Categoría: costes

Columnas mixtas acero-hormigón: cuando resistir ya no es el único criterio de diseño

Un estudio reciente plantea la optimización simultánea de la resistencia, el coste y las emisiones de CO₂ en columnas tubulares rellenas de hormigón y muestra cómo la geometría, la esbeltez y los materiales pueden modificar la solución óptima.

Acaban de publicar un artículo nuestro en Journal of Composites Science, una de las revistas de impacto científico indexada en el JCR.  La investigación se enmarca en el proyecto RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. Además, muestra la internacionalización de nuestro grupo de investigación, en este caso, con Brasil. A continuación, se presenta un resumen del trabajo y de la información de contexto.

Durante décadas, el dimensionamiento estructural ha girado en torno a una pregunta directa: ¿qué sección necesitamos para resistir las acciones previstas? Hoy esa pregunta sigue siendo imprescindible, pero ya no agota el problema. El coste de los materiales y su impacto ambiental están teniendo un impacto progresivo en las decisiones de los proyectos.

Las columnas tubulares de acero rellenas de hormigón constituyen un buen campo de estudio para esta cuestión. El perfil de acero aporta resistencia y confinamiento, mientras que el hormigón contribuye a la capacidad resistente y a la rigidez del conjunto. Existen, sin embargo, muchas formas de alcanzar una determinada resistencia: modificar la geometría, mejorar la calidad de los materiales o incorporar armadura adicional.

El trabajo de Lourenção et al. aborda estas alternativas mediante un procedimiento de optimización multiobjetivo aplicado a columnas tubulares mixtas con secciones circulares, cuadradas y rectangulares. El objetivo es analizar conjuntamente la capacidad resistente, el coste y las emisiones de CO₂ incorporadas.

De dimensionar una sección a explorar un espacio de soluciones

La principal aportación del estudio radica en plantear el diseño como un problema de búsqueda. Los autores permiten que el modelo modifique la geometría de la sección, las propiedades de los materiales y la disposición de la armadura dentro de un espacio de diseño previamente definido.

La herramienta empleada es Multi-Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO), una extensión del algoritmo PSO orientada a problemas con múltiples objetivos. El procedimiento genera soluciones de Pareto: alternativas en las que mejorar uno de los objetivos implica, por lo general, penalizar el otro.

El estudio utiliza, además, métricas de Minkowski y la teoría de la entropía para analizar y seleccionar alternativas dentro de ese conjunto. De esta forma, el resultado no es una única sección supuestamente óptima, sino un conjunto de soluciones que permiten valorar distintos compromisos entre resistencia, coste y emisiones.

Qué variables entran en el cálculo

El espacio de búsqueda incluye perfiles tubulares circulares, cuadrados y rectangulares del catálogo de Vallourec. También se modifican la resistencia característica del hormigón, la calidad del acero y, cuando corresponde, la cantidad y el diámetro de las barras longitudinales.

El hormigón se estudia entre 25 y 90 MPa, con barras de 10, 12,5, 16 y 20 mm y diferentes calidades de acero estructural. La inclusión de hormigones de alta resistencia permite estudiar si una mayor resistencia del material puede compensar su mayor coste mediante una reducción de la cantidad total de material.

Este punto requiere cierta cautela. El artículo señala que la ABNT NBR 8800:2024 limita la resistencia característica del hormigón en los elementos mixtos a 50 MPa. Las soluciones por encima de ese valor tienen, por tanto, un carácter exploratorio en el estudio.

Las tres funciones objetivo son la capacidad resistente, el coste de los materiales y las emisiones de CO₂ asociadas al hormigón, al perfil de acero y a la armadura.

Qué se ha validado realmente

Antes de aplicar la optimización, los autores contrastan la formulación empleada para calcular la capacidad resistente con seis probetas experimentales publicadas por Ibáñez et al. (2021).

Son columnas tubulares rellenas de hormigón sin armadura longitudinal adicional, con secciones circulares, cuadradas y rectangulares, una longitud de 30 cm y apoyos articulados en ambos extremos. Las cargas últimas experimentales se comparan con las obtenidas mediante el Eurocódigo 4, el AISC y la formulación basada en la ABNT NBR 16239 empleada en el estudio.

La relación media Nexp / NNBR16239 es 1,01. Los valores medios correspondientes a Eurocódigo 4 y a AISC son 0,92 y 1,09, respectivamente. Los resultados individuales muestran diferencias entre las probetas, especialmente en algunas secciones circulares.

La precisión metodológica es importante: esta comprobación respalda la formulación empleada para estimar la resistencia, pero no constituye una validación experimental del algoritmo MOPSO ni de las soluciones de coste y de emisiones. Tampoco cubre directamente el comportamiento de las columnas de 3, 4 y 5 m analizadas en la optimización, ya que las probetas experimentales tienen 30 cm de longitud.

Qué encuentra la optimización

Los resultados muestran que las configuraciones sin armadura longitudinal adicional suelen presentar emisiones menores que sus equivalentes armadas. Aunque la armadura incrementa la capacidad resistente, añade acero y, con ello, coste y emisiones.

El empleo de hormigones de mayor resistencia puede alterar ese equilibrio. En determinadas soluciones sin armadura, los hormigones de 60 y 90 MPa permiten reducir la cantidad total de material y las emisiones. En los casos estudiados, las reducciones alcanzan hasta aproximadamente el 16 %.

La geometría tampoco mantiene una posición constante. El estudio analiza columnas de 3, 4 y 5 m y observa que el aumento de la longitud de la columna incrementa las emisiones. Los autores cuantifican un aumento medio de aproximadamente el 35 % en las columnas de 4 m y del 73 % en las de 5 m respecto de las soluciones de 3 m.

La explicación se relaciona con la mayor demanda de material asociada a la esbeltez y con las restricciones adicionales de resistencia y estabilidad. Además, la sección que presenta las menores emisiones varía según las cargas y la longitud consideradas.

Qué aporta el frente de Pareto

La representación mediante frentes de Pareto permite visualizar el compromiso entre los tres objetivos. Una solución puede ofrecer mayor capacidad resistente, pero a costa de un mayor coste y de mayores emisiones; otra puede reducir el impacto ambiental a costa de una menor capacidad o de otras penalizaciones.

Entre los nueve escenarios analizados mediante el procedimiento multicriterio, las secciones cuadradas sin armadura longitudinal adicional ocupan la primera posición en ocho de ellos. La excepción corresponde a una columna de 4 m sometida a flexión biaxial, en la que la alternativa rectangular con armadura adicional ocupa dicha posición.

Estos resultados corresponden al conjunto concreto de cargas, longitudes, materiales y criterios considerados. No permiten establecer una regla general según la cual una determinada geometría sea siempre preferible.

Utilidad práctica de la investigación

La aplicación más interesante del procedimiento radica en el predimensionamiento y en la comparación sistemática de alternativas. En lugar de seleccionar una sección y modificarla mediante iteraciones sucesivas, el ingeniero puede definir un conjunto de soluciones admisibles y explorar simultáneamente la geometría, los materiales y la armadura. Esto puede ser especialmente útil en estructuras con numerosas columnas similares, donde pequeñas diferencias en el consumo de acero u hormigón pueden acumularse y generar efectos relevantes.

El modelo, sin embargo, no sustituye las comprobaciones habituales del proyecto. El estudio no incorpora como criterios independientes la constructibilidad, la ductilidad, la resistencia al fuego ni determinadas condiciones de servicio. Tampoco realiza un análisis de ciclo de vida completo: el indicador ambiental se limita a las emisiones incorporadas de los materiales considerados. Los resultados ambientales dependen de los factores de emisión adoptados, mientras que la selección multicriterio depende del procedimiento utilizado para comparar las alternativas.

La metodología es potencialmente transferible al proyecto español, pero los resultados numéricos no pueden trasladarse directamente. El estudio utiliza normativa, perfiles comerciales, precios y datos ambientales pertinentes al contexto brasileño. Para aplicarlo en España, habría que adaptar el espacio de búsqueda a los perfiles disponibles, a los materiales y precios reales, a los datos ambientales del suministro y a la normativa aplicable. También habría que incorporar las condiciones concretas de ejecución, de fuego, de durabilidad, de uniones, de estabilidad global y de servicio.

Por tanto, la transferencia más interesante no consiste en adoptar directamente una de las secciones seleccionadas por el estudio, sino en reproducir el procedimiento con datos y restricciones propios del proyecto. Esa es probablemente la principal utilidad profesional del trabajo: disponer de una metodología capaz de explorar conjuntamente la resistencia, el coste y las emisiones antes de fijar definitivamente la solución estructural.

Referencia:

LOURENÇÃO, J.S.; KRIPKA, M.; YEPES, V.; ALVES, É.C. (2026). Multi-Objective Comparative Analysis of High-Strength Steel–Concrete Composite Columns. Journal of Composites Science, 10(10):517. DOI:10.3390/jcs10100517

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Puentes en la encrucijada: el desafío global de mantener en pie las estructuras del siglo XXI

¿Qué sabemos sobre la sostenibilidad del mantenimiento de los puentes? Un artículo reciente (Kattoub & Kegyes-Brassai, 2026) analiza cómo ha evolucionado la investigación sobre este tema entre 2000 y 2025 y pone sobre la mesa varios retos aún pendientes. Sus autores revisan y clasifican la literatura científica en cuatro tipos de trabajos: estudios de caso, marcos metodológicos, modelos teóricos y revisiones.

Los resultados apuntan a una distancia considerable entre lo que se propone desde la investigación y lo que realmente se aplica en los proyectos. Por ejemplo, herramientas como el análisis del ciclo de vida, que permiten valorar los impactos de un puente a lo largo de todas sus etapas, siguen teniendo una presencia limitada en la práctica. La revisión también muestra un claro predominio de los estudios centrados en puentes de hormigón, mientras que las estructuras de acero y mixtas reciben mucha menos atención pese a su potencial para contribuir a un mantenimiento más sostenible.

Ante este panorama, se propone una hoja de ruta para avanzar hacia una gestión más sostenible de las infraestructuras. Su propuesta pasa por aprovechar mejor las tecnologías digitales y desarrollar análisis más específicos para cada elemento del puente. La idea de fondo es sencilla: para afrontar el envejecimiento de las infraestructuras y sus crecientes necesidades de mantenimiento, no basta con desarrollar nuevas teorías; también hay que conseguir que estas lleguen a los proyectos reales.

El mantenimiento de puentes no se trata solo de mantener las estructuras en buen estado. También implica decidir cómo invertir los recursos disponibles, reducir el impacto ambiental y garantizar que estas infraestructuras sigan prestando servicio durante décadas. En un sector que genera una parte importante de las emisiones asociadas a la energía y al CO₂, avanzar hacia el objetivo de cero emisiones netas para 2050 exige replantear también la forma en que cuidamos lo ya construido.

Para conocer hasta dónde ha llegado la investigación en esta materia, los autores revisaron 51 artículos publicados entre 2000 y 2025. El análisis deja una fotografía bastante clara del estado actual del campo: los puentes de hormigón concentran buena parte de la atención científica, mientras que los de acero y las estructuras mixtas siguen siendo mucho menos estudiados.

Pero hay otro problema que quizá sea todavía más relevante: muchas de las soluciones propuestas sobre el papel no han dado el salto a la práctica. La revisión detecta una brecha entre los marcos metodológicos desarrollados por los investigadores y los casos reales en los que dichos métodos se ponen a prueba. A ello se suman la escasez de datos y las limitaciones de los análisis actuales de ciclo de vida, que no siempre pueden adaptarse a las necesidades cambiantes de los gestores de infraestructuras.

El mensaje de la revisión es claro:

Investigar nuevas formas de hacer más sostenible el mantenimiento de los puentes no basta si esas soluciones no llegan a los puentes que tenemos delante.

Desafíos globales y necesidades de mantenimiento.

La infraestructura mundial se enfrenta a una crisis inminente debido al envejecimiento de los activos y al aumento de la demanda no planificada. El coste total de inspección, evaluación y mantenimiento se estima entre el 10 % y el 20 % del coste de reconstrucción, lo que subraya la importancia de la eficiencia.

Comparativa de deficiencias estructurales por país

El análisis estadístico de regiones clave evidencia disparidades en el estado de conservación y en las tasas de inversión.

País Puentes con deficiencias estructurales (%) Contexto específico
China 11,9 % Crecimiento masivo (de 878.300 puentes en 2019 a más de 1,07 millones en 2023). La nueva construcción supera al mantenimiento.
Alemania 10,0 % 1 de cada 10 puentes es estructuralmente deficiente; cerca de 1.000 puentes de autopista están afectados.
Hungría 10,0 % Edad promedio de 46 años; el 10% de los puentes en las carreteras nacionales requiere reparación en 1-2 años.
EE. UU. 7,5 % 1 de cada 4 puentes tiene más de 50 años. El mantenimiento avanza 20 veces más lento de lo requerido.

El mantenimiento avanza a una tasa casi 20 veces más lenta de la requerida, lo que indica una desinversión sistémica en lugar de un deterioro rápido.

Análisis del panorama de la investigación (2000-2025).

El análisis bibliométrico revela una divergencia en la manera en que las bases de datos abordan la sostenibilidad. Mientras que Scopus la aborda principalmente como un problema de materiales e ingeniería, Web of Science se centra en políticas y en gestión económica.

Temas dominantes y desatendidos

  • Predominio: los materiales sostenibles y el pilar económico son los temas más frecuentes.
  • Retraso: el análisis del ciclo de vida (LCA) y los sistemas de calificación son los temas menos discutidos. El número de publicaciones sobre materiales es 3,75 veces mayor que el de LCA.
  • Causas del retraso del LCA: los protocolos poco dinámicos, la falta de datos sobre el carbono embebido en los materiales de reparación y la presión económica y temporal en las decisiones de mantenimiento.

Clasificación de la literatura y de las metodologías.

La investigación se clasifica en cuatro categorías principales en función de su contribución principal:

Categoría Cantidad de artículos Descripción
Desarrollo de marcos y metodologías 20 Propuestas de nuevos conceptos, métodos o algoritmos.
Casos de estudio y análisis comparativos 18 Aplicación a sistemas del mundo real y validación con datos reales.
Revisiones 7 Ensamblaje de conocimiento y orientación crítica.
Modelos teóricos y prácticas generales 6 Discusiones teóricas generales y principios.

España lidera la investigación mundial en mantenimiento sostenible de puentes, ya que ha aportado 12 de los 51 artículos analizados en la revisión bibliométrica (Kattoub & Kegyes-Brassai, 2026), situándose por delante de potencias como China y Estados Unidos (con 9 publicaciones cada uno) y superando la producción conjunta de otros seis países europeos —Italia, Suecia, Ucrania, Francia, Suiza y Alemania—, que suman 8 trabajos. De hecho, España, China y EE. UU. forman el reducido grupo de países (menos del 20 %) que concentra casi el 60 % de toda la investigación científica en este ámbito. A nivel metodológico, mientras la contribución de China se distribuye de manera más uniforme entre las distintas categorías del estudio, la aportación española destaca por centrarse mayoritariamente en estudios de caso y en evaluaciones comparativas. No obstante, los propios autores señalan que este predominio plantea limitaciones geográficas, ya que los marcos desarrollados en España incorporan supuestos específicos del contexto local (como costes, cadenas de suministro o clima) que requieren validación previa antes de su extrapolación a las infraestructuras de otras naciones.

La brecha teoría-práctica

Existe una tendencia a «proponer y abandonar» marcos de trabajo. Al haber más publicaciones de marcos (20) que de casos de estudio (18), la validez de estas herramientas resulta cuestionable. A menudo, los investigadores proponen algoritmos complejos de toma de decisiones multicriterio (MCDM) que se ignoran en condiciones reales a favor de alternativas más simples.

Análisis de cobertura: sesgos en los materiales y en los elementos.

Un hallazgo crítico es el desequilibrio en el enfoque técnico de las investigaciones.

  • Dominio del hormigón: se identificaron 22 artículos centrados en el hormigón, el hormigón armado y los aditivos (como cenizas volantes y humo de sílice), frente a solo 4 dedicados al acero y 6 a los puentes mixtos.
  • Ambigüedad de los elementos: Más del 60 % de los estudios no especifican qué elemento exacto del puente (tablero, vigas o losas) se analiza. Esto socava la aplicabilidad práctica, ya que las consecuencias económicas y ambientales varían drásticamente entre la sustitución de un tablero y el refuerzo de una viga.
  • Sesgo geográfico: España lidera la investigación con 12 manuscritos, seguida de China y EE. UU. con 9 cada uno. Esto limita la generalizabilidad de los marcos desarrollados debido a las diferencias climáticas (ciclos de hielo-deshielo) y a los costes de los materiales.

Transformación digital y tecnologías emergentes.

A pesar de su potencial, las tecnologías digitales modernas están subrepresentadas en la red de palabras clave de la literatura analizada.

  • BIM (Building Information Modeling): se utiliza principalmente para la visualización de daños y la gestión de la información, pero su integración en los casos de estudio de mantenimiento sigue siendo limitada.
  • Inteligencia artificial: herramientas como las redes neuronales convolucionales (CNN) y los algoritmos YOLO han mostrado una precisión de 0,91 en la detección de grietas.
  • Digital Twins y IoT: representan el siguiente paso para la monitorización en tiempo real y la toma de decisiones de mantenimiento proactivas, aunque requieren una mayor inversión inicial.

Hoja de ruta para la investigación futura.

Para cerrar las brechas identificadas, se propone la siguiente hoja de ruta, estructurada por urgencia y prioridad:

Prioridad alta/corto plazo:

  • LCA en puentes mixtos (acero-hormigón): expandir el uso del análisis de ciclo de vida más allá del hormigón.
  • Marcos con modelos de optimización: integrar modelos matemáticos robustos en los marcos de trabajo propuestos.
    Análisis orientado a elementos: Declarar explícitamente el componente del puente objeto de estudio para mejorar la transparencia.

Prioridad media/corto plazo:

  • Especificación de los tipos de diseño estructural (para evitar la ambigüedad en la tipología de la estructura).
  • Análisis de puentes pretensados: investigar más a fondo sus impactos sociales y económicos.
  • Equilibrio en la investigación de materiales: reducir el sesgo hacia el hormigón.

Investigación fundamental:

Incorporación eficiente del LCA en puentes reales: superar la falta de datos y la resistencia de los propietarios de infraestructuras para implementar evaluaciones de sostenibilidad en proyectos complejos del mundo real.

Conclusión

La sostenibilidad en el mantenimiento de puentes exige un cambio de paradigma hacia un modelo decididamente orientado a la aplicación que supere la brecha existente entre la formulación metodológica teórica y la práctica operativa. Para transformar los desarrollos analíticos en herramientas de gestión viables, es imperativo validar los marcos metodológicos en proyectos del mundo real, exigir la caracterización explícita y transparente de las tipologías y de los elementos estructurales evaluados, y diversificar el análisis hacia materiales de acero y sistemas mixtos, frente al predominio tradicional del hormigón. Esta evolución debe articularse mediante la integración sistémica de la transformación digital, impulsada por la inteligencia artificial, el BIM, el IoT y los gemelos digitales, y establecer un ecosistema de mantenimiento predictivo que optimice el uso de recursos y asegure la resiliencia a largo plazo de las redes globales de transporte.

El futuro de la red de infraestructuras no depende de crear más algoritmos teóricos, sino de operacionalizar la sostenibilidad en las decisiones diarias de gestión de activos.

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

El siguiente vídeo explica bien lo comentado en el artículo.

Referencia:

Referencias de nuestro grupo en el artículo:

  • García-Segura, T., Penadés-Plà, V., & Yepes, V. (2018). Sustainable bridge design by metamodel-assisted multi-objective optimization and decision-making under uncertainty. Journal of Cleaner Production, 202, 904–915.
  • Martínez-Muñoz, D., Martí, J. V., & Yepes, V. (2020). Steel–concrete composite bridges: design, life cycle assessment, maintenance, and decision-making. Advances in Civil Engineering, 2020, 8823370.
  • Martínez-Muñoz, D., Martí, J. V., & Yepes, V. (2021). Comparative life cycle analysis of concrete and composite bridges varying steel recycling ratio. Materials, 14(15), 4218.
  • Martínez-Muñoz, D., Martí, J. V., & Yepes, V. (2022). Social impact assessment comparison of composite and concrete bridge alternatives. Sustainability, 14(9), 5186.
  • Milani, C. J., Yepes, V., & Kripka, M. (2020). Proposal of sustainability indicators for the design of small-span bridges. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17(12), 4488.
  • Navarro, I. J., Penadés-Plà, V., Martínez-Muñoz, D., Rempling, R., & Yepes, V. (2020). Life cycle sustainability assessment for multicriteria decision making in bridge design: a review. Journal of Civil Engineering and Management, 26, 690–704.
  • Navarro, I. J., Yepes, V., & Martí, J. V. (2018). Social life cycle assessment of concrete bridge decks exposed to aggressive environments. Environmental Impact Assessment Review, 72, 50–63.
  • Navarro, I. J., Yepes, V., Martí, J. V., & González-Vidosa, F. (2018). Life cycle impact assessment of corrosion preventive designs applied to prestressed concrete bridge decks. Journal of Cleaner Production, 196, 698–713.
  • Navarro, I. J., Yepes, V., & Martí, J. V. (2020). Role of the social dimension in the sustainability-oriented maintenance optimization of bridges in coastal environments. WIT Transactions on the Built Environment, 196, 205–215.
  • Navarro, I. J., Yepes, V., & Martí, J. V. (2020). Sustainability assessment of concrete bridge deck designs in coastal environments using neutrosophic criteria weight. Structure and Infrastructure Engineering, 16, 949–967.
  • Penadés-Plà, V., García-Segura, T., Martí, J. V., & Yepes, V. (2016). A review of multi-criteria decision-making methods applied to the sustainable bridge design. Sustainability, 8(12), 1295.
  • Penadés-Plà, V., Martí, J. V., García-Segura, T., & Yepes, V. (2017). Life-cycle assessment: a comparison between two optimal post-tensioned concrete box-girder road bridges. Sustainability, 9(10), 1864.
  • Penadés-Plà, V., García-Segura, T., Martí, J. V., & Yepes, V. (2018). An optimization-LCA of a prestressed concrete precast bridge. Sustainability, 10(3), 685.
  • Penadés-Plà, V., Martinez-Munoz, D., García-Segura, T., Navarro, I. J., & Yepes, V. (2020). Environmental and social impact assessment of optimized post-tensioned concrete road bridges. Sustainability, 12(10), 4265.
  • Zhou, Z. W., Alcalá, J., Kripka, M., & Yepes, V. (2021). Life cycle assessment of bridges using Bayesian networks and fuzzy mathematics. Applied Sciences, 11, 4916.
  • Zhou, Z., Alcalá, J., & Yepes, V. (2021). Environmental, economic and social impact assessment: study of bridges in China’s five major economic regions. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18(1), 122.

 

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Valorización sostenible de residuos sólidos en la infraestructura ferroviaria

La transición hacia sistemas de transporte de bajas emisiones ha puesto de manifiesto una contradicción crítica: si bien el transporte ferroviario opera de forma intrínsecamente de bajas emisiones, su infraestructura requiere un elevado consumo de recursos y depende de ciclos periódicos de renovación basados en gran medida en el uso de materias primas. Este artículo sintetiza los resultados de una revisión sistemática de 131 estudios (2000-2025) sobre la integración de materiales de residuos sólidos urbanos (RSU) en capas de balasto, subbalasto, traviesas y elementos resilientes (Reis dos Santos et al., 2026).

Las principales conclusiones indican que los subproductos industriales (escorias de acero), los áridos reciclados (RCA), los residuos poliméricos (caucho de neumáticos) y los residuos mineros pueden alcanzar un rendimiento mecánico y una durabilidad comparables a los de los materiales convencionales. Sin embargo, persiste una brecha entre la viabilidad técnica en laboratorio y la adopción operativa a gran escala. La investigación se ha acelerado drásticamente desde 2020, impulsada por políticas de economía circular, aunque su implementación sigue limitada por el conservadurismo regulatorio, la falta de datos de campo a largo plazo y la ausencia de estándares basados en el rendimiento en lugar del origen del material.

Contexto y motivación del sector.

El sistema ferroviario convencional de vía balastrada requiere grandes volúmenes de agregados de alta calidad que deben cumplir con estrictos requisitos de gradación, durabilidad y resistencia a la abrasión. La degradación progresiva del balasto, causada por tensiones cíclicas e impactos, genera finos (colmatación) que reducen el drenaje y comprometen la estabilidad geométrica de la vía.

La infraestructura ferroviaria se presenta como un receptor estratégico para la valorización de residuos por tres razones fundamentales:

  • Capacidad de absorción: Las capas de balasto y subbalasto pueden albergar millones de toneladas de material.
  • Ciclo de vida: las largas vidas útiles permiten amortizar la inversión en materiales innovadores.
  • Distribución geográfica: la demanda distribuida permite alinear los proyectos con las corrientes de residuos locales, lo que reduce el impacto del transporte.

Diferencias críticas: ferrocarriles vs. pavimentos.

A diferencia de lo que ocurre en la ingeniería de pavimentos, donde la valorización de residuos está madura, el sector ferroviario se enfrenta a desafíos únicos:

  • Tolerancias estrictas: pequeños asentamientos incrementales comprometen la seguridad y el confort.
  • Entorno de carga: dominado por cargas cíclicas de alta frecuencia y por cargas de impacto.
  • Conservadurismo institucional: los gestores de infraestructura priorizan la mitigación de riesgos y la responsabilidad civil y mantienen normativas prescriptivas basadas en materiales naturales.

Panorama de la investigación global

El análisis bibliométrico revela una evolución marcada por tres fases:

  • Fase inicial (2000-2009): estudios esporádicos con consideraciones de sostenibilidad implícitas.
  • Fase de consolidación (2010-2019): surgimiento de herramientas numéricas y experimentales avanzadas para abordar los mecanismos de degradación.
  • Fase de aceleración (2020-2025): representa el 60 % de la literatura total, con un enfoque en la economía circular y la descarbonización.

Países líderes en contribución científica:

  • Australia: es el país que más destaca por el comportamiento del balasto bajo cargas pesadas y con áridos reciclados.
  • China: enfoque en aplicaciones de alta velocidad y en la mitigación de vibraciones.
  • Reino Unido e Italia: énfasis en la evaluación del ciclo de vida (LCA) y en los marcos de políticas.
  • Brasil: investigación creciente impulsada por la disponibilidad de residuos mineros.

Aplicaciones de residuos sólidos por componente.

La investigación ha identificado soluciones específicas para cada nivel de la estructura ferroviaria.

Categoría de residuo Aplicación típica Beneficio principal Limitaciones identificadas
Escorias de acero/horno Balasto y subbalasto Alta angularidad, rigidez y resistencia a la abrasión. Posible inestabilidad volumétrica y sensibilidad a la lixiviación.
Áridos reciclados (RCA/CDW) Subbalasto y capas de formación Eficiencia de recursos y desvío de vertederos. Mayor rotación de partículas bajo carga cíclica; sensibilidad a la humedad.
Residuos de caucho Mantas bajo balasto y almohadillas bajo traviesas Atenuación de vibraciones y reducción de la rotura de balasto. Reducción de la rigidez global de la vía; incertidumbre sobre la estabilidad a largo plazo.
Polímeros reciclados Traviesas compuestas Resistencia a la degradación biológica; menor huella de carbono. Altos costos iniciales; problemas de compatibilidad en la interfaz traviesa-balasto.
Residuos mineros Capas de formación Disponibilidad local en grandes volúmenes. Gran variabilidad mineralógica; escasez de datos de campo.

Evaluación del rendimiento y la sostenibilidad

Indicadores clave de rendimiento (KPI)

Los estudios revisados emplean una serie de métricas clave para validar los materiales alternativos.

  • Módulo resiliente/rigidez: controla el asentamiento y la transferencia de carga.
  • Índice de rotura/pérdida por abrasión: determina la vida útil del balasto mediante los ensayos de Los Ángeles y Micro-Deval.
  • Conductividad hidráulica: es crucial para el drenaje y la prevención de la presión de los poros.
  • Atenuación de vibraciones: evaluada mediante ensayos de impacto y monitorización en campo.

Impacto ambiental y ciclo de vida (LCA).

Los análisis del ciclo de vida confirman que el uso de SWM puede reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) entre un 18 % y un 50 % en componentes específicos, como las traviesas. Sin embargo, el beneficio ambiental neto es altamente sensible a:

  • Distancia de transporte: el transporte puede dominar los impactos si el residuo no es local.
  • Frecuencia de mantenimiento: si un material alternativo requiere intervenciones más frecuentes, los beneficios iniciales se anulan.
  • Logística de fin de vida: la capacidad de reciclar el material es un factor decisivo.

«Los procesos de renovación son un motor principal de la extracción de materias primas y de las emisiones de GEI en los sistemas de balasto convencionales.»

Barreras y desafíos para la implementación.

A pesar de los resultados positivos en laboratorio, la transición a la práctica operativa se enfrenta a obstáculos significativos:

Dimensión Barreras principales Factores facilitadores
Técnica Falta de datos de campo a largo plazo (5-10 años); comportamiento bajo ante múltiples amenazas. Modelado avanzado (DEM/FEM); proyectos piloto instrumentados.
Regulatoria Estándares prescriptivos que exigen materiales naturales por su origen. Cambio hacia especificaciones basadas en el desempeño funcional.
Ambiental Incertidumbre sobre la lixiviación a largo plazo y los riesgos ambientales. Protocolos estrictos de prueba y marcos de evaluación de riesgos integrados.
Económica Costes iniciales más altos; incertidumbre en los costes a lo largo del ciclo de vida (LCC). Incentivos de economía circular; toma de decisiones informada por el LCC.

Conclusiones y direcciones futuras.

El estudio concluye que la infraestructura ferroviaria desempeña un papel estratégico como «sumidero» a gran escala para la valorización de residuos, alineando el rendimiento de ingeniería con los objetivos climáticos. Para avanzar, se identifican las siguientes prioridades:

  • Ensayos de campo prolongados: es urgente realizar pruebas instrumentadas que capturen la evolución de la rigidez y el asentamiento en condiciones reales durante al menos una década.
  • Armonización de normativas: colaboración entre organismos como la UIC, el CEN y AREMA para actualizar las guías y aceptar materiales según su función y no su procedencia.
  • Digitalización: La integración de herramientas como el BIM, los gemelos digitales y la inteligencia artificial para el mantenimiento predictivo puede reducir la incertidumbre asociada a los materiales no convencionales.
  • Enfoque de «riesgo de lixiviación específico»: superar las prohibiciones generales mediante métodos de detección de riesgos específicos del lugar, lo que permitiría la reutilización segura del balasto y otros subproductos.

En última instancia, el éxito de la valorización de residuos en el ferrocarril dependerá de una acción coordinada que combine el rigor científico, la innovación regulatoria y el apoyo político para desincentivar el uso de recursos vírgenes y favorecer soluciones circulares.

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

Este vídeo resume bien las ideas sobre la sostenibilidad del ferrocarril.

Circular_Railway_Blueprint

Referencia:

Reis dos Santos, R.L., de Souza Rodrigues, C., Park, J.A. et al. Sustainable valorization of solid waste materials in railway infrastructure: a systematic review. Discov Civ Eng 3, 181 (2026). https://doi.org/10.1007/s44290-026-00575-y

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¿Prefabricado o «in situ»? El dilema del ciclo de vida en los marcos de hormigón

Para comprender la magnitud del desafío al que se enfrenta la infraestructura moderna, basta con observar un dato: para encontrar el equilibrio perfecto entre eficiencia y ética, la ingeniería ha tenido que analizar hasta 50 configuraciones optimizadas de una estructura que la mayoría de nosotros apenas notamos. Nos referimos a los pasos inferiores y a los marcos de carretera: ese esqueleto invisible de hormigón que sostiene nuestras vías de comunicación.

Como ingenieros, nos enfrentamos a una pregunta recurrente: ¿es mejor construir in situ (ISRCF), vertiendo el hormigón directamente en la obra, o apostar por sistemas prefabricados modulares (PRCAF)? La respuesta no es una verdad absoluta, sino un complejo mapa de compromisos en el que la geometría de la obra decide quién gana la batalla por la sostenibilidad.

Los resultados que presentamos son fruto de la siguiente publicación:

RUIZ-VÉLEZ, A.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2026). Life-cycle environmental and social trade-offs in concrete road frame systems. Cleaner Environmental Systems, 22, 100462. DOI:10.1016/j.cesys.2026.100462

El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

La prefabricación: el campeón ambiental (con matices).

Si analizamos los datos con la metodología ReCiPe 2016, el sistema prefabricado (PRCAF) se presenta como el líder indiscutible en términos ambientales. Las cifras del estudio son claras: estas soluciones logran reducir el potencial de calentamiento global (GWP) entre un 9 % y un 17 % en comparación con los marcos construidos in situ.

Esta ventaja se debe principalmente a la optimización de las secciones transversales. Al producirse en entornos industriales controlados, el carbono embebido se reduce significativamente al emplear secciones más esbeltas y eficientes. Sin embargo, como expertos, debemos ser cautos al generalizar. Como bien señala la investigación original:

«No existe una tipología de construcción universalmente preferible; el rendimiento ambiental y social del ciclo de vida varía según la escala geométrica».

El factor de escala: por qué la longitud es el verdadero enemigo.

Al estudiar configuraciones de entre 8 y 16 metros de vano (longitud), hemos descubierto que la geometría dicta el impacto ambiental con una severidad implacable. El hallazgo técnico es contundente: aumentar el vano en solo dos metros incrementa el GWP entre un 23 % y un 25 %, mientras que cada metro adicional de profundidad del suelo solo lo incrementa en un 11 %.

¿Por qué ocurre esto? La respuesta se basa en la mecánica estructural básica del Eurocódigo 2. El aumento de la longitud del vano obliga a un incremento cuadrático de la demanda de material para contrarrestar los momentos flectores y garantizar la funcionalidad (control de grietas). En cambio, la profundidad del suelo genera principalmente cargas verticales, cuya relación con el consumo de material es mucho más lineal y moderada. En ingeniería, la longitud no solo es distancia, sino que también representa una carga exponencial para el planeta.

El sorprendente «giro» social: lo tradicional recupera terreno.

Aquí es donde el análisis técnico, realizado bajo los marcos PSILCA y la plataforma SOCA v2, revela una realidad contraintuitiva. Aunque el prefabricado es mejor desde el punto de vista ambiental, el sistema in situ (ISRCF) recupera una ventaja competitiva social en proyectos a gran escala.

Al alcanzar vanos de entre 14 y 16 metros, se presentan los denominados «puntos de cruce» (crossover points). En estas dimensiones, el sistema tradicional tiene un impacto social hasta un 10,8 % menor. Esto sucede porque, a gran escala, los riesgos de la cadena de suministro y de la logística de transporte de piezas prefabricadas en masa empiezan a superar la eficiencia industrial. El sistema ISRCF, al ser más intensivo en mano de obra local, actúa como un motor de resiliencia para la comunidad.

Para entender este impacto, debemos considerar los cuatro grupos de partes interesadas definidos por el modelo PSILCA: trabajadores, comunidad local, actores de la cadena de valor y sociedad.

Beneficios sociales según la escala del proyecto:

  • Vanos pequeños (8-10 metros): el sistema PRCAF es superior. La mecanización reduce los riesgos laborales para los trabajadores y minimiza las molestias (ruido, tráfico) para la comunidad local.
  • Vanos grandes (14-16 metros): el sistema ISRCF es preferible. Fomenta el empleo directo en la zona y fortalece a los actores locales de la cadena de valor (canteras y plantas cercanas), reduce la dependencia de riesgos globales y optimiza el impacto en la sociedad local.

 Estos resultados, evidentemente, dependen de las circunstancias locales. Por tanto, pueden variar según la región o las prioridades de cada caso concreto.

El ciclo de vida completo: del cemento a la carbonatación.

Para tomar una decisión ética, debemos aplicar un enfoque de «cuna a tumba» (cradle-to-grave). En los sistemas PRCAF, el impacto se concentra principalmente en la fase de fabricación, que representa entre el 89 % y casi el 100 % del total debido a la intensidad energética de las plantas industriales. En cambio, los sistemas ISRCF distribuyen su huella de forma más equilibrada entre la construcción y el fin de vida útil.

Un factor vital en este ciclo es la carbonatación. Durante los 100 años de vida útil definidos para estas estructuras, el hormigón actúa como una esponja química que secuestra CO₂. Este proceso se intensifica en la fase de desmantelamiento, cuando el hormigón triturado maximiza su superficie expuesta.

«El enfoque «de la cuna a la tumba» es esencial, ya que nos permite considerar no solo el impacto de fabricar hormigón, sino también su capacidad para absorber carbono y su facilidad de reciclaje al final de su vida útil».

Conclusión: hacia una ingeniería de precisión ética.

La elección entre el prefabricado y el in situ no debe tomarse a la ligera. Depende de la escala geométrica y de las prioridades del proyecto. Si buscamos la máxima eficiencia en GWP para un paso inferior pequeño, la opción es el PRCAF. Sin embargo, si nos enfrentamos a una estructura de gran vano en la que el tejido social es una prioridad, el ISRCF puede ser la opción más sostenible en términos integrales.

El futuro nos exige emplear la optimización paramétrica desde las primeras fases del diseño. Solo así podremos avanzar hacia una infraestructura que no solo soporte el tráfico, sino que también sostenga de manera equilibrada nuestro entorno y nuestras comunidades.

Como ciudadanos y profesionales, nos queda una reflexión pendiente: ¿deberíamos priorizar siempre la eficiencia industrial y la rapidez del prefabricado o es momento de dar más peso a la resiliencia social y al empleo local en las obras públicas que definen nuestro futuro?

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes de esta investigación.

Este vídeo resume bien el contenido del artículo científico al que hacemos referencia.

Infrastructure_Sustainability_Scaling

El artículo completo, al estar publicado en abierto, puede obtenerse haciendo clic en 1-s2.0-S2666789426000681-main.

Referencia:

RUIZ-VÉLEZ, A.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2026). Life-cycle environmental and social trade-offs in concrete road frame systems. Cleaner Environmental Systems, 22, 100462. DOI:10.1016/j.cesys.2026.100462

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De la ceguera reactiva a la infraestructura inteligente: cómo los sensores están revolucionando la ingeniería civil.

En nuestras costas, el aire salino no solo es una característica del paisaje, sino también un enemigo invisible que trabaja sin descanso. El hormigón armado de nuestras infraestructuras sufre la silenciosa penetración de iones de cloruro que corroen las armaduras de acero y comprometen la estabilidad de los puentes mucho antes de que se vea la primera grieta. Tradicionalmente, la ingeniería ha actuado, más de una vez, a ciegas, esperando a que se manifestaran los síntomas visibles antes de actuar. Sin embargo, estamos ante una revolución en la medicina preventiva de las infraestructuras: hoy podemos dotar a los puentes de un «sistema nervioso» que les permite hablarnos a través de sus propias vibraciones.

Esta transformación es una urgencia global. La industria de la construcción no es un actor menor en la crisis climática: consume el 30 % de la energía mundial, el 40 % de los recursos naturales y genera el 30 % de las emisiones de gases de efecto invernadero. En este contexto, optimizar el mantenimiento de estructuras emblemáticas deja de ser un reto técnico para convertirse en un imperativo ético y económico.

El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Más que una inspección, un diálogo con la estructura (PSD)

La técnica de densidad espectral de potencia (PSD, por sus siglas en inglés) supone un gran avance respecto a los métodos tradicionales. En lugar de extraer núcleos de hormigón (métodos destructivos), utilizamos sensores que captan el «ritmo» del puente. La clave está en entender las fases del daño: mientras que los modelos tradicionales se centran en la fase de iniciación (acumulación de cloruros), la tecnología PSD detecta cambios sutiles en la fase de propagación temprana.

Al analizar la frecuencia y la amplitud de las vibraciones, la IA identifica cuándo la corrosión empieza a reducir la rigidez de los elementos estructurales. Detectamos la «arritmia» antes de que se convierta en un «infarto» estructural. Como destaca la investigación científica:

«El análisis basado en la frecuencia desarrollado permite identificar eficazmente el deterioro provocado por la corrosión en sus primeras fases, lo que ofrece un método no destructivo y fiable para la monitorización del estado de las estructuras (SHM)».

El ahorro del 40 % del coste a lo largo del ciclo de vida.

Como estrategas de infraestructura, no medimos el éxito por el coste de hoy, sino por la resiliencia a largo plazo. Al aplicar un análisis de costes del ciclo de vida (LCCA) sobre un horizonte de 100 años, los datos para un tramo del puente de la Isla de la Arosa son irrefutables:

  • Mantenimiento convencional: 470 113,12 €
  • Mantenimiento basado en PSD: 248 001,19 €

Esta gestión inteligente genera un ahorro de 222 111,92 € por tramo, lo que equivale a una reducción del 40 % en los costes totales. Al «escuchar» las vibraciones, pasamos de reparaciones masivas y traumáticas a intervenciones quirúrgicas y precisas, y eliminamos el gasto superfluo de las reconstrucciones de emergencia.

Un respiro para el planeta (E-LCA).

Mantener es, por definición, más ecológico que reconstruir. Gracias a la Evaluación del Ciclo de Vida Ambiental (E-LCA) y a la base de datos Ecoinvent, hemos cuantificado que el método PSD reduce el impacto ambiental en un 14,33 % en el tablero del puente y en un sorprendente 29,62 % en las pilas.

Este ahorro se traduce en métricas concretas de bienestar:

  • Calidad del ecosistema: reducción de 61 449,68 puntos de impacto en el tablero.
  • Salud humana: disminución de 118 802,69 puntos de impacto negativo.
  • Eficiencia de recursos: reducción drástica de la extracción de materias primas y del consumo energético, abordando directamente ese 40 % del consumo de recursos naturales que mencionábamos al inicio.

Priorizando la seguridad y el bienestar humano (S-LCA).

La sostenibilidad no solo es verde, sino también humana. El análisis del ciclo de vida social (S-LCA) revela que el mantenimiento proactivo protege la vida y el tiempo de las personas. Al evitar grandes obras reactivas, reducimos drásticamente las «horas de riesgo» para todos los implicados.

La comparativa de riesgo (en horas) es impactante:

  • Trabajadores: 45 650,65 (PSD) frente a 200 365,10 (convencional).
  • Comunidad local: 40 283,37 (PSD) frente a 176 807,60 (convencional).

Esta reducción de riesgos para la sociedad y los actores de la cadena de valor no solo es una estadística de seguridad laboral, sino también una apuesta por la equidad social y la resiliencia de las comunidades que dependen de una conectividad ininterrumpida.

 

La «orquesta de las ciencias» detrás de la decisión (MCDM).

Para un estratega moderno, tomar una decisión no consiste solo en mirar el presupuesto. Es lo que llamamos la «orquesta de las ciencias»: el uso de modelos matemáticos avanzados (AHP y TOPSIS) para equilibrar intereses que a menudo parecen opuestos: el dinero, la salud humana y la salud del planeta.

Mediante estas técnicas de toma de decisiones multicriterio, hemos ponderado cada variable para obtener un veredicto científico unánime. En una escala de sostenibilidad global, los resultados son contundentes: el método basado en vibraciones (PSD) obtuvo una puntuación perfecta de 1,00, mientras que el método convencional obtuvo 0,00. La ciencia nos dice que ya no hay debate posible sobre qué camino seguir.

Conclusión: hacia una infraestructura autoconsciente.

La integración de la monitorización de la salud estructural (SHM) y la evaluación del ciclo de vida (LCA) está transformando la ingeniería civil en una disciplina de conservación de recursos de alta tecnología. El puente de la Isla de la Arosa es solo el principio; estamos ante una nueva era de infraestructuras autoconscientes que nos alertan de sus necesidades.

Debemos ser conscientes de que ignorar los datos de vibración no solo es un error técnico, sino también una negligencia fiscal y ética. La cuestión ya no es si la tecnología funciona, sino si estamos listos como sociedad para dejar que los datos dicten las políticas públicas de transporte que protegerán nuestro futuro. Los datos indican que no podemos permitirnos esperar.

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

Este vídeo resume bien los conceptos más importantes de este artículo.

Smart_Sustainable_Bridge_Maintenance

Referencia:

HADIZADEH-BAZAZ, M.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Smart Integration of Non-Destructive Damage Detection and Life-Cycle Assessment for Sustainable Maintenance of Coastal Bridges. Smart and Sustainable Built Environment DOI 10.1108/SASBE-11-2025-0691

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Compromisos ambientales y sociales del ciclo de vida en marcos de hormigón para carreteras

Acaban de publicarnos un artículo en Cleaner Environmental Systems, una revista indexada en el primer cuartil del JCR. El trabajo analiza las compensaciones ambientales y sociales a lo largo del ciclo de vida de los sistemas de marcos de hormigón para carreteras y compara dos tipologías constructivas predominantes: los marcos de hormigón armado ejecutados in situ (ISRCF) y los marcos articulados modulares prefabricados (PRCAF). Tras evaluar 50 configuraciones optimizadas en coste (con luces de entre 8 y 16 metros y profundidades de cobertura de suelo de entre 1 y 5 metros), el estudio revela que no existe una tipología universalmente superior.

Los resultados principales indican que los sistemas prefabricados (PRCAF) reducen las emisiones de gases de efecto invernadero entre un 9 % y un 17 % en comparación con las alternativas in situ. Sin embargo, el desempeño social depende de la escala: los marcos prefabricados son preferibles para configuraciones pequeñas (luces ≤ 12 m), mientras que los marcos in situ muestran menores impactos sociales en luces mayores (≥ 14 m) debido a una mayor intensidad de mano de obra local y a la estructura de la cadena de suministro.

El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

1. Introducción y marco de referencia.

La ingeniería contemporánea prioriza la sostenibilidad de las infraestructuras para aumentar su resiliencia frente a las crisis globales y cumplir los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030. La industria de la construcción es responsable de aproximadamente el 9 % de las emisiones antropogénicas globales de CO₂, lo que sitúa al carbono embebido como una métrica crítica.

Tipologías estructurales evaluadas

  • ISRCF (In-situ Reinforced Concrete Frames): marcos cerrados monolíticos construidos íntegramente in situ. Son la solución estándar, especialmente en suelos de baja capacidad portante.
  • PRCAF (Precast Reinforced Concrete Articulated Frames): marcos abiertos modulares, ensamblados a partir de piezas prefabricadas en forma de U, que ofrecen ventajas operativas, como tiempos de instalación más cortos y una mejor utilización de los recursos.
Marco prefabricado articulado. https://forte.es/productos/marcos-articulados/

2. Metodología de evaluación.

La investigación utiliza un enfoque integrado de evaluación del ciclo de vida (LCA) que abarca las dimensiones ambiental (E-LCA) y social (S-LCA) bajo un marco de «cuna a tumba» (cradle-to-grave).

Parámetros de la evaluación

  • Unidad funcional: un metro lineal de marco de carretera.
  • Alcance: fabricación de materiales, transporte, construcción, uso (100 años de vida útil, incluida la carbonatación) y fin de vida útil (desmantelamiento y reciclaje).
  • Herramientas y datos:
    • E-LCA: método ReCiPe 2016, bases de datos Ecoinvent 3.7.1 y BEDEC.
    • S-LCA: marco PSILCA/SOCA v2, que mide el riesgo en horas de riesgo medio (MRH).
    • Optimización: Los 50 casos analizados se optimizaron previamente en términos de coste mediante un algoritmo metaheurístico (simulated annealing).

3. Análisis del rendimiento ambiental (E-LCA).

Los resultados demuestran que la geometría es el principal factor determinante del impacto ambiental. El aumento de la luz (vanos) influye mucho más en el potencial de calentamiento global (GWP) que la profundidad de la cobertura del suelo.

Hallazgos clave por categoría de daño

Categoría de impacto Rendimiento de PRCAF vs. ISRCF
GWP (calentamiento global) Reducción consistente en PRCAF (9-17%).
Integridad de ecosistemas Reducción promedio del 15,4% en PRCAF.
Salud humana PRCAF es superior en 24 de 25 configuraciones (un 9,9% de mejora).
Agotamiento de recursos Reducción promedio del 6,5% en PRCAF.

Sensibilidad geométrica y fases del ciclo de vida

  • Influencia de la geometría: aumentar la luz en 2 m eleva el GWP en un 23-25 % para ISRCF y en un 25 % para PRCAF. Cada metro adicional de cobertura terrestre aumenta el GWP en un 11 %.
  • Dominancia de fases:
    • En los sistemas PRCAF, los impactos se concentran en gran medida en la fase de fabricación (entre el 89 % y casi el 100 %) debido a la naturaleza intensiva en energía de la prefabricación.
    • En los sistemas ISRCF, la fabricación contribuye entre el 78 % y el 88 %, con una mayor participación relativa de la fase de construcción.
  • Efecto de carbonatación: durante las fases de uso y de fin de vida, el hormigón actúa como sumidero de CO₂. Al final de la vida útil de los PRCAF, la fijación de carbono mejora los efectos ambientales entre un 16,7 % y un 17,6 %.

4. Análisis del rendimiento social (S-LCA).

A diferencia de los resultados ambientales, el desempeño social muestra una tendencia opuesta y compleja según la escala geométrica.

Desempeño por escala y grupos de interés

  • Luces pequeñas (8-10 m): los sistemas prefabricados (PRCAF) son preferibles, ya que reducen el impacto social en un 6,1 %. En la categoría de trabajadores, los beneficios alcanzan el 18,8 %.
  • Luces grandes (14-16 m): los sistemas in situ (ISRCF) son los más habituales, con reducciones de daño social de hasta el 10,8 %. Esto se debe a una mayor intensidad de mano de obra local y a una distribución distinta de los riesgos a lo largo de la cadena de suministro.
  • Impacto por categoría (S-LCA):
    • Actores de la cadena de valor: PRCAF es favorable en luces cortas (reducción del 8,9 %), pero pierde ventaja en luces > 12 m.
    • Comunidad local y sociedad: el ISRCF prevalece en luces grandes (14-16 m) con mejoras de hasta el 10 %.

5. Discusión de los compromisos entre las soluciones (trade-offs).

El estudio identifica una divergencia crítica entre la eficiencia ambiental y la sostenibilidad social.

  1. Industrialización frente a impacto social: mientras que la prefabricación se beneficia de economías de escala en términos de eficiencia de materiales y optimización de procesos, estas ganancias no se traducen directamente en menores impactos sociales a gran escala.
  2. Riesgos en la cadena de suministro: en los sistemas PRCAF, los impactos sociales están vinculados a actividades de fabricación aguas arriba y a cadenas de valor globalizadas, lo que conlleva una mayor intensidad de riesgo social.
  3. Localización del trabajo: los sistemas ISRCF dependen más de procesos de construcción localizados, lo que distribuye de manera más equilibrada los riesgos sociales entre los trabajadores y las comunidades locales en proyectos de gran envergadura.

6. Conclusiones y recomendaciones de diseño.

La investigación concluye que la selección de la tipología constructiva debe basarse en las prioridades específicas del proyecto y en la escala geométrica.

  • Prioridad ambiental: los sistemas prefabricados (PRCAF) son la opción más adecuada en casi todas las configuraciones, especialmente en luces cortas y medias con coberturas de suelo moderadas.
  • Prioridad social: los sistemas in situ (ISRCF) pueden ser más adecuados para proyectos de gran escala (luces ≥ 14 m), en los que los criterios sociales y la generación de empleo local resultan fundamentales.
  • Factores determinantes: La luz de la estructura y la profundidad del suelo son los parámetros que rigen el rendimiento a lo largo del ciclo de vida. Las decisiones tomadas en las etapas iniciales del diseño tienen un impacto irreversible en el perfil de sostenibilidad de la infraestructura.

Este marco de evaluación comparativa permite a los responsables de la toma de decisiones equilibrar objetivos contrapuestos, fomentando diseños alineados con la responsabilidad ambiental y la equidad social a largo plazo.

El artículo completo, al estar publicado en abierto, puede obtenerse haciendo clic en 1-s2.0-S2666789426000681-main.

Referencia:

RUIZ-VÉLEZ, A.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2026). Life-cycle environmental and social trade-offs in concrete road frame systems. Cleaner Environmental Systems, 22, 100462. DOI:10.1016/j.cesys.2026.100462

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Integración inteligente de detección de daños y evaluación de sostenibilidad en puentes costeros.

Acaban de publicar un artículo en Smart and Sustainable Built Environment, una de las revistas ubicadas en el primer cuartil del JCR. Este documento técnico sintetiza una investigación avanzada sobre el mantenimiento sostenible de puentes de hormigón armado en entornos costeros, sometidos a una degradación acelerada por la corrosión inducida por cloruros. La propuesta principal se basa en un enfoque integral que combina el monitoreo de la salud estructural (SHM) mediante el análisis de la densidad espectral de potencia (PSD), las evaluaciones de sostenibilidad del ciclo de vida (LCSA) y la toma de decisiones multicriterio (MCDM).

Los principales hallazgos demuestran que la implementación de métodos no destructivos basados en vibraciones, como el PSD, permite identificar el deterioro en etapas tempranas con mayor precisión que los métodos convencionales. Los resultados indican que este enfoque puede reducir los costes de mantenimiento y reparación hasta un 40 % a lo largo de una vida útil de 100 años, lo que supone una disminución significativa de los impactos ambientales y de los riesgos sociales para los trabajadores y las comunidades locales.

La investigación se enmarca en el proyecto RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. A continuación, se presenta un resumen del trabajo y de la información de contexto.

La pregunta de investigación que abordamos fue la siguiente:

¿Cómo podemos superar las limitaciones de los modelos de deterioro predefinidos y de las inspecciones visuales mediante la integración de la monitorización de la salud estructural (SHM) basada en vibraciones y de un análisis de sostenibilidad del ciclo de vida para optimizar el mantenimiento?

Hasta ahora, la literatura científica abordaba la detección de daños y la sostenibilidad de forma independiente; nuestro trabajo es la «orquestación de ciencias» que los une en un solo marco de decisión.

Contexto y problemática de la infraestructura costera.

La industria de la construcción es responsable de aproximadamente el 30 % del consumo de energía mundial, del 40 % del consumo de recursos naturales y de cerca del 30 % de las emisiones de gases de efecto invernadero. En este contexto, los puentes costeros son activos críticos y costosos cuya durabilidad se ve comprometida por la penetración de iones de cloruro.

Desafíos identificados en el mantenimiento tradicional:

  • Inadecuación de las estimaciones: Los métodos convencionales de estimación de costes y de mantenimiento resultan insuficientes para las necesidades complejas actuales.
  • Detección tardía: los enfoques tradicionales a menudo no logran identificar el daño interno hasta que es visible o estructuralmente grave.
  • Falta de integración: Existe una brecha significativa entre las técnicas de detección de daños en ingeniería estructural y los marcos de evaluación de sostenibilidad (economía y ecología).

Marco metodológico: el método PSD y la monitorización estructural.

La investigación propone el uso de la densidad espectral de potencia (PSD) como herramienta de identificación no destructiva basada en el dominio de la frecuencia.

Funcionamiento del método PSD:

  • Análisis de señales: transforma la respuesta vibratoria de la estructura (estimulada de forma periódica o aleatoria) al dominio de la frecuencia mediante la transformada de Fourier.
  • Relación rigidez-frecuencia: los picos en el espectro PSD corresponden a las frecuencias naturales de la estructura. La corrosión por cloruros reduce la sección transversal de las barras de refuerzo y aumenta el agrietamiento, lo que disminuye la rigidez local y altera estas frecuencias.
  • Ventajas técnicas: es una función de segundo orden altamente no lineal y sensible a los parámetros estructurales, lo que permite localizar y cuantificar el daño con precisión.

El modelo de predicción de vida útil (Tuutti):

El marco utiliza el modelo de Tuutti para vincular la vida útil con la corrosión. Este proceso se divide en dos fases:

  • Iniciación: tiempo hasta que los cloruros alcanzan el umbral crítico en el refuerzo (estimado mediante la segunda ley de Fick).
  • Propagación: tiempo durante el cual la corrosión se extiende hasta causar daños graves o fallos.

Evaluación de la sostenibilidad del ciclo de vida (LCSA).

El estudio evalúa el impacto de las estrategias de mantenimiento en tres pilares fundamentales, integrados mediante bases de datos como Ecoinvent y programas informáticos como OpenLCA.

Evaluación de costes a lo largo del ciclo de vida (LCCA)

El análisis económico tiene en cuenta todos los gastos, desde la construcción hasta la eliminación final, y ajusta los costes futuros a su valor presente con una tasa de descuento del 5 %.

  • Componentes del coste: inspección, reparación, demolición de partes dañadas, reciclaje de escombros e instalación de nuevo refuerzo.
  • Resultado: el uso de PSD permite optimizar los tiempos de intervención y evitar reparaciones prematuras o fallos catastróficos.

Evaluación ambiental (E-LCA)

Utilizando el método ReCiPe, se analizan las categorías de impacto en tres puntos finales:

  • Salud humana: reducción de la toxicidad y de los contaminantes.
  • Ecosistemas: minimización de la ocupación del suelo y de la eutrofización.
  • Recursos: eficiencia en el uso de materias primas y de energía.

Evaluación social (S-LCA).

Se emplea el complemento SOCA para evaluar las «horas de riesgo» de diversos grupos de interés.

  • Grupos evaluados: trabajadores, comunidad local, sociedad y actores de la cadena de valor.
  • Subcategorías: seguridad y salud, salarios justos, horas de trabajo y derechos indígenas.

Análisis de resultados: PSD frente a métodos convencionales.

El estudio aplicó el marco a un modelo simulado del puente de Galicia (España), de 1980 metros de longitud y 40 tramos, y obtuvo los siguientes resultados comparativos:

Dimensión de impacto Método convencional Método PSD Mejora/ahorro
Coste total (LCC) 470,113.12 € 248,001.19 € ~222,111.92 € (40%)
Impacto ambiental (puntos) Mayor impacto en todas las categorías Reducción significativa 14.33% (Tablero) / 29.62% (Columnas)
Riesgo social (horas de riesgo) Muy elevado (ej. 200,365 para trabajadores) Reducción drástica (ej. 45,650 para trabajadores) Reducción de hasta el 32%

Análisis de la toma de decisiones (AHP-TOPSIS).

Para consolidar estos datos, se utilizó el Proceso de Jerarquía Analítica (AHP) para asignar pesos a los criterios y la Técnica para el Orden de Preferencia por Similitud con la Solución Ideal (TOPSIS) para clasificar las estrategias.

El método basado en PSD obtuvo una puntuación de 1,00 (proximidad ideal), mientras que el método convencional obtuvo 0,00, lo que confirma la superioridad absoluta del enfoque inteligente.

Conclusiones e implicaciones prácticas.

La integración del análisis PSD con la evaluación de sostenibilidad transforma el mantenimiento de «reactivo» a «proactivo y eficiente en recursos».

Hallazgos fundamentales:

  • Detección temprana: la sensibilidad del análisis basado en la frecuencia permite identificar deterioros antes de que comprometan la seguridad estructural.
  • Robustez: el análisis de sensibilidad confirmó que los resultados son estables frente a variaciones en la tasa de descuento (3-7 %) y en los niveles de ruido de las señales (5-15 %).
  • Sostenibilidad integral: el marco no solo ahorra capital financiero, sino que también reduce la huella de carbono y mejora el bienestar social al minimizar las interrupciones y los riesgos para la comunidad.

Recomendaciones para la gestión de activos:

Se sugiere que las autoridades de transporte y los gestores de infraestructura adopten sistemas de monitorización adaptativos basados en vibraciones. Aunque el estudio se basa en simulaciones, la «orquestación de ciencias» propuesta ofrece una hoja de ruta clara para lograr una infraestructura costera resiliente y alineada con los objetivos de desarrollo sostenible globales.

«El método basado en PSD va más allá de sus capacidades diagnósticas y ofrece un camino hacia prácticas de mantenimiento predictivas, preventivas y eficientes en términos de recursos.»

Referencia:

HADIZADEH-BAZAZ, M.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Smart Integration of Non-Destructive Damage Detection and Life-Cycle Assessment for Sustainable Maintenance of Coastal Bridges. Smart and Sustainable Built Environment DOI 10.1108/SASBE-11-2025-0691

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Inteligencia artificial y turismo: cuando el software aprende de la naturaleza para diseñar la ruta perfecta.

Gestionar la logística de un operador turístico consiste, en esencia, en intentar imponer orden a un sistema inherentemente caótico. El desafío es monumental: coordinar rutas a 30 destinos distintos desde un centro de operaciones como el de Alicante, con una flota limitada de cuatro aviones y quince tripulaciones, en el que cada asiento cuenta.

En este entorno de baja demanda, los costes son fijos, pero la realidad es volátil: las cancelaciones de última hora y las reservas inesperadas convierten los planes iniciales en papel mojado. ¿Cómo se puede determinar la rentabilidad cuando el escenario cambia cada minuto? La solución más avanzada no proviene de la programación lineal clásica, sino de los principios de la biología evolutiva.

Inspirado en el estudio de Medina y Yepes sobre la aplicación de algoritmos genéticos (AG) al problema de rutas de vehículos con capacidad (CVRP), este análisis desglosa cómo la «supervivencia del más apto» se traduce en una estabilidad financiera sin precedentes para el sector aéreo. Podéis descargar el artículo completo aquí.

La «naturaleza» como el mejor ingeniero de rutas.

En logística avanzada, los métodos deterministas tradicionales se topan con un obstáculo insalvable cuando el número de destinos crece exponencialmente. Calcular la ruta óptima para una red que abarque de Casablanca a Venecia mediante fuerza bruta matemática resulta inmanejable en términos computacionales. Los algoritmos genéticos resuelven este problema emulando la evolución mediante los procesos de selección, cruce y mutación. En lugar de buscar una única respuesta perfecta, el sistema mantiene una «población» de soluciones que compiten entre sí.

Este enfoque permite gestionar restricciones ambiguas o contradictorias, como maximizar la ocupación frente a minimizar el tiempo de vuelo, de una forma que la matemática rígida no puede. El AG no solo busca, sino que también aprende a explorar.

«La característica específica de los AG es la exploración paralela y eficiente del espacio de soluciones, basada en la explotación de soluciones óptimas inducidas por los operadores de cruce y en la exploración de soluciones nuevas forzada por los operadores de mutación».

El poder de los «Tres Padres»: una recombinación genética única.

La gran innovación técnica que se destaca en el estudio es el uso de un operador de recombinación de tres progenitores (three-parent edge-mapped recombination operator). Mientras que en la genética biológica la herencia es dual, en la optimización de redes de distribución tres progenitores ofrecen una mayor riqueza de datos para generar una «descendencia» (una ruta) más robusta.

Este método extrae las mejores conexiones (arcos) de tres soluciones distintas. Si una conexión específica aparece en dos o tres de los «padres», se preserva en el «hijo» porque se considera una pieza de alta eficiencia. Para garantizar la viabilidad de la ruta, el algoritmo incluye una lógica de resolución de conflictos: si tres arcos convergen en un mismo nodo de la descendencia, el sistema elimina aleatoriamente uno de ellos para mantener la estructura de la red. Este enfoque de triple herencia permite alcanzar soluciones óptimas con una velocidad y precisión que superan con creces a los cruces tradicionales de dos progenitores.

De la incertidumbre del 43 % a la estabilidad del 2,7 %.

El impacto real de los AG se mide en la transformación de la volatilidad en previsibilidad. Al modelar la demanda de destinos como Ajaccio, Túnez o Malta mediante estructuras estocásticas, el estudio revela una capacidad asombrosa para absorber la incertidumbre. Con una flota de cuatro aviones de cincuenta asientos y quince tripulaciones, el sistema gestionó un volumen total de aproximadamente ochocientos pasajeros, con métricas de eficiencia envidiables.

Los datos son elocuentes: mientras que la demanda individual por destino presenta un coeficiente de variación del 43 % —una pesadilla operativa—, la optimización diaria reduce la variabilidad del coste por pasajero transportado a un asombroso 2,7 %. En la práctica, esto significa:

  • Coste medio por pasajero: 118 EUR.
  • Ocupación media de asientos: 65 %.
  • Velocidad de crucero optimizada: 240 nudos.

El sistema es tan eficiente a la hora de reorganizar escalas y rutas en función de la demanda real que el impacto financiero final permanece prácticamente inalterado a pesar de las fluctuaciones del mercado.

El «fantasma en la máquina»: el riesgo de la robustez excesiva.

Desde la perspectiva de la transformación digital, los AG presentan una paradoja fascinante: su robustez puede ser su mayor peligro. Diseñado para ofrecer siempre una solución viable, un código con errores profundos puede seguir funcionando y entregando resultados «aparentemente buenos» sin que el sistema se colapse.

El riesgo no es el fallo catastrófico, sino el equilibrio subóptimo. Un error oculto en el algoritmo podría estar dejando sobre la mesa un 5 % o un 10 % de beneficio potencial, camuflado por la capacidad del algoritmo para «sobrevivir» a sus propios defectos de programación. Esto subraya la importancia de la supervisión experta, ya que en los sistemas que evolucionan por sí mismos la validación humana es la única garantía de que no operamos con una ineficiencia invisible pero costosa.

El futuro es la interacción humano-máquina.

Los AGV no son herramientas de reemplazo, sino de colaboración. El estudio subraya la importancia de la interfaz gráfica, que permite al gestor logístico interactuar con el proceso en tiempo real. Un ser humano puede «inyectar» soluciones basadas en su experiencia o en su intuición clínica, y el algoritmo las asimilará y refinará a lo largo de miles de generaciones.

Esta sinergia es fundamental para integrar los «costes virtuales». Mientras la máquina optimiza distancias y consumo de combustible, el ser humano puede definir variables subjetivas pero críticas, como la inconveniencia política de un aeropuerto en tensión o la complejidad social de una escala concreta. Al traducir estas percepciones en valores en la función de coste, el sistema evoluciona hacia una estrategia proactiva capaz de simular escenarios futuros en lugar de simplemente reaccionar ante las cancelaciones diarias.

Conclusión: hacia una logística evolutiva.

El éxito de la red de Alicante, que conecta 30 destinos del Mediterráneo y de Europa occidental, confirma un cambio de paradigma: en la logística moderna, la flexibilidad es más valiosa que la precisión absoluta. Los modelos rígidos se quiebran ante la volatilidad de la demanda, pero los sistemas evolutivos se fortalecen con ella.

En un mercado que no perdona la ineficiencia, la pregunta para los líderes del sector es clara: ¿es mejor buscar una solución «perfecta» una sola vez o diseñar un sistema que evolucione constantemente ante cada nuevo desafío? La respuesta, como demuestran Medina y Yepes, radica en aprender de la naturaleza para conquistar los cielos.

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

Este vídeo resume los aspectos clave del artículo.

Evolutionary_Tourism_Logistics

Referencia:

MEDINA, J.R.; YEPES, V. (2003). Optimization of touristic distribution networks using genetic algorithms. SORT, 27(1): 95-112.

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Su obra es un hervidero de actividad, pero no de productividad.

Durante una visita a una obra, el estrépito de la maquinaria y el flujo constante de operarios suelen interpretarse como señales inequívocas de progreso. Sin embargo, para un experto en operaciones, esta actividad suele ser un espejismo. Existe una distinción crítica entre la inercia operativa —«estar ocupado»— y la optimización técnica —«ser productivo»—.

En el sector de la construcción, caracterizado por su trashumancia y alta temporalidad, la productividad no es una opción, sino un imperativo de supervivencia. Las empresas que no logran mejorar sus procesos frente a la competencia están, por definición, abocadas a la desaparición. No se trata simplemente de trabajar más duro o de acumular horas extra, sino de entender la relación entre lo producido y los recursos empleados. En un entorno de márgenes estrechos, ignorar esta distinción supone asumir un riesgo existencial.

Verdad 1: la trampa del volumen y la diferencia entre rendimiento y productividad.

Un error común en la alta dirección es confundir el aumento de la producción con una mejora de la eficiencia. La producción es una métrica de volumen, mientras que la productividad es una métrica de relación. Si el volumen de su obra aumenta un 15 % y el consumo de recursos (mano de obra, materiales y maquinaria) aumenta un 20 %, su empresa es técnicamente menos productiva que antes.

En este punto, surge una distinción vital para el gestor: la diferencia entre productividad y rendimiento.

  • El rendimiento es el cociente entre lo realizado y lo previsto.
  • La productividad, por su parte, es la relación técnica entre los bienes producidos y los recursos consumidos.

Un equipo puede mostrar un alto rendimiento al cumplir un cronograma mal planificado, pero puede tener una productividad muy baja al malgastar recursos para lograrlo. La verdadera ventaja competitiva nace de la optimización técnica, no solo de alcanzar metas de volumen.

«La productividad es la relación entre los bienes y servicios producidos y los recursos empleados para ello».

Verdad 2: el respeto al mínimo irreductible y la responsabilidad de la gerencia.

Todo proceso de construcción conlleva una «deuda oculta» de ineficiencia. Para auditarla, debemos descomponer el tiempo total de trabajo en tres categorías fundamentales:

  • Contenido básico de trabajo: el tiempo mínimo no reducible. Es el tiempo que tardaría el proceso en condiciones de diseño y de método perfectos.
  • Trabajo innecesario: tiempo suplementario generado por defectos de diseño, especificaciones mediocres o métodos de ejecución ineficaces.
  • Tiempo improductivo: aquel que se pierde y no aporta valor alguno.

Es imperativo que el líder del proyecto reconozca una verdad incómoda: la mayor parte del tiempo improductivo es un fallo de dirección. La falta de materiales, las instrucciones confusas o la mala programación de los subcontratistas son responsabilidades directas de la gerencia, no del operario. Reducir este tiempo no requiere que los trabajadores se muevan más rápido, sino que la dirección gestione mejor.

Verdad 3: la filosofía del «siempre hay un método mejor».

Cuando aceptamos que el desperdicio es, en gran medida, sistémico, debemos adoptar una actitud crítica. El estudio de los métodos no es una intervención técnica aislada, sino una postura intelectual ante el coste. La optimización más rentable no suele provenir de inversiones masivas en maquinaria, sino de la eliminación de prejuicios operativos. Los cinco pilares de esta mentalidad son:

  • Abordar los problemas con un espíritu abierto.
  • Eliminar ideas preconcebidas.
  • Aceptar solo hechos, no opiniones.
  • Actuar sobre las causas raíz, no sobre los efectos.
  • Partir de la premisa de que siempre hay un método mejor.

Esta mentalidad es el puente necesario para identificar los «ladrones de valor» más comunes en la obra, empezando por la logística interna.

Verdad 4: la manipulación de materiales es un «ladrón» de valor.

En ingeniería de métodos, el movimiento no es trabajo, sino coste. Mover un palé de ladrillos tres veces antes de colocarlos incrementa el coste de producción sin aportar valor al producto final.

«La manipulación de los materiales incrementa el coste de producción sin aportar valor al producto».

Para mitigar este impacto, la gestión debe aplicar estrictas reglas industriales: depositar los materiales a la altura de trabajo, minimizar las distancias de transporte, aprovechar la gravedad y asegurar que cada movimiento se realice con la carga máxima permitida. Cada segundo dedicado a un transporte innecesario es rentabilidad que se escapa al balance.

Verdad 5: la lógica de la simultaneidad y el reto de la tostadora.

La esencia de la ingeniería de métodos se resume en una herramienta: el diagrama de actividades simultáneas. Este diagrama muestra las interdependencias entre personas y máquinas para evitar tiempos muertos.

El famoso «reto de la tostadora» ilustra este concepto. Si tenemos tres rebanadas de pan y una tostadora que solo tuesta dos a la vez y por un solo lado, la lógica dicta que son necesarias cuatro operaciones.

Sin embargo, mediante un análisis de simultaneidad, un ingeniero reduce el proceso a tres: mientras se calienta el lado B de la primera rebanada, se retira la segunda y se introduce la tercera.

Este cambio en la secuencia lógica —hacer en tres lo que otros hacen en cuatro— es la base de la sincronización en la obra. Al coordinar el trabajo interdependiente, no se busca que el operario se agote, sino que los recursos (hombre y máquina) nunca estén ociosos esperando al otro.

Conclusión: hacia una cultura de la medición técnica.

No se puede gestionar lo que no se mide con rigor técnico. Para evaluar si una empresa constructora está progresando, debemos recurrir al Índice de Productividad Global (IPG).

La clave del IPG, basada en la lógica de Laspeyres, consiste en medir la evolución a precios constantes. Al valorar productos y recursos con los precios de un año base, eliminamos el efecto de la inflación y las fluctuaciones del mercado. Así, la productividad se convierte en una métrica de ingeniería pura que nos indica si somos mejores constructores, independientemente de si los materiales son más caros o si el mercado ha subido los precios de venta.

Antes de exigir más horas extras en su próximo proyecto, tómese un tiempo para observar el flujo de trabajo: ¿está optimizando el trabajo real o simplemente gestionando el desperdicio con más energía?

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

Este vídeo resume bien el tema del estudio del trabajo.

Construction_Productivity_Engineering

Referencias:

PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.C.; MOURA, H.P.; CATALÁ, J. (2014). Construction Management. Wiley Blackwell, 316 pp. ISBN: 978-1-118-53957-6.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente n.º 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 256 pág. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-0.

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.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376.

Curso:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

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Logística en tiempos de cambio: Cómo la optimización heurística se adapta a los vaivenes de la economía real

Más allá del GPS: por qué la ruta más corta no siempre es la más rentable.

Para cualquier responsable de operaciones, la intuición dicta una regla aparentemente infalible: cuanto menos kilómetros se recorren, mayores son los márgenes. Sin embargo, ante la complejidad de la última milla contemporánea, esta lógica resulta peligrosamente incompleta. El ahorro en combustible suele verse compensado por penalizaciones por entregas tardías, ineficiencias en el uso de la capacidad de carga o por el coste oculto de ignorar las regulaciones laborales.

El éxito no consiste en reducir la distancia de forma simplista, sino en maximizar la rentabilidad operativa. Es aquí donde el problema de las rutas de vehículos con flotas heterogéneas y ventanas de tiempo flexibles (VRPHESTW, Vehicle Routing Problem with Heterogeneous Fleet and Soft Time Windows) surge como la respuesta científica al caos logístico. Este modelo trasciende el mapa al integrar variables económicas, humanas y temporales en una única ecuación estratégica. Este artículo se basa en uno de los resultados más importantes de mi tesis doctoral, publicada en un trabajo que podéis encontrar al final de las referencias (Yepes y Medina, 2006).

La rentabilidad total sobre la distancia total recorrida: la nueva métrica de éxito.

El enfoque tradicional se limita a minimizar el consumo de kilómetros. No obstante, la logística de alto nivel exige una función con un objetivo económico que considere la operación como un centro de beneficios y no solo de costes. La fórmula es clara:

Beneficio = Ingresos Totales – Costes Operativos – Costes de Penalización por Ventanas de Tiempo.

En este modelo, los ingresos no son una cifra estática, sino que se consideran dos tasas: una fija por servicio y otra variable en función de la distancia y del volumen de la mercancía. La gran innovación es que la satisfacción del cliente se convierte en un activo negociable. Al monetizar los retrasos mediante penalizaciones, el algoritmo decide de forma autónoma si resulta más rentable aceptar una pequeña desviación en el horario de entrega o invertir en un vehículo adicional. La logística moderna, por tanto, no busca el «cumplimiento a cualquier precio», sino el equilibrio óptimo entre el servicio y el margen.

El poder estratégico de una flota «mixta».

Una de las mayores ventajas competitivas del transporte radica en la heterogeneidad. El modelo demuestra que una flota uniforme tiende a ser ineficiente. El algoritmo realiza un arbitraje constante entre distintos tipos de vehículos para encontrar la combinación que minimiza el coste total de propiedad y operación.

En este análisis, la selección de vehículos (categorizados como k = 1, 2 o 3) no solo se basa en el volumen de carga, sino también en un equilibrio sofisticado entre:

  • Capacidad y velocidad: desde el vehículo pequeño y ágil (k = 1), ideal para zonas urbanas densas, hasta el «pesado» (k = 3), con gran capacidad, pero mayor coste fijo y menor velocidad de maniobra.
  • Estructura de costes laborales: el sistema evalúa el impacto financiero de pasar de la remuneración por hora legal a las horas extraordinarias y, finalmente, a las severas penalizaciones económicas derivadas del exceso de jornada laboral, protegiendo así la rentabilidad y la seguridad jurídica de la empresa.

Como señala el estudio:

«Los problemas de rutas de vehículos en el mundo real requieren una función objetivo económica para medir la calidad de las soluciones».

Ventanas de tiempo flexibles: el tiempo como variable económica elástica.

En la logística convencional, una ventana de tiempo es un muro infranqueable: llegar un minuto tarde se considera un fallo del sistema. El concepto de «soft time windows» (ventanas de tiempo flexibles) revoluciona esta noción al considerar el tiempo como una variable económica elástica.

En lugar de prohibir las entregas fuera de horario, el modelo establece una penalización económica escalonada en función de la antelación o el retraso. Esta flexibilidad calculada permite que el sistema de optimización identifique rutas que, aunque «incumplen» ligeramente el horario, logran una consolidación de carga tan eficiente que el beneficio neto final es muy superior al de una ruta de cumplimiento rígido. Se pasa así de una logística de obediencia a una logística de resultados.

El hallazgo sorprendente: el valor estratégico del sesgo.

El descubrimiento más disruptivo de la investigación consiste en distinguir entre la función «objetivo» (el beneficio real que queremos obtener) y la función «guía» (las instrucciones que le damos al algoritmo para explorar el mapa).

En un experimento revelador, los investigadores «engañaron» al algoritmo aumentando artificialmente en un 10 % los costes de distancia en la función guía (escenario HES-B). Al evaluar la ruta resultante con los costes reales (escenario HES-A), el beneficio neto aumentó un 6,4 %.

¿Por qué funciona este sesgo estratégico? Al sobreponderar el coste de la distancia durante la fase de búsqueda, se obliga al algoritmo a encontrar clústeres de clientes extremadamente compactos y rutas más robustas que el peso económico estándar pasaría por alto. Este fenómeno demuestra que, para escapar de los «óptimos locales» (soluciones que parecen buenas, pero no lo son), a veces es necesario alterar la topología del problema para forzar al sistema a encontrar la excelencia global.

Un marco de tres pilares para la implementación.

Para ejecutar esta estrategia, se propone un marco de optimización híbrido que integra la exploración creativa y el rigor matemático.

  1. Fase de construcción inteligente (GRASP): no se generan rutas al azar, sino que se inicia el proceso seleccionando clientes «semilla» según criterios de alta rentabilidad y dificultad logística, lo que asegura un punto de partida sólido.
  2. Fase de diversificación global (VNS): el sistema utiliza una «búsqueda de vecindario variable» para desafiar las rutas establecidas. En esta fase se introduce variedad para evitar que la operación se estanque en las soluciones obvias.
  3. Fase de intensificación de precisión (algoritmo de umbral): un pulido final que somete cada ruta a un escrutinio de costes extremo, aceptando incluso soluciones ligeramente peores temporalmente para alcanzar el máximo céntimo de beneficio potencial.

Conclusión: hacia una logística con visión de negocio.

La optimización de rutas ha dejado de ser un problema geográfico para convertirse en una disciplina puramente estratégica de economía. El uso de algoritmos avanzados que integran flotas heterogéneas y ventanas de tiempo flexibles permite a las empresas navegar por la volatilidad de los costes y las exigencias del mercado con una precisión quirúrgica.

Optimizar no consiste solo en llegar antes, sino en comprender el coste exacto de cada minuto y cada kilómetro para decidir, basándose en datos, qué configuración de flota garantiza el crecimiento sostenible del negocio.

Pregunta para reflexionar: En su operación actual, ¿está optimizando para que sus vehículos recorran menos distancia o para que su balance de situación sea más robusto?

Puedes escuchar en esta conversación algunas de las ideas más interesantes sobre este tema.

Este vídeo resume bien los conceptos básicos tratados.

Maximizing_Logistics_Profitability

Referencia:

YEPES, V.; MEDINA, J.R. (2006). Economic Heuristic Optimization for Heterogeneous Fleet VRPHESTW. Journal of Transportation Engineering, 132(4): 303-311. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-947X(2006)132:4(303)

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