Planificación en la Perforación Horizontal Dirigida (PHD)

1. Introducción: qué es la Perforación Horizontal Dirigida

La Perforación Horizontal Dirigida, PHD, conocida también por sus siglas en inglés, HDD (Horizontal Directional Drilling), es presentada en el material como un sistema constructivo sin zanja. La secuencia básica consiste en realizar primero una perforación guía dirigida, ejecutar después el ensanche de la perforación e introducir finalmente la tubería definitiva desde el lado de salida. El documento (Pintó Bascompte, 2025) sitúa esta técnica dentro de un rango de microtúnel comprendido entre Ø 60 mm y 1600 mm.

La PHD se describe como un método rápido, limpio y ecológico que permite instalar servicios como el agua, el gas, la electricidad y las comunicaciones. También permite instalar tuberías por debajo del nivel freático y se relaciona con trabajos de descontaminación de suelos, así como con la reconstrucción y la ampliación de colectores. El principio didáctico que organiza todo el capítulo es sencillo: antes de instalar hay que planificar.

La guía se estructura en cuatro grandes bloques: principios del proyecto, geología y subsuelo, autorizaciones y planificación del proyecto. Para valorar la viabilidad de una PHD se necesita información básica que normalmente entrega el cliente, especialmente documentación relativa a la topografía y a la geología del área próxima a la obra.

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2. Información inicial necesaria para definir el proyecto

2.1. Plano de ubicación general

El plano de ubicación general permite situar las vías de acceso, la obra, la tubería, las zonas de almacenaje y de ensamblaje del tubo, y otras instalaciones necesarias para la construcción. La escala indicada en el material se sitúa entre 1:5.000 y 1:25.000. Su función es proporcionar una visión territorial del conjunto de la actuación y de los espacios que deberán utilizarse durante la ejecución.

2.2. Vista en planta

Para estudiar la geometría de la perforación prevista se necesita un plano fiable y detallado en planta. Debe permitir valorar la longitud de la perforación, la distancia respecto de los edificios circundantes y la anchura de las estructuras existentes o previstas en el subsuelo. La información debe relacionarse, cuando proceda, con la fecha de la cartografía o de los mapas cartográficos relevantes. La escala indicada es de 1:500 a 1:1.000. El material muestra, como ejemplos, una vista en Google Earth, una representación en AutoCAD y una ortofoto.

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2.3. Sección transversal y perfil

Para determinar el perfil de la perforación se necesita información sobre las cotas del terreno a lo largo de la trayectoria prevista. También deben considerarse las distancias a zonas concretas y a posibles obstáculos. El documento recomienda referir la información de las secciones longitudinales a la fecha de la cartografía o de los mapas cartográficos relevantes, de ámbito nacional, y señala una escala de 1:100 a 1:250.

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2.4. Profundidad de arroyos y ríos

Cuando se deba cruzar un arroyo o un río y no se disponga de datos sobre su profundidad, debe realizarse una batimetría o disponer de series de profundidades para determinar el nivel del fondo del río o del mar. El material considera esta información necesaria para diseñar una distancia de seguridad y garantizar un fondo aceptable y seguro entre la masa de agua y el túnel.

2.5. Mapas históricos

Los mapas históricos adquieren especial interés en zonas donde exista una alta probabilidad de encontrar objetos arqueológicos anteriores a los planos de infraestructura actuales. También pueden revelar infraestructuras antiguas que ya no figuran en la documentación disponible. Por ello, la investigación previa no debe limitarse a la cartografía contemporánea.

2.6. Infraestructuras y servicios existentes

Si existen cables, tuberías, conductos u otros servicios próximos al cruce, deben identificarse su posición exacta, sus especificaciones y el medio que transportan o suministran. Esta información es relevante tanto cuando los servicios se cruzan con la perforación como cuando discurren en paralelo a una distancia inferior a 20 m. Antes de comenzar la construcción, el contratista debe comprobar los resultados de estas investigaciones y contrastarlos con las autoridades locales y los proveedores de servicios.

El material fija, además, una distancia de seguridad entre la PHD piloto y los servicios existentes: debe ser de dos veces el diámetro de la PHD respecto del eje de la perforación piloto y de la parte exterior del servicio, con un mínimo de 50 cm respecto de la parte exterior del último escariado. Esta condición debe incorporarse al trazado y al control geométrico de la perforación.

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2.7. Cimentaciones y otras infraestructuras

Cuando existan obras de ingeniería civil próximas al cruce, o vestigios de ellas en forma de túneles, cimentaciones u otros trabajos, deben determinarse e identificarse su posición exacta y sus dimensiones. La distancia mínima entre el eje de la perforación PHD y cualquier otra estructura no debe ser inferior a 2 m.

2.8. Datos climáticos e hidrográficos

Según la región, la climatología puede condicionar la planificación. Deben considerarse la distribución y la cantidad de las precipitaciones, la temperatura, la frecuencia de las fluctuaciones y los valores absolutos. Para los datos hidrográficos deben contemplarse las condiciones generales y la amplitud de las mareas.

Cuando se emplee agua corriente, de río, de canal o subterránea para preparar el fluido de perforación, se requieren datos sobre su calidad. El material identifica como parámetros de interés el pH, la salinidad, la alcalinidad y la dureza. El pH se define como una medida de la acidez o alcalinidad de una disolución y como indicador de la concentración de iones de hidrógeno; se proporciona como referencia un valor de pH entre 8 y 10. La salinidad se define como el contenido salino en suelos o agua y se relaciona con la conductividad eléctrica; se considera un valor inferior a 750 µS/cm como referencia. El material también menciona como unidades mhos/cm o Siemens.

3. Geología y subsuelo

La investigación del subsuelo tiene dos objetivos directos: evaluar la viabilidad del proyecto y reducir los riesgos geológicos. El material establece que una persona experta debe planificar las investigaciones, supervisar las actividades realizadas in situ y en el laboratorio, y redactar el informe geotécnico. El alcance de la investigación depende de las condiciones geográficas y geológicas, así como de los datos del proyecto. Cuando existen condiciones geológicas poco habituales o estructuras del terreno más complejas, debe realizarse una investigación más extensa.

3.1. Clasificación y evaluación de documentos existentes

Deben estudiarse los mapas y los materiales disponibles, incluidos los mapas geológicos, las secciones, los registros de perforación y los perfiles. También deben aprovecharse de las investigaciones geotécnicas realizadas para construcciones anteriores, como puentes y cimentaciones, siempre que se encuentren en las inmediaciones del proyecto.

3.2. Investigación histórica

La investigación histórica debe considerar las inmediaciones del proyecto de PHD, especialmente las zonas industriales próximas, las edificaciones anteriores y las construcciones abandonadas. También debe incluir posibles hallazgos arqueológicos o áreas identificadas como potencialmente relevantes, aunque las autoridades locales no siempre hayan comunicado su existencia. Además de revisar los archivos disponibles, el material considera obligatoria, en términos profesionales, una visita de obra. La investigación también debe contemplar la posibilidad de encontrar municiones y explosivos sin detonar.

3.3. Sondeos

Para conocer las condiciones del terreno, se realizan sondeos verticales para recuperar testigos. El material indica intervalos de 50 a 100 m, en orden alternado, con los sondeos situados aproximadamente a 5 m de la línea central de la trayectoria prevista. La profundidad debe situarse entre 2 y 5 m por debajo del nivel inferior del perfil de perforación proyectado. Estos intervalos deben respetarse especialmente en los tramos próximos al agua.

Entre los métodos de sondeo se enumeran la perforación rotativa con recuperación de testigo, la perforación helicoidal, la perforación a percusión y la perforación vibrocore. Para obtener muestras se citan tres procedimientos habituales: recuperación continua de muestras del núcleo, recuperación continua de muestras fuera del núcleo y obtención de muestras de suelo incompletas.

3.4. Ensayos de penetración: SPT

Los ensayos de penetración se realizan en las inmediaciones de la perforación y sirven para determinar parámetros del suelo, como la compactación en suelos de baja cohesión o la consistencia en suelos de alta cohesión, y para identificar límites dentro de la estructura de los estratos.

El Test de Penetración Estándar (SPT, Standard Penetration Test) mide la resistencia del suelo a la penetración de un muestreador estándar. El ensayo utiliza un martillo de 63,5 kg que cae desde una altura de 76 cm. El muestreador tiene un diámetro exterior de 50,8 mm, equivalente a 2 pulgadas. El resultado principal es el valor N o número de golpes SPT, que representa la resistencia a la penetración del terreno. El muestreador estándar, también denominado muestreador partido o split spoon sampler, presenta dimensiones normalizadas según ASTM D1586 o UNE 103-800.

La ejecución del SPT se divide en tres fases de 15 cm cada una. Primero se hinca el muestreador 15 cm para atravesar el suelo alterado por la perforación; estos golpes no se contabilizan. Después, se realiza una primera medición de otros 15 cm y se registra el número de golpes. Finalmente se ejecuta una segunda medición de 15 cm y también se registra el número de golpes. El valor N se obtiene sumando los golpes de las dos últimas fases: N = N2 + N3. El muestreador penetra 45 cm en total, pero solo los últimos 30 cm se emplean para calcular N.

3.5. Investigaciones geofísicas

Las investigaciones geofísicas sirven para verificar los resultados y los datos obtenidos mediante las investigaciones del subsuelo. Su tipo y alcance dependen de las condiciones geológicas identificadas mediante sondeos y ensayos de penetración, así como de las condiciones locales, entre ellas el nivel del suelo, el uso de la zona y los efectos de los alrededores. Los procedimientos geofísicos pueden ejecutarse desde tierra o desde medios acuáticos. El material cita dos técnicas: el reflejo electromagnético, o georradar, y la tomografía eléctrica.

3.6. Pruebas de laboratorio

Las muestras obtenidas en las investigaciones in situ deben analizarse en el laboratorio. Para suelos no cohesivos e inconsolidados se citan, como mínimo, ensayos sobre el tamaño y la distribución de las partículas, la forma de las partículas, la densidad relativa, el ratio de compactación y la permeabilidad. Para las capas examinadas y los suelos cohesivos se indican la forma estructural y apariencia y los límites líquido y plástico de Atterberg.

Pueden ser necesarias pruebas adicionales cuando existan condiciones específicas, como las arcillas expansivas. En la roca, las discontinuidades, las cavidades y los efectos del desgaste pueden influir significativamente en su comportamiento de ingeniería. Por ello, se indican ensayos sobre la estructura de la roca, incluyendo la estratificación y las fisuras, el estado de desgaste, la resistencia a tracción y la resistencia a compresión simple.

3.7. Informe geotécnico

El informe geotécnico permite al ingeniero cualificado o al contratista evaluar la viabilidad de perforar a través de las capas del terreno. Debe recoger las características del terreno relacionadas con el uso de la PHD, la información relevante sobre el suelo para evaluar los fluidos de perforación, incluida la permeabilidad de la formación, los registros de perforación y los resultados de las pruebas de penetración, la información geofísica y su ubicación, las pruebas geofísicas, la información histórica y la presencia de obstrucciones o anomalías geológicas cuando existan. La sección geológica no debe representarse a escala exagerada ni distorsionada.

4. Autorizaciones

El material dedica un apartado específico a las autorizaciones y diferencia la participación del cliente de la del contratista. Las diapositivas disponibles en este módulo presentan a estos dos responsables en apartados separados, pero no establecen una relación concreta de permisos, organismos, trámites ni documentos administrativos. Por ello, este capítulo conserva esa información sin añadir requisitos externos que no figuran en el material.

5. Planificación del proyecto

La planificación del proyecto se divide en principios básicos, planos, cálculos y planificación de la construcción. El establecimiento del perfil de perforación entre los puntos de entrada y de salida es uno de los elementos centrales. Para que el perfil diseñado pueda ejecutarse, deben comprobarse el trazado, los radios de curvatura, el diámetro del túnel y las tolerancias.

5.1. Trazado y ángulos de entrada y salida

Los ángulos de entrada y salida deben ajustarse al radio de curvatura de la tubería a instalar. El material sitúa estos ángulos entre 6° y 15°, según el equipo de perforación seleccionado. Como regla general indicada en la guía, el ángulo debe ser más plano cuanto mayor sea el diámetro de la tubería.

El ángulo de entrada puede ser más inclinado cuando no sea necesario que el personal trabaje en la máquina, como en trabajos de perforación pequeños. El ángulo de salida puede ser más inclinado cuando los tubos presentan un radio de curvatura menor, por ejemplo, en las tuberías de PE, lo que da lugar a una inclinación menor o a una mayor arqueada en el punto de salida.

5.2. Secciones rectas de entrada y salida

Los primeros y últimos tramos de la perforación deberían ser rectos y debe evitarse introducir un radio de perforación en esas zonas. Se trata de áreas con poca profundidad de cobertura y menor compactación, por lo que un suelo inestable suele ser poco adecuado para ejecutar curvas en las secciones de entrada y salida. La longitud de los tramos rectos depende de las dimensiones del túnel, del peso y de la rigidez del ensamblaje del extremo del túnel, BHA (Bottom Hole Assembly). Cuanto mayor sea el túnel y cuanto más pesado y rígido sea el ensamblaje de fondo, más largos deberían ser estos tramos. El primer tramo de la línea de perforación debe ser lo más largo posible y tener, como mínimo, la longitud de dos varillas de perforación.

5.3. Cobertura

La cobertura es la distancia entre el extremo de la tubería y la superficie, el lecho de un río o el fondo del mar. Debe calcularse una cobertura mínima en función de las condiciones del suelo para evitar la rotura del lodo. Según el material, la cobertura debería ser igual al diámetro del tubo multiplicado por un factor comprendido entre 10 y 15. Así, para una tubería de 800 mm, la cobertura en zonas de agua debería ser de 8 a 12 m.

Las coberturas inferiores a 5 m que puedan resultar de aplicar esa regla a tuberías de menor diámetro deben valorarse críticamente y caso por caso. Para carreteras principales, autopistas y otros obstáculos que deban cruzarse, se indican valores de cobertura similares. En los cruces de carreteras deben consultarse las normas nacionales adicionales, la información específica y las aprobaciones requeridas por la entidad correspondiente. También existen normas nacionales adicionales para los cruces de vías férreas. El material relaciona una mayor profundidad de cobertura con una menor probabilidad de rotura de lodo y de colapsos subterráneos.

5.4. Radio de curvatura

El radio mínimo de curvatura admisible desempeña un papel decisivo en el diseño del perfil. Debe diferenciarse entre el radio mínimo permitido por las varillas de perforación y el permitido por la tubería a instalar. Para perforaciones pequeñas y tuberías de PE, la guía indica que el radio mínimo suele determinarse por el radio de las varillas. En perforaciones grandes y con tubos de acero, el radio mínimo de la línea de tubería puede determinar el diseño. Cuando el varillaje determina el radio mínimo, el perfil puede calcularse con los valores recomendados por el fabricante. Como guía, se propone asumir radios de entre 30 y 250 m.

La trayectoria se determina conjuntamente a partir del ángulo de entrada, del desplazamiento y de la profundidad mínima, respetando los límites de curvatura. El material plantea el cálculo del desplazamiento B y de la inclinación de entrada A necesarios para alcanzar una profundidad mínima D y remite a una tabla de cálculo incluida en la presentación.

5.5. Sobre torsión

Durante el pull-back, cuando la tubería se introduce en el túnel, la línea describe una curva dentro de la perforación antes de pasar al tramo recto. Esta zona se denomina sobre torsión. El material indica que, durante la operación de tiro, la presión en la sobre torsión es cero, por lo que el valor de corrección de seguridad puede reducirse a S = 1,3. La presentación muestra una ecuación de Mohr para el radio mínimo de curvatura de la sobre torsión y define Rmin como radio de torsión mínimo permisible, Da como diámetro exterior del tubo y K como límite de elasticidad mínimo.

Por razones prácticas relacionadas con la rigidez de la tubería, sobre todo en grandes diámetros, debe escogerse un radio mayor en la sobre torsión. Como valor de referencia, se propone un radio, expresado en metros, igual a 0,8 veces el diámetro de la tubería, expresado en milímetros. Para un tubo de 800 mm, el ejemplo del material da un radio de sobre torsión de 640 m.

5.6. Radios combinados

Cuando además de una curva vertical existe una curva horizontal, el radio combinado es menor que el radio horizontal o que el radio vertical. El radio combinado se define como el radio aplicable o efectivo a la curva de la tubería. Para planificar y ejecutar la perforación, el radio mínimo calculado debe compararse con el radio mínimo permitido para los radios combinados.

5.7. Diámetro del túnel y espacio anular

El espacio anular expresa la relación entre el diámetro de la tubería y el diámetro de la perforación. Para calcularlo debe tomarse como referencia el mayor diámetro de la tubería, especialmente en las zonas de juntas o uniones, como puede ocurrir con tubos de acero fundido o con manguitos electrosoldables. Un espacio anular adecuado permite un pull-back suave de la tubería dentro del túnel perforado.

El material indica factores aceptables para calcular un anular adecuado de 1,2 en suelos estables y de 1,5 en suelos inestables.

5.8. Tolerancias

En la perforación piloto se establecen varias tolerancias generales. Salvo en los puntos de entrada y salida, las desviaciones del perfil respecto del trazado previsto en cada dirección no deben superar el 10 % del máximo de posición lateral y de profundidad. La desviación del radio del agujero respecto del radio de diseño no debe superar el 10 %. En el punto de entrada, la desviación indicada corresponde al diámetro del tubo multiplicado por un factor de 1, con un máximo de 0,3 m. En el punto de salida, la desviación indicada corresponde al 2 % de la longitud de la perforación, con un máximo de 5,0 m.

6. Planos del proyecto

Los planos constituyen una parte central de la planificación de una PHD. Deben incluir el tramo longitudinal, la vista en planta, la sección transversal, el trazado de la obra con la ubicación de la tubería y de la máquina, y la zona de enfilado y de tendido de la tubería sobre rodillos.

Para planificar estos proyectos son especialmente relevantes los planos de las secciones longitudinales, el mapa topográfico y las secciones transversales. En perforaciones de mayor tamaño deben prepararse también los planos del trazado de obra en los lados de entrada y salida, los planos de la zona de enfilado y sobre torsión y las zonas de expropiación temporal necesarias para la construcción.

7. Cálculos de construcción y funcionamiento

La planificación incluye cálculos diferenciados según las condiciones analizadas. Los cálculos relativos a las condiciones de construcción son responsabilidad del contratista, mientras que los relativos a las condiciones de funcionamiento son responsabilidad del cliente.

7.1. Condiciones de construcción: fuerza de tiro

Cuando se estira una tubería mediante PHD, deben responderse dos preguntas: si las tensiones producidas en la línea durante el pull-back se mantienen dentro de los niveles permitidos y si la máquina y el equipo pueden proporcionar la fuerza suficiente para instalarla. Para responderlas, hay que determinar la fuerza máxima esperada durante el pull-back.

Debe distinguirse entre las fuerzas de fricción que actúan sobre la tubería y las que debe desarrollar todo el sistema de perforación. Estas últimas son mayores porque deben superar, además, las fuerzas de fricción asociadas al conjunto formado por la tubería, el escariador y el swivel o elemento antigiro.

7.2. Fuerza de tiro en la cabeza de tiro

Durante el pull-back, una parte de la tubería ya está dentro de la perforación y otra parte permanece sobre los rodillos y fuera del túnel. La fuerza necesaria para superar la fricción sobre los rodillos depende del peso de la tubería, incluido el revestimiento, el casing y el sistema de lastre asociado a la flotabilidad del agua; del tipo y geometría de los rodillos; del tipo y estado de su superficie; del radio de la sobre torsión; de la longitud de tubería situada entre los soportes; y de las condiciones de los soportes, incluida su lubricación.

Dentro del túnel, las fuerzas necesarias para superar la fricción dependen de la fricción entre la superficie de la tubería y el fluido de perforación, de la fricción entre la superficie de la tubería y la pared del túnel y del radio combinado de la perforación. La fricción entre la tubería y el fluido depende principalmente del tipo de revestimiento y de parámetros del fluido, como la densidad, la viscosidad, la cantidad de partículas en suspensión y la velocidad del caudal en el espacio anular.

La fricción entre la tubería y la pared del túnel está condicionada por los parámetros del terreno y su coeficiente de fricción, por el lastre negativo o positivo de la línea dentro del túnel y por la geometría general de la perforación, especialmente por sus radios de curvatura.

7.3. Fuerza de tiro en la perforación

Las fuerzas que debe desarrollar la máquina perforadora son superiores a las que aparecen en la cabeza de tiro porque la máquina debe tirar del tubo y, además, del ensamblaje y del BHA, o Bottom Hole Assembly. La magnitud de la fricción depende de los parámetros técnicos de la máquina y de los componentes del ensamblaje de tiro, incluidos el equipo auxiliar, la forma de las conexiones y el peso de las varillas. La geometría del túnel también desempeña un papel importante en la fricción que se produce en las varillas.

Cuanto mayor sea el radio del túnel y cuanto más suave y preciso sea el eje perforado, menor será la fuerza de pull-back. Además, a medida que avanza la operación de pull-back, disminuye la componente de la fuerza debida a la fricción delante de la cabeza de tiro, ya que quedan menos varillas en el túnel.

7.4. Métodos de cálculo de la fuerza de tiro

El material cita dos métodos utilizados con frecuencia: la norma holandesa NEN 3651 y los métodos de la AGA, Asociación de Gas Americana. Con ambos procedimientos puede calcularse la fuerza máxima esperada en la cabeza de tiro de la línea de tubería, donde el máximo se produce, según la guía, justo antes de finalizar la operación de tiro.

También se proporciona una ecuación aproximada derivada de datos empíricos de operaciones reales: F [kN] = L × D × f × π. En ella, F es la fuerza de tiro en kN, L es la longitud de la perforación en m, D es el diámetro del tubo en m, f es el factor indicado en la tabla siguiente y π se toma como 3,14.

La tabla del material descompone el factor en seis características. Para el material del tubo, el valor es 0,3 para un material flexible, como el PE, y 0,4 para un material rígido, como el acero. Para el radio de perforación, se indica 0,5 para radio pequeño y 0,3 para radio grande. Para la suma angular, se indica 0,3 para valores inferiores a 15° y 0,5 para valores superiores a 30°. Para los obstáculos en el perfil, se indica 0,5 cuando hay alta probabilidad y 0,3 cuando hay baja probabilidad. Para un tubo perfectamente pesado, se indica 0,3 cuando la condición se cumple y 0,5 cuando no se cumple. Finalmente, para las características de fricción del suelo, se indica 0,5 para condiciones exigentes y 0,3 para condiciones estándar.

7.5. Tensiones de la línea de tubería

El cálculo de las fuerzas máximas de tiro permite determinar la capacidad necesaria de la máquina perforadora, el sistema de anclaje requerido, las tensiones en la línea de tubería durante la instalación y la torsión del tubo, considerando el radio del túnel y la fuerza de retorno.

Para el pull-back de tuberías de polietileno, deben realizarse comprobaciones de resistencia a la torsión, al aplastamiento y a la presión del fluido de perforación. Esta última puede compensarse mediante una cabeza de tiro abierta o mediante el llenado de la tubería de agua. Para la instalación pueden utilizarse cálculos basados en el módulo elástico a corto plazo.

7.6. Capacidad de la máquina perforadora

El material indica que no existe un modelo ampliamente aceptado para determinar la capacidad de la perforadora en términos de fuerza de tiro. Durante el tiro pueden producirse interrupciones prolongadas o colapsos de la perforación, por lo que las fuerzas reales pueden superar las calculadas con los modelos citados. Como valor de referencia, y dependiendo de la geología que se deba perforar, se recomienda un factor de seguridad de 2 a 3.

7.7. Capacidades del equipo de fluido

Las unidades de suministro, como las bombas de fluido de perforación de alta presión, y las capacidades de separación de la unidad deben ser capaces de suministrar o reciclar los caudales necesarios en las tres fases señaladas: perforación piloto, ensanche y pull-back.

7.8. Anclaje de la máquina

Las fuerzas de tiro de las máquinas perforadoras deben asegurarse mediante un anclaje adecuado. El material recomienda que las dimensiones del anclaje se basen en la fuerza máxima de tiro prevista. Además, el dimensionamiento debe considerar las condiciones del suelo en el que se instalará el anclaje y las condiciones geológicas del emplazamiento.

7.9. Presión del fluido de perforación

Para evitar la rotura del lodo en la superficie del terreno o en su borde superior, se recomienda calcular de forma preliminar las presiones de fluido necesarias y permitidas dentro del túnel, especialmente en perforaciones largas o en zonas sensibles. Las presiones más altas en el túnel suelen requerirse al final de la perforación piloto. Cuando sea necesario, deben planificarse y ejecutarse medidas para evitar o, al menos, controlar las roturas de lodo.

7.10. Estructuras auxiliares

Pueden ser necesarias estructuras auxiliares en proyectos especiales, por ejemplo, cuando la sobre torsión tenga un radio excepcionalmente largo o cuando el pull-back deba realizarse a lo largo de o sobre obstáculos como rutas de transporte o ríos. Estas estructuras deben planificarse e instalarse de manera coordinada con las autoridades competentes. Su dimensionamiento debe considerar todas las fuerzas y cargas efectivas.

7.11. Condiciones de funcionamiento

Para calcular las tensiones máximas del tubo durante el funcionamiento debe considerarse como una carga esencial la tensión de doblado asociada a la curvatura de la perforación. El material indica, además, que el esfuerzo tensional se sustituye por el esfuerzo derivado de la presión interna.

La comprobación de seguridad frente al doblamiento durante la fase de operación debe diferenciarse de la de la instalación. Para las tuberías de PE, debe considerarse el módulo elástico a largo plazo en lugar del módulo utilizado durante la fase de instalación.

8. Planificación de la construcción

La planificación de la construcción debe ser exhaustiva y reflejar, como mínimo, once grupos de trabajo. El primero es la investigación; le siguen la preparación de la zona, la instalación en obra, la perforación piloto, las operaciones de ensanche, la operación de pull-back, los trabajos de fabricación de la línea del tubo, la limpieza de la obra, el restablecimiento de las zonas afectadas, el despliegue del personal y del equipo y, cuando el entorno lo requiera, las medidas de drenaje.

La planificación mediante un gráfico de barras es especialmente útil cuando el día constituye la unidad mínima de tiempo. Permite representar un objetivo sencillo y comparar la situación prevista con la real, así como estimar los posibles efectos de los retrasos en el desarrollo de los trabajos. Además de estos parámetros relativos, el planning debe incluir el inicio más temprano posible de los trabajos, la finalización máxima permisible y la instalación de la tubería.

El orden de las actividades no debe interpretarse como una simple lista administrativa. Cada etapa depende de la información y de las comprobaciones anteriores: la investigación condiciona el perfil; el perfil condiciona los radios, la cobertura y el diámetro del túnel; estas variables condicionan las fuerzas de tiro; y las fuerzas de tiro condicionan la máquina, el anclaje, los equipos auxiliares y la propia seguridad de la tubería.

9. Síntesis

La idea central del módulo puede resumirse en una cadena de decisiones técnicas. Una PHD comienza antes de encender la máquina: primero se recopila la información topográfica, geológica, histórica, hidrográfica y de servicios; después se investiga el subsuelo mediante documentación, sondeos, ensayos de penetración, técnicas geofísicas y ensayos de laboratorio; finalmente, los resultados se integran en un informe geotécnico que permite valorar la viabilidad.

Con esa base se define el perfil entre la entrada y la salida. El diseño debe respetar los ángulos de entrada y salida, los tramos rectos, la cobertura, los radios de curvatura, los radios combinados, el espacio anular y las tolerancias. Los planos deben representar la geometría de la perforación y la organización física de la obra, incluidos la zona de enfilado y los espacios temporales necesarios.

Después se calculan las condiciones de construcción y de funcionamiento. Para la construcción se verifican las fuerzas de tiro, las tensiones en la tubería, la capacidad de la máquina, el anclaje, el suministro y el reciclaje del fluido, la presión del fluido y las estructuras auxiliares. Para su funcionamiento, se comprueban las tensiones asociadas a la curvatura y el comportamiento a largo plazo de las tuberías de PE.

Finalmente, la ejecución debe quedar reflejada en una planificación que contemple investigación, preparación, instalación, perforación piloto, ensanche, pull-back, fabricación de la línea, limpieza, restitución, personal y equipos, y drenaje cuando sea necesario. La guía presenta así la PHD como un proceso integrado en el que la geometría, el terreno, la tubería, la máquina, los fluidos y la organización de la obra deben ser compatibles desde la fase de proyecto.

Os dejo un vídeo que grabé en su momento al respecto.

Referencia:

PINTÓ BASCOMPTE, J.D. (2026). Módulo M7-1 del Curso de Postgrado Especialista en Tecnologías Sin Zanja, Parte 1.

 

Inteligencia artificial para la adaptación y mitigación al cambio climático en el ciclo de vida de la construcción

En este artículo, resumiremos los aspectos más interesantes del trabajo de Ullah et al. (2026). En este documento técnico se sintetiza el papel disruptivo de la Inteligencia Artificial (IA) en la industria de la construcción  para abordar la crisis climática mediante la Adaptación y Mitigación del Cambio Climático (CCAM). La industria de la construcción es uno de los sectores más intensivos en recursos, responsable del 37% de las emisiones globales de CO₂ relacionadas con la energía y del 28% del consumo final de energía a nivel mundial.

El análisis revela que la IA no es una solución aislada, sino una tecnología habilitadora que atraviesa todo el ciclo de vida del proyecto: desde la producción de materiales y la contratación hasta las operaciones en el sitio, el mantenimiento y la gestión del fin de vida. Los hallazgos principales destacan que la IA facilita la descarbonización, la eficiencia energética y la economía circular. Sin embargo, su éxito depende de la calidad de los datos, de la interoperabilidad y del equilibrio entre los beneficios climáticos operativos y la propia huella ambiental de los sistemas de IA (consumo energético computacional). Por último, el trabajo concluye que el impacto neto positivo solo se logra cuando los ahorros en emisiones superan los costos de implementación y de la infraestructura digital requerida.

1. El impacto de la industria de la construcción en el cambio climático

La industria de la construcción y el entorno construido son factores críticos en la emergencia climática global. El contexto actual se define por las siguientes métricas de impacto:

  • Emisiones y energía: La construcción y la operación de edificios representan el 37% de las emisiones globales de CO₂ y el 28% del consumo energético.
  • Extracción de recursos: El sector es responsable de casi la mitad de la extracción mundial de materiales.
  • Consecuencias económicas: Se estima que para el año 2050, los impactos climáticos podrían causar 14,5 millones de muertes y pérdidas económicas de hasta 12,5 billones de dólares a nivel mundial.

Para mitigar estos efectos, la investigación se ha centrado en estrategias de CCAM, en las que la IA destaca como una herramienta clave de la Industria 4.0 y 5.0.

2. Aplicaciones de la IA en el ciclo de vida del proyecto

La integración de la IA permite intervenciones específicas en cada fase del ciclo de vida de un proyecto de construcción:

2.1 Producción de materiales y sostenibilidad

La producción de cemento Portland representa solo el 8% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero (GEI). La IA interviene mediante:

  • Innovación de materiales: modelos de aprendizaje profundo para predecir el rendimiento de materiales cementosos sostenibles. Se ha documentado que el uso de cenizas volantes y microorganismos, optimizados mediante IA, puede reducir la huella de carbono en un 41%.
  • Control de calidad: procesamiento de imágenes en tiempo real para mantener diseños óptimos de mezcla en plantas de hormigón.
  • Optimización de rutas: reducción del consumo de combustible en el transporte de materias primas mediante analítica de datos.

2.2 Contratación y sourcing circular

La IA facilita el acceso a materiales sostenibles y la transparencia en la cadena de suministro:

  • Pasaportes de materiales (MP): Integración de IA con BIM para rastrear la circularidad y el rendimiento ambiental de los materiales.
  • Selección de proveedores: modelos de «Random Forest» para automatizar la elección de proveedores que cumplen con estándares de sostenibilidad.
  • Blockchain e IA: creación de registros inmutables para la trazabilidad de materiales reciclados y fomento de la confianza en la economía circular.

2.3 Planificación y diseño

En esta etapa, la IA reduce la incertidumbre y mejora la resiliencia:

  • Automatización de EIA y LCA: evaluación del impacto ambiental y análisis del ciclo de vida de forma rápida y precisa mediante Big Data.
  • Diseño generativo: Optimización de las dimensiones estructurales para minimizar el carbono embebido sin comprometer la integridad estructural.
  • Construcción modular y 3D: uso de redes neuronales para optimizar la fabricación de componentes prefabricados y mejorar la resistencia al fuego de las estructuras de madera.

2.4 Operaciones de construcción

La IA transforma la eficiencia en el sitio de obra:

  • Optimización de maquinaria: modelos que reducen el tiempo de inactividad y el consumo de combustible de vehículos pesados, logrando hasta un 31% de reducción de emisiones y de consumo de combustible.
  • Gestión de residuos: visión por computadora (CV) para identificar y clasificar materiales de desecho en el sitio, facilitando su recuperación.
  • Monitorización de progreso: gemelos digitales (DT) e IA para detectar discrepancias tempranas y evitar retrabajos costosos y contaminantes.

2.5 Uso y mantenimiento

La fase operativa es donde se genera la mayor demanda de energía:

  • Gestión inteligente de HVAC e iluminación: sistemas controlados por IA basados en patrones de ocupación en tiempo real para eliminar el desperdicio energético en áreas no utilizadas.
  • Mantenimiento predictivo: detección de anomalías en el rendimiento de los equipos antes de que se produzcan fallos que incrementen el consumo energético.

2.6 Gestión del fin de vida y deconstrucción

La IA impulsa el cierre de los bucles de recursos:

  • Robótica de clasificación: robots equipados con visión artificial que seleccionan y clasifican escombros de demolición en superficies irregulares.
  • Detección de vertederos ilegales: uso de imágenes satelitales y de aprendizaje automático para monitorear el cumplimiento normativo a escala municipal.

3. Resumen de contribuciones a la adaptación y mitigación (CCAM)

Etapa del ciclo de vida Contribuciones a la adaptación (CCA) Contribuciones a la mitigación (CCM)
Producción de materiales Desarrollo de materiales resilientes a climas extremos. Reducción de carbono embebido y optimización de recursos.
Contratación Mejora de la resiliencia en la cadena de suministro. Sourcing sostenible y reducción de emisiones de transporte.
Planificación y diseño Diseño resiliente y predicción de islas de calor. Diseño de baja emisión y optimización energética.
Operaciones Programación sensible al clima y predicción de riesgos. Reducción del consumo de combustible y minimización de residuos.
Uso y mantenimiento Monitorización de resiliencia de infraestructura. Gestión de HVAC y reducción de emisiones operativas.
Gestión de fin de vida Planificación de la recuperación tras eventos climáticos. Implementación de EC y reciclaje automatizado.

4. Desafíos y barreras para la implementación

A pesar del potencial de la IA, existen barreras significativas que limitan su adopción masiva:

  1. Calidad y fragmentación de datos: Los proyectos de construcción generan datos inconsistentes y distribuidos entre múltiples partes interesadas, lo que dificulta el entrenamiento de modelos de IA.
  2. Costos de inversión: La infraestructura digital y la capacitación del personal requieren una inversión inicial elevada, lo que resulta prohibitivo para las pequeñas y medianas empresas (PYMES).
  3. Interoperabilidad: La falta de estándares comunes entre diferentes plataformas de software limita la implementación práctica de soluciones integrales.
  4. Ciberseguridad: La alta conectividad de los sistemas de IA aumenta la vulnerabilidad a ataques a los datos y a riesgos para la privacidad.
  5. Huella ambiental de la IA: El entrenamiento de modelos de aprendizaje profundo complejos consume grandes cantidades de electricidad, lo que puede contrarrestar los beneficios de mitigación si no se alimenta con energía renovable.

5. Marco conceptual y madurez tecnológica

El análisis propone un marco conceptual en el que el impacto climático neto positivo se logra solo si los beneficios (ahorro de energía, reducción de residuos) superan los costos ambientales del sistema de IA.

Niveles de madurez identificados:

  • Madurez alta: mantenimiento predictivo, optimización energética de edificios y monitoreo de seguridad mediante visión artificial.
  • Madurez media: Integración de IA-BIM y de modelos de optimización del carbono.
  • Emergente: sistemas de IA totalmente autónomos, diseño generativo resiliente al clima y sitios de construcción totalmente automatizados.

6. Conclusiones y recomendaciones

La inteligencia artificial se consolida como una herramienta esencial para transformar la industria de la construcción hacia la neutralidad de carbono y la resiliencia climática. Sin embargo, no es una solución mágica.

Recomendaciones clave:

  • Enfoque sociotécnico: Las empresas deben priorizar la preparación organizacional y la capacitación en habilidades digitales, así como la inversión en tecnología.
  • Supervisión humana: Debido a la naturaleza crítica de la infraestructura, los resultados de la IA deben ser monitoreados de cerca por expertos para garantizar la seguridad y el cumplimiento normativo.
  • Evaluación del impacto neto: Es imperativo realizar análisis del ciclo de vida que incluyan el costo energético de la propia IA para asegurar que las intervenciones sean genuinamente sostenibles.
  • Equilibrio entre mitigación y adaptación: La investigación actual está sesgada hacia la mitigación (reducción de emisiones). Es necesario aumentar el enfoque en la adaptación (resiliencia frente a eventos extremos y desastres naturales).

Este documento subraya que el éxito de la IA en la construcción dependerá de una gobernanza de datos robusta, de marcos regulatorios claros y de una colaboración estrecha entre el sector académico y la industria.

La inteligencia artificial no es una solución aislada; es un habilitador que requiere supervisión humana, datos estructurados y un enfoque equilibrado.

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre este tema.

Este vídeo resume bien cómo la IA reduce los impactos ambientales.

Referencia:

Ullah, F., Qayyum, S., Olatunji, O., Leviäkangas, P., Banihashemi, S., Maqsoom, A., Prasittisopin, L., & Thaheem, M. J. (2026). Artificial intelligence for climate change adaptation and mitigation across the construction project lifecycle. Risk Sciences, 2, 100065. https://doi.org/10.1016/j.risk.2026.100065
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Tesis doctoral: Liderazgo orientado al conocimiento y capacidades de gestión del conocimiento como determinantes de la innovación abierta: Un análisis empírico en el sector de la construcción español

De izquierda a derecha: Salvador Ivorra, Salvador III López, Víctor Yepes, Tatiana García y Antonio Tomás.

Hoy, 1 de octubre de 2026, ha tenido lugar la defensa de la tesis doctoral de D. Salvador III López Jiménez, titulada “Liderazgo orientado al conocimiento y capacidades de gestión del conocimiento como determinantes de la innovación abierta: Un análisis empírico en el sector de la construcción español”, dirigida por el profesor Víctor Yepes. La tesis ha obtenido la máxima calificación de sobresaliente. A continuación, presentamos un breve resumen de la misma.

La presente tesis doctoral analiza el papel del liderazgo orientado al conocimiento como catalizador del desarrollo de capacidades organizativas que permiten activar la innovación abierta en el sector de la construcción en España, en un contexto caracterizado por un creciente dinamismo y una turbulencia tecnológica.

Partiendo de la perspectiva basada en recursos y de la visión de la empresa basada en el conocimiento, la investigación integra los enfoques de gestión del conocimiento, capacidades dinámicas e innovación abierta en un modelo teórico estructural que explica cómo el liderazgo orientado al conocimiento (LOC) influye en la innovación abierta —en sus dimensiones entrante y saliente— mediante el desarrollo de capacidades de gestión del conocimiento. Dichas capacidades se conceptualizan de forma multidimensional, distinguiendo entre capacidad de infraestructura del conocimiento (KIC), asociada a los soportes tecnológicos, estructurales y culturales, y capacidad de procesos del conocimiento (KPC), vinculada a las rutinas de adquisición, compartición y aplicación del conocimiento.

El estudio adopta un enfoque cuantitativo de carácter explicativo y utiliza modelos de ecuaciones estructurales basados en la varianza (PLS-SEM) para contrastar empíricamente las relaciones directas, mediadoras y moderadoras propuestas. La población objeto de análisis está compuesta por empresas constructoras y de consultoría de ingeniería radicadas en España, seleccionadas a partir de bases de datos empresariales estandarizadas y filtradas según su clasificación sectorial.
Los resultados evidencian que el liderazgo orientado al conocimiento actúa como un antecedente estratégico fundamental en la configuración del ecosistema organizativo basado en el conocimiento. Su impacto sobre la innovación abierta no se ejerce de manera exclusivamente directa, sino que se canaliza principalmente a través de las capacidades de gestión del conocimiento, en especial a través de la dimensión de procesos. Asimismo, la turbulencia tecnológica intensifica la relevancia de las capacidades de conocimiento, en particular aquellas asociadas a la flexibilidad y la adaptabilidad organizativas.

Desde el punto de vista teórico, la investigación contribuye a la integración de los marcos de liderazgo, gestión del conocimiento e innovación abierta en un sector tradicionalmente menos explorado desde esta perspectiva. En el plano práctico, ofrece orientaciones estratégicas para que las empresas constructoras refuercen su competitividad mediante el desarrollo de capacidades organizativas alineadas con los desafíos de la digitalización, la sostenibilidad y la transformación tecnológica.

Referencias:

LÓPEZ, S.; YEPES, V. (2026). Innovation in construction: Assessing the role of transformational leadership and knowledge governance. Journal of Civil Engineering and Management, 32(3), 433-455. DOI:10.3846/jcem.2026.24919

LÓPEZ, S.; YEPES, V. (2024). Visualizing the future of Knowledge sharing in SMEs in the construction industry: A VOS-viewer Analysis of emerging trends and best practices. Advances in Civil Engineering, 2024:6657677. DOI:10.1155/2024/6657677

YEPES, V.; LÓPEZ, S. (2023). The Knowledge sharing capability in innovative behavior: A SEM approach from graduate students’ insights. International Journal of Environmental Research and Public Health, 20(2):1284. DOI:10.3390/ijerph20021284

YEPES, V.; LÓPEZ, S. (2021). Knowledge management in the construction industry: Current state of knowledge and future research. Journal of Civil Engineering and Management, 27(8):671-680. DOI:10.3846/jcem.2021.16006

LÓPEZ, S.; YEPES, V. (2020). Impact of the R&D&I on the performance of Spanish construction companies. Advances in Civil Engineering, 2020:7835231. DOI:10.1155/2020/7835231

Columnas mixtas acero-hormigón: cuando resistir ya no es el único criterio de diseño

Un estudio reciente plantea la optimización simultánea de la resistencia, el coste y las emisiones de CO₂ en columnas tubulares rellenas de hormigón y muestra cómo la geometría, la esbeltez y los materiales pueden modificar la solución óptima.

Acaban de publicar un artículo nuestro en Journal of Composites Science, una de las revistas de impacto científico indexada en el JCR.  La investigación se enmarca en el proyecto RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. Además, muestra la internacionalización de nuestro grupo de investigación, en este caso, con Brasil. A continuación, se presenta un resumen del trabajo y de la información de contexto.

Durante décadas, el dimensionamiento estructural ha girado en torno a una pregunta directa: ¿qué sección necesitamos para resistir las acciones previstas? Hoy esa pregunta sigue siendo imprescindible, pero ya no agota el problema. El coste de los materiales y su impacto ambiental están teniendo un impacto progresivo en las decisiones de los proyectos.

Las columnas tubulares de acero rellenas de hormigón constituyen un buen campo de estudio para esta cuestión. El perfil de acero aporta resistencia y confinamiento, mientras que el hormigón contribuye a la capacidad resistente y a la rigidez del conjunto. Existen, sin embargo, muchas formas de alcanzar una determinada resistencia: modificar la geometría, mejorar la calidad de los materiales o incorporar armadura adicional.

El trabajo de Lourenção et al. aborda estas alternativas mediante un procedimiento de optimización multiobjetivo aplicado a columnas tubulares mixtas con secciones circulares, cuadradas y rectangulares. El objetivo es analizar conjuntamente la capacidad resistente, el coste y las emisiones de CO₂ incorporadas.

De dimensionar una sección a explorar un espacio de soluciones

La principal aportación del estudio radica en plantear el diseño como un problema de búsqueda. Los autores permiten que el modelo modifique la geometría de la sección, las propiedades de los materiales y la disposición de la armadura dentro de un espacio de diseño previamente definido.

La herramienta empleada es Multi-Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO), una extensión del algoritmo PSO orientada a problemas con múltiples objetivos. El procedimiento genera soluciones de Pareto: alternativas en las que mejorar uno de los objetivos implica, por lo general, penalizar el otro.

El estudio utiliza, además, métricas de Minkowski y la teoría de la entropía para analizar y seleccionar alternativas dentro de ese conjunto. De esta forma, el resultado no es una única sección supuestamente óptima, sino un conjunto de soluciones que permiten valorar distintos compromisos entre resistencia, coste y emisiones.

Qué variables entran en el cálculo

El espacio de búsqueda incluye perfiles tubulares circulares, cuadrados y rectangulares del catálogo de Vallourec. También se modifican la resistencia característica del hormigón, la calidad del acero y, cuando corresponde, la cantidad y el diámetro de las barras longitudinales.

El hormigón se estudia entre 25 y 90 MPa, con barras de 10, 12,5, 16 y 20 mm y diferentes calidades de acero estructural. La inclusión de hormigones de alta resistencia permite estudiar si una mayor resistencia del material puede compensar su mayor coste mediante una reducción de la cantidad total de material.

Este punto requiere cierta cautela. El artículo señala que la ABNT NBR 8800:2024 limita la resistencia característica del hormigón en los elementos mixtos a 50 MPa. Las soluciones por encima de ese valor tienen, por tanto, un carácter exploratorio en el estudio.

Las tres funciones objetivo son la capacidad resistente, el coste de los materiales y las emisiones de CO₂ asociadas al hormigón, al perfil de acero y a la armadura.

Qué se ha validado realmente

Antes de aplicar la optimización, los autores contrastan la formulación empleada para calcular la capacidad resistente con seis probetas experimentales publicadas por Ibáñez et al. (2021).

Son columnas tubulares rellenas de hormigón sin armadura longitudinal adicional, con secciones circulares, cuadradas y rectangulares, una longitud de 30 cm y apoyos articulados en ambos extremos. Las cargas últimas experimentales se comparan con las obtenidas mediante el Eurocódigo 4, el AISC y la formulación basada en la ABNT NBR 16239 empleada en el estudio.

La relación media Nexp / NNBR16239 es 1,01. Los valores medios correspondientes a Eurocódigo 4 y a AISC son 0,92 y 1,09, respectivamente. Los resultados individuales muestran diferencias entre las probetas, especialmente en algunas secciones circulares.

La precisión metodológica es importante: esta comprobación respalda la formulación empleada para estimar la resistencia, pero no constituye una validación experimental del algoritmo MOPSO ni de las soluciones de coste y de emisiones. Tampoco cubre directamente el comportamiento de las columnas de 3, 4 y 5 m analizadas en la optimización, ya que las probetas experimentales tienen 30 cm de longitud.

Qué encuentra la optimización

Los resultados muestran que las configuraciones sin armadura longitudinal adicional suelen presentar emisiones menores que sus equivalentes armadas. Aunque la armadura incrementa la capacidad resistente, añade acero y, con ello, coste y emisiones.

El empleo de hormigones de mayor resistencia puede alterar ese equilibrio. En determinadas soluciones sin armadura, los hormigones de 60 y 90 MPa permiten reducir la cantidad total de material y las emisiones. En los casos estudiados, las reducciones alcanzan hasta aproximadamente el 16 %.

La geometría tampoco mantiene una posición constante. El estudio analiza columnas de 3, 4 y 5 m y observa que el aumento de la longitud de la columna incrementa las emisiones. Los autores cuantifican un aumento medio de aproximadamente el 35 % en las columnas de 4 m y del 73 % en las de 5 m respecto de las soluciones de 3 m.

La explicación se relaciona con la mayor demanda de material asociada a la esbeltez y con las restricciones adicionales de resistencia y estabilidad. Además, la sección que presenta las menores emisiones varía según las cargas y la longitud consideradas.

Qué aporta el frente de Pareto

La representación mediante frentes de Pareto permite visualizar el compromiso entre los tres objetivos. Una solución puede ofrecer mayor capacidad resistente, pero a costa de un mayor coste y de mayores emisiones; otra puede reducir el impacto ambiental a costa de una menor capacidad o de otras penalizaciones.

Entre los nueve escenarios analizados mediante el procedimiento multicriterio, las secciones cuadradas sin armadura longitudinal adicional ocupan la primera posición en ocho de ellos. La excepción corresponde a una columna de 4 m sometida a flexión biaxial, en la que la alternativa rectangular con armadura adicional ocupa dicha posición.

Estos resultados corresponden al conjunto concreto de cargas, longitudes, materiales y criterios considerados. No permiten establecer una regla general según la cual una determinada geometría sea siempre preferible.

Utilidad práctica de la investigación

La aplicación más interesante del procedimiento radica en el predimensionamiento y en la comparación sistemática de alternativas. En lugar de seleccionar una sección y modificarla mediante iteraciones sucesivas, el ingeniero puede definir un conjunto de soluciones admisibles y explorar simultáneamente la geometría, los materiales y la armadura. Esto puede ser especialmente útil en estructuras con numerosas columnas similares, donde pequeñas diferencias en el consumo de acero u hormigón pueden acumularse y generar efectos relevantes.

El modelo, sin embargo, no sustituye las comprobaciones habituales del proyecto. El estudio no incorpora como criterios independientes la constructibilidad, la ductilidad, la resistencia al fuego ni determinadas condiciones de servicio. Tampoco realiza un análisis de ciclo de vida completo: el indicador ambiental se limita a las emisiones incorporadas de los materiales considerados. Los resultados ambientales dependen de los factores de emisión adoptados, mientras que la selección multicriterio depende del procedimiento utilizado para comparar las alternativas.

La metodología es potencialmente transferible al proyecto español, pero los resultados numéricos no pueden trasladarse directamente. El estudio utiliza normativa, perfiles comerciales, precios y datos ambientales pertinentes al contexto brasileño. Para aplicarlo en España, habría que adaptar el espacio de búsqueda a los perfiles disponibles, a los materiales y precios reales, a los datos ambientales del suministro y a la normativa aplicable. También habría que incorporar las condiciones concretas de ejecución, de fuego, de durabilidad, de uniones, de estabilidad global y de servicio.

Por tanto, la transferencia más interesante no consiste en adoptar directamente una de las secciones seleccionadas por el estudio, sino en reproducir el procedimiento con datos y restricciones propios del proyecto. Esa es probablemente la principal utilidad profesional del trabajo: disponer de una metodología capaz de explorar conjuntamente la resistencia, el coste y las emisiones antes de fijar definitivamente la solución estructural.

Referencia:

LOURENÇÃO, J.S.; KRIPKA, M.; YEPES, V.; ALVES, É.C. (2026). Multi-Objective Comparative Analysis of High-Strength Steel–Concrete Composite Columns. Journal of Composites Science, 10(10):517. DOI:10.3390/jcs10100517

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Cómo verificar la conexión entre micropilotes y cimentaciones existentes en el recalce de edificios

El recalce mediante micropilotes es una solución habitual cuando una cimentación existente deja de contar con condiciones geotécnicas adecuadas. Es especialmente interesante en terrenos con baja capacidad portante o con arcillas expansivas, donde los movimientos volumétricos del terreno pueden comprometer el comportamiento de una cimentación superficial. Sin embargo, disponer de micropilotes con capacidad resistente suficiente no garantiza por sí mismo que el sistema de recalce funcione correctamente.

El artículo «Analytical design of RC–micropile connections in building underpinning« (Sánchez-Garrido et al., 2026) aborda precisamente este problema. Los autores centran su atención en el nudo que conecta el micropilote con la zapata existente, una zona en la que las normas ofrecen una orientación limitada y fragmentaria para verificar la transferencia de cargas.

La idea que recorre todo el trabajo es sencilla, pero tiene importantes consecuencias para el diseño: la capacidad del micropilote y la capacidad geotécnica del terreno no son necesariamente los mecanismos que gobiernan el recalce. La transferencia de esfuerzos en la conexión puede convertirse en el punto débil del sistema.

La aportación principal del artículo

La principal aportación es una metodología analítica para verificar la transferencia de carga en la conexión entre una cimentación existente de hormigón armado y un micropilote. Para ello, los autores dividen el problema en dos interfaces resistentes:

  • Interfaz 1: acero–lechada, correspondiente a la adherencia entre el tubo de acero del micropilote y el material cementante que lo rodea.
  • Interfaz 2: lechada–zapata, correspondiente a la transferencia de cortante entre el material de relleno y el hormigón de la cimentación existente.

A estas dos comprobaciones se añade una verificación global de la zapata mediante un modelo de bielas y tirantes. La metodología combina formulaciones normativas, referencias empíricas y datos provenientes de ensayos normalizados de arranque.

Este planteamiento permite separar los mecanismos resistentes que habitualmente quedan agrupados en una única comprobación. El artículo sostiene que esta separación resulta especialmente útil en los nudos confinados de recalce, donde la geometría y la concentración de tensiones pueden modificar significativamente el mecanismo de transmisión de cargas.

Los autores también plantean que la metodología podría incorporarse en el futuro a entornos digitales de diseño, incluido BIM, mediante comprobaciones paramétricas asociadas a la geometría y a las propiedades de los materiales. El propio artículo aclara que esta integración digital no forma parte del desarrollo realizado, sino que constituye una posible aplicación posterior.

¿Cómo se ha desarrollado la metodología?

Antes de estudiar las interfaces, el procedimiento comprueba el comportamiento global de la cimentación existente. Cuando los micropilotes atraviesan una zapata, esta pasa a comportarse, desde el punto de vista resistente considerado en el estudio, como un encepado rígido. Por ello, los autores emplean un modelo de bielas y tirantes para comprobar si la armadura existente puede resistir las tracciones multidireccionales generadas por la transferencia de cargas.

Una vez garantizada esta condición global, se estudian por separado ambas interfaces.

1. Interfaz acero–lechada

En un tubo de acero liso, la transmisión de esfuerzos depende principalmente de la adhesión química y de la fricción. El problema es que el tubo carece de un mecanismo eficaz de engranamiento mecánico.

El artículo compara distintas formulaciones. La expresión histórica de EH-91 proporciona una resistencia de adherencia de 1,26 MPa para el caso estudiado, mientras que el Eurocódigo 4 limita el valor a 0,55 MPa y el fib Model Code 2010 conduce a aproximadamente 0,60 MPa. En todos los casos, la resistencia obtenida para el tubo liso resulta insuficiente para transmitir la solicitación de cálculo del caso analizado.

La alternativa estudiada consiste en soldar conectores corrugados longitudinales al tubo. Estos elementos aumentan la superficie efectiva de transferencia y, sobre todo, introducen un mecanismo de interbloqueo mecánico. La comprobación utiliza las formulaciones del EH-91 para barras corrugadas y considera, además, una reducción de la superficie efectiva asociada a la ejecución de las soldaduras.

2. Interfaz lechada–zapata

La segunda interfaz presenta otro problema. Si se considera una unión convencional entre materiales cementantes y se aplica directamente la formulación normativa de la EHE-08 para juntas de hormigón, la resistencia obtenida es muy baja.

Para el hormigón de 25 MPa utilizado en el caso de estudio, los autores calculan una resistencia a tracción de cálculo de 1,20 MPa. Con un factor de rugosidad β = 0,3, correspondiente a la superficie obtenida mediante perforación con corona de diamante, se obtiene una tensión cortante admisible de solo 0,36 MPa.

El artículo compara este resultado con dos formulaciones empíricas empleadas en la práctica geotécnica. Estas proporcionan valores superiores, de 0,73 y 1,25 MPa aproximadamente, pero los autores no las adoptan como criterio de dimensionamiento porque no están integradas en una comprobación estructural en estado límite último.

La solución analizada consiste en emplear un mortero técnico expansivo de altas prestaciones y sin retracción. El material considerado alcanza una resistencia a compresión de 69,3 MPa en el caso de estudio y presenta propiedades expansivas que aumentan el confinamiento lateral y, con ello, la componente friccional de la resistencia de la interfaz.

Para estimar la capacidad de esta interfaz, los autores parten de ensayos normalizados de arrancamiento (pull-out) conforme a UNE-EN 1881 y extrapolan sus resultados a la geometría real del taladro. El propio artículo advierte que esta extrapolación es una estimación orientada al diseño, no una ley de escalado físico directo, ya que las condiciones de contorno y de confinamiento del ensayo y de la conexión real difieren.

El caso real utilizado para aplicar la metodología

La metodología se aplica a un proyecto de recalce de un edificio educativo de dos plantas afectado por problemas geotécnicos importantes. El terreno estaba constituido por arcillas muy expansivas y presentaba baja capacidad portante y agresividad a los sulfatos.

La intervención contempló 158 micropilotes, con una longitud total de 1.235 metros, distribuidos en grupos de dos o tres micropilotes bajo las zapatas existentes. Las cimentaciones tenían una profundidad total de 500 mm.

En el caso estudiado, el tubo del micropilote tenía un diámetro exterior de 88,9 mm y un espesor nominal de 8 mm. Considerando una pérdida de 0,6 mm por corrosión, el espesor efectivo empleado en el cálculo era de 7,4 mm. La longitud efectiva de empotramiento fue de 450 mm y se utilizaron tres conectores corrugados de 16 mm de diámetro.

La solicitación máxima de compresión era de 376 kN, mientras que la resistencia estructural última del tubo de acero era de 521,04 kN. Esta diferencia es significativa: el tubo, considerado por separado, tenía capacidad suficiente, de modo que el problema de diseño se desplazaba hacia la conexión entre el micropilote y la cimentación existente.

Principales resultados

Los resultados muestran con bastante claridad dónde se encuentra el problema.

En la interfaz acero–lechada, el tubo liso alcanza solamente:

  • 158,97 kN con la formulación EH-91.
  • 69,12 kN con Eurocódigo 4.
  • 75,41 kN con el fib Model Code 2010.

Ninguno de estos valores permite transferir los 376 kN de solicitación de cálculo.

Al incorporar los tres conectores corrugados, la contribución calculada asciende a 394,17 kN. Sumando de forma conservadora esta contribución a la adherencia de 75,41 kN obtenida mediante el fib Model Code 2010, la resistencia total de diseño llega a 469,58 kN. Esto supone una relación capacidad-demanda de 1,25 y una relación respecto a la resistencia última del tubo de 0,90.

La mejora no se explica únicamente por disponer de más superficie. Los conectores modifican el mecanismo resistente: permiten que la biela de compresión se distribuya sobre una mayor superficie del hormigón y reducen la concentración de tensiones alrededor del tubo.

La situación es aún más llamativa en la interfaz lechada–zapata. Aplicando directamente la formulación de la EHE-08, la capacidad del taladro ejecutado de 170 mm sería de solo 96,13 kN. Para alcanzar la resistencia estructural última de 521,04 kN mediante esta formulación, según el cálculo del artículo, sería necesario un diámetro teórico de taladro de 921,4 mm, lo cual resulta incompatible con las dimensiones habituales de una zapata.

Las formulaciones empíricas mejoran la estimación, pero tampoco alcanzan la resistencia necesaria. La expresión de Serrano Alcudia proporciona 193,86 kN y la formulación SEMSIG-AETESS 333,79 kN.

Con el mortero expansivo de altas prestaciones y la metodología basada en los ensayos de arrancamiento, el valor de diseño adoptado para la tensión cortante es de 2,10 MPa. Para el taladro de 170 mm se obtiene una capacidad de 560,77 kN, superior tanto a la solicitación de cálculo de 376 kN como a la resistencia última del tubo de 521,04 kN.

El resultado conjunto es, por tanto, un cambio de estrategia: en lugar de aumentar considerablemente el tamaño del taladro para compensar una resistencia interfacial baja, se modifica el mecanismo resistente mediante conectores mecánicos y un mortero con capacidad de confinamiento.

¿Qué significa esto para el diseño de recalces?

El estudio plantea una cuestión muy útil para la práctica profesional: dimensionar un micropilote no debería concluirse cuando se comprueba su resistencia estructural y geotécnica.

En una intervención de recalce, hay que comprobar cómo llega realmente la carga desde la estructura existente hasta el micropilote. El nudo puede presentar una capacidad inferior a la del propio elemento profundo y convertirse en el mecanismo que controla el comportamiento del conjunto.

Desde el punto de vista del detalle constructivo, el trabajo se centra en dos decisiones concretas. La primera es proporcionar un mecanismo de engranamiento mediante conectores soldados al tubo. La segunda es utilizar un material de relleno capaz de desarrollar una resistencia interfacial compatible con las solicitaciones y con las condiciones de confinamiento del nudo.

El procedimiento constructivo también cobra relevancia. El artículo contempla la soldadura de tres conectores de 16 mm, la perforación de la zapata, la ejecución del micropilote y la limpieza a alta presión de la superficie perforada antes de rellenar la zona de conexión con el mortero expansivo. La calidad de estas operaciones forma parte de las condiciones necesarias para que el comportamiento calculado se materialice en obra.

Además, hay una consecuencia relacionada con la optimización de recursos. Según los autores, aumentar únicamente el diámetro del taladro conduce a soluciones sobredimensionadas, mientras que modificar los mecanismos de transferencia permite alcanzar la capacidad requerida manteniendo dimensiones geométricas razonables. Esto puede reducir el consumo de materiales asociado al recalce.

Posibles aplicaciones prácticas

La metodología propuesta puede utilizarse como esquema de comprobación para proyectos de recalce con micropilotes en los que exista una cimentación de hormigón armado que deba transferir cargas a nuevos elementos profundos.

Su aplicación práctica puede resumirse en una secuencia:

  1. Comprobar globalmente la zapata existente, considerando su comportamiento como elemento tipo encepado y verificando las bielas y los tirantes.
  2. Identificar las dos interfaces de transferencia: tubo–lechada y lechada–hormigón existente.
  3. Comprobar la adherencia natural del tubo y verificar si es suficiente para la solicitación.
  4. Introducir conectores mecánicos cuando la adherencia natural no permita alcanzar la capacidad requerida.
  5. Comprobar la interfaz con la zapata, evitando asumir que la capacidad del mortero es automáticamente equivalente a la capacidad de la unión.
  6. Considerar datos de ensayos normalizados para caracterizar soluciones de altas prestaciones cuando las formulaciones convencionales resulten excesivamente conservadoras.
  7. Controlar la ejecución, especialmente la preparación de superficies, las soldaduras y la colocación del mortero expansivo.

El artículo apunta, además, a una futura integración de estas comprobaciones en modelos BIM. Cada interfaz podría definirse como un objeto de verificación asociado a parámetros geométricos y mecánicos, lo que facilita la trazabilidad entre el cálculo, el detalle constructivo y la ejecución.

Una conclusión prudente

El trabajo aporta una forma estructurada de analizar un problema que, según sus autores, está insuficientemente desarrollado en las normas: la transferencia de carga en la conexión entre micropilotes y cimentaciones existentes.

El caso estudiado muestra que un tubo de acero con una resistencia última de 521,04 kN no garantiza, por sí solo, la transferencia de los 376 kN de cálculo. Con el tubo liso, la interfaz acero–lechada presenta capacidades muy inferiores. La incorporación de conectores corrugados eleva la resistencia calculada hasta 469,58 kN. En la interfaz lechada–zapata, el mortero expansivo y la estimación basada en ensayos de arrancamiento permiten alcanzar 560,77 kN en el taladro de 170 mm ejecutado.

Ahora bien, el propio artículo establece límites claros. La capacidad de la segunda interfaz se obtiene mediante una extrapolación de ensayos normalizados que no reproduce plenamente las condiciones tridimensionales y de confinamiento del nudo real. Tampoco se cuantifican explícitamente todas las incertidumbres asociadas a la ejecución. Además, quedan fuera del análisis algunos modos de fallo, como la fisuración local del hormigón, el punzonamiento o el fallo de las soldaduras.

Por ello, la contribución debe entenderse como una metodología analítica orientada al diseño y aplicada a un caso real a escala completa, no como una validación experimental completa. Los autores plantean como siguientes pasos los ensayos a escala real, los análisis paramétricos y las simulaciones numéricas no lineales que permitan cuantificar mejor los efectos del confinamiento, la escala y de las condiciones de ejecución.

Para el ingeniero que proyecta un recalce, el mensaje técnico del artículo es claro: el micropilote no debe estudiarse como un elemento aislado. La seguridad del sistema también depende de cómo se construye y se verifica el camino de carga entre la cimentación existente y el nuevo elemento profundo.

El texto puede publicarse como post técnico prácticamente tal cual; he mantenido deliberadamente las limitaciones del artículo para no presentar como experimentalmente demostrado aquello que los propios autores consideran una validación analítica mediante un caso real.

Referencia:

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; YEPES-BELLVER, L.; YEPES, V. (2026). Analytical Design of RC–Micropile Connections in Building Underpinning. Journal of Construction Engineering, Management & Innovation, 9(3): 725. DOI:10.31462/jcemi.2026.725

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Por qué los mejores puentes de piedra se construyeron cuando ya eran «obsoletos»

Puente de Cangas de Onís, sobre el Sella (Asturias). Imagen: V. Yepes

La historia de la técnica suele guardar sus mejores secretos para el momento del adiós. Existe una belleza melancólica en la forma en que la ingeniería de sillería alcanzó su cenit técnico y estético precisamente cuando el hierro y el hormigón ya reclamaban el trono de la modernidad. No fue bajo el mando de las legiones romanas ni durante el florecimiento renacentista cuando el arco de piedra alcanzó su máxima esbeltez, sino en los siglos XVIII y XIX. Como bien advirtió Jean Mesqui, este fenómeno marca la frontera entre la «era de los arquitectos», en la que la construcción era un arte intuitivo, y la «era de los ingenieros», donde el cálculo y la institucionalización elevaron la piedra a un nivel de eficiencia que desafiaba su propia naturaleza mineral.

A continuación, analizamos el texto del ingeniero Leonardo Fernández Troyano, que trata de la evolución histórica de los puentes de piedra y se centra especialmente en la transición hacia la era de los ingenieros en el siglo XVIII.

El divorcio histórico: cuando el ingeniero se separó del arquitecto (1716)

Durante milenios, el constructor fue un polímata. Leonardo da Vinci se vendía como ingeniero militar antes que como artista, y Galileo lamentaba que su genio inventivo le robara tiempo a la ciencia pura. Sin embargo, la creciente complejidad de las obras públicas forzó una ruptura irreversible. En 1716, Francia creó el cuerpo de Ingénieurs de Ponts et Chaussées, separándolos de los Arquitectos al Servicio del Rey.

Esta profesionalización cambió las reglas del diseño. El Pont Royal de Jacques IV Gabriel sobre el Sena se erigió como el canon estético de la centuria, pero fue su hijo, Jacques V Gabriel, quien marcó el inicio de esta nueva era con el puente sobre el Loira en Blois. Es una composición de elegancia docta: un «lomo de asno» perfecto con arcos de luz decrecientes desde el centro, donde la piedra comienza a comportarse con una disciplina matemática hasta entonces desconocida.

El Pont Royal de Jacques IV Gabriel sobre el Sena. Por Jean-François Gornet – Flickr: Pont royal, CC BY-SA 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=17745343

La gran paradoja: la evolución máxima en tiempo de anacronismos

Resulta un anacronismo fascinante que, mientras el siglo XIX se entregaba febrilmente al metal y a los puentes colgantes, la piedra viviera su mayor salto evolutivo. No era una simple inercia del pasado, sino la aplicación de la nueva ciencia del cálculo a un material milenario. El ingeniero del XVIII, armado con la teoría de las bóvedas y la institucionalización de la École, llevó la piedra más allá de lo que los romanos jamás soñaron.

«En ambas clasificaciones que hemos visto —según los materiales o según la era de los ingenieros—, el segundo periodo se inicia en el siglo XVIII; sin embargo, en él se siguieron construyendo puentes de piedra en gran cantidad, aunque pueden considerarse anacrónicos porque es la época de los puentes metálicos y colgantes. Se da, además, la paradoja de que en el siglo XVIII, a finales del primer periodo o a principios del segundo, los puentes de piedra experimentaron su mayor evolución.»

Jean-Rodolphe Perronet: El ingeniero que convirtió la construcción en espectáculo

Si la ingeniería de piedra tuvo un genio revolucionario, ese fue Jean-Rodolphe Perronet. Para él, el puente no era una masa inerte, sino un equilibrio dinámico de fuerzas. Sus innovaciones no solo fueron técnicas, sino que transformaron la fisonomía de las ciudades:

  • La transparencia de las pilas: Perronet rompió el dogma de Alberti, que desde el siglo XV exigía pilas de 1/5 de la luz del arco. Al comprender que los empujes se compensan cuando los arcos son iguales, redujo el ancho a 1/10. Esta esbeltez otorga a sus puentes una transparencia visual que prefigura la ligereza de las estructuras modernas de hormigón armado, en las que el soporte parece desvanecerse para dejar paso al agua.
  • El teatro del descimbrado: Para que sus pilas estilizadas no colapsaran por empujes asimétricos, Perronet ideó el descimbrado simultáneo. El evento era un espectáculo cortesano: el propio Luis XV asistió al puente de Neuilly para escuchar el crujir de la madera bajo la tensión extrema antes de que la piedra se hiciera dueña de su propio peso. Esta precisión en la maniobra es el antecedente directo de los complejos sistemas de cimbras móviles y gatos hidráulicos de la ingeniería actual.
  • El rebajamiento extremo: En el puente de Nemours, Perronet alcanzó un rebajamiento de 1/15, una cota casi imposible para la sillería. El arco está tan tendido que su silueta se confunde con la de una viga de hormigón de canto variable del siglo XX, desafiando la percepción de estabilidad que el ojo humano asocia con el arco de medio punto.
Grand pont de Nemours. By Chabe01 – Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=63384411

Gigantes ferroviarios: El regreso de la ingeniería romana en el siglo XIX

La llegada del ferrocarril impuso una escala colosal. Los trenes requerían trazados horizontales, lo que obligó a recuperar la monumentalidad de los acueductos romanos, como el Pont du Gard. Pero la ingeniería decimonónica no se limitó a copiar el pasado; lo refinó.

Inicialmente, se utilizaron niveles superpuestos de arcos de arriostramiento, como en los viaductos de Göltzsch o Chaumont. Sin embargo, la evolución técnica permitió pasar de la superposición a la continuidad vertical. El «eslabón perdido» de esta transición se halla en el Acueducto de los Milagros de Mérida, donde las pilas ya mostraban una verticalidad enfatizada y los arcos intermedios servían de arriostramiento puro. Esta lógica culminó en obras como el Viaducto de Crueize de Léon Boyer, cuyas pilas exentas de 63 metros carecen de arcos intermedios. Es una estética de «pilares limpios» que solo encuentra un precedente remoto en la audacia del puente romano de Alcántara.

Viaducto de Crueize. By Quoique – Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=58397725

De Londres a China: El canto del cisne de la piedra

El final de la era de la piedra dejó un epílogo singular. El London Bridge de 1831, tras cumplir su ciclo en el Támesis, fue trasladado, piedra a piedra, al desierto de Arizona en 1971. En Europa, Paul Séjourné cerró el libro de honor con obras maestras como el viaducto de Fontpedrouse, donde un arco ojival sostiene, con un alarde de ingenio, una de las pilas del viaducto superior.

London Bridge in Lake Havasu City. By Guninvalid – Own work, CC0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=179047851

Aunque en Occidente la piedra pareció rendirse, en Oriente encontró un último refugio de grandeza. En el año 2000 se completó el puente de Danhe en China; con 146 metros de luz, ostenta el récord mundial, demostrando que la sillería aún podía conquistar récords en el umbral del tercer milenio.

Puente de Danhe en China. https://highestbridges.com/wiki/index.php/Danhe_Bridge

La herencia invisible: piedra en la era del acero y el hormigón

La piedra no murió; simplemente se volvió discreta. Durante décadas, sirvió como piel noble para el acero y el hormigón. Las torres del Puente de Brooklyn son arcos ojivales de piedra, y el proyecto original del Puente George Washington en Nueva York preveía forrar su esqueleto metálico con sillería, una idea que solo la Gran Depresión logró descartar.

Hoy, esa herencia es una «invisibilidad» protectora. En rehabilitaciones como la del Puente del Diablo en Martorell, el arco apuntado que vemos es una reconstrucción de 1965 que esconde un alma de hormigón bajo una piel de piedra que reproduce fielmente el intradós del siglo XIII. Es el triunfo de la memoria sobre la materia.

Puente del Diablo, en Martorell. Por Charles Clifford (1819 – 1862)Detalles del artista en Google Art Project – TQFBeJnq1nzZ3g en el Instituto Cultural de Google resolución máxima, Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=21977381

Conclusión: El puente como organismo vivo

El ingeniero moderno ha dejado de ser solo un constructor para convertirse en un gestor del patrimonio. Las intervenciones en Madrid sobre los puentes de Segovia y de Toledo ilustran esta faceta. La canalización del Manzanares había «enterrado» los arcos de estos colosos, pero ingenieros como Vicente Olmo supieron devolverles su fisonomía original mediante estanques que recuperaron el cauce antiguo.

En este punto surge el conflicto intelectual: cuando se propuso ensanchar el Puente de Toledo, el gran Carlos Fernández Casado se opuso con vehemencia, argumentando que el puente era una «estructura tridimensional barroca» cuya integridad no admitía alteraciones superficiales. Su defensa del puente como obra de arte total subraya la nobleza del material. Al cruzar hoy estos puentes, cabe una reflexión final: ¿serán nuestras actuales estructuras de hormigón y acero capaces de envejecer y adaptarse con la misma dignidad con la que la piedra ha atravesado los siglos? La respuesta permanece grabada en la sillería que, impertérrita, sigue sosteniendo nuestro camino.

Referencia:

Fernández Troyano, L. (2017). Los puentes de piedra en la era de los ingenieros. En F. J. León & J. M. Goicolea Ruigómez (Eds.), Los puentes de piedra (o ladrillo) antaño y hogaño (pp. 81-93). Fundación Juanelo Turriano. 

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Accesos mineros: cómo se decide por dónde entrar a una mina subterránea

Antes de extraer una sola tonelada de mineral de un yacimiento subterráneo, hay que resolver una cuestión aparentemente sencilla: ¿por dónde entramos? La elección de la forma de acceso es una de las decisiones más complejas al analizar la viabilidad de la mayoría de los depósitos poco profundos.

Tradicionalmente se consideran cuatro tipos de acceso: el socavón, el plano inclinado o rampa, el pozo inclinado y el pozo vertical. En este artículo repasamos qué factores condicionan la elección, comparamos las características de los tres últimos tipos, analizamos sus ventajas e inconvenientes y terminamos con los criterios de diseño que conviene tener presentes desde la fase inicial del proyecto.

Un problema cada vez más complejo

La creciente profundidad a la que se desarrollan los proyectos mineros y el uso cada vez mayor de métodos de minería no ya mecanizados, sino autónomos y robotizados, llevan poco a poco a tomas de decisiones cada vez más complejas. A ello se suma que la economía de los pozos verticales frente a los planos inclinados se complica aún más debido a los constantes aumentos de las tarifas eléctricas desde 2010.

Como consecuencia, los criterios utilizados antiguamente, conocidos como «reglas del pulgar», que establecían la profundidad a partir de la cual debía aplicarse uno u otro, ya no sirven. Esto es así especialmente a medida que los camiones se vuelven más grandes, más potentes y más eficientes en el consumo de combustible.

Castillete del pozo «Ángel» en Tarnowskie Góry. Por I, Sir Iwan, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2314524

Pozo o plano inclinado: los factores en juego

Son muchos los factores que influyen en la decisión de elegir un pozo frente a un plano inclinado como vía de acceso a una mina subterránea. Algunos de ellos son la profundidad del depósito, los aspectos geotécnicos, la tasa de producción, las dimensiones, la disponibilidad de capital y los costes operativos.

Hay una consideración clave: es extremadamente costoso convertir un proyecto diseñado para una rampa en otro en el que la extracción se realice mediante un pozo. Por eso la ingeniería debe considerar todo el recurso mineral o el potencial para aumentarlo en profundidad, y no solo lo que se conoce en el momento de decidir.

Cada mina tiene sus propias características y circunstancias, que influyen en la solución final. Entre otros factores, cabe destacar, en primer lugar, los de carácter económico y de planificación: la financiación o el capital disponible para el desarrollo del proyecto; las reservas mineras, el plan de producción y la vida planificada de la mina; las tasas de descuento utilizadas en el análisis; y las distancias de transporte hasta el pozo.

En segundo lugar están los factores técnicos y geométricos. Entre ellos figuran el método de explotación, las condiciones geomecánicas, y los requisitos para el acceso a los servicios por el plano inclinado. También se consideran los requisitos de acceso lateral y vertical al yacimiento y su extensión lateral, la profundidad desde la embocadura o portal del plano inclinado hasta la parte superior del cuerpo mineralizado, y el ritmo de avance vertical planificado en relación con la distribución de la mena y la tasa de producción.

Por último, hay circunstancias particulares en cada proyecto. Puede haber pozos de exploración en condiciones favorables para convertirlos en pozos de acceso. También hay que valorar si el plano inclinado está lo suficientemente avanzado respecto de las áreas en explotación.

Comparación de los tres tipos de acceso

Los parámetros que caracterizan a cada tipo se resumen en la siguiente comparación. Respecto a la inclinación en la apertura, el plano inclinado o rampa llega hasta 8°, el pozo inclinado hasta 20° y el pozo vertical supera los 20° respecto a la vertical. En cuanto a la profundidad, la rampa no solía exceder los 250 m, el pozo inclinado no supera los 150 m y en el pozo vertical la profundidad excede sobremanera los 100 m.

Los tres tipos también difieren en la roca que habitualmente se extrae. Tanto la rampa como el pozo inclinado se excavan en estéril a muro, mientras que el pozo vertical puede excavarse en estéril a muro o en mineral. Así queda definido el marco geométrico y geológico de cada solución.

En cuanto al propósito principal, la rampa persigue el acceso temprano a las partes superiores o más superficiales del yacimiento, para desarrollar y producir mena lo antes posible. El pozo inclinado comparte este objetivo, pero además está destinado a servir como acceso para servicios de mina o para la entrada y salida de personal.

El pozo vertical, por su parte, permite acceder a cualquier depósito y explotar la mena en producción de forma regular, y se utiliza como acceso permanente.

La velocidad de entrada y salida es rápida en la rampa, la más rápida en el pozo inclinado y la más lenta en el pozo vertical. Los costes de construcción son altos en la rampa, bajos en el pozo inclinado y los más altos en el pozo vertical.

Pozo vertical: ventajas e inconvenientes

El pozo vertical es el criterio adecuado cuando el cuerpo mineralizado presenta una inclinación elevada o es muy profundo. Sus ventajas son varias: permite un acceso rápido a cuerpos mineralizados profundos y es eficiente a profundidades superiores a 500 m. Además, resulta más barato por metro a medida que aumenta la profundidad y permite un retorno anticipado de la inversión.

Sus inconvenientes son igualmente numerosos. Requiere mano de obra altamente cualificada y conlleva altos costes laborales, de capital e iniciales y de mantenimiento. Necesita una máquina de extracción, y su capacidad de extracción es limitada. Exige, además, una alimentación eléctrica constante, estable y de alta tensión.

Plano inclinado: ventajas e inconvenientes

El plano inclinado es la opción indicada para cuerpos minerales de inclinación muy horizontal o poco inclinada y de poca profundidad. Sus ventajas son que se puede extraer en dirección transversal a la de ataque o a favor del buzamiento, y que ofrece un fácil acceso al cuerpo de mineral poco profundo. También tiene bajos costes de capital inicial y de operación. Las capacidades de construcción y los equipos están fácilmente disponibles y permiten una alta capacidad de extracción mediante cintas transportadoras.

Como contrapartida, la distancia al cuerpo mineralizado es mayor y solo resulta económica hasta unos 500 m. Los tiempos de desplazamiento hasta el cuerpo mineralizado son excesivos. El transporte en medios distintos a las vagonetas o al ferrocarril es lento y congestionado. Además, hay exposición al calor de la roca en toda la longitud del acceso, el retorno del capital invertido es más lento y la gestión del agua puede ser problemática.

Pozo inclinado: ventajas e inconvenientes

El pozo inclinado se adapta a cuerpos mineralizados de inclinación muy plana y de poca profundidad. Entre sus ventajas está que el desarrollo de mina necesario para llegar al cuerpo mineral es limitado y que se requiere un sistema de galerías corto que lo alcance.

Sus desventajas son los descarrilamientos, el tiempo prolongado que exige el mantenimiento del pozo y las reparaciones, y el tiempo prolongado que requiere la limpieza de derrames. A ello se suma una capacidad de extracción limitada.

Diseñar el acceso: un paso temprano y decisivo

La evaluación de las alternativas de acceso al yacimiento es uno de los primeros pasos para desarrollar un plan de mina. Seleccionar el tamaño adecuado, la configuración, la disposición y el tipo de excavación necesarios para desarrollar un nuevo yacimiento subterráneo o expandir una mina existente es un problema de ingeniería complejo y a menudo difícil. Cada depósito tiene sus propias características y requisitos, y exige una evaluación precisa de todos los factores que pueden afectar el diseño de la solución.

Entre los parámetros básicos de diseño se encuentran la inversión de capital más baja, el coste operativo más bajo y un sistema operativo seguro y confiable. También se busca un sistema flexible y eficiente, apoyo en la planificación de la mina y acceso rápido al yacimiento que permitan obtener flujos de caja de forma temprana.

Algunos de los criterios de diseño que deben considerarse son la geología y los recursos minerales, la hidrología, la profundidad del cuerpo mineral y los requisitos de tonelaje de producción. También intervienen las consideraciones geotécnicas, los requisitos de ventilación y los costes de capital y de operación.

A ellos se suman la flexibilidad ante cambios en el plan minero, el método minero o la expansión del proyecto; el esquema, el cronograma y la planificación, incluidos el inicio del cash flow; y la disponibilidad de capacidades y de condiciones laborales. Completan la lista la seguridad, la productividad y la gestión del sistema.

El diseño del acceso es un aspecto muy importante del diseño general de la mina, y cada depósito debe revisarse cuidadosamente. La selección entre un plano inclinado y un pozo vertical puede no ser sencilla, ya que la economía de las opciones varía según la profundidad y el tonelaje. A menudo, la decisión está influida por factores mitigadores, como la disponibilidad de capital o la capacidad del proyecto para ser rentable lo antes posible.

Flexibilidad y conclusión

Si no se consideran todos los criterios de diseño en la fase inicial, el acceso a la mina puede convertirse en un cuello de botella. Piénsese que el acceso debe tener un tamaño suficiente para gestionar con eficiencia la ventilación y el movimiento del equipo planificado. Por eso es aconsejable diseñar con cierta flexibilidad, como resguardo frente a cambios inesperados. De lo contrario, puede resultar imposible aumentar la producción si el tamaño del pozo o del plano inclinado es insuficiente.

En resumen, el plano inclinado es una solución interesante para yacimientos poco profundos o para continuar las operaciones desde una explotación a cielo abierto hacia el interior. Sin embargo, a medida que la minería profundiza y aumentan los requisitos de tonelaje, la extracción por pozo se vuelve una solución más atractiva.

Referencia:

Herrera Herbert, J. (2019). Introducción a la minería subterránea: Construcción de accesos [Material docente].

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El diagrama de mariposa. Aplicación a la construcción sostenible

1. INTRODUCCIÓN Y MARCO SOCIOAMBIENTAL

Desde la Revolución Industrial, el modelo económico dominante se ha basado en un sistema lineal: extraer, procesar, transformar, utilizar y desechar. Este modelo ha permitido un gran desarrollo económico, pero también ha incrementado el consumo de recursos, la generación de residuos y la presión sobre los ecosistemas. El crecimiento de la población mundial y su concentración en las ciudades intensifican estos impactos y plantean la necesidad de avanzar hacia modelos más sostenibles.

Esta transformación afecta especialmente al sector de la construcción, debido a su elevado consumo de materias primas, energía y agua, así como a la cantidad de residuos que genera. Por ello, la transición hacia una construcción sostenible requiere no solo reducir el consumo energético de los edificios, sino también cambiar la forma en que se diseñan, construyen, utilizan, mantienen y desmontan las infraestructuras.

Ante esta situación, la Economía Circular (EC) plantea una alternativa al modelo lineal. Su objetivo es mantener los materiales y productos en uso durante el mayor tiempo posible, reducir la extracción de recursos y minimizar la generación de residuos. Aplicada a la construcción, implica diseñar edificios e infraestructuras que puedan adaptarse, repararse, reutilizarse y desmontarse, manteniendo el valor de sus materiales durante el mayor tiempo posible.

La economía circular se ha desarrollado a partir de diferentes ideas y enfoques:

  • La economía de la «Nave Espacial Tierra», propuesta por Kenneth Boulding en 1966, plantea que la Tierra es un sistema cerrado con recursos y capacidad de asimilación limitados.
  • La economía en bucles, desarrollada por Walter Stahel y Geneviève Reday-Mulvey en 1981, propone sustituir el modelo lineal por ciclos que permitan mantener los materiales en uso y prolongar la vida útil de los productos.
  • La ecología industrial plantea que los sistemas industriales pueden funcionar de manera similar a los ecosistemas naturales. Así, los residuos o subproductos de una actividad pueden convertirse en recursos para otra.
  • El diseño Cradle-to-Cradle (de la cuna a la cuna) propone diseñar productos y materiales para que puedan reintegrarse en ciclos técnicos o biológicos, evitando que se conviertan en residuos.

Dentro de este marco, la Fundación Ellen MacArthur define la economía circular como un sistema diseñado para restaurar y regenerar los recursos. Esto implica reducir la generación de residuos, utilizar energías renovables y evitar sustancias que dificulten la reutilización de los materiales.

En la construcción sostenible, estos principios pueden aplicarse desde las primeras decisiones de diseño. La selección de materiales, la optimización de estructuras, la reutilización de componentes, el uso de materiales reciclados, la durabilidad y la posibilidad de desmontar y reutilizar los elementos al final de su vida útil son algunas de las estrategias que permiten reducir el consumo de recursos y el impacto ambiental de los proyectos.

La economía circular puede contribuir, por tanto, a transformar el sector de la construcción desde un modelo basado en consumir y desechar hacia otro centrado en reducir, reutilizar, mantener y recuperar. Sin embargo, su aplicación práctica sigue siendo limitada. Esto plantea la necesidad de desarrollar metodologías, herramientas y profesionales capaces de integrar los principios de la circularidad en el diseño, la construcción y la gestión de edificios e infraestructuras.

2. ANATOMÍA TEÓRICA Y FUNCIONAL DEL DIAGRAMA DE MARIPOSA

El diagrama de mariposa es una de las principales herramientas de la economía circular. Desarrollado por la Fundación Ellen MacArthur, permite representar de forma sencilla cómo pueden mantenerse los materiales y productos en uso durante el mayor tiempo posible, evitando que se conviertan en residuos.

Su estructura distingue dos grandes ciclos:

  • Ciclo biológico: incluye materiales de origen biológico que pueden reintegrarse a la naturaleza mediante procesos como la regeneración, el compostaje o la biodegradación.
  • Ciclo técnico: incluye materiales que no se degradan de forma natural, como metales, minerales, plásticos o materiales sintéticos. El objetivo es mantenerlos en el sistema económico mediante estrategias como el mantenimiento, la reutilización, la reparación, la remanufactura y el reciclaje.

Esta distinción resulta especialmente útil en la construcción sostenible, ya que gran parte de los materiales utilizados en edificios e infraestructuras pertenece al ciclo técnico. El hormigón, el acero, el vidrio o determinados plásticos pueden permanecer en uso durante largos periodos y, posteriormente, reutilizarse o recuperarse. Por ello, las decisiones tomadas durante el diseño condicionan la posibilidad de mantener estos materiales en el ciclo.

El centro del diagrama representa la actividad económica y conecta los materiales con los procesos de fabricación, construcción, uso y mantenimiento. En este sistema, la información también desempeña un papel relevante: conocer el origen, las características, el estado y la composición de los materiales facilita su trazabilidad y permite tomar mejores decisiones a lo largo de su vida útil.

Principios del diagrama de mariposa

El funcionamiento del modelo se basa en tres principios:

  1. Preservar los recursos naturales. Reducir el consumo de recursos finitos y favorecer el uso de recursos renovables.
  2. Mantener los productos y materiales en uso. Alargar su vida útil mediante el mantenimiento, la reparación, la reutilización y otras estrategias de economía circular.
  3. Reducir los impactos ambientales desde el diseño. Evitar residuos, emisiones y otros impactos negativos antes de que se generen.

La jerarquía de los bucles

El diagrama establece una idea especialmente relevante para la construcción sostenible: cuanto más cerca se mantenga un producto de su uso original, mayor será el valor que se conserva. Por eso, las estrategias circulares siguen una jerarquía.

Primero se priorizan acciones como mantener, reparar, reutilizar o adaptar un elemento. Después aparecen opciones que requieren una transformación mayor, como la remanufactura o el reciclaje. Estas últimas suelen implicar un mayor consumo de energía, de materiales y de trabajo.

En construcción, esta jerarquía significa que, antes de demoler y reciclar un elemento, conviene estudiar si puede mantenerse, repararse, reutilizarse o adaptarse. El objetivo no es simplemente gestionar mejor los residuos, sino evitar que se conviertan en residuos y conservar el mayor valor posible de los materiales y componentes.

3. EL CICLO TÉCNICO (ALA AZUL): GESTIÓN DE MATERIALES Y RECURSOS

El ciclo técnico incluye materiales que no pueden volver directamente a la naturaleza, como el acero, el hormigón, el vidrio o los plásticos. En la construcción, estos materiales constituyen una parte importante de los recursos empleados en edificios e infraestructuras. Por ello, el objetivo es mantenerlos en uso durante el mayor tiempo posible, reducir el consumo de nuevas materias primas y evitar que se conviertan en residuos. La construcción sostenible incorpora este enfoque desde el diseño, buscando que los materiales puedan mantenerse, repararse, reutilizarse o recuperarse a lo largo de su vida útil.

La primera estrategia es compartir. Consiste en aumentar el uso de un producto mediante su uso por parte de diferentes personas o empresas. En el sector de la construcción, puede aplicarse al uso compartido de maquinaria, herramientas y otros equipos entre distintas obras. De esta forma, se aprovechan mejor los recursos existentes y se reduce la necesidad de adquirir y fabricar nuevos equipos.

Otra estrategia es el mantenimiento y la reparación, que permiten prolongar la vida útil de edificios, instalaciones, equipos y componentes. Un mantenimiento adecuado ayuda a prevenir daños y a evitar sustituciones innecesarias. En la construcción sostenible, esto también implica diseñar edificios cuyos elementos sean accesibles y fáciles de mantener y reparar. Alargar la vida útil de un componente permite reducir el consumo de materiales y la generación de residuos asociados a su sustitución.

Cuando un elemento deja de ser necesario en su ubicación original, puede reutilizarse. Esta estrategia consiste en utilizar de nuevo un componente manteniendo, siempre que sea posible, su función original. En la construcción, pueden reutilizarse elementos como puertas, estructuras metálicas, revestimientos, piezas de instalaciones o determinados componentes de fachada. Para facilitarlo, es necesario tener en cuenta, desde el diseño, cómo pueden desmontarse y recuperarse los elementos sin dañarlos. Así, la reutilización se convierte en una herramienta para reducir los residuos de construcción y aprovechar materiales que aún conservan valor.

Cuando un producto o componente presenta un mayor grado de deterioro, puede recurrirse a su renovación. En lugar de sustituirlo por completo, se reparan o actualizan las partes necesarias para que siga funcionando. En edificios e infraestructuras, esta estrategia puede aplicarse a equipos, instalaciones y sistemas que se adapten a nuevas necesidades. Esto permite prolongar su funcionamiento y evitar el consumo de recursos asociado a una sustitución completa.

El reciclaje se utiliza cuando las opciones anteriores ya no son posibles. Consiste en transformar un producto para recuperar los materiales que lo componen y utilizarlos como materia prima para fabricar nuevos productos. En la construcción, materiales como el acero, el vidrio, algunos plásticos y determinados residuos minerales pueden recuperarse y reutilizarse en nuevos procesos. Aunque el reciclaje es una herramienta importante para reducir los residuos de construcción y demolición, requiere energía y conlleva la pérdida de parte de la forma y la función originales del producto. Por ello, desde la construcción sostenible se priorizan, siempre que sea posible, estrategias que mantengan el producto o componente en uso.

El ciclo técnico plantea, así, una forma distinta de entender los materiales de construcción.Antes de sustituir, demoler o reciclar, conviene estudiar si un elemento puede mantenerse, repararse, reutilizarse o renovarse. Esta idea afecta directamente a la forma de diseñar y construir edificios e infraestructuras. La construcción sostenible no consiste únicamente en utilizar materiales con menor impacto ambiental, sino también en aprovechar mejor los materiales que ya tenemos, prolongar su vida útil y evitar que pierdan su valor antes de tiempo.

Desde esta perspectiva, las decisiones tomadas al inicio de un proyecto tienen una gran influencia en lo que ocurrirá con los materiales en el futuro. Diseñar edificios adaptables, facilitar el mantenimiento, utilizar sistemas desmontables y prever la posible reutilización de los componentes permite mantener los recursos dentro del ciclo técnico durante más tiempo. De este modo, la construcción sostenible pasa de centrarse únicamente en reducir los impactos durante la obra a considerar todo el ciclo de vida de los materiales y del edificio.

4. EL CICLO BIOLÓGICO (ALA VERDE): REGENERACIÓN DE LOS RECURSOS NATURALES

El ciclo biológico incluye materiales de origen natural que pueden reintegrarse de forma segura a la naturaleza y contribuir a la generación de nuevos recursos. Mientras que el ciclo técnico busca mantener los materiales en uso, el ciclo biológico busca devolver nutrientes al suelo y aprovechar materiales que pueden regenerarse de forma natural.

En la construcción sostenible, este ciclo puede aplicarse mediante el uso de materiales de origen biológico, el aprovechamiento de residuos orgánicos y la incorporación de vegetación en los edificios. Algunos ejemplos son la madera, el corcho, la paja, el cáñamo y otras fibras vegetales utilizadas en elementos constructivos. También pueden incluirse soluciones como cubiertas verdes, fachadas vegetales, jardines y sistemas de gestión de residuos orgánicos.

Una de las estrategias es el cascadeo, que consiste en reutilizar un material de origen biológico varias veces antes de devolverlo a la naturaleza. En construcción, un ejemplo sería recuperar vigas o tablones de madera de un edificio y reutilizarlos posteriormente en otra estructura, suelos, revestimientos o mobiliario. Cuando la madera ya no puede utilizarse como producto, puede transformarse en tableros u otros productos derivados. Finalmente, sus restos pueden aprovecharse para generar energía o incorporarse a procesos biológicos adecuados. De esta forma, se prolonga el uso del material antes de que este termine su ciclo.

Otra aplicación consiste en utilizar residuos vegetales para fabricar productos de construcción. Por ejemplo, las fibras de cáñamo pueden utilizarse en paneles aislantes; el corcho, en soluciones de aislamiento térmico y acústico; y la paja, en sistemas de cerramiento o aislamiento. También existen paneles fabricados a partir de fibras de madera y de otros residuos vegetales. Estas soluciones permiten aprovechar recursos renovables y, en determinados casos, reducir el uso de materiales de origen fósil.

La madera es otro ejemplo relevante en el ciclo biológico. Puede utilizarse en estructuras, forjados, cubiertas, fachadas, particiones interiores y acabados. Para aprovechar mejor este recurso, el diseño puede facilitar el desmontaje de las piezas y su posterior reutilización. Una viga de madera que pueda desmontarse sin dañarse tendrá más probabilidades de reutilizarse cuando el edificio sea reformado o desmontado.

La vegetación integrada en los edificios también permite aplicar principios del ciclo biológico. Las cubiertas verdes pueden incorporar plantas y sustratos naturales sobre las cubiertas de los edificios, mientras que las fachadas vegetales y los jardines pueden introducir vegetación en espacios urbanos con poca superficie disponible. Estas soluciones pueden contribuir a mejorar la biodiversidad, a retener parte del agua de lluvia y a mejorar las condiciones ambientales de los espacios exteriores.

El compostaje puede incorporarse a proyectos que cuentan con zonas verdes o generan residuos orgánicos. Los restos de poda, hojas y otros residuos vegetales pueden transformarse en compost y utilizarse posteriormente en jardines, patios, parques o cubiertas verdes. Por ejemplo, los restos de poda generados durante el mantenimiento de un complejo residencial pueden tratarse y utilizarse para mejorar el suelo de sus zonas ajardinadas.

La digestión anaerobia permite aprovechar residuos orgánicos para producir biogás y un material rico en nutrientes. En proyectos de mayor escala, como mercados, hospitales, campus universitarios o desarrollos urbanos, los residuos orgánicos pueden recolectarse y enviarse a instalaciones de tratamiento. El biogás puede utilizarse para producir energía, mientras que el material resultante puede destinarse a la mejora de suelos, siempre que cumpla con los requisitos correspondientes.

Estas estrategias muestran que el ciclo biológico puede traducirse en decisiones concretas de proyecto: utilizar madera y fibras vegetales, emplear aislamientos de origen natural, recuperar y reutilizar elementos de madera, incorporar cubiertas y fachadas verdes, gestionar los restos de poda mediante compostaje y aprovechar los residuos orgánicos para producir energía.

El objetivo no es que todos los edificios incorporen todas estas soluciones, sino identificar cuáles pueden ser adecuadas para cada proyecto. De este modo, la construcción sostenible puede aprovechar los ciclos naturales no solo para reducir residuos, sino también para generar nuevos recursos, mejorar los suelos, aumentar la vegetación y favorecer la biodiversidad. El ciclo biológico amplía así la visión de la sostenibilidad: el edificio no solo debe reducir su impacto, sino también buscar una relación más positiva con el entorno natural.

5. APLICACIÓN EN LA CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE E INGENIERÍA AMBIENTAL

El sector de la edificación y de las obras civiles se encuentra entre los principales consumidores de materias primas y generadores de residuos a escala mundial. Ante esta situación, la aplicación del Diagrama de Mariposa a la construcción sostenible permite replantear la forma en que se diseñan, construyen, utilizan, mantienen y desmontan los edificios y las infraestructuras. Su objetivo es conservar el valor de los materiales y componentes durante el mayor tiempo posible, reducir el consumo de recursos vírgenes y minimizar la generación de residuos.

Este enfoque facilita la transición hacia modelos constructivos orientados a reducir las emisiones de carbono y a aprovechar al máximo los recursos. Para ello, resulta necesario rediseñar las cadenas de valor de la construcción e incorporar estrategias de economía circular desde las primeras fases de cada proyecto.

5.1. Arquetipos de modelos de negocio circulares en construcción

La aplicación de los principios de economía circular en la construcción puede organizarse en cinco arquetipos de modelos de negocio. Cada uno plantea una estrategia diferente para reducir el consumo de recursos, prolongar la vida útil de los productos o recuperar materiales que, de otro modo, terminarían convirtiéndose en residuos.

1. Suministros circulares

Consiste en sustituir, total o parcialmente, los materiales vírgenes y los procedentes de fuentes fósiles por alternativas renovables, regenerativas o recicladas. Entre estas opciones se encuentran la madera procedente de explotaciones forestales gestionadas de forma responsable, los aislamientos fabricados con cáñamo o paja y los materiales que incorporan materias primas secundarias. Un ejemplo son los áridos reciclados obtenidos a partir de residuos de construcción y demolición (RCD), que pueden emplearse en determinadas aplicaciones en sustitución de los áridos naturales.

2. Prolongación de la vida útil de los edificios

Este modelo busca mantener los edificios y sus componentes en funcionamiento durante el mayor tiempo posible. Para ello, se incorporan criterios como el diseño para la deconstrucción (Design for Disassembly, DfD) y la adaptabilidad funcional. Un edificio diseñado con estos principios puede ser reparado, rehabilitado, transformado o desmontado con mayor facilidad, evitando que sus componentes pierdan su valor prematuramente.

La adaptabilidad también permite modificar los espacios ante cambios en las necesidades de los usuarios, sin tener que sustituir ni demoler grandes partes de la estructura. De este modo, se reduce tanto el consumo de nuevos materiales como la generación de residuos.

3. Servitización de la edificación (Product-as-a-Service)

La servitización modifica el modelo tradicional basado en la compra y propiedad de equipos. En su lugar, el usuario contrata el rendimiento o el servicio proporcionado por un producto, mientras que el fabricante puede conservar la propiedad del producto y asumir responsabilidades relacionadas con su mantenimiento, reparación, actualización y recuperación.

En el sector de la construcción, este modelo puede aplicarse, por ejemplo, al alquiler de sistemas de iluminación (Light-as-a-Service), equipos de climatización, fachadas activas o maquinaria pesada. Al mantener la responsabilidad sobre el producto, el fabricante tiene mayores incentivos para diseñarlo de forma duradera, reparable y actualizable, así como para recuperar sus componentes al finalizar su vida útil.

4. Plataformas compartidas

Las plataformas compartidas permiten optimizar el uso de maquinaria, herramientas e instalaciones que permanecen inactivas durante parte de su vida útil. Mediante plataformas digitales de colaboración, varias empresas constructoras pueden compartir determinados equipos según sus necesidades.

Este sistema puede reducir la necesidad de adquirir maquinaria adicional y mejorar la tasa de utilización de los activos existentes. También puede disminuir el consumo de recursos asociado a la fabricación de nuevos equipos y favorecer una gestión más eficiente de los recursos disponibles.

5. Recuperación de recursos o minería urbana

La minería urbana consiste en recuperar materiales presentes en edificios, infraestructuras y residuos de construcción y demolición para reincorporarlos al sistema productivo. Los RCD pueden ser procesados mediante operaciones de separación, clasificación y tratamiento para recuperar materiales como metales, hormigón, cerámicos o asfaltos.

Estos materiales pueden convertirse en materias primas secundarias para nuevos procesos constructivos, siempre que cumplan los requisitos técnicos y normativos aplicables. De esta forma, los residuos dejan de considerarse únicamente materiales que deben eliminarse y pasan a constituir una fuente potencial de recursos.

5.2. Metodología de implementación progresiva en proyectos constructivos

La aplicación del Diagrama de Mariposa a un proyecto constructivo requiere una metodología que permita identificar los flujos de materiales, detectar pérdidas de valor y seleccionar las estrategias circulares más adecuadas. Para ello, puede seguirse un proceso estructurado en seis etapas.

  1. Definir el sistema: El primer paso consiste en establecer los límites físicos y temporales del proyecto. Se debe determinar qué elementos serán objeto de análisis, como la estructura, la cimentación, la envolvente, las instalaciones o determinadas infraestructuras de servicio. También es necesario establecer el periodo de estudio, desde la fase de diseño y construcción hasta la utilización, la rehabilitación y el posible desmontaje del edificio.
  2. Mapear a los actores: A continuación, se identifican los agentes que intervienen en las distintas etapas de la cadena de valor. Entre ellos se encuentran los fabricantes y proveedores de materiales, arquitectos, ingenieros, empresas constructoras, instaladores, propietarios, usuarios, gestores de mantenimiento y empresas especializadas en la recuperación y gestión de residuos. La participación coordinada de estos actores permite detectar oportunidades de circularidad que difícilmente podrían abordarse desde una única fase del proyecto.
  3. Trazar los flujos de materiales: En esta etapa se cuantifican las entradas y salidas de materiales y, cuando sea necesario, de energía. Cada material debe clasificarse según su pertenencia al ciclo biológico o al ciclo técnico del Diagrama de Mariposa. Esta clasificación permite determinar qué materiales pueden regenerarse mediante procesos naturales y cuáles deben mantenerse en ciclos técnicos de reutilización, reparación, reacondicionamiento, remanufactura o reciclaje.
  4. Identificar los puntos críticos: Una vez conocidos los flujos de materiales, se identifican las principales pérdidas de valor. Entre ellas pueden encontrarse el uso excesivo de materias primas vírgenes, la generación de grandes cantidades de RCD, la dificultad para reparar determinados componentes o la utilización de sistemas constructivos que impiden desmontar y recuperar sus elementos. La identificación de estos puntos permite establecer prioridades y concentrar los esfuerzos de circularidad en las fases con mayor potencial de mejora.
  5. Diseñar estrategias de circularidad: Con la información obtenida, se seleccionan las estrategias más adecuadas para mantener los materiales y componentes dentro del sistema durante el mayor tiempo posible. Se deben priorizar los ciclos internos, como el mantenimiento, la reparación, la reutilización, la adaptación y el reacondicionamiento, antes de recurrir al reciclaje. En el diseño pueden incorporarse soluciones como sistemas modulares, uniones desmontables, componentes reutilizables, materiales reciclados y sistemas constructivos que faciliten futuras intervenciones.
  6. Implementar y medir: La última etapa consiste en implementar las estrategias seleccionadas y evaluar sus resultados mediante indicadores de circularidad. Estos indicadores pueden medir, entre otros aspectos, el porcentaje de materiales reutilizados o reciclados, la cantidad de residuos generados, la vida útil de los componentes, la facilidad de desmontaje o la proporción de materiales recuperables al final de la vida útil del edificio. La utilización de herramientas digitales y sistemas de gestión empresarial, como los sistemas ERP y determinadas soluciones de gestión de la responsabilidad y del diseño de productos, puede facilitar la trazabilidad de los materiales, el seguimiento de los flujos de recursos y el control del cumplimiento de los requisitos ambientales y normativos.

En conjunto, esta metodología permite integrar la economía circular desde la fase de diseño hasta el final de la vida útil del proyecto. El Diagrama de Mariposa sirve como herramienta para visualizar los flujos de recursos y orientar las decisiones de diseño, construcción, mantenimiento y recuperación hacia modelos que reduzcan el consumo de materias primas y mantengan el valor de los materiales durante más tiempo.

6. DESAFÍOS, PARADOJAS Y LÍMITES FÍSICO-ECOLÓGICOS

Aunque el Diagrama de Mariposa ofrece un marco útil para comprender y diseñar sistemas circulares, su aplicación debe analizarse críticamente. La economía circular no elimina las restricciones físicas de los sistemas naturales ni garantiza, por sí sola, una reducción del consumo de recursos. Los procesos de extracción, transformación, utilización, recuperación y reciclaje están condicionados por principios termodinámicos y por factores económicos, tecnológicos y sociales.

Por este motivo, una estrategia de circularidad debe evaluar no solo si un material puede reutilizarse, sino también cuánta energía requiere su recuperación, qué cantidad de material se pierde durante el proceso, qué calidad conserva tras cada ciclo y si el sistema realmente reduce el impacto ambiental.

6.1. La Segunda Ley de la Termodinámica y la entropía

Los sistemas económicos funcionan como sistemas abiertos que intercambian materia y energía con el entorno. Aunque los materiales pueden mantenerse dentro de ciclos técnicos o biológicos durante determinados periodos, ningún proceso de recuperación real es completamente eficiente. La transformación y utilización de los recursos generan pérdidas de materia y energía y, en muchos casos, provocan una disminución de la calidad del material.

Esta limitación es especialmente relevante en los procesos de reciclaje. Por ejemplo, determinados metales pueden reciclarse repetidamente, pero durante su recuperación pueden producirse pérdidas, contaminación o mezclas con otros materiales que dificulten su separación. En el caso de los plásticos, la exposición al calor, la radiación o los procesos mecánicos puede modificar sus propiedades, haciendo que algunos materiales solo puedan destinarse posteriormente a aplicaciones de menor exigencia. Este proceso se conoce como downcycling.

La economía circular, por tanto, no debe interpretarse como un sistema en el que los materiales circulan indefinidamente sin pérdidas. Su objetivo es reducir la extracción de recursos y conservar el valor de los materiales durante el mayor tiempo posible, reconociendo que existen límites físicos a la recuperación.

Esto implica que el reciclaje debe situarse en una jerarquía de estrategias. Cuando sea técnicamente viable, mantener un producto en uso, repararlo, reutilizarlo o reacondicionarlo suele conservar más valor que transformarlo de nuevo en materia prima. El reciclaje continúa siendo necesario para los materiales que ya no pueden mantenerse en ciclos de mayor valor, pero no elimina la necesidad de reducir el consumo de recursos desde su origen.

6.2. La paradoja de Jevons y el efecto rebote

La paradoja de Jevons describe una situación en la que una mejora de la eficiencia en el uso de un recurso puede provocar un aumento de su consumo total. El mecanismo es relativamente sencillo: si una nueva tecnología permite utilizar menos recursos por unidad de producto y, al mismo tiempo, reduce los costes de producción o de uso, puede aumentar la demanda del producto o servicio.

Por ejemplo, una tecnología que reduzca considerablemente el consumo de material por unidad producida puede disminuir el impacto asociado a cada unidad. Sin embargo, si esa reducción de costes permite fabricar y vender un número mucho mayor de unidades, el consumo total de recursos podría disminuir menos de lo esperado o incluso aumentar.

Este fenómeno también puede presentarse en las estrategias de economía circular. Una mejora en la eficiencia del reciclaje, la reducción del consumo de material por producto o la optimización del uso de determinados equipos no garantiza automáticamente una reducción del impacto ambiental total.

Por ello, la evaluación de una estrategia circular debe considerar tanto la eficiencia por unidad como los efectos sobre la demanda y el consumo agregado. Las mejoras tecnológicas pueden requerir complementarse con medidas destinadas a reducir la generación de residuos, prolongar la vida útil de los productos y evitar incrementos innecesarios de la demanda material.

6.3. Riesgo de greenwashing y falsa circularidad

La expansión de la economía circular también conlleva el riesgo de que algunas organizaciones utilicen conceptos como «circular», «reciclable» o «sostenible» sin que haya una transformación real de sus procesos productivos. El greenwashing se da cuando una organización comunica una imagen ambientalmente responsable que no está suficientemente respaldada por sus prácticas, resultados o datos verificables.

En el caso de la economía circular, este riesgo puede surgir cuando una empresa destaca el uso de materiales reciclados, pero mantiene un modelo basado principalmente en productos de corta duración, con un elevado consumo de recursos y escasas posibilidades de reparación o reutilización. También puede aparecer cuando se presenta como circular un proceso de reciclaje que recupera únicamente una pequeña parte de los materiales originales o que requiere una cantidad elevada de energía para funcionar.

La función del ingeniero ambiental consiste, entre otras tareas, en comprobar, mediante métodos cuantitativos, si las medidas adoptadas producen, de hecho, una mejora ambiental. Para ello, pueden utilizarse herramientas como el Análisis de Ciclo de Vida (ACV), los balances de masa y de energía y los indicadores de circularidad.

El ACV permite evaluar los impactos ambientales asociados a las distintas etapas del ciclo de vida de un producto, material o sistema. Los balances de masa permiten comprobar qué cantidad de materia entra en un proceso, cuánto producto útil se obtiene y qué fracción termina como residuo o se pierde. La combinación de estas herramientas ayuda a distinguir entre una circularidad meramente declarativa y una estrategia respaldada por resultados medibles.

6.4. Límites físicos y ecológicos de la economía circular

La economía circular debe entenderse como una estrategia para reducir la presión sobre los recursos naturales, no como un mecanismo capaz de eliminarla por completo. Los ecosistemas tienen una capacidad limitada para proporcionar materias primas, absorber residuos y regenerar recursos biológicos. Del mismo modo, la disponibilidad de determinados minerales y materiales no es infinita y su extracción puede generar impactos en el suelo, el agua, la biodiversidad y el clima.

Por esta razón, una economía circular eficaz debe combinar el mantenimiento de los materiales en los ciclos con la reducción de la demanda de recursos y de los impactos asociados a su producción. La circularidad y la eficiencia material son herramientas complementarias, pero ninguna de ellas elimina por sí sola las restricciones ecológicas.

El análisis técnico debe considerar, además, posibles compensaciones entre impactos. Una solución que aumente el porcentaje de material reciclado puede requerir más energía, transporte o tratamiento que una alternativa convencional. Por ello, el hecho de que un material sea reciclable o reutilizable no demuestra por sí mismo que la solución tenga un menor impacto ambiental.

Desde la ingeniería ambiental, el reto consiste en determinar cuándo una estrategia circular genera una mejora ambiental real y bajo qué condiciones. Esto requiere analizar los flujos de materia y de energía, evaluar los impactos a lo largo de todo el ciclo de vida y considerar los límites físicos del sistema. El Diagrama de Mariposa constituye así una herramienta de planificación, pero sus resultados deben contrastarse con datos técnicos y ambientales antes de considerar que una solución determinada es verdaderamente circular.

7. PREGUNTAS DE AUTOEVALUACIÓN Y ESTUDIO

Las siguientes preguntas permiten comprobar la comprensión de los principales conceptos relacionados con el Diagrama de Mariposa, la economía circular y sus aplicaciones en la ingeniería ambiental. Las respuestas incluyen una explicación breve que permite revisar el razonamiento detrás de cada concepto.

1. ¿Por qué los bucles internos del ciclo técnico, como compartir, mantener o reparar, suelen ser preferibles al reciclaje desde el punto de vista energético?

Respuesta: Los bucles internos permiten conservar gran parte de la estructura, los materiales y el trabajo incorporados al producto original. Cuando un producto se mantiene en uso, se repara o se comparte, se evita recurrir a procesos intensivos de transformación para recuperar sus materiales.

El reciclaje, en cambio, puede requerir operaciones de recogida, transporte, separación, trituración, fundición o transformación. Estos procesos consumen energía y pueden provocar pérdidas de material o una reducción de su calidad. Por este motivo, siempre que sea técnica y económicamente viable, mantener un producto o componente en uso suele permitir conservar más valor con un menor consumo adicional de recursos.

2. ¿Cuál es la diferencia entre el destino de los materiales del ciclo técnico y el de los materiales del ciclo biológico?

Respuesta: El ciclo técnico está destinado principalmente a materiales que no pueden reintegrarse de forma segura en los procesos naturales, como determinados metales, plásticos, componentes electrónicos o materiales sintéticos. Su objetivo es mantener estos recursos en ciclos de uso, reparación, reutilización, reacondicionamiento, remanufactura y reciclaje.

El ciclo biológico, por su parte, comprende materiales biodegradables que pueden reintegrarse de forma segura a la biosfera. Mediante procesos como el compostaje o la digestión biológica, determinados nutrientes pueden reincorporarse a los sistemas naturales y contribuir a su regeneración.

La diferencia principal reside, por tanto, en el destino que debe darse a cada tipo de material: los recursos técnicos deben mantenerse en sistemas controlados de recuperación, mientras que los materiales biológicos pueden retornar a los procesos naturales cuando sus características lo permiten.

3. ¿En qué consiste la servitización o el modelo de «producto como servicio» en la edificación?

Respuesta: La servitización sustituye, total o parcialmente, la compra de un equipo por la contratación de la función o del servicio que este proporciona. En lugar de adquirir un sistema de iluminación, por ejemplo, el cliente puede contratar un servicio de iluminación durante un periodo determinado.

Este modelo puede modificar los incentivos del fabricante. Si mantiene la propiedad del equipo, también puede asumir responsabilidades relacionadas con su mantenimiento, reparación, actualización y recuperación al final de su vida útil. Esto puede favorecer el desarrollo de productos más duraderos, reparables, modulares y eficientes.

En construcción, el modelo puede aplicarse a sistemas de iluminación, climatización, ascensores, maquinaria, equipamiento técnico o determinadas soluciones de gestión energética.

4. ¿El diagrama de mariposa se aplica únicamente a grandes empresas multinacionales?

Respuesta: No. Los principios representados por el Diagrama de Mariposa pueden aplicarse a organizaciones de diferentes tamaños y a proyectos de escalas muy diversas. Una pequeña o mediana empresa puede incorporar estrategias como la reparación, la reutilización, la compra de materiales reciclados, la recuperación de componentes o el intercambio de equipos.

La escala modifica los recursos disponibles y la capacidad de inversión, pero no impide aplicar los principios de la circularidad. Además, determinados modelos pueden resultar especialmente adecuados para iniciativas locales, como redes de reutilización, plataformas de maquinaria compartida, aprovechamiento de residuos de construcción o sistemas locales de recuperación de materiales.

Por ello, la economía circular no debe asociarse exclusivamente a grandes organizaciones. Su aplicación puede adaptarse a las características, recursos y necesidades de cada empresa o proyecto.

5. ¿Cómo se relaciona la paradoja de Jevons con las estrategias de eficiencia y de circularidad?

Respuesta: La paradoja de Jevons plantea que una mejora en la eficiencia en el uso de un recurso no siempre se traduce en una reducción equivalente de su consumo total. Si una tecnología utiliza menos materiales por unidad de producto y, al mismo tiempo, reduce los costes, puede aumentar la demanda y elevar el número total de unidades producidas o utilizadas.

En una estrategia circular, esto significa que lograr una mayor eficiencia material o energética no garantiza, por sí solo, una reducción del impacto ambiental global. También es necesario analizar cómo varían los niveles de producción, consumo y demanda.

Por ello, las mejoras de eficiencia deben combinarse con estrategias destinadas a prolongar la vida útil de los productos, reducir la generación de residuos, favorecer la reutilización y limitar el consumo innecesario de recursos. La evaluación debe realizarse considerando tanto el rendimiento de cada unidad como los efectos sobre el consumo total del sistema.

8. CONCLUSIÓN

El Diagrama de Mariposa ofrece un marco para comprender y gestionar la circulación de materiales y recursos, e identificar oportunidades para reducir las pérdidas de valor y prolongar su uso. No plantea un crecimiento ilimitado, sino una estrategia orientada a reducir el consumo de recursos, la generación de residuos y los impactos ambientales.

En la Ingeniería Ambiental y la Construcción Sostenible, su aplicación permite pasar de una gestión centrada en el tratamiento de residuos a un enfoque preventivo basado en el diseño. El ingeniero desempeña un papel central en este proceso, ya que debe seleccionar materiales, definir soluciones constructivas, evaluar los flujos de materia y de energía y diseñar sistemas que faciliten la reparación, la adaptación, el desmontaje y la recuperación de los componentes.

Además, su responsabilidad incluye verificar técnicamente que las estrategias de circularidad generan beneficios ambientales reales. Para ello, debe apoyarse en herramientas como el análisis del ciclo de vida, los balances de materia y de energía y los indicadores de circularidad. De este modo, el ingeniero deja de intervenir únicamente cuando se genera el residuo y pasa a actuar desde la concepción del proyecto, integrando criterios ambientales en las decisiones técnicas y contribuyendo a que los edificios y las infraestructuras mantengan el valor de sus materiales a lo largo de sucesivos ciclos de uso.

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre este tema.

Por qué no construimos pilotes de bajo carbono (aunque sepamos diseñarlos)

Hace años que se investiga cómo reducir las emisiones de carbono asociadas a las cimentaciones profundas, especialmente en los pilotes. Estos trabajos muestran que, al optimizar la geometría o la resistencia del hormigón o del material, se pueden lograr reducciones superiores al 70 %. Y sin embargo, cuando uno visita una obra, los pilotes siguen siendo mayoritariamente cilindros uniformes con margen de sobra.

Podemos, por tanto, plantear una pregunta incómoda: si sabemos diseñarlos, ¿por qué no se usan? Para responderla, dejamos de calcular y empezamos a escuchar. El resultado es el reciente artículo titulado Barriers and enablers to the decarbonisation of deep foundations in the UK: Insights from geotechnical industry experts, publicado en Environmental and Sustainability Indicators por Abushama et al. (2026), que podéis descargar gratuitamente, ya que está en abierto.

En dicha investigación se recoge lo que diez expertos británicos en geotecnia contaron sobre el abismo que existe entre la investigación y la práctica.

La investigación fue realizada por terceros y se basó en diez entrevistas semiestructuradas en línea, de entre 45 y 60 minutos cada una. Cinco entrevistas se realizaron con consultores, concretamente con directores técnicos y asociados, y las otras cinco con contratistas, como líderes técnicos y responsables de ingeniería, diseño y desarrollo digital. Todos los participantes tenían perfiles muy senior, con entre 11 y 30 años de experiencia; además, todos contaban con al menos un máster y cuatro tenían un doctorado. Para analizar las entrevistas se utilizó el análisis temático de Braun y Clarke, mediante 20 códigos organizados en 7 temas y 2 grandes bloques. Las barreras identificadas se denominaron «frenos» (brakes) y los factores que facilitaban el proceso, «aceleradores» (accelerators). La investigación alcanzó la saturación temática a partir de la décima entrevista, ya que después de ese punto no surgieron temas sustancialmente nuevos.

Principales aportaciones

  1. Cubrieron un vacío en la investigación. Existe una amplia literatura sobre la optimización de pilotes y las barreras para avanzar hacia una construcción más sostenible. Sin embargo, gran parte de estos estudios se centra en edificios y en superestructuras. Según la revisión realizada, no se había identificado ningún estudio que analizara directamente, mediante entrevistas a proyectistas y contratistas de pilotaje, las barreras específicas de la cimentación profunda.
  2. Identificaron que las principales dificultades no son solo técnicas. Los resultados sugieren que la resistencia a adoptar soluciones de pilotes con menor huella de carbono se relaciona con la interacción entre la presión comercial, la gestión del riesgo y las expectativas del mercado. Por tanto, el conocimiento técnico disponible no parece ser la única limitación para su adopción.
  3. Propusieron una estructura para analizar el problema. El estudio organizó los resultados en cuatro frenos (brakes) y tres aceleradores (accelerators), y planteó un marco de decisión que relaciona estos factores con las políticas y la normativa.
  4. Diferenciaron las perspectivas entre los consultores y los contratistas. Ambos grupos identificaron barreras similares, pero las experimentaron de manera distinta. Para los consultores, las principales preocupaciones se relacionan con la responsabilidad en el diseño y con las expectativas del cliente. Para los contratistas, los riesgos asociados a la ejecución y al cumplimiento del programa tienen mayor peso.
  5. Plantearon una hoja de ruta para avanzar. Las propuestas se organizaron en tres preguntas: qué hacer, cómo hacerlo y quién debe hacerlo, con el objetivo de orientar posibles acciones para facilitar la adopción de soluciones de cimentación profunda con menor huella de carbono.

Los cuatro frenos

T1. Prioridad comercial y de plazo. El coste y el cumplimiento de los plazos condicionan la elección de las soluciones. Los sobrecostes resultan difíciles de justificar si no ofrecen un beneficio claro, mientras que la falta de tiempo limita la realización de ensayos y estudios adicionales.

T2. Riesgo, responsabilidad y conservadurismo. El temor al riesgo y a asumir responsabilidades favorece diseños conservadores y dificulta la adopción de soluciones nuevas. También existe reticencia a utilizar tecnologías que todavía no han sido suficientemente probadas, reforzada por los márgenes de seguridad establecidos en la normativa.

T3. Datos del terreno y calidad. Una investigación geotécnica insuficiente aumenta la incertidumbre sobre las condiciones del terreno y favorece hipótesis conservadoras y el sobredimensionamiento de los pilotes. También persisten dudas sobre la durabilidad y las condiciones ambientales del terreno.

T4. Constructibilidad y utillaje. Algunas soluciones presentan dificultades para adaptarse a los sistemas y equipos de ejecución existentes. Los problemas de fabricación, alineación y control de calidad pueden aumentar los recursos necesarios, mientras que la falta de coordinación entre disciplinas puede llevar a adoptar cargas más conservadoras.

Los tres aceleradores

T5. Necesidad de prueba empírica. Los participantes señalaron la falta de evidencia práctica como una de las principales barreras para adoptar nuevas soluciones. Destacaron la necesidad de contar con ensayos a escala real, casos de estudio y garantías de su durabilidad antes de incorporarlas a los proyectos.

T6. Madurez del mercado y de la cadena de suministro. Los consultores mostraron reticencias a especificar soluciones que dependieran de un único contratista. Para facilitar su adopción, consideran necesario contar con una oferta suficientemente desarrollada y con varios proveedores capaces de suministrar y ejecutar estas soluciones.

T7. Colaboración y difusión. Los participantes destacaron la utilidad de herramientas sencillas para apoyar la toma de decisiones, la participación temprana de los contratistas y un mayor contacto con la realidad de la ejecución. También señalaron la necesidad de mejorar la difusión del conocimiento mediante formatos accesibles para los profesionales.

Conclusiones

El estudio concluye que el coste y el plazo siguen siendo los principales criterios de decisión, de modo que la reducción de carbono gana peso cuando también aporta mayor certeza económica. A esto se suma una «reticencia a ser el primero», vinculada al riesgo de fallo y a la responsabilidad profesional. Cuando faltan precedentes, los proyectistas tienden a recurrir a soluciones recogidas en la normativa porque son más fáciles de justificar. Del mismo modo, algunas innovaciones enfrentan dificultades cuando no se ajustan a los equipos y procedimientos habituales de la obra. Ante estas barreras, el estudio plantea la necesidad de reducir el riesgo mediante una mayor incorporación de estas soluciones en la normativa, de herramientas de diseño accesibles y de más datos. El objetivo final es pasar de una lógica centrada en el «mínimo coste» a otra basada en el valor a lo largo de todo el ciclo de vida.

Aplicaciones prácticas

Si proyectas o eres consultor

  • Incluye el carbono embebido como parámetro de diseño, junto con la capacidad, el servicio y la constructibilidad, no como un extra opcional.
  • Documenta y justifica cada reducción: el problema de fondo es la defendibilidad, no la capacidad de cálculo.
  • Defiende una investigación geotécnica de mayor calidad. Lo que se ahorra en el reconocimiento suele pagarse en sobredimensionamiento.
  • Revisa con el equipo de estructuras las cargas «con colchón» que se transmiten a la cimentación.

Si eres contratista

  • Ofrece validación de la constructibilidad desde la fase de concepto: convierte una barrera en una restricción de diseño manejable.
  • Registra y comparte datos de ensayos de carga y de resultados de ejecución.

Si eres cliente o administración

  • Sin una demanda clara del cliente, estas soluciones seguirán siendo marginales. Las palancas son exigir el cálculo del carbono embebido, fijar objetivos o límites en las licitaciones públicas y puntuar el valor a lo largo de todo el ciclo de vida.
  • Considera la contratación con participación temprana del contratista (ECI).

Si investigas

  • La experimentación puntual y aislada no basta. Hacen falta programas de ensayos a escala real, financiados de forma independiente y representativos de vidas útiles de 120 años. Se proponen plataformas como Constructionarium.
  • Publica también en formatos breves que la profesión lea, no solo en revistas científicas.

Para organismos normativos y colegios profesionales

  • Guías tipo CIRIA/ICE que respalden a quien especifica, una base de datos abierta de ensayos de carga y de comportamiento a largo plazo, y herramientas de cálculo de acceso libre.

¿Se pueden extrapolar estos hallazgos a otros países?

El estudio se limita al Reino Unido y no incluye datos de otros países. Lo que sigue es una interpretación, no un resultado del estudio.

Barrera Probable extrapolación Por qué
Presión de coste y plazo en licitación Alta Es un rasgo de casi cualquier mercado de contratación competitiva
Aversión al riesgo y «no ser el primero» Alta Nace de la asimetría entre un ahorro pequeño y las consecuencias de un fallo, que son enormes
Falta de precedentes y de ensayos a escala real Alta Es un problema de generación de evidencia, no de contexto local
Solución de un solo proveedor frente al mercado Alta Vale donde se licita con concurrencia
Utillaje estándar y calidad de ejecución Media-alta Los diámetros y equipos varían por región, pero la lógica es la misma
Calidad de la investigación geotécnica Media Depende de la práctica local de reconocimiento y de su coste relativo
Marco de responsabilidad y seguros Media El régimen legal cambia mucho entre países
Vida útil de 120 años Baja-media Es un criterio típico de la infraestructura británica; en otros lugares las exigencias difieren
Riesgo de la madera Baja Depende del clima y del nivel freático, como recordaron los propios entrevistados al citar Venecia o Ámsterdam
Marcos de referencia (PAS 2080, CIRIA, FPS, etc.) Baja Son específicos del Reino Unido, aunque el papel de la normativa es trasladable donde exista un equivalente

Es factible que las barreras estructurales (incentivos, riesgo, evidencia, cadena de suministro) se extrapolen bien al resto de Europa, a España y a Latinoamérica. Las barreras contextuales (régimen de responsabilidad, seguros, códigos, clima, práctica de reconocimiento) deben revisarse país por país. Demostrarlo requeriría estudios locales.

Limitaciones del trabajo

  • Muestra pequeña. Diez entrevistas aportan profundidad, no representatividad estadística. Los códigos con pocas menciones, como los incentivos fiscales al carbono, deben leerse con cautela.
  • Solo dos voces de la cadena. No entrevistamos a clientes, estructuristas, aseguradoras, reguladores ni administraciones, precisamente los actores que señalamos como palancas clave.
  • Posible sesgo de encuadre. Se desarrolló parte de las técnicas de optimización que sirvieron de caso en las entrevistas. Lo tratamos como cuestión de reflexividad en el artículo, pero conviene tenerlo presente al leerlo.
  • El «70 %» no es un resultado de este estudio. Es la reducción que atribuimos a la literatura previa sobre optimización, y aparece como resultado esperado en nuestra hoja de ruta.
  • La hoja de ruta es propositiva. Se deriva de las entrevistas y de la literatura, pero no se ha puesto a prueba en ningún proyecto real.

Mensaje final

Si tuviéramos que resumir el estudio en una frase, diríamos que el bajo carbono en cimentaciones profundas no se frena por falta de ingenio, sino por cómo se reparten el riesgo, la responsabilidad y los incentivos. Por ello, la optimización paramétrica, por sí sola, no basta para impulsar el cambio. Para avanzar, hacen falta ensayos a escala real que aporten evidencia, guías que respalden a los proyectistas, herramientas accesibles que faciliten el diseño y clientes que incorporen el carbono como criterio de decisión. Ya sabemos diseñar pilotes de bajo carbono. Ahora toca crear las condiciones para especificarlos, construirlos y demostrar que funcionan. El siguiente paso no es seguir calculando: es llevarlos a obra.

Referencia

Abushama, K., Hawkins, W., Pelecanos, L., & Ibell, T. (2026). Barriers and enablers to the decarbonisation of deep foundations in the UK: Insights from geotechnical industry experts. Environmental and Sustainability Indicators, 32, Article 101521. https://doi.org/10.1016/j.indic.2026.101521

Os dejo un vídeo que puede resumir bien el contenido del artículo.

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El calentamiento global podría acortar hasta 25 años la vida útil de infraestructuras

Un estudio desarrollado por investigadores de la Universitat Politècnica de València (UPV) y del Hunan Institute of Science and Engineering (China) estima que el calentamiento global podría provocar un deterioro térmico prematuro de las infraestructuras y reducir significativamente su vida útil si se mantienen las tendencias de aumento de la temperatura.

El trabajo, firmado por Zhiwu Zhou, Faxing Ding, Julián Alcalá y Víctor Yepes, presenta un nuevo modelo que evalúa el efecto de las temperaturas extremas sobre la durabilidad de las infraestructuras y el impacto de dicho deterioro en las emisiones de carbono.

Hasta 25 años menos de vida útil hacia 2100

Según las proyecciones del modelo, el calentamiento global podría reducir entre 18,52 y 25,15 años la vida útil de las infraestructuras a nivel global hacia 2100. El estudio estima, además, que el calentamiento registrado durante el último siglo habría provocado un envejecimiento prematuro en alrededor del 8,67% de los puentes analizados a escala global.

“Este trabajo sintetiza una investigación profunda sobre el impacto del calentamiento global en la infraestructura crítica, en particular en los puentes atirantados de hormigón. El estudio revela una presión dual: el calentamiento acelera la degradación estructural y, simultáneamente, amplifica las emisiones de carbono incorporadas debido a la necesidad de demoliciones prematuras y reparaciones no planificadas”, apunta Víctor Yepes.

En su estudio, el equipo de investigadores de España y China concluye que el 8,67% de los puentes atirantados a nivel mundial han entrado en una fase de demolición prematura durante su etapa operativa. “Esto ha generado emisiones de carbono excedentes de más de 100.000 toneladas, una cifra equivalente a 2,70 veces la producción de carbono proyectada en la etapa de diseño original”, añade Yepes.

Validación del modelo

Para desarrollar y validar el modelo, el equipo analizó cuatro puentes situados en China y sometidos a condiciones climáticas y altitudes muy diferentes: el puente de Nan’ao, en Shantou, provincia de Guangdong; el puente del río Meixi, cerca de Fengjie, en el municipio de Chongqing; el puente de Wuhekou, en Huai’an, provincia de Jiangsu; y el puente de Xiaoxihu sobre el río Amarillo, en Lanzhou, provincia de Gansu.

“Los casos abarcan desde climas monzónicos subtropicales hasta climas continentales templados, lo que permite comprobar cómo los gradientes térmicos afectan de forma desigual a la durabilidad estructural”, apunta Julián Alcalá, investigador también de la UPV.

Más peligro en las regiones de clima templado marítimo y continental

El estudio advierte del peligro sobre todo en las regiones de clima templado marítimo y continental, identificadas como zonas de alta vulnerabilidad, “lo que exige una recalibración urgente de los códigos de diseño para garantizar la sostenibilidad y la resiliencia de la infraestructura global”, añade Julián Alcalá.

Para evitar estos riesgos, el equipo de investigadores aboga por incorporar escenarios climáticos futuros al diseño, mantenimiento y refuerzo de infraestructuras, para ayudar a anticipar daños y reducir tanto costes como emisiones derivadas de intervenciones prematuras.

La investigación se enmarca en el proyecto RESILIFE, dirigido por Víctor Yepes y Julián Alcalá, investigadores principales de la UPV.

Referencia

ZHOU, Z.; DING, F.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2026). Thermal damage and lifespan deterioration of global infrastructure under climate warming. Thermal Science and Engineering Progress, 78, 104910. DOI:10.1016/j.tsep.2026.104910

Aquí os dejo los enlaces a los medios de comunicación que se han hecho eco de la noticia.

El calentamiento global también lo sufren las infraestructuras: su vida útil podría acortarse hasta en 25 años

https://cadenaser.com/comunitat-valenciana/2026/09/09/el-calentamiento-global-podria-acortar-hasta-25-anos-la-vida-util-de-infraestructuras-radio-valencia/

https://cadenaser.com/audio/1788941691907/

https://www.publico.es/sociedad/m-ambiente/calentamiento-global-podria-reducir-25-anos-vida-util-infraestructuras-globales.html

https://www.europapress.es/comunitat-valenciana/noticia-calentamiento-global-puede-acortar-25-anos-vida-util-infraestructuras-estudio-20260909102315.html

https://www.infobae.com/america/agencias/2026/09/09/el-calentamiento-global-acorta-hasta-25-anos-la-vida-de-infraestructuras-segun-un-estudio/

El calentamiento global acorta la vida de las infraestructura hasta 25 años

https://www.ultimahora.es/noticias/comunidades/2026/09/09/2704955/calentamiento-global-puede-acortar-hasta-anos-vida-util-infraestructuras-segun-estudio.html

https://www.upv.es/noticias-upv/noticia-16026-el-calentamien-es.html

https://valenciaplaza.com/valenciaplaza/plaza-innovacion/el-calentamiento-global-puede-acortar-hasta-25-anos-la-vida-util-de-infraestructuras-segun-un-estudio

https://www.elperiodic.com/val/valencia/lescalfament-global-podria-escurcar-fins-anys-vida-util-dinfraestructures_1091728

https://www.noticiasaominuto.com/economia/3048843/aquecimento-global-reduz-vida-util-de-infraestruturas-em-ate-25-anos-estudo

https://www.larazon.es/comunidad-valenciana/valencia/estudio-cientifico-revela-que-calentamiento-global-reduce-vida-util-puentes-hormigon_202609096aa12e3067d6870e444f225f.html

https://www.ecoavant.com/medio-ambiente/el-calentamiento-global-acorta-la-vida-de-infraestructuras_17370_102_amp.html

https://okdiario.com/okgreen/calentamiento-global-podria-restar-hasta-25-anos-vida-util-infraestructuras-del-planeta-20256066

https://www.levante-emv.com/videos/levante-tv/2026/09/09/estudio-upv-advierte-riesgo-infraestructuras-134108908.amp.html

Menos años la vida de infraestructuras según estudio de calentamiento global

También os paso el enlace al programa «Cambio climático» de Canal Sur.

https://audio.canalsurmas.es/videos/detail/405617-infraestructuras-con-fiebre

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