Hacia la rehabilitación de viviendas: demanda y necesidad social

Os paso a continuación un artículo que acabamos de publicar en la revista ANUARI d’Arquitectura. El trabajo analiza el impacto de la crisis económica de 2008 en el sector de la vivienda en España, que provocó un envejecimiento del parque de viviendas y dificultades para acceder a la vivienda. Destaca la necesidad de rehabilitación social de las viviendas existentes y la importancia de una vida sostenible. El artículo enfatiza el cambio hacia la rehabilitación de viviendas existentes en lugar de construir otras nuevas, lo que presenta un nuevo desafío para que la arquitectura aborde las necesidades de la sociedad.

Se pueden aportar las siguientes contribuciones del trabajo:

  • El trabajo destaca el impacto de la crisis económica de 2008 en el sector de la vivienda en España, que provocó un envejecimiento del parque de viviendas y dificultades para acceder a la vivienda.
  • Hace hincapié en la necesidad de la rehabilitación social de las viviendas existentes como respuesta a las demandas de la sociedad y en la importancia de promover una vida sostenible.
  • El documento analiza la demanda social de viviendas con características específicas, como los balcones y la eficiencia energética, y la importancia de adaptar los edificios a las nuevas demandas.
  • Explora el uso de herramientas de simulación del rendimiento de edificios (herramientas BPS) para facilitar los análisis especializados y mejorar el impacto ambiental de los edificios.
  • El documento también destaca los avances en los materiales y técnicas de construcción, como el uso de materiales puzolánicos y el sistema de aislamiento térmico externo (ETIS), para mejorar la utilización de los recursos, la durabilidad y la eficiencia energética.
  • Alinea el concepto de renovación de edificios con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) establecidos en la Agenda 2030 de las Naciones Unidas, en particular el ODS 11 (ciudades y comunidades sostenibles) y el ODS 9 (infraestructura resiliente e industrialización sostenible)

Resumen:

El año 2008 se desencadenó una crisis económica mundial que hizo temblar los cimientos de la sociedad y produjo cambios en su visión. En España, esta crisis afectó con crudeza al sector inmobiliario, dejando miles de viviendas vacías. En la actualidad, aún quedan vestigios de esta herida en la sociedad: un parque de vivienda envejecido y la dificultad de acceso a la vivienda, entre otros factores. Este contexto social, sumado a la necesidad de trabajar para conseguir una manera de habitar más sostenible, justifica una necesidad social que se está convirtiendo en una realidad. Rehabilitar vivienda en lugar de construir nueva. Un nuevo reto para la arquitectura en respuesta a la sociedad. Un nuevo reto para el que se están planteando diferentes soluciones.

Palabras clave:

BIM; rehabilitación de edificios; sostenibilidad; vivienda

Referencia:

FERNÁNDEZ-MORA, V.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2023). Towards housing rehabilitation: Demand and social need. ANUARI d’Arquitectura I Societat, 3:162-87. DOI:10.4995/anuari.2023.19984.

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Construcción “in situ” de tableros por vanos sucesivos

Figura 1. Cimbra porticada – ULMA Construction

Los puentes de tablero continuo con longitudes superiores a 150 m se construyen en fases sucesivas, vano a vano, utilizando el pretensado para unirlos. Esto permite ahorrar en cimbra y reduce las pérdidas de pretensado respecto al cimbrado en una sola etapa. Por lo general, las juntas de cada tramo de vano se ubican a una distancia de 0,20 veces la longitud del vano desde la pila, y no directamente sobre la misma pila. Este proceso es evolutivo y requiere cálculos específicos para cada fase de construcción. La continuidad del pretensado se logra mediante el uso de acopladores o cruces de cables en la cara frontal de cada fase. Se distinguen tres métodos constructivos según los equipos auxiliares utilizados: cimbras desmontables, cimbras trasladables y cimbras autoportantes o autolanzables.

Cimbras desmontables

Las cimbras desmontables se recomiendan cuando existen múltiples vanos de igual luz, resulta difícil el apoyo sobre el terreno o con un tablero de canto constante. Estas cimbras presentan pocos apoyos, con vigas y pilares metálicos modulares reutilizables. Con este sistema se construyeron los viaductos del Guadalmellato para el AVE en el tramo de Alcolea-Adamuz (Córdoba) y el de Garraf en la autopista Castelldefels-Sitges (Barcelona).

Figura 2. Proceso constructivo por vanos sucesivos mediante cimbras desmontables

A continuación os dejo un vídeo sobre este proceso constructivo.

Cimbra móvil sobre ruedas o trasladable paso a paso

Un puente con más de tres vanos de sección constante, de altura reducida, situado sobre un terreno plano y con suficiente capacidad portante, puede construirse con una cimbra móvil. Se trata de una mejora lógica de las cimbras desmontables, donde se hormigona un tramo de una vez hasta la sección de momento nulo del tramo siguiente. Una vez se pretensa el tramo terminado, el encofrado desciende con su cimbra y se traslada hasta el tramo siguiente.

Suele ser una cimbra tubular desplazable sobre carretones. Durante el hormigonado se descargan las ruedas y se apoya la cimbra mediante husillos, cuñas o gatos, que son los elementos que facilitarán el descimbrado. Si el terreno presenta poca capacidad portante, la cimbra se traslada sobre unos carriles que descansan sobre las pilas del puente o sobre una cimentación provisional. Asimismo, se sujeta el extremo de la cimbra al tablero ya ejecutado para evitar movimientos diferenciales en la junta de hormigonado. Las torres de la cimbra se sitúan fuera de las pilas para facilitar el paso de vano a vano. Asimismo, el fondo del encofrado, sus correas y cerchas pueden abrirse para sortear las pilas.

Figura 3. Proceso constructivo por vanos sucesivos mediante cimbra desplazable

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Cimbras, andamios y encofrados. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.441.

SEOPAN (2015). Manual de cimbras autolanzables. Tornapunta Ediciones, Madrid, 359 pp.

PEURIFOY, R.L. (1967). Encofrados para estructuras de hormigón. McGraw-Hill y Ediciones Castillo, Madrid, 344 pp.

RICOUARD, M.J. (1980). Encofrados. Cálculo y aplicaciones en edificación y obras civiles. Editores Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, 312 pp.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376.

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Curso en línea de “Estructuras auxiliares en la construcción: andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras”

La Universitat Politècnica de València, en colaboración con la empresa Ingeoexpert, ha elaborado un Curso online sobre “Estructuras auxiliares en la construcción: andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras”.

El curso, totalmente en línea, se desarrollará en 6 semanas, con un contenido de 75 horas de dedicación del estudiante. Hay plazas limitadas.

Toda la información la puedes encontrar en esta página: https://ingeoexpert.com/cursos/curso-de-estructuras-auxiliares-en-la-construccion-andamios-apeos-entibaciones-encofrados-y-cimbras/

 

 

Acerca de este curso

Este curso aborda de manera amplia las estructuras auxiliares utilizadas en la construcción, abarcando tanto el ámbito de la edificación como el de las obras de ingeniería civil. No se requieren conocimientos previos específicos para participar, ya que está diseñado para beneficiar a un amplio espectro de profesionales, tanto con experiencia como sin ella, así como a estudiantes de diversas disciplinas relacionadas con la construcción, ya sea a nivel universitario o de formación profesional. Además, el proceso de aprendizaje ha sido estructurado de manera gradual, permitiendo a los estudiantes adentrarse en aquellos aspectos que despierten su interés mediante material complementario y enlaces a recursos en línea, como videos y catálogos.

En este curso, adquirirás conocimientos fundamentales sobre andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras. El enfoque principal de este programa se centra en comprender los principios básicos que rigen las estructuras auxiliares esenciales para la construcción de edificios e infraestructuras, especialmente aquellas destinadas a la contención temporal del terreno y a la ejecución de estructuras de hormigón. Este curso abarca un amplio espectro, profundizando en los fundamentos de la ingeniería de la construcción. Se destaca la importancia de cultivar el pensamiento crítico del estudiante, particularmente en relación con la selección de métodos y técnicas empleadas en el diseño y uso de medios auxiliares en casos concretos. El curso trata llenar el hueco que deja la bibliografía habitual, donde no se profundiza en los procedimientos constructivos y el empleo de estas estructuras auxiliares, especialmente desde el punto de vista de su diseño, uso y seguridad. Además, el curso está diseñado para que el estudiante pueda ampliar por sí mismo la profundidad de los conocimientos adquiridos en función de su experiencia previa o sus objetivos personales o de empresa.

El contenido del curso se organiza en 50 lecciones, que constituyen cada una de ellas una secuencia de aprendizaje completa. Además, se entregan un amplio conjunto problemas resueltos que complementan la teoría estudiada en cada lección. La dedicación aproximada para cada lección se estima en 2-3 horas, en función del interés del estudiante para ampliar los temas con el material adicional. Al finalizar cada unidad didáctica, el estudiante afronta una batería de preguntas cuyo objetivo fundamental es afianzar los conceptos básicos y provocar la duda o el interés por aspectos del tema abordado. Al final se han diseñado tres unidades adicionales para afianzar los conocimientos adquiridos a través del desarrollo de casos prácticos, donde lo importante es desarrollar el espíritu crítico y su capacidad para resolver problemas reales. Por último, al finalizar el curso se realiza una batería de preguntas tipo test cuyo objetivo es conocer el aprovechamiento del estudiante, además de servir como herramienta de aprendizaje.

El curso está programado para 75 horas de dedicación por parte del estudiante. Se pretende un ritmo moderado, con una dedicación semanal en torno a las 10-15 horas, dependiendo de la profundidad requerida por el estudiante, con una duración total de 6 semanas de aprendizaje.

Lo que aprenderás

Al finalizar el curso, los objetivos de aprendizaje básicos son los siguientes:

  1. Comprender la utilidad y las limitaciones de los medios auxiliares empleados para la construcción
  2. Evaluar y seleccionar las estructuras temporales atendiendo a criterios económicos y técnicos
  3. Conocer las buenas prácticas y los aspectos de seguridad implicados en el uso de las estructuras temporales
  4. Comprobar los aspectos básicos de las acciones que intervienen en el diseño de las estructuras temporales

Programa del curso

  • Lección 1. Estructuras auxiliares y desmontables: concepto y clasificaciones
  • Lección 2. Apeos y apuntalamientos
  • Lección 3. Apeo de fachadas para el vaciado de edificios: estabilizadores de fachada
  • Lección 4. El apeo de urgencia
  • Lección 5. Entibaciones de madera
  • Lección 6. Entibación de zanjas mediante paneles
  • Lección 7. Problemas resueltos de entibaciones
  • Lección 8. Andamio de trabajo en obras de construcción
  • Lección 9. Andamio de borriquetas
  • Lección 10. Torres de trabajo móviles
  • Lección 11. Plataformas de trabajo desplazables sobre mástil: andamio de cremallera
  • Lección 12. Plataformas de trabajo suspendidas de nivel variables
  • Lección 13. Andamios de marcos prefabricados: andamios de fachada europeos
  • Lección 14. Andamios multidireccionales o de volumen
  • Lección 15. Criterios generales para la ejecución de estructuras de hormigón
  • Lección 16. Introducción a los encofrados y moldes
  • Lección 17. Clasificación de los sistemas de encofrado
  • Lección 18. Requisitos sobre encofrados y moldes
  • Lección 19. Reducción de costes en la construcción de encofrados
  • Lección 20. Moldes para hormigón prefabricado
  • Lección 21. Encofrado prefabricado para pilares
  • Lección 22. Encofrados para forjados reticulares
  • Lección 23. Construcción mediante encofrados túnel
  • Lección 24. Mesas encofrantes o sistemas premontados
  • Lección 25. Encofrados de contrachapado fenólico
  • Lección 26. Productos desencofrantes de desmoldeo
  • Lección 27. Cimbras y encofrados hinchables
  • Lección 28. Encofrados deslizantes
  • Lección 29. Encofrado trepante
  • Lección 30. Carros de encofrado para túnel
  • Lección 31. Carros de encofrado para la construcción de puentes por avance en voladizo
  • Lección 32. Medidas de seguridad durante el desencofrado
  • Lección 33. Coeficientes de seguridad de los materiales de un encofrado
  • Lección 34. Empuje del hormigón fresco sobre un encofrado
  • Lección 35. Problemas resueltos de encofrados
  • Lección 36. El proyecto de una cimbra
  • Lección 37. Parámetros de diseño y seguridad en las cimbras
  • Lección 38. Clases de diseño de cimbras según la norma UNE-EN 12812
  • Lección 39. El anejo y la guía de operación de una cimbra
  • Lección 40. Construcción in situ de tableros con cimbra completa apoyada
  • Lección 41. Construcción in situ de tableros por vanos sucesivos
  • Lección 42. Cimbras autolanzables
  • Lección 43. Clasificación de cimbras autolanzables
  • Lección 44. Lanzadores de vigas
  • Lección 45. Construcción con cimbra y autocimbra de puentes arco
  • Lección 46. Requisitos de los cimientos de una cimbra
  • Lección 47. Cimbrado, recimbrado, clareado y descimbrado de plantas consecutivas
  • Lección 48. Resistencia del hormigón para el descimbrado
  • Lección 49. Precauciones específicas en seguridad relativas al montaje y desmontaje de cimbras
  • Lección 50. Problemas resueltos de cimbras
  • Supuesto práctico 1.
  • Supuesto práctico 2.
  • Supuesto práctico 3.
  • Batería de preguntas final

Conozca a los profesores

Víctor Yepes Piqueras

Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Universitat Politècnica de València

Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos (1982-1988). Número 1 de promoción (Sobresaliente Matrícula de Honor). Especialista Universitario en Gestión y Control de la Calidad (2000). Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos, Sobresaliente “cum laude”. Catedrático de Universidad en el área de ingeniería de la construcción en la Universitat Politècnica de València y profesor, entre otras, de las asignaturas de Procedimientos de Construcción en los grados de ingeniería civil y de obras públicas. Su experiencia profesional se ha desarrollado como jefe de obra en Dragados y Construcciones S.A. (1989-1992) y en la Generalitat Valenciana como Director de Área de Infraestructuras e I+D+i (1992-2008). Ha sido Director Académico del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (2008-2017), obteniendo durante su dirección la acreditación EUR-ACE para el título. Profesor Visitante en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Investigador Principal en 5 proyectos de investigación competitivos. Ha publicado más de 160 artículos en revistas indexadas en el JCR. Autor de 10 libros, 22 apuntes docentes y más de 350 comunicaciones a congresos. Ha dirigido 16 tesis doctorales, con 10 más en marcha. Sus líneas de investigación actuales son las siguientes: (1) optimización sostenible multiobjetivo y análisis del ciclo de vida de estructuras de hormigón, (2) toma de decisiones y evaluación multicriterio de la sostenibilidad social de las infraestructuras y (3) innovación y competitividad de empresas constructoras en sus procesos. Ha recibido el Premio a la Excelencia Docente por parte del Consejo Social, así como el Premio a la Trayectoria Excelente en Investigación y el Premio al Impacto Excelente en Investigación, ambos otorgados por la Universitat Politècnica de València.

Lorena Yepes Bellver

Ingeniera civil, máster en ingeniería de caminos, canales y puertos y máster en ingeniería del hormigón. Universitat Politècnica de València.

Profesora Asociada en el Departamento de Mecánica de los Medios Continuos y Teoría de las Estructuras de la Universitat Politècnica de València. Es ingeniera civil, máster en ingeniería de caminos, canales y puertos y máster en ingeniería del hormigón. Ha trabajado en los últimos años en empresas constructoras y consultoras de ámbito internacional. Aparte de su dedicación docente e investigadora, actualmente se dedica a la consultoría en materia de ingeniería y formación.

Referencias:

YEPES, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 243 pp. Ref. 442. ISBN: 978-84-1396-046-3

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

 

Avances científicos en relación con los edificios prefabricados de hormigón sismorresistentes

Acaban de publicarnos un artículo en Structures, revista indexada en el JCR. El trabajo lleva a cabo un análisis exhaustivo de 127 artículos para identificar las tendencias predominantes y las brechas actuales en la investigación sobre edificios prefabricados de hormigón (PCB) resistentes a los terremotos. Estos edificios ofrecen ventajas como la rapidez de construcción, la mejora de la durabilidad y la reducción de la mano de obra, pero es necesario estudiar las conexiones entre los elementos prefabricados para garantizar su resistencia sísmica.

El estudio se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Entre otras, se pueden destacar las siguientes contribuciones del trabajo:

  • Reveló la correlación entre los PCB y temas como las conexiones secas, la disipación de energía, el diseño óptimo y el colapso progresivo, lo que puso de relieve la naturaleza diversa de las investigaciones actuales en este campo.
  • Identificaron los sistemas de marcos y pantallas de rigidización como las categorías predominantes en la investigación de los PCB, siendo el enfoque tradicional de construcción moldeada in situ la referencia para determinar su rendimiento sísmico.
  • Destacó la necesidad de explorar con mayor detalle sistemas estructurales innovadores y resilientes y de adoptar metodologías de vanguardia para integrar la seguridad sísmica y la sostenibilidad de los PCB.
  • Proporcionó una hoja de ruta para futuros proyectos de investigación e informó sobre los últimos avances y tendencias en la investigación de PCB con seguridad sísmica.

La editorial permite la descarga gratuita del artículo en la siguiente dirección: https://authors.elsevier.com/sd/article/S2352-0124(23)01686-7

Abstract:

Precast concrete buildings (PCB) offer several advantages, including swift construction, exceptional quality, enhanced durability, decreased formwork requirements, and reduced labour. However, it is crucial to effectively study the connections between the various prefabricated elements that make up the structure, particularly in the face of dynamic loads and seismic actions. Extensive research has been conducted to develop seismic-resistant PCB, underscoring the necessity of exploring research approaches, identifying trends, addressing gaps, and outlining future research directions. A thorough analysis was carried out on a literature set comprising 127 articles published between 2012 and May 2023, using a three-step research process that included bibliometric search, quantitative analysis, and qualitative analysis. The primary objective was to identify prevailing research trends and pinpoint current gaps that would contribute to the advancement of future research. The scientific mapping of authors’ keywords revealed the correlation between PCB and topics such as dry connections, energy dissipation, optimal design, and progressive collapse, highlighting the diverse nature of current research in the field. Furthermore, the qualitative literature analysis demonstrated that frame and shear wall systems emerged as the predominant categories. This dominance can be attributed to the seismic performance reference being the traditional cast-in-place building approach. Nonetheless, this study brings attention to several notable research gaps. These gaps include exploring innovative, resilient structural systems in greater detail and adopting state-of-the-art methodologies that facilitate decision-making processes in integrating PCB seismic safety and sustainability. This study provides a roadmap for future research projects and reports on the latest developments and trends in seismically safe PCB research.

Keywords:

Precast concrete; Prefabricated building; Connections; Seismic design; Construction industry; Modern methods of construction; State of the art

Reference:

GUAYGUA, B.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.; YEPES, V. (2023). A systematic review of seismic-resistant precast concrete buildings. Structures, 58; 105598. DOI:10.1016/j.istruc.2023.105598

 

Optimización estructural asistida por metamodelos: Aplicaciones

Figura 1. Conceptos relacionados con el uso de metamodelos, (a) relación entre precisión y coste computacional para diferentes enfoques de la modelación (adaptado de Roman et al. (2020)) y (b) descripción genérica de un metamodelo como una función de caja negra (adaptado de Texeira et al. (2020)).

Dentro del XIII Coloquio de Análisis, Diseño y Monitoreo Estructural de la IV Convención Científica Internacional UCLV 2023, se presentó una ponencia sobre las aplicaciones de la optimización estructural asistida por metamodelos. Os paso a continuación la ponencia, por si os resulta de interés.

Resumen:

Debido al creciente interés por mejorar la sostenibilidad del sector de las construcciones, la optimización del diseño estructural ha venido cobrando auge en los últimos tiempos. Una de las desventajas de estos procedimientos es el enorme consumo computaciones que requieren. Sin embargo, la optimización asistida por metamodelos (MASDO por sus siglas en inglés) es una variante muy útil, ya que permite acortar considerablemente los tiempos de cómputo manteniendo la precisión en los resultados de la optimización. En este trabajo se exponen las estrategias de MASDO más utilizadas en el ámbito de la ingeniería estructural, así como algunas aplicaciones prácticas.

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Revisión de estado del conocimiento en infraestructuras hídricas usando técnicas de aprendizaje automático

Acabamos de recibir la noticia de la publicación de nuestro artículo en la revista Applied Sciences, la cual está indexada en el JCR. Este estudio explora las diversas aplicaciones del aprendizaje automático (Machine Learning, ML) en relación con la integridad y calidad de las infraestructuras hidráulicas, identificando cuatro áreas clave donde se ha implementado con éxito. Estas áreas abarcan desde la detección de contaminantes en el agua y la erosión del suelo, hasta la predicción de niveles hídricos, la identificación de fugas en redes de agua y la evaluación de la calidad y potabilidad del agua.

Cabe destacar que esta investigación se llevó a cabo en el marco de una colaboración fructífera entre nuestro grupo de investigación e investigadores chilenos, liderados por el profesor José Antonio García Conejeros. El proyecto en sí, denominado HYDELIFE, forma parte de las iniciativas que superviso como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Se realizó un análisis bibliográfico de artículos científicos a partir de 2015, que arrojó un total de 1087 artículos, para explorar las aplicaciones de las técnicas de aprendizaje automático en la integridad y la calidad de la infraestructura hídrica. Entre las contribuciones realizadas por el trabajo, caben destacar las siguientes:

  • Se identificaron cuatro áreas clave en las que el aprendizaje automático se ha aplicado a la gestión del agua: los avances en la detección de contaminantes del agua y la erosión del suelo, la previsión de los niveles del agua, las técnicas avanzadas para la detección de fugas en las redes de agua y la evaluación de la calidad y potabilidad del agua.
  • Destacó el potencial de las técnicas de aprendizaje automático (Random Forest, Support Vector Regresion, Convolutional Neural Networks y Gradient Boosting) combinadas con sistemas de monitoreo de vanguardia en múltiples aspectos de la infraestructura y la calidad del agua.
  • Proporcionó información sobre el impacto transformador del aprendizaje automático en la infraestructura hídrica y sugirió caminos prometedores para continuar con la investigación.
  • Empleó un enfoque semiautomático para realizar análisis bibliográficos, aprovechando las representaciones codificadas bidireccionales de Transformers (BERTopic), para abordar las limitaciones y garantizar una representación precisa de los documentos.
  • Las técnicas de aprendizaje automático ofrecen una alta precisión, un tiempo de procesamiento reducido y datos valiosos para la toma de decisiones en materia de gestión sostenible de los recursos y sistemas de alerta temprana.
  • La colaboración interdisciplinaria, los marcos integrados y las tecnologías avanzadas, como la teledetección y la IoT, son esenciales para avanzar en la investigación sobre la integridad y la calidad de la infraestructura hídrica.

Abstract:

Water infrastructure integrity, quality, and distribution are fundamental for public health, environmental sustainability, economic development, and climate change resilience. Ensuring the robustness and quality of water infrastructure is pivotal for sectors like agriculture, industry, and energy production. Machine learning (ML) offers the potential for bolstering water infrastructure integrity and quality by analyzing extensive data from sensors and other sources, optimizing treatment protocols, minimizing water losses, and improving distribution methods. This study delves into ML applications in water infrastructure integrity and quality by analyzing English-language articles from 2015 onward, compiling 1087 articles. A natural language processing approach centered on topic modeling was initially adopted to classify salient topics. From each identified topic, key terms were extracted and utilized in a semi-automatic selection process, pinpointing the most relevant articles for further scrutiny. At the same time, unsupervised ML algorithms can assist in extracting themes from the documents, generating meaningful topics often requires intricate hyperparameter adjustments. Leveraging the Bidirectional Encoder Representations from Transformers (BERTopic) enhanced the study’s contextual comprehension in topic modeling. This semi-automatic methodology for bibliographic exploration begins with broad categorizing topics, advancing to an exhaustive analysis. The insights drawn underscore ML’s instrumental role in enhancing water infrastructure’s integrity and quality, suggesting promising future research directions. Specifically, the study has identified four key areas where ML has been applied to water management: (1) advancements in the detection of water contaminants and soil erosion; (2) forecasting of water levels; (3) advanced techniques for leak detection in water networks; and (4) evaluation of water quality and potability. These findings underscore the transformative impact of ML on water infrastructure and suggest promising paths for continued investigation.

Keywords:

Water infrastructure integrity; machine learning; environmental sustainability; natural language processing; BERTopic

Reference:

GARCÍA, J.; LEIVA-ARAOS, A.; DÍAZ-SAAVEDRA, E.; MORAGA, P.; PINTO, H.; YEPES, V. (2023). Relevance of Machine Learning Techniques in Water Infrastructure Integrity and Quality: A Review Powered by Natural Language Processing. Applied Sciences, 13(22):12497. DOI:10.3390/app132212497

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Premio a la Trayectoria Excelente en Investigación y Premio al Impacto Excelente en Investigación

Ayer, jueves 9 de noviembre de 2023, recibí dos de los premios más importantes en el ámbito de la investigación en nuestra universidad. Se trata del Premio a la Trayectoria Excelente en Investigación y el Premio al Impacto Excelente en Investigación, ambos otorgados por la Universitat Politècnica de València.

Son unos premios muy especiales, pues se concede a nivel personal y es un reconocimiento valorado por aquellos que nos dedicamos a la investigación. Además, solo se conceden una vez cada cinco años, siendo un premio al que no debes presentar ninguna candidatura, por lo que fue una auténtica sorpresa. El prestigio de estos premios lo dan los excelentes finalistas que han competido conmigo que, en mi modesta opinión, tienen méritos más que merecidos para ello. Teniendo en cuenta que la Universitat Politècnica de València cuenta con casi 3.000 investigadores, el hecho de estar premiado en dos de las categorías más relevantes, es un logro que agradezco mucho. Muy agradecido por ello.

El Premio a la Trayectoria Excelente en Investigación reconoce al personal investigador de la UPV que disponga de un índice de actividad investigadora en, al menos, los últimos años (2018 al 2021), dentro de su área de conocimiento. El Premio al Impacto Excelente en Investigación reconoce al personal investigador de la UPV cuyo conjunto de publicaciones científicas de los últimos 10 años haya obtenido un alto grado de reconocimiento en la comunidad científica internacional. Estos reconocimientos se unen al recibido en el mes de junio de este mismo año al Premio Excelencia Docente 2023 del Consejo Social de la Universitat Politècnica de València. Este año, desde luego, es irrepetible.

El esfuerzo ha sido enorme durante estos últimos años, y nada de esto hubiera sido posible sin el equipo de investigación que ha trabajado conmigo en la realización de sus respectivas tesis doctorales. No hay mayor satisfacción que ver cómo muchas carreras académicas y profesionales han salido de nuestro pequeño grupo. A diferencia de otros grupos, el nuestro realiza investigación “artesanal”, muy cuidada y con medios muy ajustados a nuestro trabajo.

Y cómo no, se lo agradezco a mi familia, sin cuyo apoyo constante y paciencia, no hubiera sido posible dedicar el tiempo necesario a este menester.

Os dejo algunas fotografías y un vídeo del evento. Muchas gracias a todos.

 

Aquí os dejo los enlaces a algunos medios de comunicación que se han hecho eco de estos premios.

https://www.upv.es/noticias-upv/noticia-14377-ii-premios-inv-es.html

https://www.lasprovincias.es/comunitat/cientificos-brillantes-universitat-politecnica-20231110003549-nt.html

https://www.lavanguardia.com/local/valencia/20231110/9367673/upv-reconoce-33-cientificos-mas-sobresalientes-ii-premios-investigacion-agenciaslv20231110.html

https://www.europapress.es/valencia/noticia-upv-reconeix-les-seues-33-cientifics-mes-excellents-els-ii-premis-dinvestigacio-20231110133651.html

 

Clasificación de los apeos y apuntalamientos

Figura 1. Apeos y apuntalamientos. https://noticias.bt2asociados.com/apeos-y-apuntalamientos-de-edificios/

En una construcción, ya sea nueva o existente, es posible que presenten problemas de estabilidad y resistencia o que esté prevista su demolición. En cualquier caso, es fundamental contar con una estructura provisional que garantice su estabilidad. Este medio auxiliar, comúnmente conocido como “apeo” o “apuntalamiento”, desempeña un papel crucial en la seguridad y eficiencia de la obra. Por tanto, la diferencia entre ambos términos es muy sutil. En un artículo anterior vimos que la urgencia es el elemento clave que permite diferenciar ambos conceptos. Así, mientras el apuntalamiento presenta un carácter de urgencia mayor al del apeo.

Además de la urgencia, podría enfocarse la diferencia entre apuntalamientos y apeos de otra forma. Así, los apuntalamientos transmiten normalmente las cargas a una zona inferior mediante elementos colocados en posición vertical con elementos denominados puntales, enanos, virotillos o pie-derechos, mientras que los apeos transmitirían las cargas por elementos inclinados denominados jabalcones, tornapuntas, codales o tirantes.

Es posible clasificar las estructuras provisionales utilizadas en la construcción, refuerzo o demolición de estructuras según los criterios que pueden verse en la Figura 2.

Figura 2. Criterios de clasificación de los apeos y apuntalamientos

Los apeos o apuntalamientos pueden clasificarse en verticales, horizontales e inclinados según su disposición. Los verticales recogen cargas horizontales y las transmiten a una base resistente. Los horizontales contrarrestan momentos de vuelco en elementos verticales, mientras que los inclinados pueden gestionar cargas distribuidas y momentos de vuelco. Los apuntalamientos inclinados son los más complejos debido a la descomposición de fuerzas en la transmisión de cargas y tienen una tendencia a desplazarse de su punto de instalación. Los componentes de cada tipo se recogen en la Figura 3.

Figura 3. Tipos de apeos y apuntalamientos según su disposición

La disposición de los apeos o apuntalamientos depende de los objetivos que se busquen. Un apeo debe ser capaz de recoger y transmitir una carga repartida hasta un soporte resistente, distribuyéndola de nuevo. Además, cuando se enfrenta a momentos de vuelco, el apeo debe contrarrestarlos generando momentos opuestos de igual o mayor magnitud. Estos principios determinan la estructura básica de un apeo, que incluye un elemento horizontal para cargar o sopanda, una pieza vertical u horizontal llamada pie derecho para transmitir la carga axial y un durmiente que convierte la carga puntual del pie derecho en una carga repartida hacia el soporte resistente. Puedes ver esta composición en la Figura 4.

Figura 4. Componentes de un apeo/apuntalamiento. https://fotos.habitissimo.es/foto/apeo-de-estructura-con-madera-3m_1554253

Los materiales utilizados en un apeo o apuntalamiento son fundamentales para garantizar la resistencia, durabilidad y economía de la solución. En este sentido, se consideran diferentes materiales según las circunstancias. La madera se utiliza en situaciones de urgencia, de menor envergadura o altura, requiriendo piezas con aristas sanas y regulares, presentando diversas formas como rollizo, tabla, tabloncillo o tablón. El acero es adecuado para cargas elevadas y apeos a gran altura, pudiendo ser perfiles laminados con uniones soldadas o con tornillería. Los ladrillos resistentes son muy estables y resistentes a las condiciones climáticas, utilizados principalmente en el cierre de huecos de fachada, aunque requieren tiempo de fraguado del mortero para adquirir resistencia. Los ladrillos macizos o perforados con mortero de cemento son comunes, aunque ocasionalmente se emplean ladrillos huecos para cargas menores, como el cierre de huecos de fachada.

Los tipos de apeos o apuntalamientos se clasifican según el elemento constructivo al que sirven. Existen numerosos tipos, cada uno adecuado para las diferentes partes del edificio que se deseen apuntalar, ya sea construido o en proceso de construcción. Estos se pueden generalizar en los siguientes grupos:

  • Apeos de huecos: Destinados a pasajes o aberturas de iluminación y ventilación en muros, fachadas o espacios interiores. Al diseñarlos, se considera si se debe mantener el acceso a través del hueco, si se requiere corregir deformaciones en el dintel superior o si se apuntala para crear nuevas aberturas, especialmente en plantas bajas comerciales.
  • Apeos de elementos estructurales horizontales: Utilizados en vigas, zunchos, dinteles o forjados, se utilizan en caso de fallos estructurales, agotamiento o sobrecarga prevista. En el primero, se colocan donde los momentos flectores se anulan para no afectar la deformación. En el segundo, se distribuyen puntales para soportar la carga superficial, y la carga se transmite a una base resistente, sin importar su ubicación.
  • Apeos de medianeras: Se emplean al demoler una edificación entre medianeras compartidas para evitar el colapso de los edificios adyacentes (efecto dominó). Si las vigas de madera apoyan en ambas medianeras, se sugiere mantenerlas durante el derribo hasta su reconstrucción. En ausencia de esta opción, se utilizan vigas de celosía con gran luz o puntales telescópicos especiales para el apeo de forma segura.
  • Apeos de muros: Son esenciales por varias razones, dependiendo del tipo de muro y la causa de la patología o lesión. Para muros de sostenimiento de tierras, como muros pantalla, se requiere un apeo horizontal durante su construcción y hasta que se completen los forjados horizontales para contrarrestar el momento de vuelco. Los muros de carga en fachadas, afectados por sobrecargas, agotamiento o hundimiento de la cimentación, se apuntalan durante las reparaciones o hasta su demolición definitiva. Los estabilizadores de fachada se emplean cuando el muro de carga está en buen estado, pero debe mantenerse en pie durante la demolición del edificio, absorbiendo el momento de vuelco causado por el viento hasta que se construya la nueva estructura.

Referencias:

ESPASANDÍN, J.; GARCÍA, J.I. (2002). Apeos y refuerzos alternativos. Manual de cálculo y construcción. Editorial Munilla-Lería, Madrid.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Cimbras, andamios y encofrados. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp.

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Hormigón reforzado con fibra de vidrio

Figura 1. Fibra de vidrio. https://fibereagle.com/refuerzo-de-hormigon-con-fibra-de-vidrio/

El mortero de cemento reforzado con fibra de vidrio (GRC, en inglés), combina un mortero de cemento con fibras cortas de vidrio. Su evolución comenzó en la década de 1950 con la idea de incorporar fibras de vidrio en lugar de usar armaduras de hormigón. Sin embargo, el GRC actual surgió en los años 60 debido al reemplazar las fibras de amianto, que eran cancerígenas. Los primeros tipos empleaban fibras de vidrio basadas en sílice y mortero de cemento Portland. Sin embargo, estas propiedades a corto plazo se deterioraban debido a la corrosión de las fibras por el cemento. Para ampliar las aplicaciones del GRC, se desarrollaron fibras de vidrio resistentes a ambientes alcalinos, con circonio como elemento base, denominadas “alcali resistant “o AR.

El GRC sobresale por su resistencia mecánica y capacidad de adaptación en aplicaciones no estructurales, lo que lo convierte en un valioso recurso en proyectos de ingeniería civil y arquitectura que buscan soluciones estéticas y funcionales. Su flexibilidad en el diseño lo hace idóneo para la creación de diversas formas con grosores de aproximadamente 10 mm, sin el uso de armaduras. En la ingeniería civil, el GRC se aplica a elementos prefabricados para saneamiento, encofrados perdidos, pantallas de aislamiento acústico y revestimiento de túneles. La versatilidad de este material, en términos de diseño, permite la creación de encofrados perdidos con mosaicos y formas sumamente complejas.

Figura 2. Fachada de GRC para el Palacio de Justicia de Córdoba. https://arqzon.com.mx/2021/06/23/grc-concreto-reforzado-fibra-de-vidrio-en-la-construccion/

El mortero reforzado con fibra de vidrio se caracteriza por su resistencia al agrietamiento y a la tracción mecánica. Además, es eficaz en la prevención de daños por impacto y aumenta su capacidad de deformación, lo que contribuye a una mayor resistencia a las tensiones externas. También destaca su resistencia a la congelación, la descongelación, la fatiga, el peso y los cortes. Además, reduce significativamente la segregación, el sangrado y las filtraciones de líquidos, mejorando la integridad de las estructuras en las que se utiliza.

Las fibras de vidrio suelen tener un módulo de elasticidad a 25 °C de 70 GPa, una resistencia a tracción de una fibra de 3600 MPa (de 1750 MPa si es un haz de fibras) y una deformación en rotura del 2%. Es importante destacar que las fibras de vidrio no son monolíticas, pues se componen por un haz de alrededor de 200 filamentos de vidrio, cada uno con un diámetro de unos 10-20 μm.

La cantidad necesaria de fibra de vidrio varía en función del método de fabricación. Hay que prestar cuidado a que las cantidades de cada componente sea la justa. Así se evita que la fibra de vidrio aparezca en la superficie, al tiempo que se consigue obtener la máxima resistencia. Si el GRC se proyecta, se añade una fracción volumétrica del 5% de fibras de vidrio. Cuando se opta por una mezcla premezclada de fibras y mortero de cemento, la fracción se reduce al 3,5%. La longitud de las fibras empleadas se encuentra en el rango de 25 a 40 mm. El cemento Portland es prácticamente el único empleado en la fabricación de GRC. La arena suele ser de origen silíceo. Además, suele añadirse un plastificante que confiere al mortero la viscosidad adecuada. Asimismo, se pueden introducir diversos aditivos y pigmentos para lograr que los elementos adquieran el aspecto deseado.

Por lo general, se emplean cantidades iguales de cemento y arena, con una relación agua/cemento en torno a 0,4. No obstante, esta relación puede ajustarse para lograr la fluidez adecuada al proceso de fabricación. Para evitar un exceso de agua, se recurre a superplastificantes. Para mantener las características del material en etapas avanzadas de su vida útil, en ocasiones se recurre al humo de sílice o al metacaolín. Es importante destacar que el GRC cambia sus propiedades con el paso del tiempo, con una pérdida apreciable de ductilidad y capacidad de carga.

Hoy día se emplean tres métodos principales para la fabricación del GRC: la proyección conjunta del GRC, la mezcla previa de GRC y la mezcla previa de GRC con posterior proyección. Cada uno de estos métodos presenta sus propias variantes y particularidades. Veamos las características de cada uno de ellos.

Fabricación por proyección conjunta

La proyección se ejecuta mediante una pistola que dispara las fibras y el mortero por orificios separados, los cuales se unen y mezclan en el molde. Una bobina suministra una cuerda de fibras de vidrio que se corta a la longitud deseada en el cabezal de la pistola. Por su parte inferior fluye el mortero a través de una manguera. La consistencia del mortero debe ser fluida para facilitar la proyección. Hay dos posibilidades, la proyección manual y la proyección automática.

En la proyección manual, se aplica un desencofrante en el molde y se efectúa una primera pasada depositando el material mediante movimientos oscilantes. Una vez que el molde presenta una fina capa del material, se utiliza un rodillo helicoidal para que el mortero y las fibras se adapten a la forma del encofrado. La proyección continúa hasta alcanzar el espesor deseado, y finalmente, se emplea una llana sobre la superficie libre para lograr uniformidad. Requiere una gran cantidad de mano de obra, pero este método ofrece resultados de alta calidad, particularmente cuando el operario posee la experiencia adecuada. En España, este método de fabricación es el habitual.

La proyección automática se emplea en la fabricación de paneles rectangulares de formas simples y planas. Aunque es menos versátil que el método manual, también existen dos variantes: una utiliza un cabezal de proyección móvil, mientras que el otro implica el movimiento del molde. En ambos casos, se regula la velocidad de proyección para asegurar una distribución precisa del material. Para igualar el espesor de la pieza, se recurre a un sistema automático que pasa una llana, un rodillo u otra herramienta sobre la cara expuesta del material.

La principal ventaja de este método es su capacidad para lograr una mayor producción a un menor costo. Además, el sistema automatizado se ha mejorado mediante moldes con pequeños agujeros que evacuan el exceso de agua. Esto reduce la relación agua/cemento, aumenta la densidad del material y mejora sus propiedades mecánicas. Otra variante de este método pasa por aplicar una carga en la cara libre del material para que la mezcla se adapte con precisión a los diseños y patrones del molde.

Fabricación por premezclado

El método de premezclado implica la combinación previa del cemento, fibras de vidrio, agua, arena, plastificante y adiciones, antes de verterlos en el molde. Hay que preparar el mortero de cemento y luego incorporar las fibras de vidrio. Para evitar que las fibras se enreden, se sumergen en aditivos que las lubrican, facilitando su dispersión en la matriz de mortero. Es esencial minimizar el tiempo de mezcla del mortero y las fibras para prevenir la segregación y la pérdida de agua en la mezcla. Una vez se han mezclado los componentes, la pasta se vierte en los moldes. Luego, se someten los moldes a una vibración externa para eliminar burbujas de aire y espacios vacíos. Si es necesario rellenar moldes con cavidades, es preferible la inyección del GRC premezclado, aunque puede dañar las fibras y, a veces, introducir burbujas de aire.

Fabricación por premezclado y proyección

En los últimos años, ha surgido un método conocido como “sprayed premix.” Las fibras de vidrio se integran durante la mezcla del mortero y, posteriormente, se proyectan ambos componentes, ya mezclados, en el molde. A pesar de obtener resultados similares a la proyección tradicional, la calidad de los elementos fabricados depende en menor medida de la destreza del operario; la determinación del contenido de fibra se realiza en peso, más preciso que el método tradicional; se elimina la formación de burbujas en la mezcla, y la maquinaria de proyección se simplifica considerablemente.

Os dejo algún vídeo explicativo que espero os sea de interés.

Referencias:

ACHE (2000). Monografía M-2. Manual de tecnología del hormigón reforzado con fibras de acero.

GÁLVEZ, J.C.; ALBERTI, M.G.; ENFEDAQUE, A.; PICAZO, A. (2019). Fundamentos de hormigón reforzado con fibras. García-Maroto Editores, 51 pp.

SERNA, P. (2007). Recientes ejemplos estructurales de aplicación de hormigón de fibras. Monografía sobre aplicaciones estructurales de hormigones con fibras, pp. 33-47.

Optimización energética de tableros tipo losa pretensados aligerados mediante modelos Kriging

Durante los días 10-13 de julio de 2023 tuvo lugar en Donostia-San Sebastián (Spain) el 27th International Congress on Project Management and Engineering AEIPRO 2023. Fue una buena oportunidad para debatir y conocer propuestas sobre dirección e ingeniería de proyectos. Nuestro grupo de investigación, dentro del proyecto de investigación HYDELIFE, presentó varias comunicaciones. A continuación os paso el resumen de una de ellas.

El objetivo de este trabajo es desarrollar una metodología para optimizar la energía en la construcción de tableros losa pretensado aligerados. Se lleva a cabo un análisis de la sección transversal para determinar los parámetros de diseño a través de un estudio del estado del arte. A partir de ese análisis, se identifican las variables de diseño que mejorarán la eficiencia energética del tablero. La metodología se divide en dos fases: primero, se utiliza una técnica estadística llamada hipercubo latino para muestrear las variables del tablero y determinar una superficie de respuesta; y en segundo lugar, se optimiza la superficie de respuesta mediante un modelo de optimización basado en Kriging. Como resultado, se ha desarrollado una metodología que reduce el costo energético en la construcción de tableros losa pretensado aligerados. Las recomendaciones para mejorar la eficiencia energética incluyen emplear esbelteces elevadas (alrededor de 1/28), reducir el consumo de hormigón y armadura activa, y aumentar la cantidad de armadura pasiva.

El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Palabras clave:

Optimización; energía; puentes; Kriging; metamodelos; sostenibilidad

Agradecimientos:

This research was funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033, grant number PID2020-117056RB-I00 and The APC was funded by ERDF A way of making Europe.

Referencia:

BRUN-IZQUIERDO, A.; YEPES-BELLVER, L.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2023). Optimización energética de tableros tipo losa pretensados aligerados mediante modelos Kriging. 27th International Congress on Project Management and Engineering, AEIPRO, 10-13 de julio, Donostia/San Sebastián (Spain), pp. 426-437. DOI:10.61547/3374

A continuación os dejo un vídeo donde presentamos el trabajo. Espero que os sea de interés.

Os dejo la comunicación completa, pues está publicada en abierto.

Descargar (PDF, 1.88MB)