Diseño de experimentos por bloques completos al azar

El diseño en bloques completos al azar trata de comparar tres fuentes de variabilidad: el factor de tratamientos, el factor de bloques y el error aleatorio. El adjetivo completo se refiere a que en cada bloque se prueban todos los tratamientos. La aleatorización se hace dentro de cada bloque.

Para ilustrar el diseño, supongamos que queremos determinar si cuatro laboratorios miden la misma resistencia característica del hormigón a compresión. Para ello se han considerado 5 amasadas diferentes que han sido analizadas por cada uno de los laboratorios. A los 28 días, se han roto las probetas a compresión simple y los resultados son los que hemos recogido en la tabla que sigue.

 

AMASADA
1 2 3 4 5
Laboratorio 1 63,5 63,2 62,3 65,6 65,0
Laboratorio 2 64,1 64,2 63,0 64,2 64,9
Laboratorio 3 65,9 65,0 63,9 66,0 65,8
Laboratorio 4 64,9 65,2 64,1 65,9 67,9

 

En este caso, la variable de respuesta es la resistencia característica del hormigón a compresión (MPa), el factor es el laboratorio (4 niveles), el bloque es la amasada (no son objeto directo de motivo del estudio). Por otra parte, se considera que no existe interacción entre el laboratorio y la amasada (factor y bloque).

En este tipo de experimento, la medición será el resultado del efecto del tratamiento (laboratorio) donde se encuentre, del efecto del bloque al que pertenece (amasada) y de cierto error que se espera que sea aleatorio. La hipótesis de que las medias son iguales se va a analizar con el análisis de la varianza (ANOVA), con dos criterios de clasificación.

A parte de los suspuesto de normalidad, igualdad de varianzas y de independencia, aquí se añade otro que es que no existe interacción entre el factor y el bloque.

Para los curiosos, después de haber analizado los datos, diremos que en este caso, con una seguridad del 95%, se aprecian diferencias significativas entre las resistencias medidas por los laboratorios 1 y 3, entre los laboratorios 1 y 4,  y entre los laboratorios 2 y 4.

Intervención en una playa: justificación y técnicas

Playa de Almadrá (provincia de Castellón). Imagen: (c) V. Yepes

¿Hay que adoptar algún tipo de estrategia para defender nuestras playas de la regresión, del previsible cambio climático, de las agresiones sufridas por una mala planificación? Es evidente que si queremos preservar la biodiversidad de este medio y la importancia económica que proviene del turismo, hay que buscar soluciones que compatibilicen todos estos problemas, siendo probablemente la estrategia de “no hacer nada” la peor de todas ellas.

Una playa, en su estado “normal”, no necesita ningún tipo de intervención. El propio Ministerio de Medio Ambiente (2008) en un documento denominado Directrices sobre actuaciones en playas establece que una playa se encuentra en su estado “normal”, cuando su comportamiento sólo está condicionado por los agentes y el medio natural, sin coacciones de origen humano o aquellas que teniendo actuación humana en su modelado, el tiempo transcurrido es tal que la población considera este estado como el propio de la playa. Para que el funcionamiento dinámico de las playas sea el correcto, a grandes rasgos deben darse dos condiciones:

Tablestacas

Las tablestacas o tablaestacas (sheet piles) son un tipo de pantalla, o estructura de contención flexible, en la que la dimensión longitudinal es muy superior a las otras. Están formadas por elementos prefabricados que suelen ser de acero, aunque también las hay de otros materiales. Los elementos prefabricados que componen las tablestacas se hincan en el terreno mediante vibración o golpeo.

Constituyen una estructura de contención flexible, definitiva o temporal (recuperable), que permiten realizar excavaciones de cualquier tipología: talud, zanja, pozo, sótano, etc., adaptándose a cualquier forma o dimensión en planta. También se puede utilizar el tablestacado como encofrado. Continue reading “Tablestacas”

¿Calidad en 14 pasos? Phil Crosby

Philip Bayard “Phil” Crosby, (1926 – 2001)

La respuesta de Crosby a la crisis de la calidad fue el Principio de “hacerlo correctamente la primera vez” (“doing it right the first time” DIRFT). También incluyó sus cuatro principios básicos:

  • la definición de calidad está de acuerdo a las necesidades
  • el sistema de calidad es prevención
  • un manejo estándar equivale a cero errores
  • la medida de la calidad es el precio de la inconformidad

 

De los cuales se deprenden sus catorce principios: Continue reading “¿Calidad en 14 pasos? Phil Crosby”

El uso de un proyecto como vínculo en los estudios de ingeniería

¿Cómo se podría mejorar la docencia de una ingeniería? ¿Es mejor un enfoque científico o profesional? ¿Cómo se pueden conjugar los enfoques más adecuados para que el aprendizaje sea efectivo? Son preguntas de respuesta compleja, pues depende mucho de las circunstancias y del perfil profesional al que vaya dirigido la pregunta.

En el caso del Máster Universitario en Planificación y Gestión en Ingeniería Civil (MAPGIC), se ha optado por un planteamiento que consideramos de gran interés. Se trata de hacer girar las asignaturas que constituyen el programa de posgrado en torno a un proyecto constructivo real. Esta idea, cuyo planteamiento es más sencillo de explicar que de aplicar, supone un gran esfuerzo del profesorado de coordinación. Las ventajas son más que evidentes. Si se elige un proyecto adecuado, el alumno es capaz de enlazar lo aprendido con un caso real. Pero mejor será dejar la comunicación que presentamos recientemente a la Conferencia INTED 2014 que se celebró en Valencia en el mes de marzo y que a continuación os paso.

SEGADO, S.; YEPES, V.; CATALÁ, J.; PELLICER, E. (2014). A portfolio approach to a M.Sc. degree in construction management using a common project. 8th International Technology, Education and Development Conference, INTED 2014, Valencia (Spain),  10-12 March,  pp. 2020-2029. 

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Influencia del empleo de vigas planas en edificación

¿Resulta razonable el uso masivo de las vigas planas en las estructuras de edificación? Si lo que se pretende es no condicionar el compartimentado interior en una vivienda, esta solución puede ser acertada. Pero en un artículo que publicamos en la revista Hormigón y Acero en el año 2008, quisimos comprobar cómo afectaba al coste este tipo de estructuras. El artículo completo se puede descargar en abierto en la siguiente dirección: http://e-ache.com/modules/hormigonyacero/hormigonyacero.php?revista=1541.

Creo que algunas de las conclusiones a las que llegamos son realmente interesantes, como el incremento más que significativo de coste de este tipo de estructuras respecto a las vigas descolgadas.

PAYÁ, I.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V. (2008). Influencia del empleo de vigas planas y del tipo de hormigón en el diseño óptimo de pórticos de edificación. Hormigón y Acero, 248(59):43-52.

RESUMEN

Este artículo utiliza la cristalización simulada para el diseño de pórticos de edificación de hormigón armado optimizados económicamente. Se analiza la influencia del uso de hormigones de distinta resistencia característica a compresión, del empleo de vigas planas o descolgadas y de la agrupación de variables para simplificar la ejecución de la estructura. Para ello, se optimizan pórticos de 2 vanos de 5 m de luz y de 8 plantas con una altura por planta de 3 m. El número de variables de diseño de estos problemas varía entre 101 y 153. El trabajo concluye que el empleo de un solo tipo de hormigón HA-25 para toda la estructura incrementa su coste únicamente un 3.02%. Si además se agrupan variables, para facilitar la constructibilidad, existe un incremento adicional del 0.52%, lo cual es poco significativo. Sin embargo, el empleo de vigas planas encarece el coste en un 41.69% respecto al caso de vigas descolgadas, cuando el hormigón empleado es HA-25.

SUMMARY

This paper uses the Simulated Annealing algorithm for the design of economically optimized reinforced concrete frames commonly used in building construction. The influence of the following factors is analyzed: a) the concrete compressive strength, b) the beams depth (same as the one of the floor slabs or higher) and c) the grouping of some of the design variables. The structures studied are two bays and eight floors frames, being the span length of 5 m. and the columns height of 3 m. The number of design variables of these problems varies between 101 and 153. Results show that the use of a single concrete grade (25 MPa) in the structure increases its cost only by 3.02%. If, besides some variables are grouped in order to increase the frame constructability, the optimized structure is only 0.52% more expensive. However, if, additionally, beams of the same depth as the floor slabs are used, the cost of the optimized structure increases by 41.69%.

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Perforación con coronas

Elementos de la corona

La perforación con corona es el método de sondeo más difundido en el ámbito de la ingeniería civil, siendo imprescindible cuando se trata de extraer un testigo continuo en formaciones rocosas.

La zona de corte consta de la matriz, que es una aleación de distintas características según el terreno a perforar y en la que se insertan los diamantes, y de un cuerpo principal, que da soporte a la matriz y sirve de unión por roscado al varillaje. Si hay necesidad de extraer testigos, la matriz debe ser hueca (de corte anular) y en el caso contrario, maciza o ciega.

coronas de matriz maciza
Coronas de matriz maciza

La función de la corona es fragmentar la roca hasta dejarla en condiciones de ser extraída a la superficie. La eficacia de esta función, su precio y la duración (que dependerá del desgaste) son los tres aspectos básicos en su elección. Según la dureza y abrasividad del terreno la corona puede ser de widia o de diamantes.

Las coronas de widia son apropiadas para perforar rocas blandas o de dureza media. Están compuestas por prismas octogonales de unos 15 mm de longitud, insertados en las zonas más sobresalientes del perfil que forma el perímetro de la corona. La widia (aglomerado de carburo de wolframio, tungsteno, molibdeno, cobalto y otros metales) es mucho más resistente y menos sensible a la abrasión que los aceros especiales, pero su costo es bastante más elevado, aunque menor que el del diamante.

Coronas de widia
Coronas de widia

Las coronas de diamante se emplean en rocas muy duras y abrasivas, donde el rápido desgaste de las coronas de widia no compensaría la economía obtenida en su compra.

Por la forma de fabricación y distribución de los diamantes, estas coronas puedes ser de inserción o de concreción.

  • En las coronas de inserción los diamantes están incrustados sobre la superficie de la corona de la que sobresalen en forma de casquete. El tamaño de los diamantes es en estos casos de 10-80 p.p.q. (piedras por quilate: 1 quilate = 0,2 gramos).
  • En las coronas de concreción, los diamantes son de bastante menor tamaño (80-1000 p.p.q.), están mezclados y distribuidos regularmente por la matriz.
Coronas de diamantes de inserción
Coronas de diamantes de inserción

Al cabo de cierto tiempo de utilización, la corona no proporciona ya un avance aceptable por lo que es necesario su recambio. Ese momento puede medirse aproximadamente, cuando con la máxima carga sobre la corona, el avance es inferior a unos 2 cm/min. El intentar en estos casos mantener el rendimiento aumentando la carga podría provocar la fractura de algún diamante o de la matriz.

Os dejo unos vídeos sobre el tema.

Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 89 pp.

Gestión de playas encajadas de uso intensivo

YEPES, V.; MEDINA, J.R. (2007). Gestión de playas encajadas de uso intensivo. Libro de Resúmenes de las IX Jornadas Españolas de Ingeniería de Costas y Puertos, pp. 175-176. San Sebastián, 29-30 de mayo.

INTRODUCCIÓN

La zona costera soporta actualmente una gran parte de la actividad turística española dependiendo su futuro de la explotación sostenible de sus recursos naturales, económicos y culturales. La sociedad del ocio actual genera una presión de usos de, concentrada en los periodos estivales, genera impactos ambientales significativos. Además, la erosión costera supone una amenaza para el turismo, de ahí el interés por la alimentación artificial de las playas (ver Obiol, 2003) frente al uso de técnicas duras de protección de costas. En particular, la arena de las playas y el espacio litoral son dos recursos naturales críticos para la pervivencia económica y medioambiental de las regiones costeras (ver Yepes y Medina, 2005). Todo ello justifica la necesidad de conciliar la funcionalidad de estos espacios, frecuentados de forma masiva en algunos lugares, con los problemas de conservación y estabilidad de la ribera del mar a corto y largo plazo.

Diversas aproximaciones metodológicas han caracterizado las playas mediante la evaluación de factores como el clima, la calidad y la temperatura del agua, la arena, la flora y la fauna, los accesos, los vertidos residuales, etc. (ver Morgan, 1999), mientras que otros trabajos como el de Mas y Blázquez (2005) determinan la calidad en el uso de las playas en función de parámetros de sostenibilidad asociados. La demanda progresiva en el uso de estos espacios amplifica las dificultades en su gestión, de forma que se hace imprescindible incluir la percepción de los usuarios y su interacción con la playa como factores clave en su planificación. Todo ello apunta hacia un enfoque sistémico en la forma de entender y gestionar las playas.

En efecto, las playas conforman un sistema multidimensional imbricado dentro de otro más amplio formado por la zona costera que incluye otros subsistemas que interactúan entre sí (ver James, 2000): el físico-natural, el socio-cultural y el de gestión; la falta de simbiosis entre cada uno de ellos afecta negativamente en el resto. Así, por ejemplo, la satisfacción de los usuarios está relacionada con la anchura óptima de la playa (ver Valdemoro y Jiménez, 2006), pero ésta raramente se considera en la gestión turística. El enfoque sistémico permite justificar la Gestión Integrada del Litoral como herramienta para acomodar el incremento de la presión antrópica (ver Barragán, 2006). Sólo bajo este prisma debería entenderse la gestión turística de las playas.

Frente a la falta de regulación específica, los instrumentos de gestión voluntarios y aquellos otros basados en la demanda del mercado pueden ser cada vez más relevantes como impulsores del cambio necesario para lograr beneficios económicos, ambientales y sociales. Así, ante un escenario donde la gestión turística de las playas españolas era inexistente o francamente mejorable, Yepes et al. (1999) propusieron la adopción voluntaria de sistemas de aseguramiento de la gestión de la calidad y del medio ambiente. El apoyo decidido de distintas administraciones públicas a favor de la implantación y certificación de sistemas de aseguramiento de la calidad ha supuesto un punto de inflexión en el escenario anteriormente mencionado.

En este contexto, las playas encajadas de uso intensivo se caracterizan por la carencia de aportes y pérdidas naturales significativas de sedimentos, presentando cierta estabilidad a largo plazo que sólo se ve perturbada a corto plazo por basculamientos naturales originados por los temporales y por las extracciones artificiales. En general suelen ser playas relativamente estables, encajadas entre promontorios que sufren periódicamente desplazamientos extraordinarios de arena dentro de la misma playa que no perjudican su estabilidad a largo plazo, pero que pueden afectar a los usuarios de una zona específica al reducirse la anchura de playa por debajo de cierto nivel crítico o propiciar el afloramiento de sustratos rocosos. La Figura 1 muestra un esquema de usos de la playa mediterránea típica donde sólo son útiles unos 35 metros de anchura desde la orilla, pues las elevadas temperaturas que alcanza la arena superficial a mayor distancia retraen a los bañistas; por otro lado, los 10 metros próximos a la orilla es una franja de alcance de las olas usada para pasear. En estas playas sólo existe una banda útil para el descanso de unos 25 metros de anchura que condiciona su capacidad de carga turística.

Usos de la playa
Figura 1. Esquema de usos de la playa mediterránea típica

 

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33 medidas para conseguir la excelencia en una playa de uso público

Playa de San Lorenzo. Gijón, Asturias.
Playa de San Lorenzo. Gijón, Asturias. Imagen: (c) V. Yepes

Seguimos con los posts relacionados con el turismo y las playas. 33 es un número mágico por muchos motivos, y hemos querido recoger aquí 33 criterios exigibles a una playa de uso público que pretenda ser excelente, aunque seguro que existen más criterios o ideas que se nos quedan en el tintero. Resulta evidente que estos criterios sólo se aplicarían a las playas turísticas de uso masivo, soportes de la actividad turística.

Es muy importante dejar claro que una playa es un sistema de tal relevancia respecto a la biodiversidad que, cualquier medida para preservar las playas naturales siempre será necesaria y prioritaria. Aquí hablamos, por tanto, de las playas ya antropizadas, dejando abierto el debate para los criterios necesarios en la preservación de playas dentro de espacios naturales protegidos.

La Caleta, Cádiz
La Caleta, Cádiz. Imagen: (c) V. Yepes

A continuación se relacionan, a modo de ejemplo y sin pretender ser exhaustivos, una batería de características que, en las playas turísticas de carácter masivo, constituyen elementos que proporcionan calidad de servicio a los usuarios.

  1. Cumplimiento estricto de toda la legalidad vigente, especialmente en lo relativo a la calidad de las aguas de baño, ocupaciones ilegales del dominio público y seguridad de los usuarios. Continue reading “33 medidas para conseguir la excelencia en una playa de uso público”

Control del nivel freático mediante pozos profundos (deepwells)

Para rebajar el nivel freático a profundidades entre 10 y 30 m, se utilizan pozos profundos con bombas sumergibles. Se disponen pozos en el perímetro de la zona a excavar. Son especialmente adecuados cuando los suelos son muy permeables (arenas y gravas arenosas). El sistema tiene la ventaja que puede instalarse fuera de la excavación.

Os paso un vídeo de la empresa Perforaciones Ferrer S.L. en la que se describe el sistema de control del nivel freático para la construcción del Centro Comercial Arena (Valencia).

Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 89 pp.