La Universitat Politècnica de València (UPV) ha obtenido un reconocimiento destacado europeo al ganar el premio al mejor proyecto en la categoría «AI for Sustainable Development» de la European Universities Competition on Artificial Intelligence, organizada por la HAW Hamburg.
El trabajo galardonado, desarrollado en el ICITECH por el doctorando Iván Negrín, demuestra cómo la inteligencia artificial puede transformar el diseño estructural para hacerlo más sostenible y resiliente, con reducciones de hasta un 32 % en la huella de carbono respecto a los sistemas convencionales. Este logro posiciona a la UPV como un referente europeo en innovación ética e impacto y reafirma su compromiso con la búsqueda de soluciones frente al cambio climático y al desarrollo insostenible.
El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. La tesis doctoral de Iván la dirigen los profesores Víctor Yepes y Moacir Kripka.
Introducción: El dilema de la construcción moderna.
La industria de la construcción se enfrenta a un reto monumental: edificar las ciudades del futuro sin agotar los recursos del presente. El enorme impacto medioambiental de los materiales y procesos tradicionales, especialmente las emisiones de CO₂, es uno de los problemas más acuciantes de nuestra era.
¿Y si la solución a este problema no radicara en un nuevo material milagroso, sino en una nueva forma de pensar? ¿Y si la inteligencia artificial (IA) pudiera enseñarnos a construir de manera mucho más eficiente y segura?
Esa es precisamente la hazaña que ha logrado un innovador proyecto de la Universitat Politècnica de València (UPV). Su enfoque es tan revolucionario que acaba de ganar un prestigioso premio europeo, lo que demuestra que la IA ya no es una promesa, sino una herramienta tangible para la ingeniería sostenible.
Clave 1: una innovación europea premiada al más alto nivel.
Este no es un proyecto académico cualquiera. La investigación, dirigida por el doctorando Iván Negrín del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) de la UPV, ha recibido el máximo reconocimiento continental.
Inicialmente seleccionado como uno de los diez finalistas, el proyecto tuvo que defenderse en una presentación final ante un jurado de expertos. Tras la deliberación del jurado, el proyecto fue galardonado como el mejor en la categoría «AI for Sustainable Development Projects» de la competición «European Universities Competition on Artificial Intelligence to Promote Sustainable Development and Address Climate Change», organizada por la Universidad de Ciencias Aplicadas de Hamburgo (HAW Hamburg). Este reconocimiento consolida la reputación del proyecto en el ámbito de la innovación europea.
Clave 2: adiós al CO₂: reduce la huella de carbono en más del 30 %.
El resultado más impactante de esta investigación es su capacidad para abordar el principal problema medioambiental del sector de la construcción: las emisiones de carbono. La plataforma de diseño asistido por IA puede reducir la huella de carbono de los edificios de manera significativa.
En concreto, consigue una reducción del 32 % de la huella de carbono en comparación con los sistemas convencionales de hormigón armado, que ya habían sido optimizados. Esta reducción abarca todo el ciclo de vida del edificio, desde la extracción de materiales y la construcción hasta su mantenimiento y su eventual demolición.
En un sector tan difícil de descarbonizar, un avance de esta magnitud, impulsado por un diseño inteligente y no por un nuevo material, supone un cambio de paradigma fundamental para la ingeniería sostenible.
Clave 3: Rompe el mito: más sostenible no significa menos resistente.
Uno de los aspectos más revolucionarios del proyecto es la forma en que resuelve un conflicto histórico en ingeniería: la sostenibilidad frente a la resiliencia. La IA ha superado la barrera que obligaba a elegir entre usar menos material para ser sostenible o más material para ser resistente.
En una primera fase, el modelo optimizó estructuras mixtas de acero y hormigón (denominadas técnicamente RC-THVS) para que fueran altamente sostenibles, aunque con una resiliencia baja. Lejos de detenerse, la IA iteró sobre su propio diseño y, en una evolución posterior (RC-THVS-R), logró una solución altamente sostenible y resiliente frente a eventos extremos.
La metodología desarrollada permite compatibilizar la sostenibilidad y la resiliencia, superando el tradicional conflicto entre ambos objetivos.
Clave 4: Ahorro desde los cimientos. Menos costes, energía y materiales.
Los beneficios de esta IA no solo benefician al planeta, sino también al bolsillo y a la eficiencia del proyecto. La optimización inteligente de las estructuras se traduce en ahorros tangibles y medibles desde las primeras fases de la construcción.
Los datos demuestran un ahorro significativo en múltiples frentes:
-16 % de energía incorporada.
-6 % de coste económico.
– Reducción del 17 % de las cargas transmitidas a columnas y cimentaciones.
Este último punto es clave. Una menor carga en los cimientos no solo supone un ahorro directo de materiales, sino que tiene un efecto cascada en materia de sostenibilidad: al usar menos hormigón, se reduce la cantidad de cemento empleado, uno de los principales generadores de CO₂ a nivel mundial.
Clave 5: un enfoque versátil para las ciudades del futuro (y del presente).
La aplicación de esta metodología no se limita a los grandes edificios de nueva construcción. Su versatilidad la convierte en una herramienta estratégica para el desarrollo urbano integral.
Puede aplicarse a infraestructuras de transporte, como puentes y pasarelas, para minimizar su impacto ambiental. También es fundamental para la rehabilitación de estructuras existentes, ya que permite optimizar su seguridad y reducir las emisiones asociadas a los refuerzos.
Este enfoque se alinea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la ONU, concretamente con los ODS 9 (Industria, innovación e infraestructura), 11 (Ciudades y comunidades sostenibles) y 13 (Acción por el clima).
Conclusión: construyendo un futuro inteligente.
Este proyecto de la UPV demuestra que la inteligencia artificial ha dejado de ser una tecnología futurista para convertirse en una herramienta imprescindible en la ingeniería civil. Ya no se trata de promesas, sino de soluciones prácticas que resuelven problemas reales, medibles y urgentes.
La capacidad de diseñar estructuras más baratas, ecológicas, seguras y resistentes abre un nuevo capítulo en la construcción.
¿Estamos a las puertas de una nueva era en la ingeniería en la que la sostenibilidad y la máxima seguridad ya no son objetivos contrapuestos, sino aliados inseparables gracias a la inteligencia artificial?
En futuros artículos, explicaremos con más detalle el contenido de este proyecto ganador. De momento, os dejo una conversación que lo explica muy bien y un vídeo que resume lo más importante. Espero que os resulte interesante.
Os dejo un documento resumen, por si queréis ampliar la información.
Figura 1. Control del nivel freático. https://www.flickr.com/photos/wsdot/4997287082/
En este artículo se analiza un documento anexo al final: una guía formal de drenaje que detalla las lecciones aprendidas durante un proyecto de ingeniería civil excepcionalmente complejo en Christchurch (Nueva Zelanda), que se llevó a cabo de 2011 a 2016 tras un terremoto. Proporciona un marco para evaluar, diseñar e implementar el drenaje en programas de reconstrucción de infraestructuras o de recuperación tras desastres naturales, con énfasis en las prácticas de construcción y la geología local.
La guía examina diversos sistemas de control del nivel freático, como sumideros, sistemas de well-points y pozos, y ofrece criterios para seleccionar los métodos según la permeabilidad del suelo y la profundidad de la excavación. Además, establece un sistema para determinar la categoría de riesgo de un proyecto de drenaje y describe las medidas necesarias para mitigar los efectos ambientales y prevenir la subsidencia del terreno.
1.0 Introducción y principios fundamentales.
1.1 La importancia crítica del control del agua subterránea.
El control del nivel freático es un factor determinante para el éxito de cualquier proyecto de construcción que implique excavaciones. Una gestión inadecuada o la ausencia de un control efectivo puede comprometer gravemente la estabilidad de las excavaciones, la integridad de las estructuras permanentes y, en última instancia, la viabilidad económica y temporal del proyecto. El agua subterránea no controlada puede generar riesgos geotécnicos significativos, como la tubificación (piping), que es la erosión interna del suelo por el flujo de agua; el levantamiento del fondo (uplift), causado por presiones ascendentes que superan el peso del suelo en la base de la excavación, y una reducción general de la estabilidad del suelo, que puede provocar fallos en los taludes. Este manual recopila las lecciones aprendidas durante el programa de reconstrucción de la infraestructura de Christchurch (SCIRT), en el que la gestión del agua subterránea en condiciones geotécnicas complejas y tras el sismo fue un desafío diario y crítico para el éxito del proyecto. Estos fenómenos no solo suponen una amenaza para la seguridad de los trabajadores, sino que también pueden ocasionar daños en infraestructuras adyacentes y provocar retrasos y sobrecostes considerables.
Figura 2. Rotura de fondo o tapozano
1.2. Propósito y alcance del manual.
El manual proporciona una guía práctica y un proceso normalizado para evaluar, seleccionar, diseñar y monitorizar los sistemas de drenaje en obras de construcción. Con base en las enseñanzas extraídas de proyectos de infraestructura complejos, este documento pretende dotar a los ingenieros y gerentes de proyecto de las herramientas necesarias para prever y gestionar los desafíos relacionados con el nivel freático. El objetivo final es reducir los costes y los retrasos asociados a problemas imprevistos mediante una planificación proactiva y un diseño técnico riguroso de las obras temporales de drenaje.
Este manual aborda el ciclo completo de la gestión del agua subterránea en la construcción e incluye:
El contexto geológico y su influencia directa en las estrategias de desagüe.
Los sistemas de control del nivel freático disponibles, sus aplicaciones y limitaciones.
La mitigación de los efectos ambientales y el cumplimiento de las normativas vigentes.
Un marco para la evaluación sistemática de riesgos y la planificación de contingencias.
El documento se centra principalmente en los métodos de control del nivel freático, que consisten en interceptar y extraer el agua subterránea mediante bombeo. También se mencionan brevemente los procedimientos de contención, como las tablestacas o los muros pantalla, que buscan bloquear el flujo de agua hacia la excavación.
Figura 3. Combinación de pantallas con (a) bombeo convencional o (b) barreras horizontales. Adaptado de Cashman y Preene (2012)
1.3. Importancia del contexto geológico.
Análisis de acuíferos: una comprensión fundamental de la hidrogeología del emplazamiento es el pilar de cualquier diseño de un drenaje. Es crucial identificar la naturaleza de los acuíferos presentes, ya sean confinados, no confinados o artesianos. La fuente del agua (por ejemplo, la infiltración de lluvia o la recarga de un río) y la presión a la que se encuentra determinan directamente la selección y la eficacia del sistema de drenaje. Por ejemplo, un acuífero confinado o artesiano puede ejercer una presión ascendente significativa, lo que requiere métodos de control más robustos que los de un simple acuífero no confinado. Este conocimiento también es importante para planificar y evitar impactos no deseados en el entorno, como la afectación de pozos de agua cercanos o la inducción de asentamientos en estructuras adyacentes.
Análisis del perfil del suelo: el comportamiento del agua subterránea está intrínsecamente ligado a las propiedades del suelo. La permeabilidad del suelo, es decir, su capacidad para permitir el paso del agua, es el factor más crítico, ya que determina la facilidad con la que se puede extraer agua mediante bombeo.
Gravas y arenas limpias: son altamente permeables y ceden agua con facilidad, pero pueden generar grandes caudales de entrada.
Limos y arcillas: presentan baja permeabilidad, ceden agua muy lentamente y son susceptibles a la consolidación y al asentamiento cuando se reduce la presión del agua.
Suelos estratificados: la presencia de capas alternas de alta y baja permeabilidad puede crear condiciones complejas, como acuíferos colgados, que requieren un diseño cuidadoso para su drenaje eficaz.
Síntesis de los desafíos geotécnicos: la interacción entre la geología local y las actividades de construcción genera una serie de desafíos específicos que deben anticiparse.
Tabla 1: Desafíos geotécnicos comunes y sus implicaciones.
Desafío geotécnico
Implicaciones para las operaciones de drenaje
Presencia de turba y suelos orgánicos
Estos suelos tienen un alto contenido de agua y son muy compresibles. El drenaje puede provocar asentamientos significativos y dañar la infraestructura cercana. Por ello, es necesario realizar una evaluación de riesgos muy cuidadosa y un seguimiento de los asentamientos.
Gravas superficiales
Las capas de grava poco profundas pueden complicar la instalación de sistemas como los well-points y generar volúmenes de entrada de agua muy elevados que superen la capacidad de los sistemas de bombeo estándar.
Riesgo de encontrar condiciones artesianas
La intercepción de un acuífero artesiano puede provocar un flujo de agua incontrolado hacia la excavación, lo que conlleva un riesgo de inundación, levantamiento del fondo y fallo catastrófico. Por ello, es necesario realizar una investigación geotécnica exhaustiva y elaborar un plan de contingencia robusto.
Niveles freáticos variables
Los niveles freáticos pueden fluctuar estacionalmente o en respuesta a eventos de lluvia. El diseño debe ser capaz de manejar el nivel freático más alto esperado, considerando que las variaciones estacionales en Christchurch pueden alcanzar hasta 3 metros.
Por lo tanto, la comprensión profunda del contexto geológico es el primer paso indispensable para realizar una evaluación sistemática de los riesgos y diseñar un sistema de control del nivel freático adecuado.
2.0 Evaluación previa a la construcción y al análisis de riesgos.
2.1 La fase crítica de planificación.
La fase previa a la construcción ofrece la oportunidad más rentable para identificar, analizar y mitigar los riesgos asociados al drenaje de aguas subterráneas. Una evaluación rigurosa en esta etapa permite diseñar adecuadamente las obras temporales, evitar fallos durante la ejecución y realizar una asignación presupuestaria precisa, lo que evita sobrecostos y retrasos imprevistos. Aunque un diseño proactivo suponga una inversión inicial, casi siempre resulta un ahorro global para el proyecto.
2.2 Pasos clave para el diseño del drenaje.
Desarrollo del modelo geotécnico: para diseñar un control del nivel freático eficaz, es esencial construir un modelo conceptual del subsuelo. Este proceso debe ser dirigido por un técnico competente y consta de los siguientes pasos:
Revisión de estudios previos: consultar fuentes de información existentes como mapas geológicos, bases de datos geotécnicas, investigaciones previas en la zona y fotografías aéreas.
Evaluación de la permeabilidad: utilizar la información disponible para estimar preliminarmente la permeabilidad de las diferentes capas del suelo.
Evaluación de riesgos inicial: realizar una evaluación de alto nivel sobre la posible presencia de suelos o aguas subterráneas contaminadas, la probabilidad de encontrar grava a poca profundidad y el riesgo de que haya condiciones artesianas.
Decisión sobre investigaciones adicionales: en función de la complejidad y el perfil de riesgo del proyecto, se debe determinar si la información existente es suficiente o si se requieren investigaciones de campo específicas (por ejemplo, sondeos o ensayos de permeabilidad) para definir adecuadamente el modelo del terreno.
Técnicas para determinar la permeabilidad: la permeabilidad es el parámetro clave que guía el diseño del control del nivel freático. La siguiente tabla resume los métodos disponibles para su determinación, ordenados aproximadamente por coste y fiabilidad.
Método
Descripción
Aplicabilidad
Coste y fiabilidad relativa
1. Empírico (registros de sondeo)
Se asignan valores de permeabilidad basados en las descripciones de los suelos obtenidas de los registros de perforación, que se comparan con valores típicos de referencia.
Útil para evaluaciones preliminares y proyectos de bajo riesgo.
Coste: el más bajo (solo horas de diseño).
Fiabilidad: baja; solo proporciona un orden de magnitud.
2. Empírico (método de Hazen)
Estimación de la permeabilidad a partir de las curvas de distribución granulométrica del suelo.
Aplicable solo si se cuenta con ensayos de granulometría en suelos arenosos.
Coste: bajo si los datos ya existen; de lo contrario, requiere muestreo y ensayos de laboratorio.
Fiabilidad: baja a moderada.
3. Ensayo de laboratorio (carga constante)
Mide el flujo de agua a través de una muestra de suelo bajo un gradiente hidráulico constante.
Adecuado para suelos con permeabilidades relativamente altas (10⁻² a 10⁻⁵ m/s), como arenas y gravas.
Coste: relativamente bajo, pero requiere la obtención de muestras inalteradas.
Fiabilidad: moderada, pero puede no ser representativa de la masa de suelo a gran escala.
4. Ensayo de laboratorio (consolidación/triaxial)
Mide la permeabilidad como parte de ensayos de consolidación o de ensayos triaxiales.
Adecuado para suelos de baja permeabilidad (≤ 10⁻⁶ m/s), como los limos y las arcillas.
Coste: relativamente bajo, pero requiere muestras inalteradas.
Fiabilidad: moderada, sujeta a las mismas limitaciones que el ensayo de carga constante.
5. Ensayo de carga instantánea (slug test)
Se induce un cambio rápido en el nivel del agua en un pozo o piezómetro y se mide la velocidad de recuperación del nivel.
Realizado in situ en la zona saturada. Puede ser demasiado rápido para suelos muy permeables.
Coste: menor que el de un ensayo de bombeo.
Fiabilidad: Proporciona una indicación de la permeabilidad local alrededor del pozo, pero no a escala de sitio.
6. Ensayo de bombeo
Se bombea agua desde un pozo a un caudal constante y se mide el abatimiento del nivel freático en el pozo de bombeo y en pozos de observación cercanos.
Proporciona datos a gran escala y es adecuado para proyectos de desagüe profundos o de larga duración.
Coste: el más alto y el que consume más tiempo (dura de 24 horas a 7 días).
Fiabilidad: la más alta, ya que mide la respuesta del acuífero a una escala representativa de las condiciones reales del proyecto.
2.3 Metodología de evaluación de riesgos
Puntuación de riesgos: Para estandarizar el nivel de análisis y supervisión requerido, se propone un sistema de puntuación de riesgos, desarrollado y probado durante el programa SCIRT, que categoriza cada proyecto de control del nivel freático. Este enfoque permite asignar los recursos de diseño de manera proporcional al riesgo identificado, de modo que los proyectos de alta complejidad reciben la atención de especialistas y los de bajo riesgo pueden gestionarse mediante prácticas normalizadas.
Matriz de categorización de riesgos: el número de categoría de riesgo (RCN) se calcula multiplicando las puntuaciones asignadas a seis áreas de riesgo clave (RCN = A x B x C x D x E x F), tal y como se muestra en la siguiente tabla:
A: Profundidad de excavación
Puntuación
B: Agua subterránea
Puntuación
C: Condiciones del terreno
Puntuación
< 2 m
1
No se requiere abatimiento
0
Suelos competentes sin necesidad de soporte temporal
1
2 – 3 m
2
Abatimiento < 1 m requerido
1
Limos y arcillas de baja permeabilidad
2
3 – 6 m
6
Abatimiento 1 – 3 m requerido
2
Arenas limosas
3
6 – 15 m
10
Abatimiento 3 – 6 m requerido
5
Turba y suelos orgánicos
3
> 15 m
12
Influencia en cuerpos de agua superficial
7
Intercepta gravas de moderada a alta permeabilidad
6
Abatimiento > 6 – 9 m requerido
10
Arenas fluidas
10
Intercepta acuífero artesiano
10
Suelos contaminados
10
Agua subterránea contaminada
10
D: Duración del drenaje
Puntuación
E: Coste de componentes del proyecto influenciados por el drenaje
Puntuación
F: Efectos en servicios, infraestructuras y propiedades adyacentes
Puntuación
Excavación abierta por 1 – 2 días
1
< $0.1M
1
Sitio sin construcciones
1
Excavación abierta < 1 semana
2
$0.1M a $0.5M
2
Vía local
2
Excavación abierta por 1 – 4 semanas
3
$0.5M a $1M
3
Vía arterial principal o secundaria
3
Excavación abierta por 1 – 6 meses
4
$1M a $5M
4
Propiedad privada a una distancia menor que la altura de la excavación o estructuras adyacentes sobre pilotes
3
Excavación abierta > 6 meses
5
> $5M
5
Autopista
4
Vías férreas
4
Estructuras históricas con cimentaciones superficiales
4
Infraestructura crítica vulnerable a asentamientos
5
Nota:El Número de Categoría de Riesgo (RCN) se calcula como el producto de las puntuaciones de las 6 áreas (A x B x C x D x E x F).
Niveles de acción de diseño recomendados: una vez calculado el RCN, la siguiente tabla define las acciones mínimas de diseño que deben llevarse a cabo.
Número de categoría de riesgo (RCN)
Consecuencia del riesgo
Acciones mínimas de diseño recomendadas
0 – 10
Bajo
• No se requiere un estudio de drenaje específico para el proyecto.
• Implementar el sistema de control del nivel freático basado en la experiencia local previa.
11 – 75
Medio
• Realizar un estudio de escritorio de alto nivel para evaluar las condiciones del terreno y los riesgos de drenaje.
• Seleccionar métodos de control de nivel freático apropiados considerando restricciones y riesgos.
• Realizar cálculos manuales simples para verificar la idoneidad del diseño de las obras temporales.
76 – 2,500
Alto
• Realizar un estudio de escritorio detallado.
• Confirmar las condiciones del terreno y la granulometría mediante al menos un sondeo.
• Realizar cálculos de diseño de drenaje (de simples a complejos según corresponda).
• Desarrollar e implementar un plan de control de asentamientos simple si es necesario.
• Controlar de cerca los sólidos en suspensión durante la descarga.
2,500 – 187,500
Muy Alto
• Revisar un informe geotécnico detallado.
• Contratar a un técnico cualificado y experimentado para brindar asesoramiento profesional.
• Realizar investigaciones de campo adicionales (p. ej., ensayos de permeabilidad, ensayos de bombeo).
• Desarrollar e implementar un plan de control de asentamientos.
• Realizar inspecciones de la condición de las propiedades adyacentes antes de comenzar los trabajos.
Una vez evaluado el riesgo y definido el nivel de diseño requerido, el siguiente paso es comprender en detalle las prácticas y metodologías de drenaje disponibles para su ejecución en campo.
3.0 Métodos y prácticas de control del nivel freático
3.1 Introducción a las metodologías
Los métodos de control del nivel freático más comunes en la construcción se basan en la extracción de agua del subsuelo para reducir dicho nivel. La elección del método más adecuado es una decisión técnica que depende fundamentalmente de las condiciones del suelo, la profundidad de la excavación, el caudal de agua previsto y los objetivos específicos del proyecto. Cada método tiene sus propias ventajas y limitaciones, que deben evaluarse cuidadosamente.
Descripción y aplicación: el bombeo desde sumideros es el método más simple y, a menudo, el más económico. Consiste en excavar zanjas o pozos (sumideros) en el punto más bajo de la excavación para que el agua subterránea fluya por gravedad hacia ellos y, desde allí, sea bombeada y evacuada. Este método es efectivo en suelos con permeabilidad alta o moderada, como las gravas y las arenas gruesas. Su principal limitación es que el agua fluye hacia la excavación antes de ser controlada, lo que puede causar inestabilidad en los taludes y en el fondo. Existe un alto riesgo de tubificación (piping) y de arrastre de finos, lo que puede provocar asentamientos y generar una descarga de agua cargada de sedimentos que requiere un tratamiento exhaustivo.
Requisitos de diseño e instalación: para que un sumidero sea eficaz, debe cumplir los siguientes requisitos:
Profundidad: Suficiente para drenar la excavación y permitir la acumulación de sedimentos sin afectar la toma de la bomba.
Tamaño: Mucho mayor que el de la bomba para facilitar la limpieza y el mantenimiento.
Filtro: El sumidero debe estar protegido con una tubería ranurada o perforada, rodeada de grava gruesa (20-40 mm) para evitar la succión de partículas finas del suelo.
Acceso: Debe permitir la retirada de las bombas para el mantenimiento y la limpieza periódica de los sedimentos acumulados.
Como mejor práctica, se recomienda sobreexcavar el fondo del sumidero y rellenarlo con material grueso para elevar la entrada de la bomba y minimizar la movilización de partículas finas.
Figura 4. Esquema de sumidero y bomba de achique para pequeñas excavaciones, basado en Powers (1992).
Análisis comparativo
Ventajas
Inconvenientes
• Coste relativamente bajo.
• Moviliza sedimentos del terreno, lo que requiere tratamiento de la descarga.
• Equipos móviles y fáciles de instalar y operar.
• No puede utilizarse en «arenas fluidas».
• Solo opera durante los trabajos de construcción.
• Tiene un alto potencial de liberar sedimentos en el medio ambiente y es el método más común para incumplir las condiciones de los permisos ambientales.
Descripción y aplicación: un sistema de well-points consiste en una serie de tubos de pequeño diámetro (aproximadamente 50 mm) con una sección ranurada en el extremo inferior. Estos tubos se instalan en el terreno a intervalos regulares. Estos tubos, también denominados «puntas de lanza», se conectan a un colector principal, que, a su vez, está conectado a una bomba de vacío. La bomba crea un vacío en el sistema que extrae el agua del subsuelo.
Este método es particularmente efectivo en arenas o suelos con capas de arena. Su principal limitación es la altura de succión, que en condiciones cercanas al nivel del mar es de hasta 8 metros. Para excavaciones más profundas, sería necesario utilizar sistemas escalonados en las bermas.
Consideraciones de diseño
Espaciamiento: el espaciamiento entre los pozos de extracción (que suele oscilar entre 0,6 y 3 m) depende de la permeabilidad del suelo, de la geometría de la excavación y del abatimiento requerido. Cuanto más permeable es el suelo, menor debe ser el espaciamiento.
Paquetes de filtro: en suelos finos o estratificados, es crucial instalar un paquete de filtro (generalmente, arena de textura media a gruesa) alrededor de cada pozo de extracción. Así se evita el bombeo de finos y se crea una ruta de drenaje vertical más eficiente.
Figura 5. Componentes del sistema. Cortesía de ISCHEBECK. http://www.ischebeck.es/assets/wp-content/uploads/agotamiento_agua/Cat%C3%A1logo%20Wellpoint%2016022012.pdf
Análisis comparativo
Ventajas
Inconvenientes
• Descarga limpia: Una vez establecido, el sistema extrae agua limpia que requiere poco o ningún tratamiento.
• El desagüe debe realizarse muy cerca del área de trabajo.
• Abatimiento localizado del nivel freático, lo que resulta en menores volúmenes de descarga.
• Funciona mejor en suelos uniformes.
• La instalación puede ocupar un espacio considerable en el entorno vial.
• Requiere experiencia para una instalación y colocación efectivas.
• Potencial de rendimiento (caudal) y de abatimiento limitados por la altura de succión.
3.4 Pozos de bombeo profundo (dewatering wells)
Descripción y aplicación: los pozos de bombeo profundo son pozos perforados de mayor diámetro y profundidad que los well-points y están equipados con una bomba sumergible. Se trata de un sistema de ingeniería que debe ser diseñado por un especialista. Cada pozo incluye componentes clave, como una rejilla dimensionada para el terreno, un paquete de filtro diseñado específicamente y un sello anular en la superficie para evitar la recarga superficial.
Este método es adecuado para excavaciones grandes, profundas o de larga duración y puede manejar grandes caudales de agua.
Consideraciones de diseño: el diseño de un sistema de pozos profundos requiere un análisis detallado de los siguientes parámetros:
Profundidad y diámetro del pozo: el diámetro debe ser suficiente para alojar la bomba necesaria y la profundidad debe ser significativamente mayor que el abatimiento deseado.
Tamaño de la ranura de la rejilla: se diseña en función del tamaño de grano del suelo o del material filtrante para maximizar la entrada de agua y minimizar la entrada de partículas finas.
Diseño del filtro: el filtro granular que rodea la rejilla es fundamental para evitar que los materiales finos del acuífero migren hacia el pozo.
Distancia entre pozos: Los pozos se espacian típicamente entre 10 y 50 metros. Su diseño es complejo, ya que se basa en la interacción entre los conos de abatimiento de cada pozo.
Figura 6. Agotamiento profundo del nivel freático mediante un pozo filtrante. Elaboración propia basado en Pérez Valcárcel (2004).
Análisis comparativo
Ventajas
Inconvenientes
• Ideal para excavaciones de gran envergadura y proyectos de larga duración.
• Si se extrae más agua de la necesaria, puede afectar a un área mayor de la prevista, lo que puede causar problemas de asentamiento en suelos compresibles (por ejemplo, turba).
• Descarga limpia una vez que el pozo está desarrollado correctamente.
• Puede requerir un tiempo de preparación más largo para lograr el abatimiento del nivel freático.
• Alta capacidad de bombeo, superando problemas de variabilidad del suelo.
• Se requiere un mayor nivel de diseño, planificación y ensayos de campo, como los ensayos de bombeo.
• Puede instalarse fuera del área de trabajo directa, liberando espacio en las zonas congestionadas.
• Las bombas sumergibles son mucho más silenciosas, ideales para áreas sensibles al ruido.
Tras describir los métodos individuales, el siguiente paso lógico es proporcionar una guía clara para seleccionar el sistema más apropiado para cada situación en el campo.
4.0 Selección del método apropiado
4.1 Una decisión estratégica
La elección del sistema de control del nivel freático adecuado es una decisión estratégica que debe equilibrar la eficacia técnica, el coste de implementación y de operación y el impacto ambiental potencial. Una elección informada no se basa en la intuición, sino en la recopilación y el análisis de datos específicos del emplazamiento. Una elección incorrecta puede provocar un rendimiento deficiente, sobrecostes y retrasos significativos en el proyecto.
4.2 Datos clave para la decisión
Para tomar una decisión fundamentada sobre el método de drenaje, es imprescindible recopilar la siguiente información:
Perfil y tipo de suelo, incluyendo la permeabilidad de cada estrato.
Dimensiones de la excavación: ancho, largo y profundidad.
Nivel freático existente, así como el nivel al que se necesita bajar (abatimiento requerido).
Método de excavación y soporte propuesto: por ejemplo, taludes abiertos o tablestacas.
Proximidad a estructuras existentes, cursos de agua y otras infraestructuras sensibles.
4.3 Matriz de decisión
La siguiente tabla sirve de guía para seleccionar una metodología de drenaje según el tipo de suelo predominante.
Guía para la selección de métodos de drenaje según el tipo de suelo.
Tipo de suelo
Tasa de flujo de agua subterránea
Posibles problemas
Metodología de drenaje recomendada
Gravas / cantos
Alta
Se requieren grandes flujos de agua que pueden provenir de pozos profundos para excavaciones profundas o de sumideros para excavaciones superficiales.
Pozos de bombeo profundo y de bombeo desde sumideros.
Arena
Baja a media
Baja estabilidad de la zanja si se permite que la arena fluya hacia la excavación (arena fluida).
Sistemas well-point.
Limo
Baja
Estabilidad variable y bajo rendimiento de agua, lo que puede requerir un espaciado muy reducido de las puntas de lanza y provocar perching localizado.
Sistemas de puntas de lanza (well-pointing) y de bombeo desde sumideros.
Arcilla
Muy baja
Se han detectado problemas mínimos de estabilidad de la zanja y una posible formación de un nivel freático colgado localizado.
Sistemas de puntas de lanza (well-pointing) y de bombeo desde sumideros.
Turba
Variable (baja a alta)
El drenaje puede provocar la compresión de las capas, lo que provoca asentamientos y daños en los terrenos y en la infraestructura circundantes.
Se requiere asesoramiento especializado.
Suelos mixtos
Variable (baja a alta)
La metodología se basa generalmente en el tipo de suelo predominante y en la unidad geológica que presenta el mayor rendimiento hídrico.
Depende de la hidrogeología y de la unidad geológica de mayor rendimiento hídrico.
4.4 Criterios de aplicación específicos
Condiciones que favorecen el bombeo desde sumideros (sump pumping):
Suelos como grava arenosa bien graduada, grava limpia o arcilla firme o rígida.
Acuífero no confinado.
Se requiere un abatimiento moderado y no hay fuentes de recarga cercanas (por ejemplo, un arroyo).
La excavación tiene taludes poco pronunciados o está protegida por tablestacas hincadas a gran profundidad.
Cargas de cimentación ligeras.
Condiciones que favorecen los sistemas well-point:
Suelos arenosos o interestratificados que incluyan arenas (permeabilidad k = 10⁻³ a 10⁻⁵ m/s).
Acuífero no confinado.
Se requiere un abatimiento de 5 metros o menos (o de hasta 10 metros si el área de excavación es grande y permite sistemas escalonados).
Condiciones que favorecen la instalación de pozos de bombeo profundo (wells):
Las condiciones del terreno son demasiado permeables como para que los well-points sean viables.
Suelos limosos que requieren un diseño de filtro preciso.
Se requiere un abatimiento de más de 8 metros o un abatimiento en un área extensa durante un período prolongado.
El acceso a la excavación está restringido o el lugar está congestionado (los pozos pueden ubicarse fuera de las zonas de trabajo).
Independientemente del método elegido, es imperativo gestionar los impactos ambientales asociados, un aspecto crucial que se detallará en la siguiente sección.
Figura 7. Selección del método de drenaje adecuado.
5.0 Mitigación de efectos ambientales y gestión de impactos
5.1 Responsabilidad ambiental y cumplimiento normativo
La gestión del agua subterránea no termina con su extracción, sino que conlleva la responsabilidad de cumplir con la normativa medioambiental y minimizar cualquier impacto negativo en el entorno. Una planificación cuidadosa debe abordar dos aspectos principales: la gestión de la calidad del agua de descarga para proteger los cuerpos de agua receptores y la prevención del asentamiento del terreno, que podría dañar la infraestructura y las propiedades adyacentes.
5.2 Gestión de la calidad del agua extraída
Sólidos en suspensión totales (TSS): el agua bombeada desde una excavación, especialmente desde sumideros, a menudo presenta una alta concentración de sedimentos. La normativa medioambiental exige que esta agua sea tratada para eliminar los sólidos antes de su vertido. Por ejemplo, muchos permisos establecen un límite de 150 g/m³ de TSS. Para el control in situ, una herramienta práctica es la evaluación visual comparativa. En un laboratorio, se pueden preparar muestras estándar con concentraciones conocidas de TSS (por ejemplo, 150 g/m³), que sirven como referencia visual para compararlas rápidamente con las muestras de descarga tomadas en el lugar, lo que permite tomar medidas correctivas inmediatas en caso de observar una turbidez excesiva.
Agua subterránea contaminada: existe el riesgo de encontrar contaminantes en el agua subterránea, especialmente en áreas urbanas o industriales con un historial de actividades potencialmente contaminantes. Durante la fase de planificación, es crucial identificar las zonas de riesgo. Si el proyecto se ubica en una de estas zonas o si se sospecha de contaminación, deberán realizarse muestreos específicos del agua subterránea para analizar la presencia y concentración de contaminantes. Así se puede planificar un sistema de tratamiento adecuado si fuera necesario.
5.3 Métodos de tratamiento de la descarga
Los tanques de sedimentación son el método principal y más común para tratar la descarga. Su principio de funcionamiento es sencillo: reducir la velocidad del flujo de agua para que las partículas de sedimento se asienten por gravedad. Un diseño eficaz incluye cuatro zonas funcionales:
Zona de entrada: Distribuye el flujo de manera uniforme para evitar turbulencias.
Zona de asentamiento: El área principal donde ocurre la sedimentación.
Zona de recolección: El fondo del tanque donde se acumulan los sedimentos.
Zona de salida: Recolecta el agua clarificada para su descarga.
El dimensionamiento adecuado del tanque es fundamental y debe basarse en el caudal de bombeo y el tamaño de las partículas a eliminar.
Otros métodos
Filtrado a través de la vegetación: El agua se descarga sobre una superficie cubierta de vegetación densa (por ejemplo, césped), que actúa como un filtro natural. Este método solo es adecuado como tratamiento secundario tras un tanque de sedimentación.
Bolsas de control de sedimentos: Se trata de bolsas de geotextil que se conectan a la salida de la bomba y filtran los sedimentos. Son útiles para caudales bajos y áreas pequeñas, pero pueden obstruirse rápidamente ante altas concentraciones de sedimentos.
5.4 Control del asentamiento del terreno
Causas y riesgos: El abatimiento del nivel freático puede provocar asentamientos del terreno por tres mecanismos principales:
Aumento de la tensión efectiva: al descender el nivel freático, disminuye la presión del agua en los poros del suelo, lo que incrementa la carga que puede soportar el esqueleto sólido del suelo. Esto provoca su compresión y el consiguiente hundimiento de la superficie.
Pérdida de finos: Un diseño de filtro inadecuado o velocidades de flujo excesivas pueden arrastrar partículas finas del suelo y generar vacíos, lo que provoca asentamientos localizados.
Inestabilidad de los taludes: una reducción insuficiente de las presiones de poro o un control inadecuado de las filtraciones puede comprometer la estabilidad de los taludes de la excavación, lo que provoca fallos localizados y desprendimientos de material.
Los suelos blandos y de baja permeabilidad, como los limos, las arcillas y los suelos orgánicos (turba), son los más susceptibles a sufrir asentamientos significativos por consolidación.
Estrategias de mitigación: Para minimizar el riesgo de asentamientos perjudiciales, deben implementarse las siguientes estrategias:
Diseño adecuado de los filtros: hay que asegurarse de que los filtros de pozos o well-points estén correctamente dimensionados para retener las partículas del suelo.
Control de finos: controlar la cantidad de sólidos disueltos en el agua de descarga. Un aumento sostenido puede indicar una posible pérdida de material del subsuelo.
Control del radio de influencia: diseñar el sistema para limitar la bajada del nivel freático más allá de los límites de la zona, utilizando, si es necesario, barreras de corte o pozos de reinyección.
Control de los asentamientos en el terreno: implementar un plan de supervisión para detectar cualquier movimiento del terreno.
Control de asentamientos: Se debe establecer un plan de supervisión que incluya la instalación de marcadores topográficos en edificios y estructuras cercanos. Es fundamental contar con un punto de referencia estable ubicado fuera de la zona de influencia del drenaje. Se deben establecer umbrales de alerta y de actuación para los asentamientos medidos. Si se alcanzan estos umbrales, se deben adoptar medidas correctivas que pueden ir desde la modificación del funcionamiento de la estación de bombeo hasta la interrupción total del drenaje.
La gestión proactiva de estos riesgos operativos y medioambientales debe complementarse con la preparación ante eventos inesperados, lo que nos lleva a la planificación de contingencias.
6.0 Planificación de contingencias: intercepción accidental de acuíferos artesianos
6.1 Preparación para lo imprevisto.
A pesar de una planificación y ejecución cuidadosas, siempre existe la posibilidad de toparse con condiciones geológicas imprevistas, como la intercepción de un acuífero artesiano o la aparición de caudales de entrada mucho mayores de lo esperado. Estas situaciones pueden escalar rápidamente y provocar un colapso catastrófico de la excavación. Por lo tanto, una preparación adecuada y un plan de respuesta rápida no son opcionales, sino parte esencial de la gestión de riesgos en cualquier proyecto de drenaje.
6.2 Medidas preparatorias
Procedimientos operativos: Antes de iniciar cualquier trabajo de excavación o perforación en zonas de riesgo, se deben establecer los siguientes procedimientos:
Realizar investigaciones geotécnicas adecuadas para identificar la posible presencia de acuíferos artesianos.
Disponer de medios para cerrar rápidamente los pozos de bombeo o las puntas de lanza si se detecta un flujo incontrolado.
Localizar de antemano proveedores de emergencia de materiales como cemento Portland, bentonita y geotextil.
Comprender el procedimiento de cálculo del diseño de la mezcla de lechada para detener el flujo. Se debe medir la carga artesiana y añadir la mezcla de lechada para lograr un equilibrio de presión.
Establecer y distribuir una lista de contactos de emergencia que incluya al ingeniero del proyecto, al contratista de desagüe y a las autoridades ambientales pertinentes.
Equipamiento de emergencia Se debe tener disponible en el sitio el siguiente equipamiento y suministros de emergencia, según el sistema en uso:
Para sistemas well-point:
Chips de bentonita no recubiertos para el sellado del collar.
Válvulas para instalar en todas las tuberías de well-points en áreas con sospecha de presión artesiana.
Equipo de inyección de lechada de cemento y suministros.
Geotextil y sacos de arena.
Para pozos de bombeo profundo:
Chips de bentonita no recubiertos para el sellado del collar.
Obturadores, tubería ascendente, manómetros y accesorios apropiados para cortar el flujo y medir la presión.
Equipo de inyección de lechada de cemento y suministros.
Geotextil y sacos de arena.
Lodo de perforación polimérico para compensar y suprimir flujos artesianos bajos durante la perforación del pozo.
Además, es necesario contar con un teléfono móvil con cámara, secciones de tubería extensibles para medir la altura de la presión artesiana y el diseño de la mezcla de lechada de contingencia.
6.3 Protocolo de implantación y respuesta
Pasos inmediatos: En caso de detectar un flujo de agua incontrolado, se debe seguir el siguiente protocolo de manera inmediata y secuencial:
Evaluar la situación: Determinar si el caudal y la turbidez del agua son constantes o están aumentando. Verificar si el flujo está confinado al pozo o se está extendiendo por la excavación.
Notificar al ingeniero y al gerente del proyecto: Proporcionar una descripción detallada de las condiciones, el caudal estimado y los eventos que llevaron al incidente. Enviar fotografías o videos en tiempo real si es posible.
Notificar a las autoridades pertinentes: Informar a las autoridades ambientales y a otras partes interesadas sobre la situación y las medidas de contención planificadas.
Acciones de emergencia: Una vez notificado el incidente, se pueden tomar una o más de las siguientes acciones de emergencia para controlar la situación:
Rellenar la excavación: Comenzar a rellenarla con material hasta que el peso del relleno sea suficiente para controlar el flujo y el transporte de sedimentos.
Medir la presión artesiana: Utilizar secciones de tubería para medir la altura a la que llega el agua y así determinar la presión del acuífero.
Controlar la descarga: Dirigir cualquier descarga de agua a través de las medidas de control de erosión y sedimentos establecidas en el sitio.
Inundar la excavación: Como medida drástica, rellenar la excavación con agua hasta el nivel freático original para equilibrar las presiones y estabilizar la situación mientras se reconsidera el diseño.
La combinación de una planificación rigurosa, una ejecución cuidadosa y una preparación exhaustiva ante contingencias es la clave para una gestión exitosa y segura del agua subterránea en cualquier proyecto de construcción.
En este audio podéis escuchar una conversación sobre este tema.
Este es un vídeo que resume bien las ideas principales.
Os dejo el documento completo; espero que os sea de interés.
CASHMAN, P.M.; and PREENE, M. (2012). Groundwater Lowering in Construction: A Practical Guide to Dewatering, 2nd edition. CRC Press, Boca Raton, 645 pp.
HERTZ, W.; ARNDTS, E. (1973). Theorie und praxis der grundwasserabsenkung. Ernst & Sohn, Berlin.
JUSTO ALPAÑES, J.L.; BAUZÁ, J.D. (2010). Tema 10: Excavaciones y drenajes. Curso de doctorado: El requisito básico de seguridad estructural en la ley orgánica de la edificación. Código Técnico de la Edificación. ETS. de Arquitectura, Universidad de Sevilla.
MUZAS, F. (2007). Mecánica del suelo y cimentaciones, Vol. II. Universidad Nacional de Educación a Distancia, Madrid.
POWERS, J.P. (1992). Construction dewatering: New methods and applications. Ed. Wiley et al., New York.
PREENE, M.; ROBERTS, T.O.L.; POWRIE, W. (2016). Groundwater Control – Design and Practice, 2nd Edition. Construction Industry Research and Information Association, CIRIA Report C750, London.
SCHULZE, W.E.; SIMMER, K. (1978). Cimentaciones. Editorial Blume, Madrid, 365 pp.
TOMLINSON, M.J. (1982). Diseño y construcción de cimientos. URMO, S.A. de Ediciones, Bilbao, 825 pp.
Sir Edmund Happold (1930 – 1996). https://www.burohappold.com/news/celebrating-30-years-of-the-happold-foundation/
Sir Edmund «Ted» Happold (Leeds, 8 de noviembre de 1930 – Bath, 12 de enero de 1996) fue una de las figuras más singulares y admiradas de la ingeniería estructural del siglo XX. Conocido como «ingeniero del arquitecto y arquitecto del ingeniero», defendía que «un mundo que ve el arte y la ingeniería como ámbitos separados no está viendo el mundo en su conjunto». Su reputación internacional se cimentó en su enfoque creativo y profundamente humano del diseño estructural, así como en su participación directa en el desarrollo de los principios estructurales de algunos de los edificios más emblemáticos de la arquitectura moderna.
Nacido en el seno de una familia académica, era hijo de Frank Happold, profesor de bioquímica en la Universidad de Leeds, y de una madre socialista convencida. Criado en un ambiente de pensamiento crítico y compromiso social, Happold estudió en el Leeds Grammar School, aunque su paso por este centro fue conflictivo, ya que se negó a unirse al cuerpo de adiestramiento militar juvenil por convicción pacifista. Posteriormente, lo enviaron al Bootham School de York, un colegio cuáquero cuyo entorno se ajustaba mejor a sus valores. Fiel a su fe cuáquera durante toda su vida, cuando fue llamado a filas, se registró como objetor de conciencia y fue destinado a trabajos agrícolas y de transporte. Esta experiencia despertó su interés por la construcción y lo llevó de nuevo a la Universidad de Leeds, donde se licenció en ingeniería civil en 1957, tras haber estudiado previamente geología.
Tras graduarse, trabajó brevemente con el arquitecto finlandés Alvar Aalto, lo que reforzó su visión integradora entre ingeniería y arquitectura. En 1956, se incorporó a Ove Arup & Partners, una de las firmas más innovadoras de la época, que en aquellos años participó en el diseño estructural de la catedral de Coventry, de Basil Spence, y de la ópera de Sídney, de Jørn Utzon. Su talento y curiosidad le llevaron a estudiar arquitectura por las noches, convencido de que la ingeniería debía dialogar con el arte y el espacio.
En 1958 viajó a Estados Unidos para trabajar con Fred Severud en la consultora Severud, Elstad y Kruger de Nueva York. Allí se vio profundamente influido por Eero Saarinen y su estadio de hockey, David S. Ingalls, de la Universidad de Yale, con sus cubiertas orgánicas y tensadas. De vuelta en Londres en 1961, retomó su carrera en Ove Arup, donde pronto destacó por su capacidad de liderazgo y su visión interdisciplinar.
Durante su etapa en Arup, Happold colaboró con equipos de arquitectos, como el de Sir Basil Spence, en los proyectos de la Universidad de Sussex y de los Knightsbridge Barracks, y con el arquitecto Ted Hollamby, en el ayuntamiento de Lambeth. Allí trabajó en proyectos de vivienda social, como Central Hill, y en equipamientos públicos, como la biblioteca y el auditorio de West Norwood, donde se casó con Evelyn Matthews en 1967.
Su progresión fue meteórica: en 1967 se convirtió en jefe del departamento Structures 3 de Ove Arup, unidad que impulsó una nueva generación de estructuras ligeras y experimentales. Desde ese puesto, participó en proyectos internacionales, como el Centro Pompidou de París, ganador del concurso de 1971, junto a Richard Rogers, Renzo Piano, Peter Rice y su equipo. Rogers reconocería años después que «todo fue idea de Ted». También colaboró en el Teatro Crucible de Sheffield (con Renton, Howard, Wood y Levin) y en la ampliación Sainsbury del Worcester College de Oxford (con MacCormac, Jamieson y Prichard).
Centro Pompidou de París. https://de.wikipedia.org/wiki/Edmund_Happold
Durante este tiempo, Happold mantuvo una estrecha colaboración con el arquitecto e ingeniero Frei Otto, con quien fundó un laboratorio para el estudio de estructuras tensadas y neumáticas. Junto a Rolf Gutbrod y Otto, desarrolló proyectos innovadores en Oriente Medio, como el Centro de Conferencias de Riad (1966), un complejo hotelero en La Meca (1966), premiado con el Aga Khan Award, y, más tarde, el Club Diplomático de Riad (1986) y el Pabellón Deportivo del Rey Abdul Aziz en Yeda (1977). También colaboró con ellos en los pabellones de la Exposición de Jardines de Mannheim (1975) y, junto a Otto y Richard Burton (de ABK), en los experimentos con madera verde estructural en Hooke Park, Dorset (1985-1991).
Pabellón para la Exposición Federal de Jardinería de Mannheim (1975), considerado una de sus obras más emblemáticas (en colaboración con Frei Otto). https://expoarquitectura.com.ar/pabellon-multihalle-de-frei-otto-mannheim/
Entre sus innovaciones estructurales más notables se encuentran la «sombrilla de La Meca», una cubierta con forma de abanico estabilizada por el peso del cerramiento; el uso de dobles mallas reticuladas en las cubiertas de Mannheim para evitar el pandeo, y la introducción del tejido metálico inoxidable en el aviario del zoológico de Múnich, que permitió crear una envolvente orgánica capaz de soportar la carga de la nieve sin rigidez visual.
En 1976, tras el rechazo de Arup a abrir una oficina en Bath, Happold decidió fundar su propio estudio, Buro Happold, con siete compañeros e incorporarse a la Universidad de Bath como profesor de Ingeniería de la Edificación y de Diseño Arquitectónico. Allí consolidó un espacio de cooperación entre disciplinas, en el que ingenieros y arquitectos trabajaban de manera integrada. Promovió la creación del Centre for Window and Cladding Technology y de un grupo de investigación en estructuras inflables, sentando las bases del pensamiento interdisciplinar que caracteriza a la ingeniería moderna.
Su compromiso con la profesión se tradujo en una intensa actividad institucional: fue nombrado Royal Designer for Industry (RDI) en 1983, fue vicepresidente de la Institution of Structural Engineers (1982-1986), presidió el Construction Industry Council (1988-1991), fue vicepresidente de la Royal Society of Arts (1991-1996), fue nombrado Senior Fellow del Royal College of Art en 1993 y fue nombrado caballero del Imperio Británico en 1994. También fundó el Building Industry Council, germen del actual Construction Industry Council, y fomentó la colaboración entre los distintos agentes del sector, fiel a su espíritu cuáquero.
Happold era un hombre lleno de ideas, capaz de contagiar entusiasmo y encontrar soluciones brillantes a problemas complejos. Sus colegas recordaban con humor sus largas y divertidas explicaciones sobre los últimos retos estructurales, así como su capacidad para resolver cuestiones empresariales o técnicas con la misma lucidez. Falleció en su casa de Bath en 1996, mientras esperaba un trasplante de corazón.
Entre los numerosos reconocimientos que recibió figuran la Medalla Guthrie Brown (1970), la Medalla Eiffel de la École Centrale de París, la Medalla Kerensky de la Asociación Internacional de Puentes y Estructuras y la medalla de oro de la Institution of Structural Engineers (1991). Entre sus obras se encuentran proyectos como la Bootham School (1964), el Centro de Conferencias de Riad (1967), los Hyde Park Barracks de Londres (1970), la Casa de Reuniones Cuáquera de Blackheath (1971-1972), el Centro Pompidou (1971-1977), el Aviario de Múnich (1978-1982) y Hooke Park (1985-1991).
El legado de Sir Edmund Happold trasciende sus estructuras. Fue un pionero que entendió que la ingeniería y la arquitectura no son disciplinas enfrentadas, sino expresiones complementarias de una misma visión del mundo, que concibe la belleza, la técnica y la humanidad como partes inseparables del acto de construir.
En un mundo cada vez más consciente de la emergencia climática, la construcción sostenible ha dejado de ser una opción para convertirse en una necesidad. Arquitectos, ingenieros y promotores buscan constantemente el método constructivo «perfecto»: aquel que sea económico, ecológico y socialmente responsable. Sin embargo, ¿qué pasaría si nuestras ideas más arraigadas sobre lo que es «mejor» estuvieran equivocadas?
Un detallado estudio científico realizado por nuestro grupo de investigación, dentro del proyecto RESILIFE, ha puesto a prueba nuestras creencias. En él, los investigadores compararon de forma exhaustiva cuatro métodos de construcción para una vivienda unifamiliar: uno tradicional y tres alternativas industrializadas que prometen mayor eficiencia y sostenibilidad. Sus conclusiones no solo son sorprendentes, sino que también revelan por qué nuestra intuición sobre la construcción sostenible a menudo falla. Este artículo desvela los hallazgos que nos obligan a replantearnos qué significa realmente construir de forma sostenible.
Vivienda unifamiliar adosada analizada.
Intuición fallida n.º 1: la búsqueda de un «campeón» absoluto.
La primera gran revelación del estudio es que no existe una solución mágica que destaque en todas las categorías. Nuestra intuición busca un único «campeón» de la sostenibilidad, pero la realidad es un complejo juego de equilibrios. Cada método constructivo destacó en una dimensión diferente, lo que demuestra que la opción ideal depende de las prioridades del proyecto.
El estudio identificó un ganador claro para cada una de las tres dimensiones:
Dimensión económica: la alternativa «PRE» (losa de hormigón aligerada con discos huecos) fue la más económica. Su ventaja radica en su alta eficiencia estructural, ya que requiere «la mitad de material para las mismas solicitaciones estructurales» en comparación con la losa convencional.
Dimensión medioambiental: la alternativa «YTN» (prefabricada con hormigón celular autoclavado) obtuvo el mejor rendimiento ecológico. Esto se debe a que es un «material 100 % mineral» que necesita poca materia prima (1 m³ de materia prima produce 5 m³ de producto) y tiene un «bajo consumo de energía en su fabricación».
Dimensión social: la alternativa «ELE» (elementos de doble pared) fue la óptima desde una perspectiva social, impulsada en gran medida por un mayor confort de usuario, gracias a su excepcional rendimiento térmico, derivado de la gruesa capa de EPS utilizada como encofrado perdido.
Este hallazgo es fundamental. La sostenibilidad real no consiste en maximizar una única métrica, como la reducción de CO₂, sino en encontrar un equilibrio inteligente entre factores que, a menudo, están en conflicto.
Intuición fallida n.º 2: asumir que lo más «verde» es siempre lo mejor.
Podríamos pensar que la opción con menor impacto medioambiental (YTN) sería automáticamente la más sostenible, pero no es así. Sin embargo, el estudio demuestra que no es tan simple. Al combinar todos los factores en un «Índice Global de Sostenibilidad Estructural» (GSSI), la alternativa ganadora fue la «PRE» (losa aligerada).
¿Por qué ganó? La razón es el equilibrio. Aunque no fue la mejor en los ámbitos medioambiental y social, la alternativa PRE ofreció un excelente rendimiento económico y resultados muy sólidos en las otras dos áreas. El estudio la selecciona como la opción más sostenible porque, en sus palabras, presenta las respuestas más equilibradas a los criterios. Esta conclusión subraya una idea crucial: la solución más sostenible no es un extremo, sino un compromiso inteligente y equilibrado.
Los métodos «modernos» no son infalibles: sorpresas en los costes.
El estudio desveló dos realidades incómodas sobre los costes, tanto económicos como medioambientales, de algunas de las alternativas más innovadoras y puso en tela de juicio la idea de que «moderno» siempre significa «mejor».
En primer lugar, el método prefabricado (YTN), que a menudo se asocia con la eficiencia y el ahorro, resultó ser el más caro de todos. Su coste de construcción fue un 30,4 % superior al del método convencional de referencia.
Pero el sobrecoste económico no es el único precio oculto que reveló el estudio. La alternativa más tecnológica, ELE, conlleva una elevada factura medioambiental. Aunque fue la mejor valorada socialmente, su rendimiento ecológico fue pobre debido al enorme consumo de energía necesario para producir el poliestireno expandido (EPS) que utiliza como encofrado perdido. El estudio es contundente al respecto:
«Esto significa que, solo en los forjados, la alternativa ELE provoca un consumo de energía tres veces superior al necesario para obtener el EPS que requiere la solución de referencia».
Este hallazgo nos recuerda la importancia de analizar el ciclo de vida completo de los materiales y no dejarnos seducir únicamente por etiquetas como «moderno» o «tecnológico».
El mayor riesgo es el «business as usual»: el método tradicional fue el peor.
Quizás el hallazgo más importante y aleccionador del estudio es el pobre desempeño del método de construcción convencional (denominado «REF»). Al compararlo con las tres alternativas industrializadas, el sistema tradicional resultó ser la opción menos sostenible en todos los aspectos.
La conclusión de los investigadores es clara e inequívoca: «La alternativa REF es la peor opción en todos los criterios individuales y, en consecuencia, obtiene la menor prioridad en la caracterización de la sostenibilidad». Este resultado debe hacer reflexionar al sector: seguir construyendo como siempre se ha hecho, sin evaluar ni adoptar nuevas alternativas, es la decisión menos sostenible que podemos tomar.
Conclusión: repensando la construcción sostenible.
Este estudio demuestra que la sostenibilidad es un problema complejo que desafía las soluciones simplistas y las ideas preconcebidas. No se trata de encontrar una solución universal, sino de evaluar de manera integral y equilibrada las dimensiones económica, medioambiental y social de cada proyecto.
Como resumen, los propios autores: «Solo la consideración simultánea de los tres campos de la sostenibilidad […] conducirá a diseños adecuados». Esto nos obliga a cambiar nuestra pregunta fundamental: en lugar de buscar el material más ecológico o la técnica más barata, debemos preguntarnos cuál es la solución más equilibrada para un contexto específico.
Teniendo en cuenta estos resultados, ¿cómo deberíamos redefinir «la mejor forma de construir» para conseguir un futuro verdaderamente sostenible?
Figura 1. a) caso básico en 3D; b) sección transversal con algunas variables geométricas; c) viga de canto variable con 4 puntos de transición
Acabamos de publicar un artículo en la revista indexada JCR The International Journal of Advanced Manufacturing Technology (2025), que presenta una metodología de optimización metaheurística para minimizar el coste de fabricación de las vigas I de placa de acero soldada. El estudio se centra en el desarrollo de tipologías más eficientes, como las vigas híbridas transversales de sección variable (THVS), que optimizan simultáneamente la geometría y la distribución del material en los planos transversal y longitudinal. La función objetivo tiene en cuenta no solo el coste de los materiales, sino también siete actividades clave de producción (soldadura, corte, pintura, etc.) y los diseños cumplen las especificaciones del Eurocódigo 3. Los principales resultados indican que la optimización del material es más importante para las vigas de tramos cortos, mientras que la optimización geométrica lo es más para las vigas de tramos largos. En última instancia, el artículo valida el enfoque propuesto mediante un caso de estudio, que demuestra que los elementos THVS pueden reducir los costes hasta en un 70 % en comparación con los diseños tradicionales.
La investigación se enmarca en el proyecto RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. A continuación, se presenta un resumen del trabajo y de la información de contexto.
Como futuro profesional, ¿te has preguntado alguna vez si los perfiles de acero que eliges son realmente la mejor opción? En el diseño estructural, es habitual utilizar perfiles estándar (como los «IPE») por su simplicidad y disponibilidad. Aunque son prácticos, estos perfiles de sección constante a menudo resultan ineficientes, ya que utilizan más material del necesario y generan mayores costes.
El sector de la construcción se enfrenta a una encrucijada: la necesidad de crear estructuras eficientes y la obligación de reducir su enorme consumo de recursos. En este dilema, las vigas de acero son un elemento fundamental. Pero ¿son los diseños tradicionales la opción más eficiente o existen alternativas mejores? Un estudio reciente revela hallazgos sorprendentes que desafían las convenciones del diseño estructural. La respuesta se encuentra en cuatro claves contrarias a la lógica que demuestran cómo optimizar de forma inteligente el material y la geometría puede reducir los costes de fabricación hasta en un 70 %.
1. Material frente a la geometría: la regla inesperada que depende de la distancia.
El primer descubrimiento clave del estudio es que la estrategia óptima para reducir costes depende fundamentalmente de la longitud de la viga (vano). Este hallazgo desafía el enfoque de «talla única» y da lugar a dos conclusiones interesantes:
Para vigas cortas (por ejemplo, de 6 metros, una medida habitual en edificios), la optimización del material resulta más eficaz. El uso de aceros de diferentes resistencias para las alas y el alma permite obtener mayores ahorros que con la modificación de la geometría.
En el caso de las vigas largas (por ejemplo, de 14 o 20 metros, comunes en puentes), la optimización geométrica se convierte en el factor dominante. La estrategia más decisiva para el ahorro es crear vigas de sección variable.
El principio de ingeniería subyacente es el momento flector. En las vigas largas, la diferencia de esfuerzos entre el centro (donde el momento es máximo) y los apoyos (donde el momento es nulo) es considerable. Adaptar el canto de la viga a esta variación permite ahorrar material de manera significativa en las zonas donde no es necesario. En las vigas cortas, el momento flector es más uniforme, por lo que el ahorro de material al variar la geometría es mínimo y no compensa el coste adicional de fabricación (cortes y soldaduras complejas).
2. La campeona del ahorro: la viga híbrida de sección variable (THVS).
La solución más rentable identificada en el estudio es la viga «híbrida transversal con sección variable» (THVS). Este diseño combina de forma inteligente las dos estrategias de optimización:
Estructura híbrida: utiliza acero de alta resistencia para las alas, que, al estar más alejadas del eje neutro, soportan la mayor parte de las tensiones de flexión. Para el alma, que se encarga principalmente de los esfuerzos cortantes, se emplea un acero más económico y de menor resistencia.
Geometría variable: su altura no es constante, sino que se adapta a la distribución de esfuerzos. Es más alta cerca del centro, donde el momento flector es máximo, y disminuye hacia los apoyos.
El dato más impactante del estudio es que los elementos THVS pueden reducir los costes de fabricación hasta un 70 % en comparación con los diseños tradicionales de vigas de acero de canto constante.
3. El coste real no es solo el peso: una mirada a la fabricación.
Uno de los puntos fuertes de la investigación es que se centra en el coste total de fabricación, en lugar de limitarse al peso o al coste del material. El estudio incluyó siete actividades clave de producción en su modelo de costes:
Montaje en obra/Izado.
Pintura.
Soldadura.
Granallado.
Corte.
Aserrado.
Transporte.
Este enfoque holístico es crucial, ya que alinea el diseño estructural con la realidad de la producción industrial. Es precisamente este análisis de costes integral el que permite al estudio concluir que, en el caso de las vigas largas, el ahorro de material de una viga THVS compensa con creces la mayor complejidad de fabricación, algo que no revelaría un análisis de peso sencillo.
4. De la teoría a la práctica: una metodología para el diseño.
La investigación no se limita a la teoría, sino que ofrece una metodología de diseño con directrices aplicables para que los ingenieros puedan implementar estas soluciones. El estudio establece parámetros prácticos sobre:
Relaciones óptimas entre el canto y la luz de la viga.
Ángulos de achaflanado ideales.
Posiciones óptimas para las transiciones de sección.
Combinaciones de tipos de acero recomendadas.
Conscientes de que la innovación teórica debe enfrentarse a la realidad industrial, los propios autores moderan el optimismo mediante una evaluación pragmática de los próximos pasos.
«Los elementos THVS pueden reducir los costes hasta en un 70 % en comparación con los diseños tradicionales. No obstante, para aprovechar plenamente el potencial de estos diseños, deben abordarse los desafíos relacionados con la disponibilidad de materiales, la complejidad de la fabricación y los riesgos de pandeo local».
Conclusión: ¿Estamos listos para construir de forma diferente?
La idea central es clara: optimizar simultáneamente la geometría y el material de las vigas de acero, especialmente en los diseños THVS, permite ahorrar recursos y dinero de forma sin precedentes. Esta investigación establece una base teórica y una metodología de diseño que abren la puerta a una nueva era de eficiencia estructural. Con ahorros potenciales de hasta el 70 % demostrados, la pregunta para la industria no es si merece la pena, sino cómo superar los desafíos de fabricación, la disponibilidad de materiales y la actualización de normativas para convertir este potencial en una nueva realidad constructiva.
En este vídeo, se resumen las ideas fundamentales de este artículo, explicadas de forma sencilla.
Como profesionales de la ingeniería y la arquitectura, convivimos con una tensión permanente: garantizar la máxima seguridad de las estructuras mientras enfrentamos la presión de optimizar costes y reducir el impacto medioambiental. En el diseño de cimentaciones, esta tensión suele traducirse en incertidumbre y en un sobredimensionamiento conservador. Pero ¿qué sucede cuando uno de los supuestos básicos de nuestros cálculos se aleja de la realidad?
Un ejemplo claro es el módulo de reacción vertical del suelo, conocido como coeficiente de balasto o módulo de Winkler (Ks), un parámetro clave en el diseño de losas de cimentación que a menudo se interpreta incorrectamente y se obtiene de tablas genéricas con poco rigor. Una investigación reciente revela hallazgos significativos que cuestionan estas prácticas habituales y plantean alternativas para obtener cimentaciones más seguras, eficientes en costes y de menor impacto medioambiental.
Este artículo sintetiza una investigación publicada en la revista del primer decil del JCR, Environmental Impact Assessment Review, en la que se presenta una metodología rigurosamente formulada para la estimación directa del módulo (Ks) en cimentaciones por losa, superando las deficiencias clave de los enfoques convencionales. Su principal aportación es un modelo directo que integra la teoría del semiespacio elástico, el análisis de asientos en suelos multicapa y la mecánica de consolidación edométrica, considerando explícitamente la profundidad de influencia y los efectos de la compensación de cargas. La investigación se enmarca en el proyecto RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. A continuación, se presenta un resumen del trabajo y de la información de contexto.
El estudio introduce un coeficiente de seguridad específico para Ks, lo que constituye una innovación que aborda la incertidumbre geotécnica y fortalece la fiabilidad del diseño en los estados límite de servicio. Esta metodología se integra en un marco de evaluación del ciclo de vida y decisión multicriterio (MCDM) que utiliza un proceso híbrido de AHP neutrosófico en grupo (NAHP-G) y ELECTRE IS para evaluar alternativas de diseño de cimentaciones según criterios económicos, ambientales y sociales.
Aplicado a un caso de estudio real, el método propuesto (denominado 3-NEW) demuestra ser la solución más sostenible. El diseño resultante (A3) mejora el rendimiento de sostenibilidad global en un 50 % y aumenta el índice de seguridad social en 2,5 veces en comparación con las metodologías de referencia. Este trabajo establece un marco unificado que avanza en la práctica del diseño geotécnico, optimiza el uso de materiales y alinea el diseño de cimentaciones con los principios de resiliencia y de economía circular.
A continuación os dejo algunas ideas clave contenidas en este estudio.
1. El módulo de balasto (Ks) no es una propiedad del suelo, sino una consecuencia de la interacción.
La primera idea consiste en entender que el módulo de balasto (Ks) no es una constante intrínseca del terreno, como el peso específico o la cohesión, que podamos consultar en una tabla. Se trata de un concepto más complejo. Es un parámetro variable que depende de la carga y de la profundidad de su influencia.
Esto significa que el módulo de balasto es el resultado de la interacción entre la cimentación (su tamaño y rigidez) y el terreno bajo una carga específica. Depende de la carga transmitida, de la geometría de la losa y de la profundidad del bulbo de presión generado. Este cambio de perspectiva es crucial, pues nos obliga a abandonar las tablas genéricas y a realizar un cálculo adaptado a las condiciones reales de cada proyecto. Así, reconocemos que el «mismo» suelo se comportará de manera diferente bajo una pequeña zapata que bajo una gran losa de un edificio. Esta idea, conocida en el ámbito geotécnico, no debería pasarse por alto.
2. Los métodos tradicionales no explican ni integran la paradoja de la rigidez infinita en cimentaciones totalmente compensadas.
Cuando se proyectan cimentaciones con sótanos, la excavación compensa parte de la carga del edificio al retirar el peso del suelo existente. En estos casos, los métodos convencionales de cálculo de Ks (el 1-BAS, un método empírico, y el 2-REF, un método semidirecto) o no tienen en cuenta la «paradoja del balasto infinito» (1) o no la integran ni la armonizan (2).
Si la carga neta transmitida al terreno es próxima a cero o negativa, la deformación generada por la cimentación tiende a cero, ya que la profundidad de influencia del bulbo de tensiones tiende a cero y, por tanto, el valor del balasto vertical tiende a infinito. Con la propuesta metodológica del trabajo (3-NEW, un método directo), se resuelve esta paradoja al vincular Ks directamente con los asientos elásticos reales y con las cargas transmitidas por la estructura, lo que explica el fenómeno físico y elimina la paradoja en el cálculo mediante un límite mínimo de la profundidad de influencia (el 5 % de la carga bruta transmitida). En escenarios totalmente compensados, el método regula la respuesta mediante umbrales y el factor de seguridad (FS), evitando así resultados físicamente inconsistentes.
3. Estamos olvidando el factor de seguridad donde más importa: en los asientos.
En geotecnia, es habitual aplicar un factor de seguridad (FS) de entre 2,5 y 3,0 frente a la rotura del terreno. Sin embargo, cuando el diseño se basa en el límite de asientos (algo muy común en grandes losas), aplicamos un factor de seguridad de 1,0.
Se debería buscar una mayor coherencia en esta práctica, ya que, como señala la investigación, los límites de servicio (como los asientos) quedan desprotegidos frente a la variabilidad e incertidumbre del subsuelo. En otras palabras, no dejamos margen de seguridad para proteger la estructura frente a la fisuración, las deformaciones excesivas o los daños en los acabados, que son consecuencia directa de los asientos. La investigación propone un factor de seguridad formal para el cálculo de Ks (FS = 1,2 en condiciones estándar), lo que permite armonizar la seguridad en los estados límite últimos y de servicio.
4. El diseño más seguro resultó también el más sostenible en su ciclo de vida.
El estudio comparó tres alternativas de diseño (A1-BAS, A2-REF y A3-NEW) mediante un análisis de sostenibilidad del ciclo de vida. Inicialmente, la alternativa A1 (diseñada con el método tradicional) parecía la más rentable en términos de costes y emisiones de CO₂.
Sin embargo, al introducir el criterio social de seguridad, que cuantifica la fiabilidad estructural y la seguridad para los usuarios y se deriva del nuevo marco de cálculo, la alternativa A1 fue penalizada drásticamente. La ganadora fue la alternativa A3 (diseñada con el nuevo método), no por ser la mejor en un único aspecto, sino por ofrecer el mejor equilibrio global, destacando en el criterio clave de seguridad. De hecho, A3 consiguió una mejora relativa del 50 % en el rendimiento agregado de sostenibilidad. En la práctica, esto se tradujo en un diseño que, en comparación con la alternativa A2, redujo los costes de construcción en un 12,5 % y, en comparación con la alternativa A1, disminuyó los costes de mantenimiento a largo plazo en casi un 24 %, lo que demuestra que la seguridad y la eficiencia económica pueden ir de la mano.
5. Una mayor precisión en el cálculo no implica un sobrecoste, sino un uso más eficiente del suelo.
Un análisis más riguroso de un problema no tiene por qué dar soluciones conservadoras y, por tanto, costosas. Este estudio demuestra lo contrario. Al comparar la presión admisible bruta (Qba) que el terreno puede soportar sin exceder los asientos permitidos, los resultados fueron reveladores:
Método convencional (2-REF): Qba = 0,146 MPa.
Nuevo método propuesto (3-NEW): Qba = 0,265 MPa.
Este notable aumento no se debe a una alteración del suelo, sino a que el nuevo método modela con mayor precisión la interacción suelo-estructura, considerando la profundidad de influencia (19 metros en este caso) y los asientos elásticos reales, lo que evita el conservadurismo innecesario de los métodos simplificados. Esta mayor eficiencia se traduce directamente en un diseño más optimizado y competitivo. Esta optimización no solo reduce costes, sino que también minimiza el consumo de hormigón y acero, lo que la convierte en un pilar fundamental de la construcción sostenible.
Conclusión
Hemos visto que el módulo de balasto no es una propiedad intrínseca del suelo, sino una interacción dinámica; que los métodos tradicionales caen en paradojas; que, en algunos casos, pueden comprometer la seguridad donde más importa; y que, al corregir estos errores, el diseño más seguro también se revela como el más sostenible y eficiente. Al abandonar las simplificaciones anticuadas o demasiado conservadoras y adoptar modelos que reflejen la realidad de la interacción suelo-estructura, no solo podremos construir con mayor confianza, sino también de manera más inteligente y responsable con nuestros recursos.
Así pues, nos surge una pregunta final: si los cimientos de nuestros edificios se basan en principios desactualizados, ¿qué otras suposiciones fundamentales de la ingeniería debemos reexaminar para construir un futuro más resiliente?
La impresión 3D de hormigón (3D Concrete Printing o 3DCP) se ha consolidado como una de las tecnologías emergentes más prometedoras en ingeniería civil. Consiste en fabricar elementos constructivos depositando, capa a capa, una mezcla cementicia diseñada para ser bombeada y extruida, lo que elimina la necesidad de encofrados tradicionales y reduce el consumo de materiales. Este enfoque permite una construcción más eficiente, flexible en sus formas y potencialmente más sostenible.
Propiedades del hormigón fresco: extrusibilidad, constructividad y tiempo abierto
El rendimiento de un hormigón por impresión 3D se evalúa en gran medida por sus propiedades en estado fresco. La extrusibilidad implica que la mezcla pueda fluir de manera continua por el sistema de bombeo y la boquilla sin obstruirse, lo cual se logra mediante un diseño adecuado de la granulometría y la incorporación de aditivos superplastificantes o modificadores de la viscosidad. La constructividad (buildability), por otro lado, se refiere a la capacidad de cada capa depositada para soportar las cargas de las capas sucesivas sin deformarse y está directamente relacionada con la tixotropía y la recuperación estructural de la mezcla. El tiempo abierto (open time) define el tiempo útil de aplicación o periodo de trabajabilidad durante el cual la mezcla mantiene condiciones reológicas adecuadas para la impresión. Este parámetro es crítico en proyectos de mayor escala o en entornos variables.
Adherencia intercapas, anisotropía y parámetros del proceso
Una de las limitaciones clave del hormigón impreso es la baja resistencia en los planos de unión entre capas. La adhesión entre capas depende de factores como el tiempo transcurrido desde su aplicación, la humedad superficial y las condiciones de curado. Los intervalos prolongados o las superficies secas tienden a generar juntas frías que actúan como planos de debilidad. Estudios recientes han propuesto estrategias para mitigar este efecto, como inducir condiciones termo-higrotérmicas durante la deposición, lo que puede aumentar la resistencia de la interfaz hasta en un 78 %. También se está investigando el uso de materiales compuestos especiales, como los cementicios de endurecimiento por deformación (SHCC), como materiales de unión, con los que se logran mejoras significativas en la adherencia y la resistencia a la flexión.
Propiedades mecánicas, durabilidad y microestructura
En estado endurecido, los hormigones impresos presentan resistencias a la compresión y a la flexión comparables a las de los hormigones convencionales, pero con un marcado carácter anisótropo debido a la orientación de las capas y a la presencia de vacíos entre los filamentos. La microestructura interfacial suele presentar una mayor porosidad, lo que influye en las propiedades de durabilidad, como la penetración de cloruros, la carbonatación o la resistencia a los ciclos de hielo y deshielo. Investigaciones recientes han demostrado que tanto el tiempo entre capas como las condiciones de curado influyen notablemente en la durabilidad y pueden afectar a la sorptividad y a la conductividad del ión cloruro.
Estrategias de refuerzo y mejoras funcionales
El hormigón impreso no puede resistir esfuerzos de tracción si no se integra algún tipo de refuerzo. Las estrategias actuales incluyen la incorporación de fibras (plásticas, metálicas o de vidrio) en la propia mezcla, la inserción de mallas de acero o textiles durante el proceso de impresión o el uso de composites reforzados, como el SHCC, entre capas. Los métodos en proceso, como la colocación automatizada de refuerzos textiles durante la impresión, han demostrado mejorar significativamente la ductilidad y la resistencia final de los elementos curvos. Estas soluciones avanzadas buscan superar la principal barrera de la impresión 3D para uso estructural: garantizar la capacidad portante frente a esfuerzos de tracción y flexión.
Sostenibilidad y materiales alternativos
Una de las mayores promesas de la impresión 3D de hormigón es su potencial de sostenibilidad. La eliminación de encofrados reduce los residuos y la energía necesaria y el diseño libre permite optimizar las formas para minimizar el uso de material. No obstante, la reducción real de la huella de carbono depende del uso de adiciones minerales (SCM, supplementary cementitious materials) y de áridos reciclados. Según diversos estudios, es posible incorporar cenizas volantes, escorias y residuos industriales para mejorar la sostenibilidad y reducir el coste. Investigaciones específicas demuestran que el uso de escoria de acero como árido fino es viable y que se pueden alcanzar resistencias comparables a las de las mezclas tradicionales. Asimismo, los diseños de mezclas con altos volúmenes de ceniza volante han demostrado un buen equilibrio entre la imprimibilidad y el rendimiento estructural.
Modelización, normativa y aplicación a escala real
La investigación también avanza en la modelización de los fenómenos que afectan a la impresión. Se han propuesto modelos informáticos que predicen la formación de juntas frías en función de la humedad superficial y del tiempo de deposición. Al mismo tiempo, en conferencias internacionales como Digital Concrete, impulsadas por RILEM, se han establecido procedimientos experimentales para caracterizar las propiedades de las mezclas imprimibles y evaluar la adhesión entre capas. A pesar de ello, todavía no existen normativas consolidadas que permitan el diseño estructural con garantías, por lo que la aplicación en obras reales se limita a proyectos piloto y prototipos. Revisiones recientes señalan que la falta de normas y metodologías de control de calidad es uno de los principales obstáculos para su industrialización.
Retos principales y recomendaciones prácticas
Los principales desafíos de esta tecnología son evidentes. La adherencia entre capas sigue siendo un punto débil que debe mejorarse mediante el control del tiempo de impresión, de la humedad y de los materiales de unión. La variabilidad debida a las condiciones ambientales exige una instrumentación avanzada y el control en tiempo real de los parámetros reológicos. El refuerzo requiere soluciones automatizadas y compatibles con la impresión continua, mientras que la sostenibilidad exige el uso intensivo de subproductos y una evaluación rigurosa del ciclo de vida. Por último, la escalabilidad industrial dependerá de la normalización de las pruebas y de la estandarización de los procesos.
Conclusión
El hormigón por impresión 3D se encuentra en una fase avanzada de desarrollo, con avances significativos en reología, adherencia, refuerzo y sostenibilidad. No obstante, aún es necesario superar retos relacionados con el control de calidad, la normativa y la durabilidad para garantizar su aplicación masiva en obras civiles. Su éxito dependerá de la integración de avances materiales, mecánicos y normativos, así como de la estrecha colaboración entre la universidad, la industria y los organismos de normalización. A corto plazo, la impresión 3D no sustituirá al hormigón convencional, pero sí abrirá un nuevo campo de aplicaciones en prefabricados, prototipos y proyectos singulares de alta eficiencia en materiales.
Os dejo algunos vídeos sobre este tipo de hormigón.
Referencias
Arrêteau, M., Fabien, A., El Haddaji, B., Chateigner, D., Sonebi, M., & Sebaibi, N. (2023). Review of Advances in 3D Printing Technology of Cementitious Materials: Key Printing Parameters and Properties Characterization. Buildings, 13(7), 1828. https://doi.org/10.3390/buildings13071828
Bentz, D. P., Jones, S. Z., Bentz, I. R., & Peltz, M. A. (2019). Towards the Formulation of Robust and Sustainable Cementitious Binders for 3D Additive Construction by Extrusion. In J. G. Sanjayan, M. Xia, & B. Nematollahi (Eds.), 3D Concrete Printing Technology (pp. 307–330). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815481-6.00015-2
Bos, F. P., Wolfs, R. J. M., Ahmed, Z., & Salet, T. A. M. (2016). Additive manufacturing of concrete in construction: Potentials and challenges of 3D concrete printing. Virtual and Physical Prototyping, 11(3), 209–225. https://doi.org/10.1080/17452759.2016.1209867
Dey, D., Srinivas, D., Panda, B., Suraneni, P., & Sitharam, T. G. (2022). Use of industrial waste materials for 3D printing of sustainable concrete: A review. Journal of Cleaner Production, 340, 130749. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.130749
Du, G., Sun, Y., & Qian, Y. (2024). 3D printed strain-hardening cementitious composites (3DP-SHCC) reticulated shell roof inspired by the water spider. Automation in Construction, 167, 105717. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2024.105717
Feng, P., Meng, X., Chen, J. F., & Ye, L. (2019). Mechanical Properties of Structures 3D-Printed With Cementitious Powders. In J. G. Sanjayan, M. Xia, & B. Nematollahi (Eds.), 3D Concrete Printing Technology (pp. 179–208). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815481-6.00009-9
Gaudillière, N., Duballet, R., Bouyssou, C., Mallet, A., Roux, P., Zakeri, M., & Dirrenberger, J. (2019). Building Applications Using Lost Formworks Obtained Through Large-Scale Additive Manufacturing of Ultra-High-Performance Concrete. In J. G. Sanjayan, M. Xia, & B. Nematollahi (Eds.), 3D Concrete Printing Technology (pp. 37–58). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815481-6.00003-8
Hambach, M., & Volkmer, D. (2017). Properties of 3D-printed fiber-reinforced Portland cement paste. Cement and Concrete Composites, 79, 62–70. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2017.02.001
Irshidat, M., Cabibihan, J.-J., Fadli, F., Al-Ramahi, S., & Saadeh, M. (2025). Waste materials utilization in 3D printable concrete for sustainable construction applications: A review. Emergent Materials, 8(3), 1357–1379. https://doi.org/10.1007/s42247-024-00942-4
Kazemian, A., Yuan, X., Meier, R., & Khoshnevis, B. (2019). Performance-Based Testing of Portland Cement Concrete for Construction-Scale 3D Printing. In J. G. Sanjayan, M. Xia, & B. Nematollahi (Eds.), 3D Concrete Printing Technology (pp. 13–36). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815481-6.00002-6
Khoshnevis, B., Hwang, D., Yao, K.-T., & Yeh, Z. (2006). Mega-scale fabrication by contour crafting. International Journal of Industrial and Systems Engineering, 1(3), 301–320. https://doi.org/10.1504/IJISE.2006.009791
Li, Z., Wang, L., & Ma, G. (2019). Method for the Enhancement of Buildability and Bending Resistance of Three-Dimensional-Printable Tailing Mortar. In J. G. Sanjayan, M. Xia, & B. Nematollahi (Eds.), 3D Concrete Printing Technology (pp. 161–178). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815481-6.00008-7
Li, Z., Wang, L., Ma, G., Sanjayan, J., & Feng, D. (2020). Strength and ductility enhancement of 3D printing structure reinforced by embedding continuous micro-cables. Construction and Building Materials, 264, 120196. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120196
Liu, D., Zhang, Z., Zhang, X., & Chen, Z. (2023). A review on 3D printing concrete structures: Mechanical properties, structural forms, optimal design and connection methods. Construction and Building Materials, 405, 133364. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.133364
Marchment, T., & Sanjayan, J. (2020). Mesh reinforcing method for 3D Concrete Printing. Automation in Construction, 109, 102992. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2019.102992
Mechtcherine, V., Buswell, R., Kloft, H., Bos, F. P., Hack, N., Wolfs, R., Sanjayan, J., Nematollahi, B., Ivaniuk, E., & Neef, T. (2021). Integrating reinforcement in digital fabrication with concrete: A review and classification framework. Cement and Concrete Composites, 119, 103964. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2021.103964
Nam, Y. J., Hwang, Y. K., Park, J. W., & Lim, Y. M. (2018). Fiber-Reinforced Cementitious Composite Design with Controlled Distribution and Orientation of Fibers Using Three-Dimensional Printing Technology. In J. G. Sanjayan, M. Xia, & B. Nematollahi (Eds.), 3D Concrete Printing Technology (pp. 59–76). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815481-6.00004-X
Nematollahi, B., Xia, M., Vijay, P., & Sanjayan, J. (2019). Properties of Extrusion-Based 3D Printable Geopolymers for Digital Construction Applications. In J. G. Sanjayan, M. Xia, & B. Nematollahi (Eds.), 3D Concrete Printing Technology (pp. 369–380). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815481-6.00018-X
Nerella, V. N., & Mechtcherine, V. (2019). Studying the Printability of Fresh Concrete for Formwork-Free Concrete Onsite 3D Printing Technology (CONPrint3D). In J. G. Sanjayan, M. Xia, & B. Nematollahi (Eds.), 3D Concrete Printing Technology (pp. 333–348). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815481-6.00016-6
Rehman, A. U., & Kim, J.-H. (2021). 3D concrete printing: A systematic review of rheology, mix designs, mechanical, microstructural, and durability characteristics. Materials, 14(14), 3800. https://doi.org/10.3390/ma14143800
Salet, T. A. M., Ahmed, Z. Y., Bos, F. P., & Laagland, H. L. M. (2018). Design of a 3D printed concrete bridge by testing. Virtual and Physical Prototyping, 13(3), 222–236. https://doi.org/10.1080/17452759.2018.1479528
Sanjayan, J. G., & Nematollahi, B. (2019). 3D Concrete Printing for Construction Applications. In J. G. Sanjayan, M. Xia, & B. Nematollahi (Eds.), 3D Concrete Printing Technology (pp. 1–11). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815481-6.00001-4
Tran, N., Tran, M. V., Tran, P., Nguyen, A. K., & Nguyen, C. Q. (2024). Eco-Friendly 3D-Printed Concrete Using Steel Slag Aggregate: Buildability, Printability and Mechanical Properties. International Journal of Concrete Structures and Materials, 18(66). https://doi.org/10.1186/s40069-024-00705-9
Weng, Y., Li, M., Tan, M. J., & Qian, S. (2019). Design 3D Printing Cementitious Materials Via Fuller Thompson Theory and Marson-Percy Model. In J. G. Sanjayan, M. Xia, & B. Nematollahi (Eds.), 3D Concrete Printing Technology (pp. 285–302). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815481-6.00014-0
Wolfs, R. J. M., Bos, F. P., & Salet, T. A. M. (2019). Hardened properties of 3D printed concrete: The influence of process parameters on interlayer adhesion. Cement and Concrete Research, 119, 132–140. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.02.017
Xia, M., Nematollahi, B., & Sanjayan, J. G. (2019). Development of Powder-Based 3D Concrete Printing Using Geopolymers. In J. G. Sanjayan, M. Xia, & B. Nematollahi (Eds.), 3D Concrete Printing Technology (pp. 235–244). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815481-6.00011-7
Zareiyan, B., & Khoshnevis, B. (2017). Effects of interlocking on interlayer adhesion and strength of structures in 3D printing of concrete. Automation in Construction, 83, 212–221. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2017.08.019
Introducción: Más allá de los ladrillos y el cemento.
Cuando pensamos en el sector de la construcción, a menudo lo imaginamos como un sector lento, tradicional y reacio al cambio. Se trata de una imagen de ladrillos, cemento y procesos que parecen haber cambiado poco en las últimas décadas. Sin embargo, bajo la superficie, una revolución silenciosa está cobrando impulso y transformando radicalmente esta percepción.
Esta revolución se conoce como Métodos Modernos de Construcción (MMC). Impulsados por las tecnologías de la Industria 4.0, como la inteligencia artificial y el diseño digital, los MMC están redefiniendo lo que es posible construir, cómo se construye y a qué velocidad. Se trata de un cambio de paradigma que promete edificios más rápidos, económicos y eficientes. Aunque esta revolución pueda parecer novedosa, algunos países ya viven este futuro: en los Países Bajos, el 50 % de las nuevas viviendas se construyen con estos métodos, seguidos de cerca por Suecia y Japón.
Componentes de la Construcción 4.0
Aunque conceptos como «automatización robótica» o «gemelos digitales» suenen a ciencia ficción, las raíces de esta transformación son sorprendentemente antiguas. Sus implicaciones van mucho más allá de la simple eficiencia, ya que apuntan a un futuro en el que los edificios no solo minimizan su impacto ambiental, sino que también lo revierten de forma positiva. A continuación, revelamos los cuatro secretos más impactantes sobre este nuevo paradigma que está transformando nuestro mundo.
Primer secreto: no es una idea nueva, sino una idea antigua que por fin funciona.
Su origen no es del siglo XXI, sino del siglo XVII.
Contrariamente a la creencia popular, la idea de prefabricar edificios no es un concepto moderno. De hecho, sus orígenes se remontan a mucho antes de la era digital. El primer caso registrado de casas prefabricadas data de 1624, cuando se fabricaron en Inglaterra para ser enviadas y ensambladas en Massachusetts.
No se trató de un hecho aislado, sino que la idea reapareció a lo largo de la historia, esperando a que la tecnología se pusiera a su altura. El siglo XX fue testigo de varios intentos clave para descifrar el código.
Las populares «Kit Houses» que la empresa Sears vendía por catálogo en 1908 reducían el tiempo de construcción hasta en un 40%.
El visionario sistema «Maison Dom-ino» de Le Corbusier, de 1914, es un armazón estructural de losas y pilares que sentó las bases de la arquitectura moderna.
Las «American System-Built Houses», diseñadas por Frank Lloyd Wright entre 1911 y 1917, utilizaban un sistema de producción industrializada para los componentes del edificio.
Entonces, ¿por qué esta idea centenaria está despegando ahora con tanta fuerza? La respuesta está en la convergencia tecnológica. El concepto, aunque antiguo, ha encontrado por fin sus catalizadores definitivos. Los avances en inteligencia artificial (IA), la adopción de metodologías colaborativas, como el modelado de información para la construcción (BIM), y un enfoque renovado en la sostenibilidad han creado el ecosistema perfecto para que la prefabricación alcance la precisión, la eficiencia y la sofisticación necesarias para superar a la construcción tradicional.
Segundo secreto: la velocidad es casi increíble (y se demostró en una crisis).
Puede reducir los tiempos de construcción a la mitad.
Uno de los datos más contundentes sobre la eficacia de los MMC es su impacto directo en los plazos y costes de construcción. Las investigaciones han demostrado que los sistemas industrializados y la prefabricación pueden generar ahorros de hasta el 50 % en el tiempo de construcción y del 30 % en los costes.
Esta estadística cobró vida de manera espectacular durante una de las mayores crisis globales recientes. Durante la pandemia de la enfermedad por coronavirus (Covid-19), el mundo fue testigo de la construcción de dos hospitales de emergencia en Wuhan (China) en solo 12 días. Este hito, imposible de alcanzar con métodos tradicionales, demostró el poder de los MMC para responder a las emergencias con una velocidad sin precedentes.
Esta capacidad no solo es crucial en situaciones de crisis. Permite satisfacer la creciente demanda de vivienda de manera más rápida, acelerar el desarrollo de infraestructuras críticas y aumentar drásticamente la eficiencia de un sector que históricamente ha luchado contra los retrasos y los sobrecostes.
Tercer secreto: los edificios más inteligentes no solo son sostenibles, sino «regenerativos».
La sostenibilidad está quedándose obsoleta; el futuro es el diseño regenerativo.
Durante años, la «sostenibilidad» ha sido el objetivo final en la construcción, el santo grial del diseño responsable. Pero ¿y si ya no es suficiente? La vanguardia de la innovación arquitectónica sostiene que la estrategia de «hacer menos daño» está abocada al fracaso. El futuro no solo es sostenible, sino también regenerativo.
Este nuevo paradigma, denominado «diseño regenerativo», no se conforma con minimizar el impacto negativo, un concepto que se resume en el lema «reciclar, reducir y reutilizar». El diseño regenerativo busca generar activamente impactos positivos y adopta un nuevo lema: «restaurar, renovar y reemplazar». Se trata de diseñar edificios que no solo consuman menos, sino que contribuyan a la regeneración de los ecosistemas naturales y humanos que los rodean.
El paradigma actual ya no es suficiente, como señala la investigación:
«Sin embargo, el actual paradigma de la sostenibilidad ya no es suficiente para reducir el impacto medioambiental de la actividad humana».
Los MMC son la herramienta perfecta para hacer realidad este futuro ambicioso. El control preciso de los materiales, la optimización de los procesos desde la fase de diseño y la capacidad de integrar tecnologías innovadoras convierten la construcción industrializada en la plataforma ideal para crear edificios que devuelvan a la naturaleza más de lo que consumen.
Cuarto secreto: su mayor desafío no es construir cosas nuevas, sino arreglar las antiguas.
Su gran potencial oculto radica en la rehabilitación de nuestros edificios existentes.
A pesar de que el enfoque se centra en la nueva construcción, uno de los mayores potenciales de los MMC se encuentra en un área sorprendentemente desatendida: la rehabilitación y modernización (retrofitting) de los edificios existentes. Esta es la diferencia más significativa entre el enfoque científico y la necesidad social identificada por la investigación: la mayoría de los estudios se centran en la obra nueva, pero el mayor impacto climático se consigue mejorando los edificios que ya tenemos.
La importancia de esta tarea es enorme. La industria de la construcción es responsable de aproximadamente el 40 % del consumo final de energía en la Unión Europea. La renovación energética del extenso parque de edificios existentes no es solo una opción, sino una necesidad urgente para cumplir con los objetivos climáticos.
Aquí es donde los MMC pueden cambiar las reglas del juego. Imaginemos la combinación de tecnologías como BIM para crear un mapa digital de un edificio existente, drones para inspeccionar su estado y elementos prefabricados, como paneles de fachada de alto rendimiento, fabricados a medida en una fábrica y ensamblados rápidamente in situ. Este enfoque podría acelerar masivamente la modernización energética de nuestras ciudades, un desafío que hoy parece casi insuperable con los métodos tradicionales.
Conclusión: Rediseñando nuestro mundo.
Los métodos modernos de construcción son mucho más que una simple técnica, ya que suponen un profundo cambio de paradigma. Fusionan una idea con siglos de antigüedad con tecnología de vanguardia para ofrecer soluciones a algunos de los mayores retos de nuestro tiempo: la necesidad de vivienda, la urgencia de la crisis climática y la ineficiencia de las industrias tradicionales.
Hemos visto que sus raíces son más antiguas de lo que imaginamos, que su velocidad puede ser asombrosa, que su objetivo ya no es solo ser sostenible, sino regenerativo y que su próximo gran desafío podría ser la renovación de lo ya construido.
Ahora que sabemos que podemos construir hospitales en 12 días y diseñar edificios que regeneran su entorno, la verdadera pregunta no es qué podemos construir, sino qué queremos construir.
Os dejo a continuación un audio en el que se puede escuchar una conversación sobre este tema, que espero que os resulte interesante y os aporte información valiosa.
Asimismo, en este vídeo podéis ver un resumen de las ideas principales que se tratan en el artículo, el cual os será de utilidad para comprender mejor el contenido.
De vez en cuando, los resultados de los trabajos de investigación de nuestro grupo tienen una gran repercusión. En algunos artículos anteriores podéis ver un ejemplo de la repercusión del proyecto RESILIFE. En este caso, se trata de una entrevista que me realizó Eduard Muñoz para el programa Un día perfecte. Se trata de un espacio donde se abre una puerta a todas aquellas personas con inquietudes culturales y científicas. Mi agradecimiento.
A continuación, os dejo un resumen de la entrevista. Al final del artículo, podréis escucharla completa. Espero que os resulte interesante.
El acceso a una vivienda digna, asequible y sostenible es uno de los grandes desafíos de nuestra era. Ante la escasez, el aumento de los costes y la necesidad de reducir el impacto medioambiental, buscar soluciones se ha convertido en una urgencia global. A menudo, las respuestas más innovadoras no provienen de las oficinas de las grandes constructoras, sino de la investigación académica. En este caso, un equipo de la Universitat Politècnica de València (UPV), dirigido por el investigador Víctor Yepes y la doctoranda Ximena Luque, ha desarrollado una nueva metodología que cambia nuestra forma de entender la construcción. Sus conclusiones, fruto de un riguroso análisis, desafían muchas de nuestras ideas preconcebidas sobre cómo debe ser la casa del futuro.
Olvida la idea del «barracón»: la prefabricación de alta calidad ya está aquí.
En España, la palabra «prefabricado» suele evocar una imagen de baja calidad, de construcciones temporales o «barracones» poco estéticos. Sin embargo, como explica Yepes, esta percepción está completamente desactualizada. Para desmontar este mito, propone una analogía contundente: las autocaravanas de gran lujo o los yates son elementos industrializados y prefabricados que alcanzan un altísimo nivel de acabado y calidad. El principio es el mismo: fabricar componentes en un entorno de fábrica controlado permite un nivel de precisión y de control de calidad difícil de lograr en una obra a la intemperie. Este nuevo enfoque de construcción industrializada no es una solución de segunda categoría, sino una tendencia en auge en los países nórdicos y en ciudades como Londres, que demuestra que la eficiencia de la fabricación en serie puede ir de la mano de la excelencia y el diseño.
La vivienda más eficiente está hecha de acero ligero.
El proyecto de investigación RESILIFE se centró en un caso de estudio en Perú, un país que se enfrenta a dos grandes desafíos en materia de vivienda: la prevalencia de la autoconstrucción de baja calidad y el alto riesgo sísmico. Tras analizar múltiples alternativas, desde los tradicionales muros de ladrillo y hormigón armado hasta paneles prefabricados, el estudio halló la solución óptima para este contexto específico: un sistema industrializado de acero ligero conocido como light steel frame.
Esta solución resultó ser superior por varias razones clave:
Seguridad sísmica: cumple con la estricta normativa de zonas de alto riesgo sísmico.
Eficiencia energética: proporciona un alto rendimiento energético, lo que reduce los costes de mantenimiento a largo plazo.
Estructura liviana: se basa en paneles prefabricados que conforman una estructura muy ligera.
Velocidad de construcción: permite una edificación extraordinariamente rápida, una ventaja crucial en situaciones de emergencia, como demostró China al construir un hospital en 15 días durante la pandemia.
Este caso demuestra que los materiales tradicionales no siempre son la respuesta más inteligente.
«El hormigón y el ladrillo son formas tradicionales de construcción en España, pero no hay que descartar otras posibilidades que, gracias a las nuevas tecnologías de inteligencia artificial, diseño asistido por ordenador, etc., harán que en el futuro sean posiblemente las más rápidas y eficientes».
— Víctor Yepes, investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH).
Reducir el coste de construcción no basta para solucionar la crisis de la vivienda.
Los sistemas industrializados, como el de acero ligero, pueden reducir los costes directos de construcción entre un 15 % y un 20 %, lo cual no es una cifra desdeñable. Sin embargo, este ahorro no es la solución mágica a la crisis de asequibilidad, al menos en España. El investigador señala una realidad estructural del mercado inmobiliario español: el suelo SUELE representa más del 50 % del precio final de una vivienda. Por lo tanto, aunque abaratar la construcción es un paso positivo, la solución fundamental para que los precios bajen pasa por otra vía: es necesario poner más suelo público en el mercado para equilibrar la oferta y la demanda.
La clave no es un tipo de casa, sino una «receta» inteligente para construirla.
Aunque la casa de acero ligero en Perú es un resultado interesante, el verdadero avance de esta investigación no es un producto, sino un proceso. El resultado más importante es la creación de una metodología universal y adaptable, un motor capaz de generar la mejor solución para cualquier lugar del mundo. El equipo ha desarrollado una herramienta objetiva e imparcial que, mediante el uso de inteligencia artificial, puede analizar las condiciones locales y determinar la solución constructiva más adecuada.
Esta metodología tiene en cuenta una gran variedad de factores para tomar la decisión más acertada.
Costes locales de energía, electricidad y transporte.
La normativa vigente en la zona.
Disponibilidad de materiales y mano de obra.
Nivel de especialización de los trabajadores locales.
Esto significa que la mejor solución para Perú no tiene por qué serlo para España o el Reino Unido. La verdadera innovación consiste en ofrecer una solución personalizada y optimizada para las circunstancias específicas de cada lugar.
El futuro de la construcción debe ser inteligente, pero también humano.
Este trabajo demuestra que el futuro de la vivienda no depende de aferrarse a un único material, sino de aplicar inteligencia y una visión holística. No obstante, los investigadores advierten contra una solución puramente tecnocrática. Un proceso industrial muy eficiente puede reducir costes, pero si deja de lado a la mano de obra local, simplemente cambia un problema por otro. Por ello, ahora estudian cómo integrar el «factor humano» en su metodología. La casa verdaderamente «inteligente» del futuro también debe tener un impacto social inteligente, equilibrando la eficiencia con el empleo.
El conocimiento para construir mejor ya existe. Como subraya Víctor Yepes, la ciencia y la universidad generan soluciones aplicables a problemas reales. Su llamamiento final es un recordatorio crucial para los responsables políticos y económicos: es hora de escuchar a la investigación y aplicar estos criterios para construir un futuro más sostenible y justo para todos.
Si la ciencia ya nos ofrece las herramientas para construir de forma más inteligente y sostenible, ¿estamos preparados como sociedad para adoptar el cambio?
Os dejo la entrevista completa. Espero que os resulte interesante.
Acaban de publicar un artículo nuestro en Environmental Impact Assessment Review, una de las revistas con mayor impacto científico, dentro del primer decil del JCR. En este trabajo se aborda, desde un enfoque innovador, la optimización de los intervalos de mantenimiento reactivo en edificios costeros construidos con métodos modernos de construcción (MMC). La investigación se enmarca dentro del proyecto RESILIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. A continuación, se muestra un resumen del trabajo e información de contexto.
Quienes trabajamos en ingeniería de la construcción sabemos que los entornos costeros son un auténtico reto. La combinación de humedad, salinidad y vientos cargados de cloruros acelera la corrosión de las armaduras en el hormigón armado. Como consecuencia, estructuras tan comunes como hoteles de playa, bloques residenciales o edificios públicos junto al mar sufren un deterioro prematuro que reduce su vida útil, incrementa los costes de reparación y pone en riesgo la seguridad estructural.
Tradicionalmente, la industria de la construcción ha centrado sus esfuerzos en reducir el impacto ambiental de los materiales y de la fase inicial de obra, dejando en segundo plano la importancia del mantenimiento y la rehabilitación. Sin embargo, cada vez está más claro que prolongar la vida útil mediante estrategias de conservación es clave para lograr ciudades sostenibles.
La pregunta de partida
El equipo investigador se planteó la siguiente cuestión central: ¿qué combinación de diseño preventivo y mantenimiento reactivo permite alargar la vida útil de un edificio costero de hormigón armado de la forma más sostenible, equilibrando costes, impacto ambiental y repercusiones sociales?
Para responderla, compararon doce alternativas de diseño que mejoran la durabilidad frente a los cloruros y analizaron distintas estrategias de reparación en función del nivel de deterioro.
La aportación más destacada
Lo más novedoso del trabajo es la integración de un análisis del ciclo de vida (LCA) con un modelo de ayuda a la decisión basado en FUCOM-TOPSIS. Este enfoque híbrido no solo cuantifica los costes de construcción y mantenimiento, sino también los impactos ambientales (emisiones, recursos y salud humana) y sociales (seguridad de los trabajadores, generación de empleo, molestias a usuarios y a la comunidad local).
En otras palabras, el modelo permite determinar qué intervalos de mantenimiento reactivo son óptimos para cada diseño año tras año y compararlos desde una perspectiva de sostenibilidad global.
Cómo se ha llevado a cabo
Caso de estudio: un módulo de hotel en Sancti Petri (Cádiz), construido con losas aligeradas tipo Unidome mediante MMC.
Diseños preventivos analizados: desde adiciones (humo de sílice, cenizas volantes), cementos resistentes a sulfatos, reducción de la relación agua/cemento o mayor recubrimiento, hasta soluciones más avanzadas como aceros galvanizados o inoxidables.
Estrategias de mantenimiento: cuatro niveles de intervención, desde reparaciones superficiales hasta sustitución de armaduras corroídas.
Modelización: se aplicó el modelo de corrosión de Tuutti para estimar periodos de iniciación y propagación del daño.
Criterios de evaluación: ocho en total (dos económicos, dos ambientales y cuatro sociales), ponderados mediante FUCOM y evaluados con TOPSIS.
Resultados principales
Los resultados son muy ilustrativos para la práctica profesional.
Las soluciones más sostenibles combinaban cemento multirresistente, tratamientos hidrofóbicos anticorrosión y adiciones minerales, como el humo de sílice. Estas alcanzaron una mejora de la sostenibilidad de hasta el 86 % respecto al diseño base.
El cemento sulforresistente (SRC) se presentó como la alternativa más equilibrada, con un ciclo de mantenimiento cada 53 años y un ahorro del 65 % en comparación con el caso de referencia.
El acero inoxidable prácticamente elimina el mantenimiento durante 100 años, pero su impacto económico y medioambiental inicial lo convierte en una opción poco competitiva.
El acero galvanizado ofrece un buen compromiso, ya que es más duradero que el hormigón convencional y su coste es razonable, aunque su impacto ambiental es superior al de otras soluciones.
No siempre «menos mantenimiento» significa más sostenibilidad: la clave es intervenir en el momento adecuado para reducir costes y emisiones acumuladas a lo largo de todo el ciclo de vida.
Aplicaciones prácticas en la ingeniería
Este estudio aporta varias lecciones que se pueden aplicar directamente a la práctica:
Planificación a largo plazo: las decisiones de diseño inicial deben ir acompañadas de una estrategia de mantenimiento clara, no solo de criterios de durabilidad normativa.
Visión integral: al evaluar alternativas, no basta con comparar costes iniciales. También hay que tener en cuenta el impacto ambiental y social de cada opción.
Aplicabilidad amplia: aunque el caso analizado es un hotel costero, la metodología es válida para puentes, puertos, depuradoras y cualquier otra estructura de hormigón expuesta a ambientes marinos.
Alineación con la normativa europea: este tipo de enfoques encaja con las estrategias de descarbonización y economía circular de la UE, que exigen evaluar todo el ciclo de vida de las infraestructuras.
En definitiva, este trabajo nos recuerda que la sostenibilidad en la construcción no solo depende de lo que hacemos al levantar un edificio, sino también de cómo lo mantenemos a lo largo de su vida útil. Y, sobre todo, que la ingeniería ya cuenta con herramientas sólidas para planificar esas decisiones de manera objetiva, transparente y alineada con los Objetivos de Desarrollo Sostenible.
La Universitat Politècnica de València (UPV) ha obtenido un reconocimiento destacado europeo al ganar el premio al mejor proyecto en la categoría «AI for Sustainable Development» de la European Universities Competition on Artificial Intelligence, organizada por la HAW Hamburg.
