El enemigo de todo proceso es la variación, siendo la variabilidad inevitable. Cuando se fabrica un producto o se presta un servicio, es materialmente imposible que dos resultados sean exactamente iguales. Ello se debe a múltiples motivos, más o menos evitables. Por un lado existen múltiples causas comunes, aleatorias y no controlables que hacen que el resultado cambie siguiendo habitualmente una distribución de probabilidad normal. Se dice que dicho proceso se encuentra bajo control estadístico, siendo éste el enfoque que sobre el concepto de calidad propugna Deming y que vimos en un artículo anterior. Por otra parte, existen unas pocas causas asignables, que ocurren de forma fortuita y que podemos detectarlas y corregirlas. Ocurren de forma errática y, afortunadamente se solucionan fácilmente. Las causas comunes son difíciles de erradicar porque precisan de un cambio del proceso, de la máquina o del sistema que produce los resultados, siendo ese cambio una responsabilidad de la gerencia. Kaouru Ishikawa decía que el 85% de los problemas en un proceso son responsabilidad de la gerencia, siendo mal recibido dicho comentario por parte de la alta dirección de las empresas.
Para aclarar y entender estos conceptos, os dejo un Polimedia explicativo, de poco más de siete minutos, que espero os guste.
Acaban de publicarnos un artículo muy novedoso sobre la aproximación cognitiva a los problemas de optimización multiobjetivo de las estructuras de hormigón. La revista es Archives of Civil and Mechanical Engineering, que es una revista de alto impacto en el campo de la ingeniería civil, indexada en el JCR en el primer cuartil. El resultado de combinar técnicas de decisión multicriterio junto con la optimización multiobjetivo supone una auténtica revolución en la forma de abordar el diseño de las estructuras. Ya no basta con aplicar la experiencia, la imaginación y las normas para proyectar una estructura. Se hace necesario abordar el problema desde el origen, considerando múltiples perspectivas y buscando soluciones que optimicen a la vez aspectos como los costes, la seguridad, la sostenibilidad, los riesgos laborales, la durabilidad, la estética y tantos otros.
El artículo plantea la metodología básica necesaria para establecer la resolución de este tipo de problemas. Sin embargo se deben potenciar los estudios que permitan valorar los aspectos más subjetivos que intervienen en la decisión de la mejor opción de las posibles. Esta línea de investigación se encuadra dentro del proyecto de investigación BRIDLIFE, del cual soy investigador principal. Además, supone un ejemplo de colaboración con otras universidades, en este caso con la Universidad de Zaragoza.
Referencia:
YEPES, V.; GARCÍA-SEGURA, T.; MORENO-JIMÉNEZ, J.M. (2015). A cognitive approach for the multi-objective optimization of RC structural problems.Archives of Civil and Mechanical Engineering, 15(4):1024-1036. doi:10.1016/j.acme.2015.05.001
Abstract:
This paper proposes a cognitive approach for analyzing and reducing the Pareto optimal set for multi-objective optimization (MOO) of structural problems by means of jointly incorporating subjective and objective aspects. The approach provides improved knowledge on the decision-making process and makes it possible for the actors involved in the resolution process and its integrated systems to learn from the experience. The methodology consists of four steps: (i) the construction of the Pareto set using MOO models; (ii) the filtering of the Pareto set by compromise programming methods; (iii) the selection of the preferred solutions, utilizing the relative importance of criteria and the Analytic Hierarchy Process (AHP); (iv) the extraction of the relevant knowledge derived from the resolution process. A case study on the reinforced concrete (RC) I-beam has been included to illustrate the methodology. The compromise solutions are obtained through the objectives of economic feasibility, structural safety, and environmental sustainability criteria. The approach further identifies the patterns of behavior and critical points of the resolution process which reflect the relevant knowledge derived from the cognitive perspective. Results indicated that the solutions selected increased the number of years of service life. The procedure produced durable and ecological structures without price trade-offs.
Tras haber cerrado el proyecto de investigación anterior HORSOST, centrado en la optimización de la sostenibilidad de hormigones no convencionales, en este post os paso el resumen del último proyecto de investigación BRIDLIFE: “Toma de decisiones en la gestión del ciclo de vida de puentes pretensados de alta eficiencia social y medioambiental bajo presupuestos restrictivos”. Dicho proyecto, del cual soy Investigador Principal, se ha aprobado en la última convocatoria de 2014 del Ministerio de Economía y Competitividad “Proyectos de I+D+I RETOS INVESTIGACIÓN”. BRIDLIFE lleva asociado un contrato predoctoral. Se trata de un proyecto de tres años, con 5 investigadores doctores de la Universitat Politècnica de València y 2 investigadores participantes de la Universidad de Colorado (Boulder), de Estados Unidos. Iré contando detalles de este proyecto de investigación a lo largo de los próximos meses.
RESUMEN:
Las vías de comunicación terrestre, y en especial los puentes, son infraestructuras básicas en el desarrollo económico, en el equilibrio territorial y en el bienestar social, cuya construcción, diseño, conservación y desmantelamiento se ven afectados gravemente cuando los presupuestos son restrictivos. Una parte significativa de estos puentes son de hormigón pretensado. Su deterioro y su incidencia en la seguridad son objeto de gran alarma social. Si además el mantenimiento es ineficiente, la reparación conlleva costes mucho mayores. El objetivo principal del proyecto BRIDLIFE consiste en desarrollar una metodología que permita incorporar procesos analíticos en la toma de decisiones en el ciclo completo de vida de puentes de hormigón pretensado, de forma que se contemplen las necesidades e intereses sociales y ambientales.
El diseño de los puentes se realiza de forma secuencial. Tras un predimensionamiento se comprueban todos los estados límites, en un proceso iterativo cuyo resultado en términos de eficiencia económica dependen fuertemente de la experiencia previa del proyectista. Una alternativa es el diseño totalmente automático utilizando técnicas de optimización, capaces de incorporar múltiples funciones objetivo y cuyo resultado es la generación de un conjunto de soluciones eficientes (frontera de Pareto). No obstante, esta metodología sigue presentando limitaciones que el proyecto BRIDLIFE pretende superar.
El empleo de técnicas de análisis del valor y toma de decisiones como MIVES ha supuesto un gran avance en la definición de un indicador de sostenibilidad reflejado en el Anejo 13 de la actual instrucción EHE. Sin embargo, este enfoque queda limitado a aspectos ambientales que tampoco consideran todo el ciclo completo de la vida de una estructura o el uso de hormigones de baja huella de carbono. Es una técnica jerárquica que no contempla las interacciones entre los distintos factores. El aspecto más relevante de BRIDLIFE consiste en incorporar un análisis del ciclo de vida definiendo un proceso de toma de decisiones que integre los aspectos sociales y medioambientales mediante técnicas analíticas de toma de decisiones multicriterio tanto de forma previa a los procesos de optimización multiobjetivo, como posteriormente en la priorización de las soluciones del frente de Pareto. Un análisis crítico de las tareas necesarias para la consecución de este objetivo indica la necesidad de coordinar un grupo multidisciplinar amplio capaz de aglutinar no sólo distintas perspectivas técnicas, sino también distintos intereses, públicos y privados. La actividad se pretende realizar aplicando tecnologías de consenso en red.
Por otra parte, la fuerte limitación presupuestaria presente en momentos de crisis como la actual, compromete seriamente las políticas de creación y conservación de las infraestructuras. Los resultados esperados, tras un análisis de sensibilidad de distintas políticas presupuestarias asociadas a un horizonte temporal, pretenden detallar qué tipologías, actuaciones concretas de conservación y alternativas de demolición y reutilización son adecuadas para minimizar los impactos ambientales y sociales. Ello requiere complementar los inventarios de las emisiones equivalentes de gases de efecto invernadero y consumos energéticos para hormigones de baja huella de carbono, así como identificar y valorar los factores de riesgo que afectan a la seguridad de las personas a lo largo de todo el ciclo de vida de los puentes.
PALABRAS CLAVE:
Toma de decisiones; puentes pretensados; hormigón; análisis del ciclo de vida; sostenibilidad; optimización multiobjetivo.
El pasado viernes 24 de abril de 2015, el Consejo de Ministros aprobó una resolución por la cual un ingeniero de caminos o informático pre-Bolonia ostenta ahora tanto el nivel 3 del MECES como el 7 del EQF. Este desajuste ha tardado en subsanarse y ha perjudicado a muchos compañeros y empresas en el extranjero. Por tanto, se reconoce que el ingeniero de caminos, canales y puertos no es el ingeniero civil, sino que su nivel de estudios supera el grado.
Sin embargo, ¿de dónde viene esta profesión en España? En otro artículo analizamos el origen del ingeniero de caminos y la importancia del tinerfeño Agustín de Betancourt en este nacimiento. Estamos hablando de una época, finales del siglo XVIII, donde los planes reformistas de la Ilustración se fueron consolidando en España. Sin embargo, dos hechos detonaron la aparición de la Inspección de Caminos en 1799 y la Escuela de Ingenieros de Caminos en 1802: el inacabado puente del Rey sobre el Júcar y el desastre de la rotura de la presa murciana de Puentes.
Puente del Rey, sobre el Júcar (Gabarda)
La iniciativa de fundar el Cuerpo de «Caminos y Canales» ya había sido planteada en 1785 por Betancourt, que estaba pensionado en París. El objetivo era diferenciar el trabajo de los ingenieros militares y navales, que se iban a dedicar a la fortificación, el alzado topográfico y la construcción naval, de las labores de construcción de caminos y obras hidráulicas, que se iban a dejar a cargo de los ingenieros de caminos. Sin embargo, hubo que esperar a 1799, año en que las costosas obras públicas, proyectadas y ejecutadas por manos inexpertas, estaban desbordando las arcas públicas. Se decidió dejar en manos de la Inspección de Caminos este tipo de obras para evitar nuevos despropósitos (Rumeu, 1980; Sáenz, 1993).
Rotura de la Presa de Puentes, 1802.Agustín de Betancourt (1758-1824)
En efecto, el creciente desprestigio de algunos arquitectos academicistas de la época, fruto de algunos dolorosos fracasos, propició la necesidad de preparar de forma rigurosa a los técnicos que debían encargarse de este tipo de obras. Así, las obras del puente del Rey sobre el Júcar, en la carretera de Madrid a Valencia, se paralizaron en 1801, después de que las arcas públicas se hubieran gastado grandes cantidades de dinero. Además, en abril de 1802, la presa de Puentes, finalizada diez años antes, reventó y arrasó la huerta de Lorca, causando más de 600 muertos. Casualidad o no, la Escuela de Ingenieros de Caminos empezó sus clases meses después del desastre de Puentes. No sería justo atribuir a estos desastres el nacimiento de esta profesión, pero sin duda aceleró la toma de decisiones en esta época convulsa.
Este programa reformista dio lugar en 1836 a la creación del Cuerpo de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, de modo que las obras públicas empezaron a depender de este nuevo cuerpo. Para ello, los ingenieros debían pasar por la nueva Escuela, que garantizaba, mediante una estricta educación, una formación técnica basada fundamentalmente en conocimientos hidráulicos y matemáticos, construcción práctica, geometría, mecánica, además de dibujo y diseño arquitectónico (Rumeu, 1980; Sáenz, 1993). El rigor de la selección de los alumnos era tal que, pese a ser una profesión bien remunerada, segura y de prestigio, solo el 20 % de los aspirantes llegaron a obtener su título en las primeras cuatro décadas de funcionamiento. De esta forma, el Cuerpo de Ingenieros no pudo completar su escalafón hasta principios del siglo XX.
Os dejo un vídeo del inacabado puente del Rey, en Gabarda:
Referencias:
Rumeu, A. (1980). Ciencia y tecnología de la España Ilustrada. La Escuela de Caminos y Canales. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid.
Sáenz Ridruejo, F. (1993). Los ingenieros de caminos. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid.
Seguimos con esta entrada viendo ejemplos de Laboratorios Virtuales de la Universitat Politècnica de València como herramienta innovadora para la docencia universitaria. Se trata de un laboratorio desarrollado por los profesores de la Unidad Docente de Caminos y Aeropuertos de la Universitat Politècnica de València, los profesores Francisco Javier Camacho Torregrosa, Ana María Pérez Zuriaga y Alfredo García García, donde se visualizan las propiedades de las clotoides.
Este objeto muestra al usuario el rango de parámetros y longitudes válidos para el diseño de curvas de transición, de acuerdo con la Instrucción de Trazado 3.1 IC. El laboratorio mostrará la longitud mínima obligatoria del diseño, así como el resto de criterios. En verde se mostrará el rango válido, mientras que en naranja (en su caso) se podrán ver los parámetros y longitudes que cumplen los criterios obligatorios, pero no los recomendables.
Instrucciones
El usuario deberá introducir parámetros básicos del diseño, tales como el tipo de carretera, radio y el ángulo de giro de la curva, así como la variación de la aceleración centrífuga (J). El valor de este último parámetro debe ser siempre el mínimo, salvo casos justificados.
NOTA: Para poder ver los laboratorios necesita el plugin del Wolfram CDF Player. Si no lo tiene instalado en su equipo, puede descargarlo en la página web de Wolfram. Si utiliza un equipo público o no dispone de privilegios para instalar software, puede visualizar el laboratorio desde un servidor remoto. Tan sólo necesitará que su navegador incluya soporte para aplicaciones Java. Pulse aquí para visualizar el laboratorio sin instalar el plugin de Mathematica CDF Player
Los muros de cribas o muros jaula son obras de contención constituidas por una serie de celdas rellenas de material granular, preferentemente compactado. Se trata de un muro realizado con piezas prefabricadas de hormigón, aunque también pueden ser de madera, que crean una red espacial que se rellena con suelo. El conjunto funciona como muro de gravedad y, a diferencia de los muros de hormigón, necesita una base de apoyo más amplia.
Se trata de un sistema sencillo de construir y mantener que utiliza el suelo en la mayor parte del volumen y emplea elementos prefabricados que permiten un buen control de calidad. Sin embargo, necesita un buen material granular autodrenante, es costoso cuando se construye un solo muro y no es apto para alturas superiores a 7 m. Generalmente, se instalan en su intradós con pendiente, aunque pueden ser verticales en aplicaciones de escasa altura.
El enemigo de todo proceso es la variación, siendo la variabilidad inevitable. Cuando se fabrica un producto o se presta un servicio, es materialmente imposible que dos resultados sean exactamente iguales. Ello se debe a múltiples motivos, más o menos evitables. Por un lado existen múltiples causas comunes, aleatorias y no controlables que hacen que el resultado cambie siguiendo habitualmente una distribución de probabilidad normal. Se dice que dicho proceso se encuentra bajo control estadístico, siendo éste el enfoque que sobre el concepto de calidad propugna Deming y que vimos en un artículo anterior. Por otra parte, existen unas pocas causas asignables, que ocurren de forma fortuita y que podemos detectarlas y corregirlas. Ocurren de forma errática y, afortunadamente se solucionan fácilmente. Las causas comunes son difíciles de erradicar porque precisan de un cambio del proceso, de la máquina o del sistema que produce los resultados, siendo ese cambio una responsabilidad de la gerencia. Kaouru Ishikawa decía que el 85% de los problemas en un proceso son responsabilidad de la gerencia, siendo mal recibido dicho comentario por parte de la alta dirección de las empresas.
.JPG)
