En numerosas ocasiones se plantea en obra la necesidad de entibar una excavación, especialmente cuando la profundidad sobrepasa 1,20 m. Para ello os dejo una formulación basada en la teoría de Rankine donde se calcula la altura crítica anulando el empuje activo del terreno. Como veréis, esta altura solo se puede conseguir con terrenos cohesivos donde no exista nivel freático. También os dejo un par de cuadros donde aparece la resistencia a compresión simple de terrenos cohesivos y una tabla con ángulos de inclinación y pendientes de taludes en función del terreno y de la presencia de agua. Debo advertir que cuando se hace uso de tablas, normalmente se trata de modelos simplificados que, en no pocas veces, sobredimensionan enormemente los fenómenos analizados. Por eso siempre aconsejo realizar un cálculo con datos fiables para contrastar.
A continuación os dejo el planteamiento de la estabilidad del corte vertical en condiciones drenadas. En el caso de un suelo puramente cohesivo en condiciones no drenadas, C = Cu y φ = 0, que corresponde a la estabilidad a corto plazo.
Tabla 1. Altura máxima admisible en metros de taludes libres de solicitaciones, en función del tipo de terreno, del ángulo de inclinación de talud no mayor de 60º y de la resistencia a compresión simple del terreno.
Tabla 2. Inclinaciones y pendientes de los taludes, dependiendo de la naturaleza y contenido en agua del terreno
La velocidad máxima a la que se puede desplazar una máquina depende de la resistencia a la rodadura del suelo, de forma que no se produzca deslizamiento. Esta fuerza, a partir de la cual se produce el deslizamiento, se denomina rimpull utilizable. Se calcula multiplicando el peso que llega al eje tractor por el coeficiente de adherencia o factor de tracción que depende tanto del tipo de superficie como del tipo de rueda u oruga.
Sin embargo, el rimpull disponible, definido como la fuerza de tracción aplicada entre las llantas de las ruedas tractoras y el suelo, depende directamente de la potencia del motor y del coeficiente de rendimiento total del sistema de transmisión, e inversamente proporcional a la velocidad del vehículo. La potencia del motor se debe corregir en función de las condiciones de trabajo reales (altitud, temperatura y humedad en el ambiente). El rimpull utilizable debe ser mayor al disponible para que las ruedas no deslicen.
Referencias:
YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204.
YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia.
Toda actividad necesita recursos para ejecutarse. La programación de los recursos disponibles constituye un tema crucial para lograr que la obra esté finalizada en los plazos y costes establecidos. Consiste en asociar los recursos a sus tareas respectivas y ver cómo se ensamblan en el conjunto de la obra. Se emplea para ello una representación gráfica de los recursos necesarios a lo largo del tiempo; recibe el nombre de diagrama de carga. Estos histogramas proporcionan un medio gráfico eficaz para observar su evolución temporal y para analizar los períodos de carencia previsibles por superposición con los diagramas de recursos disponibles (véase la figura).
La limitación de recursos en la realización de una obra provoca conflictos que pueden resolverse mediante métodos de nivelación y de asignación. Los primeros laminan el diagrama de cargas sin producir retrasos en el plazo programado. Los métodos de asignación, por otra parte, pretenden que los recursos necesarios no superen los disponibles, pero con la condición de que el retraso provocado sea el mínimo posible. Con ayuda de las diversas técnicas de redes, se habrá establecido un camino crítico y unas holguras para cada una de las actividades. La prioridad en la asignación de los recursos será mayor cuanto menor sea la holgura disponible para cada una de las actividades.
Dada la dificultad de resolver estos problemas, se suelen utilizar métodos heurísticos que proporcionan soluciones suficientemente buenas con tiempos de cálculo razonables. El método de Burgess-Killebrew para la nivelación, o el método de Wiest-Levy para la asignación de recursos constituyen algunos ejemplos de heurísticas.
El algoritmo de Burgess-Killebrew es uno de los algoritmos pioneros en este campo; está considerado también como uno de los más eficientes. El diagrama de carga del recurso busca la actividad no crítica que tenga la fecha temprana de finalización más avanzada. Esta actividad retrasa su finalización unidad a unidad de tiempo hasta agotar su holgura. Se elige como fecha más temprana de finalización de la actividad la que haga mínima la suma de los cuadrados de las cargas. Se repite esta pauta con todas las tareas no críticas, teniendo prioridad aquella actividad que posea mayor holgura, en caso de que la fecha temprana de finalización más avanzada de dos tareas coincida. Una vez realizado con todas, se vuelve a iniciar un nuevo ciclo de iteraciones hasta que finalizada una iteración no resulte posible disminuir la suma de los cuadrados de las cargas.
El algoritmo de Wiest-Levy se sustenta en la programación de las actividades que puedan ejecutarse con los recursos disponibles. No obstante, esta programación puede ser revisada en posteriores iteraciones. Cuando la carga es superior a las disponibilidades, se recurre a retrasar alguna actividad, eligiendo entre las no críticas, la que resuelva el problema con el menor retraso. Si existen dos actividades que reúnen las mismas condiciones, se retrasa primero la de mayor holgura, con lo que las actividades críticas se retrasan cuando no hay otra opción.
Referencias:
PELLICER, E.; YEPES, V. (2007). Gestión de recursos, en Martínez, G.; Pellicer, E. (ed.): Organización y gestión de proyectos y obras. Ed. McGraw-Hill. Madrid, pp. 13-44. ISBN: 978-84-481-5641-1.
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.; PELLICER, E. (2008). Resources Management, 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. 165-188. ISBN: 83-89780-48-8.
CUESTIÓN 1. ¿Qué documentos, al menos, debe contener la Planificación de una Obra?
La Planificación constituye un instrumento básico a nivel operativo diario a todos los niveles de producción durante todo el desarrollo de la obra que debe contener, al menos, los siguientes documentos:
Programa detallado del proceso de ejecución elegido
Necesidades de recursos físicos situados en el tiempo y en el espacio
Una valoración del coste del proceso constructivo elegido
Un programa de actuaciones sobre calidad
Un programa de actuaciones sobre seguridad
Un diseño del sistema de información para el control de ejecución
CUESTIÓN 2. ¿Qué fases se deben seguir para realizar la planificación de una obra?
La preparación de la planificación de la obra sigue, en general, las siguientes fases:
Determinación de las cantidades de obra a realizar
Elección de las tecnologías a emplear en cada proceso
Determinación de la productividad de los recursos aportados
Cálculo de los tiempos parciales
Definición del encadenamiento entre los procesos
Programa fechado
Determinación de recursos
Determinación de los costes de los recursos
Estimación de costes
CUESTIÓN 3. ¿Qué diferencia existe entre “planning” y “scheduling” cuando nos referimos a la programación de una obra?
Estas dos palabras inglesas reflejan claramente dos conceptos diferentes referidos a un programa sin fechas y a un programa con fechas. El primero recoge la concatenación lógica entre las diferentes actividades, sin relacionarlas con ningún periodo del año, ni con ninguna fecha determinada que pueda exigirse en el contrato. El segundo es el encaje concreto del anterior en el calendario dentro del cual debe desarrollarse contractualmente la obra; no contiene imprecisiones en cuanto a las fechas en que debe iniciarse ninguna actividad a pesar de que sean actividades con holguras; esto supone haber tomado una decisión sobre estas actividades con holguras.
CUESTIÓN 4. ¿Qué se entiende por “Programación en Cascada”?
La Programación en Cascada es una técnica de presentación progresiva del Programa de Obra a los mandos que han de cumplirlo, permitiendo de esta forma un seguimiento del programa inicial y creando un clima de colaboración entre todo el equipo que compone una obra. Se hace normalmente mediante diagramas de barras del último mes y los tres siguientes, acompañando de una programación detallada de las próximas dos semanas, desglosando lo que corresponde a cada mando. En obras grandes o complejas, se suelen realizar reuniones semanales de coordinación para el análisis del avance del programa y para planificar y discutir los trabajos a realizar en la semana siguiente. Suele ser recomendable implicar en tales reuniones a los subcontratistas.
CUESTIÓN 5. ¿Qué podemos hacer cuando en un tajo no se están logrando los rendimientos previstos en la planificación de la obra?
Se puede hacer lo siguiente:
Comprobar si la desviación es persistente
Comprobar si la cadena de mandos ha comprendido lo que tiene que hacer
Comprobar si los recursos operacionales aportados son los previstos
Comprobar si hay deficiencias en los suministros
Comprobar el estado físico de las máquinas
Hacer un estudio mediante las técnicas de análisis de productividad para revisar los ciclos de cada proceso, buscando mejoras organizativas en el tajo que permitan llegar a obtener los máximos rendimientos
Comprobar si los rendimientos de la planificación son correctos
CUESTIÓN 6. ¿Qué ocurre si se sobrepasa la holgura libre de una actividad, pero no llega a agotarse la holgura total de la misma?
Al sobrepasarse la holgura libre estamos modificando el tiempo esperado del suceso al que llega la actividad, es decir, se altera el tiempo de inicio de las actividades siguientes. Sin embargo, al no sobrepasar la holgura total, no estaremos retrasando el plazo final de la obra.
CUESTIÓN 7. ¿Qué datos se consideran necesarios para poder definir el programa de una obra siguiendo la metodología PERT?
Los objetivos intermedios y finales que es preciso alcanzar para construir la obra
Las actividades y el orden en que han de desarrollarse, así como las condiciones de cualquier tipo que relacionen dichas actividades para poder conseguir los objetivos del programa
Los medios que cada actividad, y, por tanto, el conjunto de todas, requiere para poder desarrollarse en unos tiempos determinados
El plazo final esperable para cada uno de los objetivos
La probabilidad de conseguir acabar dentro de dichos plazos
CUESTIÓN 8. ¿Qué diferencia existe entre los métodos de asignación y los de nivelación de recursos?
Se entiende por métodos de asignación de recursos, aquellos que tienen por objetivo el que, en ningún momento, los recursos necesarios para realizar una determinada tarea, superen a los disponibles, aunque ello suponga un incremento de tiempo en el plazo final de ejecución de la obra. En consecuencia, se trata de minimizar el plazo de ejecución sin incrementar los recursos disponibles. Análogamente, se entiende por métodos de nivelación de recursos, aquellos que tienen por objetivo, el mantener lo más uniforme posible el consumo de recursos y, en consecuencia, su histograma de cargas, sin que el plazo inicial de ejecución de la obra se incremente.
Asimismo, os dejo algunos vídeos sobre el tema que espero que os sean de 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.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de planificación y control de obras. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 189.
Recopilar en este momento todas y cada una de las universidades y ciudades donde se imparten los estudios relacionados con la ingeniería civil en España resulta hoy día una tarea compleja, sobre todo si no quieres dejarte ninguna por el camino. Pasaron ya a la historia los anteriores títulos superiores de Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos, y los tres títulos de grado medio de Ingeniero Técnico de Obras Públicas en Construcciones Civiles, Ingeniero Técnico de Obras Públicas en Hidrología e Ingeniero Técnico de Obras Públicas en Transportes y Servicios Urbanos. El origen de estos estudios y de las Escuelas donde se imparten fue el de formar a funcionarios al servicio del Estado; posteriormente las Escuelas dejaron de ser Escuelas de funcionarios, impartiendo enseñanzas para el ejercicio de la profesión en cualquier ámbito, público o privado.
Durante muchos años, la única Escuela era la de Madrid, a la que posteriormente se unieron las de Santander, Valencia y Barcelona. Hoy día la oferta se ha multiplicado, sobre todo con la aparición de los grados de ingeniería civil y el máster en ingeniería de caminos, canales y puertos. Muchas escuelas de obras públicas han reconvertido sus estudios en grados y otras tantas universidades han ofertado estos estudios dentro de su oferta académica. Tanto es así, que resulta difícil encontrar una ciudad que se encuentre alejada de una escuela más de 200 km. Incluso existen escuelas separadas decenas de kilómetros unas de otras. Un buen debate sería saber si se encuentra adecuada la oferta a la demanda o si España debe financiar la formación de profesionales abocados, en no pocas ocasiones, a trabajar fuera de nuestro país o a cambiar el ámbito o sector de trabajo profesional.
Si no me equivoco, en el caso del grado, en total son 34 títulos universitarios, que imparten en 25 universidades, en 28 centros y en 22 provincias. En cuanto al máster, son en total 16 títulos, que se imparten en 16 universidades, en 16 centros y en 13 provincias. En la provincia de Madrid, se imparten 3 títulos y en Murcia 2 títulos, en ambos casos de máster.
A falta de dejarme alguna (si es así, por favor me lo comentáis), voy a poner un listado de toda la oferta, tanto en los estudios de grado como de máster. Las listas no se encuentran ordenadas bajo ningún criterio. También es posible que se incorporen nuevos centros que no estén en la lista.
Oferta de titulaciones de grado relacionadas con la ingeniería civil:
En un artículo anterior explicamos en unos pequeños apuntes la forma de calcular el empuje del hormigón fresco sobre un encofrado. Ahora os dejo un par de vídeos explicativos para completar la información anterior. En el primer vídeo se explican los factores que influyen en la presión del hormigón fresco y en el segundo los principales métodos de cálculo de dicho empuje. Espero que estos vídeos os sirvan para entender mejor el comportamiento del hormigón fresco cuando empuja sobre un encofrado.
A continuación os dejo una comunicación que acabamos de presentar la congreso INTED 2017 que se ha celebrado en Valencia. Trata sobre una valoración de la innovación, la creatividad y el emprendimiento en los estudios de postgrado de ingeniería civil. Espero que os sea de interés.
Referencia:
MOLINA-MORENO, F.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2017). Assessment of the argumentative ability in innovation management of civil engineering studies. 11th annual International Technology, Education and Development Conference (INTED 2017), Valencia, 6th, 7th and 8th of March, 2017, pp. 3904-3913. ISBN: 978-84-617-8491-2
PROBLEMA. Calcula el máximo caudal de hormigón fresco que suministrará una cinta transportadora que tiene 30 m de longitud y tiene que salvar una cota de 6 m. Otros datos:
– El coeficiente de fricción entre cinta y rodillos es µ=0,10
– La densidad del hormigón fresco durante su transporte es de 2,0 t/m3
– El coeficiente de transmisión del motor es η=2/3
– La potencia del motor es de 50 C.V.
Respuesta:
El motor de la cinta transportadora debe de disponer de potencia suficiente para desplazar el hormigón fresco sobre la cinta, superando sus rozamientos y, además, para elevar el hormigón a la cota prevista.
La potencia mecánica se define como la rapidez con que se realiza un trabajo, o lo que es lo mismo, el producto de la fuerza resultante aplicada por la velocidad. La potencia necesaria para vencer el rozamiento de la cinta y rodillos µ, es el producto de la fuerza normal sobre la cinta por el coeficiente de rozamiento. Dicha fuerza se desplaza a la velocidad de la cinta.
Siendo p el peso del hormigón fresco por metro lineal de cinta, la potencia P1 necesaria para desplazar a una velocidad v el peso, teniendo en cuenta el rendimiento del motor η, sería la siguiente:
En la expresión anterior, el producto de la velocidad v por el peso por metro lineal p, se sustituye por el producto del peso específico γ del hormigón fresco por el caudal Q transportado por la cinta.
Por otra parte, la potencia necesaria para vencer el desnivel es el producto del peso del material por la velocidad de ascensión, que es v·senα, quedando la siguiente expresión:
Por tanto, la potencia necesaria total será la suma de P1 y P2. Se puede calcular mediante la siguiente expresión:
De esta expresión se puede despejar el caudal Q:
Expresando todas las unidades en el Sistema Internacional (1 C.V. = 735,498 W; 1 t = 9807 N), la expresión queda como sigue:
El motor de la cinta transportadora debe de disponer de potencia suficiente para desplazar el hormigón fresco sobre la cinta, superando sus rozamientos y, además, para elevar el hormigón a la cota prevista.
Os dejo también un nomograma que permite resolver este mismo problema. Lo he desarrollado junto con el profesor Pedro Martínez Pagán, de la Universidad Politécnica de Cartagena. En este caso, se ha resuelto el ejercicio con otros datos de partida. Espero que os sea útil.
A continuación os dejo un vídeo donde se explica el transporte del hormigón fresco mediante cinta transportadora. Espero que os sea de interés.
Referencias:
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014).Fabricación, transporte y colocación del hormigón.Apuntes de la Universitat Politècnica de València.
A continuación os dejo una comunicación que acabamos de presentar la congreso INTED 2017 que se ha celebrado en Valencia. Trata sobre una valoración preliminar de la competencia transversal “pensamiento crítico” en los estudios de ingeniería civil. Espero que os sea de interés.
Referencia:
YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; MOLINA-MORENO, F. (2017). Transverse competence ‘critical thinking’ in civil engineering graduate studies: preliminary assessment. 11th annual International Technology, Education and Development Conference (INTED 2017), Valencia, 6th, 7th and 8th of March, 2017, pp. 2639-2649. ISBN: 978-84-617-8491-2
En numerosas ocasiones se plantea en obra la necesidad de entibar una excavación, especialmente cuando la profundidad sobrepasa 1,20 m. Para ello os dejo una formulación basada en la teoría de Rankine donde se calcula la altura crítica anulando el empuje activo del terreno. Como veréis, esta altura solo se puede conseguir con terrenos cohesivos donde no exista nivel freático. También os dejo un par de cuadros donde aparece la resistencia a compresión simple de terrenos cohesivos y una tabla con ángulos de inclinación y pendientes de taludes en función del terreno y de la presencia de agua. Debo advertir que cuando se hace uso de tablas, normalmente se trata de modelos simplificados que, en no pocas veces, sobredimensionan enormemente los fenómenos analizados. Por eso siempre aconsejo realizar un cálculo con datos fiables para contrastar.
