costes – Página 11 – El blog de Víctor Yepes

La optimización de estructuras

¿Cuándo empieza realmente la optimización de las estructuras? Difícil pregunta a resolver. Si bien los aspectos básicos relacionados con la optimización matemática se establecieron en los siglos XVIII y XIX con los trabajos de Lagrange o Euler, hay que esperar hasta los años 40 del siglo XX para que Kantorovich y Dantzing desarrollaran definitivamente los principios de la programación matemática. Es a partir de la revolución informática de los años 70 cuando estas herramientas empiezan a ser empleadas habitualmente en numerosas aplicaciones en las ciencias, las ingenierías y los negocios. Sin embargo, el progreso de técnicas de optimización que no requieran derivadas y que se generen a través de reglas heurísticas, ha supuesto una auténtica revolución en el campo de la optimización de los problemas reales. En efecto, los métodos aproximados pueden utilizarse allí donde el elevado número de variables en juego impiden la resolución en un tiempo de cálculo razonable de los problemas mediante la programación matemática. A estos algoritmos de optimización aproximada, cuando su uso no está restringido a un solo tipo de problemas, la comunidad científica en el ámbito de la inteligencia artificial y la investigación operativa les ha dado el nombre de metaheurísticas. Este grupo incluye una amplia variedad de procedimientos inspirados en algunos fenómenos naturales, tales como los algoritmos genéticos, el recocido simulado o la optimización por colonias de hormigas . Liao et al. [1] presentan una revisión de la aplicación de los métodos heurísticos en el campo de la gestión del proyecto y de la construcción.

En relación con la optimización de las estructuras, si bien la información más antigua se remonta al siglo XV con los trabajos de Leonardo da Vinci y de Galileo Galilei sobre la disminución del peso de estructuras de madera, hay que esperar al siglo XIX con Maxwell y Levy, y a comienzos del siglo XX con Mitchell, para ver las primeras aportaciones en el diseño de mínimo peso de estructuras de arcos y cerchas metálicas. En 1994, Cohn y Dinovitzer [2] realizaron una amplia revisión de los métodos empleados en la optimización de estructuras, comprobando que la inmensa mayoría de las investigaciones llevadas a cabo hasta entonces se basaban en la programación matemática y en problemas más bien teóricos, con una preponderancia abrumadora de las estructuras metálicas frente a las estructuras de hormigón. Así, la aplicación de métodos heurísticos a la ingeniería estructural se remonta a los años 70 y 80 [3-5], siendo la computación evolutiva, y en especial los algoritmos genéticos, los métodos que más se han utilizado. La revisión de Kicinger et al. [6] proporciona un completo estado del arte de los métodos evolutivos aplicados al diseño estructural. Por otro lado, nuestro grupo de investigación, a través de su proyecto de investigación HORSOST, y más recientemente con el proyecto BRIDLIFE, ha presentado trabajos recientes de diseño automático y optimización de estructuras de hormigón armado con algoritmos genéticos [7] y con otras técnicas heurísticas [8-13], así como trabajos de optimización con hormigón pretensado [14,15] o de la optimización de las infraestructuras lineales [16].

Os dejo a continuación un vídeo tutorial donde se realiza una pequeña introducción al diseño optimización estructural. Espero que os sea de interés. Por cierto, si alguien se anima a hacer su tesis doctoral con nuestro grupo de investigación, será bien recibido.

Referencias:

[1] T.W. Liao, P.J. Egbelu, B.R. Sarker, S.S. Leu, Metaheuristics for project and construction management – A state-of-the-art review, Automation in Construction 20 (2011) 491-505.

[2] M.Z. Cohn, A.S. Dinovitzer, Application of structural optimization, ASCE Journal of Structural Engineering 120 (1994) 617-649.

[3] A. Hoeffler, U. Leysner, J. Weidermann, Optimization of the layout of trusses combining strategies based on Mitchel’s theorem and on biological principles of evolution, Proceedings of the Second Symposium on Structural Optimization (1973).

[4] M. Lawo, G. Thierauf, Optimal design for dynamic stochastic loading: a solution by random search, en: Optimization in structural design, University of Siegen, 1982, pp. 346-352.

[5] D.E. Goldberg, M.P. Samtani, Engineering optimization via genetic algorithms, Proceedings of the Ninth Conference on Electronic Computation ASCE (1986) 471-482.

[6] R. Kicinger, T. Arciszewski, K. De Jong, Evolutionary computation and structural design: A survey of the state-of-the-art, Computers & Structures 83 (2005) 1943-1978.

[7] F.J. Martinez, F. González-Vidosa, A. Hospitaler, V. Yepes, Heuristic optimization of RC bridge piers with rectangular hollow sections, Computers & Structures 88 (2010) 375-386.

[8] I. Paya-Zaforteza, V. Yepes, F. González-Vidosa, A. Hospitaler, On the Weibull cost estimation of building frames designed by simulated annealing, Meccanica 45 (2010) 693-704.

[9] V. Yepes, F. González-Vidosa, J. Alcala, P. Villalba, CO₂-Optimization design of reinforced concrete retaining walls based on a VNS-Threshold acceptance strategy, Journal of Computing in Civil Engineering ASCE 26 (2012) 378-386.

[10] C. Perea, V. Yepes, J. Alcala, A. Hospitaler, F. González-Vidosa, A parametric study of optimum road frame bridges by threshold acceptance, Indian Journal of Engineering & Materials Sciences 17 (2010) 427-437.

[11] A. Carbonell, V. Yepes, F. González-Vidosa, Búsqueda exhaustiva por entornos aplicada al diseño económico de bóvedas de hormigón armado, Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Diseño en Ingeniería 27 (2011) 227-235.

[12] A. Carbonell, F. González-Vidosa, V. Yepes, Design of reinforced concrete road vaults by heuristic optimization, Advances in Engineering Software 42 (2011) 151-159.

[13] T. García-Segura, V. Yepes, J.V. Martí, J. Alcalá, Optimization of concrete I-beams using a new hybrid glowworm swarm algorithm. Latin American Journal of Solids and Structures, 11(7) (2014) 1190 – 1205.

[14] J.V. Martí, F. González-Vidosa, Design of prestressed concrete precast pedestrian bridges by heuristic optimization, Advances in Engineering Software 41 (2010) 916-922.

[15] J.V. Martí, F. González-Vidosa, V. Yepes, J. Alcalá, Design of prestressed concrete precast road bridges with hybrid simulated annealing, Engineering Structures 48 (2013) 342-352.

[16] C. Torres-Machí, A. Chamorro, C. Videla, E. Pellicer, V. Yepes. An interative approach for the optimization of pavement maintenance mangement at the network level, The Scientific World Journal ID 524329 (2014).

[17] T. García-Segura, V. Yepes, J. Alcalá, E. Pérez-López. Hybrid harmony search for sustainable design of post-tensioned concrete box-girder pedestrian bridges. Engineering Structures 92 (2015) 112-122.

[18] J.V. Martí, V. Yepes, F. González-Vidosa. Memetic algorithm approach to designing of precast-prestressed concrete road bridges with steel fiber-reinforcement. Journal of Structural Engineering ASCE 141(2) (2015) 04014114.

[19] V. Yepes, J.V. Martí, T. García-Segura. Cost and CO2 emission optimization of precast-prestressed concrete U-beam road bridges by a hybrid glowworm swarm algorithm. Automation in Construction 49 (2015) 123-134.

[20] V. Yepes, T. García-Segura, J.M. Moreno-Jiménez. A cognitive approach for the multi-objective optimization of RC structural problems. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 15(4) (2015) 1024-1036.

[21] A. Luz, V. Yepes, F. González-Vidosa, J.V. Martí. Diseño de estribos abiertos en puentes de carretera obtenidos mediante optimización híbrida de escalada estocástica. Informes de la Construcción, 67(540) (2015), e114.

[22] T. García-Segura, V. Yepes, J. Alcalá, E. Pérez-López. Hybrid harmony search for sustainable design of post-tensioned concrete box-girder pedestrian bridges. Engineering Structures, 92 (2015) 112-122.

[23] J.V. Martí, T. García-Segura, V. Yepes. Structural design of precast-prestressed concrete U-beam road bridges based on embodied energy. Journal of Cleaner Production, 120 (2016) 231-240.

Gestión e Ingeniería de la Construcción: Curso a la carta para alumnos del Tecnológico de Monterrey (México)

Durante estos meses de julio y julio de 2016, la Universitat Politècnica de València, a través de su Centro de Formación Permanente, ha realizado un curso sobre Gestión e Ingeniería de la Construcción destinado a más de 30 alumnos del Instituto Tecnológico y de Estudio Superiores de Monterrey (México). Se trata de un curso de 50 horas presenciales, realizado a medida, basado en la metodología de la lección magistral, el estudio del caso, visitas de campo y ejercicios prácticos.

Los objetivos planteados pretenden conseguir que los alumnos entiendan la gestión como una herramienta básica para administrar los recursos, que sepan aplicar la gestión a la empresa como organización en la que se desenvuelven los ingenieros civiles, aplicar la gestión al proyecto, entender la contabilidad analítica y financiera como herramienta de control de costes en la empresa y en la obra y emplear los sistemas de información y las tecnologías de la información y la comunicación.

Se desarrollaron los siguientes temas en el programa:

La toma de decisiones en la empresa
La empresa constructora
La producción en la empresa constructora
Contabilidad de costes
Construcción industrializada y prefabricación
Herramientas de planificación de operaciones de construcción
Tipología de infraestructuras en ingeniería civil

Además, se realizaron las siguientes visitas: variante de Monroyo, Pacadar, naves de Arcelor en Port de Sagunt y puerto de Valencia. Impartieron las clases los profesores Pascual Boquera, Jaime Jiménez, Víctor Yepes y Teresa Pellicer. Este curso se viene desarrollando en la Universitat Politècnica de València durante varios veranos, radicando el éxito en la personalización de la formación a las necesidades de los alumnos. Además, es una oportunidad magnífica para los alumnos mexicanos de conocer la ciudad de Valencia, nuestra universidad y las posibilidades de estudio de posgrado.

Técnica de creatividad: 6-3-5

Ayer estuve en un curso de creatividad organizado por nuestra Universitat Politècnica de València dirigida a sus profesores. Entre muchas de las herramientas que nos enseñaron quiero destacar la técnica de creatividad 6-3-5, que explicó la profesora Llanos Cuenca, muy útil para desarrollar la creatividad y enriquecer un problema, un proyecto o cualquier objetivo en el que tengamos que plantear nuevas perspectivas. Es una técnica basada en la “tormenta de ideas” (brainstroming), pero de forma organizada, por escrito y con un tiempo tasado, por lo que algunos describen el método como “brainwriting“. Este método lo creó el psicólogo alemán Bernd Rohrbach en 1968 y consiste en reunir a seis personas y sacar tres ideas cada una de ellas por turnos de cinco minutos. Se hacen rondas y se pasan las hojas al compañero de la derecha, que deberá rellenar, de forma concisa y breve, nuevas ideas sin repetir las que ya escribió y sin que coincidan con las que ya hay escritas. De esta forma se generan 18 ideas diferentes en cada hoja, que multiplicadas por 6 hojas, son un total de 108 ideas en media hora por cada grupo. Finalmente, se analizarán todas las ideas aportadas, eliminando las duplicadas, dedicándose para ello unos 30-40 minutos.

Para que el método sea eficaz, previamente se habrán discutido los puntos principales del asunto para asegurarse de que cada integrante comprenda bien de qué se trata. El motor de la técnica es que, al leer las anotaciones anteriores, el cerebro descubre nuevas ideas. Al igual que ocurre con la lluvia de ideas, en este método 6-3-5 lo importante es la cantidad de ideas, más que su calidad. Luego se pueden aplicar otras técnicas para discutir, mejorar y filtrar las ideas hasta quedarse con unas pocas de mayor calidad.

Os voy a poner un ejemplo donde creo que esta técnica va a ser muy interesante como herramienta de aprendizaje. Supongamos que queremos explicar a una clase de unos 30 alumnos los conceptos básicos de Lean Construction. La idea es hacer reflexionar sobre las pérdidas de todo tipo que existe en una obra de construcción por muy distintos motivos. Esas pérdidas influyen notablemente en la calidad, plazo y coste de la obra.

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Análisis de fallos: mecanismos, herramientas de análisis y ejemplos prácticos

¿Se pueden evitar las catástrofes en ingeniería? El error es humano. Es un dicho que no debe conformar al ingeniero que, a toda costa debe evitar estos fallos y, en caso de no hacerlo, aprender de los errores. Los fallos de estructuras civiles y componentes industriales pueden tener graves consecuencias económicas, medioambientales y, sobre todo, humanas. El Análisis de Fallos es, por lo tanto, una disciplina de la ingeniería de indudable trascendencia, pues solo desde el conocimiento de las causas de los fallos estructurales podrán evitarse fallos futuros.

Los principales modos de fallo que tienen su origen en el comportamiento mecánico del material (fractura, fatiga, fluencia, etc), las principales herramientas de las que dispone el ingeniero para el análisis (caracterización de materiales, microscopía, análisis tensional, integridad estructural, etc) y se mostrarán una serie de casos prácticos resueltos con una metodología común que permitirán obtener una visión general de la disciplina.

Os recomiendo un buen libro sobre el tema: “La ingeniería es humana”, de Henry Petrosky.

A continuación os paso un vídeo realizado por el Gabinete de Tele-educación de la Universidad Politécnica de Madrid donde el profesor Sergio Cicero, de la Universidad de Cantabria, expone una conferencia sobre análisis de fallos. Espero que os guste.

Costes de explotación en la maquinaria de obras públicas

¿Sabíais que hoy día el éxito económico de una obra pasa por la correcta gestión de la maquinaria empleada? La mecanización del trabajo en cualquier obra civil o de edificación es totalmente necesaria desde la perspectiva técnica, económica, humana e incluso jurídica. Las máquinas, que nacieron con el propósito de liberar al hombre de los trabajos más penosos, se han convertido en herramientas para producir más, más barato y con mejor calidad. Han permitido abreviar la realización de trabajos que en otros tiempos parecían imposibles y, por consiguiente, han conseguido acelerar la acción del hombre sobre su entorno más inmediato. La adjudicación de un contrato suele requerir de la empresa constructora la disposición de la maquinaria adecuada que garantice los plazos, las calidades y la seguridad de la obra. Además, determinadas unidades de obra no son factibles sin el uso de la maquinaria, tales como las inyecciones, el pilotaje, los dragados, cimentaciones por aire comprimido, etc. En otros casos, la realización manual de hormigones, compactaciones de tierras, etc., no podría satisfacer las elevadas exigencias de los pliegos de condiciones técnicas vigentes.

Las máquinas suponen fuertes inversiones para las empresas constructoras, que si bien son menores en obras de edificación, mayores en obras de carreteras e hidráulicas, son importantísimas en obras portuarias. El índice de inversión en maquinaria, calculado como la relación entre el valor anual de adquisición de maquinaria y la obra total anual, varía entre el 3 y el 13%. Se evalúa entre el 13% y el 19% el índice de mecanización —valor del parque de maquinaria respecto a la producción anual— de las firmas constructoras.

¿Cómo podemos calcular los costes de la maquinaria? Os paso un Polimedia divulgativo acerca de los costes de explotación de la maquinaria. Espero que os guste.

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. (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.

¿Cómo aumentar la productividad a través de la medición del trabajo?

El estudio del trabajo compendia las técnicas que examinan las tareas humanas en todos sus contextos y que llevan sistemáticamente a investigar los factores que influyen en la eficiencia y la economía de la situación estudiada para su mejora. Esta disciplina consta de dos técnicas relacionadas entre sí. La primera, estudio de métodos, se ocupa del modo de hacer un trabajo; la segunda, medición del trabajo, tiene como objetivo averiguar cuánto tiempo se requiere para ejecutarlo.

La medición del trabajo se define como la aplicación de técnicas diseñadas para establecer el tiempo que tardará un trabajador cualificado en realizar una actividad específica conforme a un método preestablecido. El trabajador calificado no debe confundirse con el trabajador representativo de un grupo. El primero es aquel de quien se reconoce que tiene las aptitudes físicas necesarias, que posee la inteligencia y la instrucción requeridas y que ha adquirido la destreza y los conocimientos necesarios para efectuar el trabajo en curso según normas satisfactorias de seguridad, cantidad y calidad.

El primer objetivo de la medición del trabajo es determinar los tiempos improductivos y sus causas, y eliminarlas mediante su análisis. También se utiliza como auxiliar en el estudio de métodos para eliminar o reducir el tiempo de trabajo. Para establecer la medida del trabajo de un recurso, se siguen las siguientes fases:

Descomposición del tiempo de trabajo en elementos.
Medida del tiempo de los elementos con estimación simultánea del factor de velocidad y precisión (actividad).
Cálculo del tiempo normal de cada elemento o nivelación.
Cálculo del coeficiente de mayoración de cada elemento.
Obtención del ciclo de cada recurso.
Cálculo de la saturación de cada recurso en el equipo.

Para aclarar y ampliar estos conceptos, os dejo un Polimedia que espero sea de vuestro interés.

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. (2008). Productivity and Performance, in Pellicer, E. et al.: Construction Management. Construction Managers’ Library Leonardo da Vinci: PL/06/B/F/PP/174014. Ed. Warsaw University of Technology, pp. 87-101. ISBN: 83-89780-48-8.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

Curso:

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

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BRIDLIFE: Toma de decisiones en la gestión del ciclo de vida de puentes pretensados de alta eficiencia social y medioambiental bajo presupuestos restrictivos

Tras haber cerrado el proyecto de investigación anterior HORSOST, centrado en la optimización de la sostenibilidad de hormigones no convencionales, en este post os paso el resumen del último proyecto de investigación BRIDLIFE: “Toma de decisiones en la gestión del ciclo de vida de puentes pretensados de alta eficiencia social y medioambiental bajo presupuestos restrictivos”. Dicho proyecto, del cual soy Investigador Principal, se ha aprobado en la última convocatoria de 2014 del Ministerio de Economía y Competitividad “Proyectos de I+D+I RETOS INVESTIGACIÓN”. BRIDLIFE lleva asociado un contrato predoctoral. Se trata de un proyecto de tres años, con 5 investigadores doctores de la Universitat Politècnica de València y 2 investigadores participantes de la Universidad de Colorado (Boulder), de Estados Unidos. Iré contando detalles de este proyecto de investigación a lo largo de los próximos meses.

RESUMEN:

Las vías de comunicación terrestre, y en especial los puentes, son infraestructuras básicas en el desarrollo económico, en el equilibrio territorial y en el bienestar social, cuya construcción, diseño, conservación y desmantelamiento se ven afectados gravemente cuando los presupuestos son restrictivos. Una parte significativa de estos puentes son de hormigón pretensado. Su deterioro y su incidencia en la seguridad son objeto de gran alarma social. Si además el mantenimiento es ineficiente, la reparación conlleva costes mucho mayores. El objetivo principal del proyecto BRIDLIFE consiste en desarrollar una metodología que permita incorporar procesos analíticos en la toma de decisiones en el ciclo completo de vida de puentes de hormigón pretensado, de forma que se contemplen las necesidades e intereses sociales y ambientales.

El diseño de los puentes se realiza de forma secuencial. Tras un predimensionamiento se comprueban todos los estados límites, en un proceso iterativo cuyo resultado en términos de eficiencia económica dependen fuertemente de la experiencia previa del proyectista. Una alternativa es el diseño totalmente automático utilizando técnicas de optimización, capaces de incorporar múltiples funciones objetivo y cuyo resultado es la generación de un conjunto de soluciones eficientes (frontera de Pareto). No obstante, esta metodología sigue presentando limitaciones que el proyecto BRIDLIFE pretende superar.

El empleo de técnicas de análisis del valor y toma de decisiones como MIVES ha supuesto un gran avance en la definición de un indicador de sostenibilidad reflejado en el Anejo 13 de la actual instrucción EHE. Sin embargo, este enfoque queda limitado a aspectos ambientales que tampoco consideran todo el ciclo completo de la vida de una estructura o el uso de hormigones de baja huella de carbono. Es una técnica jerárquica que no contempla las interacciones entre los distintos factores. El aspecto más relevante de BRIDLIFE consiste en incorporar un análisis del ciclo de vida definiendo un proceso de toma de decisiones que integre los aspectos sociales y medioambientales mediante técnicas analíticas de toma de decisiones multicriterio tanto de forma previa a los procesos de optimización multiobjetivo, como posteriormente en la priorización de las soluciones del frente de Pareto. Un análisis crítico de las tareas necesarias para la consecución de este objetivo indica la necesidad de coordinar un grupo multidisciplinar amplio capaz de aglutinar no sólo distintas perspectivas técnicas, sino también distintos intereses, públicos y privados. La actividad se pretende realizar aplicando tecnologías de consenso en red.

Por otra parte, la fuerte limitación presupuestaria presente en momentos de crisis como la actual, compromete seriamente las políticas de creación y conservación de las infraestructuras. Los resultados esperados, tras un análisis de sensibilidad de distintas políticas presupuestarias asociadas a un horizonte temporal, pretenden detallar qué tipologías, actuaciones concretas de conservación y alternativas de demolición y reutilización son adecuadas para minimizar los impactos ambientales y sociales. Ello requiere complementar los inventarios de las emisiones equivalentes de gases de efecto invernadero y consumos energéticos para hormigones de baja huella de carbono, así como identificar y valorar los factores de riesgo que afectan a la seguridad de las personas a lo largo de todo el ciclo de vida de los puentes.

PALABRAS CLAVE:

Toma de decisiones; puentes pretensados; hormigón; análisis del ciclo de vida; sostenibilidad; optimización multiobjetivo.

El demoledor informe ASCE respecto a las redes de abastecimiento de agua potable

Rotura de la tubería de agua en Boston, 1925. Leslie Jones, Boston Public Library

Llevamos varios artículos reflexionando sobre la necesidad de durabilidad y mantenimiento de las infraestructuras. Ya se ha comentado varias veces que la crisis silenciosa, profunda y demoledora es la actual «crisis de las infraestructuras», con un efecto que, con la política actual de inversiones en mantenimiento, va a provocar en poco tiempo un gran impacto en la calidad de vida de los ciudadanos.

A este respecto, voy a hacerme eco del 2013 Report Card for America’s Infrastructure del ASCE. Se trata de un informe que califica el estado de las infraestructuras de todo tipo en Estados Unidos. En particular, nos centraremos en las infraestructuras de abastecimiento de agua potable, que han obtenido una calificación actual de D, por debajo de lo admisible. Los datos que se citan a continuación constituyen una auténtica bola de cristal que permite vislumbrar claramente lo que puede ocurrir en España con este tipo de infraestructuras. El documento completo lo podéis descargar en pdf aquí: http://www.infrastructurereportcard.org/a/documents/Drinking-Water.pdf

Existen casi 170 000 redes de abastecimiento de agua potable en Estados Unidos, de las cuales 54 000 son sistemas públicos que suministran agua a más de 264 millones de personas. Sin embargo, gran parte de la infraestructura del agua potable de Estados Unidos ha llegado al final de su vida útil y muchas de ellas tienen más de 100 años de antigüedad. Se estima en 240.00 roturas de tuberías de agua al año, lo cual significa que su reemplazamiento puede costar más de 1 billón (10¹²) de dólares, según datos de la American Water Works Association (AWWA). [No confundir los billones y trillones americanos con los europeos]

Si bien es cierto que se están ampliando continuamente estas redes de suministro, estos sistemas presentan componentes cuya vida útil puede oscilar entre 15 y 95 años. Este dato indica que gran parte de la infraestructura de las ciudades más antiguas del país debería reemplazarse de inmediato. Las roturas y los fallos provocan daños en las carreteras, problemas en caso de incendios, interrupciones en el transporte, el comercio, etc. Se estima que en Estados Unidos existen más de un millón y medio de kilómetros de tuberías enterradas en condiciones desconocidas. Algunas de ellas datan de la guerra de Secesión y no se inspeccionan hasta que existe un problema o una rotura. Las roturas son cada vez más comunes y se estima que superan las 240 000 cada año.

La determinación del estado real de las redes sería rentable, pues permitiría abordar su mantenimiento antes de que se produjeran fallos, lo que supondría un ahorro muy notable de los costes. Además, se podrían evitar sustituciones de tramos que estuviesen en buenas condiciones. La Environmental Protection Agency (EPA) estima que aproximadamente entre 6500 y 8000 kilómetros de tuberías se reemplazan anualmente. Sin embargo, para el año 2035, el pico de reposición anual podría oscilar entre 25 500 y 32 000 km. Además, una parte de las tuberías instaladas a mediados del siglo XX empezará a fallar masivamente.

En 2012, la AWWA estimó que el valor de reposición total de los más de millón y medio de kilómetros de tuberías es de aproximadamente 2,1 billones de dólares (2,1×10¹²) si se reemplazaran todas las tuberías simultáneamente. Si solo se actuara en los tramos en peor estado en los próximos 25 años, el coste sería de un billón de dólares aproximadamente.

El presupuesto de reposición se duplicará, pasando de los aproximadamente 13 000 millones de dólares anuales a los casi 30 000 millones (en dólares de 2010) en la década de 2040, lo que supondrá un encarecimiento muy importante de la facturación del agua y los impuestos locales. El retraso en la inversión puede degradar el servicio de abastecimiento de agua potable, lo que aumentará las interrupciones del servicio y los gastos en reparaciones de emergencia.

Según la AWWA, en el horizonte de 2050 se necesitarán más de 1,7 billones de dólares. Las previsiones de la EPA son más conservadoras, pues no tienen en cuenta el crecimiento de la población. En 2007, hicieron una previsión a 20 años de 334,8 mil millones de dólares para 53 000 redes públicas y 21 400 redes de entidades sin ánimo de lucro. Se necesitarían 199 mil millones de dólares para los sistemas de distribución, 67 mil millones para los sistemas de tratamiento de aguas y 39 mil millones para el almacenamiento del agua.

Estas necesidades se traducen en más de 1000 dólares por persona en gran parte de los Estados Unidos. Estas necesidades no se están cubriendo al ritmo necesario. En 2008, los gobiernos estatales y locales estimaron un gasto anual total de 93 000 millones de dólares en aguas residuales e infraestructura de agua potable. Las asignaciones del Congreso han disminuido durante el periodo 2008-2012, con una asignación de solo 6,9 mil millones de dólares, con un promedio de 1380 millones de dólares anuales, o lo que es lo mismo, 27,6 mil millones en 20 años. Esto es solo el 8 % de las necesidades identificadas por la EPA.

Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción

Os presento en esta entrada un nuevo libro que he publicado sobre coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. El libro trata de los fundamentos del coste, la producción y el mantenimiento de la maquinaria empleada en la construcción de obras civiles y de edificación. Se desarrollan los aspectos relacionados con la selección de las máquinas, su vida económica y estructura de coste. Se introducen los conceptos básicos sobre disponibilidad, fiabilidad y mantenimiento de equipos, así como otros referentes a la gestión de inventarios y parques de maquinaria. Además, se explican aspectos necesarios para el cálculo de la producción de máquinas y conceptos relacionados con el estudio de métodos y medición del trabajo. El libro se complementa con un listado de referencias bibliográficas, así como numerosas cuestiones de autoevaluación y problemas resueltos que permiten al alumno ampliar y aplicar los conocimientos desarrollados. Este texto tiene como objetivo apoyar los contenidos lectivos de los programas de los estudios de grado relacionados con la ingeniería civil, la edificación y las obras públicas.

Este libro lo podéis conseguir en la propia Universitat Politècnica de València o bien directamente por internet en esta dirección: https://www.lalibreria.upv.es/portalEd/UpvGEStore/products/p_402-4-1

Sobre el autor: Víctor Yepes Piqueras. Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Catedrático de Universidad, del Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de Valéncia. Número 1 de su promoción, ha desarrollado su vida profesional en empresas constructoras, en el sector público y en el ámbito universitario. Ha sido director académico del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (acreditado con el sello EUR-ACE®), investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) y profesor visitante en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Imparte docencia en asignaturas de grado y posgrado relacionadas con procedimientos de construcción y gestión de obras, calidad e innovación, modelos predictivos y optimización en la ingeniería. Sus líneas de investigación actuales se centran en la optimización multiobjetivo, la sostenibilidad y el análisis de ciclo de vida de puentes y estructuras de hormigón.

Referencia:

YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 166 pp. Ref. 402. ISBN: 978-84-9048-301-5.

La ingeniería del valor en la construcción

La ingeniería del valor “value engineering” constituye una metodología para resolver problemas, identificar y eliminar costos inútiles de un producto, al mismo tiempo que mejora los requerimientos funcionales y de calidad. Se trata de aumentar el valor de los productos para suministrarlos a los precios más bajos posibles. Su objetivo es satisfacer los requisitos de rendimiento del producto y las necesidades del cliente con el menor coste posible. En un proyecto de construcción ello implica un estudio cuidadoso de los costes, de la disponibilidad de los materiales, de los métodos constructivos, de los costes de transportes, de las limitaciones o restricciones, de la planificación y organización de la obra o de los análisis de costes/beneficio.

Los conceptos manejados en la ingeniería del valor se emplean, de una u otra forma, en el trabajo realizado por los proyectistas, ya sean arquitectos o ingenieros. En efecto, los proyectistas que no consideran la máxima economía en la selección y uso de los métodos y los materiales de construcción, simplemente no están realizando su trabajo. El análisis del valor de un producto, servicio o proceso es más efectivo cuando se hace en la etapa inicial, donde es posible influir en el diseño, reduciendo costes y mejorando sus prestaciones. Algunos beneficios que pueden obtenerse es la reducción del coste del ciclo de vida, la mejora de la calidad, la reducción de los impactos ambientales, etc.

Sin embargo, es el constructor el que más partido puede sacar a la ingeniería del valor. Así, si bien el proyectista ha decidido los materiales y procedimientos constructivos que mejor pueden adecuarse a la obra tras un análisis de las condiciones medias del mercado, es el constructor el que conoce perfectamente sus equipos, medios humanos y condiciones para hacer frente a la obra. De hecho, en algunas licitaciones de obra pública se valoran las mejoras que puede aportar el licitador en costes, en procedimientos constructivos, etc., de forma que no merme la calidad ni la funcionalidad de la obra.

La metodología de la ingeniería del valor comprende los siguientes aspectos:

Identificar los principales elementos de un producto, servicio o proyecto.

Analizar las funciones que realizan los elementos del proyecto.
Desarrollar diseños alternativos para ejecutar esas funciones.
Evaluar las alternativas.
Asignar costes a las alternativas.
Desarrollar las alternativas prometedoras.

El constructor puede aplicar dicha metodología en la mejora de los procedimientos constructivos, lo cual puede aportar reducciones significativas en los costes del proyecto. Esta reducción de costes puede beneficiar al promotor de la obra que, si facilita la transparencia y la libre competencia entre las empresas constructoras, puede adjudicar la obra a aquel que presente costes más bajos.

Os dejo algún vídeo sobre el tema.

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.