Categoría: construcción

Evolución histórica de la inteligencia artificial en la ingeniería civil: de los sistemas expertos a las infraestructuras inteligentes

La inteligencia artificial (IA) se ha ido integrando en la ingeniería civil y la construcción a lo largo de siete décadas, transformando los procesos de diseño, análisis, gestión y ejecución. El siguiente recorrido histórico muestra los avances más relevantes, que han pasado de meras exploraciones teóricas a aplicaciones prácticas que mejoran la eficiencia, la precisión y la toma de decisiones en proyectos de infraestructura.

El artículo examina la evolución histórica de la IA en la ingeniería civil, desde sus fundamentos teóricos en las décadas de los 50 y 60 hasta la actualidad. A continuación, aborda su popularización en la programación y el diseño a través de los sistemas expertos en las décadas de los 70 y 80. En las décadas siguientes, se integró en el análisis estructural y el diseño, y surgió el auge del aprendizaje automático y el análisis de datos para la gestión de proyectos. Más recientemente, la IA se ha combinado con la robótica y otras tecnologías avanzadas para aplicaciones en obra y monitorización. Finalmente, se vislumbra la creación de infraestructuras inteligentes mediante la convergencia de la IA y el Internet de las Cosas.

1. 1950 s–1960 s: Fundación de la IA
En la década de 1950, la IA surgió como disciplina académica, centrada en el desarrollo de máquinas capaces de simular funciones cognitivas humanas. Los primeros trabajos se orientaron hacia el razonamiento simbólico, los sistemas basados en reglas y los algoritmos de resolución de problemas. Estas investigaciones sentaron las bases teóricas necesarias para posteriores aplicaciones en ingeniería civil, aunque en aquel momento todavía no existían implementaciones específicas en el sector de la construcción.

2. 1970 s–1980 s: Sistemas expertos y sistemas basados en conocimiento
Entre los años 1970 y 1980 se popularizaron los sistemas expertos, que imitaban la forma en que los especialistas en dominios concretos tomaban decisiones. En ingeniería civil, estos sistemas se aplicaron a tareas como la programación de proyectos (scheduling), la optimización de diseños y la evaluación de riesgos, emulando el saber de ingenieros veteranos. Paralelamente, los sistemas basados en el conocimiento centralizaban esta información en bases de datos y ofrecían asistencia automatizada para la toma de decisiones en obra y en oficina técnica.

3. 1990 s–2000 s: Integración en análisis estructural y diseño
Durante los años 90 y principios de los 2000, la IA comenzó a tener un impacto directo en el análisis estructural y la optimización del diseño. Se emplearon redes neuronales y lógica difusa para modelar comportamientos complejos de materiales y estructuras. Al mismo tiempo, surgieron los primeros sistemas de monitorización de la salud estructural que, mediante algoritmos de IA, permitían evaluar el estado de puentes y edificios en tiempo real. En gestión de obra, las primeras herramientas asistidas por IA empezaron a abordar la programación, la estimación de costes y el análisis de riesgos.

4. 2000 s–2010 s: Aprendizaje automático y analítica de datos
La explosión del machine learning y el big data en estos años transformó la previsión de plazos, recursos y costes. Las técnicas de aprendizaje supervisado y no supervisado se integraron en plataformas de gestión de proyectos, mientras que la Modelización de la Información de Edificación (BIM) incorporó algoritmos de inteligencia artificial para mejorar la colaboración multidisciplinar, la detección de conflictos (clash detection) y la toma de decisiones basada en datos.

5. 2010 s–presente: Aplicaciones avanzadas y robótica
A partir de 2010, se intensificó la convergencia entre la inteligencia artificial y la robótica en obra. Aparecieron vehículos autónomos para tareas de excavación, drones integrados con visión por ordenador para inspeccionar los progresos y brazos robóticos en plantas de prefabricados. Asimismo, se generalizó el uso de la realidad virtual y aumentada para visualizar diseños y realizar simulaciones en tiempo real, lo que permite realizar ajustes adaptativos durante la ejecución de los proyectos.

6. Perspectivas futuras: IA e infraestructuras inteligentes
El documento señala la próxima convergencia de la IA con el Internet de las Cosas (IoT) para el desarrollo de infraestructuras inteligentes que puedan monitorizarse de forma continua y realizar mantenimiento predictivo. También se espera la aparición de materiales inteligentes y técnicas de diseño generativo que optimicen la sostenibilidad y la resiliencia de las construcciones, cerrando el ciclo de operación, mantenimiento y rehabilitación de infraestructuras.

Conclusión
Este artículo repasa la trayectoria que va desde los inicios teóricos de la IA hasta sus aplicaciones robóticas y de análisis en tiempo real actuales. Cada etapa ha aportado nuevas herramientas al ingeniero civil: desde los sistemas expertos de los años setenta hasta las infraestructuras inteligentes del mañana, la IA continuará redefiniendo la práctica de la ingeniería civil, haciéndola más eficiente, segura y sostenible.

Glosario de términos clave

  • Inteligencia Artificial (IA): Disciplina académica centrada en el desarrollo de máquinas capaces de simular funciones cognitivas humanas.
  • Sistemas Expertos: Programas informáticos que imitan la forma en que los especialistas en dominios concretos toman decisiones, utilizando conocimiento y reglas.
  • Sistemas Basados en Conocimiento: Sistemas que centralizan información en bases de datos para ofrecer asistencia automatizada en la toma de decisiones.
  • Razonamiento Simbólico: Enfoque inicial de la IA que se basa en la manipulación de símbolos para representar conocimiento y realizar inferencias.
  • Algoritmos de Resolución de Problemas: Procedimientos sistemáticos o heurísticos utilizados por la IA para encontrar soluciones a problemas definidos.
  • Redes Neuronales: Modelos computacionales inspirados en la estructura y funcionamiento del cerebro humano, utilizados para reconocer patrones y aprender de datos.
  • Lógica Difusa: Enfoque que permite el razonamiento con información imprecisa o incierta, utilizando grados de verdad en lugar de valores booleanos (verdadero/falso).
  • Monitorización de la Salud Estructural: Evaluación continua del estado de estructuras como puentes y edificios para detectar deterioros o fallos.
  • Machine Learning (Aprendizaje Automático): Subcampo de la IA que permite a los sistemas aprender de datos sin ser programados explícitamente, utilizando algoritmos para identificar patrones y hacer predicciones.
  • Big Data: Conjuntos de datos extremadamente grandes y complejos que requieren herramientas y técnicas avanzadas para su análisis.
  • Aprendizaje Supervisado: Tipo de machine learning donde el algoritmo aprende de datos de entrenamiento etiquetados (con resultados conocidos).
  • Aprendizaje No Supervisado: Tipo de machine learning donde el algoritmo busca patrones y estructuras en datos no etiquetados.
  • Modelización de la Información de Edificación (BIM): Proceso inteligente basado en modelos 3D que proporciona información sobre un proyecto de construcción a lo largo de su ciclo de vida.
  • Detección de Conflictos (Clash Detection): Proceso en BIM que identifica colisiones o interferencias entre diferentes elementos o sistemas de un diseño.
  • Robótica: Campo que combina la ingeniería y la ciencia para diseñar, construir, operar y aplicar robots.
  • Visión por Ordenador: Campo de la IA que permite a los ordenadores “ver” e interpretar imágenes y videos.
  • Realidad Virtual: Tecnología que crea un entorno simulado por ordenador con el que el usuario puede interactuar.
  • Realidad Aumentada: Tecnología que superpone información digital (imágenes, sonidos, datos) sobre el mundo real.
  • Internet de las Cosas (IoT): Red de objetos físicos (“cosas”) integrados con sensores, software y otras tecnologías para recopilar e intercambiar datos a través de internet.
  • Infraestructuras Inteligentes: Infraestructuras equipadas con sensores y sistemas de comunicación que utilizan IA e IoT para monitorizarse, gestionarse y optimizarse de forma autónoma.
  • Mantenimiento Predictivo: Estrategia de mantenimiento que utiliza datos y algoritmos para predecir cuándo es probable que falle un equipo o componente, permitiendo realizar acciones de mantenimiento antes de que ocurra la falla.
  • Diseño Generativo: Proceso de diseño donde los algoritmos de IA exploran un vasto espacio de posibles soluciones basándose en un conjunto de parámetros y objetivos definidos.

Referencias:

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GARCÍA, J.; VILLAVICENCIO, G.; ALTIMIRAS, F.; CRAWFORD, B.; SOTO, R.; MINTATOGAWA, V.; FRANCO, M.; MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; YEPES, V. (2022). Machine learning techniques applied to construction: A hybrid bibliometric analysis of advances and future directions. Automation in Construction, 142:104532. DOI:10.1016/j.autcon.2022.104532

FERNÁNDEZ-MORA, V.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2022). Integration of the structural project into the BIM paradigm: a literature review. Journal of Building Engineering, 53:104318. DOI:10.1016/j.jobe.2022.104318.

YEPES, V.; KRIPKA, M.; YEPES-BELLVER, L.; GARCÍA, J. (2023). La inteligencia artificial en la ingeniería civil: oportunidades y desafíos. IC Ingeniería Civil, 642:20-23.

La experiencia profesional en la ingeniería y la arquitectura. La necesidad de un cambio en la valoración del profesorado universitario

En España, las Escuelas de Ingeniería y Arquitectura ofrecen títulos universitarios habilitantes para ejercer profesiones reguladas en sectores fundamentales como la arquitectura, la medicina y la ingeniería. Este modelo formativo no solo tiene como objetivo proporcionar una sólida base teórica, sino también formar profesionales competentes para afrontar los retos del mundo laboral. Las Escuelas de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos ejemplifican la estrecha vinculación entre la docencia y la práctica profesional, siendo históricamente referentes gracias a sus catedráticos, quienes han combinado la labor académica con la ejecución de importantes proyectos de infraestructura.

Historia y vínculo con la práctica profesional

Desde sus inicios —como la Escuela de Ingenieros de Caminos de Madrid, fundada en 1802— estas instituciones han contado con profesores de reconocido prestigio internacional que han liderado y gestionado obras de gran envergadura (puentes, presas y puertos, entre otras). La experiencia directa acumulada en el campo aporta un valor añadido incalculable, ya que permite a los egresados no solo dominar la teoría, sino también comprender y aplicar soluciones reales a los desafíos técnicos y constructivos. La integración de la práctica profesional en la enseñanza resalta la inseparabilidad entre ciencia y técnica, base imprescindible para la formación completa del ingeniero.

Limitaciones del modelo universitario actual

El sistema universitario vigente ha privilegiado el desarrollo de la carrera investigadora y académica, orientando a estudiantes brillantes hacia el doctorado, contratos predoctorales, estancias de investigación y la promoción en el escalafón universitario. Si bien este enfoque es fundamental para el avance científico, en el ámbito de la ingeniería ha llevado a descuidar la incorporación de conocimientos derivados de la experiencia práctica de alto nivel. En las últimas décadas, se ha reducido drásticamente la presencia de profesores con una sólida trayectoria profesional en la dirección de grandes obras, lo que genera una desconexión entre el conocimiento teórico y las habilidades prácticas necesarias en el ejercicio profesional.

La figura del profesor asociado

Se ha sugerido que la figura del profesor asociado podría compensar la carencia de profesionales con experiencia práctica en el claustro universitario. No obstante, este modelo presenta áreas de mejora, ya que dichos profesionales, aunque compaginan la actividad práctica con la docencia, tienen contratos que impiden desarrollar, a largo plazo, una carrera académica estable y sólida. Esta situación limita su participación en procesos de investigación y en la toma de decisiones estratégicas a largo plazo, mermando la transferencia directa de conocimientos prácticos a las nuevas generaciones.

La necesidad de integrar la experiencia profesional en la academia

La ausencia de expertos con amplia experiencia en grandes proyectos de ingeniería repercute directamente en la formación de los estudiantes, quienes terminan sus estudios con un conocimiento teórico destacado, pero con habilidades y experiencia práctica mejorables para su incorporación en el mercado laboral. Esta limitación dificulta la transición profesional, pues las empresas y organismos demandan ingenieros capaces de aplicar sus conocimientos en la ejecución y gestión de obras complejas. Ante esta situación, resulta imperativo revisar los criterios de evaluación del profesorado universitario, de manera que la Agencia Nacional de Evaluación de la Calidad y Acreditación (ANECA) reconozca y valore especialmente la experiencia profesional de calidad al evaluar a este tipo de docentes.

Propuesta para la integración de profesionales en el ámbito universitario

Para solventar la brecha entre la formación teórica y la práctica profesional, se plantea la necesidad de crear nuevas vías de incorporación de profesionales con amplia experiencia en el ejercicio de la ingeniería al ámbito académico. Estas nuevas estructuras permitirían a dichos profesionales desarrollar una carrera académica paralela, estable y digna, sin renunciar a su actividad práctica. Resulta fundamental que esta reforma venga acompañada de una modificación en los criterios de evaluación de las instituciones, integrando los méritos derivados de la experiencia profesional junto a la excelencia investigadora. Modelos internacionales —como los desarrollados en Alemania, Canadá y Suiza— demuestran que es factible conciliar la actividad profesional y académica de manera efectiva, facilitando una mayor transferencia de conocimientos prácticos a los estudiantes y mejorando la conexión entre la formación y las necesidades del mercado laboral.

Conclusión y propuesta de acción

España no puede seguir anclada en un modelo educativo que excluya a aquellos profesionales que cuentan con la experiencia práctica necesaria para enriquecer la formación de los ingenieros. Es urgente la realización de una reforma que integre la experiencia profesional en la valoración del profesorado universitario, garantizando así una educación completa que responda a las exigencias del siglo XXI. En este sentido, se debería revisar en profundidad los criterios de evaluación del profesorado en la docencia de las profesiones reguladas y alcanzar un acuerdo que permita la incorporación efectiva de profesionales con trayectoria en la docencia y la investigación.

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Jules Arthur Vierendeel: trayectoria, contribuciones y legado en la ingeniería estructural

Jules Arthur Vierendeel (1852-1940). https://www.flickr.com/

Jules Arthur Vierendeel (Lovaina, Bélgica, 10 de abril de 1852 – Uccle, Bélgica, 8 de noviembre de 1940) fue un ingeniero civil belga cuya innovación en el diseño estructural, la viga reticulada sin diagonales que lleva su nombre, marcó un punto de inflexión en la teoría de estructuras. Su trayectoria combina una sólida formación académica, una destacada carrera profesional y una profunda influencia en el desarrollo de métodos analíticos avanzados.

Nacido con el apellido Meunier, lo cambió por el de Vierendeel tras el segundo matrimonio de su madre con Pierre Vierendeel. Pasó su infancia y juventud en Geraardsbergen y, en 1874, se licenció en ingeniería civil y de minas en la Universidad Católica de Lovaina. Inmediatamente después, inició su carrera como ingeniero en la empresa Nicaise et Delcuve, en La Louvière.

En 1876 alcanzó notoriedad al ganar el concurso para diseñar el Royal Circus de Bruselas, una de las estructuras metálicas más ambiciosas de la época en Bélgica. Su diseño, excepcionalmente liviano, provocó un amplio debate público, que puso de manifiesto su enfoque audaz en materia estructural.

En 1885 fue nombrado director del servicio técnico del Ministerio de Obras Públicas de Flandes Occidental, cargo que desempeñó hasta 1927. Ese mismo año comenzó a impartir clases en la Universidad Católica de Lovaina, donde fue profesor de Construcción, Resistencia de Materiales, Ingeniería Estructural e Historia de la Técnica. Su influencia académica perduró hasta su jubilación, momento en el que fue distinguido con el título de profesor emérito en 1935.

Entre sus contribuciones más significativas, destaca el desarrollo de la llamada viga Vierendeel, una viga reticulada sin diagonales concebida en 1895. Con motivo de la Exposición Universal de Bruselas de 1897, financió y construyó personalmente un puente experimental de 31,5 metros de luz, que sometió a cargas hasta su colapso con el objetivo de validar empíricamente sus cálculos estructurales. Este experimento no solo confirmó la viabilidad del diseño, sino que consolidó su aceptación tanto en Bélgica —donde fue ampliamente utilizado por los Ferrocarriles del Estado— como en el extranjero; el primer puente Vierendeel en Estados Unidos se construyó ya en el año 1900.

Puente Hafe vu Léck. https://es.wikipedia.org/wiki/Puente_Vierendeel

El primer puente definitivo que empleó su sistema fue el puente de Waterhoek, construido en 1902 sobre el río Escalda, en la localidad de Avelgem. Esta estructura alcanzó relevancia cultural al ser mencionada en la novela De teleurgang van den Waterhoek, de Stijn Streuvels.

La viga Vierendeel planteó importantes desafíos teóricos, especialmente en una época en la que predominaban los métodos analíticos aplicables a estructuras trianguladas. En 1912, la revista Der Eisenbau publicó un debate técnico sobre las ventajas y limitaciones del sistema, lo que estimuló el desarrollo de nuevos enfoques analíticos, como el método de desplazamientos. Su legado técnico sigue vigente en aplicaciones modernas como el puente Qian Lin Xi, en China (1989), o las vigas estructurales del edificio sede del Commerzbank, en Fráncfort (1996).

Vierendeel fue también un prolífico autor. Entre sus obras más relevantes se encuentran Cours de stabilité des constructions (1889), L’architecture du Fer et de l’Acier (1897), Théorie générale des poutres Vierendeel (1900), La construction architectureale en fonte, fer et acier (1901), Der Vierendeelträger im Brückenbau (1911), Einige Betrachtungen über das Wesen des Vierendeelträgers (1912) y Breves reseñas de historia de la técnica y Cálculo de estructuras metálicas. Su producción bibliográfica constituye una referencia esencial en la historia de la ingeniería estructural.

Arthur Vierendeel se retiró en 1927 y falleció trece años después, en 1940. Su legado permanece como testimonio del equilibrio entre audacia ingenieril, rigor analítico y visión académica.

Certificación de la sostenibilidad en la construcción

En el contexto económico español, el sector de la construcción está experimentando un período de notable actividad, influenciado por las fluctuaciones globales y, cada vez más, por factores estructurales relacionados con la sostenibilidad. Un factor clave en esta tendencia es el creciente interés por edificios que sigan los principios ESG (ambientales, sociales y de gobernanza), lo que está reconfigurando las prioridades tanto de la promoción inmobiliaria como de la inversión.

Esta tendencia hacia la sostenibilidad resulta de particular importancia, dada la significativa repercusión ambiental del sector. Se estima que los edificios representan cerca del 40 % del consumo energético y de las emisiones de gases de efecto invernadero, lo que los convierte en un sector clave dentro de la estrategia europea de neutralidad climática a 2050. En España, este desafío cobra especial relevancia, dado que aproximadamente el 70 % del parque edificado presenta obsolescencia funcional o energética, lo que representa un importante margen para mejorar su desempeño ambiental.

El avance hacia un modelo constructivo más sostenible es impulsado, en parte, por ciertos actores institucionales que actúan como catalizadores para la adopción de prácticas responsables. AENOR ha desempeñado un papel clave en la promoción de la sostenibilidad en el sector de la edificación, desarrollando y aplicando sistemas de certificación específicos. Esta situación ha guiado la actividad constructiva hacia estándares más rigurosos, alineados con las expectativas sociales y ambientales actuales, fortaleciendo la confianza en el cumplimiento de las buenas prácticas y facilitando la transición del sector hacia un modelo comprometido con la protección del entorno y el bienestar colectivo.

En el contexto de las iniciativas de AENOR destinadas a fomentar la sostenibilidad en el ámbito de la construcción, se ofrece una gama de certificaciones para abordar diversas intervenciones en el sector de la edificación. Iniciativas como la Marca AENOR N Sostenible, Edificio Sostenible, Reforma Sostenible, Rehabilitación Sostenible o el Índice de Contribución a la Sostenibilidad de Constructoras, entre otras, son respuestas a enfoques diferenciados según el tipo y alcance del proyecto. Sin embargo, todas comparten un objetivo común: integrar principios de sostenibilidad en el ciclo de vida de los edificios y reconocer prácticas que contribuyan a una construcción más responsable desde el punto de vista ambiental, social y económico.

  • Entre las iniciativas más notables, destaca la Marca AENOR N Sostenible, que se erige como un referente pionero en España al incorporar de manera explícita el análisis de indicadores ESG (ambientales, sociales y de gobernanza) en sus procesos de certificación. Esta distinción amplía el alcance de la reconocida marca AENOR N, tradicionalmente asociada con la calidad del producto, al integrar parámetros que evalúan de manera integral el desempeño sostenible de las organizaciones. El modelo de evaluación en cuestión abarca aproximadamente veinte indicadores de sostenibilidad, los cuales, al ser ponderados, generan una calificación cuantitativa que permite diagnosticar el nivel de compromiso y establecer una hoja de ruta para la mejora continua. Esta certificación no solo es fundamental para la estrategia de sostenibilidad de los fabricantes, sino que también facilita el acceso a los fondos de financiación del programa Next Generation EU.
  • La certificación AENOR de Edificio Sostenible se enfoca en la utilización de materiales en el proceso de construcción, reconociendo a los fabricantes que han demostrado un compromiso con la evaluación integral de factores sociales, económicos y ambientales. En el ámbito social, se valoran las prácticas laborales relacionadas con el empleo, la salud y seguridad en el trabajo, la formación continua, los beneficios sociales, la igualdad de oportunidades, la libertad de asociación, la integración comunitaria, el buen gobierno y la protección de la privacidad del cliente. En el ámbito económico, se evalúa el desempeño de los fabricantes, los impactos directos e indirectos derivados de sus actividades y sus esfuerzos en innovación y desarrollo. En lo que respecta a la dimensión ambiental, se evalúan aspectos como el consumo de energía y agua, las emisiones y vertidos, el uso de sustancias peligrosas, la contaminación del suelo y las inversiones en iniciativas medioambientales. Esta certificación se encuentra en consonancia con los indicadores de sostenibilidad Level(s) de la Unión Europea, que abarcan áreas como la eficiencia energética, el ahorro de agua, la gestión de residuos, la huella de carbono y el bienestar de los usuarios. Esta compatibilidad con la taxonomía verde comunitaria garantiza que la certificación cumple con los más altos estándares internacionales, lo que fortalece su credibilidad ante los inversores internacionales. Este enfoque exhaustivo asegura que cada elemento de un proyecto de construcción sea examinado con los estándares más rigurosos de sostenibilidad, fomentando así una construcción responsable y respetuosa con el medio ambiente y la sociedad.
  • La certificación AENOR de Reforma Sostenible está destinada a obras de remodelación en unidades residenciales y comerciales en edificios existentes, con el objetivo de mejorar su sostenibilidad. Esta certificación abarca aspectos fundamentales como la optimización de la eficiencia energética, la reducción de la huella de carbono, la gestión de residuos y el consumo responsable de agua. Además, se promueve la creación de espacios saludables y confortables para los usuarios, garantizando el uso de materiales sostenibles, especialmente aquellos certificados con la Marca AENOR N Sostenible. En el contexto de la regeneración del parque de viviendas en España, donde más del 50 % de los edificios residenciales fueron construidos antes de 1980, se destaca la relevancia de implementar prácticas de reforma sostenibles. En este contexto, la Certificación Reforma Sostenible facilita el acceso a las ayudas establecidas en el Real Decreto 853/2021, destinado a la rehabilitación residencial. En consonancia con los objetivos del Plan Nacional Integrado de Energía y Clima, se promueve la transición hacia una edificación más eficiente y respetuosa con el medio ambiente.
  • La certificación AENOR de Rehabilitación Sostenible se enfoca en la rehabilitación integral de edificios, abarcando tanto la envolvente (fachadas y cubiertas) como intervenciones completas que incluyen las viviendas en su totalidad. Al igual que la certificación de Reforma Sostenible, se evalúan aspectos clave como la eficiencia energética, la huella de carbono, la gestión de residuos y el consumo de agua. No obstante, su alcance es mayor, ya que se aplica a proyectos de rehabilitación globales que transforman edificios antiguos en estructuras modernas, sostenibles y eficientes en términos energéticos. La rehabilitación sostenible es esencial para mejorar la calificación energética de los edificios en España, donde el 81% de los edificios residenciales tienen una calificación E, F o G según las emisiones AENOR. Esta certificación contribuye significativamente al objetivo nacional de rehabilitar 1,2 millones de viviendas entre 2021 y 2030, promoviendo la modernización de la edificación y el avance hacia un parque inmobiliario más eficiente y respetuoso con el medio ambiente.
  • Finalmente, AENOR ha desarrollado la certificación de Índice de Contribución a la Sostenibilidad de las Constructoras, basada en el Anejo 2 del Código Estructural. Esta certificación evalúa diversos indicadores ESG (ambientales, sociales y de gobernanza) de las empresas constructoras, considerando aspectos clave como la gestión y monitoreo de los residuos de las obras, las emisiones de carbono, el consumo de recursos, la gestión de riesgos laborales, la formación de los trabajadores y los sistemas de gestión ambiental, entre otros. Además, permite certificar obras específicas o estructuras, lo que facilita una evaluación detallada de cada proyecto dentro del marco de sostenibilidad.

Las certificaciones de AENOR no solo garantizan la calidad y sostenibilidad de los proyectos de construcción, sino que también fomentan la confianza entre los actores del sector. En la certificación de productos y procesos, se establece una relación de interdependencia entre promotoras, constructoras, asociaciones y consumidores, quienes son responsables de cumplir con los estrictos requisitos de calidad, seguridad y durabilidad establecidos en las normativas.

El compromiso de AENOR con la sostenibilidad se refleja en su capacidad para adaptarse a los cambios y necesidades del mercado. A través de estas certificaciones, AENOR contribuye a la descarbonización del sector de la construcción y promueve la creación de espacios más saludables y eficientes, consolidándose como un referente en la promoción de buenas prácticas sostenibles en el ámbito de la edificación.

Os dejo un vídeo explicativo.

Más información: https://revista.aenor.com/412/como-impulsar-la-sostenibilidad-integral-en-la-construccion.html

Ya son 6 meses desde el desastre de la DANA en Valencia

Hoy se cumplen seis meses desde aquel fatídico 29 de octubre de 2024, en el que una inundación catastrófica causó cientos de muertes y graves daños materiales en varias comunidades autónomas, pero especialmente, en la valenciana.

Ahora estamos en fase de reconstrucción. A este respecto, os paso algunas reflexiones que he realizado y también unos apuntes en prensa escrita sobre este tema. Espero que el mensaje vaya calando.

 

https://theconversation.com/la-ingenieria-ante-la-dana-la-reconstruccion-no-basta-si-se-repiten-los-errores-del-pasado-250852

https://www.elperiodico.com/es/sociedad/20250427/victor-yepes-catedratico-ingenieria-dana-critico-construccion-116784837

https://www.laprovincia.es/sociedad/2025/04/27/victor-yepes-catedratico-ingenieria-dana-116784827.html

https://www.farodevigo.es/sociedad/2025/04/27/victor-yepes-catedratico-ingenieria-dana-116784828.html

https://www.eldia.es/sociedad/2025/04/27/victor-yepes-catedratico-ingenieria-dana-116784831.html

https://www.diariodeibiza.es/sociedad/2025/04/27/victor-yepes-catedratico-ingenieria-dana-116784834.html

https://www.laopiniondemurcia.es/sociedad/2025/04/27/seis-meses-dana-reconstruccion-dimensiones-historicas-millar-infraestructuras-dana-116781571.html

https://www.levante-emv.com/comunitat-valenciana/2025/04/27/reconstruccion-dana-construimos-igual-volvera-ocurrir-catastrofe-repensar-planificacion-116721432.html

 

Evaluación de sistemas de cerramiento en naves industriales de acero: impacto ambiental y estrategias de final de vida.

Acaban de publicar nuestro artículo en la revista Buildings, de la editorial Elsevier, indexada en el JCR. El trabajo se realiza un exhaustivo análisis comparativo, basado en la metodología de Análisis de Ciclo de Vida (LCA) «de la cuna a la tumba», de tres soluciones de cerramiento para naves industriales de acero (chapas de acero, combinación de acero y ladrillo de arcilla y combinación de acero y bloque de hormigón) bajo dos escenarios de fin de vida (vertedero y reciclaje). Partiendo de una unidad funcional de 500 m² de envolvente lateral y utilizando el método ReCiPe 2016 Midpoint en 18 categorías de impacto, se desglosan detalladamente los inventarios de materiales, factores de reposición, procesos de extracción y fabricación, así como las repercusiones de distintas rutas de gestión de residuos. El estudio identifica los puntos críticos en las fases preoperativa, operativa y postoperativa, cuantifica las ventajas ambientales del reciclaje frente al vertido y evidencia que, pese a la preponderancia del acero, los indicadores de toxicidad humana y ecotoxicidad superan ampliamente la huella de carbono en importancia relativa. Por último, se discuten las limitaciones, se destacan las conclusiones clave y se proponen líneas de actuación futuras para enriquecer la sostenibilidad en el diseño y la gestión de las naves industriales.

Este trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València, y es fruto de la colaboración internacional con investigadores de la Universidad Tecnológica Federal de Paraná (Universidade Tecnológica Federal do Paraná, UTFPR), de Brasil.

En el sector de la construcción existe una fuerte demanda de sustituir las técnicas tradicionales por sistemas más sostenibles que cuantifiquen y reduzcan sus impactos ambientales más allá de las simples emisiones de CO₂ o la energía incorporada. Sin embargo, son escasos los estudios comparativos de LCA en naves industriales de acero que contrasten diversas opciones de cerramiento y analicen simultáneamente distintos escenarios de fin de vida. Este trabajo compara tres sistemas de cerramiento en naves de acero (SW: paneles de acero, SClaW: acero + ladrillo de arcilla y SConW: acero + bloque de hormigón) bajo dos rutas de fin de vida (vertedero frente a reciclaje), evaluando su desempeño en 18 categorías de impacto del método ReCiPe 2016 Midpoint. El objetivo es determinar qué combinaciones de materiales y gestión de residuos ofrecen el menor impacto ambiental global y, en consecuencia, orientar futuras decisiones de diseño y gestión.

Siguiendo la norma ISO 14040/44, se define el alcance como el ciclo completo de vida de las naves (extracción de materias primas, producción, construcción, uso y fin de vida). La unidad funcional elegida es 500 m² de cerramiento lateral equivalente a la envolvente de dos muros completos de la nave (superficie total: 600 m², 30 m × 20 m × 5 m). Se excluyó el tratamiento de los residuos generados en la obra y en el mantenimiento por falta de datos fiables y para garantizar la comparabilidad entre los tres diseños.

Las naves comparten estructura de perfiles de acero (ASTM A36 y A572 Gr. 50) y techo de chapa trapezoidal galvanizada de 0,5 mm de espesor y una pendiente del 5 %. Los cerramientos varían únicamente:

  • SW: chapa de acero (2500,78 kg).
  • SClaW: chapa (1190,85 kg) + ladrillo de arcilla (17 503,33 kg) + mortero (10 860,95 kg).
  • SConW: chapa (1190,85 kg) + bloque de hormigón (51 102,57 kg) + mortero (11 235,08 kg).

Para la etapa de uso, se asumió una vida útil de la nave de 50 años y de 40 años para el cerramiento (ABNT NBR 15575), por lo que se calculó un factor de reposición RF = 50/(40−1) = 0,25. Es decir, durante la explotación se sustituyó el 25 % de los materiales del cerramiento.

Se empleó SimaPro 9.6.0.1 con la base de datos Ecoinvent 3.10 y el método ReCiPe 2016 Midpoint (perspectiva jerárquica), con el que se caracterizaron 18 categorías: desde el «potencial de calentamiento global» o GWP hasta la toxicidad humana y la ecotoxicidad (terrestre, dulce y marina), pasando por la eutrofización, el agotamiento de recursos y el consumo de agua. El análisis abarca las fases preoperacional, operativa (incluido el RF) y postoperativa (vertederos inertes/sanitarios según la norma CONAMA 307/2002 frente a rutas de reciclaje).

Resultados: fases preoperativa y operativa

  • SW presenta los mayores impactos en seis categorías clave (eutrofización, ecotoxicidad y toxicidad humana), debido a la extracción y procesamiento intensivos del acero, con liberación de metales pesados y compuestos que elevan la eutrofización de las aguas continentales, la eutrofización marina, la ecotoxicidad terrestre, la ecotoxicidad de las aguas continentales, la eutrofización marina y la toxicidad carcinógena humana.
  • SClaW es el más perjudicial en otras seis categorías (escasez de recursos fósiles, escasez de recursos minerales, GWP, formación de partículas finas, radiación ionizante y toxicidad no carcinógena humana) debido al alto consumo de combustibles fósiles y materias primas en la cocción de ladrillos.
  • SConW lidera las 6 categorías restantes (ozonación, ozonización humana y terrestre, acidificación terrestre, consumo de agua, uso del suelo), atribuibles a la producción de cemento y hormigón (SO₂, NO_x, consumo de áridos y agua).

El impacto operativo equivale a un 25 % del preoperacional en todas las categorías, debido al RF uniforme, por lo que se suma directamente para el análisis conjunto.

Resultados: fase postoperativa

  • En el Escenario 1 (vertedero), SW arroja los mayores impactos en GWP, escasez de recursos fósiles, toxicidad y consumo de agua al verter acero (100 % reciclable) en un vertedero sanitario, lo que aumenta la demanda de material virgen y las emisiones asociadas.
  • En el Escenario 2 (reciclaje), todos los impactos se reducen drásticamente para los tres proyectos; la magnitud de esta reducción es mayor en SW debido a su alta proporción de acero, lo que penaliza severamente su perfil ambiental en el vertedero.

Este contraste evidencia que la estrategia de gestión de residuos (vertedero frente a reciclaje) tiene un efecto igual o más importante que la elección del material de cerramiento.

Resultados: ciclo de vida completo y comparativa cuantitativa.

En el ciclo de vida completo bajo el escenario 2, el SW + reciclaje obtiene el mejor desempeño ambiental en 9 de las 18 categorías. Por ejemplo, en GWP registra 7 823,752 kg CO₂ eq, con el SClaW al 98,34 % y el SConW al 72,66 % de ese valor; en Ozone Depletion es 0,00126 kg CFC11 eq (SClaW al 78,62 %, SConW al 176,45 %); en Ionizing Radiation registra 221,576 kBq Co-60 eq (33,85 % y −4,54 % respectivamente).

En contraste, el SW + vertedero es la peor alternativa en siete categorías (ecotoxicidad terrestre y acuática, carcinogenicidad y eutrofización), lo que subraya el impacto negativo de no reciclar el acero.

La normalización revela que las categorías de ecotoxicidad (terrestre, dulce y marina) y toxicidad no carcinógena para los humanos dominan el impacto total, superando ampliamente a la de GWP. Esto indica que existen riesgos locales y laborales por exposición a contaminantes pesados y compuestos tóxicos, que a menudo quedan fuera de los debates centrados únicamente en el cambio climático.

Discusión de los resultados

  • La opción más favorable en la mitad de las categorías ambientales evaluadas es la elección de chapas de acero reciclables, combinada con un programa de reciclaje efectivo.
  • El estudio demuestra la relevancia de ampliar el alcance de los indicadores más allá del CO₂, ya que categorías como la ecotoxicidad y la toxicidad humana pueden ser hasta 20 veces más significativas en términos normalizados.
  • La disposición de materiales reciclables (acero, ladrillo, hormigón) en vertederos supone un «punto caliente» que puede anular parcialmente las ventajas de un diseño ligero o materialmente eficiente.

Limitaciones y futuras líneas de investigación

Los autores reconocen que el estudio presenta varias limitaciones derivadas del ámbito de los datos y del alcance metodológico. En primer lugar, se ha excluido del inventario la generación de residuos durante las fases de construcción y mantenimiento, debido a la falta de datos fiables y específicos para proyectos de naves industriales. Además, la dependencia de procesos y materiales modelados en la base de datos genérica Ecoinvent, sin tener en cuenta los inventarios locales brasileños, puede afectar a la representatividad regional de los resultados y sesgar las conclusiones. Por último, el análisis se ha centrado exclusivamente en indicadores ambientales, dejando fuera las dimensiones económica y social, como los costes de ciclo de vida y el impacto social, así como aspectos operativos clave, como el confort térmico y la eficiencia energética durante el uso de las naves.

Para superar estas limitaciones y enriquecer la sostenibilidad de futuros estudios, se proponen una serie de recomendaciones. En primer lugar, se sugiere incorporar inventarios primarios locales que reflejen de manera más precisa los procesos y materiales de cada región, especialmente en contextos como el brasileño. En segundo lugar, se debe ampliar el abanico de sistemas constructivos analizados, incluyendo soluciones con aislantes y materiales híbridos que puedan ofrecer mejores prestaciones ambientales. En tercer lugar, se debe avanzar hacia un análisis integrado de costes y aspectos sociales mediante una metodología LCSA (Life Cycle Sustainability Assessment), que combine las dimensiones económica, ambiental y social. Por último, se debe evaluar el rendimiento en uso de las naves y relacionar los resultados de la LCA ambiental con parámetros de eficiencia energética y confort térmico para ofrecer una visión más completa del ciclo de vida del edificio.

Referencia:

VITORIO JUNIOR, P.C.; YEPES, V.; ONETTA, F.; KRIPKA, M. (2025). Comparative Life Cycle Assessment of Warehouse Construction Systems under Distinct End-of-Life Scenarios. Buildings, 15(9), 1445. DOI:10.3390/buildings15091445

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Compatibilidad entre cementos y aditivos: análisis y criterios de evaluación

En este artículo se resumen las ideas básicas de la guía elaborada por la Plataforma Tecnológica Española del Hormigón en relación con la compatibilidad entre cementos y aditivos.

En esta guía se analiza la compatibilidad entre cementos y aditivos superplastificantes, especialmente los basados en policarboxilatos, y se destacan los retos asociados a los cementos con menores emisiones de CO₂.

Se propone un método de ensayo con morteros normalizados para evaluar parámetros como fluidez, consistencia, densidad y tiempos de fraguado, teniendo en cuenta las implicaciones normativas y ambientales.

Además, se explica el impacto de las adiciones en el rendimiento del hormigón y la importancia de elegir aditivos adecuados para garantizar su estabilidad y funcionalidad. También se abordan las implicaciones normativas actuales y futuras en este ámbito.

El texto concluye con recomendaciones sobre la evaluación de nuevas formulaciones cementicias para mantener o mejorar las propiedades del hormigón.

Introducción al análisis de la compatibilidad cemento-aditivo

A lo largo de las últimas décadas, la industria del hormigón ha incorporado nuevas formulaciones de aditivos, en particular superplastificantes basados en polímeros de policarboxilato (PCE), que han permitido alcanzar elevados niveles de fluidez y mantener una consistencia prolongada. Sin embargo, el uso de nuevos tipos de cementos, principalmente aquellos con bajo contenido de clínker y mayor proporción de adiciones, ha planteado desafíos específicos en cuanto a su compatibilidad con estos aditivos. Esta guía se centra en identificar, comprender y evaluar dichos desafíos, y propone un método de contraste basado en ensayos de morteros normalizados que permite anticipar posibles desviaciones en el rendimiento del hormigón debidas a cambios en la química del cemento o del aditivo.

1. Objeto

El objetivo de la guía es evaluar la interacción entre cemento y aditivos superplastificantes mediante un método de ensayo basado en morteros normalizados. Esta metodología permite identificar variaciones en parámetros como fluidez, mantenimiento de la consistencia, aire ocluido, densidad y tiempos de fraguado, tanto frente a modificaciones en la composición del cemento como al empleo de distintos tipos de aditivos, utilizando un protocolo que establece relaciones a/c precisas y reproducibles.

2. Alcance

Este enfoque es especialmente adecuado para cementos con bajo contenido de clínker, elevada finura o presencia de diversas adiciones. Se centra en cementos experimentales cuyo desarrollo tiene como objetivo reducir la huella de carbono y cuya aplicación requiere validar su comportamiento antes de su uso industrial, tanto en hormigón preparado como en prefabricado. En este contexto, la evaluación de compatibilidad se vuelve una herramienta indispensable para prever rendimientos y ajustar formulaciones en función de la tecnología disponible.

3. Mecanismo de actuación de los aditivos superplastificantes y compatibilidad cemento-aditivo

Los aditivos superplastificantes basados en PCE actúan sobre la superficie de las partículas de cemento mediante adsorción, generando una repulsión estérica entre ellas. Esta acción se traduce en una mejora de la fluidez del sistema. La capacidad de mantener el efecto en el tiempo depende del equilibrio dinámico entre la fracción de aditivo adsorbida, la disuelta en solución y la encapsulada en productos de hidratación como la etringita.

La compatibilidad se define como la capacidad del sistema para mantener la consistencia deseada sin pérdidas prematuras de fluidez. Las principales causas de incompatibilidad son una adsorción excesiva o deficiente, la absorción por materiales porosos o las interacciones químicas que inhiben el aditivo. Estos efectos están estrechamente relacionados con las propiedades del cemento, como su finura, el contenido de sulfato soluble, la presencia de adiciones con baja reactividad o carácter absorbente y la relación molar SO₄²⁻/C₃A.

El uso de cementos muy finos puede acelerar la adsorción del aditivo y reducir su reserva disponible, lo que compromete la durabilidad del efecto. Las adiciones absorbentes reducen la proporción de aditivo útil, lo que provoca una pérdida prematura de fluidez. En casos extremos, como defectos de sulfato soluble, puede producirse una inactivación casi total del aditivo. Para ajustar la elección del aditivo más adecuado, es fundamental evaluar detalladamente la compatibilidad y tener en cuenta estos aspectos.

4. Método de ensayo de contraste con morteros normalizados

El procedimiento implica la elaboración de morteros con y sin aditivo superplastificante, manteniendo constante la relación a/c, y la medición de propiedades como la consistencia utilizando una mesa de sacudidas, la densidad, el aire ocluido y los tiempos de fraguado.

Se emplea equipamiento normalizado según la normativa europea (EN 196-1, EN 1015-3, EN 480-1), cuidando las condiciones de amasado y la temperatura de los componentes. El ensayo se realiza en intervalos temporales (T0, T30 y T60) para registrar la evolución de la fluidez.

Los datos obtenidos permiten contrastar el comportamiento del mortero con aditivo respecto al patrón y detectar posibles efectos de incompatibilidad. También se registra la resistencia mecánica a flexión y compresión en diferentes edades para validar el rendimiento final del sistema.

5. Cementos que se recomienda ensayar

El impulso hacia cementos con menor huella de carbono ha llevado al desarrollo de formulaciones con una mayor proporción de adiciones, como cenizas volantes, escorias, puzolanas y calizas. El objetivo de estas estrategias es reducir el contenido de clínker, el componente que más emisiones genera.

Reducir el clínker afecta a la reactividad inicial, la trabajabilidad del hormigón y su estabilidad a largo plazo. La adición de materiales puzolánicos o inertes modifica el comportamiento reológico, por lo que es posible que sea necesario incorporar activadores o ajustar la formulación del aditivo.

La utilización de cementos con adiciones suele implicar la necesidad de aditivos de alta eficiencia, incluidos superplastificantes combinados con retardadores o aceleradores, así como aditivos reductores de retracción. A la hora de elegir, hay que tener en cuenta el tipo de adición y su interacción con el sistema.

Las normativas UNE-EN 197-1, 197-5 y 197-6 han ampliado el espectro de cementos aceptados, incluyendo nuevos tipos como el CEM VI y aquellos con materiales reciclados. Estas actualizaciones ofrecen una mayor flexibilidad en la formulación de cementos sostenibles, pero también exigen métodos de validación más precisos para garantizar la compatibilidad con aditivos y la calidad del producto final.

6. Cementos empleados y sensibilidad del método

El capítulo seis de la guía analiza los resultados obtenidos al aplicar el método de contraste a diversos tipos de cementos disponibles en el mercado, especialmente a aquellos que incorporan adiciones en proporciones significativas. El objetivo de este análisis es comprobar la capacidad del método para detectar diferencias sutiles en la interacción entre el cemento y el aditivo, y así evaluar su sensibilidad ante variaciones compositivas que, en principio, podrían parecer menores.

Se ha comprobado que el método de ensayo propuesto es sensible a las diferencias específicas en los comportamientos según el tipo de adición presente en el cemento. Entre las variables ensayadas, destacan la fluidez inicial, el mantenimiento de la consistencia, la cantidad de aire ocluido, la densidad del mortero fresco y los tiempos de fraguado. Estos parámetros permiten obtener una lectura clara de los efectos derivados del uso de diferentes tipos de adiciones, como escorias, cenizas volantes, calizas o puzolanas naturales.

Asimismo, el procedimiento permite observar los efectos de adiciones con altos grados de vitrificación o bajo nivel de ionización inicial, lo que puede inducir reacciones retardadas en la adsorción del aditivo. En estos casos, el ensayo no solo refleja una merma en la fluidez inicial, sino también un fenómeno de refluidificación tardía, lo que compromete la estabilidad del mortero con el paso del tiempo.

En general, los resultados confirman que el método de contraste no solo es reproducible, sino que su sensibilidad es suficiente para discriminar entre situaciones de compatibilidad aceptable y aquellas en las que existen limitaciones importantes que podrían comprometer el rendimiento del hormigón en aplicaciones reales.

7. Conclusiones

El análisis realizado en esta guía confirma que la compatibilidad entre cemento y aditivos no es un parámetro fijo o inherente al producto, sino que depende de un equilibrio dinámico y ajustado que debe evaluarse en función de cada combinación específica. La evolución de los cementos hacia formulaciones con menor huella de carbono ha introducido nuevas variables que afectan a este equilibrio, desde cambios en la mineralogía hasta variaciones en la reactividad de las adiciones utilizadas.

El método de ensayo de contraste con morteros normalizados propuesto ha demostrado ser eficaz para anticipar el comportamiento del sistema cemento-aditivo, ya que permite identificar de manera temprana posibles desviaciones en propiedades clave como la fluidez, la consistencia, la oclusión de aire, la densidad y los tiempos de fraguado. Su implementación sistemática ofrece una herramienta de diagnóstico útil tanto en las fases de diseño como en el control de calidad de la producción industrial.

En definitiva, comprender las variables que afectan a la compatibilidad entre cementos y aditivos y disponer de herramientas de evaluación sensibles y bien estructuradas es fundamental para garantizar el rendimiento del hormigón en contextos de creciente exigencia ambiental y tecnológica.

Aquí tenéis un mapa mental de lo anteriormente expuesto.

Además, os dejo el documento completo para su consulta.

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Cimentaciones en suelos blandos: análisis integral de mecanismos de fallo

Acaban de publicar nuestro artículo en la revista Buildings, de la editorial Elsevier, indexada en el JCR. El trabajo ofrece una contribución significativa al estudio de los mecanismos de fallo en fosos de cimentación profunda, especialmente en entornos geotécnicos desfavorables caracterizados por suelos blandos limosos. A diferencia de los enfoques previos, que tratan los problemas de estabilidad desde una perspectiva parcial, esta investigación desarrolla un modelo integral que combina simulaciones numéricas en tres dimensiones, pruebas de campo a escala real y un enfoque de acoplamiento microestructural para analizar el comportamiento del terreno y los elementos estructurales en condiciones reales de obra.

Este trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal, junto con el profesor Julián Alcalá, en la Universitat Politècnica de València, y es fruto de la colaboración internacional con investigadores de la Hunan University of Science and Engineering (China).

Uno de los principales logros del estudio radica en la aplicación de un modelo multidisciplinar acoplado que tiene en cuenta factores como la consolidación del terreno, la deformabilidad del sistema de contención, la presión del agua subterránea y la calidad de la ejecución del piloteado. Este modelo no solo permite diagnosticar fallos con alta precisión, sino también anticipar comportamientos críticos antes de que se manifiesten de forma visible. Esta capacidad predictiva supone un avance significativo en el campo del control de calidad y la seguridad estructural en cimentaciones profundas.

Además, el trabajo plantea una metodología replicable basada en el uso combinado de tecnologías de ensayo estático, pruebas de onda de baja deformación y modelado por elementos finitos. La gran cantidad de datos empíricos obtenidos, junto con su correlación con los resultados simulados, constituye una base sólida para el desarrollo de futuras normativas de control y supervisión de obras en suelos con baja capacidad portante.

La investigación se ha estructurado en torno a tres ejes metodológicos principales: pruebas de campo, ensayos de laboratorio y modelado numérico. En primer lugar, se llevaron a cabo ensayos in situ que incluyeron pruebas de penetración estándar, ensayos de penetración dinámica, pruebas de velocidad de onda de corte y muestreo mediante perforación mecánica. Estos ensayos se llevaron a cabo en el entorno del proyecto XSS-10D, una obra de gran escala con un foso de cimentación profunda sometido a condiciones geotécnicas complejas.

En segundo lugar, se realizaron ensayos geotécnicos de laboratorio sobre más de 140 muestras de suelo para determinar propiedades como la densidad seca y húmeda, el contenido de humedad, el límite líquido, la cohesión y el ángulo de fricción interna. Estos datos fueron fundamentales para definir los parámetros de entrada de los modelos numéricos.

Finalmente, se construyó un modelo tridimensional por elementos finitos utilizando el programa informático Abaqus CAE. Dicho modelo incorporó las características del suelo, las estructuras de contención, los pilotes y la acción de cargas externas, teniendo en cuenta tanto el comportamiento estático como las deformaciones diferidas. Además, se emplearon modelos viscoelásticos, como el de Kelvin, y se aplicó el criterio de rotura de Mohr-Coulomb para simular el comportamiento plástico del suelo.

Los resultados obtenidos a partir del estudio del proyecto XSS-10D confirman la eficacia del modelo acoplado para detectar defectos estructurales en cimentaciones profundas. En particular, se identificó que el pilote ZH2-194 presentaba una serie de análisis anómalos en los ensayos de baja deformación, los cuales se corroboraron mediante pruebas de carga estática y muestreo con extracción de testigos.

Las pruebas de carga estática evidenciaron desplazamientos superiores a los límites de servicio, mientras que el análisis del testigo reveló defectos de fabricación como oquedades, segregación de hormigón y contaminación con materiales finos. Estas deficiencias se atribuyeron a problemas en el proceso de hormigonado, como la intrusión de lodo en el interior de la perforación, la pérdida de trabajabilidad del hormigón y la falta de compactación adecuada.

El modelo numérico reprodujo con exactitud la distribución de esfuerzos y desplazamientos en la zona afectada y localizó los puntos de mayor concentración de tensiones en las inmediaciones del pilote defectuoso. Se observó un fenómeno de desplazamiento lateral y una redistribución de esfuerzos en el sistema de contención, lo que refuerza la necesidad de tener en cuenta la interacción entre el suelo y la estructura en su conjunto.

Los resultados también mostraron la importancia de factores como la presión del agua subterránea, la consolidación secundaria del suelo y la heterogeneidad estratigráfica en la evolución de los mecanismos de fallo. En particular, la capa de limos blandos localizada en el estrato 3 resultó ser un elemento clave en la pérdida de capacidad portante y el desarrollo de deformaciones excesivas.

A partir de los resultados del presente estudio, se abren diversas posibilidades para profundizar en el análisis de cimentaciones en entornos complejos. Una dirección prometedora consiste en incorporar técnicas de inteligencia artificial para detectar automáticamente los defectos mediante el procesamiento de datos de sensores de deformación y pruebas dinámicas. Esta integración permitiría establecer sistemas de supervisión continua con capacidad de aprendizaje adaptativo.

También es pertinente investigar nuevos materiales con propiedades reológicas adaptadas a entornos saturados o con baja resistencia al corte, como morteros tixotrópicos o mezclas de hormigón autocompactante con aditivos antifisuración.

Otra línea de investigación interesante es el estudio del comportamiento de los sistemas de contención bajo acciones cíclicas o sísmicas, ya que los modelos actuales tienden a centrarse en condiciones estáticas. La incorporación de elementos de análisis dinámico permitiría mejorar la resistencia global del sistema ante eventos extremos.

Por último, se propone la estandarización de protocolos para la inspección microestructural de pilotes defectuosos, en los que se establecen umbrales de aceptabilidad y criterios objetivos de intervención.

En conclusión, el estudio realizado constituye una aportación relevante y detallada al conocimiento sobre los mecanismos de fallo en cimentaciones profundas en suelos blandos. Su enfoque integral, que combina simulaciones numéricas, ensayos geotécnicos y análisis microestructurales, ofrece herramientas eficaces para detectar patologías estructurales de manera temprana. Además, sentará las bases para mejorar los procesos constructivos y desarrollar nuevas metodologías de control de calidad adaptadas a entornos complejos. La replicabilidad del modelo y su aplicabilidad en casos reales lo convierten en una referencia útil para estudiantes y profesionales de la ingeniería civil.

Referencia:

ZHOU, Z.; YEPES-BELLVER, L.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Study on the failure mechanism of deep foundation pit of high-rise building: comprehensive test and microstructure coupling. Buildings, 15(8), 1270. DOI:10.3390/buildings15081270

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El impacto del cambio climático en las infraestructuras

DANA OCTUBRE 2024 – Vías del Metro entre Picanya y Paiporta. https://commons.wikimedia.org/

El diseño y la planificación de infraestructuras se han basado históricamente en el análisis de datos climáticos pasados para definir criterios estructurales de seguridad. Sin embargo, la aceleración del cambio climático ha puesto en cuestión la validez de esta metodología y ha obligado a reconsiderar los fundamentos sobre los que se establecen los códigos de construcción y las normativas de diseño. El carácter no estacionario del clima, la creciente magnitud de los eventos meteorológicos extremos y la necesidad de infraestructuras más resilientes han convertido la adaptación al cambio climático en un imperativo técnico y social.

Las estructuras deben garantizar la seguridad de sus ocupantes en condiciones tanto ordinarias como extremas, así como su funcionalidad a lo largo de su ciclo de vida. Es preciso tener en cuenta que la frecuencia y severidad de ciertos fenómenos, como tormentas, inundaciones y variaciones térmicas, ya no pueden preverse con precisión únicamente mediante datos históricos. La integración de modelos de análisis probabilístico y enfoques basados en la fiabilidad estructural representa una vía fundamental para mitigar los riesgos asociados al cambio climático y asegurar la estabilidad y operatividad de infraestructuras críticas en el futuro.

El fin de la estacionariedad climática y sus implicaciones en el diseño estructural

El diseño estructural se ha desarrollado bajo la premisa de que las condiciones climáticas permanecen relativamente estables a lo largo del tiempo, lo que ha permitido definir cargas normativas basadas en registros históricos. No obstante, el cambio climático ha invalidado esta hipótesis al introducir una variabilidad que altera tanto la frecuencia como la intensidad de los fenómenos atmosféricos y compromete la fiabilidad de los métodos de predicción empleados en el ámbito de la ingeniería.

Las estructuras diseñadas bajo códigos convencionales pueden experimentar cargas superiores a las previstas en su diseño original, lo que resulta en un aumento del riesgo estructural y la necesidad de reevaluaciones constantes para garantizar su seguridad. La acumulación de efectos derivados de condiciones climáticas extremas no solo afecta a la estabilidad estructural inmediata, sino que acelera los procesos de deterioro de los materiales y compromete la capacidad de servicio de la infraestructura a largo plazo.

El análisis de la no estacionariedad climática requiere el desarrollo de nuevas herramientas de modelado que permitan proyectar escenarios de carga climática futura con mayor precisión. La variabilidad espacial y temporal de las alteraciones climáticas obliga a establecer criterios de diseño diferenciados según la localización geográfica, la exposición a determinados fenómenos y la importancia funcional de cada infraestructura. En este contexto, la colaboración entre científicos del clima e ingenieros estructurales se erige como un componente esencial para la elaboración de mapas de cargas dinámicos que reflejen las condiciones cambiantes del entorno.

Aumento de cargas climáticas y su impacto en la estabilidad estructural

El cambio climático incide directamente en la magnitud y distribución de las cargas climáticas, lo que supone un desafío significativo para el diseño estructural. El incremento de la temperatura media global y la intensificación de eventos meteorológicos extremos tienen un impacto directo en la resistencia y durabilidad de los materiales de construcción, lo que requiere una revisión exhaustiva de los criterios de diseño para adaptarlos a condiciones más exigentes.

El aumento de la carga de viento, debido a la mayor frecuencia de tormentas severas y huracanes, plantea desafíos particulares para estructuras expuestas a esfuerzos aerodinámicos, tales como rascacielos, puentes y torres de telecomunicaciones. La variabilidad en la dirección y velocidad de los vientos extremos introduce incertidumbre en el diseño convencional, lo que requiere la aplicación de metodologías de análisis probabilístico que permitan anticipar los efectos acumulativos de estas fuerzas sobre los elementos estructurales.

Ciertamente, la carga de nieve y hielo constituye un factor de riesgo cuya evolución en un clima cambiante requiere especial atención. En climas fríos, la combinación de precipitaciones extremas y ciclos de congelación y deshielo genera esfuerzos adicionales sobre cubiertas y soportes, lo que puede ocasionar la fatiga de los materiales y aumentar el riesgo de fallos estructurales. La acumulación de hielo en líneas de transmisión eléctrica y otros elementos de infraestructura crítica puede comprometer su funcionalidad, lo que resalta la necesidad imperante de implementar estrategias de adaptación en el diseño de dichos sistemas.

El aumento del nivel del mar y la intensificación de tormentas costeras representan amenazas crecientes para las infraestructuras situadas en zonas litorales. La erosión del suelo y la intrusión salina pueden afectar la estabilidad de las cimentaciones y las estructuras de contención, mientras que el aumento en la magnitud de las marejadas ciclónicas aumenta el riesgo de colapso en las edificaciones expuestas. Por lo tanto, es esencial adoptar enfoques probabilísticos para estimar las cargas de inundación y considerar criterios de adaptación costera en el diseño estructural, con el fin de mitigar estos efectos y garantizar la seguridad y estabilidad de las infraestructuras en zonas litorales.

Resiliencia estructural y continuidad operativa en escenarios de riesgo creciente

En lo que respecta a la resistencia inmediata de las infraestructuras a eventos climáticos extremos, su capacidad de recuperación y continuidad operativa tras un desastre constituye un aspecto de suma importancia en el contexto del cambio climático. La resiliencia estructural implica no solo garantizar que las edificaciones y redes de transporte soporten cargas excepcionales sin fallar, sino también que puedan volver a estar plenamente operativas en un tiempo razonable tras una interrupción.

La planificación de infraestructuras resilientes requiere un enfoque basado en la funcionalidad tras el desastre, estableciendo criterios de diseño que permitan minimizar los tiempos de inactividad y optimizar los procesos de reparación y reconstrucción. Este enfoque cobra especial relevancia en infraestructuras críticas, tales como hospitales, plantas de tratamiento de agua y redes de energía, cuya operatividad continua resulta esencial para la estabilidad de las comunidades.

El diseño basado en rendimiento (Performance-Based Design, PBD) surge como una herramienta clave para integrar la resiliencia en la ingeniería estructural. A diferencia de los enfoques convencionales basados en requisitos normativos predeterminados, el PBD permite establecer objetivos concretos de rendimiento para cada tipo de estructura, considerando tanto su resistencia ante cargas extremas como su capacidad de recuperación tras eventos disruptivos.

Conclusión: La adaptación de las infraestructuras al cambio climático como una necesidad inaplazable

La evidencia científica sobre el impacto del cambio climático en la infraestructura es concluyente y requiere una revisión exhaustiva de los criterios de diseño estructural. La dependencia exclusiva de datos históricos ya no constituye una estrategia viable en un contexto donde la frecuencia e intensidad de eventos extremos están en constante aumento. Por ello, es necesario implementar análisis probabilísticos, actualizar periódicamente los mapas de cargas climáticas y adoptar estrategias de resiliencia estructural. Estos cambios son fundamentales para garantizar la seguridad y funcionalidad de las infraestructuras en el futuro.

La ingeniería estructural debe evolucionar hacia un enfoque basado en la adaptación y la gestión del riesgo, integrando modelos de predicción climática en el diseño y planificación de nuevas construcciones. La colaboración entre ingenieros, científicos del clima y responsables de políticas públicas será esencial para desarrollar normativas que reflejen la realidad cambiante del entorno y permitan la creación de infraestructuras más seguras y sostenibles.

La adaptación al cambio climático no es únicamente una cuestión técnica, sino una necesidad económica y social que determinará la capacidad de las comunidades para hacer frente a los desafíos del siglo XXI. El diseño estructural del futuro debe asumir este reto con un enfoque proactivo, asegurando que las infraestructuras no solo resistan el clima cambiante, sino que también contribuyan a la estabilidad y el bienestar de la sociedad en su conjunto.

Referencias:

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  • ASCE. (2018). Climate-resilient infrastructure: Adaptive design and risk management, MOP 140. Reston, VA: ASCE.
  • ASCE. (2021). Hazard-resilient infrastructures: Analysis and design, MOP 144. Reston, VA: ASCE.
  • Bruneau, M., Barbato, M., Padgett, J. E., Zaghi, A. E., et al. (2017). State-of-the-art on multihazard design. Journal of Structural Engineering, 143(10), 03117002.
  • Cooke, R. M. (2015). Messaging climate change uncertainty. Nature Climate Change, 5(1), 8–10.
  • Ellingwood, B. R., van de Lindt, J. W., & McAllister, T. (2020). Community resilience: A new challenge to the practice of structural engineering. Structural Magazine, 27(11), 28–30.
  • Ellingwood, B. R., Bocchini, P., Lounis, Z., Ghosn, M., Liu, M., Yang, D., Capacci, L., Diniz, S., Lin, N., Tsiatas, G., Biondini, F., de Lindt, J., Frangopol, D.M., Akiyama, M., Li, Y., Barbato, M., Hong, H., McAllister, T., Tsampras, G. & Vahedifard, F. (2024). Impact of Climate Change on Infrastructure Performance. In Effects of Climate Change on Life-Cycle Performance of Structures and Infrastructure Systems: Safety, Reliability, and Risk (pp. 115-206). Reston, VA: American Society of Civil Engineers.
  • Eisenhauer, E., Henson, S., Matsler, A., Maxwell, K., Reilly, I., Shacklette, M., Julius, S., Kiessling, B., Fry, M., Nee, R., Bryant, J., Finley, J., & Kieber, B. (2024). Centering equity in community resilience planning: Lessons from case studies. Natural Hazards Forum, Washington, D.C.
  • IPCC (1997). The regional impacts of climate change: an assessment of vulnerability. IPCC, Geneva.
  • McAllister, T., Walker, R., & Baker, A. (2022). Assessment of resilience in codes, standards, regulations, and best practices for buildings and infrastructure systems. NIST Technical Note 2209. National Institute of Standards and Technology. https://doi.org/10.6028/NIST.TN.2209
  • O’Neill, B., van Aalst, M., Zaiton Ibrahim, Z., Berrang Ford, L., Bhadwal, S., Buhaug, H., Diaz, D., Frieler, K., Garschagen, M., Magnan, A., Midgley, G., Mirzabaev, A., Thomas, A., & Warren, R. (2022). Key risks across sectors and regions. In H.-O. Pörtner, D. C. Roberts, M. Tignor, E. S. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Craig, S. Langsdorf, S. Löschke, V. Möller, A. Okem, & B. Rama (Eds.), Climate change 2022: Impacts, adaptation and vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (pp. 2411–2538). Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/9781009325844.025
  • Poland, C. D. (2009). The resilient city: Defining what San Francisco needs from its seismic mitigation policies. San Francisco Planning and Urban Research Association Report. Earthquake Engineering Research Institute.
  • Vogel, J., Carney, K. M., Smith, J. B., Herrick, C., et al. (2016). Climate adaptation: The state of practice in US communities. The Kresge Foundation and Abt Associates.

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

Optimización de la inversión en ingeniería de la construcción mediante redes de atención gráfica y MCDM

Tenemos el placer de anunciar la publicación de un artículo en la revista Computers & Industrial Engineering, revista indexada en el primer cuartil del JCR. Se trata de una colaboración con colegas de Turquía, en especial con el profesor Vedat Toğan.

El artículo analiza si la integración de Graph Attention Networks (GAT) con metodologías multicriterio de toma de decisiones (MCDM) mejora la precisión y fiabilidad en la selección de proyectos de inversión en ingeniería de la construcción. La cuestión central es si los modelos de aprendizaje automático basados en redes superan a los métodos MCDM tradicionales a la hora de predecir la viabilidad de proyectos de inversión. Esta pregunta define el problema de la ineficacia en la selección de proyectos debido a la complejidad de los factores interdependientes y orienta el estudio hacia la evaluación de modelos predictivos basados en redes.

Metodología

El estudio emplea un enfoque híbrido que combina el juicio experto, los métodos MCDM y el aprendizaje automático avanzado. Se procesa un conjunto de datos de más de 33 000 proyectos de inversión en construcción, aplicando la selección de características mediante análisis de componentes principales (PCA) y la clasificación basada en criterios como el riesgo país, la calificación de desarrollo empresarial y el valor del proyecto. A partir de estos datos, se estructuran tres redes de inversión: regional, nacional y basada en el modo de financiación. Estas redes se introducen en modelos GAT, que aplican mecanismos de atención para predecir la viabilidad de la inversión. La validación del modelo se realiza mediante métricas de precisión, exhaustividad, puntuación F1 y curvas ROC, y se compara con árboles de decisión y modelos de bosque aleatorio.

Contribuciones relevantes

  1. Integración de aprendizaje automático y MCDM: El estudio demuestra cómo los GATs pueden mejorar la precisión en la selección de proyectos, combinando métodos MCDM y aprendizaje profundo.
  2. Desarrollo de modelos de inversión basados en redes: Se estructuran los datos de inversión en tres redes diferenciadas, proporcionando un marco novedoso para evaluar interdependencias entre proyectos.
  3. Validación de la eficacia de los GATs: Se logra una precisión superior al 99 % en la red regional y superior al 98 % en las redes nacionales y de financiación, destacando el potencial de los GATs en la planificación estratégica de inversiones.
  4. Aplicabilidad práctica en la toma de decisiones: Se demuestra la viabilidad de los GATs para mejorar herramientas de apoyo a la decisión en inversiones a gran escala, reduciendo riesgos financieros.

Discusión de resultados

Los modelos GAT basados en redes mejoran significativamente la precisión en la selección de proyectos de inversión en comparación con los métodos MCDM convencionales. La red regional es la que logra una mayor precisión, lo que sugiere que la agregación geográfica proporciona una base sólida para la toma de decisiones. Las redes nacionales y de financiación, aunque con una precisión ligeramente menor, siguen superando a los métodos tradicionales, lo que demuestra las ventajas del modelado de dependencias basadas en redes.

Las tasas de error, aunque mínimas, resaltan la necesidad de combinar modelos automatizados con la validación experta. En conclusión, los GAT son herramientas eficaces para la selección de proyectos, pero no deben reemplazar la toma de decisiones humanas. Además, se evidencia que los modelos basados en financiación capturan estructuras financieras clave que influyen en la viabilidad de los proyectos, lo que aporta un valor añadido a la evaluación del riesgo de inversión.

Líneas de investigación futuras

  1. Ampliación de modelos basados en redes: Explorar redes adicionales que incluyan marcos regulatorios y estabilidad económica para optimizar la toma de decisiones.
  2. Integración de datos en tiempo real: Incorporar tendencias de mercado y datos económicos actualizados para mejorar la capacidad predictiva.
  3. Comparación con otros modelos de aprendizaje profundo: Evaluar el desempeño de los GATs frente a otras variantes de redes neuronales gráficas como Graph Convolutional Networks (GCNs).
  4. Aplicación en otros sectores de infraestructura: Extender la metodología a sectores como el transporte y la planificación urbana para evaluar su aplicabilidad.
  5. Desarrollo de sistemas híbridos de apoyo a la decisión: Combinar técnicas MCDM con predicciones en tiempo real para maximizar la usabilidad en la práctica.

Conclusión

El estudio demuestra que la integración de GAT con MCDM mejora la toma de decisiones en inversiones en ingeniería de la construcción. Al estructurar los datos en modelos basados en redes, se proporciona un marco más preciso y contextualizado para la selección de proyectos. Los resultados confirman la superioridad de los modelos basados en redes frente a los enfoques tradicionales, especialmente en lo que respecta a la gestión de dependencias complejas entre proyectos. No obstante, se destaca la importancia de la validación experta para mitigar errores de clasificación. Las futuras investigaciones deben centrarse en mejorar las capacidades del modelo, integrar datos dinámicos y perfeccionar las herramientas de apoyo a la toma de decisiones para optimizar la selección de inversiones en ingeniería de la construcción.

Referencia:

MOSTOFI, F.; BAHADIR, U.; TOKDEMIR, O.B.; TOGAN, V.; YEPES, V. (2025). Enhancing Strategic Investment in Construction Engineering Projects: A Novel Graph Attention Network Decision-Support Model. Computers & Industrial Engineering, 203:111033. DOI:10.1016/j.cie.2025.111033

El artículo se puede descargar gratuitamente hasta el 5 de mayo de 2025 en el siguiente enlace: https://authors.elsevier.com/c/1kmrt1I2r-Q9z0