diciembre 2014 – El blog de Víctor Yepes

Medidas de seguridad durante el desencofrado

Figura 1. Desencofrado de un pilar. Fuente: https://arquitecturadc.es/?p=11779

Se denomina desencofrado a las operaciones que tienen por objeto el desmontaje del encofrado. Los elementos del encofrado se retiran, sin golpes ni sacudidas, cuando el hormigón alcanza la resistencia suficiente para evitar deformaciones excesivas ni fisuración prematura. Son muchos los sistemas de encofrado que se utilizan en la ejecución de estructuras de hormigón armado para dar solución a las necesidades que nos exige la obra. En cualquier caso, a la hora de proceder a la manipulación, montaje y desmontaje de estos elementos, los riesgos y las medidas de prevención a aplicar son muy similares.

Las operaciones de desencofrado dependen:

1. Del propio elemento que se ha encofrado.
2. Del tipo de cemento usado en el hormigón.
3. De las condiciones ambientales.
4. Otras condiciones.

Cuando se elabore un encofrado, habrá de tenerse en cuenta la posterior operación de desencofrado, por lo que los elementos empleados serán concebidos de forma que su retirada sea la menos complicada y peligrosa posible. Asimismo, es fundamental que las operaciones de desencofrado sean efectuadas por los mismos operarios que hicieron el encofrado, usándose los mismos medios auxiliares utilizados en el encofrado, disponiéndose de los andamios o plataformas elevadoras necesarias para el acceso a los puntos de enganche del encofrado y para la retirada de los elementos de arriostramiento entre paneles. Además, en el caso de forjados, deben permanecer los huecos siempre tapados para evitar caídas a distinto nivel.

El desencofrado deberá planificarse atendiendo a las previsiones del fabricante, de forma que si por ejemplo no lo permiten las instrucciones de montaje, se prohibirá la retirada de varios paneles en un mismo paño de forma simultánea, pues los arriostramientos entre los mismos pueden no estar dimensionados para soportar los esfuerzos derivados de dichas maniobras. En el caso de muros in situ, el desencofrado se realiza de forma inversa al encofrado, de forma que cada panel al que se retiren los arriostramientos deberá ser inmediatamente retirado, evitándose dejar paneles en vertical.

Los encofrados deben mantenerse en su posición hasta que el hormigón no adquiere la resistencia necesaria para soportar su propio peso y el de las cargas permanentes o temporales que sobre él actúen (con un margen suficiente de seguridad), durante la construcción de la estructura. Este periodo de tiempo debe aumentarse con temperaturas bajas o corrientes de aire que puedan producir una rápida desecación de la superficie.

Se utilizarán uñas metálicas para separar los encofrados del hormigón, procediéndose desde el lado del que no pueda desprenderse el panel y evitando la práctica de tirar con los equipos de elevación. Esta acción puede resultar extremadamente peligrosa para los trabajadores situados en las inmediaciones.

Además, conviene recordar a los encofradores que la operación de desencofrado, no estará concluida hasta que el encofrado esté totalmente limpio de hormigón, puntas, latiguillos, etc., y debidamente apilado en el lugar designado. Se retirarán todos los elementos de encofrado que impidan el funcionamiento de diseño de la estructura (juntas de dilatación, articulaciones, etc.). Por otro lado, los elementos de apeo y encofrado deberán acopiarse de forma ordenada a medida que se realiza el desmontaje para garantizar el orden y limpieza del tajo.

El vídeo que os presento, financiado por la Comunidad de Madrid, se centra en las labores de desencofrado, trabajo siempre peligroso, pero que si ejecutan de forma ordenada y planificada, harán mínimo el riesgo de accidentes.

En este otro vídeo, de la Fundación Laboral de la Construcción, se describen los principales riesgos y medidas preventivas en los trabajos de encofrado y hormigonado.

Referencias:

Fundación Agustín de Betancourt (2011). Sistemas de encofrado: análisis de soluciones técnicas y recomendaciones de buenas prácticas preventivas. Comunidad de Madrid, 130 pp. Enlace
Fernández, R.; Honrado, C. (2010). Estudio de las condiciones de trabajo en encofrado, hormigonado y desencofrado. Junta de Castilla y León, 68 pp. Enlace
OSALAN (2007). Guía práctica de encofrados. Instituto Vasco de Seguridad y Salud Laborales, 200 pp. Enlace
INSHT. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Colección de Legislación en materia de Prevención de Riesgos Laborales. Enlace
REAL DECRETO 2177/2004, de 12 de noviembre, por el que se modifica el Real Decreto 1215/1997, de 18 de julio, por el que se establecen las disposiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo, en materia de trabajos temporales en altura. BOE nº 274 13-11-2004. Enlace
YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3
YEPES, V. (2024). Estructuras auxiliares en la construcción: Andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 408 pp. Ref. 477. ISBN: 978-84-1396-238-2

Cursos:

Curso de estructuras auxiliares en la construcción: andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Método constructivo del Túnel de El Regajal

Los terrenos expansivos suponen un auténtico dolor de cabeza para los ingenieros. Si sumamos un terreno soluble y corrosivo, tenemos un buen problema a solucionar, tal y como nos comenta Enrique Montalar en su blog respecto a la construcción del túnel de El Regajal. Todas estas circunstancias obligaron a diseñar complejos procesos constructivos durante la ejecución del túnel con unos revestimientos estructurales de gran rigidez que, en muchos casos, debían quedar finalizados muy cerca del frente de excavación.

El túnel de El Regajal es uno de los elementos más importantes de la línea de alta velocidad Madrid-Castilla La Mancha-Comunidad Valenciana-Región de Murcia, tanto por su complicada ejecución desde el punto de vista geológico y geotécnico, como por el valor medioambiental de la infraestructura. Este túnel se incluye en el tramo Aranjuez-Ontígola, de 4,7 km de longitud, que discurre entre los términos municipales de Aranjuez (Madrid) y Ontígola (Toledo), y cuyas obras de plataforma cuentan con un presupuesto de 113,82 millones de euros. El proyecto lo hizo SENER, la empresa constructora fue la UTE ACCIONA-OBRAS SUBTERRÁNEAS y la asistencia técnica corrió a cargo de GETINSA, aunque cuando vieron lo que tenían entre manos entraron también en juego la UPM, la UPC y el CEDEX.

Os paso a continuación un vídeo que presenta el túnel de El Regajal, así como el proceso constructivo del túnel y singularidades de la obra.

Manipulación de contenedores en puertos

Figura 1. Contenedores de 40 pies en un buque portacontenedores. Wikipedia

Un contenedor o container (en inglés) es un recipiente de carga para el transporte marítimo o fluvial, transporte terrestre y transporte multimodal. Se trata de unidades estancas que protegen las mercancías de la climatología y que están fabricadas de acuerdo con la normativa ISO (International Standarization Organization), en concreto, ISO-668.

Los muelles de los puertos traen de serie una serie de elementos (infraestructura básica) con los cuales pueden cambiar el tipo de transporte (marítimo-terrestre). Estos elementos no son los más eficientes, así que se recurre al mercado para conseguir una maquinaria especializada y con ello optimizar el tiempo, lo que a la larga supondrá económicamente positivo (a pesar de la gran cantidad que habrá que desembolsar para comprar dichos equipos).

Figura 2. Contenedor de 10 pies. Wikipedia.

Entre los equipos especializados en la manipulación de los contenedores, podemos destacar los siguientes:

Grúa pórtico (Gantry crane): Grúa que consta de un puente elevado o pórtico soportado por dos patas a modo de un arco angulado, con capacidad para desplazar los contenedores en los tres sentidos posibles (vertical, horizontal y lateralmente), maniobrando sobre raíles (Rail Gantry Crane o Trastainer) o sobre neumáticos (Rubber Tire Gantry, RTG) en un espacio limitado.
Grúa apiladora de alcance (Reacher-staker crane): Permiten alcanzar con contenedores estibas de uno sobre tres y formar bloques de hasta cuatro filas.
Grúa de puerto (Quay crane o Portainer): Grúa con la que se introducen los contenedores en un barco portacontenedores.
Carretilla pórtico: Carretilla elevadora para la manipulación de los contenedores en las terminales portuarias.
Sidelifter: Camión grúa con elevador lateral, utilizado para la carga y descarga de contenedores en vagones de ferrocarril.

Os dejo a continuación algunos vídeos donde podemos ver la manipulación de contenedores por varias de las máquinas mencionadas. Espero que os gusten.

Carretilla portacontenedores:

Grúa portacontenedores:

Referencia:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Pilotes prefabricados de hormigón pretensado

Figura 1. Secciones de pilotes prefabricados pretensados. http://www.ingeniero-de-caminos.com/

Los pilotes prefabricados pretensados se emplean en cimentaciones profundas y como anclajes en obras terrestres y en obras marítimas. Estos pilotes presentan una mayor resistencia a flexión y a tracción que los pilotes de hormigón armado, por lo que se usan en obras en las que es necesario resistir esfuerzos horizontales grandes (muelles, pantalanes, zonas sísmicas) o de tracción (macizos de anclaje, muros, etc.).

La resistencia a tracción es igual a la fuerza del pretensado. Por su menor presencia de fisuras, también están recomendados en suelos agresivos o contaminados, además de no verse afectados por el nivel freático. Otro caso de utilización se da en terrenos muy blandos, en los que durante el proceso de hinca se pueden generar en el pilote esfuerzos importantes a tracción que son absorbidos por la precompresión inicial debida al pretensado.

Figura 2. Planta de prefabricados de pilotes de hormigón pretensado. Fuente: http://www.sciaust.com.au/

Los pilotes prefabricados de hormigón pretensado pueden tener secciones huecas o macizas, siendo estos últimos, en general, de menor sección que los tubulares. Los pilotes de sección tubular suelen ser cilíndricos, aunque también se suministran con sección octogonal y cuadrada aligeradas mediante hueco circular para disminuir el peso. El hueco central suele ser utilizado para introducir los sistemas de instrumentación. Los diámetros usuales oscilan entre los 0,60 y 1,60 m, con espesores mínimos de pared de 10 cm, siendo, en general, más largos y de mayor sección que los pilotes de hormigón armado prefabricados.

Los pilotes pretensados de sección maciza suelen ser cuadrados u octogonales y en general de dimensiones similares a los prefabricados de hormigón armado. Su configuración es similar a la de los pilotes prefabricados de hormigón armado, solo que sustituyendo la armadura longitudinal por cables o alambres de pretensar. La armadura longitudinal es en general armadura de mínimos, normalmente del 2% de la sección de hormigón.

Tipos de pilotes pretensados

Pilotes prefabricados pretensados con alambres adherentes. Los pretensados (pre-tensión) se ejecutan de una sola pieza en las bancadas de las plantas de prefabricación. Las secciones más típicas son la cuadrada y la hexagonal. Estos pilotes están provistos de un azuche metálico en la punta para protegerla en el proceso de hinca. Para grandes longitudes de pilote se dispone una junta de empalme que permite unir diferentes tramos hasta alcanzar la profundidad deseada. Las juntas deben estar diseñadas para resistir mayores solicitaciones que el propio pilote. Los elementos de conexión se ajustan y se protegen de la corrosión. Una vez conectados se consigue una pretensión que asegura la transmisión de esfuerzos.

Pilotes prefabricados con armadura postesa. Los postesados se ejecutan en tramos que son ensamblados hasta obtener la longitud deseada y postesados mediante gatos en una planta o en la propia obra. La más común es la sección anular (pilote tipo Raymond). Estos pilotes se construyen mediante centrifugado y permiten un fácil acceso para su inspección. La sección anular presenta un menor peso propio, con un gran momento de inercia y radio de giro. La longitud de estos pilotes puede llegar a 60 m, con una sección de hasta 1,50 metros.

Figura 3. Pilotes pretensados. Fuente: http://www.pilingcontractors.com.au/

La armadura transversal está formada por armadura pasiva colocada en espiral con mucha mayor densidad en la cabeza y en la punta debida a las necesidades de zunchado del hormigón durante el proceso de hinca.

Figura 4. Empalme de pilote prefabricado pretensado (Terratest). Fuente: http://www.fontdarquitectura.com/productos/cimentaciones/pilotes/588

Los pilotes pueden fabricarse de una pieza o en tramos empalmables según las necesidades de la obra. Las uniones entre tramos de pilotes pretensados son en general más complejas que las de hormigón armado. También es posible empalmar un mismo pilote tramos pretensados con armados, en función de las solicitaciones. El corte de los pilotes pretensados por pre-tensión tubulares es sencillo y se realiza mediante sierras circulares para hormigón armado.

Los importantes esfuerzos que se generan en la punta del pilote durante el proceso de hinca hacen necesario el refuerzo en la misma. La punta puede haber sido hormigonada con forma plana, cónica o piramidal o añadir azuches metálicos específicos para determinado tipo de terrenos.

La fabricación de los pilotes pretensados tubulares se ejecuta en planta de prefabricación mediante centrifugado. Utilizando el curado al vapor en cámaras, se pueden hincar pilotes a las 72 horas de su fabricación.

Los pilotes de hormigón pretensado poseen una mayor durabilidad que los de hormigón armado gracias a la limitación de aberturas de fisuras por el pretensado. No obstante, en ambientes muy agresivos (marinos, suelos orgánicos, zonas industriales, etc.) en los que se favorece la corrosión de las armaduras, el hormigón suele ser tratado con cementos especiales o incluso revestimientos protectores en general de origen bituminoso.(p. ej. brea-epoxi). Estos revestimientos se pueden aplicar a todo el fuste o solo en el tramo del pilote en el que se prevea ambiente agresivo.

Para completar la información sobre este tema, os dejo a continuación un enlace de Carlos Fernández Tadeo que indica cómo realizar un control de calidad completo de su construcción, http://fernandeztadeo.com/WordPress/?p=2647

A continuación podéis ver un vídeo Polimedia donde se explica este tipo de pilote.

También os dejo un vídeo donde se explica la fabricación de pilotes de sección circular.

Aquí podemos ver el proceso de fabricación.

Os dejo un vídeo interesante sobre el procedimiento constructivo, en este caso, en el nuevo aeropuerto de México.

A continuación os dejo el catálogo de pilotes prefabricados y pretensados TERRA de Terratest.

Descargar (PDF, 3.47MB)

Referencia:

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

Cursos:

Curso de Procedimientos de Construcción de cimentaciones y estructuras de contención en obra civil y edificación.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Descabezado de pilotes

Al terminar la ejecución del pilote de hormigón, se debe proceder, en general, a la eliminación del tramo superior de hormigón o cabeza del pilote, en una operación denominada “descabezado”. Ello puede motivarse por alguna de las siguientes causas:

En pilotes prefabricados, la cabeza del pilote puede estar dañada debido al proceso de hinca, o bien la hinca ha finalizado con el pilote a una cota superior a la deseada.
En pilotes ejecutados “in situ”, debido a la técnica de hormigonado utilizada, el hormigón del tramo superior, el primero en introducirse en la perforación, suele estar contaminado debido a la mezcla del mismo con suelo desprendido de la excavación, fluidos estabilizadores o agua.

El descabezado de pilotes es una operación esencial en la ejecución del pilote, a la que no se presta en algunas ocasiones la debida importancia y puede generar afecciones económicas, de plazo y de riesgo laboral muy significativas en la obra.

En el caso de pilotes metálicos, la operación del descabezado se realiza con mayor facilidad, realizando el corte de la sección con soplete u oxicorte.

El descabezado de los pilotes de hormigón se ha efectuado tradicionalmente mediante picado con martillo neumático de mano o montado en el brazo de retroexcavadora. La elección del método de descabezado más apropiado no suele especificarse en la fase de proyecto del pilotaje. La decisión suele dejarse en manos del contratista especializado en función de las características de los pilotes, las técnicas utilizadas habitualmente en la zona, los riesgos laborales e incluso los efectos ambientales que produzca en el entorno.

Los pilotes prefabricados se descabezan en una longitud de 1 m aproximadamente, dejando unos 50 cm de armaduras y asegurando una entrega mínima en el encepado de 5 cm. La norma NTE-CPI Cimentaciones. Pilotes in situ, indica que el pilote, una vez terminado, deberá quedar hormigonado a una altura superior a la definitiva, exceso que será demolido una vez endurecido el hormigón. La altura de este exceso a sanear será como mínimo la mitad del diámetro cuando la cabeza quede por encima del diámetro, cuando la cabeza quede por encima del nivel freático, o de vez y media el diámetro cuando la cabeza quede debajo del nivel freático. De todos modos, la recomendación es que la Dirección Facultativa indique la profundidad a descabezar teniendo en cuenta estos factores y el grado de contaminación del hormigón de la parte superior del pilote.

En los últimos años, se han desarrollado diversas alternativas a este método y que a continuación se presentan con sus ventajas e inconvenientes.

Métodos mecánicos.

El método tradicional para efectuar el descabezado de un pilote consiste en la utilización de martillos rompedores, bien martillos neumáticos de mano o montados sobre brazo de retroexcavadora. Aunque este método utiliza medios económicos y disponibles en cualquier obra, no siempre es adecuado, sobre todo en pilotes de pequeño diámetro, pues puede provocar daños innecesarios si no se realiza con cuidado. Además, puede generar riesgos a los trabajadores por proyección de trozos de hormigón a alta velocidad.

El método es aplicable, en principio, a todos los tipos de pilote de hormigón, siendo los aspectos más relevantes de su ejecución los siguientes:

El descabezado se deberá efectuar al menos 5 días después del hormigonado. En pilotes con hormigones con alto contenido en cemento, este periodo de fraguado debe extenderse.

Los martillos hidráulicos no se deben emplear penetrando verticalmente en el pilote, sino desde el perímetro hacia el centro.

No se debe descabezar pilotes de pequeño diámetro, pilotes poco armados o pilotes en suelos muy blandos con martillos de gran capacidad.

Esta técnica de descabezado puede provocar fallos en los ensayos de integridad del pilote.

Métodos hidráulicos.

Sistema hidráulico de descabezado de pilotes. http://demolicionescordoba.es

Existen distintos aparatos hidráulicos diseñados específicamente para el descabezado de pilotes de hormigón de diferentes secciones y tamaños, tanto prefabricados como hormigonados “in situ”. Estos aparatos pueden ir montados sobre el brazo de una retroexcavadora hidráulica o bien suspendidos de cables.

Estos sistemas no suelen ser apropiados para pilotes de gran diámetro, pantallas continuas y pantallas de pilotes secantes, aunque algún fabricante proporciona equipos para estos dos últimos casos.

Sistemas integrados (pasivos).

Los sistemas integrados de descabezado de tipo pasivo se basan en la instalación dentro del pilote de un dispositivo que elimine la adherencia armaduras-hormigón en la zona superior del mismo. El sistema Coredeck consiste en la colocación de forros de espuma en el extremo superior de las armaduras principales y en algunos casos algún elemento transversal tipo anillo que genere una discontinuidad en el hormigón.

El sistema Elliot utiliza cuñas que, introducidas en un agujero en la cabeza del pilote a la altura del descabezado, actúan de forma opuesta rajándolo lateralmente. El agujero puede ser perforado mecánicamente o preparado empleando un inserto de en cuyo extremo inferior hay colocado un tubo que es introducido en el hormigón fresco. El sistema se completa incorporando en las armaduras principales unos casquillos de poliestireno que eliminan la adherencia.

Estos sistemas se suelen usar en pilotes de gran diámetro hormigonados in situ y en pantallas de pilotes secantes o tangentes y muros pantalla.

Sistemas integrados (activos).

Instalación de disipadores. Sistema recepieux. http://www.recepieux.com/es/como-funciona/

Las técnicas de descabezado más sofisticadas son los sistemas integrados activos. Consisten básicamente en la incorporación en el interior del pilote de un dispositivo de rotura del mismo a la altura deseada que una vez endurecido el hormigón se activa de forma remota. El sistema recepieux se basa en la inducción de la rotura horizontal, introduciendo productos químicos expansivos en el interior del pilote a través de conductos y cámaras de expansión debidamente posicionadas a la altura deseada.

El sistema FAST utiliza agua a presión para producir la rotura del pilote a través de un sistema de tuberías cuidadosamente diseñadas e integradas en la armadura.

Estos sistemas se suelen emplear en pilotes de gran diámetro hormigonados in situ y en pantallas de pilotes tangentes. No son de aplicación en el descabezado de pantallas de pilotes secantes de gran diámetro y muros pantalla.

Hidrodemolición.

El uso de las técnicas de hidrodemolición en pilotes es poco frecuente. Consiste en la aplicación, mediante inyectores, de agua a muy alta presión, capaz de eliminar el hormigón dejando las armaduras intactas.

Se pueden emplear lanzas de agua manuales o equipos específicos consistentes en unidades manejadas por control remoto que poseen un anillo de inyectores de agua que se colocan en el perímetro del pilote.

Este método puede ser aplicado en teoría en cualquier tipo de pilote, pantalla continua o pantalla de pilotes.

Os dejo un último vídeo donde se resumen todos los procedimientos descritos:

Referencia:

Cursos:

Curso de Procedimientos de Construcción de cimentaciones y estructuras de contención en obra civil y edificación.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

La UPV desarrolla un método que reduce costes y emisiones de CO2 a partir del comportamiento de las luciérnagas

NOTICIA UPV: http://www.upv.es/noticias-upv/noticia-7028-diseno-de-puent-es.html

Víctor Yepes, José V. Martí y Tatiana García, investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón de la Universitat Politècnica de València (ICITECH-UPV), han desarrollado una metodología que permite minimizar las emisiones de dióxido de carbono (CO₂) y los costes de los puentes de carretera de vigas de hormigón – en concreto, los de vigas de hormigón pretensado prefabricadas con sección transversal en doble U – a partir de la simulación con ordenador, a la hora del diseño de la infraestructura, del comportamiento social de las luciérnagas

Las luciérnagas se comportan de forma inteligente como colectivo, y basan su comportamiento social en la luminosidad que emiten (luciferina), generando patrones válidos cuando se trasladan al diseño de puentes de carretera de vigas de hormigón.

“Su característica más distintiva es el cortejo nocturno”, explica Víctor Yepes. “Los machos patrullan en busca de pareja con un vuelo característico, mientras emiten secuencias de destellos de luz propios de cada especie a las que las hembras de la misma pueden responder con destellos específicos, dando lugar al apareamiento”.

“Cada luciérnaga selecciona”, prosigue Yepes, “utilizando un mecanismo probabilístico, un vecino que tiene un valor más alto de luciferina que el suyo propio, y se mueve hacia él. Trasladando este comportamiento al diseño de los puentes, se han conseguido ahorros significativos con respecto al diseño de puentes reales”.

Reducción muy significativa también de las emisiones de CO₂

Además, los resultados indican que, de media, la reducción de cada euro en coste permite ahorrar hasta 1,75 kg en emisiones de CO₂, un dato de gran importancia cara a la reducción de gases de efecto invernadero, responsables del calentamiento global del planeta.

Metodología desarrollada a partir de un algoritmo híbrido de optimización y el recocido simulado

En el desarrollo de la nueva metodología, los investigadores han empleado un algoritmo híbrido de optimización por enjambre de luciérnagas (glow worm swarm optimization, GSO) y el recocido simulado (simulated anneling, SA), denominado SAGSO.

“En este algoritmo”, comenta Yepes, “la estructura del puente se define a partir de 40 variables, que incluyen los tipos de materiales y las armaduras de la viga y la losa. El algoritmo considera cada puente como una luciérnaga, de forma que un puente de menor coste o emisiones presenta un mayor valor de luciferina, es decir, resulta más prometedor en la búsqueda de mejores soluciones. Este principio permite optimizar al máximo su diseño”

Eficacia probada en la simulación de diseño de un puente en la autovía del Mediterráneo

Para comprobar la eficacia de esta nueva metodología, los investigadores del ICITECH-UPV la aplicaron a la simulación de diseño de un puente real, el viaducto 1 del tramo Muro de Alcoy-Puerto de Albaida del proyecto de construcción de la autovía del Mediterráneo.

“Aplicando nuestra metodología, el coste total del puente optimizado habría sido un 50% más barato, sin merma de calidad o seguridad”; concluye Yepes. Este trabajo se enmarca dentro del proyecto HORSOST, financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad.

Más información

Science Direct – Artículo

Os dejo la entrevista que nos hicieron al respecto en Radio Nacional de España, Comunidad Valenciana.

Agradecimientos: Los autores agradecen el aporte financiero realizado para este trabajo por parte del Ministerio de Ciencia e Innovación (Proyecto de Investigación BIA2011-23602).

Optimización de forjados de losa postesada utilizando criterios económicos y de sostenibilidad

ALCALÁ, J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; RODRÍGUEZ-FACUNDI, A. (2014). Optimización de forjados de losa pretensada utilizando criterios económicos y de sostenibilidad. VI Congreso de ACHE, 3-5 de junio, Madrid. ISBN: 978-84-89670-80-8.

RESUMEN

En ese trabajo se muestran las características principales de los forjados de losa postesa obtenidos con técnica heurísticas de optimización estructural. Estos métodos de optimización permiten una definición completa de la estructura, pudiéndose encontrar diseños completos de forjados optimizados tanto con criterios de economía como de sostenibilidad. Los resultados obtenidos en este trabajo muestran una clara tendencia a disponer cantos muy estrictos en los resultados óptimos. Aplicando criterios de sostenibilidad se tiende a hormigones de mayores resistencias que con criterios económicos. Finalmente se han realizado pruebas de sensibilidad a los precios, que muestran mucha independencia de los forjados óptimos frente a las variaciones de precios ensayadas.

PALABRAS CLAVE

Optimización, forjados postesados, sostenibilidad, simulated annealing, threshold accepting, old bachelor algorithm.

Sistema de entibación con guías deslizantes

Una forma de excavar zanjas en terrenos flojos a profundidades de 3-7 m o incluso más, es el uso de entibaciones con guías deslizantes. Se trata de reforzar la entibación con una estructura con guías laterales que permite el deslizamiento de paneles de acero. Las planchas se deslizan con mínimas fuerzas, sin golpes o sacudidas, incluso a gran profundidad. Además, se eliminan posibles problemas de asentamiento o desplazamiento de terreno tanto en la excavación como en la extracción; la entibación no se acuña ni se atasca. Su gran flexibilidad permite su empleo tanto en zonas de difícil acceso como en amplias conducciones subterráneas.

Mediante el uso de paneles en planos distintos que los superiores, es posible lograr mayores profundidades y de dimensión variable. Además, esto permite extraer los paneles inferiores sin mover los superiores, lo que involucra una gran eficiencia en el proceso de rellenos compactados.

Os dejo algunas guías de distintas empresas que os pueden ser de utilidad: Iguazuri Ischebeck Mecanotubo. Asimismo, os dejo algunos vídeos explicativos, que espero os gusten:

Referencia:

Cursos:

Curso de Procedimientos de Construcción de cimentaciones y estructuras de contención en obra civil y edificación.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Optimización del coste y las emisiones de CO2 de puentes de vigas artesa prefabricadas

En este trabajo se describe una metodología para minimizar las emisiones de CO₂ y los costes de puentes de carretera de vigas de hormigón pretensado prefabricadas con sección transversal en doble U. Para ello se ha utilizado un algoritmo híbrido de optimización por enjambre de luciérnagas (glowworm swarm optimization, GSO) y el recocido simulado (simulated anneling, SA), que se ha denominado SAGSO. La estructura se define por 40 variables, que determina la geometría, los tipos de materiales y las armaduras de la viga y de la losa. Se emplea hormigón de alta resistencia autocompactante en la fabricación de las vigas. Los resultados suponen para los ingenieros proyectistas una guía útil para el predimensionamiento de puentes prefabricados de este tipo. Además, los resultados indican que, de media, la reducción de 1 euro en coste permite ahorrar hasta 1,75 Kg en emisiones de CO₂. Además, el estudio paramétrico realizado muestra que las soluciones de menor coste presentan un resultado medioambiental satisfactorio, que difiere en muy poco respecto a las soluciones que provocan menores emisiones.

Resultados interesantes:

El coste C, en euros, y las emisiones de CO₂, en kg varían de forma parabólica con la luz (L) del vano, en metros:

C=48.088L²+613.99L+31139

kgCO₂=63.418L²+2392.3L+13328

Si se minimiza el coste, también se reducen las emisiones de CO₂, de forma que el ahorro en 1 euro equivale a ahorrar 1,75 kg de CO₂.
La esbeltez de los puentes de mínimo coste (L/18.08) y de mínimas emisiones (L/17,57) siempre son inferiores a L/17.
El espaciamiento entre las vigas se sitúa en torno a 5,85 m, oscilando entre 5,65 y 5,95 m.
Las estructuras de coste mínimo precisan 42,35 kg/m² de armadura pasiva, mientras que si se optimizan las emisiones, se necesitarían 37,04 kg/m².
Sorprende observar que, aunque parece que el hormigón de alta resistencia sería el adecuado para el prefabricado de las vigas, las estructuras óptimas se alejan de este supuesto. De hecho, el hormigón para el coste mínimo en las vigas prefabricadas oscila entre 40 y 50 MPa, alejado de los 100 MPa que permitía la optimización.
Por último, un análisis de sensibilidad de costes en los resultados optimizados indica que un aumento del 20% en los costes del acero haría que el coste total de la estructura aumentara un 10,27%, disminuyendo el volumen de acero empleado. Sin embargo, si sube un 20% el precio del hormigón, el coste total únicamente subiría un 3,41% y no variaría apenas el volumen consumido de hormigón.

Referencia:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GARCÍA-SEGURA, T. (2014). Cost and CO2 emission optimization of precast-prestressed concrete U-beam road bridges by a hybrid glowworm swarm algorithm. Automation in Construction, 49:123-134. DOI: 10.1016/j.autcon.2014.10.013 (link)

¿Seis sigma en la gestión de la construcción?

En artículos anteriores nos hemos referido a temas tan importantes como el despilfarro y los costes de calidad en las empresas. Seis Sigma constituye una metodología de gestión que ha significado para ciertas empresas una reducción drástica de sus fallos y costes de calidad. Si bien esta metodología se desarrolló fundamentalmente para disminuir la variabilidad de procesos repetitivos, también es verdad que la filosofía que subyace en Seis Sigma posiblemente pueda reducir significativamente el coste y el número de fallos debido a una calidad deficiente en el diseño y la ejecución de los proyectos de construcción. Veamos aquí, como siempre, con ánimo divulgativo, alguno de los aspectos más característicos de esta metodología.

La historia de Seis Sigma se inicia a mediados de los años 80 en Motorola, cuando un ingeniero (Mikel Harry) comienza a estudiar la reducción en la variación de los procesos para mejorarlos. Esta herramienta tenía una fuerte base estadística y pretendía alcanzar unos niveles de calidad en los procesos y en los productos de la organización próximos a los cero defectos. Constituye una metodología sistemática para reducir errores, concentrándose en la mejora de los procesos, el trabajo en equipo y con una gran implicación por parte de la Dirección (de Benito, 2000; Membrado, 2004; Harry y Schroeder, 2004).

En los años 90, Jack Welch, presidente de General Electric, decidió utilizar Seis Sigma consiguiendo resultados económicos espectaculares. Desde entonces, Seis Sigma se ha convertido en una de las herramientas de mejora más empleadas, habiendo sido adoptada por compañías como Motorola, General Electric, Allied Signal, Polaroid, Toshiba, Honeywell, City Bank o American Express. Más recientemente, Seis Sigma ha llegado a Europa, donde numerosas empresas están empezando a implantarla (en España, empresas como Telefónica, e-La Caixa o Iberia).

La letra griega sigma (s) se emplea en estadística para representar la variación típica de una población. El “nivel sigma” de un proceso mide la distancia entre la media y los límites superior e inferior de la especificación correspondiente (Figura 3). Ha sido habitual considerar como suficiente que un proceso tuviese una desviación de ±3s, lo cual significa que dicho proceso era capaz de producir solo 2,7 defectos por cada mil oportunidades. La idea de un “porcentaje de error aceptable” (a veces denominado un “nivel de calidad aceptable”) es un curioso remanente de la era del “control de calidad”. En aquellos tiempos se podían encontrar maneras de justificar estadísticamente los naturales fallos humanas, sosteniendo que nadie podía ser perfecto. Hoy día dicho nivel de calidad es inaceptable para muchos procesos (supondría aceptar 68 aterrizajes forzosos en un aeropuerto internacional cada mes, o bien 54.000 prescripciones médicas erradas por año). Seis Sigma hace referencia a un nivel de calidad capaz de producir con un mínimo de 3,4 defectos por millón de oportunidades (0,09 aterrizajes forzosos en un aeropuerto internacional cada mes, o una prescripción médica errada en 25 años). Esta calidad se aproxima al ideal del cero-defectos y puede ser aplicado no solo a procesos industriales, sino a servicios y, por supuesto, al proceso proyecto-construcción.

Sin embargo, los principios estadísticos anteriores poco tienen que ver con lo que actualmente se entiende por Seis Sigma. De hecho, es una filosofía que promueve la utilización de herramientas y métodos estadísticos de manera sistemática y organizada, que permite a las empresas alcanzar considerables ahorros económicos a la vez que mejorar la satisfacción de sus clientes, todo ello en un periodo de tiempo muy corto.

Los cambios radicales se consiguen básicamente traduciendo las necesidades de los clientes al lenguaje de las operaciones y definiendo los procesos y las tareas críticas que hay que realizar de forma excelente. En función de las intervenciones de análisis y mejora siguientes, Seis Sigma lleva el funcionamiento de los productos, servicios y procesos a niveles nunca conseguidos anteriormente.

Seis Sigma se utiliza para eliminar los costes de no calidad (desperdicios, reprocesos, etc.), reducir la variación de un aspecto o característica de un producto, acortar los tiempos de respuesta a las peticiones de los clientes, mejorar la productividad y acortar los tiempos de ciclo de cualquier tipo de proceso, centrándose en aquellas características o atributos que son clave para los clientes y, por tanto, mejorando notablemente su satisfacción. Para ello, la Dirección identifica las cuestiones que más incidencia tienen en los resultados económicos y asigna a los mejores profesionales, tras formarlos intensivamente, a trabajar en los mismos.

Los elementos clave que soportan la filosofía Seis Sigma son los siguientes: (a) conocimiento de los requerimientos del cliente, (b) dirección basada en datos y hechos, (c) mejora de procesos y (d) implicación de la Dirección.

Un elemento básico en Seis Sigma es la formación. Para ello se definen diferentes papeles para distintas personas de la organización, con denominaciones peculiares y características. El directivo que va a definir, concretar, monitorizar y apoyar los proyectos de mejora se designa Champion. Para desarrollar estos proyectos se escogen y preparan expertos conocidos con los nombres de Master Black Belt, Black Belt y Green Belt, quienes se convierten en los agentes de cambio, en conjunto con los equipos de trabajo seleccionados para los mismos.

LA METODOLOGÍA SEIS SIGMA

El proceso comienza con un “cambio radical… de actitud”. La Dirección debe ser consciente de que la mejora continua ya no es suficiente para alcanzar los objetivos estratégicos, financieros y operativos. La mejora radical es necesaria para reducir con rapidez los desperdicios crónicos.

Los proyectos son seleccionados en función de los beneficios. La empresa Seis Sigma aporta una metodología de mejora basada en un esquema denominado DMAIC: Definir los problemas y situaciones a mejorar, Medir para obtener la información y los datos, Analizar la información recogida, Incorporar y emprender mejoras en los procesos y, finalmente, Controlar o rediseñar los procesos o productos existentes. Las claves del DMAIC se encuentran en:

Medir el problema. Siempre es necesario tener una clara noción de los defectos que se están produciendo, tanto en cantidad como en coste.
Enfocarse al cliente. Sus necesidades y requerimientos son fundamentales, y deben tenerse siempre en consideración.
Verificar la causa raíz. Es necesario llegar hasta la causa relevante de los problemas, y no quedarse en los efectos.
Romper los malos hábitos. Un cambio verdadero requiere soluciones creativas.
Gestionar los riesgos. La prueba y el perfeccionamiento de las soluciones es una parte esencial de Seis Sigma.
Medir los resultados. El seguimiento de cualquier solución significa comprobar su impacto real.
Sostener el cambio. La clave final es conseguir que el cambio perdure.

La metodología DMAIC hace mucho énfasis en el proceso de medición, análisis y mejora y no está planteada como un proceso de mejora continua, pues los proyectos Seis Sigma deben tener una duración limitada en el tiempo. Los proyectos Seis Sigma surgen bajo el liderazgo de la Dirección, quien identifica las áreas a mejorar, define la constitución de los equipos y garantiza el enfoque hacia el cliente y sus necesidades y a los ahorros económicos. Sin embargo, antes de que un equipo Seis Sigma aborde el ciclo de la mejora, han de desarrollarse una serie de actividades necesarias para el éxito del proyecto: (1) identificación y selección de proyectos, (2) constitución del equipo, (3) definición del proyecto, (4) formación de los miembros del equipo, (5) ejecución del proceso DMAIC y (6) extensión de la solución.

Seis Sigma utiliza casi todo el arsenal de herramientas conocidas en el mundo de la calidad. Sin embargo, no son los instrumentos los que fundamentan por sí solos el éxito de la metodología Seis Sigma; de hecho, es la infraestructura humana y su formación la que con estas herramientas consigue el éxito.

Referencias:

DE BENITO, C.M. La mejora continua en la gestión de calidad. Seis sigma, el camino para la excelencia. Economía Industrial, 331, p. 59-66.
HARRY, M.; SCHROEDER, R. Six Sigma. Ed. Rosetta Books, 2000.
MEMBRADO, J. Curso Seis Sigma. Una estrategia de mejora. Qualitas Hodie, 95, p. 16-21.
PÉREZ, J.B.; SABADOR, A. Calidad del diseño en la construcción. Ed. Díaz de Santos, 2004.
YEPES, V.; PELLICER, E. (2005). Aplicación de la metodología seis sigma en la mejora de resultados de los proyectos de construcción. Actas IX Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos. Málaga, 22, 23 y 25 de junio de 2005, libro CD, 9 pp. ISBN: 84-89791-09-0.

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