Categoría: arquitectura

El diseño bioclimático y estrategias arquitectónicas pasivas

1. Introducción: sostenibilidad y coste de la edificación

Una de las preguntas que con más frecuencia se plantea al abordar un proyecto de arquitectura medioambiental es si su coste es mayor que el de la construcción convencional. La respuesta exige matices.

Es cierto que la aplicación de estos conceptos requiere un aprendizaje previo, ya que se trata de planteamientos nuevos. Sin embargo, esto no tiene por qué traducirse en un coste adicional, ya que, en esencia, se trata de concretar una arquitectura más sensible a los costes ambientales derivados de su actividad, lo que incide, sobre todo, en una mayor eficiencia energética.

No obstante, es posible que determinados elementos del proyecto, como la implantación de sistemas de captación de energía, el empleo de sistemas constructivos específicos, el cuidado extremo en la ejecución de la obra, la catalogación y gestión de los residuos de construcción y demolición o la utilización de materiales no habituales, supongan un sobrecoste respecto de la construcción convencional.

Ese sobrecoste, en muchos casos, se compensa con el tiempo. La instalación de paneles solares, por ejemplo, representa un ahorro diferido, con periodos de amortización conocidos de antemano, a los que se suman los beneficios ambientales colectivos derivados de la reducción del consumo de energías no renovables y de la disminución de las emisiones contaminantes.

Además, debe tenerse en cuenta que los estudios previos necesarios para un proyecto de estas características son de mayor envergadura, por lo que resulta recomendable la participación de distintas disciplinas, incluidas las técnicas formadas en ciencias ambientales.

Idea clave

El diseño bioclimático no implica, por sí mismo, un aumento de los costes. Supone la materialización de una arquitectura más eficiente energéticamente, que puede requerir una inversión inicial en tecnología, pero se amortiza con el tiempo y genera beneficios ambientales colectivos.

A partir de estas premisas, el proyecto arquitectónico puede incorporar una serie de estrategias de acondicionamiento pasivo que solo requieren el conocimiento previo del entorno y el uso adecuado de los parámetros que lo determinan: la incidencia solar, el régimen de vientos, la pluviosidad y la vegetación circundante. Estos parámetros constituyen la base de las estrategias que se desarrollan en los apartados siguientes.

2. El soleamiento como recurso pasivo

2.1. La radiación solar como fuente de calor

Desde siempre se ha conocido la necesidad de dotar a los edificios de espacios habitables con iluminación natural. A partir de esta premisa, es posible aprovechar la fracción infrarroja de la radiación solar incidente, capaz de aportar energía calorífica, mediante estrategias que permitan capturarla, almacenarla y utilizarla para acondicionar el ambiente interior.

Para lograrlo basta con exponer los espacios habitables a la radiación solar, orientándolos adecuadamente y permitiendo su soleamiento constante.

2.2. La trayectoria solar a lo largo del año

La primera condición para aprovechar el soleamiento es conocer la posición del sol a lo largo del año, un parámetro que varía en función de la latitud y del día considerado.

Desde nuestra posición, el sol recorre la trayectoria más baja y más corta durante el solsticio de invierno, el 22 de diciembre. En el solsticio de verano, el 21 de junio, alcanza su mayor altura y su máxima duración: es el día más largo del año.

Esta variación estacional puede aprovecharse de forma natural y sencilla, sin necesidad de ningún dispositivo que consuma energía. Si la orientación de los espacios se orienta hacia el sur —hacia donde se sitúa el sol a mediodía—, se consigue que durante el periodo invernal el sol penetre en todas las estancias, ya que la trayectoria solar es baja y el ángulo de incidencia respecto a la horizontal es pequeño. El resultado es la radiación solar directa y, por tanto, el calor.

2.3. Efecto de la orientación en verano y en invierno

Durante el verano, el ángulo de incidencia aumenta debido a una trayectoria solar más elevada. Esta circunstancia dificulta la entrada de la luz solar en los edificios y contribuye a evitar el sobrecalentamiento de los espacios.

Si además se incorporan elementos de protección solar —parasoles, pérgolas, marquesinas—, se potencia el efecto de refrigeración en los meses cálidos.

De este razonamiento se desprende una conclusión de gran valor proyectual: la fachada orientada al sur es la que mayor radiación solar recibe en invierno y, al mismo tiempo, la que menos radiación recibe en verano.

Idea clave

Con la orientación adecuada —preferentemente al sur— y sin necesidad de ningún aporte energético convencional, es posible optimizar el rendimiento de los sistemas de acondicionamiento ambiental de cualquier edificación.

3. El almacén energético y la restitución al ambiente interior

Una vez captada la energía solar, el edificio debe ser capaz de almacenarla y utilizarla según sus fines. Para ello es necesario estudiar en qué zonas del espacio interior —suelos, techos o paredes— incide el sol y disponer en ellas el material adecuado para acumular esa energía.

No es preciso recurrir a tecnicismos excesivos: basta con la razón y la experiencia acumulada para explicar este fenómeno.

3.1. Comportamiento térmico de los materiales

Cada material básico de construcción —piedra, ladrillo, metal o madera— presenta un comportamiento térmico distinto frente a la radiación solar.

  • Piedras: se calientan mucho al sol, cuanto más oscuras, más, y se enfrían poco a poco cuando cesa el aporte.
  • Ladrillos: presentan un comportamiento similar al de la piedra, más acentuado cuanto mayor masa tienen. Un ejemplo cotidiano de esta inercia es el de las sopas servidas en cuencos de barro, que conservan el calor durante un tiempo prolongado.
  • Metales: se calientan con mucha rapidez, conservan una gran cantidad de calor y se enfrían igualmente deprisa.
  • Maderas: presentan dificultad para transmitir la energía calorífica y menor capacidad para acumularla —en función de la especie—, con un proceso de restitución lento.

Conocer el comportamiento térmico de los materiales, del que pueden obtenerse datos muy precisos, permite disponer del más adecuado para el paramento receptor de la radiación solar, controlando así la cantidad de energía acumulada y su posterior restitución al ambiente interior. Esta secuencia de aporte, acumulación y restitución varía en el tiempo y en la cantidad según el material empleado, con respuestas más o menos adecuadas a las necesidades de confort.

3.2. La inercia térmica como estrategia pasiva

Si se potencia el uso de materiales pesados —piedras naturales, piedras artificiales o cerámicos son un buen ejemplo— se favorece la existencia de una masa abundante, con buena capacidad de acumulación térmica y una restitución pausada en el tiempo. El resultado es un muro de inercia térmica considerable.

La secuencia de funcionamiento es la siguiente: durante el día, el sol incide sobre la superficie del paramento, calentando progresivamente la masa térmica expuesta y almacenando calor en ella. Cuando el sol deja de actuar, la temperatura ambiente desciende y el muro, que se mantiene a una temperatura superior, comienza a emitir calor al ambiente hasta descargar por completo su almacén térmico.

Dos factores condicionan de manera determinante esta fase: la cantidad de energía que se transferirá al ambiente —proceso que continúa hasta alcanzar el equilibrio térmico— y el tiempo que tarda en comenzar la transferencia de calor, es decir, el desfase entre el inicio de la captación y el de la restitución. Este desfase puede preverse mediante un diseño adecuado del muro.

Idea clave

El edificio dispone de una fuente de energía limpia y gratuita, que se renueva cada día. El único esfuerzo del proyectista consiste en preparar el edificio para captarla, almacenarla y restituirla adecuadamente.

3.3. Factores que determinan el rendimiento de la inercia térmica

Para obtener un muro con buenas prestaciones de inercia térmica es necesario optimizar cada una de las fases de su funcionamiento. En primer lugar, debe asegurarse de que la captación alcance el máximo rendimiento posible, cuidando especialmente el color y la textura de los paramentos receptores.

Color y absortancia

Cuando el color de un material es oscuro, se alcanzan los porcentajes máximos de absorción de la radiación incidente, y el negro alcanza un 100 % de absortancia. En el extremo opuesto se sitúan los colores claros, con porcentajes inferiores al 50 %; la absortancia del blanco se aproxima a cero. No en vano, el color predominante en los cerramientos de los pueblos andaluces —como los de la Alpujarra granadina— es el blanco del enjalbegado de los paramentos exteriores, coherente con la necesidad de reflejar la radiación solar en climas cálidos.

Color Absortancia
Muy claro 0,10 – 0,20
Claro 0,50
Medio 0,80
Oscuro 0,90
Muy oscuro 0,92 – 0,95

Cuadro 1. Relación entre el color y la absortancia en los materiales.

Textura de los paramentos

El segundo factor a considerar es la textura de los muros. Si esta presenta un carácter especular —como sucede en los acabados pulidos—, aumenta la componente reflexiva de la superficie y, en consecuencia, disminuye el porcentaje de radiación absorbida. Ocurre lo contrario en una superficie mate y rugosa, que favorece la absorción.

Ángulo de incidencia

También resulta determinante el ángulo de incidencia de la radiación solar sobre el paramento, que alcanza su valor máximo cuando incide perpendicularmente sobre la superficie receptora.

Espesor y capacidad del almacén térmico

La segunda fase del proceso corresponde a la capacidad del almacén térmico, que depende fundamentalmente del espesor del muro y de las características térmicas intrínsecas del material que lo constituye.

Restitución de la energía almacenada

La tercera fase, sin que ello implique una concatenación estricta de fenómenos, consiste en la restitución de la energía almacenada, calefactando el ambiente interior y reduciendo —cuando no excluyendo— los aportes energéticos procedentes de fuentes convencionales.

3.4. Aplicaciones y ejemplos de la inercia térmica

La consideración de la inercia térmica como estrategia pasiva exige coherencia formal y constructiva en el conjunto del edificio. Las construcciones dotadas de materiales pesados en sus muros ocupan, en primer lugar, su almacén de energía, por lo que el ambiente tarda más tiempo en alcanzar un estado de confort. Sin embargo, una vez logrado, se produce una notable estabilidad térmica, con muy pocas variaciones de la temperatura interior, tanto diarias como estacionales, independientemente de las oscilaciones, más o menos pronunciadas, que se produzcan en el exterior.

Esta estrategia resulta especialmente adecuada en climas con grandes variaciones entre las temperaturas diurnas y nocturnas, e incluso entre las de verano y las de invierno, ya que la inercia térmica corrige y suaviza esos extremos. También es recomendable para usos de carácter permanente y continuado, como los de edificios residenciales, en los que las condiciones de confort deben mantenerse estables durante todo el año.

Un ejemplo clarificador de este fenómeno es la dificultad —experimentada por casi todo el mundo— para calefactar una casa deshabitada o utilizada solo de manera ocasional, especialmente en el ámbito rural, donde las construcciones presentan muros de gran espesor, edificados con materiales de origen pétreo o de tierra cruda, de elevada inercia térmica. Cuando se pretende ocupar una de estas viviendas durante un periodo breve, es necesario poner en marcha los sistemas de calefacción con mucha antelación; de lo contrario, las condiciones de confort tienden a coincidir con el final de la estancia.

4. Estrategias pasivas de calefacción: el efecto invernadero

Dentro del planteamiento general de aprovechar los recursos naturales disponibles y de reducir, en la medida de lo posible, el uso de energías convencionales de apoyo, el efecto invernadero constituye un modo de generación de calor sencillo y eficaz.

Consiste, básicamente, en disponer de un espacio acristalado permeable a la radiación solar, que permite su incidencia sobre una masa térmica enfrentada —muro, suelo o techo—, la cual actúa como receptora de dicha radiación. Posteriormente, al devolver la energía absorbida, esta queda aprisionada en el cristal, por lo que no puede escapar.

El resultado es un calentamiento progresivo del aire del invernadero, que puede aprovecharse mediante convección natural para calentar el espacio habitable adyacente.

No obstante, es imprescindible incorporar sistemas de ocultación solar durante los meses de verano, así como permitir la ventilación hacia el exterior de este espacio, ya que, en caso contrario, podría producirse un sobrecalentamiento de los espacios servidos, con los consiguientes efectos negativos sobre el confort interior.

5. Estrategias pasivas de refrigeración

Las mismas premisas empleadas para aportar calor al edificio permiten, invertidas, cubrir las necesidades de refrigeración mediante técnicas pasivas de acondicionamiento.

5.1. La inercia térmica en verano

La inercia térmica desempeña un doble papel en el confort ambiental. En condiciones estivales asume la función de receptora de calor: toma el calor del ambiente cálido y contribuye, de este modo, a reducir la temperatura interior.

Para que esta estrategia funcione, es fundamental que el sol no penetre en ningún caso en la estancia y que el paramento encargado de acoger el calor se encuentre sombreado y frío. Pensando en el muro como un almacén de energía, incluso resulta beneficioso descargarlo durante la noche —abriendo ventanas que permitan la circulación del aire—, disipando el calor almacenado y preparando el muro para el día siguiente.

Un ejemplo de hábitat habitualmente denostado, pero con excelentes prestaciones térmicas, es la cueva o la casa enterrada. No existe otra posibilidad constructiva para confinar espacios con mayor inercia térmica, lo que les permite disfrutar de una estabilidad diaria y estacional envidiable, especialmente en climatologías extremas con oscilaciones térmicas acusadas.

En cualquier caso, el principio general es claro: en verano el sol no debe penetrar en los edificios. A lo largo de la historia, la arquitectura ha desarrollado numerosos recursos para los huecos y paramentos de fachada: parasoles, contraventanas, fraileros, celosías, lamas, etc. En la actualidad, los propios vidrios incorporan prestaciones de control importantes en sus variedades reflectantes y absorbentes.

5.2. El movimiento del aire

Las consecuencias de los movimientos del aire, ya sean de ámbito geográfico —el viento— o se produzcan en el interior del hábitat —la ventilación—, se emplean como estrategias pasivas en las actuaciones orientadas a la refrigeración ambiental.

Centrándonos en la capacidad de aireación del espacio interior, las disposiciones de «ventilación cruzada» aprovechan las diferencias de presión y temperatura entre fachadas opuestas. La colocación de chimeneas que promueven la convección natural de corrientes de aire —inducida o no por el calentamiento del aire en el entorno del conducto— y la ubicación de patinillos en zonas interiores de la vivienda contribuyen igualmente al saneamiento e higiene del alojamiento mediante la renovación del aire, mitigando así los efectos del sobrecalentamiento de los habitáculos.

La contribución de los vientos locales puede mejorar estas estrategias, como ocurre en las viviendas de los pueblos costeros expuestos a las brisas dominantes.

También ofrece buenos resultados la implantación de patios en latitudes propicias. El microclima que se forma en su interior está relacionado con la capacidad del aire para generar una estratificación de capas, situando las capas de mayor frescor —las más pesadas— en la parte inferior, lo que beneficia directamente a las estancias en contacto directo con el patio.

5.3. Enfriamiento evaporativo: el concurso del agua

Existen estrategias, propias tanto de la arquitectura vernácula como de la arquitectura actual, denominadas de enfriamiento latente, que consisten en combinar las prestaciones del movimiento del aire con las del agua.

Si se hace pasar una corriente de aire seco por una zona húmeda —ya sea por la presencia de vegetación o por la ubicación de fuentes o estanques—, el aire se humecta, con lo que gana en calidad, y se enfría, lo que contribuye a reducir la temperatura ambiente en unos grados.

6. Distribución de espacios y orientación en la vivienda

Después de exponer las estrategias básicas de la arquitectura bioclimática para optimizar el consumo energético, puede concluirse que sí es posible diseñar edificios que se beneficien de las condiciones de su entorno. El enfrentamiento con dichas condiciones, por el contrario, ocasionará con toda seguridad mayores consumos energéticos, sin entrar a considerar, de momento, los costes ambientales derivados.

Resulta imprescindible, por tanto, el estudio concienzudo del entorno propio de cada emplazamiento y la elección adecuada de las estrategias a adoptar en cada caso: la arquitectura sostenible pertenece a un lugar concreto y es difícilmente trasladable a otro.

Merece una mención especial la distribución de espacios en una vivienda tipo. Parece razonable situar al sur aquellas estancias que van a tener mayor presencia y uso, reservando la orientación norte para los espacios que, por su función específica, son productores de calor —la cocina, por ejemplo— o que pueden actuar como tapón frente a las pérdidas ocasionadas por la fachada más desfavorable.

Sin embargo, de manera sorprendente, los bloques de viviendas se diseñan con frecuencia de forma simétrica en las dos direcciones perpendiculares, disponiendo cocinas, salones y dormitorios en las cuatro orientaciones cardinales sin tener en cuenta las particularidades de cada una de ellas.

Idea clave

La orientación no es un detalle estético, sino una decisión de proyecto con consecuencias energéticas directas. Ignorarla —como ocurre en muchos diseños simétricos actuales— implica, de partida, renunciar a un recurso gratuito de acondicionamiento.

7. Resumen del capítulo

El diseño bioclimático se apoya en el conocimiento y el aprovechamiento de los parámetros naturales del entorno —soleamiento, viento, pluviosidad, vegetación— para reducir el consumo energético del edificio sin necesidad de tecnología compleja ni de un sobrecoste sistemático.

  • El soleamiento depende de la trayectoria solar, variable según la latitud y la estación: baja en invierno, alta en verano. La orientación sur maximiza la captación invernal y minimiza la estival.
  • Los materiales de construcción presentan comportamientos térmicos distintos —piedra, ladrillo, metal, madera— que determinan su capacidad para captar, acumular y restituir calor.
  • La inercia térmica es la estrategia central de acondicionamiento pasivo, tanto para calefactar en invierno como para refrigerar en verano. Su rendimiento depende del color y la textura del paramento, del ángulo de incidencia de la luz solar y del espesor del muro.
  • El efecto invernadero permite generar calor de forma sencilla y eficaz, siempre que se controle el sobrecalentamiento estival mediante el sombreamiento y la ventilación.
  • La refrigeración pasiva combina la inercia térmica, el movimiento del aire —ventilación cruzada, chimeneas, patios— y el enfriamiento evaporativo mediante vegetación o láminas de agua.
  • La distribución de espacios según su orientación —sur para estancias principales, norte para espacios productores de calor— es tan relevante como la elección de los materiales o de los sistemas constructivos.

En definitiva, la arquitectura sostenible no se limita a la incorporación de tecnología: parte del conocimiento riguroso del lugar y de la aplicación coherente de estrategias pasivas, disponibles a diario y de manera gratuita, que exigen del proyectista, ante todo, un ejercicio de observación y de sentido común técnico.

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

Este vídeo resume los conceptos más importantes del diseño bioclimático.

Bioclimatic_Design_Essentials

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Tipologías de sistemas de certificación ambiental de edificios e infraestructuras

En las últimas décadas, la construcción sostenible ha dejado de ser una tendencia minoritaria para convertirse en un requisito cada vez más habitual, tanto por la presión regulatoria como por la demanda del propio mercado inmobiliario. Para dar respuesta a esta necesidad han surgido múltiples sistemas de certificación ambiental de edificios e infraestructuras, cada uno de ellos desarrollado por una organización distinta, con su propia metodología, ponderación de criterios y ámbito geográfico de referencia.

Aunque todos ellos comparten el objetivo común de evaluar y reconocer la sostenibilidad de las construcciones —analizando aspectos como el consumo energético, la gestión del agua, la calidad del aire interior, el impacto de los materiales o la integración con el entorno—, no son sistemas intercambiables entre sí. Cada uno responde a un contexto normativo y cultural distinto y sus criterios de evaluación pueden variar sensiblemente.

La elección de un sistema u otro depende de varios factores: el país donde se ubique el proyecto, la tipología del edificio (residencial, terciario, industrial, infraestructura, etc.), el reconocimiento del sello en el mercado objetivo y, en ocasiones, las exigencias contractuales del promotor o del inversor, que pueden requerir una certificación concreta como condición para obtener financiación o para vender.

A continuación se presentan los sistemas más relevantes a nivel internacional, con datos verificados a partir de las fuentes oficiales de cada organización.

Sistemas internacionales ampliamente usados

Sistema Origen Ámbito de aplicación Niveles de certificación Enfoque principal
LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) Estados Unidos (USGBC, sistema lanzado en 2000, tras un desarrollo iniciado en 1994) Edificios nuevos, existentes, interiores, urbanismo, viviendas Certified, Silver, Gold, Platinum (por rangos de puntuación) Integral: energía, agua, materiales, calidad del ambiente interior, innovación
BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) Reino Unido (BRE, 1990) Edificios nuevos, existentes, urbanismo, infraestructuras Pass, Good, Very Good, Excellent, Outstanding (edificios nuevos); hasta seis niveles en edificios existentes Integral, con fuerte énfasis en gestión y ciclo de vida
WELL (WELL Building Standard) Estados Unidos (IWBI, lanzado en 2014) Oficinas, residencial, educativo, sanitario Bronze, Silver, Gold, Platinum (por rangos de puntuación) Salud y bienestar de los ocupantes (aire, agua, alimentación, luz, movimiento, confort térmico y acústico, salud mental, comunidad)
LBC (Living Building Challenge) Estados Unidos (International Living Future Institute, 2006) Edificios de cualquier tipo, paisajismo, infraestructuras Certificación por niveles: Core (10 imperativos), Petal (10 imperativos + un pétalo completo), Living (los 20 imperativos, tras 12 meses de funcionamiento comprobado) Regenerativo: energía neta positiva, agua neta positiva, cero residuos netos, materiales no tóxicos, equidad, belleza
DGNB (Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen) Alemania (DGNB, sistema desarrollado en 2008 y utilizado en el mercado desde 2009) Edificios nuevos, existentes, urbanismo, interiores Bronze (≥35%, solo edificios existentes), Silver (≥50%), Gold (≥65%), Platinum (≥80%) Integral, con fuerte énfasis en ciclo de vida y análisis económico

Sistemas nacionales o regionales

Sistema Origen Ámbito Niveles Enfoque
VERDE España (GBCe, 2006) Edificios nuevos, existentes, urbanismo, rehabilitación De 1 hoja (mínimo) a 5 hojas (sobresaliente) Adaptado a la normativa española (CTE); integral: energía, agua, materiales, gestión, calidad interior
NABERS (National Australian Built Environment Rating System) Australia (1998) Oficinas, hoteles, centros comerciales, viviendas 1 a 6 estrellas Desempeño operacional real medido (energía, agua, residuos, ambiente interior)
Green Star Australia (GBCA, 2003) Edificios, comunidades De 4 a 6 estrellas según puntuación Integral, adaptado al contexto australiano
CASBEE (Comprehensive Assessment System for Built Environment Efficiency) Japón (2001) Edificios nuevos, existentes, urbanismo Cinco rangos, de C (deficiente) a B-, B+, A y S (superior), según el índice BEE (relación entre calidad y carga ambiental) Eficiencia ambiental entendida como relación entre calidad de servicio (Q) y carga ambiental (L)
HQE (Haute Qualité Environnementale) Francia (asociación creada en 1996; marca y certificación desarrolladas a partir de 1998-2002) Edificios nuevos, existentes Varios niveles de desempeño según el referencial vigente Integral, con enfoque en calidad de vida y gestión medioambiental de la obra
Minergie Suiza (1996) Edificios nuevos, existentes, urbanismo Minergie (eficiencia energética estándar), Minergie-P (equivalente a Passivhaus), Minergie-A (edificio de muy bajo consumo, con generación renovable) Eficiencia energética y uso de energías renovables
Passivhaus Alemania (concepto desarrollado desde 1988-1991; Passivhaus Institut fundado en 1996 en Darmstadt) Edificios de cualquier tipo Certificación por cumplimiento de criterios técnicos (no por niveles) Eficiencia energética extrema: demanda de calefacción ≤15 kWh/m²·año y hermeticidad n50 ≤0,6 renovaciones/hora

Sistemas específicos para infraestructuras

Sistema Origen Ámbito Niveles
CEEQUAL Reino Unido (2003) Infraestructuras civiles: carreteras, ferrocarriles, puentes, presas, puertos Pass, Good, Very Good, Excellent
Envision Estados Unidos (Institute for Sustainable Infrastructure / Zofnass Program, 2012) Infraestructuras sostenibles: carreteras, energía, agua, parques Verified, Silver, Gold, Platinum
LEED for Cities and Communities Estados Unidos (USGBC, 2016-2017) Ciudades, comunidades, distritos Certified, Silver, Gold, Platinum
BREEAM Infrastructure Reino Unido (BRE; evolución de CEEQUAL tras su integración en BRE en 2015, con el nombre actual desde 2018) Infraestructuras: carreteras, ferrocarriles, energía, agua Pass, Good, Very Good, Excellent, Outstanding

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Construcción industrializada de hospitales sostenibles en regiones sísmicas

Acaban de publicar un artículo nuestro en Results in Engineering, una de las revistas de mayor impacto científico, ubicada en el primer decil del JCR. Este documento presenta un análisis detallado de un marco de apoyo para la toma de decisiones en infraestructura hospitalaria en zonas de alta peligrosidad sísmica, aplicado específicamente al contexto de Quito, Ecuador.

Este avance es fruto de la colaboración internacional entre investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) de la Universitat Politècnica de València y de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Central del Ecuador. El equipo ha centrado sus esfuerzos en un problema crítico para ciudades como Quito: construir infraestructuras sanitarias resilientes ante los terremotos y, al mismo tiempo, respetuosas con el planeta. La investigación se enmarca en el proyecto RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. Además, muestra la internacionalización de nuestro grupo de investigación, en este caso, con Ecuador. A continuación, se presenta un resumen del trabajo y de la información contextual.

La industria de la construcción se enfrenta a una encrucijada histórica: reducir su enorme huella medioambiental —responsable del 34 % de las emisiones globales de CO₂— sin comprometer la rapidez necesaria para responder a los desastres naturales. Una investigación pionera ha desarrollado un marco matemático para la toma de decisiones que permite, por primera vez, cuantificar científicamente el sistema constructivo que garantiza el mejor equilibrio entre sostenibilidad, coste y rapidez de despliegue en zonas de alta peligrosidad sísmica.

La investigación aborda el estancamiento de la productividad en el sector de la construcción y la necesidad crítica de desplegar rápidamente servicios sanitarios mediante la evaluación de sistemas de edificios modulares volumétricos prefabricados. El marco integra, de manera inédita, cuatro dimensiones: Evaluación del Ciclo de Vida (LCA), Coste del Ciclo de Vida (LCC), Evaluación del Ciclo de Vida Social (S-LCA) y Desempeño Temporal (ET). Los resultados concluyen que los sistemas modulares de acero laminado en caliente (MSB) ofrecen el mejor rendimiento global, ya que reducen las emisiones de CO₂ en un 45 % y el tiempo de construcción en un 49 % en comparación con los métodos convencionales, a pesar de requerir una inversión inicial mucho mayor. No obstante, en escenarios de emergencia sanitaria extrema, el sistema modular de hormigón (MCB) es la opción óptima, ya que ofrece un buen equilibrio entre rapidez y competitividad de costes.

El contexto: una industria en transformación

La construcción tradicional padece un estancamiento en su productividad y genera el 40 % de los residuos sólidos mundiales. Ante este panorama, la construcción modular volumétrica surge como una solución tecnológica superior, ya que permite fabricar hasta el 95 % de los componentes de un edificio en entornos industriales controlados. Sin embargo, hasta ahora no existía una herramienta que permitiera a los gobiernos elegir el sistema óptimo (de acero, hormigón o híbrido) basándose en datos científicos que abarcaran todo el ciclo de vida del edificio.

La pregunta de investigación y el innovador «Indicador ET»

El estudio planteó un reto ambicioso: ¿cómo integrar el tiempo de construcción como variable económica y social en un marco de sostenibilidad? La gran innovación de este trabajo radica en la creación del indicador Económico-Temporal (ET). Este parámetro no solo mide los meses que se ahorran al usar módulos prefabricados, sino que también los convierte en un beneficio económico real para la sociedad, calculado a partir de los ingresos generados por la apertura temprana de los servicios hospitalarios.

Metodología: el rigor de la decisión multi-criterio

Para evitar decisiones basadas en la intuición o en el precio más bajo, los investigadores emplearon un enfoque de «cuna a la tumba» (cradle-to-grave) y analizaron un periodo de 50 años. La metodología incluyó:

  • Análisis del ciclo de vida (LCA, LCC y S-LCA): Se evaluaron los impactos ambientales, económicos y sociales de cuatro sistemas distintos para un hospital de 8 pisos y 208 camas en Quito.
  • Juicio de expertos: Se consultó a un panel de especialistas mediante el Método Best-Worst (BWM) para asignar pesos a 15 indicadores.
  • Algoritmos de clasificación: Se utilizaron técnicas matemáticas avanzadas (EDAS, MABAC y MARCOS) para validar qué alternativa era la más robusta frente a las incertidumbres del mercado.

Resultados: el triunfo del acero y el matiz de la emergencia

El estudio arroja conclusiones reveladoras sobre la eficiencia de los materiales:

  1. El acero modular (MSB) como ganador absoluto: En condiciones estándar, el sistema de acero resultó ser el más sostenible, reduciendo las emisiones de CO₂ en un 45% y el impacto social negativo en un 55 % en comparación con la construcción tradicional.
  2. La paradoja del coste: Aunque el hospital de acero es inicialmente un 69 % más caro de construir, su eficiencia temporal y su huella ambiental bajísima lo convierten en la opción más rentable y ética a largo plazo.
  3. Hormigón para la urgencia: La investigación descubrió que en escenarios de emergencia extrema (como una pandemia o tras un sismo devastador), el sistema modular de hormigón (MCB) se vuelve el preferido, ya que ofrece el mejor equilibrio entre costo y rapidez de despliegue inmediato.

Conclusiones y el camino hacia el futuro

La conclusión principal de este trabajo es que la sostenibilidad y la rapidez no son objetivos mutuamente excluyentes. Los sistemas modulares reducen el tiempo de construcción en casi un 50 %, lo que permite que las comunidades en situación de riesgo recuperen el acceso a los servicios de salud de forma casi inmediata tras un desastre. Además, la investigación demuestra que la inversión inicial más alta en tecnologías avanzadas es un precio que merece la pena pagar por la resiliencia urbana.

Como futuras líneas de investigación, los autores señalan la necesidad de profundizar en las interdependencias entre los criterios de evaluación y de ampliar la disponibilidad de datos locales específicos para los países en desarrollo. Este marco no es solo una teoría, sino una herramienta lista para ser utilizada por planificadores urbanos y gobiernos con el fin de garantizar que los hospitales del mañana se construyan para salvar vidas antes, durante y después de su inauguración.

Os podéis descargar el artículo completo en esta dirección:

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Referencia:

GUAYGUA, B.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.; YEPES-BELLVER, L.; YEPES, V. (2026). A multi-criteria life-cycle decision framework for sustainable modular hospitals in seismic regions. Results in Engineering, 30, 110371. DOI:10.1016/j.rineng.2026.110371

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ASG, Alto Almanzora Consultoría Geológica e ICITECH-UPV galardonados con el Premio FTI 2025 por innovación en geotecnia sostenible

Acto de entrega de premios, el 27 de marzo de 2026. De izquierda a derecha: José Antonio Galdón Ruiz, Antonio Sánchez Garrido y José Manuel Prieto Barrio.

El hito de la innovación en cimentaciones sostenibles.

La transferencia tecnológica impulsada desde nuestro grupo de investigación sigue dando sus frutos. En el marco de la tesis doctoral de Antonio Sánchez Garrido —doctorando al que tengo el placer de codirigir junto con el profesor Ignacio Navarro—, la alianza estratégica entre las empresas ASG y Alto Almanzora Consultoría Geológica, y el grupo de investigación ICITECH de la Universitat Politècnica de València (UPV), ha sido reconocida con un accésit en el Premio FTI 2025, otorgado por la Fundación Técnica Industrial.

El galardón distingue el proyecto SM-KsDirect Method y el software SM-KsDirect® , una solución disruptiva que establece un método de cálculo directo y riguroso del coeficiente de balasto (Ks). Esta innovación supera la «incertidumbre conservadora» que ha condicionado la práctica geotécnica durante más de cien años y abre la puerta a una nueva forma de trabajar: en lugar de recurrir al sobredimensionamiento estructural —que históricamente ha supuesto un lastre económico y un consumo innecesario de recursos—, profesionales y organizaciones disponen ahora de una herramienta de precisión matemática que garantiza simultáneamente la seguridad estructural y la descarbonización real en la edificación.

El prestigio detrás del galardón: la Fundación Técnica Industrial.

La Fundación Técnica Industrial (FTI) es un actor clave en la investigación científica e industrial en España, cuya misión es fomentar la excelencia técnica como base del progreso económico. En la IV edición del Premio a la Innovación Tecnológica, Empresarial y de Sostenibilidad, se han reconocido específicamente aquellas iniciativas que aplican la innovación para mejorar los procesos industriales y alcanzar los objetivos de descarbonización. La rigurosidad del jurado al otorgar este galardón subraya que el proyecto liderado por ASG e ICITECH no solo supone una mejora incremental, sino que también responde a la necesidad de cerrar el vacío normativo internacional en el cálculo de cimentaciones superficiales.

Galardonados en la IV edición del Premio a la Innovación Tecnológica, Empresarial y de Sostenibilidad de la Fundación Técnica Industrial

Alianza científico-industrial: liderazgo y validación a nivel máximo.

El éxito de esta propuesta radica en un ecosistema de colaboración en el que la academia y la industria convergen para resolver problemas estructurales complejos.

  • Liderazgo científico: el proyecto cuenta con el respaldo del profesor Víctor Yepes, doctor ingeniero de caminos, catedrático de la UPV.
  • Socio tecnológico industrial: es fundamental destacar la participación de Alto Almanzora Consultoría Geológica, S. L., liderada por José F. Moreno Serrano, cuya experiencia en geotecnia aplicada ha sido clave para la conceptualización y el desarrollo del software junto con el autor principal, Antonio J. Sánchez Garrido (ASG Architecture).
  • Rigor académico global: el método se ha validado mediante su publicación en la revista Environmental Impact Assessment Review (2026), situada en el primer cuartil del ranking científico mundial. Esta revisión por pares garantiza que el software SM-KsDirect® es una herramienta de ingeniería calibrada y no una «caja negra» de cálculo.

De la incertidumbre a la objetividad: el factor de seguridad.

Durante décadas, el parámetro «Ks» (que regula la interacción suelo-estructura) se ha definido mediante fórmulas subjetivas o ensayos de placa a pequeña escala, que suelen dar lugar a errores. El método SM-KsDirect rompe con esta dinámica al introducir un procedimiento de puntuación para el factor de seguridad (FS). Este sistema permite al ingeniero asignar un rango de FS entre 1,2 y 2,5 basado en una evaluación objetiva de la incertidumbre de los datos geotécnicos frente a la ignorancia subjetiva del proyectista.

El impacto de pasar del empirismo a la cuantificación objetiva se refleja en los siguientes indicadores clave de rendimiento (KPI), derivados del estudio comparativo de la metodología:

KPI clave Métodos convencionales SM−KsDirect® Impacto / mejora
Capacidad portante utilizable Base 100 180 +80% de optimización
Consumo de hormigón Base 100 92 -8% de ahorro directo
Consumo de acero Base 100 82 -18% de ahorro directo
Huella ambiental (CO2, agua, áridos) Base 100 80-85 -15% a -20% de reducción
Resiliencia y seguridad de usuarios Base 100 130 +30% de control estructural

Validación en el mundo real: el caso del hotel DAIA y la proyección industrial.

La viabilidad del método se ha contrastado en escenarios de alta complejidad técnica, como en la ejecución del Hotel DAIA, en La Herradura (Granada). En este proyecto, el método SM-KsDirect permitió optimizar una losa de cimentación parcialmente compensada en un entorno de suelos granulares estratificados con intercalaciones débiles. Mediante el uso de una losa tipo «Unidome» (formador de huecos multiaxiales de PE), se consiguió un equilibrio físico-matemático que redujo los costes de construcción inicial en un 12 % y prevé una reducción del 24 % en los gastos de mantenimiento durante los próximos 50 años.

Esta eficiencia se puede escalar fácilmente al ámbito industrial:

  • En naves logísticas de 20 000 m², la aplicación del software SM-KsDirect® puede generar ahorros directos de entre 200 000 y 400 000 euros al ajustar los espesores de la losa y las cuantías de acero.
  • Resiliencia industrial: el control de los asientos diferenciales evita paradas productivas y reparaciones costosas en suelos industriales sometidos a cargas pesadas.

Compromiso con el futuro: democratización y sostenibilidad.

El proyecto trasciende la rentabilidad comercial y se alinea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS 9, 11, 12 y 13). Un pilar fundamental de esta iniciativa es su dimensión educativa: el software se distribuirá mediante un modelo freemium para universidades, lo que permitirá democratizar el acceso a la geotecnia de alto nivel para las futuras generaciones de ingenieros.

Acto de entrega de premios: La ceremonia oficial de entrega tendrá lugar el 27 de marzo de 2026 a las 10:30 h en la sede del Colegio de Madrid (C/ Jordán, 14).

Este accésit en el Premio FTI 2025 confirma que el SM-KsDirect Method es el nuevo estándar para una ingeniería geotécnica digitalizada, transparente y, sobre todo, responsable con el entorno y la seguridad de la sociedad.

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes de este nuevo método.

El vídeo resume bien el contenido de este artículo.

Sustainable_Foundation_Innovation

Referencia:

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; MORENO-SERRANO, J.F.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Innovative safety framework and direct load–settlement method to optimize vertical subgrade modulus in sustainable mat foundations. Environmental Impact Assessment Review, 118, 108191. DOI:10.1016/j.eiar.2025.108191

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Optimización del impacto ambiental en el ciclo de vida de estructuras híbridas

Este documento sintetiza los resultados de un estudio sobre la optimización del impacto ambiental del ciclo de vida (LCEIO) en ingeniería estructural, centrado en una tipología de estructura compuesta innovadora de hormigón armado y acero (RC-THVS) como alternativa sostenible para la construcción de edificios porticados. El sistema RC-THVS integra columnas de hormigón armado con vigas de acero híbridas de sección transversal variable (THVS).

Los resultados clave demuestran que la aplicación de la LCEIO reduce significativamente el impacto ambiental, ya que se logra una disminución de hasta un 32 % en las emisiones de potencial de calentamiento global (GWP) en comparación con los edificios diseñados tradicionalmente. La mejora más sustancial se observa en la fase de fabricación, puesto que las vigas THVS reducen las emisiones hasta en un 70 % en comparación con los perfiles I convencionales. Además, los impactos del mantenimiento se reducen en un 45 % gracias a la geometría optimizada de las vigas.

Al comparar las soluciones optimizadas, la tipología compuesta con uniones rígidas (Comp F) supera sistemáticamente a los sistemas de hormigón armado (RC) en entornos de baja agresividad, con una reducción de aproximadamente el 30 % en las emisiones del ciclo de vida. En entornos altamente agresivos, la ventaja se mantiene, aunque disminuye al 21 % debido al mayor impacto del mantenimiento del acero. Otra ventaja del sistema RC-THVS es que reduce el peso estructural, lo que disminuye las cargas axiales en las columnas y en las cimentaciones. Cuando se integran elementos rigidizadores, como losas y muros, en la superestructura, la eficiencia del sistema aumenta y se pueden reducir las emisiones hasta en un 42 %, lo que posiciona la configuración con uniones articuladas (Comp P) como la opción óptima para grandes luces. El estudio concluye que la combinación de LCEIO y las configuraciones compuestas RC-THVS ofrece una estrategia escalable y eficiente para diseñar soluciones edificatorias más sostenibles y respetuosas con el medio ambiente.

Introducción y contexto

La industria de la construcción es una de las principales causantes de la degradación medioambiental, por lo que es necesario transformarla para que adopte prácticas más sostenibles. La optimización estructural surge como una herramienta esencial para este propósito, ya que automatiza el diseño, controla el tipo y la cantidad de material utilizado y fomenta tipologías innovadoras. Aunque la investigación se ha centrado tradicionalmente en la optimización de estructuras convencionales de hormigón armado, existe una necesidad creciente de integrar tipologías compuestas e híbridas en marcos de evaluación del ciclo de vida completo.

Las estructuras compuestas, que combinan materiales como el acero y el hormigón, ofrecen un mejor rendimiento estructural y una mayor sostenibilidad. Sin embargo, su integración con técnicas de optimización ha sido limitada, centrándose a menudo en componentes aislados y obviando el rendimiento a largo plazo. Este estudio aborda estas limitaciones aplicando un marco LCEIO a la nueva tipología RC-THVS y comparándola directamente con un sistema de hormigón armado convencional. La investigación tiene en cuenta factores críticos como la interacción suelo-estructura (SSI), el envejecimiento de los materiales y los escenarios de mantenimiento en diversas condiciones ambientales, y utiliza un algoritmo de optimización eficiente (LHS-CINS) para superar los altos costes computacionales asociados a las simulaciones de alta fidelidad.

Metodología de optimización

Sistemas estructurales y casos de estudio

El estudio evalúa una tipología compuesta (RC-THVS) y otra tradicional de hormigón armado (RC).

  • Tipología RC tradicional: compuesta por vigas, columnas y cimentaciones de hormigón armado con uniones rígidas.
  • Tipología Compuesta RC-THVS: Integra columnas y cimentaciones de RC con vigas de acero THVS. Se analizan dos variantes de conexión viga-columna:
    • Comp F: Conexiones rígidas.
    • Comp P: Conexiones articuladas.

El rendimiento de estas tipologías se evalúa en tres casos de estudio de edificios porticados que varían en altura y en dimensiones del vano, como se muestra en la Figura 1 del documento fuente. El modelado, el análisis y el diseño se han realizado con el programa informático SAP2000 y las verificaciones de las vigas THVS se han procesado mediante una rutina personalizada en MATLAB.

Cargas consideradas Valor
Carga muerta en plantas inferiores 4,80 kN/m²
Carga muerta en cubierta 5,40 kN/m²
Carga viva en plantas inferiores (oficinas) 3,00 kN/m²
Carga viva en cubierta 0,80 kN/m²
Carga de viento extrema Presión positiva variable de 0,92 a 1,50 kN/m², presión negativa variable de 0,50 a 0,83 kN/m².

Formulación del problema de optimización

Función objetivo: impacto ambiental del ciclo de vida

La función objetivo a minimizar es el potencial de calentamiento global (GWP), medido en kg de CO₂ equivalente (kg CO₂ eq), evaluado a lo largo de un ciclo de vida de 100 años. Se consideran dos escenarios de exposición ambiental: baja agresividad y alta agresividad (marina).

GWP = Σ (elcaj × mj)

Donde elcaj es el impacto ambiental unitario de cada proceso j en cada etapa del ciclo de vida i, y mj es la medida que cuantifica dicho proceso.

Análisis del ciclo de vida (ACV)

El ACV incluye cuatro etapas principales, modeladas con el software OpenLCA y datos de Ecoinvent v3.7.1 y BEDEC (2016):

  1. Fabricación: Incluye la producción de hormigón, acero de refuerzo y vigas THVS. Para estas últimas, se consideran los procesos de corte, soldadura y pintura (pintura alquídica).
  2. Construcción: Abarca el transporte de materiales (100 km) y el consumo de energía de la maquinaria para la manipulación, el montaje y los trabajos de cimentación (excavación y relleno).
  3. Uso y mantenimiento:
    • Elementos RC: La vida útil se calcula con el modelo de Tuutti (1982), considerando la carbonatación y la penetración de cloruros. Las reparaciones (46,58 kg CO₂ eq/m²) se realizan si la vida útil es inferior a 100 años. Se contabiliza la absorción de CO₂ mediante la carbonatación.
    • Vigas THVS: El mantenimiento se realiza conforme a la norma ISO 12944:2018. El ciclo de mantenimiento del sistema de recubrimiento protector se extiende por 18 años en entornos de baja agresividad y por 9 años en entornos de alta agresividad e incluye retoques, repintado completo y reemplazo total del recubrimiento.
  4. Fin de vida: Incluye la demolición, el desmontaje, la trituración del hormigón y el reciclaje. Se asume una tasa de reutilización/reciclaje del 93 %/7 % para el acero estructural y del 42 %/58 % para los elementos de RC.

Variables de diseño

El problema de optimización utiliza variables discretas.

  • Tipología RC (19 variables): dimensiones de vigas (4), dimensiones de columnas (8), rectangularidad de las cimentaciones (4) y tipo de hormigón (3).
  • Tipología Compuesta (30 variables): se reemplazan las 5 variables de las vigas RC por 16 variables para las vigas THVS, que definen:
    • Alturas de la sección central y de los extremos (hw1, hw2).
    • Espesor del alma (tw) y de las alas (tf).
    • Ancho del ala (bf).
    • Posición del punto de transición (TP).
    • Calidad del acero para el alma (fyw) y las alas (fyf), con 8 grados de calidad disponibles (S235 a S600).

Algoritmo de solución: LHS-CINS

Para abordar el alto coste computacional de las Simulaciones de Alta Fidelidad (HFS), se utiliza un método híbrido:

  1. Muestreo de Hipercubo Latino (LHS): Genera un conjunto inicial de 100 soluciones bien distribuidas en el espacio de diseño.
  2. Muestreo Iterativo de Vecindad Restringido (CINS): Un algoritmo de búsqueda local mejorado basado en la mejor solución encontrada mediante LHS. CINS explora el vecindario de la solución actual y combina inteligentemente las mejoras para acelerar la convergencia y escapar de óptimos locales.

Esta estrategia LHS-CINS demostró ser significativamente más rápida, requiriendo un 53 % menos de HFS que los algoritmos heurísticos tradicionales, como el Biogeography-Based Optimization (BBO), para alcanzar una solución de alta calidad.

Resultados clave y análisis

Impacto de la LCEIO en el diseño

La optimización estructural reduce drásticamente el impacto ambiental en comparación con un enfoque de diseño tradicional.

  • Diseños RC: La LCEIO reduce el impacto en un ~15 %.
  • Sistemas compuestos: La LCEIO reduce el impacto en más del 30 % (hasta un 32 % en la configuración con uniones rígidas, Comp F).
  • A nivel de elementos: Las vigas THVS optimizadas muestran una reducción del impacto entre el 47 % y el 55 % en comparación con los perfiles W de acero utilizados en el diseño tradicional.

La mayor ventaja de las vigas THVS se observa en las fases de fabricación (reducciones de hasta el 74 %) y de mantenimiento (~45 %), gracias a su eficiencia en materiales y a su geometría cónica.

Ventajas de la tipología compuesta optimizada

Entornos de baja agresividad

  • Rendimiento global: La tipología Comp F es la más eficiente, reduciendo el GWP total en un 30,50 % (CS-1), un 27,17 % (CS-2) y un 27,49 % (CS-3) en comparación con la tipología RC optimizada.
  • Rendimiento de las vigas: Las vigas THVS superan a las de RC, con reducciones de emisiones de ~56 % en vanos de 4 m y de ~44 % en vanos de 8 m.
  • Beneficios sistémicos: La reducción del peso de las vigas THVS disminuye las emisiones de columnas (hasta un 16,31 %) y de cimentaciones (hasta un 12,12 %).

La tipología Comp P, a pesar del buen rendimiento individual de sus vigas, presenta un impacto global mayor debido a su menor rigidez, lo que se traduce en mayores solicitaciones en las columnas.

Entornos de alta agresividad

  • Rendimiento global: La tipología Comp F sigue siendo superior a la RC, pero su ventaja se reduce a un promedio del 21 % (por ejemplo, un 19,65 % en CS-1 y un 14,55 % en CS-3).
  • Impacto del mantenimiento: El principal factor de esta reducción es el fuerte aumento de las emisiones de mantenimiento de los elementos de acero. Para la tipología compuesta, el impacto de la fase de uso y mantenimiento pasa del 7 % al 28 % del de la fase de fabricación.

A pesar de ello, los beneficios fundamentales, como la reducción de la carga axial en las columnas (hasta un 17 %), se mantienen.

Estudio paramétrico de diseños óptimos

  • Vigas THVS:
    • Geometría: Las soluciones optimizadas presentan geometrías cónicas eficientes. En entornos de alta agresividad, las secciones tienden a ser más robustas para reducir la superficie expuesta y, por tanto, el impacto del mantenimiento.
    • Material: Predominan las configuraciones híbridas (Rh > 1,0). Se observa una tendencia al uso de acero de menor grado (S235) para las almas de las vigas exteriores, combinado con aceros de mayor resistencia para las alas.
  • Columnas y Cimentaciones:
    • Columnas: Se observa una rectangularidad estratégica para mejorar la rigidez frente a las cargas de gravedad. Las columnas exteriores se diseñan con mayores dimensiones en el eje principal de flexión. Se favorece el uso de hormigón de alta resistencia (35-40 MPa) para mejorar la capacidad portante y la durabilidad.
    • Cimentaciones: La mayoría de las zapatas tienden a ser cuadradas o de baja rectangularidad. Se prefiere el uso de hormigón de menor impacto ambiental (25 MPa), ya que no está expuesto a la carbonatación y sus solicitaciones son principalmente de flexión.

Influencia de elementos rigidizadores adicionales

La inclusión de losas de 12 cm y muros de mampostería en el modelo estructural mejora significativamente el rendimiento de las tipologías compuestas, mitigando la desventaja de la menor rigidez del pórtico.

  • Tipología Comp P: Se beneficia enormemente, con una reducción del impacto total de casi el 42 % en CS-2. Para edificios de grandes vanos (CS-3), la tipología Comp P resulta la solución óptima, con una reducción del GWP superior al 30 %.
  • Tipología Comp F: Mantiene su ventaja en edificios de vanos pequeños, aunque con mejoras más modestas.

Estos resultados indican que, para pórticos desnudos, las tipologías compuestas pueden ser un 25-30 % menos contaminantes, y esta cifra puede aumentar al 40-50 % en edificios donde todos los componentes contribuyen a la rigidez global.

Discusión y perspectivas futuras

El estudio confirma que el uso de algoritmos de inteligencia artificial como herramientas de diseño supera a los enfoques tradicionales, logrando reducciones globales de impacto de más del 30 %. La tipología compuesta RC-THVS con uniones rígidas se establece como una solución superior en la mayoría de los escenarios, no solo por la eficiencia de las vigas, sino también por los beneficios en cascada en las columnas y las cimentaciones.

El análisis paramétrico revela cómo el algoritmo de optimización equilibra el rendimiento inicial con la durabilidad a largo plazo, por ejemplo, seleccionando aceros de mayor calidad en el alma para reducir el área de superficie expuesta y las futuras demandas de mantenimiento.

Líneas de investigación futuras:

  • Robustez estructural: Aplicar la optimización para mejorar la resistencia al colapso progresivo o al fuego.
  • Configuraciones complejas: Extender el marco a edificios de gran altura o con plantas irregulares y evaluar el comportamiento bajo escenarios multi-riesgo (sismos, fuego).
  • Soluciones alternativas: Utilizar la plataforma de optimización para explorar otros sistemas, como vigas híbridas con aberturas en el alma o sistemas de madera de ingeniería.
  • Precisión del modelo ACV: Incorporar enfoques basados en la incertidumbre (p. ej., optimización basada en la fiabilidad) para modelar la variabilidad de las tasas de degradación, las propiedades de los materiales y los intervalos de mantenimiento.
  • Optimización multiobjetivo: Formular problemas que aborden simultáneamente la constructibilidad, la seguridad y el impacto ambiental.

Conclusiones finales

La aplicación de la Optimización del Impacto Ambiental del Ciclo de Vida (LCEIO) a la tipología compuesta RC-THVS aporta beneficios sustanciales para la construcción sostenible de edificios porticados.

  1. Reducción significativa del impacto: Los sistemas compuestos optimizados reducen el impacto del ciclo de vida hasta en un 32 % en comparación con diseños convencionales, con reducciones de hasta el 70 % en la fase de fabricación y del 45 % en la de mantenimiento.
  2. Superioridad sobre el hormigón armado: En comparación con los sistemas de RC optimizados, la configuración compuesta con uniones rígidas logra una reducción de emisiones del 30 % en entornos de baja agresividad y mantiene una ventaja del 21 % en entornos de alta agresividad.
  3. Eficiencia sistémica: Las vigas THVS, al reducir el peso estructural, disminuyen las solicitaciones y el impacto ambiental de las columnas y las cimentaciones.
  4. Flexibilidad de diseño: La inclusión de elementos rigidizadores, como losas y muros, puede hacer que la configuración con uniones articuladas sea la más sostenible para edificios de grandes vanos, lo que demuestra la adaptabilidad del sistema.

En conjunto, los hallazgos confirman que la combinación de LCEIO con la tipología RC-THVS representa una alternativa altamente sostenible y eficiente frente a los pórticos tradicionales de hormigón armado.

Referencia:

NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Life-cycle environmental impact optimization of an RC-THVS composite frame for sustainable construction. Engineering Structures, 345, 121461. DOI:10.1016/j.engstruct.2025.121461 Featured Paper Award

Como se trata de un artículo publicado en abierto, os dejo un enlace para su descarga.

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El futuro de la construcción: 5 lecciones inesperadas que cambiarán la forma en que construimos edificios

La industria de la construcción tiene una enorme huella medioambiental y es una de las principales causas de la degradación del planeta. Para alcanzar los objetivos de sostenibilidad, es fundamental transformar la forma en que diseñamos y construimos. Por fortuna, la innovación en el diseño estructural, combinada con la optimización mediante inteligencia artificial, está dando lugar a soluciones sorprendentes y altamente eficientes que hace solo unos años parecían imposibles.

Este artículo explora los cinco descubrimientos más impactantes de un estudio reciente sobre un innovador tipo de estructura de edificio compuesto que combina columnas de hormigón armado con vigas de acero de sección variable, conocido como sistema RC-THVS. Estos descubrimientos no solo demuestran el potencial de la tecnología para crear edificios más sostenibles, sino que también desafían algunas de las ideas más arraigadas en la ingeniería estructural.

1. La optimización inteligente no es un pequeño ajuste, sino una revolución medioambiental.

La Optimización del Impacto Ambiental del Ciclo de Vida (LCEIO, por sus siglas en inglés) es una estrategia que utiliza algoritmos para diseñar edificios que no solo sean resistentes, sino que también tengan el menor impacto ambiental posible a lo largo de toda su vida útil, desde la extracción de materiales hasta su demolición y reciclaje.

El resultado clave del estudio es contundente: los sistemas compuestos optimizados con esta tecnología pueden reducir el impacto ambiental del ciclo de vida, medido como el potencial de calentamiento global (GWP), hasta en un 32 % en comparación con los edificios diseñados tradicionalmente.

No se trata de una mejora marginal, sino de un salto cualitativo. Esto demuestra el poder de integrar la inteligencia artificial no como un añadido final, sino en las fases más tempranas del diseño, lo que transforma la sostenibilidad de un ideal a un resultado cuantificable y optimizado desde el núcleo mismo de la estructura.

2. La mayor victoria se consigue en la fábrica, no en la obra.

A menudo pensamos que la sostenibilidad depende del mantenimiento o del reciclaje al final de la vida útil de un edificio. Sin embargo, este estudio demuestra que el mayor ahorro de emisiones se produce mucho antes, en la fase de fabricación.

Los datos son reveladores. Las innovadoras vigas de acero de sección variable (THVS) utilizadas en el sistema compuesto reducen las emisiones de fabricación hasta en un 70 % en comparación con los perfiles de acero tradicionales en forma de I y, en el caso de las columnas de hormigón optimizadas, la reducción en la fabricación (encofrado, acero y hormigón) es del 27 %.

Este hallazgo cambia por completo el enfoque de los esfuerzos. La eficiencia de los materiales y un diseño inteligente desde el principio tienen un impacto mucho mayor que las acciones realizadas al final de la vida útil. La verdadera construcción sostenible comienza en la mesa de diseño y en la planta de fabricación.

3. Una viga más ligera reduce la carga sobre todo el edificio.

Los beneficios de un componente bien diseñado van más allá de él. El estudio demuestra que el menor peso de las vigas THVS optimizadas tiene un efecto dominó positivo en toda la estructura del edificio.

Este «efecto en cascada» puede cuantificarse. Al reducir el peso de las vigas, se disminuyen las cargas axiales que soportan las columnas y, por ende, las cimentaciones. Por ejemplo, en la estructura compuesta analizada, las columnas exteriores experimentan un 17 % menos de fuerza axial que en un sistema tradicional de hormigón armado.

Esta es una lección clave sobre el pensamiento sistémico. Optimizar una sola pieza de forma aislada es ineficiente. En cambio, mejorar un componente clave puede generar una cadena de optimizaciones que aligere y haga más sostenible todo el sistema estructural.

4. La paradoja de las conexiones: ¿por qué la unión «débil» puede fortalecer el sistema?

Aquí es donde el diseño se vuelve contraintuitivo. Las vigas con conexiones articuladas (o «pinned»), que individualmente son las más eficientes (ya que reducen su impacto hasta en un 55 %), empeoran el rendimiento global del edificio en un modelo de estructura esquelética simple. La razón es que su menor rigidez sobrecarga las columnas, lo que incrementa el impacto total.

Sin embargo, la historia da un giro inesperado. Cuando se añaden losas y muros al modelo estructural, este problema no solo desaparece, sino que se invierte. El estudio demuestra que, específicamente en edificios de grandes luces con estos elementos, la configuración con uniones articuladas se convierte en la solución más sostenible, ya que reduce el impacto del ciclo de vida en más del 30 %.

Este hallazgo contradice las suposiciones convencionales sobre el diseño. Pone en tela de juicio la suposición de que los componentes deben optimizarse individualmente para lograr la máxima rigidez. En un sistema integrado, la flexibilidad controlada puede ser la clave para la eficiencia global.

5. El clima y el entorno lo cambian todo.

La ventaja medioambiental de una estructura no es un valor absoluto, sino que depende drásticamente del entorno en el que se construye. El estudio comparó el rendimiento del sistema compuesto en dos escenarios a lo largo de 100 años.

En entornos de baja agresividad, la ventaja fue clara: una reducción de emisiones del 30 % frente a las estructuras de hormigón tradicionales. Sin embargo, en entornos de alta agresividad, como las zonas marinas, la ventaja se redujo al 21 %, aunque siguió siendo superior. La razón es que las emisiones asociadas al mantenimiento de los elementos de acero aumentan drásticamente en condiciones más adversas.

En resumen, se puede llegar a la siguiente conclusión:

El diseño estructural más sostenible no es universal, sino una solución adaptada de forma inteligente a las condiciones específicas de su entorno durante sus primeros 100 años de vida.

Esto subraya la necesidad de un enfoque de diseño basado en el ciclo de vida completo. No basta con pensar en el día de la inauguración; hay que planificar para las décadas de uso, desgaste y mantenimiento que definen el verdadero impacto de un edificio.

Conclusión: mirando hacia el futuro.

La combinación de materiales compuestos innovadores con un diseño optimizado a lo largo de todo el ciclo de vida es una de las vías más prometedoras para reducir drásticamente el impacto ambiental de la construcción. Ya no es necesario elegir entre rendimiento y sostenibilidad, pues la tecnología nos permite optimizar ambos aspectos simultáneamente.

Estos avances demuestran que es posible construir de manera más inteligente y sostenible. Si se pueden lograr estas mejoras optimizando únicamente la estructura, ¿qué no se podría conseguir aplicando este nivel de análisis a cada componente de nuestros edificios?

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes de este trabajo.

Este vídeo resume bien las ideas más importantes.

En este documento se resumen las ideas más relevantes.

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Referencia:

NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Life-cycle environmental impact optimization of an RC-THVS composite frame for sustainable construction. Engineering Structures, 345, 121461. DOI:10.1016/j.engstruct.2025.121461 Featured Paper Award

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¿Más allá del ladrillo? El sorprendente futuro de la vivienda social sostenible

Introducción: El reto de los 1 600 millones.

La crisis de la vivienda no es solo una estadística, sino una emergencia humanitaria. Según UN-Habitat, más de 1 600 millones de personas carecen de una vivienda adecuada y, para cerrar esta brecha, el mundo debe enfrentarse al titánico reto de construir 96 000 viviendas al día hasta el año 2030. Este desafío tiene un rostro concreto en distritos como Carabayllo, en Lima (Perú), una zona de expansión urbana acelerada donde la necesidad de soluciones rápidas suele chocar con la falta de recursos y la precariedad constructiva.

Ante este panorama, surge la pregunta central: ¿es posible construir viviendas económicas y rápidas que también respeten el medio ambiente y la dignidad de quienes las habitan? Para responderla, la ciencia del urbanismo recurre hoy a métodos avanzados de evaluación, como el análisis del ciclo de vida (LCA), el análisis de costes del ciclo de vida (LCC) y el análisis del ciclo de vida social (S-LCA). Los resultados de aplicar estas herramientas en el contexto peruano revelan que el futuro de la vivienda social no radica en el ladrillo tradicional, sino en la construcción industrializada.

Punto 1: el acero ligero (LSF) es el nuevo referente en materia de sostenibilidad.

En la búsqueda del sistema constructivo ideal, el acero ligero, también conocido como Light Steel Frame (LSF), ha destronado a las opciones convencionales. Su éxito se debe a su equilibrio casi perfecto entre peso, resistencia y sostenibilidad. Al ser un sistema de baja intensidad material, el LSF utiliza los recursos de forma quirúrgica, minimizando el desperdicio que abunda en las obras tradicionales.

Desde el punto de vista financiero, el LSF no solo es competitivo, sino también transformador: reduce el coste inicial de construcción en un 15 % y los costes de fin de vida (demolición y reciclaje) en un asombroso 77 % en comparación con la mampostería confinada (RCF-M). Al ser altamente reciclable, el acero hace que el edificio, al final de su vida útil, no se convierta en escombro, sino en un recurso.

«El Life Cycle Steel Frame (LSF) ha obtenido la máxima puntuación en sostenibilidad en todas las categorías».

Punto 2: lo social ya no es secundario (pesa un 40 %).

Quizás el hallazgo más revolucionario de la investigación es que la sostenibilidad ya no se mide solo en toneladas de CO₂. Los indicadores sociales representaron casi el 40 % del peso total (38,93 %) en la toma de decisiones, superando por primera vez a los factores económicos y ambientales.

Este estudio introduce una métrica basada en el factor humano: las horas de riesgo medio (MRH). En lugar de limitarse a calcular el ahorro de energía, el análisis cuantifica la seguridad del trabajador, las condiciones laborales y el impacto en la comunidad local. Lo fascinante es que estos resultados son robustos: el análisis de sensibilidad (S-BWM) demostró que, independientemente de si el evaluador era un experto sénior con 35 años de experiencia o un especialista júnior, los datos señalaban de manera consistente al LSF como el camino más ético y eficiente.

Punto 3: La trampa del coste inicial frente al ciclo de vida.

En urbanismo sostenible, lo que hoy es barato puede resultar carísimo mañana. Existe una brecha crítica entre el presupuesto de obra y el LCC (costo del ciclo de vida) a 50 años. Aquí es donde entra en juego la funcionalidad (C9): no debemos considerar la vivienda social como un «refugio temporal», sino como un activo permanente que garantiza la dignidad y el patrimonio familiar.

Los sistemas pesados, como los paneles sándwich, pueden prometer rapidez, pero imponen cargas de mantenimiento y de demolición mucho más elevadas. Para evitar esta trampa, la evaluación debe considerar tres momentos:

  • Construcción: el gasto inmediato en materiales y mano de obra especializada.
  • Uso (mantenimiento): la inversión necesaria para que la casa sea habitable y segura (pintura, anticorrosión).
  • Fin de vida (EoL): el coste de «desaparecer» la estructura de forma responsable.

Punto 4: El «efecto dominó» del coste medioambiental.

Gracias al análisis causal DEMATEL, hemos descubierto que la sostenibilidad funciona como un juego de dominó. El coste de construcción es la pieza clave: el motor principal que impulsa el resto de los impactos.

La ciencia nos dice que no podemos mejorar la salud humana (C5), lo cual actúa como un criterio dependiente o «efecto» si simplemente nos enfocamos en indicadores sanitarios aislados. Para proteger la salud de las poblaciones urbanas, debemos «atacar» los impulsores causales: si optimizamos el coste inicial y la gestión de recursos desde el diseño, reduciremos inevitablemente la contaminación y el estrés ambiental que enferma a las ciudades décadas después.

Punto 5: El mito de que lo prefabricado siempre es mejor.

El estudio revela una ironía tecnológica. Los paneles sándwich con conexiones de pernos (LBSPS), que a primera vista parecen la cúspide de la innovación «prefabricada», ocuparon el último lugar en el ranking de sostenibilidad.

¿Por qué este sistema falló en el contexto de Lima? El análisis revela una paradoja: resultó un 20 % más costoso que la mampostería tradicional que pretendía reemplazar. El sistema se penalizó por una cadena de suministro local inmadura y la necesidad de una mano de obra extremadamente especializada. Esto debe servir de advertencia a los responsables de la toma de decisiones: la tecnología sin un marco institucional y un mercado local preparado es solo una solución teórica, no una realidad social.

Conclusión: una brújula para la política de vivienda.

No existe un sistema «perfecto», sino decisiones equilibradas basadas en datos. Mientras el LSF lidera la vanguardia, los muros de hormigón armado (RCW) se consolidan como la segunda opción: una alternativa económicamente sólida y viable en contextos donde la capacidad industrial del acero es limitada.

Como especialistas, nuestra misión es avanzar hacia procesos de evaluación que no sacrifiquen la calidad de vida en aras de la rapidez. Debemos comprender que cada ladrillo o cada perfil de acero es una decisión que afecta la salud y la economía de las generaciones futuras.

Ante el déficit global de vivienda, ¿estamos dispuestos a cambiar nuestra cultura constructiva para garantizar un hogar digno y sostenible para las generaciones futuras?

Aquí tienes una conversación en la que puedes escuchar argumentos sobre este trabajo.

En este vídeo puedes ver un resumen de las ideas más interesantes sobre este tema.

También os dejo un documento resumen, a modo de presentación.

Vivienda Social Sostenibilidad y Decisiones Integrales.pdf

 

Referencia:

LUQUE CASTILLO, X.; YEPES-BELLVER, L.; YEPES, V. (2026). Towards Sustainable Social Housing: An Integrative Life Cycle and Multi-Criteria Approach. Sustainable Cities and Society, 137, 107164. DOI:10.1016/j.scs.2026.107164

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Marco Vitruvio Polión

Marco Vitruvio Polión (c. 80 a. C.-70 a. C., 15 a. C.). https://www.bbc.com/mundo/noticias-62321557

Marco Vitruvio Polión (en latín Marcus Vitruvius Pollio; c. 80 a. C.-70 a. C., 15 a. C.), conocido simplemente como Vitruvio, fue un arquitecto e ingeniero romano del siglo I a. C. Se desconoce su lugar y año de nacimiento exactos, pero existen varias hipótesis. Maffei lo consideraba originario de Verona; otros estudios señalan Placentia, y algunos autores sostienen que nació en Mola di Gaeta (la antigua Formia), siendo esta última suposición la que parece estar mejor fundada, especialmente por la presencia de la gens Vitruvia en esa zona de la Campania. A pesar de la incertidumbre sobre su biografía, se sabe con certeza que tuvo una vida larga y activa y que su obra ha dejado una huella perdurable en la historia de la arquitectura y la ingeniería.

Vitruvio vivió en un periodo de fuertes transformaciones políticas. Tras décadas de guerras civiles, Roma se encontraba en plena transición de la República al Imperio y nuevos grupos sociales accedían a posiciones de poder antes inaccesibles. Este escenario de expansión territorial, riqueza y cambios culturales generó un gran interés por la construcción, tanto pública como privada, y constituyó el marco en el que Vitruvio desarrolló su carrera. En su juventud, sirvió como soldado bajo el mando de Julio César en Hispania y Grecia, donde trabajó como ingeniero militar especializado en la fabricación de piezas de artillería, como ballistae y scorpiones. En esas campañas adquirió experiencia en construcción militar e infraestructuras que después aplicaría en obras civiles. Posteriormente, residió en Roma, donde trabajó en obras imperiales. Tanto Julio César como Augusto le concedieron una subvención vitalicia en su vejez, lo que constituyó un reconocimiento explícito de su valía profesional y prestigio técnico. La obra que compuso en los últimos años de su vida, ya anciano y enfermo, fue el tratado De Architectura, dedicado a Augusto, su protector, y probablemente terminado antes del año 27 a. C., dado que no menciona los grandes edificios de mármol que caracterizaron el final del reinado de Augusto.

La influencia de Vitruvio también se extiende a su relación con la familia imperial. En su obra se insinúa que contó con la protección de Octavia, hermana de César Augusto, lo que refuerza la idea de que su carrera profesional estuvo vinculada al círculo más próximo al poder. En cuanto a su legado material, sus obras se han perdido casi por completo. Aun así, se conservan vestigios en la ciudad de Fano, donde construyó una famosa basílica y un arco de triunfo augusteo, que aún es visible, aunque ha sido modificado. En el ámbito técnico, se le atribuye la invención del módulo quinario en la construcción de acueductos, lo que constituye una importante aportación a la ingeniería hidráulica romana, y se detalla, además, el uso de la chorobates para nivelar el terreno con una precisión asombrosa. También diseñó máquinas de guerra y construyó numerosos monumentos, aunque la mayoría no han llegado hasta nuestros días.

El Hombre de Vitruvio, de Leonardo da Vinci ilustra, cinco siglos después, las proporciones del cuerpo humano descritas por Vitruvio. https://es.wikipedia.org/wiki/Vitruvio

La fama de Vitruvio se debe, sobre todo, a su tratado De Architectura, la única obra de estas características que se conserva de la Antigüedad clásica. Probablemente compuesto hacia el año 27 a. C., tiene carácter de manual resumido y divulgativo y refleja los procedimientos de la arquitectura romana del último siglo de la República. Aunque en ocasiones resulta incompleto u oscuro, el tratado se organiza en diez libros que abarcan de forma sistemática los distintos aspectos de la arquitectura, desde la teoría hasta la práctica constructiva. Su estructura y contenido constituyen un documento insustituible, también por la información que aporta sobre la pintura y la escultura griegas y romanas, con referencias a artistas y obras.

El libro I comienza con consideraciones sobre las cualidades y los deberes del arquitecto y define la arquitectura como ciencia y arte. Vitruvio expone que la aedificatio incluye la construcción de edificios públicos, clasificados según su finalidad en defensio, religio u oportunitas, y la construcción de edificios privados, en los que se integran aspectos como la gnomónica y la machinatio. El primer libro también aborda problemas urbanísticos, como la elección de lugares adecuados para fundar ciudades, el trazado de calles orientadas para evitar los vientos dominantes, la construcción de murallas defensivas y la distribución de edificios dentro del recinto urbano.

En el libro II, tras repasar la evolución de la arquitectura desde los primeros tiempos, Vitruvio aborda la elección y el uso de materiales y de estructuras murales, con ejemplos prácticos de obras romanas y griegas, destacando especialmente las propiedades de la arena volcánica de Pozzuoli (pulvis puteolanus) para la fabricación de hormigón hidráulico. El libro III describe los distintos tipos de templos y establece normas de proporción y simetría para sus planimetrías y sus partes, prestando especial atención al orden jónico. La columna adquiere una importancia central, ya que regula matemáticamente las proporciones del templo. El libro IV trata sobre los templos dóricos, corintios y toscanos e incorpora preceptos técnicos y rituales de construcción.

El libro V se dedica a los edificios de utilidad pública: foros, basílicas, erarios, cárceles, curias, teatros, pórticos, baños, palestras y puertos. En este apartado, Vitruvio demuestra sus conocimientos técnicos, especialmente en lo relativo a teatros y puertos, donde describe el uso de vasos de bronce afinados armónicamente para mejorar la acústica (echea). Se aprecia un carácter innovador al mencionar y describir brevemente una obra propia: la basílica de Fano. El libro VI trata sobre los edificios privados y supone un distanciamiento respecto a los tratadistas griegos, pues Vitruvio reflexiona sobre cómo el clima y las costumbres determinan las diferencias en la disposición de las viviendas griegas y romanas. El libro VII ofrece preceptos prácticos para los acabados, como enjalbegados, pavimentos y decoraciones esculpidas o pintadas, que confieren a los edificios venustatem y firmitatem.

En el libro VIII, Vitruvio se presenta como un estudioso de la hidráulica y constructor de conductos hidráulicos y aborda cuestiones relacionadas con la ingeniería del agua, incluyendo métodos para descubrir manantiales subterráneos observando la vegetación y los vapores matutinos. El libro IX trata de problemas geométricos y astronómicos aplicados a la gnomónica. Finalmente, en el libro X, retomando conocimientos griegos, se abordan la mecánica y las máquinas de paz y de guerra. En esta última parte, el autor se adentra en un campo de gran interés para él, aunque su lectura resulta difícil para el lector moderno debido a la pérdida de las ilustraciones originales y a la ausencia de un lenguaje técnico consolidado en latín. En este sentido, Vitruvio intentó crear un nuevo lenguaje técnico para describir la arquitectura, transliterando términos griegos o inventándolos en latín, un esfuerzo que algunos especialistas modernos han valorado como innovador.

Conceptualmente, el pensamiento de Vitruvio se inspira en un racionalismo aritmético heredado de la escuela pitagórica, que se complica al combinarse con principios prácticos. La experiencia constructiva interviene continuamente en su juicio, por lo que, desde un punto de vista teórico, algunas ideas resultan confusas y otras categorías no pueden interpretarse con seguridad, como ordinatio, dispositio, distributio, euritmia o symmetria.  Entre sus conceptos más influyentes se encuentra la tríada vitruviana: la estabilidad, la utilidad y la belleza (firmitas, utilitas y venustas), que se presentan como cualidades inseparables de una estructura bien concebida. Estas ideas no solo se aplican a edificios públicos, sino también a las residencias privadas, especialmente a las villas de los más ricos, en las que Vitruvio hace hincapié en la decoración interior, la pintura mural y el estuco, así como en la orientación y la función de cada estancia.

A lo largo de los siglos, De Architectura tuvo una fortuna variable. Aunque se conoció y se empleó en la Edad Media —siendo copiado en monasterios como el de Saint Gall—, no ejerció una verdadera influencia sobre el pensamiento artístico hasta el Renacimiento, cuando figuras como León Battista Alberti retomaron y difundieron sus ideas. El redescubrimiento y la difusión del tratado se vieron favorecidos por la imprenta y la edición príncipe de 1486, publicada en Roma por Giovanni Sulpicio da Veroli, resultó decisiva para que los artistas renacentistas accedieran a las formas arquitectónicas de la antigüedad grecorromana. En el siglo XVI, la fama de Vitruvio superó los méritos reales de su obra y se convirtió en un canon rígido de la arquitectura antigua, interpretado de manera normativa en muchos tratados posteriores. En este periodo, el tratado se publicó en numerosos países y se consolidó como una fuente documental insustituible, no solo por su información sobre arquitectura, sino también sobre pintura y escultura, así como por las noticias que aporta sobre artistas y obras.

La influencia de Vitruvio se observa tanto en la evolución de la arquitectura renacentista como en la creación de imágenes emblemáticas como el Hombre de Vitruvio de Leonardo da Vinci (c. 1490). Este dibujo se basó en pasajes de De Architectura y refleja la idea, que se remonta al pensamiento pitagórico y platónico, de que el cuerpo humano es un modelo de proporción y armonía. La idea de que la geometría se deriva de la forma humana y de que las proporciones del cuerpo pueden inscribirse en figuras geométricas como el círculo y el cuadrado convirtió al Hombre de Vitruvio en un símbolo de la conexión entre la naturaleza, las matemáticas y la arquitectura.

Entre las traducciones más importantes destaca la versión italiana de Cesare Cesariano, publicada en 1512 en Como bajo el título Di Lucio Vitruvio Pollione e Cesare Augusto de Architetture… translato in vulgare sermone commentato et affigurato da Cesare Cesariano. Esta edición fue el primer intento de traducir el tratado al italiano y se acompañó de un extenso comentario con numerosas citas de autores clásicos como Plinio el Viejo. Aunque fue criticada por la oscuridad de su lenguaje, supuso un avance importante, ya que se revisaron los códices con método y se ofreció una rica presentación tipográfica. Sus adiciones y comentarios ejercieron una gran influencia en ediciones posteriores hasta que la traducción veneciana de Daniele Barbaro, ilustrada por Andrea Palladio, la superó en claridad y rigor.

En conjunto, Vitruvio puede considerarse una figura clave en la historia de la arquitectura y la ingeniería. Su tratado no solo documenta la técnica constructiva romana, sino que también plantea principios teóricos sobre proporción, belleza y funcionalidad que han perdurado a lo largo de los siglos y siguen siendo una referencia en la cultura arquitectónica occidental.

Dejo un par de videos sobre este eminente personaje. Espero que os sean de interés.

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Vivienda social sostenible: un enfoque integrador de ciclo de vida y evaluación multicriterio

Acaban de publicar un artículo nuestro en Sustainable Cities and Society, una de las revistas de mayor impacto científico, ubicada en el primer decil del JCR. En este trabajo se propone un enfoque integrador basado en el ciclo de vida y en métodos de evaluación multicriterio para analizar la vivienda social sostenible. La investigación se enmarca en el proyecto RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. A continuación, se presenta un resumen del trabajo.

Los principales resultados revelan que el sistema Light Steel Frame (LSF) es la alternativa más sostenible, ya que logra un equilibrio superior entre la eficiencia en el uso de los recursos, la durabilidad y la reducción del mantenimiento. Un descubrimiento crucial es el papel de la dimensión social, que representó casi el 40 % del peso total en la evaluación, por encima de las dimensiones económica y medioambiental. El análisis causal identifica el coste de construcción, la funcionalidad y los agentes de la cadena de valor como los principales factores que condicionan el rendimiento sostenible del resto del sistema.

El artículo presenta un marco metodológico integrador que combina evaluaciones basadas en el ciclo de vida —análisis de ciclo de vida (LCA), análisis de coste del ciclo de vida (LCC) y análisis de ciclo de vida estocástico (S-LCA)— con técnicas avanzadas de decisión multicriterio: método mejor-peor (BWM), análisis DEMATEL difuso y análisis MARCOS. Esta integración permite incorporar ponderaciones de expertos, modelar relaciones causales entre criterios y sintetizar resultados frente a soluciones ideales o anti-ideales, lo que aumenta la transparencia en la priorización de alternativas constructivas. Este enfoque se ha aplicado a un caso real de vivienda social en Perú, en el que se han comparado cinco sistemas estructurales representativos: LSF, LBSPS, RCW, RCF-M y RCF-CP. El estudio ha proporcionado pruebas empíricas sobre los costes del ciclo de vida, los impactos ambientales y las prestaciones sociales que respaldan las decisiones de diseño y las políticas.

El estudio analiza cinco sistemas constructivos adaptados a contextos de urbanización rápida (específicamente en Lima, Perú), que van desde métodos convencionales hasta industrializados:

Entre las aportaciones metodológicas, la combinación de BWM con una agregación basada en credenciales profesionales reduce la carga de comparación y atenúa los sesgos en la agregación de juicios, mientras que la extensión difusa de DEMATEL permite identificar los criterios que funcionan como impulsores del sistema y los que actúan como receptores. Esta capacidad para distinguir entre causas y efectos permite aclarar qué palancas hay que modificar para lograr efectos amplificados en la sostenibilidad. Por último, la validación cruzada con otros métodos de MCDM y los ensayos de sensibilidad aumentan la confianza en la estabilidad de los resultados.

Discusión de resultados

Los análisis económicos muestran que, en un horizonte de 50 años y por metro cuadrado, los sistemas basados en acero ligero (LSF) tienen los menores costes totales de ciclo de vida, mientras que algunas alternativas prefabricadas, como el LBSPS, tienen los mayores costes de construcción. Estos datos implican que si solo se tiene en cuenta la inversión inicial, se pueden tomar decisiones subóptimas, ya que no se consideran el mantenimiento y el fin de vida.

En términos ambientales, la evaluación con ReCiPe (endpoint) sitúa al LSF como el sistema con el menor impacto agregado, principalmente debido a su menor intensidad material. Por el contrario, las soluciones con mayor presencia de hormigón y ladrillo presentan una carga superior, especialmente en la dimensión de recursos. Esta diferenciación pone de manifiesto la influencia del perfil material y del proceso de fabricación en la huella medioambiental de la vivienda y sugiere que, en la práctica profesional, se deben priorizar medidas que reduzcan la demanda de materiales energéticamente intensivos en la fase de fabricación.

La S-LCA revela una tensión entre la industrialización y la exposición social: las alternativas más industrializadas, como el LSF y el LBSPS, presentan mayores valores de exposición laboral y de funcionalidad exigente, mientras que las tipologías convencionales de hormigón muestran menores riesgos sociales, medidos en Medium Risk Hours. Este resultado indica que la adopción de sistemas industrializados exige prestar atención explícita a la gestión del trabajo, la formación y la coordinación de la cadena de suministro para evitar que los impactos negativos se transfieran al personal y a la comunidad.

La síntesis mediante MARCOS ubica a LSF como la alternativa mejor valorada en el escenario analizado, seguida de RCW y RCF-M. Los sistemas LBSPS y RCF-CP quedan en posiciones inferiores. Las pruebas de sensibilidad (variación de los pesos de ±15 %, escenarios de distancia de transporte y estratificación de expertos) muestran que el orden general se mantiene, lo que indica cierta robustez frente a perturbaciones razonables en los supuestos. Estos resultados permiten extraer una conclusión práctica: en contextos con características similares a las del caso estudiado, las soluciones ligeras industrializadas pueden mejorar la relación entre coste, impacto ambiental y rendimiento técnico, siempre que se gestionen adecuadamente los aspectos sociales y de ejecución.

Un aspecto metodológico de interés es la identificación de los criterios causales. La técnica DEMATEL identifica el coste de construcción, la funcionalidad y las interacciones con la cadena de valor como criterios que inciden en el resto del sistema, mientras que los indicadores ambientales, como la salud humana y la conservación de los ecosistemas, se presentan principalmente como efectos. Esto sugiere que las intervenciones en los costes de construcción y en la organización funcional pueden provocar mejoras indirectas en la sostenibilidad ambiental y social, lo cual resulta relevante al diseñar políticas y contratos que incentiven las prácticas integradas.

Futuras líneas de investigación

Una línea de trabajo inmediata consiste en ampliar la diversidad y el tamaño del panel de agentes consultados para captar las variaciones en las prioridades y las competencias profesionales. Esto permitiría evaluar la sensibilidad de las ponderaciones y mejorar la representatividad social del proceso. Otra opción es trasladar y recalibrar el marco a otros contextos geográficos y tipologías constructivas, como viviendas de mayor altura o equipamientos públicos, para evaluar la transferibilidad de la clasificación y de la estructura causal identificada en este estudio.

En el ámbito técnico, utilizar datos primarios de obras reales en lugar de bases de datos secundarias aumentará la fiabilidad de la evaluación del ciclo de vida (LCA) y del análisis del ciclo de vida (S-LCA) y mejorará la precisión de los modelos de coste del ciclo de vida (LCC). La incorporación de enfoques dinámicos, como la LCA dinámica o las simulaciones acopladas a plataformas BIM, puede facilitar las evaluaciones en etapas iniciales y permitir análisis de sensibilidad más detallados relacionados con la sustitución de componentes, las reparaciones y las evoluciones tecnológicas. Asimismo, explorar técnicas de optimización multiobjetivo que vinculen explícitamente las restricciones económicas con las metas ambientales y sociales podría proporcionar soluciones de diseño más operativas para promotores y organismos públicos.

Desde la perspectiva social, investigar intervenciones concretas de capacitación, reorganización de procesos y de contratos que reduzcan la exposición de los trabajadores a los sistemas industrializados aportará pruebas sobre cómo mantener los beneficios ambientales y económicos sin incrementar los impactos sociales. Por último, el estudio de la interacción entre políticas públicas, incentivos financieros y la adopción tecnológica ofrecerá información útil para diseñar instrumentos que favorezcan soluciones constructivas más equilibradas en el marco de los programas de vivienda social.

Conclusión

El estudio proporciona un marco metodológico replicable y sólido que combina la evaluación del ciclo de vida con técnicas multicriterio capaces de representar las interdependencias y la incertidumbre. Los resultados empíricos indican que, en el caso analizado, las soluciones ligeras industrializadas presentan ventajas en términos de coste y de huella ambiental, aunque se requieren medidas específicas para reducir los riesgos sociales derivados de su ejecución. La metodología y los resultados obtenidos sientan las bases para orientar las políticas y las decisiones de los proyectos y ponen de manifiesto la necesidad de ampliar los datos primarios, diversificar la muestra de expertos y conectar el análisis con herramientas digitales de diseño y gestión.

Referencia:

LUQUE CASTILLO, X.; YEPES-BELLVER, L.; YEPES, V. (2026). Towards Sustainable Social Housing: An Integrative Life Cycle and Multi-Criteria Approach. Sustainable Cities and Society, 137, 107164. DOI:10.1016/j.scs.2026.107164

Dejo a continuación el artículo completo, ya que está publicado en abierto.

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Pánico, secreto y vientos diagonales: La crisis de 59 pisos que casi colapsa el Citigroup Center

Base del Citigroup Center junto a la Iglesia de San Pedro, lo que obligó a una disposición inusual de las columnas. https://es.wikipedia.org/wiki/Citigroup_Center

Introducción: El gigante con pies de barro.

Los rascacielos son monumentos a la permanencia. Se elevan sobre nuestras ciudades como símbolos de ingenio, poder y estabilidad estructural. Sin embargo, en 1978, el Citigroup Center, uno de los edificios más innovadores y reconocibles de Nueva York, ocultaba un secreto aterrador. Inaugurado con gran fanfarria en 1977, este hito de la ingeniería estaba, de hecho, peligrosamente cerca del colapso.

La ironía central de esta historia es casi cinematográfica: el fallo catastrófico se descubrió gracias a la pregunta de una estudiante universitaria, y la persona que cometió el error de cálculo que puso en peligro a miles de personas fue la misma que se convirtió en el héroe que los salvó. Esta es la historia de cómo una combinación de error humano, ética profesional y una suerte increíble evitó uno de los mayores desastres arquitectónicos de la historia moderna.

1. No bastó con un solo error; se necesitaron dos para poner en jaque al gigante.

El fallo que puso en jaque al Citigroup Center no fue un simple descuido, sino la combinación de dos errores críticos que se multiplicaron entre sí.

El primero fue un error de cálculo cometido por William LeMessurier, el ingeniero jefe. Siguiendo el código de construcción de la época, calculó las cargas de viento que incidían perpendicularmente en las caras del edificio. Sin embargo, debido al diseño único de la torre, que estaba apoyada sobre cuatro enormes pilares situados en el centro de cada lado en lugar de en las esquinas, pasó por alto que los vientos diagonales (conocidos como quartering winds) ejercían una tensión mucho mayor. Este descuido incrementó la carga en las uniones estructurales clave en un 40 %.

El segundo error agravó fatalmente el primero. Durante la construcción, la empresa constructora Bethlehem Steel propuso sustituir las uniones soldadas, que eran más resistentes pero también más costosas, por uniones atornilladas, más económicas. Basándose en los cálculos originales de vientos perpendiculares, este cambio parecía una modificación rutinaria y segura, por lo que la oficina de LeMessurier lo aprobó sin que él revisara personalmente las implicaciones. En aquel momento, fue una decisión técnicamente sólida, pero con el paso del tiempo se consideró fatal.

La combinación de un error oculto y una decisión que parecía segura resultó devastadora. La carga adicional del 40 % de los vientos diagonales aplicada a las uniones atornilladas más débiles provocó un aumento catastrófico del 160 % en la tensión de las conexiones. Esto significaba que una tormenta que ocurre cada 55 años podría ser desastrosa. Sin embargo, el peligro real era aún mayor: si el amortiguador de masa sintonizado del edificio, que dependía de la electricidad, fallaba durante un apagón —algo muy probable durante un huracán—, una tormenta mucho más común, de las que golpean Nueva York cada dieciséis años, podría derribarlo.

2. El «héroe» de la historia fue el ingeniero que cometió el error.

Tras descubrir el fallo, William LeMessurier se enfrentó a un dilema ético devastador. Años después, relataría que consideró todas las opciones, desde guardar silencio y arriesgar miles de vidas hasta el suicidio para escapar de la desgracia profesional.

Sin embargo, LeMessurier tomó la decisión más honorable: asumir toda la responsabilidad. Consciente de que esto podría significar el fin de su carrera, la bancarrota y la humillación pública, se puso en contacto con los directivos de Citicorp para informarles de que su flamante rascacielos de 175 millones de dólares era fundamentalmente inseguro. En ese momento, su mentalidad no se limitaba al deber, sino que también reflejaba un profundo sentido de su posición única, como él mismo describió:

«Tenía información que nadie más en el mundo poseía. Tenía en mis manos el poder de influir en eventos extraordinarios que solo yo podía iniciar».

Para su sorpresa, la reacción de los ejecutivos de Citicorp, liderados por el presidente Walter Wriston, no fue de ira, sino de una calma pragmática. En lugar de buscar culpables, Wriston se centró de inmediato en la solución. Pidió un bloc de notas amarillo, empezó a redactar un comunicado de prensa y bromeó: «Todas las guerras se ganan con generales que escriben en blocs amarillos». Este gesto de liderazgo, enfocado y sereno, sentó las bases para la increíble operación de rescate que estaba a punto de comenzar.

El Citigoup Center. https://es.wikipedia.org/wiki/Citigroup_Center

3. Una llamada casual de una estudiante lo desencadenó todo.

Toda esta crisis existencial y de ingeniería se desencadenó en junio de 1978 por un hecho tan improbable como una simple llamada telefónica. Al otro lado de la línea estaba Diane Hartley, una estudiante de ingeniería de la Universidad de Princeton que analizaba la estructura del Citigroup Center para su tesis.

Hartley llamó a LeMessurier con preguntas sobre la estabilidad del edificio frente a vientos diagonales. Confiado en su diseño, LeMessurier le explicó pacientemente por qué la estructura era sólida. Sin embargo, la llamada de Hartley sembró una semilla. No porque tuviera una preocupación inmediata, sino porque la conversación lo inspiró, LeMessurier decidió que el tema sería un excelente ejercicio académico para la conferencia que preparaba para sus propios estudiantes de Harvard.

Fue durante este recálculo, realizado por pura curiosidad intelectual, cuando descubrió con horror su error original. La llamada casual de Hartley no le dio la respuesta, pero le hizo la pregunta correcta en el momento adecuado, lo que supuso el golpe de suerte que reveló una vulnerabilidad mortal y activó la carrera contrarreloj para evitar una catástrofe inimaginable.

4. Una operación secreta, un huracán y una huelga de prensa lo mantuvieron en secreto.

La reparación del Citigroup Center fue una operación clandestina de alta tensión. Bajo el nombre en clave «Proyecto SERENE», los equipos trabajaban con una precisión coreografiada. Cada noche, los carpinteros llegaban a las 17:00 h para construir recintos de madera contrachapada alrededor de las juntas que había que reparar. Entre las 20:00 y las 04:00, con el sistema de alarma contra incendios desactivado, los soldadores trabajaban para reforzar más de doscientas uniones atornilladas con placas de acero de dos pulgadas de espesor. Finalmente, un equipo de limpieza eliminaba todo rastro del trabajo antes de la llegada de los primeros empleados a las 8 a. m., ajenos al peligro que se cernía sobre ellos.

El drama alcanzó su punto álgido a principios de septiembre de 1978, cuando el huracán Ella, una tormenta muy intensa, se dirigía directamente hacia la ciudad de Nueva York. Con las reparaciones a medio terminar, el edificio seguía siendo vulnerable. En secreto, las autoridades elaboraron planes para evacuar la torre y una zona de diez manzanas a su alrededor.

Entonces, la suerte intervino de nuevo. A pocas horas de la posible catástrofe, el huracán Ella viró inesperadamente hacia el Atlántico, salvando a la ciudad. El suspiro de alivio fue inmenso. Y, como si esto no fuera suficiente, un último golpe de fortuna mantuvo todo en secreto: justo cuando la historia estaba a punto de filtrarse, comenzó una huelga de periódicos en toda la ciudad que duró varios meses. La huelga enterró la noticia por completo y el casi desastre permaneció oculto al público durante casi veinte años, hasta que fue revelado en un artículo de The New Yorker en 1995.

Conclusión: la delgada línea entre el desastre y la ética.

La historia del Citigroup Center es un poderoso recordatorio de la fragilidad que puede esconderse tras una apariencia de fortaleza. Una combinación de error humano, profunda ética profesional, liderazgo decisivo y una buena dosis de suerte evitó lo que podría haber sido uno de los peores desastres arquitectónicos de la historia. El ingeniero que cometió el error lo afrontó con una valentía que salvó incontables vidas y, paradójicamente, reforzó su reputación.

La historia del Citigroup Center nos recuerda que incluso los símbolos de la permanencia pueden ser frágiles. Nos deja con una pregunta: ¿cuántos otros secretos se esconden en las estructuras que nos rodean, esperando a que una simple pregunta los saque a la luz?

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

Aquí puedes ver un vídeo que resume bien el contenido del artículo.

 

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