Mes: diciembre 2024

Modelización y métodos de optimización aplicados al consumo energético en los ferrocarriles

El sector ferroviario, reconocido por su eficiencia energética, sigue siendo objeto de investigación para mejorar su sostenibilidad. Pese a representar solo el 2 % del consumo energético del transporte en Europa, su relevancia en el transporte de mercancías y pasajeros impulsa la investigación para reducir su huella de carbono. La necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y mejorar la competitividad económica ha llevado a realizar estudios exhaustivos centrados en el consumo energético ferroviario.

 

Modelización del consumo energético

El modelado del consumo energético permite evaluar y simular el rendimiento de los trenes sin necesidad de realizar pruebas experimentales. Las técnicas de modelado se clasifican principalmente en modelos deterministas y métodos alternativos, como redes neuronales y modelos estocásticos. Estos enfoques permiten analizar múltiples escenarios operativos y optimizar las decisiones estratégicas y operativas.

Modelos deterministas

El enfoque predominante utiliza ecuaciones basadas en la ecuación de Davis, que describe la resistencia al movimiento del tren en función de factores como la velocidad, la masa y la fricción. Su modularidad permite incluir características como frenos regenerativos y sistemas de almacenamiento a bordo. Aunque estos modelos son fiables, requieren numerosos parámetros técnicos, algunos de los cuales son difíciles de obtener debido a su complejidad técnica y a la necesidad de realizar mediciones precisas.

La ecuación de Davis se amplía con frecuencia para incorporar factores como la inclinación de la vía, la resistencia aerodinámica y la fricción en curvas. Estas ampliaciones permiten crear simuladores más detallados que evalúan trayectorias específicas y condiciones operativas complejas. Algunos estudios incluyen incluso el consumo de sistemas auxiliares, como el aire acondicionado y la iluminación, lo que mejora la precisión.

Además, el modelado detallado permite tener en cuenta aspectos como la variación de la masa del tren debida a la carga de pasajeros o mercancías, así como las condiciones meteorológicas y la interacción entre trenes en redes densas. Gracias a estas mejoras, los simuladores no solo evalúan el consumo energético, sino también el impacto de distintas estrategias operativas.

Alternativas al enfoque determinista

Los modelos basados en redes neuronales (Neural Networks) y en técnicas estocásticas (Stochastic Methods) han sido menos explorados, pero ofrecen flexibilidad y pueden manejar incertidumbres como retrasos y cambios en la carga de pasajeros. Las redes neuronales permiten entrenar modelos a partir de grandes volúmenes de datos operativos, lo que les permite aprender patrones complejos que los modelos deterministas podrían pasar por alto. Sin embargo, estos métodos requieren grandes volúmenes de datos y procesos de entrenamiento complejos.

Los modelos estocásticos integran factores aleatorios, como fallos en el sistema y condiciones meteorológicas. Su uso es particularmente relevante en redes ferroviarias densas, donde las interacciones entre trenes generan escenarios difíciles de prever mediante métodos deterministas. Los estudios actuales sugieren que estas técnicas podrían aplicarse a la gestión en tiempo real de las redes ferroviarias para mejorar la eficiencia global.

Métodos de optimización

La optimización del consumo energético ferroviario implica resolver problemas complejos, desde la gestión de perfiles de velocidad hasta la distribución de tiempos de espera y la configuración de infraestructuras. Estos estudios buscan minimizar el consumo energético sin comprometer los tiempos de viaje ni la capacidad operativa.

La formulación de problemas de optimización se basa en variables como los tiempos de viaje, los perfiles de velocidad, el consumo energético y la utilización de las infraestructuras, y su enfoque varía en función de si se optimiza un solo tren o un sistema completo. Las metodologías utilizadas incluyen la optimización unidimensional, que se centra en variables individuales como, por ejemplo, minimizar el tiempo de viaje o el consumo energético, y la optimización multidimensional, que aborda simultáneamente varios factores como el tiempo, el consumo energético, los costos operativos y las emisiones contaminantes. Los problemas de optimización pueden ser estáticos, donde se consideran condiciones fijas, o dinámicos, que ajustan decisiones en tiempo real con datos operativos actualizados.

Los métodos de optimización incluyen la búsqueda directa, que evalúa todas las soluciones posibles y es adecuada para problemas simples con pocos parámetros, y el análisis de principios máximos, que obtiene soluciones exactas mediante ecuaciones matemáticas avanzadas, aunque para ello sea necesario realizar simplificaciones y hacerlos computacionalmente viables. Las metaheurísticas, inspiradas en procesos naturales, se utilizan ampliamente por su capacidad para gestionar espacios de solución complejos. Entre ellas destacan los algoritmos genéticos, que han demostrado su versatilidad y eficacia en numerosos estudios. También se emplean técnicas como la optimización por enjambre de partículas y la optimización por colonias de hormigas, que son útiles en problemas específicos como, por ejemplo, la asignación de horarios y rutas óptimas. Además, la optimización basada en aprendizaje combina aprendizaje individual y colectivo para mejorar los resultados en contextos operativos cambiantes.

Los métodos de optimización también incluyen técnicas como la programación lineal, la programación dinámica y los algoritmos híbridos, que combinan diferentes enfoques para superar las limitaciones de cada uno de ellos. Las técnicas más avanzadas integran sistemas de inteligencia artificial y algoritmos de predicción para ajustar dinámicamente los parámetros operativos.

Discusión y análisis estadístico

Un análisis estadístico muestra que los modelos deterministas predominan debido a su precisión y facilidad para incluir múltiples factores. En optimización, los algoritmos genéticos son ampliamente preferidos, aunque métodos como la optimización por enjambre de partículas han demostrado ser eficaces en ciertos problemas.

Estudios recientes sugieren la posibilidad de combinar diferentes algoritmos para cubrir todo el espacio de soluciones y abordar problemas complejos que incluyen interacciones entre múltiples trenes y redes ferroviarias completas. Estas estrategias son esenciales para implementar operaciones ferroviarias completamente autónomas y sostenibles.

Además, el uso de análisis estadísticos avanzados, como el análisis de correspondencias y el modelado predictivo, permite identificar patrones ocultos y mejorar la precisión de los modelos y algoritmos utilizados.

Conclusión

La combinación de modelos deterministas y técnicas complementarias podría mejorar la precisión de los estudios. En optimización, el desarrollo de enfoques híbridos que combinen diferentes algoritmos metaheurísticos podría suponer un gran avance en la gestión energética ferroviaria. La integración de datos en tiempo real y técnicas de aprendizaje automático (Machine Learning Techniques) podría revolucionar el campo y llevar a sistemas ferroviarios más sostenibles y eficientes.

Referencia:

MARTÍNEZ-FERNÁNDEZ, P.; VILLALBA-SANCHÍS, I.; YEPES, V.; INSA-FRANCO, R. (2019). A review of modelling and optimisation methods applied to railways energy consumption. Journal of Cleaner Production, 222:153-162. DOI:10.1016/j.jclepro.2019.03.037

Os dejo la versión autor del artículo, para su consulta.

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Gestión y sostenibilidad de las playas en la Comunidad Valenciana: un análisis del turismo y la erosión costera

De Siocaw – Trabajo propio, Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3782634

El turismo es un pilar económico esencial para España, ya que representa el 12,8 % del Producto Interior Bruto (PNB) y el 12,6 % del empleo directo en 2023. Entre las distintas formas de turismo, el modelo de «sol y playa» ocupa un lugar privilegiado gracias a las favorables condiciones climáticas y a la riqueza natural de sus costas. En este contexto, la Comunidad Valenciana se posiciona como una de las principales zonas receptoras de turistas nacionales e internacionales gracias a sus playas, que suponen un recurso tanto económico como medioambiental.

Sin embargo, este modelo de desarrollo se enfrenta a importantes desafíos. La erosión costera, la presión urbanística y la sobreexplotación de recursos están poniendo en peligro la sostenibilidad de las playas, que constituyen el núcleo de la oferta turística de la región. Este informe, basado en el análisis de Yepes y Medina (2005), profundiza en los modelos turísticos, identifica las causas principales de la erosión costera y propone soluciones para garantizar el equilibrio entre desarrollo económico y conservación ambiental. Aunque este artículo tiene 20 años, algunos datos deberían actualizarse, su contenido sigue siendo plenamente vigente. No obstante, algunas de las conclusiones del estudio pueden sorprender a quienes no conocen este sector. Por tanto, recomiendo leer el artículo completo para comprenderlo mejor.

El turismo como motor económico

España es uno de los destinos turísticos más visitados del mundo, compitiendo con Estados Unidos y Francia, que en 2004 recibieron 85,7 millones de turistas extranjeros y generaron 37 250 millones de euros, lo que convierte al turismo en un sector clave para la economía nacional, ya que cubre más de la mitad del déficit comercial. En este contexto, la Comunidad Valenciana destaca por su litoral de 454 km y su clima privilegiado, con 4,9 millones de turistas internacionales y 15,9 millones de viajeros nacionales en 2004, que sumaron más de 151 millones de pernoctaciones, gracias a sus playas, sus 3000 horas de sol anuales y las temperaturas del agua, entre 13 °C y 29 °C.

Modelos de desarrollo turístico

El desarrollo turístico de las zonas litorales de la Comunidad Valenciana se puede dividir en dos modelos principales: intensivo y extensivo. Ambos tienen características distintivas que afectan a su impacto económico, medioambiental y social.

El modelo intensivo se caracteriza por estancias cortas en hoteles o apartamentos de alquiler, con alta densidad urbana y elevados niveles de gasto diario. Benidorm es un ejemplo destacado por su rentabilidad y sostenibilidad. Entre sus principales ventajas se encuentran una alta productividad económica, con ingresos de hasta 12 000 €/m², un menor consumo de recursos como agua, energía y suelo por turista, y la capacidad de operar durante todo el año, lo que reduce significativamente la estacionalidad.

El modelo extensivo se basa en estancias prolongadas en segundas residencias, con baja densidad urbana y un gasto diario reducido. Torrevieja es un ejemplo destacado por su predominio de viviendas vacacionales. Entre sus principales desventajas se encuentran un uso ineficiente de recursos, ya que se requieren hasta catorce veces más suelo por turista que en el modelo intensivo, altos costes en servicios públicos debido a la dispersión geográfica y baja densidad poblacional, así como una limitada capacidad para generar empleo y dinamismo económico local.

El análisis de Yepes y Medina demuestra que los modelos intensivos son superiores desde las perspectivas económica y medioambiental. Por ejemplo, un turista en un modelo intensivo consume cuatro veces menos agua y requiere un 93 % menos de superficie que un turista en un modelo extensivo. Además, los gastos diarios del modelo intensivo son un 60 % más altos, lo que contribuye a dinamizar el sector servicios y a crear empleo.

Erosión costera: una amenaza crítica

La erosión costera es uno de los mayores desafíos para el turismo y la sostenibilidad ambiental en la Comunidad Valenciana, donde se ha perdido arena a un ritmo de 3 millones de m³ al año desde la década de 1950, lo que supone la reducción de 200 000 m² de playas cada año y afecta al 58 % de sus 178 km de playas arenosas. Entre sus principales causas se incluyen la construcción de represas, como los 187 embalses del río Ebro, que han reducido casi totalmente su aporte de sedimentos, antes de 15 millones de m³ anuales; las barreras costeras, como espigones y rompeolas en los puertos de Valencia, Sagunto y Castellón, que generan desequilibrios sedimentarios; y la urbanización, que disminuye los reservorios naturales de sedimentos y agrava la erosión durante tormentas.

Propuestas de soluciones sostenibles

Las soluciones sostenibles para mitigar la erosión costera incluyen la recuperación de sedimentos fluviales mediante sistemas de bypass en presas y el drenaje de sedimentos acumulados en embalses para reabastecer las playas. También se proponen proyectos de regeneración de playas mediante la alimentación artificial con sedimentos marinos y fluviales, priorizando zonas críticas como la costa sur de Benidorm, que cuenta con 20 millones de m³ disponibles. Además, se recomienda restringir el desarrollo urbano en áreas vírgenes de la costa, implementando planes de ordenación territorial que equilibren turismo y conservación ambiental. Finalmente, se sugiere promover el modelo intensivo, replicando casos de éxito como el de Benidorm, e incentivar el uso eficiente de recursos mediante políticas y normativas específicas.

Impacto futuro de la inacción

La falta de medidas efectivas para abordar la erosión y la presión urbanística podría tener consecuencias desastrosas. Si no se actúa, las playas continuarán retrocediendo a un ritmo alarmante, y los recursos críticos, como el espacio litoral y la arena, se agotarán. Esto no solo afectará al turismo, sino también a la biodiversidad costera y al bienestar de las comunidades locales.

Conclusiones

El turismo costero en la Comunidad Valenciana es un recurso de incalculable valor económico y ambiental. Sin embargo, la erosión costera, la presión urbanística y la falta de estrategias de manejo sostenible están poniendo en peligro este modelo. Las soluciones deben centrarse en:

  • Restablecer el transporte natural de sedimentos.
  • Limitar la expansión urbana en áreas críticas.
  • Promover modelos turísticos intensivos más eficientes.

Si se implementan estas medidas, se puede garantizar la sostenibilidad a largo plazo de las playas valencianas, protegiendo su riqueza natural y asegurando su viabilidad económica para futuras generaciones.

Referencias

  • Yepes, V. & Medina, J.R. (2005). Land Use Tourism Models in Spanish Coastal Areas. A Case Study of the Valencia Region. Journal of Coastal Research, SI 49, 83-88.
  • Organización Mundial del Turismo (2004). Tourism Highlights Edition 2004.

Os dejo el artículo completo para su consulta:

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Escalas Likert: una herramienta fundamental en la ingeniería de encuestas

https://delighted.com/es/blog/likert-scale

Las escalas Likert son un estándar en la investigación social, educativa y empresarial gracias a su simplicidad y eficacia a la hora de medir percepciones y actitudes. En ingeniería, son fundamentales para recopilar datos en estudios de usabilidad, gestión de proyectos y análisis de riesgos, entre otros.

Este artículo amplía el debate sobre las escalas Likert, abordando su diseño, implementación, análisis y aplicaciones prácticas en diversos campos de la ingeniería.

¿Qué son las escalas Likert?

De University of Michigan. News and Information Services. Photographs – Bentley Historical Library, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=76306573

Desarrolladas por Rensis Likert en 1932, estas escalas son un método para medir actitudes a través de una serie de afirmaciones ante las que el encuestado expresa su nivel de acuerdo o desacuerdo. Generalmente, tienen entre 5 y 7 puntos, aunque en ciertas situaciones se utilizan versiones más específicas. Su unidimensionalidad y simplicidad las hacen ideales para capturar datos subjetivos de forma sistemática.

Las principales características son la unidimensionalidad, ya que los ítems deben medir un único constructo (satisfacción, percepción o actitud), la versatilidad, que permite evaluar dimensiones como la frecuencia, la importancia y la probabilidad en diversos contextos, y la comparabilidad, por el hecho de que la estandarización de respuestas facilita la comparación entre grupos y estudios a lo largo del tiempo.

Los componentes de una escala Likert incluyen afirmaciones o ítems, que son declaraciones sobre las que el encuestado expresa su nivel de acuerdo o desacuerdo; opciones de respuesta, que representan un rango de valores como «Totalmente en desacuerdo», «Neutral» y «Totalmente de acuerdo», y puntuación, donde las respuestas se codifican numéricamente para facilitar el análisis estadístico.

El diseño de un cuestionario con escala Likert

El diseño de un cuestionario bien estructurado es fundamental para garantizar la calidad de los datos recopilados. Esto incluye desde la redacción de las preguntas hasta la elección del tipo de respuesta.

  • Redacción de ítems: La calidad de un cuestionario depende de la claridad y precisión de sus elementos, por lo que se recomienda evitar ambigüedades, expresar una sola idea con cada elemento, utilizar afirmaciones neutrales para minimizar sesgos emocionales y adaptar el lenguaje al contexto, teniendo en cuenta el nivel de comprensión del grupo objetivo. Por ejemplo, la pregunta «Estoy satisfecho con la calidad y el precio del servicio» debería descomponerse en dos preguntas distintas. Formulaciones como «¿Está de acuerdo con que los políticos son corruptos?», introducen sesgos emocionales.
  • Opciones de respuesta: Para diseñar opciones de respuesta efectivas, es relevante que sean claras, equidistantes y exhaustivas. El número de categorías debe tenerse en cuenta; cinco es el estándar, mientras que escalas de siete puntos ofrecen mayor precisión y escalas con menos de tres puntos limitan la variabilidad. Además, elegir entre escalas pares o impares influye en los resultados: las pares eliminan el punto medio neutral, por lo que obligan a los encuestados a posicionarse en uno de los dos extremos.
  • Organización y estructura: La organización y estructura de un cuestionario debe seguir un flujo lógico, aplicando la técnica del embudo, que consiste en comenzar con preguntas generales y poco sensibles, avanzar hacia ítems más específicos y personales y agrupar por temas para mantener la coherencia y reducir la fatiga cognitiva.
  • Realización de pretests: La realización de pretests es esencial para evaluar la comprensión, fluidez y relevancia del cuestionario, lo que permite identificar y corregir errores antes de su implementación final.
De Nicholas Smithvectorization: Trabajo propio – Trabajo propio, based on File:Example Likert Scale.jpg, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=18615046

Análisis de datos obtenidos con escalas Likert

La fortaleza de las escalas Likert radica en su capacidad para adaptarse a diversos métodos analíticos. Los datos obtenidos pueden proporcionar información valiosa, ya sea en análisis descriptivos o en modelos avanzados.

1. Análisis descriptivo

  • Tendencia central: La media y la mediana resumen la tendencia general de las respuestas.
  • Dispersión: Indicadores como el rango o la desviación estándar ayudan a entender la variabilidad en las respuestas.
  • Visualización: Gráficos de barras, histogramas y diagramas de cajas facilitan la interpretación rápida.

2. Relación entre variables

El análisis bivariado permite explorar cómo se relacionan diferentes variables dentro de la escala Likert:

  • Correlación de Pearson: Evalúa la relación lineal entre dos variables continuas.
  • Tablas de contingencia: Adecuadas para analizar categorías derivadas de respuestas Likert.

3. Análisis factorial exploratorio (AFE)

Este enfoque permite identificar dimensiones latentes que subyacen en los ítems:

  • Validación estructural: Determina si los ítems agrupan un único constructo o múltiples dimensiones.
  • Técnicas de reducción: PCA (Análisis de Componentes Principales) y AFE ayudan a simplificar la interpretación.

4. Evaluación de la fiabilidad

La consistencia interna de una escala se mide comúnmente mediante el alfa de Cronbach. Valores superiores a 0,7 suelen considerarse aceptables.

Ventajas y limitaciones

Entre sus ventajas destacan su accesibilidad, ya que son fáciles de implementar y entender, su flexibilidad, al adaptarse a diversas áreas de investigación, y su simplicidad analítica, que permite análisis básicos y avanzados. Sin embargo, presentan limitaciones: la deseabilidad social, donde las respuestas pueden estar influenciadas por lo que es socialmente aceptable; la ambigüedad en las opciones medias, ya que categorías como «Neutral» pueden interpretarse de manera diferente; y la unidimensionalidad no garantizada, por lo que es necesario validar su estructura interna mediante análisis factorial.

Aplicaciones en ingeniería

Las escalas Likert tienen amplias aplicaciones en ingeniería, por ejemplo, en estudios de satisfacción para evaluar la percepción de los usuarios sobre productos o servicios, en gestión de riesgos para analizar actitudes hacia posibles escenarios de riesgo en proyectos y en usabilidad de software para medir la experiencia del usuario en diseño y funcionalidad de interfaces. En la evaluación de proyectos, sirven para recopilar información sobre aspectos como el cumplimiento de plazos, la calidad del producto y la eficiencia del equipo.

Conclusión

Las escalas Likert son una herramienta esencial para medir percepciones, actitudes y comportamientos. Su versatilidad y facilidad de implementación las convierten en una opción popular en investigaciones de ingeniería y ciencias sociales. El diseño riguroso del cuestionario y el análisis adecuado de los datos garantizan resultados fiables que pueden orientar la toma de decisiones, mejorando procesos y productos en diversos ámbitos de la ingeniería.

Os dejo a continuación una presentación que hice en Santiago de Chile, sobre el análisis de cuestionarios basados en escalas Likert. Espero que sea de vuestro interés.

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Código de buenas prácticas para las obras temporales. Norma BS 5975:2019

Las obras temporales son un componente esencial de cualquier proyecto de construcción, ya que proporcionan soporte crítico durante las fases más vulnerables del ciclo de vida de una estructura. Su correcta planificación y ejecución no solo garantiza la estabilidad de la obra, sino que también protege a los trabajadores, al público y al medio ambiente. Un fallo en estas estructuras puede tener consecuencias catastróficas, como pérdidas humanas, daños materiales y responsabilidades legales importantes.

La norma BS 5975:2019 es una guía exhaustiva que establece los principios básicos para gestionar y diseñar obras provisionales o estructuras auxiliares en el sector de la construcción. Publicado por primera vez en 1982, se ha ido actualizando regularmente para abordar los cambios en la industria, las necesidades tecnológicas y normativas, y para garantizar que los proyectos de construcción se ejecuten de manera segura, eficiente y conforme a la normativa aplicable.

En sus orígenes, esta norma surgió como respuesta a incidentes graves ocurridos en obras temporales, como colapsos estructurales debidos a fallos en el diseño o la ejecución. Las recomendaciones iniciales, derivadas del informe Bragg y otros estudios relevantes, hicieron hincapié en la necesidad de controles estrictos y funciones bien definidas en la gestión de estas estructuras. Desde entonces, la norma ha evolucionado para incluir no solo aspectos técnicos, sino también procedimientos organizativos que refuerzan la coordinación entre las partes involucradas en un proyecto.

La versión de 2019 incorpora cambios significativos relacionados con las Regulaciones de Diseño y Gestión de la Construcción (CDM 2015). Estas regulaciones reflejan un enfoque moderno en materia de seguridad y exigen que todos los implicados, desde los clientes hasta los subcontratistas, comprendan y asuman sus responsabilidades en la planificación, el diseño y la ejecución de obras temporales.

Objetivos y alcance

La norma BS 5975:2019 busca garantizar que las obras temporales sean seguras, eficientes y sostenibles en todas sus fases, desde el diseño hasta el desmantelamiento. Proporciona directrices detalladas para minimizar riesgos, optimizar recursos y establecer una trazabilidad clara de responsabilidades. Además, promueve la colaboración efectiva entre diseñadores, contratistas y clientes, de modo que cada parte comprenda su papel y cumpla con la normativa aplicable.

El ámbito de aplicación de la norma cubre una amplia gama de estructuras y procedimientos relacionados con obras temporales, entre las que se incluyen:

  • Soporte de estructuras permanentes: elementos de soporte durante la construcción, remodelación o demolición.
  • Estabilidad estructural temporal: sistemas de apoyo para edificios, puentes, taludes o excavaciones.
  • Acceso y seguridad: instalación de plataformas, escaleras, pasarelas y otros elementos que permitan acceder de manera segura a las zonas de trabajo.
  • Control geotécnico e hidráulico: apuntalamientos y estructuras diseñadas para gestionar la estabilidad del terreno y los efectos del agua.
  • Soporte para equipos y materiales: estructuras temporales que estabilicen maquinaria o almacenen materiales durante la obra.

La norma también se aplica a proyectos de gran envergadura, como aeropuertos, plantas industriales y obras de infraestructura, donde las exigencias técnicas y organizativas son mayores. En estos casos, pueden ser necesarios procedimientos específicos adicionales para garantizar un control efectivo.

Términos clave y responsabilidades

La norma BS 5975:2019 define una serie de términos clave que estandarizan los roles y responsabilidades en la gestión de obras temporales. A continuación, se muestran los más relevantes:

  • Coordinador de obras temporales (TWC): es el responsable principal de supervisar y coordinar todas las actividades relacionadas con las obras temporales. Entre sus funciones se encuentran la revisión de diseños, la emisión de permisos para cargar estructuras y la verificación de que las instalaciones cumplen con los estándares de seguridad. En proyectos grandes o complejos, el TWC puede delegar ciertas tareas en supervisores específicos (TWS) para garantizar un control efectivo.
  • Supervisor de obras temporales (TWS): ayuda al TWC en tareas específicas, como la inspección diaria de las estructuras y la aplicación de las recomendaciones de diseño. Este rol es crucial para garantizar que las obras temporales se construyan y operen según las especificaciones aprobadas.
  • El delegado de la organización (DI): es un representante sénior dentro de la organización que tiene la responsabilidad de establecer y mantener los procedimientos internos para la gestión de obras temporales. Su función es garantizar que los sistemas y procesos de la empresa cumplan con el estándar y se implementen de manera adecuada.
  • Cliente y contratista principal (PC): es responsable de verificar que el contratista principal (PC) sea competente para gestionar el proyecto. Una vez designado, el PC asume la responsabilidad general de todas las actividades en el lugar de trabajo, incluidas las relacionadas con las obras temporales. El PC debe coordinar a los subcontratistas y asegurarse de que trabajen bajo un marco común.
  • Obras temporales: son estructuras diseñadas para soportar, proteger o estabilizar elementos durante la construcción. Esto incluye encofrados, cimbras, andamios, apuntalamientos, estructuras de retención y plataformas temporales.

Gestión de obras temporales

La gestión de obras temporales es uno de los aspectos centrales de la norma BS 5975:2019, ya que establece los procedimientos y las responsabilidades necesarios para garantizar la seguridad, estabilidad y funcionalidad de estas estructuras. Este enfoque abarca desde la planificación inicial hasta la evaluación posterior al desmontaje, garantizando que cada etapa del ciclo de vida de las obras temporales esté bajo control.

La gestión de obras temporales se basa en tres principios fundamentales, que aseguran que todas las partes implicadas trabajen bajo un marco común, que incluye procedimientos claros y una trazabilidad completa de las responsabilidades.:

  1. Control organizativo: cada organización involucrada debe gestionar sus actividades de manera que se minimicen errores y riesgos, y se maximice la seguridad.
  2. Responsabilidad del contratista principal (PC): el PC asume el control total del proyecto, incluida la gestión de las obras temporales.
  3. Nombramiento de un responsable centralizado: una persona, generalmente el coordinador de obras temporales, debe asumir la responsabilidad general de supervisar y coordinar las obras temporales en el lugar.

Cada organización debe establecer procedimientos específicos para gestionar obras temporales, adaptados a la naturaleza y la escala del proyecto. Estos procedimientos incluyen lo siguiente:

  • Planificación inicial: Desde la etapa de diseño, las organizaciones deben identificar las necesidades de obras temporales teniendo en cuenta factores como los requerimientos técnicos, que incluyen las cargas previstas, la estabilidad y los materiales necesarios; los requerimientos legales, que abarcan el cumplimiento de normativas locales y de la norma BS 5975:2019; y las condiciones de la obra, que comprenden factores geotécnicos, climáticos y de acceso al lugar de trabajo.
  • Asignación de roles y responsabilidades: Es esencial asignar roles específicos dentro de cada organización para gestionar las obras temporales. Estos roles incluyen al delegado (DI), responsable de supervisar la implementación de los procedimientos organizativos; al coordinador de obras temporales (TWC), encargado de supervisar y coordinar todas las actividades relacionadas con las obras temporales en el lugar de trabajo, y al supervisor de obras temporales (TWS), responsable de las tareas diarias de inspección y control, trabajando bajo la dirección del TWC.
  • Coordinación interorganizacional: En proyectos complejos con múltiples contratistas, la coordinación entre organizaciones es fundamental para evitar conflictos y garantizar que todas las actividades relacionadas con las obras temporales estén alineadas. Esto incluye el intercambio de información, es decir, compartir diseños, especificaciones y requisitos técnicos entre contratistas y subcontratistas, y la gestión de interfaces, que implica supervisar la interacción entre diferentes áreas de responsabilidad, especialmente en proyectos que involucren estructuras compartidas o adyacentes.

La gestión adecuada de obras temporales requiere un sistema riguroso de documentación y trazabilidad que permita supervisar todas las actividades relacionadas.

  • Registro de obras temporales: La norma exige mantener un registro detallado de todas las estructuras temporales utilizadas en el proyecto, que debe incluir información como la descripción de las estructuras, su ubicación, el estado actual (instalación, uso, desmontaje) y los permisos emitidos para su construcción y carga.
  • Certificación y revisión: Antes de utilizar una estructura temporal, debe emitirse un certificado que confirme que ha sido diseñada, construida y revisada de acuerdo con los estándares aplicables. Este proceso incluye la verificación del diseño, que consiste en una revisión técnica para asegurar que la estructura cumple con los requisitos de carga y estabilidad, y la revisión in situ, que implica una inspección física para confirmar que la estructura se ha construido según el diseño aprobado.
  • Permisos y autorizaciones: El uso de obras temporales requiere la emisión de permisos específicos en varias etapas, como el permiso de construcción, que se otorga antes de ensamblar la estructura, el permiso de carga, que se emite tras verificar que la estructura es segura para soportar las cargas previstas, y el permiso de desmontaje, que garantiza que este se realice de manera segura y ordenada.

La norma subraya la importancia de la supervisión activa durante todas las fases del proyecto para garantizar que las obras temporales se utilicen de manera segura y eficiente.

  • Inspecciones regulares: deben realizarse inspecciones periódicas para verificar que las estructuras se mantengan en condiciones óptimas durante su uso. Dichas inspecciones incluirán la revisión de materiales y componentes para detectar daños o desgaste, la evaluación de la estabilidad estructural en condiciones cambiantes, como cargas dinámicas o climáticas, y la verificación de que las operaciones en el lugar no afecten negativamente a la integridad de las obras temporales.
  • Mantenimiento preventivo: en proyectos de larga duración, es fundamental realizar un mantenimiento periódico de las estructuras temporales para prevenir fallos, lo que incluye el reemplazo de componentes dañados, el ajuste de elementos como puntales o sistemas de fijación y el refuerzo adicional en caso de condiciones imprevistas, como cargas mayores o cambios climáticos extremos.
  • Desmontaje seguro: el desmontaje de estructuras temporales debe planificarse cuidadosamente para minimizar riesgos, lo que incluye evaluar la secuencia de desmontaje para evitar inestabilidad estructural, proporcionar soporte adicional a elementos permanentes si es necesario y retirar componentes de manera ordenada para evitar dañar otros elementos del proyecto o el entorno.

La gestión efectiva de obras temporales requiere una comunicación clara y una formación adecuada para todos los involucrados.

  • Comunicación interna: La información sobre procedimientos, funciones y responsabilidades debe comunicarse claramente a todos los niveles de la organización, lo que incluye reuniones periódicas entre el TWC, el TWS y otros supervisores, así como documentación accesible que detalle los requisitos técnicos y operativos.
  • Formación del personal: El personal involucrado en la construcción, el uso y el desmontaje de obras temporales debe recibir una formación específica que incluya procedimientos de seguridad, uso correcto de materiales y equipos, e identificación y manejo de riesgos asociados con las estructuras temporales.

Diseño y control

El diseño y el control de las obras temporales son pilares fundamentales de la norma BS 5975:2019, ya que garantizan la seguridad, estabilidad y eficiencia en todas las fases de un proyecto de construcción. Este apartado proporciona directrices técnicas y organizativas detalladas para abordar las diversas cargas, materiales y procedimientos relacionados con el diseño de estas estructuras.

  • Consideraciones generales en el diseño: El diseño de obras temporales debe tener en cuenta el propósito específico de cada estructura para cumplir con los requisitos técnicos y operativos del proyecto. Esto implica analizar las cargas, las condiciones ambientales y las necesidades de uso, y garantizar la seguridad en todas las fases, desde la construcción hasta el desmantelamiento. Además, las estructuras temporales deben ser compatibles con las obras permanentes e integrarse sin interferir en su ejecución.
  • Tipos de cargas en el diseño:La norma establece que el diseño de obras temporales debe tener en cuenta varios tipos de cargas: estáticas, como el peso propio de la estructura y la carga muerta de elementos permanentes que se apoyan temporalmente en ella; dinámicas, como el movimiento de maquinaria y las vibraciones causadas por actividades cercanas; ambientales, como el viento, la lluvia y la nieve, que pueden afectar a la estabilidad según la norma Eurocódigo EN 1991-1-3; y accidentales, como impactos de vehículos o la caída de objetos. El diseño debe incorporar factores de seguridad para mitigar estos riesgos y garantizar la estabilidad estructural.
  • Selección de materiales y componentes:La elección de materiales adecuados es crucial para cumplir con los requisitos funcionales y de seguridad en obras temporales. El acero es el material más común por su alta resistencia y ductilidad, y es ideal para cimbras y andamios. La madera se utiliza en proyectos más pequeños o económicos, siempre que cumpla con estándares como el BS 5756:2007. Los componentes prefabricados, como vigas y paneles modulares, permiten una instalación rápida y garantizan una calidad uniforme. Los materiales deben ser inspeccionados y sometidos a pruebas de resistencia para garantizar su capacidad de carga y contar con certificaciones de calidad. Además, los componentes reutilizables, como los puntales y los andamios, requieren un mantenimiento preventivo regular.
  • Verificación del diseño: La BS 5975:2019 establece procedimientos estrictos para la verificación de los diseños de obras temporales. Esto incluye:
    • Niveles de verificación: El nivel de revisión requerido depende de la complejidad y el riesgo asociado al diseño:
      • Diseños simples: Revisión por un ingeniero calificado dentro del equipo del proyecto.
      • Diseños complejos: Revisión independiente por un ingeniero especializado, quien realiza cálculos detallados y simulaciones para verificar la estabilidad de la estructura.
    • Categorías de diseño: La norma clasifica los diseños de obras temporales en tres categorías principales, basándose en su nivel de riesgo:
      • Categoría 1: Diseños estándar con riesgos bajos y procedimientos bien establecidos.
      • Categoría 2: Diseños con ciertos riesgos o complejidad, que requieren una revisión detallada por parte de un ingeniero experimentado.
      • Categoría 3: Diseños de alta complejidad o riesgo, que exigen revisiones externas e independientes.
    • Documentación del diseño: Cada diseño debe estar respaldado por una documentación exhaustiva, que incluya:
      • Declaraciones de diseño que expliquen los cálculos y supuestos utilizados.
      • Certificados de conformidad con normativas aplicables.
      • Planos detallados que muestren la configuración de la estructura temporal.
  • Procedimientos de control en obra:El control de las obras temporales incluye la supervisión durante su construcción, uso y desmantelamiento. La norma exige inspecciones periódicas realizadas por personal cualificado, como el TWC o el TWS, para garantizar que las estructuras cumplen con los diseños aprobados. Antes de cargar o desmontar una estructura, deben obtenerse permisos que certifiquen su correcta construcción y revisión. En proyectos largos o con condiciones cambiantes, es necesaria una supervisión continua para detectar deformaciones o inestabilidad.

Capacitación y formación

La capacitación y formación son pilares esenciales en la gestión de obras temporales, según la norma BS 5975:2019. La seguridad, eficiencia y calidad de estas estructuras dependen directamente del nivel de conocimiento y habilidad del personal involucrado. Una formación adecuada no solo asegura la competencia técnica, sino que también promueve una cultura de prevención de riesgos y mejora continua en todos los niveles organizativos.

  • Importancia de la capacitación:La naturaleza de las obras temporales exige precisión en su diseño, construcción, uso y desmantelamiento, ya que errores en cualquiera de estas fases pueden causar colapsos estructurales, accidentes laborales, retrasos y sanciones legales. Por ello, es fundamental capacitarse para garantizar la seguridad laboral mediante la reducción de riesgos, el cumplimiento normativo siguiendo regulaciones como el CDM 2015 y el BS 5975:2019, la eficiencia operativa optimizando recursos y minimizando desperdicios y la resiliencia estructural, preparando al personal para afrontar imprevistos como cargas adicionales o condiciones climáticas adversas.
  • Áreas clave de formación: La formación debe abordar diversas áreas técnicas y organizativas para cubrir las necesidades de todos los roles involucrados.
    • Formación en roles específicos
      • Coordinador de obras temporales (TWC): desempeña un papel clave en la gestión de estas obras, por lo que su formación debe abarcar procedimientos de diseño, inspección y control, gestión de riesgos asociados a las estructuras temporales, coordinación y supervisión de subcontratistas y equipos en el lugar, comunicación efectiva con diseñadores, clientes y contratistas, así como el conocimiento de normativas aplicables, como el CDM 2015 y los Eurocódigos relacionados.
      • Supervisor de obras temporales (TWS): asiste al TWC en tareas específicas, por lo que su formación debe centrarse en la inspección y el mantenimiento de estructuras en uso, la identificación de problemas potenciales, como defectos en materiales o inestabilidad estructural, los procedimientos de permisos, incluidos el «permiso para cargar» y el «permiso para desmontar», así como la revisión de documentación técnica y planos de diseño.
      • Personal técnico y de obra: encargado de construir, mantener y desmontar las obras temporales debe estar capacitado para usar herramientas y equipos de manera segura, como puntales, andamios y encofrados, y debe conocer las técnicas de construcción para garantizar la estabilidad estructural, los procedimientos de emergencia ante fallos estructurales y la identificación y mitigación de riesgos en el lugar de trabajo.
    • Formación técnica especializada: para puestos avanzados o proyectos complejos debe incluir cálculos estructurales para diseñadores y revisores, que abarquen cargas dinámicas, estáticas y ambientales; selección de materiales, evaluando el acero, la madera y los componentes prefabricados según los estándares aplicables; uso de software especializado como herramientas de modelado 3D y simulación estructural (BIM); y gestión de interfaces, para asegurar la coordinación entre equipos multidisciplinares y subcontratistas y evitar conflictos.
  • Métodos de capacitación: La formación puede implementarse a través de una combinación de métodos para abordar diferentes niveles de experiencia y áreas de especialización:
    • Formación teórica: La formación teórica incluye cursos en aula o en línea que proporcionan conocimientos fundamentales sobre normativas aplicables, principios de diseño y control, y gestión de riesgos en obras temporales.
    • Entrenamiento práctico: El entrenamiento práctico es imprescindible para los roles operativos, ya que permite a los trabajadores aplicar lo aprendido en un entorno controlado. Algunos ejemplos de este enfoque son la construcción y desmontaje de estructuras simuladas, la inspección de materiales y componentes en escenarios reales y el uso de equipos especializados, como grúas y sistemas de soporte.
    • Evaluaciones y certificaciones: Se deben realizar pruebas para verificar la comprensión y habilidad de los participantes. Los programas deben incluir certificaciones reconocidas, que aseguren que el personal cumple con los estándares requeridos para sus roles específicos.
    • Aprendizaje continuo: La industria de la construcción evoluciona constantemente, con nuevas tecnologías y normativas que exigen una actualización continua, por lo que los programas de capacitación deben incluir formación continua, con actualizaciones periódicas sobre normativas y prácticas emergentes, así como capacitación avanzada dirigida a personal experimentado que busca asumir roles de mayor responsabilidad.
  • Beneficios de una formación adecuada: La inversión en formación y capacitación genera beneficios significativos para las organizaciones, los trabajadores y los proyectos, como la reducción de accidentes, ya que un personal bien capacitado es más consciente de los riesgos y sabe cómo evitarlos; una mayor eficiencia, al mejorar la productividad y reducir el tiempo necesario para completar tareas complejas; el cumplimiento normativo, ya que todos los procedimientos cumplen con las regulaciones locales e internacionales; y la retención de talento, ya que los empleados capacitados se sienten valorados y son más propensos a permanecer en la organización.
  • Programas específicos de formación recomendados por la BS 5975:2019: La norma sugiere que las organizaciones desarrollen programas de capacitación adaptados a la complejidad de sus proyectos para preparar adecuadamente al personal. Estos programas deben incluir una inducción inicial que explique el diseño del proyecto, los roles y responsabilidades, y los procedimientos básicos de seguridad y emergencia. Para proyectos complejos, se recomiendan talleres especializados sobre temas técnicos, como la estabilidad, la gestión de cargas y el diseño avanzado. Además, se deben realizar simulaciones prácticas que incluyan el montaje y desmontaje de estructuras, la resolución de problemas técnicos y la gestión de emergencias. Evaluaciones periódicas medirán la efectividad de la formación y ayudarán a identificar áreas de mejora.
  • Requisitos para formadores: Los formadores deben ser profesionales altamente cualificados, con experiencia práctica en la gestión y el diseño de obras temporales, y con conocimientos profundos del BS 5975:2019 y otras normativas relevantes. Además, deben tener experiencia en proyectos complejos que incluyan obras temporales y capacidad para comunicar conceptos técnicos a públicos con diferentes niveles de experiencia.

Conclusión

Para garantizar que los proyectos de construcción se ejecuten de manera segura, eficiente y sostenible, es fundamental implementar correctamente la norma BS 5975:2019 en la gestión de obras temporales. Al seguir esta norma, las empresas de construcción pueden no solo cumplir con las normativas, sino también mejorar su productividad, reducir riesgos, optimizar el uso de recursos y fomentar una cultura organizativa basada en la mejora continua y la excelencia.

La capacitación continua y la formación específica para cada rol son esenciales para garantizar que el personal esté siempre preparado para enfrentar los desafíos que surjan durante el ciclo de vida del proyecto. Además, la colaboración efectiva entre todos los participantes del proyecto y la integración de tecnologías innovadoras permitirán a las empresas construir obras más resilientes, seguras y respetuosas con el medio ambiente. La implementación de estos principios no solo beneficiará a la empresa en términos de competitividad y rentabilidad, sino que también contribuirá al progreso hacia una industria de la construcción más segura y responsable.

Cursos:

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

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

Optimización de programas de mantenimiento vial: eficiencia y estrategias a largo plazo con algoritmos heurísticos.

Optimal pavement maintenance programs based on a hybrid Greedy Randomized Adaptive Search Procedure Algorithm

El artículo, titulado «Optimal pavement maintenance programs based on a hybrid Greedy Randomized Adaptive Search Procedure Algorithm», escrito por Víctor Yepes, Cristina Torres-Machí, Alondra Chamorro y Eugenio Pellicer, y publicado en el Journal of Civil Engineering and Management, presenta una innovadora herramienta para la gestión eficiente del mantenimiento vial. Este trabajo aborda cómo diseñar programas que maximicen la efectividad a largo plazo (Long-Term Effectiveness, LTE) en redes viales, superando las limitaciones presupuestarias y el desgaste progresivo de las infraestructuras. Para ello, se desarrolla un enfoque híbrido que combina los algoritmos Greedy Randomized Adaptive Search Procedure (GRASP) y Threshold Accepting (TA), lo que permite optimizar la asignación de recursos y cumplir con restricciones técnicas y económicas. Entre los resultados más destacados, se encuentra una mejora del 40 % en la LTE en comparación con estrategias reactivas, que también subraya la importancia de priorizar inversiones tempranas y de implementar tratamientos preventivos como la opción más eficiente a largo plazo.

Introducción

La infraestructura vial es uno de los activos más valiosos de cualquier nación, ya que tiene un impacto directo en el desarrollo económico y social al facilitar el transporte de bienes y personas, por lo que es necesario realizar un mantenimiento adecuado para evitar el deterioro y el incremento de los costes futuros de rehabilitación. Sin embargo, los presupuestos de las agencias públicas son limitados y no alcanzan a cubrir las necesidades de conservación, lo que genera una brecha cada vez mayor entre el estado actual de las infraestructuras y los niveles de inversión requeridos. En Estados Unidos, un tercio de las carreteras están en condiciones mediocres o deficientes, y uno de cada nueve puentes presenta deficiencias estructurales. En España, las necesidades de mantenimiento vial superan los 5500 millones de euros, pero los presupuestos se redujeron un 20 % en 2012, lo que agravó aún más la situación. Este mantenimiento tardío no solo incrementa los riesgos estructurales, sino que también triplica los costes de rehabilitación y los gastos operativos de los vehículos, lo que plantea un problema central: decidir cómo asignar los fondos disponibles de forma óptima para maximizar el rendimiento a largo plazo de las infraestructuras, respetando restricciones técnicas y económicas, y considerando los beneficios acumulados para los usuarios.

Metodología

Formulación del problema de optimización

El problema se define como la maximización de la LTE, un indicador que mide los beneficios acumulados derivados de una infraestructura bien mantenida durante su ciclo de vida.

  1. Función objetivo:
    • Maximizar el área bajo la curva de rendimiento de las infraestructuras (Area Bounded by the Performance Curve, ABPC). Este área refleja la calidad y el nivel de servicio de la infraestructura a lo largo del tiempo.
  2. Restricciones:
    • Presupuestaria: Garantizar que los costos anuales de mantenimiento no excedan el presupuesto disponible en cada año del periodo de planificación.
    • Técnica: Mantener las secciones de la red en una condición mínima aceptable. Esto se evalúa mediante indicadores como el Urban Pavement Condition Index (UPCI, Índice de Condición del Pavimento Urbano), que clasifica la calidad del pavimento en una escala del 1 (peor) al 10 (mejor).
  3. Variables de diseño:
    • Determinar qué secciones de la red deben tratarse, qué tratamiento aplicar y en qué momento realizarlo durante el horizonte de planificación.
  4. Parámetros:
    • Inventario: Datos sobre el tipo de pavimento, su longitud y ancho, condiciones climáticas y características del tráfico.
    • Técnicos: Condición inicial del pavimento, modelos de deterioro a lo largo del tiempo y el conjunto de tratamientos disponibles.
    • Económicos: Costos unitarios de mantenimiento para cada tratamiento.
    • Estratégicos: Periodo de planificación, tasa de descuento y estándares mínimos requeridos.
Las actividades de mantenimiento conllevan un aumento de la vida útil del firme (ΔSL) y, por tanto, una mejora inmediata de su estado (ΔUPCI) en el momento de su aplicación

Algoritmo GRASP-TA

El enfoque híbrido combina dos estrategias complementarias:

  1. GRASP (Procedimiento de Búsqueda Aleatoria Codiciosa Adaptativa):
    • Genera una población inicial de soluciones viables considerando una relajación controlada de las restricciones presupuestarias.
    • Utiliza funciones de priorización para evaluar el impacto de cada posible tratamiento en la LTE y seleccionar las mejores alternativas mediante un proceso probabilístico.
  2. TA (Aceptación de Umbral):
    • Realiza una optimización local a las soluciones generadas por GRASP.
    • Permite aceptar soluciones ligeramente peores en las primeras iteraciones para evitar quedarse atrapado en óptimos locales.
    • Ajusta iterativamente las restricciones presupuestarias relajadas en GRASP para cumplir con las condiciones originales.
Efecto del tratamiento sn para construir la solución en el año t con el algoritmo GRASP

Caso de estudio: red urbana en Santiago, Chile

La red analizada se encuentra en Santiago de Chile. Está compuesta por 20 secciones con pavimentos flexibles (asfálticos) y rígidos (hormigón). El clima de la región es mediterráneo, lo que influye en los patrones de deterioro del pavimento. La condición inicial media de la red es 6,8, según el Índice de Condición del Pavimento Urbano (UPCI), lo que indica una calidad intermedia.

Para los pavimentos asfálticos, los tratamientos evaluados incluyeron opciones de preservación, mantenimiento y rehabilitación. En preservación, el sellado de fisuras aumenta la vida útil en 2 años y tiene un coste de 0,99 USD/m². En el mantenimiento, el fresado y la repavimentación funcional ofrecen 10 años de vida útil por 23,24 USD/m². En rehabilitación, la rehabilitación en frío alcanza los 13 años con un coste de 36,50 USD/m².

Para los pavimentos de hormigón, los tratamientos incluyeron preservación y rehabilitación. El pulido con diamante aumenta la vida útil en 10 años y tiene un coste de 15,39 USD/m². La reconstrucción completa proporciona 25 años de servicio por un coste de 134,60 USD/m². Estos tratamientos representan opciones para diferentes niveles de deterioro y requisitos estructurales.

El programa optimizado mostró un impacto significativo en la efectividad a largo plazo (LTE). Se logró una mejora del 40 % en la LTE en comparación con las estrategias reactivas. Los tratamientos preventivos dominaron las decisiones, seleccionándose en el 80 % de los casos, lo que evidencia su mayor efectividad frente a opciones correctivas o de rehabilitación.

En términos de coste-eficacia, no se seleccionaron los tratamientos reciclados. Aunque ofrecen beneficios similares en términos de vida útil, su alto coste los hace menos competitivos frente a alternativas más económicas, lo que destaca la importancia de equilibrar costes y beneficios en el diseño de programas de mantenimiento.

Análisis de escenarios

1. Escenarios de inventario:

Se analizaron redes con diferentes proporciones de pavimentos asfálticos y de hormigón, con configuraciones del 25 %, 50 % y 75 % para cada tipo. También se estudiaron tres condiciones iniciales de las redes: buenas, intermedias y deficientes. Este análisis permitió evaluar la influencia de las características estructurales y del estado inicial en la optimización de los programas de mantenimiento.

En todos los casos, los resultados mostraron que la optimización mediante el algoritmo GRASP-TA era superior a las estrategias reactivas tradicionales. Esto demostró que el método es altamente adaptable a diversas configuraciones de red y capaz de ofrecer soluciones efectivas en términos de LTE, independientemente de las características de la red o de su estado inicial.

2. Escenarios presupuestarios:

El análisis incluyó variaciones en el presupuesto total, con incrementos y reducciones de hasta el 20 %, así como cambios en la distribución de los fondos a lo largo del tiempo. Se evaluaron dos configuraciones principales para entender su impacto en el rendimiento a largo plazo.

El escenario con mayor inversión en los primeros años mostró un aumento significativo de la LTE. Esto puso de manifiesto que la asignación temprana de fondos mejora sustancialmente los resultados del mantenimiento. Por el contrario, los aumentos progresivos anuales redujeron la LTE en un 15 % respecto al caso base, lo que indica que posponer la inversión perjudica el rendimiento de la red.

Conclusiones

Asignar más recursos durante los primeros años de un programa de mantenimiento es fundamental para optimizar el rendimiento a largo plazo de las infraestructuras. Este análisis pone de manifiesto la importancia de una planificación presupuestaria estratégica, ya que señala que el momento en que se invierten los recursos tiene un impacto considerable en los beneficios acumulados de la red.

  1. Eficiencia del método GRASP-TA: Diseña programas que maximizan la LTE bajo restricciones técnicas y económicas reales.
  2. Importancia de la prevención: Las actividades preventivas son significativamente más rentables a largo plazo.
  3. Estrategias presupuestarias: Es esencial priorizar mayores inversiones en los primeros años del programa para maximizar su impacto.
  4. Limitaciones de los tratamientos reciclados: Aunque presentan beneficios ambientales, su alto costo relativo limita su inclusión en las soluciones optimizadas cuando solo se consideran aspectos técnicos y económicos.

Como recomendaciones futuras habría que integrar criterios de sostenibilidad, como impactos ambientales y sociales, y extender el análisis a redes más grandes y diversas.

Referencia:

YEPES, V.; TORRES-MACHÍ, C.; CHAMORRO, A.; PELLICER, E. (2016). Optimal pavement maintenance programs based on a hybrid greedy randomized adaptive search procedure algorithm. Journal of Civil Engineering and Management, 22(4):540-550. DOI:10.3846/13923730.2015.1120770

Aquí os dejo el artículo por si os resulta de interés.

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Tesis doctoral: Optimización social y ambiental de estructuras prefabricadas de hormigón armado bajo presupuestos restrictivos

De izquierda a derecha: Julián Alcalá, Tatiana García, Andrés Ruiz, Salvador Ivorra, Antonio Tomás y Víctor Yepes

Ayer, 4 de diciembre de 2024, tuvo lugar la defensa de la tesis doctoral de D. Andrés Ruiz Vélez, titulada “Optimal design of socially and environmentally efficient reinforced concrete precast modular road frames under constrained budgets”, dirigida por los profesores Víctor Yepes Piqueras y Julián Alcalá González. La tesis recibió la calificación de sobresaliente «cum laude». A continuación, presentamos un pequeño resumen de la misma.

Resumen:

La infraestructura de transporte es esencial para el desarrollo humano, ya que impulsa el crecimiento industrial y promueve la evolución social al mejorar la interacción y la conectividad. Su construcción actúa como un catalizador de transformaciones socioeconómicas, puesto que fomenta las economías locales y facilita el flujo de recursos y de la fuerza laboral. Sin embargo, la creciente concienciación sobre los impactos negativos de las prácticas insostenibles en la ingeniería de la construcción exige una transición hacia métodos más responsables. Históricamente, la viabilidad económica ha sido el enfoque principal en ingeniería estructural. No obstante, en la actualidad se otorga mayor relevancia a la evaluación de los impactos a lo largo del ciclo de vida de los proyectos. Aunque este enfoque supone un avance en la integración del diseño estructural con los objetivos de desarrollo sostenible, todavía no abarca plenamente la complejidad y diversidad que implica la sostenibilidad a lo largo de todo el ciclo de vida de las infraestructuras.

Esta tesis doctoral desarrolla de manera sistemática un marco de diseño que integra la sostenibilidad en la construcción de infraestructuras de transporte. Se propone un enfoque modular y prefabricado para proyectos de estructuras viales, que se posiciona como una alternativa más eficiente y atractiva frente a los métodos tradicionales de hormigonado in situ. El diseño estructural, junto con los procesos ambientales y sociales asociados al ciclo de vida de la estructura, se modela mediante un enfoque matemático avanzado. Este modelo permite aplicar técnicas de optimización monoobjetivo y multiobjetivo, combinadas con algoritmos multicriterio de toma de decisiones. Dada la complejidad y la diversidad de variables involucradas, el uso de métodos exactos de optimización no es viable. Por ello, la investigación adopta metaheurísticas híbridas y basadas en entornos para minimizar el coste final de la estructura desde una perspectiva monoobjetivo. Entre las técnicas evaluadas, las metaheurísticas de recocido simulado y aceptación por umbrales, calibradas con cadenas de mayor longitud, ofrecen resultados de alta calidad, aunque con un considerable esfuerzo computacional. En contraste, una versión híbrida del recocido simulado enriquecida con un operador de mutación común en algoritmos basados en poblaciones alcanza soluciones de calidad comparable con un menor esfuerzo computacional. La hibridación de metaheurísticas se presenta como una estrategia eficaz para ampliar las capacidades exploratorias de estos algoritmos, optimizando el equilibrio entre la calidad de los resultados y la eficiencia computacional.

El análisis del ciclo de vida de diferentes configuraciones de marcos con un coste óptimo revela claras ventajas ambientales del enfoque modular prefabricado en comparación con la construcción convencional in situ. Sin embargo, las implicaciones sociales son más complejas y destacan la relevancia de incorporar los impactos del ciclo de vida como funciones objetivo en el proceso de optimización. Este hallazgo subraya la necesidad de emplear técnicas multicriterio para evaluar y clasificar eficazmente las alternativas. De este modo, se garantiza un equilibrio adecuado entre los impactos ambientales y sociales, y se asegura una toma de decisiones más integral y sostenible dentro del marco del diseño y la planificación.

Esta investigación desarrolla operadores de cruce, mutación y reparación diseñados para discretizar eficazmente el problema de optimización, dotando así a los algoritmos genéticos y evolutivos de la capacidad necesaria para abordar la complejidad del proceso de optimización multiobjetivo. En particular, el operador de reparación estadístico muestra un buen rendimiento cuando se combina con los algoritmos genéticos NSGA-II y NSGA-III, así como con el algoritmo evolutivo RVEA. Aunque existen diferencias metodológicas entre estas técnicas, la herramienta de toma de decisiones FUCA produce clasificaciones equivalentes a las obtenidas mediante el método de ponderación aditiva simple. Esta coherencia también se observa con técnicas como TOPSIS, PROMETHEE y VIKOR. Para garantizar la imparcialidad en la ponderación de criterios, se aplica un proceso de cálculo basado en la teoría de la entropía, lo que proporciona un enfoque metódico a las técnicas de decisión multicriterio. La integración de algoritmos de optimización multiobjetivo con herramientas de decisión multicriterio en un marco de diseño fundamentado en modelos matemáticos permite identificar y clasificar diseños óptimos no dominados. Estos diseños logran un equilibrio integral entre las dimensiones económica, ambiental y social, y promueven la sostenibilidad del ciclo de vida de la estructura.

Referencias:

RUIZ-VÉLEZ, A.; GARCÍA, J.; PARTSKHALADZE, G.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2024). Enhanced Structural Design of Prestressed Arched Trusses through Multi-Objective Optimization and MCDM. Mathematics, 12(16), 2567. DOI:10.3390/math12162567

RUIZ-VÉLEZ, A.; GARCÍA, J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2024). Enhancing Robustness in Precast Modular Frame Optimization: Integrating NSGA-II, NSGA-III, and RVEA for Sustainable Infrastructure. Mathematics, 12(10):1478. DOI:10.3390/math12101478

RUIZ-VÉLEZ, A.; GARCÍA, J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2024). Sustainable Road Infrastructure Decision-Making: Custom NSGA-II with Repair Operators for Multi-objective Optimization. Mathematics, 12(5):730. DOI:10.3390/math12050730

RUIZ-VÉLEZ, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2023). A parametric study of optimum road modular hinged frames by hybrid metaheuristics. Materials, 16(3):931. DOI:10.3390/ma16030931

RUIZ-VÉLEZ, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2023). Optimal design of sustainable reinforced concrete precast hinged frames. Materials, 16(1):204. DOI:10.3390/ma16010204

RUIZ-VÉLEZ, A.; ALCALÁ, J.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2023). Perspectiva social de un marco modular óptimo: Análisis integral del ciclo de vida. Revista CIATEC-UPF, 15(1):1-19. DOI:10.5335/ciatec.v15i1.14974

RUIZ-VÉLEZ, A.; ALCALÁ, J.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2022). Optimización de marcos articulados prefabricados de hormigón armado mediante recocido simulado. Revista CIATEC-UPF, 14(3):41-55. DOI:10.5335/ciatec.v14i3.14079

 

Construcción en América Latina y el Caribe: digitalización e innovación como claves para la sostenibilidad

El sector de la construcción en América Latina y el Caribe (ALC) es uno de los pilares fundamentales de la economía regional, pero también se enfrenta a desafíos significativos en términos de sostenibilidad, productividad y digitalización.

A continuación nos hacemos eco de un informe donde se detallan las claves para transformar el sector basándose en datos, análisis de tendencias y recomendaciones prácticas. El informe lo tenéis al final de este resumen.

 

1. Introducción: importancia del sector y sus retos

El sector de la construcción genera aproximadamente 300 000 millones de dólares en América Latina y el Caribe, lo que representa el 6 % del producto interior bruto (PIB) regional y más de 20 millones de empleos directos. A nivel mundial, contribuye al 13 % del PIB y da empleo a 250 millones de personas. Sin embargo, su productividad ha crecido solo un 1 % anual en las últimas dos décadas, lo que la sitúa muy por debajo de sectores como la manufactura (3,6 %) y la agricultura (2,8 %).

El sector de la construcción es uno de los mayores consumidores de recursos naturales y contribuye significativamente al cambio climático. Según el World Green Building Council (2023):

  • Representa el 50 % del consumo global de recursos extraídos.
  • Utiliza el 15 % del agua potable mundial.
  • Es responsable del 37 % de las emisiones globales de CO₂ relacionadas con la energía.
  • Genera el 35 % de los residuos sólidos producidos anualmente en el planeta.

Además, las proyecciones indican que el sector crecerá considerablemente en los próximos años. Se estima que para 2050 aún no se ha construido el 60 % de los edificios necesarios y que el 20 % de las estructuras existentes requieren renovaciones para cumplir los objetivos de sostenibilidad y cero emisiones netas.

2. Soluciones habilitantes para la construcción sostenible

El documento identifica seis categorías fundamentales de soluciones que pueden transformar el sector hacia la sostenibilidad. Estas soluciones integran tecnologías digitales, diseño innovador, materiales sostenibles y enfoques de gestión eficientes.

  • Tecnologías digitales avanzadas: Las tecnologías digitales son esenciales para mejorar la eficiencia, la transparencia y la sostenibilidad en todas las etapas del ciclo de vida de los proyectos de construcción.
    1. Building Information Modeling (BIM): permite el diseño colaborativo de infraestructuras en un entorno digital. Sus beneficios incluyen:
      • Incremento de la productividad en un 13%.
      • Reducción de costos en un 4% y de los plazos en un 6%.
      • Automatización de procesos como la simulación de consumo energético y la evaluación de impactos climáticos.
      • Caso de éxito: en Uruguay, el uso de BIM y LEAN Construction en el proyecto CAIF Aeroparque resultó en un ahorro del 50% en tiempos de respuesta y un 63% menos en sobrecostos durante la pandemia​.
    2. Inteligencia artificial (IA): mejora la planificación, el diseño y la operación de los activos construidos. Ejemplos:
      • Simulaciones para evaluar el rendimiento energético y el comportamiento estructural ante desastres.
      • Optimización de rutas de transporte y logística en obra, reduciendo costos y emisiones.
    3. Internet de las cosas (IoT):
      • Sensores inteligentes monitorean el uso de energía, agua y recursos en tiempo real, ajustando automáticamente los sistemas para maximizar la eficiencia.
      • Aplicaciones como Building Resilience ayudan a evaluar riesgos climáticos y seleccionar ubicaciones óptimas para proyectos.
    4. Impresión 3D:
      • Permite fabricar componentes en obra o en fábricas cercanas, reduciendo los residuos y las emisiones de transporte.
      • Facilita el uso de materiales reciclados, disminuyendo la dependencia de recursos vírgenes.
    5. Blockchain:
      • Asegura la trazabilidad de materiales, verifica certificaciones ambientales y gestiona residuos con mayor transparencia.
    6. Gestión en la nube:
      • Reduce el empleo de papel, mejora la colaboración en tiempo real y almacena datos clave para optimizar la sostenibilidad.

  • Diseño sostenible: El diseño sostenible aborda el impacto ambiental desde la concepción del proyecto, empleando enfoques como el diseño bioclimático, que optimiza la orientación solar, el aislamiento térmico y la ventilación pasiva para reducir la demanda energética. Un ejemplo de ello son los edificios pasivos, que minimizan el uso de climatización activa; la eficiencia energética y la generación de energía renovable mediante paneles solares, sistemas LED y edificaciones de carbono neutro o positivas que producen más energía de la que consumen; y la flexibilidad en el diseño, con espacios modulares que se adaptan a diferentes usos y disminuyen la necesidad de futuras demoliciones.
  • Materiales sostenibles: El uso de materiales con bajas emisiones de carbono es fundamental para reducir el impacto ambiental. Entre estos materiales destacan la madera certificada, que tiene una huella de carbono negativa, es renovable, reciclable y eficiente energéticamente, y constituye una alternativa clave al hormigón en Chile, que representa el 54 % de las emisiones de carbono de un edificio; el bambú, un material resistente y de rápido crecimiento utilizado en zonas tropicales; y los materiales reciclados, que disminuyen la extracción de recursos naturales y los residuos de construcción.
  • Sistemas de construcción industrializada: La prefabricación, la construcción modular y la impresión 3D contribuyen a reducir los residuos en obra y el tiempo de construcción, y permiten finalizar las obras hasta un 50 % más rápido que con los métodos tradicionales.
  • Medición y verificación del impacto ambiental: Certificaciones como LEED, EDGE y BREEAM permiten evaluar y validar la sostenibilidad de los proyectos.
  • Enfoques de gestión eficientes: Metodologías como LEAN Construction y Advanced Work Packaging optimizan los procesos y reducen retrasos.

3. Experiencias, retos y oportunidades en Latinoamérica y el Caribe

El análisis en Brasil, Chile, Costa Rica y Uruguay revela 44 iniciativas identificadas desde 2015, la mayoría lideradas por el sector público. Entre los retos a los que se enfrentan destacan la falta de integración entre soluciones digitales y sostenibles, la baja percepción del valor económico de la sostenibilidad y los altos niveles de informalidad en el sector. Entre las buenas prácticas destacan el uso de estrategias internacionales de benchmarking, la capacitación técnica en metodologías digitales y la compra pública innovadora y ecológica para estimular la demanda de tecnologías sostenibles.

4. Claves para el futuro

Para transformar el sector, se recomiendan políticas de liderazgo público que promuevan la digitalización y la sostenibilidad, así como incentivos financieros y no financieros, como subsidios, créditos y regulaciones, para fomentar la adopción de prácticas sostenibles. También se recomienda fomentar la colaboración multisectorial mediante alianzas entre los sectores público, privado y académico para compartir conocimientos y recursos, y ofrecer programas de capacitación y educación en habilidades digitales para los trabajadores del sector.

5. Conclusión

La adopción masiva de tecnologías digitales, materiales sostenibles y enfoques innovadores puede situar a Latinoamérica y el Caribe a la vanguardia de la construcción sostenible a escala mundial. Para transformar el sector de la construcción, es necesario adoptar un enfoque holístico que combine innovación tecnológica, gestión eficiente y políticas públicas. La adopción generalizada de soluciones digitales y sostenibles no solo mejorará la productividad, sino que también reducirá el impacto ambiental, lo que hará que el sector sea más resiliente y competitivo en el contexto global.

Os dejo el siguiente documento, donde tenéis toda la información. Espero que os sea de interés.

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DANA 2024. Causas, consecuencias y soluciones

En el marco del Observatorio de la Inversión en Obra Pública, el Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos celebró el 2 de diciembre de 2024, la jornada «DANA 2024: causas, consecuencias y soluciones».

Durante la sesión, se analizó el desastre natural que asoló la Comunidad Valenciana, Castilla-La Mancha y Andalucía desde un punto de vista técnico. Miguel Ángel Carrillo, presidente del Colegio, también realizó una declaración institucional sobre la DANA.

A continuación os dejo el vídeo del acto celebrado, un resumen y un mapa conceptual del mismo. Espero que os sea de interés.

Resumen detallado del vídeo: DANA 2024. Causas, consecuencias y soluciones

El vídeo analiza la jornada dedicada al desastre natural DANA 2024, un fenómeno extremo que afectó gravemente a Valencia, y explora las causas, consecuencias y posibles soluciones desde diversas perspectivas técnicas y sociales. Organizada por el Colegio de Ingenieros de Caminos, esta jornada tiene como objetivo generar conocimientos prácticos y estratégicos para prevenir y mitigar futuros desastres similares. A lo largo de la jornada, expertos en ingeniería, planificación urbana y gestión ambiental reflexionan sobre la importancia de la planificación hidrológica, la resiliencia urbana y la reconstrucción sostenible.

Introducción y contexto inicial

[00:21]
El evento comienza con una introducción realizada por el Presidente del Colegio, Miguel Ángel Carrillo, donde detallada el desastre de la DANA de 2024, consideradolo uno de los más devastadores de Valencia en el último siglo. La jornada se organizó para analizar en profundidad las causas y consecuencias de este fenómeno y proponer soluciones basadas en la experiencia y el conocimiento técnico. El Colegio de Ingenieros de Caminos resaltó la necesidad de desarrollar respuestas integrales a las tragedias y pérdidas humanas, materiales y económicas derivadas de la catástrofe. Además, se hizo hincapié en que este tipo de análisis es crucial para fortalecer la capacidad de prevención y respuesta ante fenómenos climáticos extremos, especialmente en una región como Valencia, que es particularmente vulnerable al cambio climático.

Importancia de la evaluación in situ

[41:22]
El vídeo destaca la importancia de evaluar directamente las zonas afectadas por desastres naturales. Según los expertos, estar presente en el lugar del desastre permite observar de primera mano los daños, lo que es crucial para comprender la magnitud del problema y priorizar soluciones efectivas. Javier Machí, decano de la Demarcación de Valencia, comparte su experiencia personal al inspeccionar los daños sufridos en su comunidad y describe cómo estas visitas le permitieron identificar puntos críticos que requerían intervenciones inmediatas. Asimismo, se expresa una preocupación generalizada por el riesgo de que, con el tiempo, las huellas del desastre desaparezcan sin que se hayan documentado y aprendido las lecciones esenciales. Según los expertos, este olvido limitaría la capacidad de prevenir futuros eventos similares.

Impacto de las intensas lluvias y los desbordamientos

[01:22:46]
El análisis técnico de las lluvias torrenciales que caracterizaron el evento la DANA 2024 revela cifras impactantes. Para ilustrar la magnitud de las precipitaciones, que superaron ampliamente los promedios anuales en un corto periodo de tiempo, se utilizaron mapas de isoyetas. Uno de los ejemplos más notables fue la crecida del río Ojos de Moya, que provocó graves inundaciones en localidades como Utiel y afectó al río Magro. Estos desbordamientos pusieron de manifiesto las limitaciones de las infraestructuras existentes para manejar lluvias de esta intensidad. Además, se resaltó la relación directa entre este tipo de fenómenos meteorológicos extremos y el cambio climático, lo que obliga a reconsiderar la planificación y gestión de los recursos hídricos en la región.

Renaturalización y soluciones medioambientales

[02:04:11]
Una de las soluciones propuestas durante la jornada fue la renaturalización de los cauces fluviales para mitigar el impacto de las inundaciones. Este enfoque busca restaurar el equilibrio natural de los ecosistemas fluviales, lo que no solo reduce el impacto ambiental, sino que también mejora la capacidad de desagüe en zonas críticas. Sin embargo, en áreas urbanas densamente pobladas, las limitaciones espaciales obligan a adoptar medidas más drásticas, como la reforestación estratégica y la construcción de micropresas. También se mencionó un plan implementado en 2006 que incluyó el desvío de ciertos cauces para proteger ecosistemas vulnerables. Algunos expertos señalaron que estas medidas podrían requerir sacrificar áreas agrícolas para crear corredores verdes que reduzcan el riesgo de inundaciones, lo que ha abierto un debate sobre las prioridades entre la sostenibilidad ambiental y la producción agrícola.

Organización de la jornada y reconstrucción

[02:46:17]
La jornada contó con una notable participación presencial y virtual, lo que refleja el interés público y técnico en abordar las consecuencias de la DANA de 2024. En la tercera sesión, los ponentes debatieron sobre las inversiones necesarias para la reconstrucción de las zonas afectadas, haciendo hincapié en la solidaridad con las víctimas. En esta sesión se reunieron representantes de sectores clave, como la ingeniería, la construcción y la banca, que ofrecieron perspectivas complementarias sobre cómo financiar y ejecutar proyectos de reconstrucción. También se hizo hincapié en la importancia de coordinar esfuerzos entre diferentes actores para garantizar una recuperación eficiente y sostenible que no solo repare los daños, sino que también fortalezca la resiliencia de las comunidades.

Infraestructura hidráulica y cambio climático

[03:26:58]
Se hizo hincapié en la necesidad de realizar inversiones significativas en infraestructura hidráulica para hacer frente a los desafíos que plantea el cambio climático. Según los datos presentados, solo se ejecuta actualmente el 30 % de los planes hidrológicos en España, lo que deja un amplio margen para la mejora. Los expertos hicieron hincapié en la necesidad de desarrollar un proyecto nacional que destine suficientes recursos a la protección contra inundaciones. La colaboración público-privada también se identificó como un componente clave para financiar y ejecutar proyectos complejos, como encauzamientos y presas de laminación, que son esenciales para proteger a las comunidades en riesgo.

Planificación hidrológica y ordenación territorial

[04:08:21]
En este segmento, se destacó que una de las lecciones más importantes de la DANA 2024 es la necesidad de una planificación hidrológica y una ordenación territorial más efectivas. En una mesa redonda, expertos analizaron las causas y consecuencias del desastre, así como las acciones necesarias para la reconstrucción. Los ponentes hicieron hincapié en que, además de reparar las infraestructuras dañadas, es fundamental planificar a largo plazo para prevenir desastres futuros. Se debatió sobre cómo la ingeniería, en combinación con una ordenación territorial adecuada, puede reducir significativamente los riesgos asociados a fenómenos extremos.

Resiliencia urbana y gestión estratégica

[04:49:46]
La jornada concluyó con un análisis sobre la importancia de la resiliencia urbana en la gestión del territorio. Este concepto, que implica la capacidad de las ciudades para adaptarse y recuperarse de los desastres, se ha convertido en una prioridad global. Se mencionó el caso de Barcelona, que forma parte de una red internacional de ciudades resilientes y constituye un ejemplo de buenas prácticas. También se reflexionó sobre el Plan Sur, una ley que inicialmente buscaba coordinar estrategias urbanas en España, pero que ha perdido impulso en los últimos años. Los expertos hicieron un llamamiento para adoptar una visión integral y a largo plazo que permita a las ciudades hacer frente a los desafíos del cambio climático, al tiempo que se fomenta la responsabilidad ciudadana en la gestión del territorio.

Conclusión general

El vídeo destaca que la DANA 2024 no solo es una tragedia climática, sino también una oportunidad para reflexionar y actuar. Las propuestas abarcan desde soluciones técnicas, como la renaturalización y mejora de infraestructuras, hasta enfoques estratégicos, como la planificación hidrológica y el fortalecimiento de la resiliencia urbana. Los expertos coinciden en que hacer frente al cambio climático requerirá un esfuerzo conjunto, inversiones significativas y un compromiso político y social continuado.

A continuación os dejo un mapa conceptual del contenido del vídeo.

 

El programa completo del acto fue el siguiente:

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Evaluación de la vulnerabilidad urbana desde la perspectiva de la planificación estratégica

Destrucción causada por la DANA del 29 de octubre de 2024 en Valencia. https://www.iagua.es/blogs/jose-maria-bodoque/como-mejorar-gestion-riesgo-zonas-afectadas-dana-evitar-catastrofe

La evaluación de la vulnerabilidad urbana (EVA) se ha convertido en una herramienta esencial para la gestión de riesgos y la planificación estratégica de ciudades sostenibles. Un artículo publicado en el Journal of Cleaner Production describe los avances en este campo, abordando las metodologías más avanzadas, las líneas de investigación prioritarias y sus implicaciones para la práctica y la formulación de políticas. Este informe desglosa los hallazgos principales y resalta su impacto práctico y las aportaciones metodológicas. Destacamos la importancia de este trabajo, relacionado directamente con el desastre provocado por la DANA en Valencia, el 29 de octubre de 2024.

El trabajo se enmarca dentro de los proyectos de investigación HYDELIFE y RESILIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

¿Qué es la vulnerabilidad urbana y por qué evaluarla?

La vulnerabilidad urbana mide la susceptibilidad de las ciudades a impactos negativos como desastres naturales, cambios climáticos, fallos en la infraestructura y crisis sociales. Según el artículo, la vulnerabilidad de un sistema urbano depende de:

  • Exposición: Grado en que el sistema está sujeto a una amenaza.
  • Sensibilidad: Capacidad del sistema para ser afectado negativamente.
  • Capacidad adaptativa: Habilidad para responder y recuperarse de las amenazas.

La Evaluación de Vulnerabilidad Urbana (EVA) tiene como objetivo identificar estos factores para informar sobre la toma de decisiones en el ámbito de la planificación estratégica, orientando las acciones hacia la resiliencia y la sostenibilidad urbana.

Relación con la Planificación Estratégica Urbana (USP)

La planificación estratégica urbana, basada en enfoques que evolucionan desde la predicción y el control hacia la adaptabilidad y la inclusión, proporciona un marco idóneo para integrar la EVA. Ambas disciplinas comparten desafíos como la incertidumbre, la necesidad de enfoques multidimensionales y la participación de actores clave.

Evolución y marco conceptual

Tres etapas en la evolución de la EVA

El artículo traza la evolución de la EVA a través de tres etapas fundamentales:

  1. Etapa predictiva: Los métodos iniciales se enfocaban en evaluar impactos utilizando modelos simples y lineales. Estos se limitaban a prever riesgos y sugerir respuestas reactivas.
  2. Etapa de vulnerabilidad: Incorporó conceptos de capacidad adaptativa y sensibilidad. Comenzó a incluir enfoques más integrales que consideraban aspectos socioeconómicos y biológicos.
  3. Etapa adaptativa: Introduce una visión dinámica, aceptando la incertidumbre y adoptando estrategias que respondan a cambios continuos. Esta etapa se centra en la planificación adaptativa y el manejo de riesgos en múltiples escenarios.

Marco conceptual para la EVA

El análisis del artículo se estructura en torno a atributos genéricos y de investigación, que permiten categorizar y evaluar los métodos de EVA:

  • Atributos genéricos:
    1. Abordaje: Clasificado en biológico, social e integral. Este último combina ambos factores, proporcionando una evaluación más holística.
    2. Estímulos: Incluyen amenazas como terremotos, inundaciones y fallas de infraestructura, clasificadas como de primer o segundo orden según su origen.
    3. Etapa de desarrollo: Impacto (diagnóstico inicial), vulnerabilidad (caracterización de capacidades) o adaptación (formulación de estrategias adaptativas).
  • Atributos de investigación:
    1. Robustez: Habilidad del modelo para manejar incertidumbre.
    2. Procesos participativos: Incorporación de opiniones y experiencias de múltiples actores.
    3. Multiescala: Integración de diferentes niveles de análisis.
    4. Naturaleza dinámica: Consideración del cambio en el tiempo y el contexto.
    5. Capacidad multiobjetivo: Evaluación de múltiples intereses y conflictos.
    6. Enfoques cognitivos: Identificación de relaciones causa-efecto y apoyo al aprendizaje en la toma de decisiones.

Metodología aplicada en el análisis

El artículo utiliza una metodología sistemática en cuatro pasos para identificar y analizar métodos EVA:

  1. Búsqueda exhaustiva: En bases de datos como Scopus y Web of Science, enfocándose en estudios recientes (a partir de 2010).
  2. Revisión por contenido: Identificación de trabajos relevantes que incluyan métodos novedosos de EVA.
  3. Categorización: Clasificación según atributos genéricos y de investigación.
  4. Análisis cuantitativo: Uso de herramientas estadísticas para evaluar tendencias, correlaciones y vacíos en la investigación.

De los 65 estudios seleccionados, la mayoría se encuentra en la etapa de vulnerabilidad, lo que refleja una transición hacia enfoques más integrales y adaptativos.

Hallazgos principales

Los estudios actuales muestran un predominio de métodos integrales que combinan factores biológicos y sociales (35 %), superando a los enfoques exclusivamente biológicos (34 %) y sociales (31 %), lo que permite evaluaciones más precisas para la toma de decisiones. El atributo más investigado es la robustez (33 %), lo que refleja la prioridad de gestionar la incertidumbre y mejorar la fiabilidad de los resultados. Sin embargo, la participación ciudadana, que es fundamental para integrar las perspectivas sociales, está poco desarrollada (22 %), mientras que las dimensiones multiescalares y dinámicas, que son esenciales para entender la complejidad urbana, reciben poca atención (6 %).

Relación entre atributos y estímulos

Los métodos EVA se centran principalmente en amenazas naturales como terremotos (34 %) e inundaciones (24 %). Estas categorías tienen mayor presencia en enfoques biológicos e integrales, mientras que los estímulos sociales y relacionados con infraestructuras están menos representados.

Impacto de los enfoques integrales

Los enfoques integrales son eficaces para avanzar hacia etapas adaptativas. En el caso de los fallos de infraestructura, combinar simulaciones con análisis socioeconómicos permite identificar vulnerabilidades críticas y proponer soluciones integradas. En casos de inundaciones, los modelos de robustez y el análisis de participación comunitaria refuerzan la legitimidad de las estrategias adaptativas.

Implicaciones prácticas

Política y planificación

  1. Desarrollo de infraestructuras resilientes: Incorporar resultados de EVA en la planificación de sistemas urbanos adaptativos y flexibles.
  2. Participación comunitaria: Diseñar procesos inclusivos que canalicen las perspectivas ciudadanas hacia decisiones legítimas y eficaces.
  3. Integración de escalas: Conectar análisis locales con dinámicas regionales y globales, fomentando la coherencia entre niveles de planificación.

Investigación y tecnología

  1. Mejora de modelos de robustez: Implementar técnicas avanzadas como redes complejas y análisis de Monte Carlo.
  2. Promoción de métodos multiobjetivo: Usar enfoques heurísticos y de optimización para equilibrar múltiples intereses.
  3. Fomento de enfoques dinámicos: Incluir simulaciones basadas en el tiempo para anticipar cambios en la vulnerabilidad.

Conclusión

La evaluación de la vulnerabilidad urbana ha progresado significativamente hacia enfoques integrales y adaptativos, pero persisten desafíos, especialmente en lo que respecta a la participación ciudadana, la multiescala y la naturaleza dinámica. Los métodos EVA son fundamentales para abordar la complejidad de la planificación urbana en un mundo cada vez más incierto. El artículo destaca que la inversión en investigación interdisciplinaria y tecnología puede acelerar la transición hacia ciudades más resilientes y sostenibles.

Referencia:

SALAS, J.; YEPES, V. (2018). Urban vulnerability assessment: Advances from the strategic planning outlook. Journal of Cleaner Production, 179:544-558. DOI:10.1016/j.jclepro.2018.01.088

Os paso la versión autor del artículo completo, por si os interesa leerlo.

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