Os dejo a continuación la grabación de la Conferencia Magistral que tuve la ocasión de presentar en el Congreso Nacional de Ingeniería Civil 2021. Dicho evento tuvo lugar en la modalidad virtual del 28 de junio al 02 de julio del 2021. El Congreso Nacional de Ingeniería Civil es el evento que reúne a profesionales, docentes, investigadores y empresarios del sector de la construcción en una jornada de capacitación acerca de las últimas innovaciones producto de las actividades de investigación en el sector de la construcción. Agradezco, una vez más, al Consejo Departamental de ICA del Colegio de Ingenieros del Perú – Capítulo de Ingeniería Civil, la deferencia que tuvo conmigo al invitarme a participar en su Congreso.
Categoría: carreteras
¿Se debe controlar el espesor de tongada y el número de pasadas en la compactación?
Suele ser habitual en este blog hacer preguntas como título al contenido de lo que se explica a continuación. La pregunta aquí expuesta tiene que ver con el control del proceso de la compactación de los suelos. En un artículo anterior ya hablamos del control de la calidad de la compactación, distinguiendo el control de recepción del control del proceso. En España el control de recepción parece que es el que prevalece para el cliente, mientras que la empresa constructora suele ocuparse del control del proceso para no incurrir en costes innecesarios. Pero esta forma de actuar no es común en todos los países, y menos con las nuevas tecnologías.
En efecto, atendiendo al control del proceso, hoy día la tecnología incorpora un control de la compactación automático que guía al conductor de la máquina a saber si ha cumplido con las especificaciones exigidas. Se trata de una compactación inteligente que evita un número de pasadas excesivo y, por tanto, aumenta el rendimiento y reduce el coste de esta unidad de obra. Por tanto, el control del proceso claramente se puede automatizar. Pero no siempre ha sido esto así.
En España, el “control de procedimiento” queda descrito en el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3), que establece en su artículo 330 que “cuando lo indique el Proyecto o lo aconsejen las características del material o de la obra, y previa autorización del Director de las Obras, las determinaciones “in situ” de densidad, humedad, y módulo de deformación se complementarán por otras, como los ensayos de huella ejecutados según NLT 256 o el método de “Control de procedimiento” a partir de bandas de ensayo previas. En estas últimas deberán quedar definidas, para permitir su control posterior, las operaciones de ejecución, equipos de extendido y compactación, espesores de tongada, humedad del material y número de pasadas, debiendo comprobarse en esas bandas de ensayo que se cumplen las condiciones de densidad, saturación, módulo de deformación y relación de módulos que se acaban de establecer. En estas bandas o terraplenes de ensayo el número de tongadas a realizar será, al menos, de tres (3)”. Es decir, se trata de realizar un tramo de prueba donde poder determinar, para un material con unas condiciones determinadas, el espesor de tongada, la humedad del material y el número de pasadas.
Sin embargo, la determinación del espesor de capa y número de pasadas puede ser un quebradero de cabeza. En efecto, es posible que el espesor real sea muy diferente al previsto. Suele estar asociado a la elección del equipo de transporte y extensión de tierras. Esta variabilidad obliga a recalcular cada vez el número de pasadas necesario para cada capa. Evidentemente, esto complica la ejecución de la obra, y por ello, raramente se hace este cálculo. Además, la maquinaria puede realizar a la vez la extensión y la compactación, con lo que este control se vuelve poco realista.
Las recomendaciones francesas ofrecen una alternativa inteligente a este tipo de problema. Se trata de fijar un espesor máximo de tongada para cada tipo de suelo y de maquinaria empleada. Pero en vez de exigir un número de pasadas, se recurre al parámetro Q/S, donde Q es el volumen de suelo que se compacta durante un tiempo determinado y S es la superficie cubierta por el compactador para ese tiempo. El cuentakilómetros del compactador nos indica la distancia recorrida en el tiempo de referencia. Basta saber la anchura eficaz de compactación para conocer la superficie S cubierta, pues basta multiplicar dicha anchura eficaz por la distancia indicada.
El parámetro Q/S es más sencillo de medir y controlar que la determinación del número de pasadas. De hecho, Q/S tiene la ventaja de que no hay que realizar ajustes (al menos en primera aproximación), pues el esfuerzo de compactación al que corresponde una superficie S está relacionado con el volumen total Q, en vez de estar definido por tongada elemental, tal y como sucede en el caso en el que se indica el número de pasadas (Morilla, 2012).
Os dejo a continuación varios vídeos donde se explica la solución para el control automático de la compactación. Espero que os gusten.
Referencias:
MORILLA, I. (2012). Interpretación de los ensayos geotécnicos en suelos. 627 pp., Madrid.
YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente n.º 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág. ISBN: 84-7721-551-0.
YEPES, V. (2021). Procedimientos de construcción para la compactación y mejora del terreno. Colección Manual de Referencia, 1ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 426 pp. Ref. 428. ISBN: 978-84-9048-603-0.
YEPES, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 243 pp. Ref. 442. ISBN: 978-84-1396-046-3
YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3
Cursos:
Curso de compactación superficial y profunda de suelos en obras de ingeniería civil y edificación.
Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.
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¿Es exacto el ensayo del equivalente de arena?
Recuerdo los quebraderos de cabeza que teníamos en mis primeras obras de carreteras cuando teníamos que aceptar determinadas zahorras por culpa del equivalente de arena. Se trata de un ensayo, muy sencillo en cuanto a su realización, que permite estimar la cantidad de finos presentes en un suelo poco plástico o en un árido fino. Este ensayo lo propuso F.N. Hveem para evaluar cualitativamente, de forma rápida, la cantidad y la actividad de los finos de un suelo. En apretada síntesis, se trata de evaluar la limpieza de un material que llega a una obra para utilizarlo como base granular, relleno drenante o incluso, en el caso de arenas, para su uso en hormigones o en aglomerados. Lo que se busca es un equivalente de arena alto, pues cuanto mayor es este valor, más alta sería la calidad del material.
Para realizar este ensayo debemos acudir a la norma UNE-EN 933-8: “Ensayos para determinar las propiedades de los áridos. Parte 8: Evaluación de los finos. Ensayo del equivalente de arena”. También se puede recurrir a otras normas como la ASTM D2429. Este ensayo se aplica a la fracción arenosa de un suelo. Tras mezclar el suelo seco con un líquido floculante de la arcilla, se agita la mezcla y se deja reposar durante un tiempo para medir la altura que alcanza la parte arcillosa y la que tiene la parte arenosa. Para eso se utiliza una varilla especial. El Equivalente de Arena (EA) sería la relación entre la altura de la arena respecto a la altura de la arcilla multiplicada por 100, tal y como podemos ver en la Figura 1.
En este enlace la Escuela de Ingenieros de Caminos de Madrid tenéis una descripción del ensayo y unos vídeos explicativos que creo os pueden interesar: http://www2.caminos.upm.es/departamentos/ict/lcweb/ensayos_aridos/equivalente_arena.html
El Equivalente de Arena es un ensayo que puede poner en entredicho la calidad de un material usado en carreteras, tal y como os comenté en el caso de mis primeras obras en el entorno de Valencia. Así, por ejemplo, para una zahorra artificial el PG-3 exige un valor superior a 40 cuando se trata de un tráfico T00 a T1, mismo valor que el usado para el material usado para un gravacemento tipo GC20 o un riego de imprimación o curado. Para las mezclas bituminosas en caliente ya se exige un valor de 55 y en el caso de pavimentos de hormigón en zonas sometidas a heladas, el EA debe superar 80.
En el caso del hormigón estructural, el reciente “Código estructural” de 2021 indica que el EA no será inferior a 70 en el caso de hormigones usados en obras sometidas a la clase de exposición X0 o XC, mientras que será de 75 en el resto de los casos. No obstante, si las arenas proceden del machaqueo de rocas calizas o dolomías (rocas sedimentarias carbonáticas que contienen al menos un 70% de calcita, dolomita o de ambas) que no cumplan con el equivalente de arena, pueden aceptarse como válidas bajo determinadas condiciones usando el ensayo azul de metileno, según la norma UNE-EN 933-9.
Las decisiones que se toman con este ensayo son de gran calado. Podemos rechazar un material que sea el que tengamos a nuestra disposición, siendo inviable económicamente traer otro material alternativo. Por tanto, es procedente revisar la exactitud que tiene el ensayo.
En efecto, este ensayo debe tomarse como un control rápido que sustituya a un ensayo granulométrico, pues los resultados se encuentran muy influenciados por las características del fino presente (por ejemplo, si son limos o arcillas). Incluso si se trata de una arcilla, la composición mineralógica y su reacción al líquido floculante pueden influir en los resultados. No es lo mismo un fino calizo que otro silíceo, o una arcilla muy plástica o expansiva.
Por otra parte, si se realiza la agitación por parte de una persona que no siga escrupulosamente las instrucciones del ensayo, se pueden incrementar los errores. Por lo que se prefiere siempre una agitación mecánica normalizada.
Dicho esto, la recomendación es evidente. Cuando un material va sobrado en cuanto a su Equivalente de Arena, este ensayo rápido supone un control para evitar contaminación o problemas puntuales de calidad. Pero si estamos en una situación límite, lo que hay que hacer es buscar la correlación entre el Equivalente de Arena y el Ensayo Granulométrico para corregir las desviaciones que pudiesen haber. Siempre mandará el Ensayo Granulométrico en caso de duda.
En la Figura 2 se observa que, si bien hay cierta tendencia a que el menor contenido de finos tiende a presentar más altos de equivalente de arena, el coeficiente de determinación de dicha relación es bajo (el modelo explica algo menos del 25% de la variabilidad). No obstante, si el material tiene la misma procedencia, la variabilidad es mucho menor que en el caso de materiales diferentes. Sea como sea, no podemos rechazar directamente un material con un EA bajo sin tomar las precauciones debidas.
Os dejo a continuación un vídeo donde se explica el ensayo del Equivalente de Arena.
Referencias:
ANEFA (2018). Guía española de áridos reciclados procedentes de residuos de construcción y demolición (RCD), 292 pp.
Morilla, I. (2012). Interpretación de los ensayos geotécnicos en suelos. 627 pp., Madrid.
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Las ecoestructuras: pasos de fauna y estructuras de permeabilidad territorial en tiempos de opulencia
Me ha causado cierto impacto la reflexión de Javier Rui-Wamba cuando en su libro “Teoría unificada de estructuras y cimientos. Una mirada transversal“, realiza una cronología y analiza la semántica asociada a las estructuras del transporte, en particular a los puentes. Textualmente dice lo siguiente: “Mucho más recientemente, en la época de opulencias económicas que suele preludiar otras de decadencia, nacieron las que algunos llaman ‘ecoestructuras’, como pueden ser los pasos de fauna y las estructuras de permeabilidad territorial“.
Resulta curioso relacionar la opulencia económica con la aparición de nuevos conceptos estructurales para los que se hace necesario, incluso, un nuevo vocabulario para describirlas. Los pasos de fauna, también llamados “ecoductos” o “puentes verdes” permiten, como indica su propio nombre, el paso de los animales a través de las autopistas o líneas férreas. Pueden ser puentes, túneles, escaleras para peces o, incluso, tendidos de cable de cuerda, todo depende del tipo de fauna que tenga que atravesar el obstáculo.
Espero que la protección medioambiental no tenga que ser exclusiva de los periodos de opulencia, pues ya hemos visto nuestra dependencia absoluta de nuestro entorno para la supervivencia como especie. Os dejo a continuación varias imágenes al respecto.
Os dejo también algunos vídeos al respecto de estas ecoestructuras.
Sostenibilidad de las carreteras rurales mediante la lógica neutrosófica
Acaban de publicarnos un artículo en la revista Sustainability, revista indexada en el JCR. En este caso se ha considerado la incertidumbre en la determinación de los criterios para la sostenibilidad en carreteras rurales usando la lógica neutrosófica. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
En Latinoamérica existe una gran diferencia entre los kilómetros de vías pavimentadas y los que no tienen ningún tipo de protección. Esta situación se agrava en las zonas rurales, limitando las oportunidades de desarrollo y la calidad de vida de los habitantes. En Chile, existen programas estatales que buscan reducir la brecha territorial a través de soluciones básicas de pavimentación de bajo costo; sin embargo, los criterios de priorización aplicables a los caminos rurales son poco claros. Son múltiples los actores que intervienen en los espacios rurales, y la inexistencia de patrones de referencia aumenta la subjetividad en la toma de decisiones de este tipo de infraestructuras. Este estudio intenta determinar los criterios que influyen en la selección de caminos rurales en el sur de Chile para promover el desarrollo territorial sostenible considerando los múltiples actores y la incertidumbre del proceso de selección. Para ello, se realizó una revisión documental, visitas a terreno y 12 entrevistas semiestructuradas. Los criterios se han validado a través de un panel multidisciplinario de expertos y la aplicación de números neutrosóficos para abordar la incertidumbre derivada de estas consultas. Los resultados de este estudio aportan 14 criterios basados en la sostenibilidad para apoyar la planificación de caminos rurales básicos en el sur de Chile.
Abstract:
In Latin America, there is a wide gap between kilometers of paved ways and those with no type of protection. This situation is worse in rural areas, limiting development opportunities and inhabitants’ quality of life. In Chile, there are state programs that seek to reduce the territorial gap through basic low-cost paving solutions; however, the prioritization criteria for rural roads are unclear. Multiple actors affect the rural territories, and the non-existence of reference patterns increases subjectivity in infrastructure decision making. This study attempts to determine criteria that influence the selection of rural roads in southern Chile to promote sustainable territorial development considering multiple actors and the uncertainty of the selection process. For this, a documentary review, field visits, and 12 semi-structured interviews were conducted. The criteria are validated through a multidisciplinary panel of experts and the application of neutrosophic numbers to address the uncertainty derived from the expert consultations. The results of this study contribute 14 sustainable criteria in order to support the planning of basic rural roads in southern Chile.
Keywords:
Rural road; uncertainty; Chile; neutrosophic; sustainability; stakeholders
Reference:
SIERRA, L.; ARAYA, F.; YEPES, V. (2021). Consideration of uncertainty and multiple disciplines in the determination of sustainable criteria for rural roads using neutrosophic logic. Sustainability, 13(17):9854. DOI:10.3390/su13179854
Resistencia a la rodadura de cadenas y neumáticos en la maquinaria
La resistencia a la rodadura se define como el esfuerzo que hay que vencer para mantener una velocidad constante sobre un tipo de terreno. Depende de la fricción interna del vehículo, de la resistencia que ofrece el terreno (a su vez dependiente de la consistencia del suelo y la presión del neumático) y del peso sobre la rueda. Queda expresado por la fuerza necesaria por unidad de peso del vehículo. Se puede estimar como resistencias internas de la máquina 20 kg/t y 15 kg adicionales por cada tonelada de peso y por cada 2,5 cm de penetración de los neumáticos. En la Tabla 1 se recogen los valores más utilizados de resistencia a la rodadura.
Os dejo algunos vídeos para ampliar la información.
Referencias:
DAY, D.A. (1978). Maquinaria para construcción. Editorial Limusa. 1ª Edición. México. 616 pp.
YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.
Neologismos técnicos: ¿Polvo mineral, filler o fíller?
Ya en un artículo anterior ponía en evidencia algunas incongruencias ortográficas que existen en castellano cuando se utilizan palabras técnicas. Así, usamos ensayo Proctor, sin tilde, pues a pesar de que la palabra Proctor es llana, por respeto al apellido al autor, se mantiene este sin modificarlo.
Algo parecido ocurre cuando usamos la palabra inglesa filler. Fíjese que la he escrito en cursiva por ser una palabra extranjera. Sin embargo, su uso es muy habitual en ingeniería, especialmente en carreteras. Si se quiere españolizar dicha palabra, debería escribirse como “fíller”, con tílde por ser llana terminada en “r”. Pero esta palabra no se encuentra en la Real Academia de la Lengua, y su uso de esta forma está sujeto a dudas. De hecho, consulté a mi amigo Miguel Ángel del Val, catedrático de ingeniería de carreteras de la Universidad Politécnica de Madrid, sobre este tema. Me comentó que él empezó usando la palabra en cursiva, posteriormente se apuntó al sintagma nominal “polvo mineral” y, por último, decidió utilizar la palabra españolizada con su tilde correspondiente: fíller y fílleres.
El motivo es razonable. El sintagma “polvo mineral”, lo podemos ver, por ejemplo, en el artículo 542 sobre mezclas bituminosas en caliente tipo hormigón bituminoso, del PG-3. Fue una apuesta apropiada en lengua española y muy correcta (por cierto, iniciativa del profesor Sandro Rocci en los años 90). El problema es que esta expresión no se usa en Latinoamérica, y por tanto, parece apropiada la españolización total de la palabra, tal y como propone el profesor Miguel Ángel del Val. Por cierto, su postura con ésta y otras palabras se puede ver en el siguiente enlace: https://nosolocarreteras.blogspot.com/2014/10/algunas-palabras-o-acepciones-usadas-en_22.html
Hay una Real Academia de Ingeniería y una Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales que tiene una comisión lingüística y publica un diccionario de términos científicos y técnicos. Parece evidente que hay hueco para llegar a acuerdos respecto a neologismos técnicos. No obstante, y en eso coincido con Miguel Ángel, es preferible, en la medida de lo posible, utilizar términos técnicos propios y tradicionales, evitando al máximo los anglicismos.
Resumiendo, a partir de ahora me sumo a la propuesta de Miguel Ángel y utilizaré siempre fíller y fílleres, aunque intentaré que también se use en Latinoamérica la denominación “polvo mineral”.
56 años de la inauguración de túnel del Mont Blanc
El 16 de julio de 1965 se inauguró el túnel de Mont Blanc, justo cuando fue mi primer cumpleaños. Tres días después cruzó el primer vehículo la flamante infraestructura subterránea. Se trata de un túnel de 11,6 km de largo, el más largo construido en ese momento, y 8,6 m de ancho. Une por carretera la ciudad francesa de Chamonix, en la Alta Saboya, con la italiana Courmayeur, en el Valle de Aosta. De este aniversario se hizo eco el programa de Radio Nacional de España “Gente despierta”. Me hicieron una pequeña entrevista que os dejo a continuación.
Se trata de una obra de gran trascendencia pues hay que pensar que hasta la tercera parte de las mercancías que exporta Italia al norte de Europa pasan por este túnel. No obstante, la idea del túnel se remonta al siglo XIX. En aquellos años, atravesar los Alpes podía tomar tres días, y no siempre era posible, pues los pasos de montaña quedaban cerrados gran parte del año debido a la nieve y el hielo.
Nunca hasta ese momento se había construido un túnel tan largo. Hoy ya tenemos túneles de mayor longitud, como el túnel de Laerdal, en Noruega, que ostenta el récord con 24,5 km de longitud. Trabajaron en el túnel de Mont Blanc cientos de hombres durante años, aguantando un calor intenso mientras duraban los trabajos. Murieron en la obra 12 trabajadores, con decenas de heridos por avalanchas, inundaciones y desprendimientos. Incluso se tuvo que suspender los trabajos durante 5 meses debido al enterramiento que sufrió la maquinaria en un momento dado.
No obstante, este túnel será recordado por el gravísimo incendio que sufrió el 24 de marzo de 1999, donde una colilla fue la que, al parecer, incendió un camión belga cargado de harina y margarina. El incendio duró 53 hora y se cobró la vida de 39 personas. Tras el incendio, el túnel se cerró durante 3 años y se abrió de nuevo en 2002. Se tuvo que reparar la parte dañada y mejorar la seguridad. Se construyeron nichos cada 100 m, una estación de primeros auxilios en el centro del túnel, un refugio conectado a una calería de escape independiente (bajo el suelo) y se prohibió el paso de camiones con materiales peligrosos, con estrictos límites de velocidad y distancia de seguridad entre vehículos.
Os dejo el reportaje que sobre el incidente hizo National Geographic. Es de visión obligatoria para todos los profesionales y estudiantes de ingeniería civil.
Premio Jaume Blasco a la Innovación
Es para mí un placer comunicar en mi blog que la Comisión de Premios del XXV Congreso Internacional de Dirección e Ingeniería de Proyectos ha tenido a bien otorgar el Premio Jaume Blasco a la Innovación 2021 a la comunicación “Consideración de la incerteza de multi-disciplinas en la determinación de criterios sostenibles de caminos rurales usando la lógica neutrosófica“, cuyos autores han sido Leonardo Sierra, Felipe Araya y Víctor Yepes. Agradezco enormemente este tipo de reconocimientos que premia la labor realizada en los últimos años por nuestro grupo de investigación en la Universitat Politècnica de València.
Conferencia invitada al XXI Congreso Nacional de Ingeniería Civil 2021
Os anuncio la invitación recibida por el Presidente del Comité Organizador del XXI Congreso Nacional de Ingeniería Civil, organizado por el Colegio de Ingenieros del Perú. Se trata de impartir una Conferencia Magistral en el eje temático de Transportes. La conferencia tendrá lugar el 30 de junio de 2021, de 9:50 a 10:30 horas (hora del Perú). El título de la conferencia es “Optimización aplicada a la gestión sostenible del mantenimiento de carreteras”.
El Congreso Nacional de Ingeniería Civil es el evento que reúne a profesionales, docentes, investigadores y empresarios del sector de la construcción en una jornada de capacitación acerca de las últimas innovaciones producto de las actividades de investigación en el sector de la construcción. El CONIC 2021 se realizará del 28 de Junio al 02 de Julio en modalidad 100% virtual y tendrá invitados de más de 15 países y más de 50 conferencias magistrales distribuidas en 9 ejes temáticos transversales al sector de la construcción. El enlace del congreso es el siguiente: https://conic21.com/