Versatilidad en el diseño: gracias a su construcción in situ, es posible adaptarlos a terrenos irregulares o a condiciones complejas, como curvas pronunciadas y anchos variados, lo que permite construirlos con rasantes bajas.
Ahorro de materiales y costes: Al diseñarse sin juntas y con posibilidades de aligeramiento, su mantenimiento resulta menos costoso en comparación con otras tipologías.
2. Predimensionamiento y limitaciones en los métodos actuales
El predimensionamiento es esencial en la fase preliminar del diseño de puentes con losas pretensadas. Tradicionalmente, los ingenieros utilizan reglas empíricas basadas en la experiencia para definir parámetros geométricos iniciales, como el espesor de la losa, la relación entre el canto y la luz y la cantidad de armadura activa y pasiva. Sin embargo, estos métodos tradicionales tienen limitaciones en cuanto a eficiencia y sostenibilidad, ya que no optimizan el uso de materiales ni reducen el impacto ambiental.
Desventajas de los métodos convencionales de predimensionamiento:
Rigidez en el diseño: los métodos empíricos pueden ser inflexibles, lo que limita las opciones de diseño y hace que la estructura no se adapte eficientemente a los criterios de optimización moderna.
Ineficiencia económica y ambiental: al no tener en cuenta factores de sostenibilidad y costes, estos métodos pueden provocar un uso excesivo de materiales, lo que aumenta la huella de carbono y el consumo energético.
3. Propuesta de optimización con modelos Kriging y metaheurísticas
La propuesta de los investigadores consiste en aplicar una optimización bifase mediante modelos Kriging combinados con el recocido simulado, un algoritmo heurístico. Esta técnica permite reducir el tiempo de cómputo en comparación con los métodos de optimización tradicionales sin perder precisión. La optimización se centra en tres objetivos clave:
Minimización del coste
Reducción de emisiones de CO₂
Disminución del consumo energético
El Kriging, un tipo de metamodelo, facilita la interpolación de datos en una muestra determinada, lo que permite que los valores estimados sean predictivos y evite el alto coste computacional que conllevan las simulaciones estructurales completas. Para implementar esta técnica, se usa un muestreo de hipercubo latino (LHS), que permite generar variaciones en el diseño inicial de los puentes y proporciona una base sobre la que se aplica el modelo Kriging para ajustar las alternativas optimizadas de diseño.
4. Resultados y comparación con diseños convencionales
A continuación, se exponen los principales hallazgos del estudio, basados en la optimización de puentes reales y en la comparación con métodos empíricos:
Esbeltez y espesor de la losa: la investigación recomienda que aumentar la relación entre el canto y la luz mejora la sostenibilidad del diseño. Los puentes optimizados presentan relaciones de hasta 1/30, en comparación con el rango usual de 1/22 a 1/25.
Volumen de hormigón y armaduras: los resultados muestran una disminución del volumen de hormigón y del número de armaduras activas necesarias, mientras que aumenta el número de armaduras pasivas. Este ajuste permite reducir tanto el coste como las emisiones.
Uso de materiales de construcción: se recomienda el uso de hormigón de resistencia entre 35 y 40 MPa para obtener una combinación óptima entre coste y sostenibilidad. La cantidad de aligeramientos interiores y exteriores también contribuye significativamente a la reducción del peso total sin comprometer la resistencia.
Comparativa de materiales:
Cuantía de hormigón: entre 0,55 y 0,70 m³ por m² de losa. La optimización reduce el consumo a 0,60 m³ para puentes económicos y a 0,55 m³ para priorizar la reducción de emisiones.
Armadura activa: la cantidad recomendada es inferior a 17 kg/m² de tablero. Esto representa una reducción significativa en comparación con los diseños tradicionales, que promedian alrededor de 22,64 kg/m².
Armadura pasiva: se debe aumentar la cuantía hasta 125 kg/m³ para proyectos de alta sostenibilidad, en contraste con los valores convencionales.
5. Herramientas prácticas para los proyectistas: nomogramas para el predimensionamiento
Uno de los aportes más valiosos del estudio es la creación de nomogramas que permiten a los ingenieros realizar predimensionamientos precisos con un mínimo de datos. Los nomogramas se desarrollaron mediante modelos de regresión múltiple y ofrecen una forma rápida de estimar:
La cantidad de hormigón necesaria.
El espesor de la losa.
La armadura activa en función de la luz del puente y los aligeramientos aplicados.
Estos nomogramas son útiles en las primeras fases de diseño, ya que permiten obtener valores cercanos a los óptimos de manera rápida y eficiente. Los gráficos incluyen secuencias de cálculo específicas con ejemplos de puentes con luces de 34 m y aligeramientos medios (interior de 0,20 m³/m² y exterior de 0,40 m³/m²), lo que facilita un proceso de diseño preliminar que cumple con criterios de sostenibilidad.
Figura 2. Nomograma para estimar el canto del tablero (m). Fuente: Yepes-Bellver et al. (2024)
6. Recomendaciones para el diseño sostenible de puentes losa pretensados aligerados
Basándose en los resultados de optimización, el estudio recomienda ajustar ciertos parámetros de diseño para mejorar la sostenibilidad y reducir los costes:
Aumento de la relación canto/luz: se debe aumentar la relación a 1/26 o incluso 1/30 para conseguir diseños sostenibles.
Reducción del hormigón utilizado: limitar el uso de hormigón a 0,60 m³/m², o menos si la prioridad es reducir las emisiones. Cuantía de armaduras: para la armadura pasiva, se recomienda un mínimo de 125 kg/m³, mientras que la armadura activa debe reducirse a 15 kg/m² de losa. Aligeramientos amplios: utilizar aligeramientos significativos (interior de 0,20 m³/m² y exterior de 0,50 m³/m²) para reducir el peso estructural y minimizar el material empleado.
7. Conclusión: innovación en el diseño de infraestructuras sostenibles
El uso de modelos predictivos, como el Kriging, y de técnicas de optimización avanzada en el diseño de puentes supone un gran avance hacia la construcción de infraestructuras sostenibles y eficientes. Estos métodos permiten reducir costes y minimizar el impacto ambiental, dos factores críticos en la ingeniería moderna. Al promover estos enfoques, la investigación allana el camino hacia políticas de infraestructura más responsables y sostenibles, un objetivo alineado con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS).
8. Perspectivas futuras: expansión de la metodología de optimización
Los autores proponen continuar esta línea de investigación aplicando el modelo Kriging y otros metamodelos a diversas estructuras de ingeniería civil, como marcos de carretera, muros de contención y otros tipos de puentes. Esta expansión podría sentar las bases para nuevos estándares en el diseño de infraestructuras sostenibles.
Este estudio se presenta como una herramienta esencial para ingenieros y proyectistas interesados en mejorar el diseño estructural mediante métodos modernos de optimización, ya que ofrece un enfoque práctico y avanzado para lograr una ingeniería civil más sostenible.
Os dejo la presentación que se hizo en el congreso:
Como está publicado en abierto, os dejo la comunicación completa a continuación:
Un artículo reciente publicado en el Journal of Constructional Steel Research, liderado por los investigadores Agustín Terreros-Bedoya, Iván Negrín, Ignacio Payá-Zaforteza y Víctor Yepes de la Universitat Politècnica de València, explora en profundidad el uso de vigas híbridas de acero como una alternativa innovadora y sostenible a las vigas tradicionales de acero homogéneo.
Estas vigas híbridas, que combinan diferentes tipos de acero de distintas resistencias en sus componentes (alas y alma), han demostrado tener un gran potencial para optimizar el uso de materiales en la construcción, mejorar la eficiencia estructural y reducir costes y el impacto ambiental.
El trabajo se enmarca dentro de los proyectos de investigación HYDELIFE y RESILIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
Vigas híbridas: concepto y ventajas
El estudio parte de la necesidad de encontrar soluciones estructurales que no solo cumplan con altos estándares de rendimiento, sino que también sean sostenibles. En una viga híbrida, el acero de alta resistencia se utiliza en las alas, donde se requiere mayor capacidad de resistencia a esfuerzos, mientras que el alma se construye con un acero de resistencia media, lo que reduce el peso y el coste del material sin comprometer su resistencia general. Este diseño permite que la viga absorba cargas significativas y redistribuya los esfuerzos de forma más eficiente que una viga homogénea, con lo que se logra una estructura más liviana y económica.
Metodología y análisis
La investigación analiza 128 publicaciones previas sobre el tema, utilizando un análisis de correspondencia simple para identificar patrones y relaciones entre variables de diseño, como la resistencia de las alas y el alma, las condiciones de carga y los métodos de cálculo. Mediante esta metodología, los autores logran sistematizar el conocimiento existente sobre el tema y destacan los enfoques de diseño más eficaces. Este análisis también identificó los «ratios híbridos» ideales, es decir, la proporción óptima entre la resistencia del acero en el alma y en las alas para maximizar el rendimiento de la viga. Un hallazgo clave es que los ratios híbridos entre 1,3 y 1,6 suelen proporcionar un equilibrio óptimo entre resistencia y economía de material.
Sostenibilidad y beneficios económicos
Además del rendimiento estructural, el estudio subraya las ventajas ambientales de las vigas híbridas. Al reducir el peso de las estructuras, disminuyen los costes de transporte, instalación y consumo de materiales, lo cual se traduce en una reducción significativa de las emisiones de CO₂. Los investigadores destacan que esta estrategia de construcción está en consonancia con los objetivos de la Unión Europea de reducir la huella de carbono de la industria de la construcción y lograr la neutralidad climática para 2050. Desde el punto de vista económico, la reducción de peso y material también representa unos costes de fabricación y montaje menores, lo que incrementa la viabilidad de estas soluciones en proyectos a gran escala.
Desafíos y áreas futuras de investigación
El estudio identifica varios desafíos que deben abordarse para implementar las vigas híbridas de manera efectiva en proyectos reales. Uno de los retos más importantes es la limitada cantidad de estudios experimentales en condiciones de carga combinada (flexión y cortante) y de pandeo, que son comunes en estructuras complejas como puentes y edificios de gran altura. Los autores recomiendan llevar a cabo investigaciones adicionales para desarrollar métodos de diseño que integren estas variables y permitan un mejor rendimiento bajo cargas extremas.
Otra área prometedora es la implementación de algoritmos de optimización y técnicas de inteligencia artificial para mejorar el diseño y el análisis de estas vigas. Estos métodos pueden ayudar a identificar configuraciones de material y geometría que maximicen la eficiencia estructural y minimicen el impacto ambiental. También sugieren explorar la combinación de acero de alta resistencia con otros materiales, como el hormigón, para crear estructuras híbridas aún más optimizadas.
Implicaciones para la industria de la construcción
Este estudio contribuye significativamente al conocimiento de las vigas híbridas de acero, ya que propone un marco de referencia que puede transformar la forma en que se diseñan y construyen las infraestructuras. A medida que se intensifica la presión para construir de forma más eficiente y respetuosa con el medioambiente, las vigas híbridas se perfilan como una solución viable que permite aprovechar al máximo las propiedades de los materiales, a la vez que se reducen los costes y la huella de carbono de las construcciones. Por tanto, la investigación de Terreros-Bedoya y su equipo proporciona una base sólida para que ingenieros y constructores consideren esta tecnología en futuros proyectos, impulsando un desarrollo urbano más sostenible y económico.
Figura 1. Planta de prefabricados de hormigón. https://www.prilhofer.com/aumento-de-la-eficiencia-en-la-produccion-de-prefabricados-de-hormigon
La prefabricación de hormigón ha revolucionado el sector de la construcción al ofrecer soluciones eficientes, duraderas y con un alto nivel de personalización. Al permitir la fabricación en serie de elementos estructurales y ornamentales fuera del lugar de la obra, este método optimiza tanto los tiempos de ejecución como los costes. A lo largo de este artículo, resumiremos las etapas, instalaciones y tecnologías utilizadas en la fabricación de elementos prefabricados de hormigón, así como en los aspectos de automatización y control de calidad que aseguran la precisión y la eficiencia en cada pieza.
1. ¿Qué es la prefabricación de hormigón y cuáles son sus ventajas?
La prefabricación de hormigón consiste en producir elementos en plantas especializadas, fuera de su ubicación final, lo que permite un control exhaustivo de las condiciones de fabricación y garantiza una calidad uniforme. Este enfoque implica la creación de piezas que, tras su transporte y montaje en la obra, conforman total o parcialmente la estructura de edificios, puentes, pavimentos, etc.
Las principales ventajas de la prefabricación son las siguientes:
Reducción de tiempos de obra: Los prefabricados se fabrican en paralelo a otros trabajos en obra, reduciendo la duración total del proyecto.
Alta calidad y durabilidad: El control exhaustivo en planta permite obtener acabados uniformes y una resistencia elevada, incluso en condiciones ambientales desfavorables.
Sostenibilidad: Al reducir los residuos de obra y aprovechar eficientemente los materiales, la prefabricación se alinea con prácticas sostenibles.
Versatilidad de diseño: La fabricación en planta permite producir elementos con diferentes formas, texturas y colores, lo que aumenta las posibilidades arquitectónicas.
Figura 2. Principales ventajas de la prefabricación
2. Las plantas de prefabricados de hormigón: Configuración y logística
La planta es el corazón del proceso de prefabricación. Su ubicación y configuración son decisiones clave que influyen en la eficiencia y la viabilidad económica del proyecto. Una planta típica incluye zonas de almacenamiento de materias primas, áreas de dosificación y mezclado, espacios de moldeo y compactación, y cámaras de curado, además de áreas de logística y almacenamiento final.
La ubicación de la planta depende de varios factores estratégicos:
Proximidad al mercado: La planta debe estar cerca de la zona de influencia para minimizar los costos de transporte.
Distancia a los proveedores: El acceso a materiales básicos como cemento, áridos y acero afecta la competitividad.
Infraestructuras y vías de transporte: La cercanía a carreteras o ferrocarriles facilita el envío de elementos a obra.
Condiciones climáticas: En zonas con clima extremo, la prefabricación reduce los riesgos y retrasos en obra, siendo especialmente útil en países con estaciones frías.
Figura 3. Fabricación de viguetas de hormigón pretensado. http://preforsa.es/
3. Materias primas y su almacenamiento
La calidad de los prefabricados de hormigón depende de la cuidadosa gestión de sus materias primas, que incluyen cemento, áridos, aditivos y agua.
Cemento: Se almacena en silos cerrados para protegerlo de la humedad y el polvo ambiental. Generalmente, se emplean varios tipos de cemento, cada uno almacenado de forma separada para evitar mezclas accidentales.
Áridos: Se clasifican y almacenan por granulometrías (arena, gravilla, grava) en depósitos separados y protegidos de la contaminación y el agua. Este cuidado es esencial, ya que la humedad afecta directamente a la durabilidad del hormigón.
Aditivos: Los aditivos pueden ser pulverulentos o líquidos y se almacenan en condiciones específicas. Los pulverulentos se guardan en recipientes impermeables, mientras que los líquidos se conservan en garrafas protegidas de heladas para mantener sus propiedades.
Agua: En muchas plantas, el agua proviene de redes de suministro locales, aunque también se usan sistemas de reutilización de agua de lluvia o de limpieza de moldes para reducir el consumo.
4. Procesos de fabricación: Dosificación, mezclado y vertido
La dosificación y mezcla de los componentes son fases críticas para obtener un hormigón homogéneo. Las plantas modernas utilizan amasadoras automáticas de alta precisión que ajustan las proporciones de los materiales según las especificaciones del proyecto. El agua y los aditivos se miden con cuidado, y se emplean medidores de humedad en los áridos para asegurar la consistencia y evitar errores.
Control de humedad: Los medidores de humedad ayudan a ajustar la cantidad de agua en la mezcla, fundamental para alcanzar la resistencia y durabilidad requeridas.
Amasadoras: Existen amasadoras de doble eje horizontal y planetarias, que garantizan un mezclado homogéneo en un tiempo mínimo, optimizando el uso de materiales y evitando la segregación de los componentes.
Una vez obtenida la mezcla, el hormigón se vierte en moldes que definirán las dimensiones y los acabados del prefabricado. Los moldes, que generalmente son de acero, deben soportar la presión del hormigón y garantizar un desmoldeado fácil.
Compactación: El hormigón se compacta mediante vibración para eliminar las bolsas de aire y lograr una densidad uniforme. En algunos casos, se utiliza hormigón autocompactante que elimina la necesidad de vibración.
Tipos de moldes: Los moldes metálicos son ideales para prefabricados estructurales, mientras que los moldes de plástico o materiales desechables se emplean para elementos ornamentales.
El hormigón se vierte en los moldes con dispositivos como cubilotes, cubas aéreas o incluso mangueras en sistemas automatizados. Estas herramientas distribuyen el hormigón por la planta, manteniendo un flujo constante y reduciendo los tiempos de ciclo. La correcta dosificación y el vertido garantizan que cada elemento cumpla con los estándares de calidad y consistencia requeridos.
Figura 4. Mesa basculante. https://www.seea.com.br/imagens/downloads/moldtech-catalogo-espanhol.pdf
5. El curado: Clave para la durabilidad del hormigón
El curado es esencial para lograr la resistencia y durabilidad del hormigón. En las plantas de prefabricación, el curado se realiza en ambientes controlados que aceleran la hidratación del cemento.
Cámaras de curado: Elementos como baldosas y bloques suelen ser curados en cámaras con condiciones de temperatura y humedad óptimas, lo que permite un curado uniforme y minimiza el riesgo de fisuración.
Moldes calefactados: En algunos casos, los moldes están equipados con sistemas de calefacción para mantener una temperatura constante durante el curado, optimizando la reacción del hormigón y reduciendo los tiempos de fabricación.
6. Control de calidad y automatización en la producción
Las plantas modernas han implementado sistemas de automatización que permiten un control exhaustivo de cada etapa de la producción. La automatización no solo aumenta la precisión y reduce los errores, sino que también facilita la trazabilidad de cada pieza prefabricada.
El sistema de carrusel es un método industrializado que permite fabricar elementos superficiales, como losas y paneles de fachada, en línea. Las bandejas de los carruseles pasan por estaciones de trabajo automatizadas, desde la limpieza y la aplicación de desencofrante hasta el vertido y el acabado del hormigón.
Un software de gestión supervisa cada paso del carrusel, optimizando los tiempos de producción y permitiendo el ajuste de cada proceso en función de las especificaciones del cliente. De esta forma, se mantiene una trazabilidad completa y se gestiona eficientemente el inventario de piezas terminadas.
El control de calidad se realiza mediante ensayos de resistencia y consistencia. En muchos casos, las plantas cuentan con laboratorios internos para realizar pruebas de resistencia a compresión y verificar que el hormigón cumple con las normativas. Los parámetros como la densidad, el contenido de aire y la resistencia a la compresión se revisan para asegurar que las piezas cumplan con los estándares de calidad requeridos.
7. Logística y almacenamiento: La última fase del proceso
Una vez fabricados, los elementos pueden transportarse directamente a la obra o almacenarse temporalmente en la planta. La logística es clave para asegurar una entrega puntual y en condiciones óptimas.
Almacenamiento en planta: Las plantas disponen de áreas de acopio donde los elementos se almacenan en condiciones seguras, evitando daños y manteniendo la organización.
Transporte a obra: Los prefabricados más grandes o pesados requieren el uso de puentes-grúa para su carga en camiones, mientras que las piezas más pequeñas pueden paletizarse y transportarse en volúmenes mayores. El almacenamiento y el transporte son esenciales para reducir los costes y cumplir los plazos de entrega.
Figura 5. Transporte de elementos prefabricados a acopio. https://imi.com.pa/planta-de-prefabricados-de-concreto/#!
Conclusión
La fabricación de prefabricados de hormigón es un proceso industrializado que combina control de calidad, automatización y logística para ofrecer soluciones constructivas de alta eficiencia. Este método permite construir con precisión y rapidez, optimizando los recursos y permitiendo una personalización considerable en los proyectos. Con el avance de las tecnologías de automatización y la mejora en el control de calidad, la prefabricación de hormigón seguirá siendo una pieza fundamental en la construcción moderna, ya que permite realizar obras de forma más rápida, sostenible y con mejores acabados arquitectónicos.
Os dejo algunos vídeos de estas plantas de prefabricados.
Dejo a continuación un folleto sobre moldes para elementos prefabricados de hormigón.
Un artículo reciente en Sustainable Cities and Society revista del primer decil del JCR, explora un innovador modelo de evaluación de la sostenibilidad en la industria de la construcción, con aplicaciones de gran impacto a nivel global.
Esta investigación, llevada a cabo por un equipo de expertos de la Universidad de Ciencia e Ingeniería de Hunan (China) y de la Universitat Politècnica de València (España), introduce el «modelo de acoplamiento multidisciplinar», una metodología que integra conocimientos avanzados de matemáticas, ingeniería, ciencias ambientales y sociología económica para analizar, de manera más precisa, los efectos de la construcción sobre la sostenibilidad a largo plazo. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
Objetivos y contexto de la investigación
El trabajo parte de un desafío global urgente: reducir las emisiones de carbono en la industria de la construcción, que representa un porcentaje significativo del consumo energético y de las emisiones contaminantes a nivel mundial. Según estimaciones previas, esta industria generará más del 50 % de las emisiones de carbono para 2050 si no se implementan políticas de mitigación eficaces. En este contexto, el equipo de investigación plantea un enfoque innovador para analizar el ciclo de vida completo de las construcciones, desde la selección de materiales y el diseño, hasta la construcción, el mantenimiento y el desmantelamiento, conocido como evaluación del ciclo de vida (LCA, por sus siglas en inglés).
Además, para obtener una visión integrada que abarque el impacto ambiental, social y económico de cada proyecto, se emplea la evaluación social del ciclo de vida (SIA), que permite analizar los efectos en la sociedad y en la economía. El objetivo principal de la investigación es ofrecer un marco más robusto que ayude a los gobiernos y a las empresas del sector a tomar decisiones informadas que favorezcan el desarrollo urbano sostenible.
Metodología y desarrollo del modelo
Para desarrollar este modelo, los investigadores implementaron una técnica de «acoplamiento multidisciplinar» novedosa que incorpora algoritmos avanzados y teorías de optimización de estructuras en tres dimensiones. Este enfoque se basa en el uso de algoritmos de interpolación y ajuste de datos, capaces de proyectar los impactos de la construcción de manera más precisa. Además, el modelo emplea herramientas de software de análisis ambiental, como OpenLCA, que permite integrar datos económicos y medioambientales para evaluar la sostenibilidad.
El equipo realizó pruebas del modelo en cuatro regiones económicas clave de China: las provincias de Hubei, Jiangsu, Henan y Guangdong, seleccionando puentes de gran escala en cada una como ejemplos de estudio. A través de análisis finitos y optimización de topología de estas estructuras, lograron proyectar cómo variará el impacto ambiental y social a lo largo de los próximos cien años.
Resultados más destacados y proyecciones futuras
Los resultados obtenidos indican que la industria de la construcción en China alcanzará su máximo de emisiones en el año 2030, con un estimado de 2,73 giga toneladas (GT) de CO₂. Tras este pico, se proyecta una significativa reducción de las emisiones, con niveles de -2,78 GT anuales entre 2061 y 2098, debido a la implementación de técnicas de construcción más eficientes y al uso de materiales más sostenibles. A nivel social, la evaluación SIA prevé un pico de impacto en 2048, con 4,26 GT de CO₂ equivalente en afectaciones sociales, seguido también de una reducción en las décadas posteriores.
Para obtener estas cifras, el estudio utilizó un algoritmo de optimización de la estructura en las distintas fases del ciclo de vida, con el que identificó puntos de mejora y áreas críticas de impacto. Así, el modelo no solo ofrece una herramienta para la proyección de emisiones, sino que también permite evaluar el desempeño de cada estructura en términos de durabilidad, coste y adaptabilidad a cambios estructurales, lo cual podría ser crucial en regiones urbanas que experimentan un crecimiento acelerado.
Conclusiones y aplicación global
Este trabajo es una contribución pionera en la investigación sobre sostenibilidad en construcción, ya que ofrece un marco metodológico con potencial para ser replicado en otros países y sectores de la construcción. Su aplicación no solo está dirigida a la reducción de emisiones, sino también a la mejora de la resiliencia estructural y a la reducción de costes a largo plazo mediante un diseño optimizado. Los investigadores destacan que este modelo podría adaptarse a otros países que, como China, se enfrentan a grandes desafíos en la gestión de la sostenibilidad urbana y que buscan avanzar hacia economías bajas en carbono.
En conclusión, el modelo de acoplamiento multidisciplinar de esta investigación establece un estándar robusto para el análisis de sostenibilidad en construcciones complejas. Con este enfoque, gobiernos y empresas de construcción podrían optimizar sus prácticas para reducir los impactos negativos, no solo ambientales, sino también sociales y económicos, en sintonía con las metas de desarrollo sostenible. Este estudio ofrece, además, una guía para que la industria de la construcción pueda abordar sus desafíos actuales y proyectar una trayectoria sostenible para las próximas décadas.
Figura 1. Construcción de pavimento de hormigón. https://obrasurbanas.es/como-controlar-el-alabeo-en-losas-de-pavimentos-de-hormigon/
En este artículo se ofrece una visión detallada de los materiales que se emplean en los pavimentos de hormigón, así como los requisitos técnicos que estos deben cumplir para asegurar una construcción de calidad en carreteras, autopistas y aeropuertos, vías peatonales, carriles ciclistas, zonas de almacenamiento y, en general, todos los firmes sometidos al tráfico. Se centra en los pavimentos de hormigón ejecutados in situ, dejando aparte los ejecutados con hormigón compactado con rodillo. Basado en la norma UNE-EN 13877-1:2013, se ha estructurado el contenido en tres grandes apartados: especificaciones de los materiales del hormigón, requisitos básicos del hormigón y requisitos básicos para otros materiales en pavimentos de hormigón. Este texto se ha redactado de forma accesible para facilitar el aprendizaje de los estudiantes de ingeniería civil, quienes podrán aplicarlo en proyectos de diseño y construcción de infraestructuras.
1. Especificaciones para los materiales del hormigón
Para garantizar la resistencia y durabilidad del hormigón en pavimentos, los materiales que lo componen deben cumplir los requisitos de calidad que aseguran un rendimiento adecuado frente a las exigencias de tráfico y condiciones ambientales. A continuación, se describen los componentes principales y sus especificaciones según la UNE-EN 13877-1:2013.
Cemento:
La elección del tipo de cemento es fundamental, ya que este actúa como el aglutinante que da cohesión al resto de materiales en la mezcla. De acuerdo con la norma EN 206-1, el cemento utilizado debe ser adecuado para la clase de resistencia requerida. La especificación concreta del tipo de cemento puede variar según las normativas nacionales o regionales del lugar de aplicación.
El cemento debe poseer propiedades que permitan una resistencia adecuada al tráfico y a la exposición ambiental del pavimento, evitando problemas como la desintegración o la pérdida de capacidad estructural con el paso del tiempo.
Áridos:
Los áridos, tanto gruesos como finos, son la base sólida del hormigón y deben cumplir con la norma EN 12620 para asegurar su idoneidad en términos de tamaño, forma y dureza. La selección y el tipo de áridos influyen directamente en la resistencia, la durabilidad y la trabajabilidad de la mezcla.
Es importante que el tamaño máximo de los áridos no sea mayor de un tercio (1/3) del espesor de la capa de hormigón, ya que así se evita que el agregado interfiera en la uniformidad del pavimento. En pavimentos armados con juntas o armados continuos, el tamaño del árido no debe superar un tercio de la distancia entre las armaduras longitudinales, previniendo obstrucciones y asegurando una correcta distribución de la mezcla.
Agua de amasado:
La calidad del agua de amasado es crucial, ya que interviene en las reacciones químicas de hidratación del cemento y en la cohesión de la mezcla. La norma UNE-EN 1008 establece los parámetros que debe cumplir el agua, incluyendo aspectos como la presencia de cloruros o sulfatos, que pueden afectar a la durabilidad.
Además de evitar posibles contaminantes, el agua debe mezclarse en proporciones controladas para asegurar que el hormigón adquiera la resistencia y consistencia deseadas. Es importante mantener una relación agua/cemento equilibrada, ya que una cantidad excesiva de agua puede generar porosidad y debilitar el material.
Otros materiales:
En algunos proyectos, pueden añadirse otros materiales, como adiciones y aditivos, para mejorar ciertas propiedades del hormigón. Estos deben cumplir con la norma EN 206-1, que establece los requisitos de conformidad para dichos materiales.
Los aditivos pueden ser superfluidificantes, retardadores o aceleradores de fraguado, entre otros, y ayudan a optimizar el manejo, la durabilidad y la resistencia de la mezcla en condiciones específicas de uso. Las adiciones, como las cenizas volantes o el humo de sílice, pueden mejorar la densidad del hormigón y su resistencia a agentes externos como el cloruro y la humedad.
2. Requisitos básicos del hormigón
Las propiedades del hormigón fresco y endurecido son fundamentales para asegurar la calidad y el rendimiento del pavimento. A continuación, se detallan los requisitos básicos que debe cumplir el hormigón, según la norma.
Hormigón fresco:
Consistencia: La consistencia determina la fluidez de la mezcla y su capacidad de ser manipulada durante el proceso de colocación. Para garantizar que el hormigón sea adecuado para el equipo de colocación, la norma permite especificar una clase de consistencia o un valor objetivo. La consistencia es importante no solo para la colocación, sino también para evitar problemas de compactación y reducir la formación de poros.
Densidad: La densidad del hormigón fresco debe determinarse mediante el cálculo de la masa de todos los componentes en un volumen específico. La densidad se especifica con una tolerancia del 1,5 % sobre el valor deseado, lo que permite adaptarse a ligeras variaciones de la mezcla. Esta propiedad influye en la resistencia y la durabilidad de la estructura final.
Contenido de aire: El volumen de aire atrapado en el hormigón es importante para prevenir problemas derivados de las congelaciones y descongelaciones. El contenido de aire debe medirse en el lugar de la obra según la norma EN 12350-7, y puede establecerse un porcentaje mínimo de aire en función de la normativa de cada país.
Contenido de cemento y partículas finas: La cantidad de cemento debe ser suficiente para dar resistencia al hormigón, mientras que el contenido de partículas de menos de 0,25 mm debe controlarse para evitar una textura excesivamente fina. Esto garantiza un equilibrio adecuado entre manejabilidad y resistencia final.
Contenido de cloruros: Si el hormigón incorpora elementos de acero sin protección, como barras de unión o pasadores, el contenido de cloruros no debe superar el 0,40 % de la masa del cemento. Esto previene la corrosión de los elementos metálicos y prolonga la vida útil de la estructura.
Hormigón endurecido:
Resistencia a ciclos de hielo y deshielo: En áreas donde el hormigón está expuesto a variaciones térmicas importantes, es necesario que el material resista los ciclos de congelación y descongelación sin sufrir deterioro. La norma especifica la resistencia que debe cumplir el hormigón en estas condiciones, de acuerdo con la EN 206-1.
Resistencia mecánica: La resistencia a la compresión, la tracción indirecta y la flexotracción del hormigón endurecido se miden a los 28 días. Estos parámetros se evalúan mediante ensayos específicos, como los ensayos de compresión (EN 12390-3), tracción indirecta (EN 12390-6) y flexotracción (EN 12390-5), que permiten clasificar el hormigón en distintas clases de resistencia y asegurar su adecuación para el tráfico y el uso proyectado.
Figura 2. Pavimento postesado. VSL Sistemas Especiales de Construcción Argentina S.A.
3. Requisitos básicos para otros materiales en pavimentos de hormigón
Además del hormigón, existen otros materiales que cumplen funciones específicas en los pavimentos y deben cumplir normativas particulares para garantizar su rendimiento.
Materiales de curado:
Los productos de curado son esenciales para evitar la pérdida de humedad en el hormigón fresco, lo que previene la formación de fisuras y asegura una ganancia de resistencia adecuada. Estos productos deben cumplir con la especificación técnica CEN/TS 14754-1, que evalúa su eficacia en la retención de agua.
Además, es recomendable que estos materiales de curado protejan el hormigón de variaciones bruscas de temperatura, especialmente en climas extremos, para evitar tensiones internas que puedan causar fisuras prematuras.
Retardadores de superficie:
En acabados de pavimentos con textura de árido expuesto, se utilizan retardadores de superficie que permiten revelar el árido grueso al retirar el mortero superficial. Estos retardadores deben estar diseñados específicamente para esta función y deben protegerse contra la evaporación hasta completar el proceso de fraguado.
Productos de sellado de juntas:
Las juntas en el pavimento son esenciales para permitir la expansión y contracción del hormigón, y los selladores de juntas deben prevenir la infiltración de agua. Los materiales de sellado deben cumplir con la norma EN 14188-1, EN 14188-2 o EN 14188-3, en función de si el sellado es en caliente, en frío o preformado. Esto evita la entrada de agua que puede congelarse y causar daños a largo plazo.
Barras de unión y pasadores:
Estos elementos de acero aseguran la transmisión de carga en las juntas y ayudan a prevenir el deslizamiento entre las losas adyacentes. Deben cumplir con la norma EN 10080, y especificar un nivel de resistencia B250 para barras lisas y B500 para barras corrugadas. Las dimensiones de estas barras deben seleccionarse en función de las tablas de la norma, teniendo en cuenta factores como el espesor del pavimento.
Armaduras:
La armadura de acero, que controla las fisuras y proporciona resistencia a las tensiones de tracción, debe cumplir con la norma EN 10080. En pavimentos armados continuos, la continuidad de la armadura puede lograrse mediante soldaduras, solapes o conectores, lo que garantiza una estructura sólida y sin fisuras que resista el paso constante de vehículos.
Este artículo aborda los detalles técnicos necesarios para comprender y aplicar las especificaciones de materiales en pavimentos de hormigón. Su selección y cumplimiento son esenciales para construir estructuras duraderas, seguras y adecuadas para las demandas de tráfico actuales y futuras.
Referencias:
CALAVERA, J.et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.
CALO, D.; SOUZA, E.; MARCOLINI, E. (2015). Manual de diseño y construcción de pavimentos de hormigón. Instituto del Cemento Portland Argentino (ICPA).
FERNÁNDEZ CÁNOVAS, M. (2004). Hormigón. 7ª edición, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Servicio de Publicaciones, Madrid, 663 pp.
IECA (2012). Firmes de hormigón en carreteras. Guías técnicas. Firmes y explanadas.
KRAEMER, C. (1965) Pavimentos de hormigón normal y pretensado. Experiencia española en el tramo de ensayo. Publicación n.º 18 del Laboratorio de Transporte y Mecánica del Suelo. Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX). Madrid.
KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid.
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València.
RECUENCO, E. (2014). Firmes y pavimentos de carreteras y otras infraestructuras. Garceta grupo editorial, Colección Escuelas, Madrid.
Introducción al modelo del queso suizo en la gestión de desastres
Imagen del desastre provocado por la DANA. Imagen: V.J. Yepes
El modelo del queso suizo, desarrollado por James T. Reason, es un marco ampliamente adoptado en sectores como la aviación, la ingeniería y la sanidad para analizar la causalidad de accidentes. Este modelo representa los sistemas complejos mediante varias capas de defensa o barreras, cada una de ellas simbolizada como una rebanada de queso suizo. Cada rebanada contiene agujeros que representan deficiencias o errores en cada nivel de defensa. Estos agujeros no son estáticos, sino que sus posiciones y tamaños varían constantemente. Cuando los agujeros de varias capas se alinean, crean una «trayectoria de oportunidad de accidente», lo que permite que un peligro atraviese todas las barreras y se materialice en un accidente o desastre.
Aplicado a un escenario de inundación catastrófica provocada por una DANA (depresión aislada en niveles altos), este modelo ayuda a comprender cómo una serie de debilidades preexistentes en infraestructuras, sistemas de alerta, políticas y organización de la respuesta pueden alinearse para agravar los efectos de las lluvias intensas. Las capas de defensa que deberían reducir el impacto de un evento extremo no funcionan como es debido cuando todas las vulnerabilidades se presentan simultáneamente y sin obstáculos. Este informe explica cómo los fallos en distintos niveles pueden contribuir al desencadenamiento de una inundación devastadora. Este análisis tiene carácter general, y no significa que alguno de los fallos descritos sea uno de los que provocó el desastre del 29 de noviembre de 2024 en muchos municipios de la provincia de Valencia.
Dominios de fallo en escenarios de inundación
El modelo de Reason identifica cuatro dominios principales de fallo que pueden adaptarse a la gestión de inundaciones para comprender cómo se generan las condiciones de vulnerabilidad. A continuación, se detallan cada uno de estos dominios en el contexto de una inundación:
Influencias organizativas:
Las decisiones organizativas y políticas, como la distribución de presupuestos o la priorización de proyectos, influyen en la ejecución y el mantenimiento de inversiones para las defensas contra inundaciones. Por ejemplo, en un contexto de austeridad, las instituciones pueden reducir la inversión en infraestructuras de protección, como diques, sistemas de drenaje o presas. Esta falta de inversión se convierte en un punto débil del sistema.
Estas decisiones también afectan a la capacitación del personal de emergencia y a la actualización de las tecnologías de alerta temprana, que son factores esenciales para mitigar el impacto de una inundación. Del mismo modo que en sanidad la falta de formación o recursos afecta a la seguridad del paciente, en un contexto de inundaciones, la escasez de inversiones y recursos reduce la resiliencia de las infraestructuras y la eficacia de la respuesta.
Fallos de supervisión y control:
La supervisión y el cumplimiento de las normativas son esenciales para la gestión de riesgos y las deficiencias en este ámbito representan un factor crítico de vulnerabilidad. En muchas áreas propensas a inundaciones, la falta de control sobre el desarrollo urbano, la construcción en zonas inundables o el mantenimiento de infraestructuras de contención puede crear situaciones de riesgo significativo.
Además, la falta de actualización y revisión de los planes de emergencia y evacuación puede provocar que estos protocolos sean ineficaces ante eventos extremos. Como en sanidad, donde una supervisión inadecuada puede provocar errores graves, la falta de control normativo y planificación en el contexto de riesgos de inundación incrementa la probabilidad de que los daños sean graves en un evento extraordinario.
Condiciones ambientales y de infraestructura previas:
Las condiciones de infraestructura y medioambientales previas a un evento extremo suponen otro ámbito de riesgo. Factores como sistemas de drenaje obsoletos, deterioro en las defensas fluviales, estructuras en mal estado o infraestructuras críticas con capacidad de drenaje insuficiente agravan el impacto de las lluvias intensas.
Estas condiciones, que pueden pasar desapercibidas o considerarse menores durante periodos sin incidentes, se denominan «condiciones latentes». Permiten que un evento extremo, como una DANA, exponga sus debilidades y desborde sus capacidades, similar a los riesgos latentes en los sistemas sanitarios que solo se evidencian en situaciones críticas.
Acciones inseguras o errores en la respuesta de emergencia:
Las decisiones y acciones que se toman en el momento de la emergencia suponen un fallo activo. Estos errores incluyen retrasos en la emisión de órdenes de evacuación, mala comunicación con el público, asignación incorrecta de recursos de rescate o falta de personal cualificado. En el caso de una inundación, estos fallos pueden tener consecuencias graves, ya que una respuesta inadecuada puede incrementar las pérdidas humanas y materiales.
Por ello, es fundamental coordinar y clarificar la respuesta de emergencia, ya que una gestión desorganizada de la situación puede resultar en caos, confusión y, en consecuencia, agravar el impacto del desastre. Al igual que en el contexto sanitario, donde los errores activos pueden tener un impacto directo, en un desastre natural estos fallos inmediatos repercuten significativamente en el desenlace y la gravedad del evento.
Los agujeros en el modelo del queso suizo: vulnerabilidades en la gestión de inundaciones
Cada una de las capas de defensa del modelo tiene agujeros o fallas por donde puede pasar el riesgo a través de los diferentes niveles de protección. En caso de inundación, los agujeros en estas barreras pueden incluir:
Deficiencias en los sistemas de alerta temprana:
Un sistema de alerta temprana deficiente o con baja cobertura es una vulnerabilidad crítica. Si el sistema no es lo suficientemente preciso, no llega a todas las zonas afectadas o se activa demasiado tarde, las comunidades y las autoridades no disponen del tiempo necesario para reaccionar. Esta debilidad equivale a un gran agujero en una capa de defensa que permite que el peligro avance sin obstáculos.
Infraestructura insuficiente o deteriorada:
La infraestructura, como encauzamientos, embalses y sistemas de drenaje, constituye una barrera física fundamental. Cuando estas estructuras no existen, no se mantienen o actualizan, se vuelven vulnerables a eventos climáticos extremos y su colapso puede agravar el efecto de una inundación. Estos problemas son especialmente peligrosos en un evento de DANA, cuando el volumen de agua excede la capacidad de estas defensas obsoletas o mal mantenidas.
Falta de concienciación y preparación en la comunidad:
La falta de preparación de la población ante un desastre también supone un punto débil en las barreras de defensa. Sin una educación adecuada sobre los riesgos de inundación y las medidas de autoprotección, los residentes pueden reaccionar con pánico o no tomar las decisiones oportunas, lo que aumenta su vulnerabilidad. Esta falta de concienciación es una debilidad difícil de solucionar a corto plazo y requiere esfuerzos continuados de formación.
Fallos en la coordinación y comunicación de emergencia:
La comunicación efectiva entre las autoridades, los equipos de rescate y la población es crucial en situaciones de desastre. Cuando esta comunicación falla, ya sea por falta de canales adecuados o por mensajes contradictorios, aumenta el riesgo de cometer errores y sufrir pérdidas. Esta barrera defectuosa hace que la confusión y la desorganización predominen en una situación de emergencia, lo que aumenta el impacto del evento.
Cuando ocurre una DANA, el rápido e inesperado incremento del volumen de precipitaciones incrementa la probabilidad de que todos estos agujeros se alineen. Si el sistema de alerta falla, las infraestructuras colapsan y la respuesta de emergencia no está coordinada, el resultado acumulativo es un evento de inundación con consecuencias devastadoras.
De Ian M MacKay – https://figshare.com/articles/figure/The_Swiss_Cheese_Respiratory_Virus_Defence/13082618, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=97096004
Fallos activos y condiciones latentes
Una de las claves del modelo del queso suizo es la diferenciación entre fallos activos y condiciones latentes. Ambos tipos de fallo contribuyen al desenlace del desastre, aunque de manera diferente:
Fallos activos:
Los fallos activos son errores o decisiones inadecuadas que se toman en el momento de la emergencia, como retrasos en la evacuación, fallos en la comunicación o una mala asignación de recursos. En el caso de una inundación, estos fallos tienen un impacto directo, ya que aumentan la exposición de la población al riesgo y la probabilidad de que se produzcan daños.
Condiciones latentes:
Las condiciones latentes son fallos preexistentes que permanecen en el sistema sin producir daños visibles hasta que un evento extremo los pone de manifiesto. En el contexto de las inundaciones, algunos ejemplos de condiciones latentes son los problemas de infraestructura que no se han abordado, las normativas de construcción que no se cumplen y los planes de emergencia obsoletos. Estas condiciones acumuladas contribuyen al desastre, aunque no se evidencian hasta que una situación crítica como una DANA las revela.
Aplicaciones prácticas del modelo del queso suizo en la prevención y mitigación de inundaciones
El modelo del queso suizo sugiere que la acumulación de barreras robustas y bien diseñadas reduce la probabilidad de que todas las debilidades se alineen. En el contexto de una inundación, estas son algunas de las medidas que refuerzan cada capa de defensa:
Mejorar la política y los recursos organizativos:
Aumentar el presupuesto destinado a la resiliencia de las infraestructuras situadas en zonas inundables, prestando especial atención a la actualización y el refuerzo de barreras y sistemas de drenaje.
Desarrollar y actualizar políticas de gestión de riesgos de inundación que incluyan las lecciones aprendidas de eventos previos y prioricen las áreas con antecedentes de vulnerabilidad.
Fortalecer la supervisión y el cumplimiento normativo:
Implantar regulaciones estrictas para la construcción en zonas inundables y para el mantenimiento periódico de infraestructuras críticas.
Promover la transparencia y la responsabilidad en la supervisión de las infraestructuras públicas, incluyendo auditorías periódicas sobre la preparación para desastres..
Fomentar la preparación de la comunidad y la educación en riesgos:
Realizar campañas de concienciación pública en zonas de alto riesgo para promover el conocimiento sobre los riesgos de inundación, las rutas de evacuación y las medidas preventivas.
Proporcionar formación y recursos a las autoridades locales y a los líderes comunitarios para fortalecer la respuesta ante desastres naturales y garantizar una reacción coordinada en eventos de DANA.
Optimizar la respuesta de emergencia y los protocolos de actuación:
Desarrollar protocolos de respuesta con roles definidos para todas las entidades implicadas en la gestión de emergencias y garantizar una evacuación y distribución de ayuda efectiva.
Invertir y mejorar constantemente en tecnologías de la información y la comunicación, como mapas en tiempo real y sistemas de alerta a través de dispositivos móviles, para mejorar la coordinación y la capacidad de respuesta de las autoridades.
Conclusión
El modelo del queso suizo es un marco eficaz para comprender cómo los eventos catastróficos de inundación, como los causados por una DANA extraordinaria, resultan de la acumulación de vulnerabilidades latentes y fallos activos. La combinación de políticas, infraestructura, formación y respuesta son capas de defensa que, si presentan fallos simultáneos, facilitan el avance de una amenaza climática. La clave para reducir el impacto de estos eventos radica en mejorar cada una de estas capas, minimizando la posibilidad de que se alineen debilidades y fortaleciendo la resiliencia de las comunidades. Una gestión proactiva del riesgo, basada en la prevención, la adaptación y el aprendizaje continuo, es esencial para evitar que se repitan tragedias como las de las inundaciones futuras.
Os dejo algunos vídeos sobre este modelo del queso suizo. Pero podéis encontrar muchísima más información por internet.
Las inundaciones suponen una amenaza significativa para las infraestructuras críticas (IC), como el suministro de electricidad, las telecomunicaciones, el agua potable, el tratamiento de aguas residuales y el gas. La gestión del riesgo de inundación en las infraestructuras críticas cobra mayor importancia en un contexto de cambio climático, en el que los eventos extremos son más frecuentes e intensos. Este informe aborda la gestión del riesgo de inundación en las infraestructuras críticas y expone medidas específicas para incrementar su resiliencia, la aplicación de modelos para evaluar el impacto de estos eventos y la implementación de estrategias para mejorar la capacidad de recuperación.
Infraestructuras críticas y el riesgo de inundación: marco de referencia
Las infraestructuras críticas son sistemas esenciales para el funcionamiento de una sociedad, que incluyen sectores clave como la energía, las telecomunicaciones, el agua y los servicios de saneamiento. Estos sectores son interdependientes y se organizan en redes complejas, por lo que una interrupción en uno de ellos puede desencadenar efectos en cascada que afecten a múltiples sistemas, comprometiendo la seguridad y el bienestar de la población. La gestión del riesgo de inundación (GRI) en estas infraestructuras es fundamental, pues permite reducir la vulnerabilidad y mejorar la capacidad de recuperación ante eventos adversos.
Papel de las infraestructuras hidráulicas en la gestión del riesgo de inundación
Las infraestructuras hidráulicas, como las presas, los tanques de tormenta, las canalizaciones y los corredores verdes, desempeñan un papel crucial en la gestión de inundaciones y en la protección de las infraestructuras críticas (IC). Estas infraestructuras ayudan a gestionar el flujo de agua y evitan que las lluvias torrenciales y las crecidas de los ríos afecten directamente a las IC y a las áreas urbanas densamente pobladas.
Presas y embalses: Estas estructuras permiten almacenar grandes volúmenes de agua y controlar el caudal de los ríos, además de regular el flujo hacia áreas vulnerables. Durante una tormenta, las presas pueden retener el exceso de agua y liberarla de forma gradual una vez que los niveles han disminuido, lo que reduce el riesgo de desbordamientos y minimiza el impacto aguas abajo.
Tanques de tormenta: Son estructuras de almacenamiento subterráneo que recogen el agua de lluvia durante eventos intensos. Actúan como amortiguadores temporales, evitando que el sistema de alcantarillado se sature y se reduzca el riesgo de inundaciones en las áreas urbanas. Posteriormente, el agua acumulada puede liberarse de manera controlada hacia los sistemas de tratamiento o directamente a los cuerpos de agua cuando el caudal ha disminuido.
Canalizaciones y sistemas de drenaje: Canalizar los ríos y desarrollar sistemas de drenaje bien planificados es esencial para redirigir el agua de inundación de manera segura, reduciendo la velocidad del flujo y mitigando el riesgo de erosión y daños estructurales en las áreas urbanas..
Corredores verdes y zonas de retención natural: Estos espacios, a menudo ubicados en áreas urbanas o suburbanas, están diseñados para absorber y retener el exceso de agua de lluvia, y funcionan como «esponjas» naturales que reducen el caudal de agua que llega a los sistemas de alcantarillado. Además, estas zonas verdes actúan como amortiguadores, reteniendo el agua y liberándola lentamente, lo cual es particularmente útil para proteger infraestructuras sensibles a las inundaciones.
Áreas de infiltración y pavimentos permeables: En las ciudades, los pavimentos permeables y las áreas de infiltración permiten que el agua de lluvia penetre en el suelo, recargando los acuíferos y reduciendo la escorrentía superficial. Esto alivia la presión sobre los sistemas de drenaje y evita que el agua llegue rápidamente a las áreas de IC, lo que disminuye el riesgo de inundación.
Ciclo de gestión de riesgos de desastres (GRD) en infraestructuras críticas
El proceso de GRI en IC suele estructurarse en cinco fases, que permiten implementar medidas específicas en cada etapa:
Preparación: Incluye todas las acciones de planificación y recursos necesarios para reducir el impacto de las inundaciones, incluyendo la incorporación de infraestructuras hidráulicas y la capacitación del personal.
Prevención y mitigación: Consiste en la implementación de infraestructuras hidráulicas, medidas de control y sistemas de drenaje para minimizar la vulnerabilidad de las IC frente a las inundaciones.
Impacto: Se refiere a la capacidad de las infraestructuras para soportar los efectos de una inundación y a cómo estas protegen a las IC regulando el flujo de agua.
Respuesta: Acciones de emergencia implementadas para reducir los daños y restaurar los servicios críticos.
Recuperación y rehabilitación: Estrategias para devolver a las IC su estado funcional o mejorado, integrando lecciones aprendidas y mejorando la infraestructura para incrementar su resistencia a futuros eventos.
Impacto de las inundaciones en las infraestructuras críticas y la función de las infraestructuras hidráulicas
Las infraestructuras críticas, al depender de una red de servicios interconectados, son especialmente vulnerables a las inundaciones. Las infraestructuras hidráulicas desempeñan un papel esencial en la mitigación de estos efectos, ya que protegen los sistemas de IC de daños directos o indirectos:
Electricidad: El contacto con el agua puede provocar cortocircuitos, daños en estaciones de transformación y la interrupción del suministro a gran escala. Esto no solo afecta al servicio eléctrico, sino que también genera riesgos para la salud debido a la posibilidad de descargas eléctricas en áreas inundadas.
Telecomunicaciones: La infraestructura de telecomunicaciones incluye componentes activos (como nodos de red y antenas) que dependen de la electricidad y, por tanto, son altamente vulnerables a las interrupciones de suministro eléctrico. La interrupción de las comunicaciones complica la coordinación de emergencias y la respuesta rápida.
Suministro de agua: Las inundaciones pueden introducir contaminantes en el sistema de suministro de agua, especialmente en instalaciones de captación de agua cercanas a ríos u otras fuentes de agua superficial. Además, los sistemas de bombeo pueden verse interrumpidos, lo que afecta a la presión y la calidad del agua suministrada.
Tratamiento de aguas residuales: Este sector es especialmente vulnerable, ya que las inundaciones pueden dañar las plantas de tratamiento y provocar que las aguas residuales no tratadas se liberen al medio ambiente, con consecuencias ambientales y para la salud pública.
Gas: Aunque los sistemas de tuberías de gas suelen estar más protegidos, las estaciones de regulación y control pueden verse afectadas por las inundaciones, lo que interrumpiría el servicio y supondría posibles riesgos de seguridad.
Estrategias y medidas de resiliencia en la gestión del riesgo de inundación
Una estrategia integral de resiliencia frente a las inundaciones para infraestructuras críticas abarca una combinación de medidas estructurales y no estructurales. Estas medidas se estructuran de acuerdo con el ciclo de gestión del riesgo de desastre, como se detalla a continuación:
1. Preparación
La fase de preparación incluye la planificación y el equipamiento para mejorar la respuesta ante una emergencia. Algunas medidas clave son:
Planes de contingencia: Crear planes detallados para responder a situaciones de emergencia, incluyendo la designación de roles y responsabilidades para cada tipo de infraestructura.
Almacenamiento de equipos de emergencia: Disponer de generadores, bombas y otras unidades de repuesto listas para usar en caso de interrupciones.
Entrenamiento y simulacros: Capacitar al personal para que lleve a cabo los planes de emergencia y realizar simulacros periódicos de inundación.
Monitoreo y colaboración meteorológica: Establecer una estrecha colaboración con los servicios meteorológicos para monitorizar el riesgo de inundaciones en tiempo real, utilizando sistemas avanzados de alerta.
2. Prevención y mitigación
Las medidas de prevención y mitigación incluyen la infraestructura necesaria para controlar el flujo de agua y proteger las IC:
Construcción de infraestructuras resilientes: Elevar o construir instalaciones en áreas con menor riesgo de inundación, y utilizar materiales resistentes al agua en instalaciones críticas.
Barreras físicas: Instalar barreras móviles o permanentes alrededor de infraestructuras clave para protegerlas de las aguas de inundación.
Redundancia de sistemas: Desarrollar redundancias en la red para que, si un componente falla, otros puedan compensar la pérdida de servicio.
Planificación territorial y zonificación: Garantizar que las infraestructuras críticas se sitúen fuera de las zonas de alto riesgo de inundación, siempre que sea posible.
3. Impacto
La fase de impacto contempla la reducción de los efectos de una inundación mediante infraestructuras hidráulicas que controlen y disminuyan el caudal en zonas urbanas.
Gestión de flujos con presas y embalses: Control de la liberación de agua en embalses, asegurando que no se libere de manera repentina y que el flujo se distribuya para minimizar el impacto en las áreas críticas.
Desviación del flujo en canalizaciones: Redirigir el agua de inundación mediante canalizaciones y drenajes que la alejen de áreas vulnerables, como plantas de tratamiento y subestaciones eléctricas.
Evaluación de vulnerabilidad: Identificar los puntos más débiles en las infraestructuras para priorizar las medidas de protección y mitigación.
Medición y control de los niveles de agua: Implementar sensores para controlarlos en tiempo real, lo que permite respuestas más informadas y rápidas.
4. Respuesta
La respuesta es clave para minimizar el tiempo de interrupción de los servicios críticos y reducir los posibles daños adicionales. Las medidas que se deben tomar en esta etapa son:
Despliegue de unidades de reemplazo: Utilizar generadores móviles, bombas y sistemas de comunicación alternativos para restaurar temporalmente los servicios mientras se repara la infraestructura dañada.
Prioridades en la restauración: Establecer listas de prioridades para el despliegue de recursos en las áreas de mayor impacto y donde se vean afectadas poblaciones vulnerables.
Comunicación pública: Informar a la comunidad sobre las interrupciones y los tiempos estimados de restauración, ofreciendo recomendaciones de seguridad.
5. Recuperación y rehabilitación
La fase de recuperación y rehabilitación se centra en restaurar los servicios de infraestructura de manera eficaz y reforzar su resiliencia futura. Las medidas en esta etapa incluyen:
Reparación y sustitución de componentes dañados: Restablecer los servicios lo antes posible mediante la reparación de las instalaciones dañadas y la sustitución de componentes.
Evaluación posterior al evento: Realizar un análisis detallado del impacto de la inundación y de la eficacia de las medidas implementadas, documentando lecciones aprendidas para mejorar los planes futuros.
Mejoras en la infraestructura: Donde sea posible, aplicar el principio de «reconstruir mejor», introduciendo mejoras en la infraestructura para aumentar su resistencia frente a futuros eventos.
Revisión y mantenimiento de las infraestructuras hidráulicas: Evaluar el estado de las presas, los tanques de tormenta y los sistemas de drenaje, y realizar mejoras en función de los eventos recientes.
Evaluación de la eficacia de las medidas implementadas: Análisis del impacto de las infraestructuras hidráulicas en la contención del flujo y ajuste del sistema de almacenamiento y drenaje según los datos recopilados.
Modelado del riesgo y evaluación de medidas hidráulicas
Para optimizar la planificación de la resiliencia, el modelado de redes de infraestructura crítica permite evaluar el impacto potencial de las inundaciones y probar diferentes medidas de mitigación. Este tipo de modelado incluye:
Análisis de impacto en redes: Representación de las interdependencias entre sectores críticos mediante modelos de red que simulan cómo los fallos en un sector pueden afectar a otros.
Evaluación de vulnerabilidades: Determinar los componentes más sensibles a las inundaciones dentro de cada red, como estaciones de bombeo o transformadores eléctricos, para priorizar su protección.
Simulación de medidas de resiliencia: Implementar simulaciones que muestran cómo diferentes medidas (como barreras de contención o sistemas de redundancia) pueden reducir los daños y acelerar la recuperación.
Cálculo de riesgo poblacional: Integrar datos de densidad poblacional para cuantificar el impacto de las interrupciones en términos de personas afectadas y tiempo de recuperación, lo que facilita la toma de decisiones informadas para la implementación de medidas.
Simulación de impacto y respuesta: Permite simular diferentes escenarios de inundación y evaluar la eficacia de las infraestructuras hidráulicas para proteger las IC, comparando opciones de almacenamiento, liberación controlada y desviación de agua.
Optimización del sistema de retención y almacenamiento: Determina la cantidad óptima de agua que debe almacenarse en embalses y tanques de tormenta para minimizar el riesgo de desbordamiento y daños a las IC.
Desafíos y recomendaciones para la resiliencia ante inundaciones
La gestión del riesgo de inundación en infraestructuras críticas plantea varios desafíos, entre los cuales se encuentran:
Interdependencias complejas: La dependencia mutua entre diferentes sectores hace que el fallo en uno de ellos pueda generar efectos en cascada que agraven el impacto global.
Cambio climático y eventos extremos: La mayor frecuencia e intensidad de las inundaciones requieren que las infraestructuras se diseñen y operen considerando escenarios extremos.
Disponibilidad de datos: La falta de datos integrados y fiables sobre las características de las infraestructuras y su vulnerabilidad ante las inundaciones limita la precisión de los modelos y la planificación de resiliencia.
Para enfrentar estos desafíos, se recomienda:
Fortalecer la colaboración intersectorial: Establecer redes de cooperación entre operadores de infraestructura crítica para mejorar la planificación y la respuesta.
Integrar herramientas de predicción y alerta temprana: Aprovechar tecnologías avanzadas de monitoreo y modelado climático para anticipar inundaciones y activar respuestas más eficaces.
Aumentar la inversión en infraestructura resiliente: Priorizar la construcción y adaptación de infraestructuras críticas con materiales y diseños capaces de soportar inundaciones.
Desarrollar políticas de zonificación y regulación más estrictas: Promover la construcción fuera de zonas de riesgo y fomentar diseños urbanos que integren espacios de absorción de agua.
Conclusión
La gestión del riesgo de inundación en infraestructuras críticas es fundamental para la resiliencia de las ciudades y la seguridad de la población. Al implementar un enfoque integral basado en el ciclo de gestión del riesgo de desastre (GRD), es posible identificar y aplicar medidas específicas en cada fase, desde la preparación hasta la recuperación. Los modelos de red permiten evaluar y mejorar la capacidad de respuesta de las infraestructuras ante las inundaciones, y ayudan a los operadores y a los gobiernos a tomar decisiones informadas que minimicen el impacto de estos eventos. Al integrar infraestructuras hidráulicas, como presas, tanques de tormenta y zonas de retención natural, en el ciclo de gestión del riesgo de desastres, es posible aumentar la protección de los servicios esenciales y reducir el impacto de las inundaciones. Además, combinar infraestructuras hidráulicas con medidas de resiliencia específicas para cada sector refuerza la capacidad de respuesta y recuperación, minimizando los efectos en cascada y garantizando la continuidad de los servicios esenciales y el bienestar de la población.
Os dejo un domuento denominado “Principios para la infraestructura resiliente”, de Naciones Unidas. Espero que os resulte de interés.
Este otro, del Ministerio para la Transición Ecológica, trata de la “Evaluación de la resiliencia de los núcleos urbanos frente al riesgo de inundación: redes, sistemas urbanos y otras infraestructuras”.
En un estudio pionero, investigadores de la Universitat Politècnica de València y la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (Chile) han revelado el enorme potencial del aprendizaje automático (Machine Learning, ML) en la mejora de la integridad y calidad de las infraestructuras hídricas.
