¿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.
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.
¿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.
El estudio del trabajo compendia las técnicas que examina las tareas humanas en todos sus contextos y que llevan sistemáticamente a investigar los factores que influyen en la eficiencia y economía de la situación estudiada para su mejora. Consta de dos técnicas relacionadas entre sí. La primera, el estudio de métodos, se ocupa del modo de hacer un trabajo; la segunda, la medición del trabajo, tiene como meta 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 calificado en realizar un trabajo específico efectuándolo según 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 conocimientos necesarios para efectuar el trabajo en curso según normas satisfactorias de seguridad, cantidad y calidad.
El primer objetivo de la medida del trabajo es la determinación de los tiempos improductivos y sus causas, eliminándolas mediante su análisis. Igualmente, se emplea como auxiliar del estudio de métodos para eliminar o disminuir 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.
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.
Rotura de la tubería de agua en Boston, 1925. Leslie Jones, Boston Public Library
Llevamos varios posts reflexionando sobre la necesidad en la durabilidad y el 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 Repord 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, vamos a fijarnos en las infraestructuras de abastecimiento de agua potable, cuya calificación actual es D, por debajo de lo admisible. Los datos que a continuación se citan suponen 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 los cuales 54.000 son sistemas públicos que suministran agua a más de 264 millones de personas. Sin embargo, gran parte de la infraestructura de agua potable de Estados Unidos está llegando al final de su vida útil, presentando muchas de ellas 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 ampliado 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 forma inmediata. Las roturas y fallos provocan daños en carreteras, problemas en el caso de incendios, interrupciones en el transporte, 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 rotura. Las roturas son cada vez más comunes, estimándose en más de 240.000 cada año.
La determinación del estado real de las redes es rentable, pues permitiría abordar su mantenimiento antes de que los fallos ocurriesen, con 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 6.500 y 8.000 kilómetros de tuberías se reemplazan anualmente. Sin embargo, para el año 2035 el pico de reposición anual podría oscilar entre 25.500 a 32.000 km. Además, un aparte 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 sólo 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 de los aproximadamente 13.000 millones de dólares anuales a los casi 30.000 millones (en dólares de 2010) en la década del 2040, lo cual 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, aumentando las interrupciones del servicio y aumentando los gastos en reparaciones de emergencia.
En el horizonte de 2050, se necesitarán más de 1,7 billones de dólares, según el AWWA. Las previsiones de la EPA son más conservadoras, pues no tienen en cuenta el crecimiento de la población. En el año 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 el año 2008 los gobiernos estatales y locales estimaron un total de 93 mil millones de dólares de gasto anual para las aguas residuales y la infraestructura de agua potable. Las asignaciones del Congreso han disminuido durante el periodo 2008-2012, con una asignación de sólo 6,9 mil millones de dólares, con un promedio de 1,38 mil millones anuales, o lo que es lo mismo, 27,6 mil millones en 20 años. Esto es sólo el 8% de las necesidades identificadas por la EPA.
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.
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.
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.
Ha caído en mis manos un antiguo manual de Ferrovial fechado en julio de 1962, ya hace 50 años, denominado “Manual contra el despilfarro”. Es una joya que pone de manifiesto que el problema de los costes de la calidad viene de antiguo y hoy es un tema candente. Se habla del Despilfarro -con mayúsculas- como del dragón de siete cabezas que se infiltra por todas partes. Veamos la definición que nos da este pequeño manual:
“Despilfarro es UNA PÉRDIDA que no se recupera, y que a nadie beneficia y a todos perjudica. Ya sean materiales, tiempo, trabajo o energía, se pierden las más de las veces por falta de organización o negligencia, sin que esta pérdida -que perjudica a la empresa y a su personal- produzca regularmente el menor beneficio a nadie“.
Es un buen comienzo para enlazar este post con otros anteriores relacionados con la calidad, los clientes, los proyectos y la innovación. En este caso, os invitamos a ver un pequeño vídeo, de unos 10 minutos, en los que se divulgan los conceptos más importantes relacionados con los costes de la calidad. Algunos de ellos, relacionados con el despilfarro mencionado, otros, justamente necesarios para erradicarlos. Espero que os sea útil.
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. (2001). Garantía de calidad en la construcción. Tomo 1.Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-660. Depósito Legal: V-3150-2001.
YEPES, V. (2001). Garantía de calidad en la construcción. Tomo 2. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-961. Depósito Legal: V-3151-2001.
Aquí nos vamos a ocupar de la distancia crítica de transporte. En un movimiento de tierras, por ejemplo, es aquella distancia en la que el equipo de cargadoras y camiones está equilibrado. Es decir, ni sobran ni faltan camiones o cargadoras. O dicho de otra forma, es la distancia de transporte en la que no existen esperas en las máquinas. Esta es una distancia teórica, puesto que para calcularla debemos conocer todos los datos de antemano, y estos no son deterministas. Por otra parte, en obra ocurre lo contrario: tenemos una distancia de transporte como dato, pero en este caso se trataría de saber cuántos camiones y cargadoras serían necesarios para que no existiesen demoras. Afortunadamente en obra se puede corregir rápidamente cualquier desfase. Para entender este concepto os paso un laboratorio virtual que usan nuestros alumnos para facilitar la comprensión de este concepto. Espero que os guste.
¿Cómo podemos averiguar la producción de una máquina en una obra? Muchas veces se cometen errores de bulto a la hora de establecer el volumen producido de los equipos por parte de los responsables de una obra. No es apropiado acudir a libros, folletos o incluso obras anteriores; tampoco es lo mismo una máquina que trabaje en solitario que un grupo de ellas que trabajen coordinadas. Cada obra tiene sus peculiaridades y es fácil cometer errores que pongan en riesgo la previsión de resultados correspondiente. En posts anteriores ya resaltamos la importancia de la productividad y del fondo horario de la maquinaria. No basta con conocer con precisión el coste horario de las máquinas, sino que es imprescindible conocer la producción de los equipos en nuestra obra para poder establecer el coste unitario correspondiente. Vamos, pues a dar una pincelada a estos conceptos. Para ello os dejo una presentación sobre la producción de los equipos que se basa en los apuntes de clase de la asignatura Procedimientos de Construcción. Espero que os guste este Polimedia divulgativo.
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.
¿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.
Ha caído en mis manos un antiguo manual de Ferrovial fechado en julio de 1962, ya hace 50 años, denominado 
