Una forma de construir un túnel consiste en ir empujando, mediante gatos, tramos sucesivos. Este método es similar al de los cajones empujados.
A continuación os paso una infografía realizada por Hispana y Estudio da Vinci, en León, sobre este procedimiento constructivo empleado por la empresa española OPEMA. Espero que os guste.
Referencia:
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.
Los ingenieros, los ordenadores y «mil un indios». Un título algo ambiguo para algo tan sencillo como que, es posible, que nuestros ingenieros más jóvenes hayan perdido cierta habilidad en la resolución y cálculo de problemas debido al uso masivo de los ordenadores y las nuevas tecnologías. Primero veamos el chiste (que espero a nadie siente mal), y luego reflexionemos un poco.
- !Mi General!
- !Sí!
- !Nos atacan mil un indios!
- ... oiga, Toto? Y cómo sabe que son mil uno?
- Porque viene uno adelante... !y cómo mil atrás!
El 23 de febrero de 2012 tuvo lugar un panel-debate en el seno del VI Congreso Nacional de la Ingeniería Civil que se desarrolló en Valencia. Allí Gozard Humar, presidente del European Council of Civil Engineers (ECCE), en una de sus intervenciones respondiendo a un debate generado por el público asistente, vino a decir que se debería prohibir en los primeros cursos de ingeniería el uso de ordenadores, pues estas herramientas atrofian la capacidad intuitiva y de cálculo de los futuros profesionales. Algo de razón no le falta a este representante europeo de la ingeniería civil.
«Al hombre instruido le caracteriza el buscar en los problemas aquella precisión que por su naturaleza admiten, por tanto tan necio es aceptar razonamientos imprecisos de un matemático como pedir demostraciones científicas a un retórico«. Aristóteles
El abandono de la regla de cálculo por la calculadora electrónica, luego por la programable y por último el uso masivo del ordenador por parte de los alumnos ha traído, por una parte, las abrumadoras ventajas del empleo de las tecnologías de la información y la comunicación en el ámbito de la ingeniería. Pero, por otro lado, hoy resulta complicado encontrar alumnos capaces de hacer a mano una raíz cuadrada o cualquier cálculo simple sin el uso de una calculadora. No es difícil encontrar anécdotas de jóvenes ingenieros que, ante problemas más o menos complicados, se encierran con el ordenador para buscar una solución “con diez decimales” y luego un ingeniero senior o un catedrático avezado ha encontrado algún error de bulto en la solución haciendo un “cálculo de servilleta”, usando lo que vienen a ser “números gordos”. A veces un método sencillo, aunque algo impreciso, es suficiente para encuadrar el orden de magnitud de un problema.
Imaginemos que se le pide a uno de nuestros alumnos el cálculo del número de latidos del corazón de un hombre a lo largo de su vida. Si acaba de aprobar la asignatura de Estadística, lo que hará es buscar la esperanza de vida media, con una desviación típica determinada. Lo mismo deberá hacer con el número de latidos. Se pondrá nervioso porque no encuentra datos, pero al final, nos dará una cifra (probablemente con varios decimales).
Suponiendo que el año tiene 400 días, un día tiene 25 horas y cada hora 60 minutos, el número aproximado de minutos en un año es de 6×10^5 minutos. El número aproximado de minutos en 70 años (suponiendo que es esta la vida media) es de 4×10^7 minutos. Si las pulsaciones medias son de 70 al minuto, tendremos que el resultado es de 10^9.
¿Y si la vida promedio se estimase en 80 años en vez de 70? El número de minutos en 80 años sería de 5×10^8, lo cual implica que el resultado sigue estando en el orden de magnitud de 10^9.
Otra idea que ya no se suele utilizar por el abuso de las calculadoras: el concepto de cifras significativas. Esto está muy relacionado con los «mil un indios».
Supongamos que pedimos a nuestros futuros ingenieros hallar la superficie de una habitación cuadrada de 10,46 m de lado. Tenemos dos decimales porque la precisión es de 1 cm. Es decir, que, realmente, el lado podría medir 10,45 m o bien 10,46 m. El resultado más probable que nos darían sería el de 109,4116 m², lo cual no es correcto. Deberíamos haber respondido 109,4 m². Nos olvidamos del siguiente hecho: cuando se multiplican cantidades, el número de cifras significativas en la respuesta final es el mismo que el número de cifras significativas que tiene el número con menos cifras significativas. Dicha regla se aplica también a la división. Otro ejemplo, el área de un círculo de 6,0 cm de radio no debería expresarse como 113 cm², puesto que esta respuesta tiene 3 cifras significativas, mientras que el radio tiene solo 2. El resultado aceptable sería 1,1×10^2 cm².
Lo mismo le pasa a la suma y a la resta, aunque aquí la regla es distinta: cuando los números se sumen o se resten, el número de lugares decimales en el resultado debe ser igual al número más pequeño de lugares decimales de cualquier término de la suma. Así, 150 +12,35 debería ser 162 y no 162,35.
¿Cómo reducimos el número de cifras significativas? Se puede usar el redondeo: si el último dígito eliminado es mayor que 5, entonces se aumenta en 1. Si es menor a 5, se disminuye en 1. En el caso de que el último dígito eliminado sea igual a 5, el dígito restante debe redondearse al número par más cercano. Esta regla ayuda a evitar la acumulación de errores en procesos aritméticos largos. Otra técnica para evitar la acumulación de error es demorar el redondeo en el cálculo hasta la respuesta final de la calculadora antes de redondear al número correcto de cifras significativas.
Como pasatiempo: ¿cuánto hormigón sería necesario para ejecutar un muro de hormigón armado? Dos formas de abordarlo, mediante el cálculo exhaustivo o bien con un número gordo. Os dejo la solución del número gordo para pasatiempo y un día de estos os lo cuento. Es muy fácil.
Seguimos con este post la divulgación de conceptos básicos relacionados con una de las unidades de obra que más patologías suponen a largo plazo: la compactación. En otros posts anteriores ya hablamos de los tramos de prueba y de la compactación dinámica. La compactación constituye una unidad de obra donde la interacción entre la naturaleza del suelo, sus condiciones, la maquinaria y el buen hacer de las personas que intervienen en ella es crucial. Desgraciadamente, en numerosas ocasiones se trata la compactación como una unidad de obra complementaria o auxiliar. Las variables que más influyen en la compactación son la naturaleza del terreno, su grado de humedad y la energía aplicada. Estas variables se estudian a continuación.
Figura 1. Curva de compactación
La densidad, humedad y huecos están relacionados entre sí. Se trata de comprobar empíricamente lo que ocurre al someter a un suelo a un proceso de compactación. Dicho experimento consiste en golpear capas dentro de un cilindro, mediante un procedimiento normalizado, y medir la densidad seca y la humedad en cada caso. Se realizará el estudio sometiéndolo a diversas energías de compactación y humedades.
Este experimento permite la obtención de las curvas de compactación, que relacionan el peso específico seco y la humedad de las muestras de suelo compactadas con una energía determinada, y que presentan un máximo, más o menos acusado, según su naturaleza. Los valores típicos de los pesos unitarios máximos secos oscilan entre 16 y 20 kN/m³, con los valores máximos en el intervalo de 13 a 24 kN/m³. Cifras superiores a 23 kN/m³ son raras, ya que este valor es cercano al hormigón húmedo. Los contenidos típicos de humedad óptima oscilan entre el 10% y el 20% con un intervalo máximo del 5% al 30%. Generalmente, se requieren cinco puntos con el objeto de obtener una curva fiable, con una humedad entre puntos que no se diferencien en más del 3%.
Se puede definir como índice de compactación (IC) la relación entre el peso específico seco del terreno compactado y el peso específico seco óptimo.
Antes de llegar a la humedad óptima, el agua favorece la densificación al actuar con cierto efecto lubricante, pero al pasar de la óptima, la densidad seca decrece, ya que el aire no sale tan fácil por los huecos, y el agua desplaza aparte de las partículas sólidas. La rama descendente de la curva tiende a aproximarse asintóticamente a la de saturación del suelo. Hogentogler (1936) considera que la forma de la curva de compactación se debe a dichos procesos de hidratación, lubricación, hinchamiento y saturación reflejados en la Figura 2.
Figura 2. Efectos del contenido de humedad en la compactación
Si se aplican diferentes energías de compactación, ocurre lo que se indica en la Figura 3: el peso específico seco máximo aumenta, pero con una humedad menor y las ramas descendentes se acercan de forma progresiva con humedades altas, ya que el aumento de energía lo absorbe el exceso de agua. Los máximos suelen situarse sobre la misma línea de huecos de aire, en general, alrededor de na = 5 %.
Figura 3. Variación de la energía de compactación
La composición granulométrica del suelo y su sensibilidad al agua de su fracción fina son muy significativas al compactar. Los terrenos granulares sin finos presentan curvas de compactación aplanadas, sin un máximo muy definido, teniendo escasa influencia su humedad. Los suelos finos (más del 35% en peso) presentan pesos específicos secos más bajos que si no tuviesen tantos finos, y por consiguiente precisan de mayor humedad. Lo idóneo es una mezcla de tamaños más o menos continua, con un máximo del 10 al 12% de finos.
Figura 4. Curvas de compactación para diversos materiales (Johnson y Sallberg, 1960)
En obra suele ser difícil mantener contenidos de agua próximos al óptimo, lo cual implica que si las curvas de compactación tienen ramas con fuertes pendientes, estos materiales van a ser más difíciles de compactar, ya que pequeños cambios de humedad causan fuertes bajas en la densidad. Son preferibles curvas con cuyas ramas tengan pendientes más suaves.
Veamos, en 8 minutos, a dar dos pinceladas sobre el concepto de curva de compactación. Espero que os guste.
HOGENTOGLER, C.A. (1936). Essentials of soil compaction. Proceedings Highway Research Board, National Research Council, Washington D. C., 309-316.
JOHNSON, A.W.; SALLBERG, J.R. (1960). Factors that Influence Field Compaction of Soils. Bulletin 272. HRB, National Research Council, Washington, D. C., 206 pp.
En el artículo de hoy vamos a dar un ejemplo de una herramienta que se denomina «laboratorio virtual» y que se usa como objeto de aprendizaje en la Universidad Politécnica de Valencia. Consiste en un pequeño programa en línea que sirve a nuestros alumnos para aprender a visualizar cómo varían las magnitudes de un problema en función de las variables de entrada. Evidentemente es algo muy sencillo, pero pienso que práctico cuando se quiere potenciar el conocimiento explicativo de los estudiantes.
En el caso que os presento, se trata de conocer cómo varía la trayectoria de una carga que se desplaza sobre un cable, lo cual es útil en la definición de gálibos y cálculo de la tensión máxima en el cable basándose en las coordenadas de un punto conocido de la misma. Se denomina flecha a la distancia entre la recta que une los apoyos y el cable. Basta que pinchéis sobre el cuadro «dibujar» para ver los resultados.
YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.
En un momento como el actual, donde parece que el ingeniero de caminos, canales y puertos, es una titulación académica con horizonte borroso, no está de más seguir con algunos artículos adicionales a otros anteriores relacionados con el origen de la profesión. Todo el prestigio y el esfuerzo desarrollado por generaciones anteriores recaen en este momento en nuestras manos. Depende de nosotros acertar o errar en las decisiones que afectarán a nuestra profesión en el futuro.
Nos habíamos quedado a finales del siglo XIX, ¿qué pasó en el siglo XX? En el año 1926 se concedió a la Escuela (la única en ese momento, en Madrid) la autonomía respecto del Estado, a la que se había hecho acreedora en su fructífera y larga vida. Hasta 1933, la Escuela se convirtió en un centro de referencia para personalidades científicas españolas y extranjeras, que acudían a impartir numerosas conferencias. La independencia económica, consecuente con la obtención de personalidad jurídica, permitió mejorar la enseñanza, modernizar los medios docentes y potenciar los trabajos de investigación. En cursos posteriores se produjeron leves modificaciones en la estructura del plan de estudios, aunque este seguía teniendo una duración de cinco años con examen de ingreso previo. En 1953 se crea el Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.
En 1957 desaparecieron todas las Escuelas Especiales y pasaron a formar parte de la estructura universitaria general, dependiente del Ministerio de Educación y Ciencia, con la denominación de Escuelas Técnicas. Esto dio lugar a la definición de un nuevo plan de estudios en el que se sustituyó el ingreso por un curso selectivo, seguido de un curso de iniciación y cinco cursos más. El objetivo era mejorar la enseñanza y dotar al país de un mayor número de técnicos con la sólida formación que exigía la moderna tecnología para cumplir el programa de industrialización en el que España estaba inmersa. También se pretendía una mayor dedicación y una mejora de las tareas de investigación, por lo que se establecía que la escuela ofreciera una formación complementaria que permitiera obtener el título de doctor, que hasta entonces no existía.
La Ley de Reordenación de las Enseñanzas Técnicas de 1964 estructura la enseñanza de las carreras técnicas en dos niveles: las Escuelas Técnicas Superiores de Ingeniería y las Escuelas de Ingeniería Técnica, en las que se realizan los estudios y se obtienen las titulaciones de Ingeniero o de Ayudante y Perito (posteriormente, Ingeniero Técnico), respectivamente. En lo que respecta a la titulación de Caminos, el plan de estudios resultante de esta estructura comprende cinco años, de los cuales los dos primeros son selectivos y se pueden realizar en cualquier Escuela de Ingeniería o incluso en las Facultades de Ciencias. Una vez superados, se puede continuar los estudios en la Escuela correspondiente. Sin embargo, la Escuela de Madrid pronto contará con nuevos competidores. En 1966, la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Santander; en 1968, la de Valencia, y en 1973, la de Barcelona.
En el curso 1975/76 se definió un nuevo plan de estudios que, esencialmente, distribuía las materias que se impartían en cinco años en el plan de 1964 en seis. Este plan de estudios ha estado en vigor, con pequeñas modificaciones, en todas las escuelas hasta la aparición de la reforma de planes de estudios definida en el R.D. 1497/1987, de 27 de noviembre (publicado en el BOE el 14 de diciembre), modificado posteriormente por el R.D. 1267/1994, de 10 de junio (BOE del día 11) y matizado por diversas órdenes ministeriales y acuerdos del Consejo de Universidades.
Hasta hace bien poco, las enseñanzas universitarias oficiales se encontraban reguladas por el Real Decreto 1393/2007 (BOE del 30 de octubre) del Ministerio de Educación y Ciencia por el que se establece la ordenación de las enseñanzas universitarias oficiales. Este Real Decreto establece los estudios en grado, máster y doctorado; haciendo, por tanto, desaparecer la actual titulación de ingeniero de caminos, canales y puertos. Sin embargo, según la postura del Consejo General de Colegio de Ingenieros de Caminos, en su reunión extraordinaria celebrada el día 20 de marzo de 2007, se recuerda que la profesión no desaparece, pues es una “profesión regulada” que reúne los requisitos establecidos en la Directiva 2005/36 de Cualificaciones Profesionales y en los Reales Decretos 1665/1991 y 1754/1998, entendida como “actividad o conjunto de actividades profesionales para cuyo acceso, ejercicio o alguna de sus modalidades de ejercicio se exija directa e indirectamente un título”. Todo parece conducir a que el acceso a la profesión requerirá de la posesión de un título de segundo ciclo, que debería denominarse “Máster en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos”.
Quedan muchas preguntas en el aire. El actual panorama de recesión económica, la práctica paralización de la construcción en España, la proliferación de escuelas de ingeniería civil y la falta de homologación de titulaciones anteriores y posteriores a la reforma dibujan un panorama algo complejo para la titulación en este siglo XXI, al menos en España. Pero este será el tema de otro artículo.
En la entrada de hoy vamos a dar recomendaciones para el trabajo con los tractores sobre cadenas, también llamados buldóceres (bulldozers, en inglés). En español también se conocen como explanadoras o topadoras. La operación de las máquinas es un tema de gran trascendencia tanto económica como de seguridad. Una mala operación acarrea no sólo pérdidas de producción y encarecimiento de las unidades de obra, sino que en muchas ocasiones representa un maltrato de las máquinas y un problema grave de seguridad para las personas.
Siguiendo el carácter divulgativo de estas entradas, os paso un Polimedia referido a las recomendaciones que deberían seguirse para operar con los buldóceres. Espero que os guste.
Las III Jornadas Internacionales de Enseñanza de la Ingeniería Estructural de la Asociación Científico-Técnica del Hormigón Estructural (ache) serán un punto de encuentro para todas las personas relacionadas con la docencia de la ingeniería estructural, entendida en un sentido amplio que abarca cualquier material, entorno profesional y nivel educativo. Serán bilingües en español-inglés, con posibilidad de presentar y escribir las ponencias en cualquiera de los dos idiomas.
Las Jornadas se celebrarán en Valencia los días 12 y 13 de junio del año 2013 (un día y medio) y se pretende que sean un foro en el que compartir experiencias relacionadas con aspectos como la implantación de las nuevas titulaciones adaptadas a las ideas de la Declaración de Bolonia, la internacionalización de la docencia y de la actividad profesional, las nuevas materias o la conexión entre la universidad y la empresa. Continue reading «III Jornadas Internacionales de Enseñanza de la Ingeniería Estructural»→
Empezamos una serie de artículos sobre ingenieros que, de una u otra forma, han influido en mi pensamiento y trayectoria con Antoni Marí, catedrático de hormigón de la Universidad Politécnica de Cataluña. Es catedrático de hormigón en la Universitat Politècnica de Catalunya. No he tenido la suerte de tenerlo como profesor, pero siempre me ha tendido una mano y me ha dado buenos consejos cuando los he necesitado. Quisiera destacar su faceta humana y su capacidad para compaginar las labores docente, investigadora, profesional y de gestión. Aunque quizás lo que más me gustaría destacar son su faceta docente y su contacto humano. Dejo aquí un par de entrevistas producidas por Zigurat TV. Espero que os gusten.
La investigación de operaciones, o investigación operativa, es una rama de las matemáticas que consiste en el uso de modelos matemáticos, estadística y algoritmos con objeto de modelar y resolver problemas complejos , determinando la solución óptima y permitiendo, de este modo, tomar decisiones. Frecuentemente, se trata del estudio de complejos sistemas reales, con la finalidad de mejorar (u optimizar) su funcionamiento. La investigación de operaciones permite el análisis de la toma de decisiones teniendo en cuenta la escasez de recursos, para determinar cómo se puede optimizar un objetivo definido, como la maximización de los beneficios o la minimización de costos.
Aunque su nacimiento como ciencia se establece durante la Segunda Guerra Mundial y debe su nombre a las operaciones militares, los verdaderos orígenes de la Investigación Operativa se remontan mucho más atrás en el tiempo, hasta el siglo XVII. Esta disciplina nació en Inglaterra durante la Segunda Guerra Mundial como estrategia para encontrar soluciones a problemas militares, lo cual requirió crear un Grupo de Investigación de Operaciones Militares compuesto por científicos multidisciplinares. Al terminar la guerra, este método se empleó para resolver problemas generales como el control de inventarios, la asignación de recursos y las líneas de espera, entre otros. Esta técnica cumplió sus objetivos en las décadas de los cincuenta y sesenta, hasta su pleno desarrollo en la actualidad. Sin embargo, su auge se debe en gran medida al desarrollo de la informática, gracias a la cual es posible resolver problemas y obtener soluciones que, de otra forma, conllevarían un enorme tiempo de cálculo. Debido a su éxito, la investigación operativa se extendió a otros campos, como la industria, la física, la informática, la economía, la estadística y la probabilidad, la ecología, la educación, el servicio social, entre otros, y actualmente se utiliza prácticamente en todas las áreas. Algunos de los promotores más importantes de la filosofía y la aplicación de la investigación de operaciones son C.W. Entre ellos se encuentran Churchman, R. L. Ackoff y R. Bellman. Actualmente, la investigación operativa incluye una gran cantidad de ramas, como la programación lineal, la programación no lineal, la programación dinámica, la simulación, la teoría de colas, la teoría de inventarios, la teoría de grafos, etc.
Os presento ahora un vídeo sobre el tema que no llega a 3 minutos de duración. Espero que os guste.
Una forma de construir un túnel consiste en ir empujando, mediante gatos, tramos sucesivos. Este método es similar al de los cajones empujados.
