Categoría: hormigón

Economía circular en la industria del cemento y el hormigón

Figura 1. Economía circular. Fuente: PEMAR (2016-2022)

¿Qué es la economía circular y en qué se diferencia del modelo económico tradicional?

La economía circular es un modelo económico diseñado para eliminar los residuos y maximizar el uso eficiente de los recursos, todo lo cual contrasta con el modelo lineal tradicional de «tomar, hacer y desechar». Su objetivo principal es mantener los productos, materiales y recursos en uso durante el mayor tiempo posible. En la práctica, esto se consigue cerrando ciclos (transformando residuos en materias primas secundarias), ralentizando ciclos (alargando la vida útil de productos y materiales) y estrechando ciclos (maximizando el valor económico de una cantidad fija de recursos).

¿Por qué la industria del cemento y del hormigón está adoptando la economía circular?

Lo hace debido a los desafíos ambientales sin precedentes y a la creciente demanda de recursos. El Foro Económico Mundial señala que cada año se incorporan a la economía mundial 100 mil millones de toneladas de materiales, de los cuales cerca de la mitad se utilizan en ingeniería y construcción. Se estima que para el año 2100 se necesitarán dos mil millones de nuevos hogares, junto con su infraestructura de apoyo. La economía circular es esencial para reducir esta intensa demanda de recursos, mejorar la eficiencia en la fabricación y el diseño, maximizar la vida útil de los proyectos y minimizar y reutilizar los residuos. Además, la adopción de la economía circular es clave para que el sector alcance la neutralidad en emisiones de carbono para el año 2050, un objetivo global de la industria.

¿Cuáles son los principios clave de la economía circular aplicados al cemento y al hormigón según las «9R» del PNUMA?

El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) describe la economía circular en términos de nueve acciones «R», que, en el caso de materiales de construcción de larga duración como el cemento y el hormigón, se adaptan a seis categorías principales:

  • Reducir por diseño: disminuir la cantidad de material utilizado desde la fase de concepción.
  • Reciclar: evitar la eliminación de residuos y permitir que el material vuelva al ciclo de producción.
  • Readaptar: modificar elementos y componentes para un uso igual o mejor que el original.
  • Reutilizar: Utilizar los materiales o productos tal cual, siempre que sea posible.
  • Rechazar/Reducir: comprar o usar menos y utilizar artículos y servicios durante más tiempo.
  • Reparar, renovar o remanufacturar: reparar en lugar de reemplazar, renovar lo existente o remanufacturar equipos para que queden como nuevos. Estos principios son particularmente efectivos en el cemento y el hormigón, debido a su durabilidad y completa reciclabilidad.

¿De qué manera se aplican los conceptos de economía circular en las fases de diseño de productos y proyectos en la industria del cemento y del hormigón?

En la fase de diseño, la circularidad se aborda de dos maneras:

  • Diseño de productos: Por un lado, se optimizan las recetas de hormigón para cumplir con los requisitos técnicos y maximizar el contenido reciclado, por ejemplo, incorporando cenizas volantes como material cementoso suplementario (SCM) para reducir la cantidad de clínker y mejorar la durabilidad.
  • Diseño de proyectos: La versatilidad del hormigón permite a los diseñadores optimizar el uso de materiales y la circularidad. Esto incluye el uso de elementos prefabricados de hormigón que pueden desmontarse y reutilizarse en nuevos proyectos, así como la implementación de sistemas de construcción modular que facilitan la adaptación y el reúso.
Figura 2. https://www.oficemen.com/la-industria-cementera-en-su-objetivo-de-alcanzar-la-neutralidad-climatica-a-mitad-de-siglo-fija-en-un-43-el-objetivo-de-reduccion-de-co2-a-2030/#

¿Qué papel juega el reciclaje en la economía circular del cemento y el hormigón?

El reciclaje es fundamental para reducir el empleo de materias primas. En la producción de clínker, se emplea el procesamiento de residuos y materiales secundarios como combustibles y materias primas alternativas (ARMs), lo que permite sustituir combustibles fósiles y materias primas primarias, y gestionar residuos. En cuanto al hormigón y los agregados, el primero es completamente reciclable: sus componentes prefabricados pueden reciclarse para producir nuevos hormigones y el hormigón al final de su vida útil puede procesarse para producir áridos reciclados de calidad controlada que sustituyen a los áridos naturales.

¿De qué manera contribuye la durabilidad del hormigón a la reutilización y readaptación de proyectos?

La durabilidad y longevidad inherentes del hormigón lo convierten en un material ideal para la reutilización y readaptación. Los elementos de hormigón pueden diseñarse para ser desmontados y reutilizados en otros proyectos, incluidos sistemas prefabricados o diseños modulares completos. A nivel de proyecto, las estructuras de hormigón son intrínsecamente adecuadas para la readaptación, ya que tienen una larga vida útil, requieren poco mantenimiento y son resistentes a desastres naturales como inundaciones e incendios. Esto permite reutilizar edificios con estructuras de hormigón duraderas en lugar de demolerlos y reconstruirlos, como en el caso de la reconversión de antiguas fábricas en modernos espacios.

¿Qué nuevas tecnologías se están investigando para fomentar la economía circular en la industria del cemento y del hormigón?

Esta industria está invirtiendo en investigación y desarrollo de tecnologías innovadoras para aumentar la circularidad. Entre ellas, destacan los Materiales Cementosos Suplementarios (MCS), como las cenizas volantes y la escoria de alto horno granulada, que sustituyen parcialmente al clínker, reducen la huella de carbono y mejoran la durabilidad del hormigón. También se están llevando a cabo investigaciones para mejorar la recarbonatación del hormigón, es decir, el proceso natural por el cual el material absorbe CO₂ del medio ambiente. El objetivo es optimizar este proceso en el hormigón demolido al final de su vida útil para maximizar la absorción de CO₂ y contribuir a la reducción neta de carbono.

¿Qué iniciativas específicas propone la GCCA para acelerar la adopción de la economía circular en los sectores del cemento y el hormigón?

La Global Cement and Concrete Association (GCCA) propone varias iniciativas que requieren colaboración público-privada para establecer un marco regulatorio común:

  • Facilitar el uso de residuos como combustibles alternativos y materias primas en la producción de clínker, incentivando la segregación de residuos y la infraestructura para su procesamiento.
  • Promover el uso de materiales cementosos suplementarios (MCS) en la fabricación de cemento y hormigón, para lo cual los gobiernos deberían incluirlos en las especificaciones de los proyectos públicos y revisar las normativas de construcción.
  • Reducir y eliminar gradualmente los vertederos de residuos de construcción y demolición de hormigón, estableciendo normativas que obliguen a reciclar estos materiales. Con estos compromisos se pretende acelerar la implementación de principios circulares, informar sobre los progresos mediante métricas, innovar en productos y aplicaciones, colaborar para promover buenas prácticas y fomentar el diseño circular desde el principio.

Os paso un enlace a un artículo que profundiza sobre las ideas anteriores.

La Industria del Cemento y del Hormigón y su rol en la transición hacia una Economía Circular

Os dejo algunos vídeos al respecto, espero que os sean de interés.

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Más allá del coste inicial: cómo elegir la mejor estrategia de refuerzo sísmico con criterios de sostenibilidad

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Mathematics, revista indexada en el primer decil del JCR. Desarrolla un marco de decisión multicriterio que integra análisis del ciclo de vida (económico, ambiental y social) con técnicas avanzadas de decisión en entornos de incertidumbre (DEMATEL, DANP y TOPSIS en entornos difusos). El modelo se ha aplicado a un caso real de refuerzo de pilares de hormigón armado en Quito, una ciudad expuesta a riesgos sísmicos y volcánicos, por lo que los resultados son especialmente relevantes para la práctica profesional. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación RESILIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València, y es fruto de la colaboración con la Universidad Central de Ecuador. A continuación se recoge un resumen sintético del trabajo.

En los últimos años, la ingeniería civil ha tenido que replantear las estrategias de intervención en el patrimonio edificado. En regiones con alta peligrosidad sísmica, es imperioso reforzar las estructuras de hormigón armado construidas conforme a normativas antiguas. La demolición y reconstrucción, aunque técnicamente es posible, tiene un gran impacto ambiental y social, y supone un coste elevado. Por este motivo, la investigación reciente se orienta hacia metodologías que permitan adoptar soluciones integrales que equilibren la seguridad estructural, la sostenibilidad ambiental, la viabilidad económica y la aceptación social.

Un objetivo ambicioso: tomar decisiones informadas y sostenibles.

El objetivo del estudio es proporcionar a los ingenieros un procedimiento para priorizar técnicas de refuerzo sísmico de pilares de hormigón armado que tenga en cuenta de manera simultánea los siguientes aspectos:

  • Costes de ciclo de vida (LCC): diseño, construcción, mantenimiento y demolición.
  • Impactos ambientales (LCA): consumo de recursos, emisiones con efectos sobre la salud humana y daños a los ecosistemas.
  • Impactos sociales (S-LCA): seguridad de los trabajadores, derechos laborales, efectos sobre la comunidad local, compatibilidad arquitectónica y tiempo de interrupción del uso.

Lo novedoso es que estos criterios no se tratan como compartimentos estancos, sino como un sistema interdependiente en el que las decisiones económicas repercuten en lo social y lo ambiental, y viceversa.

La metodología paso a paso

  1. Selección de criterios: se identificaron nueve indicadores distribuidos en tres dimensiones (económica, ambiental y social).
  2. Análisis de relaciones causales (fuzzy DEMATEL): permitió visualizar qué criterios actúan como causa (por ejemplo, el coste de construcción influye en varios indicadores) y cuáles como efecto (por ejemplo, la salud humana se ve afectada por las decisiones ambientales y económicas).
  3. Determinación de pesos relativos (DANP): se asignó importancia a cada criterio teniendo en cuenta esas interdependencias. La dimensión social emergió como la de mayor peso global (44,6%), seguida de la ambiental (32,2%) y la económica (23,1%).
  4. Evaluación de alternativas (TOPSIS): se compararon tres técnicas habituales de refuerzo de pilares:
    • Encamisado con hormigón armado.
    • Encamisado con acero.
    • Revestimiento con CFRP (polímeros reforzados con fibra de carbono).
      Cada una se evaluó en todas las fases del ciclo de vida, desde la extracción de materias primas hasta el final de vida.

Resultados: el CFRP como mejor opción global

El análisis mostró perfiles muy diferenciados:

  • Hormigón armado (RC):
    • Ventaja: la alternativa más barata en coste inicial y en LCC.
    • Inconveniente: presenta los mayores impactos ambientales y sociales, debido al uso intensivo de materiales (cemento y áridos) y a la mayor duración y molestias de obra.
  • Acero (ST):
    • Ventaja: menor impacto social que el hormigón, reducción moderada de impactos ambientales.
    • Inconveniente: costes significativamente más altos, sobre todo en mantenimiento y fin de vida (protecciones contra corrosión, demolición).
  • CFRP:
    • Ventaja: mejor desempeño ambiental (hasta un 81% menos de consumo de recursos respecto al RC) y social (reducción de hasta un 85% en impactos sobre la sociedad). Además, tiempos de ejecución mucho más cortos, con mínima afectación al uso del edificio.
    • Inconveniente: coste inicial muy superior (un 154% más que el RC).
    • Resultado: pese a ese mayor coste inicial, es la alternativa mejor valorada globalmente cuando se consideran los 50 años de vida útil.

La conclusión es clara: el criterio de sostenibilidad a largo plazo favorece el uso del CFRP, aunque su adopción aún depende de la disponibilidad económica y de la madurez del mercado en cada contexto.

Aplicaciones prácticas en la ingeniería real

Para el proyecto de refuerzo de una estructura, este estudio ofrece varias lecciones prácticas:

  • Justificación técnica y económica: el marco permite presentar a clientes y administraciones un análisis riguroso que va más allá del presupuesto inicial, considerando impactos a 50 años.
  • Planificación de obra: la valoración de los tiempos de intervención y la compatibilidad arquitectónica muestra que soluciones como el CFRP pueden reducir notablemente la interrupción de la actividad en edificios de uso crítico (hospitales, colegios, edificios administrativos).
  • Selección de materiales: el análisis evidencia cómo el acero requiere medidas de protección adicionales frente a la corrosión, mientras que el hormigón aumenta considerablemente la huella de carbono. Esto impulsa a considerar materiales compuestos, incluso con su mayor precio, cuando la sostenibilidad y el servicio a la comunidad son prioritarios.
  • Diseño normativo y políticas públicas: al integrar impactos sociales, el modelo puede orientar normativas de rehabilitación sísmica en países con gran stock de edificaciones vulnerables, priorizando soluciones que maximicen beneficios sociales, además de estructurales.

Conclusiones y recomendaciones para la práctica profesional

  1. Mirar más allá del coste inicial: la ingeniería actual debe adoptar un enfoque de ciclo de vida para que las decisiones sean sostenibles y no hipotequen a futuras generaciones.
  2. Dar peso a lo social: en muchos contextos, el impacto en trabajadores y usuarios pesa tanto como la seguridad estructural. Reducir los tiempos de obra y las afecciones al entorno puede ser determinante.
  3. Promover materiales innovadores: el CFRP se posiciona como un referente en refuerzos sísmicos por su durabilidad, bajo impacto ambiental y beneficios sociales.
  4. Aplicar marcos multicriterio: metodologías como la propuesta permiten al ingeniero defender decisiones complejas con base científica y transparencia.
  5. Aprovechar el modelo en la planificación pública: puede guiar programas de rehabilitación masiva en países sísmicamente activos, optimizando recursos y beneficios.

En definitiva, este trabajo no solo aporta un modelo matemático, sino también una forma de pensar y justificar nuestras decisiones como ingenieros civiles. Es un claro ejemplo de cómo la integración de herramientas de análisis avanzado con criterios de sostenibilidad puede transformar la práctica profesional y alinearla con los retos del siglo XXI.

Este audio os puede servir para entender el trabajo realizado.

Os dejo un vídeo que resume este trabajo.

Referencia:

VILLALBA, P.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.; YEPES-BELLVER, L.; YEPES, V. (2025). A Hybrid Fuzzy DEMATEL–DANP–TOPSIS Framework for Life Cycle-Based Sustainable Retrofit Decision-Making in Seismic RC Structures. Mathematics, 13(16), 2649. DOI:10.3390/math13162649

Como el artículo está publicado en abierto, os lo dejo para su descarga.

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Preguntas frecuentes sobre el hormigón reforzado con fibras

1. ¿Qué es el hormigón reforzado con fibras (HRF) y cómo se diferencia del hormigón tradicional?

El hormigón reforzado con fibras (HRF) se define como aquel hormigón que incluye en su composición fibras cortas, discretas y distribuidas aleatoriamente en su masa. A diferencia del hormigón tradicional, que tiene una buena resistencia a la compresión, pero es frágil y tiene una resistencia limitada a la tracción, la incorporación de fibras al HRF mejora significativamente su ductilidad y resistencia a la tracción y a la flexotracción. Esto permite que el HRF pueda sustituir, total o parcialmente, al refuerzo de acero convencional (hormigón armado) o activo (hormigón pretensado o postesado) en ciertas aplicaciones. La mejora del comportamiento frágil del hormigón se logra aumentando su resistencia a la tracción en los procesos posteriores a la fisuración de la matriz, en los que las fibras «cosen» las fisuras y evitan el colapso frágil.

Figura 1. https://blog.laminasyaceros.com/blog/hormigon-armado

2. ¿Cuáles son los principales tipos de fibras utilizadas en el HRF y sus características distintivas?

Existen cuatro grandes grupos de fibras para el refuerzo del hormigón:

  • Fibras de acero: Son las más utilizadas tradicionalmente y mejoran notablemente la tenacidad, la ductilidad, la resistencia a la flexión, la tracción, el cortante, el impacto y la fatiga. Se presentan en diversas formas para mejorar el anclaje con el hormigón, como patillas, ondulaciones o corrugaciones. Su dosificación habitual oscila entre 25 y 70 kg/m³. A pesar de sus excelentes propiedades mecánicas, pueden presentar problemas de corrosión si no se controlan adecuadamente.
  • Fibras macro-sintéticas estructurales: Generalmente de poliolefina (polipropileno o polietileno de alta densidad), son poliméricas y tienen un diámetro superior a 0,30 mm. Ofrecen propiedades mecánicas mejoradas y son químicamente estables, lo que elimina los problemas de corrosión del acero. Se requiere una menor dosificación (3-12 kg/m³) para obtener resultados similares en comparación con las de acero, lo que reduce el coste y el peso. Mejoran la durabilidad en ambientes agresivos y reducen el desgaste de los equipos de bombeo.
  • Micro-fibras de polipropileno: Con diámetros inferiores a 0,30 mm, no asumen una función estructural, pero son altamente efectivas para reducir la fisuración por retracción plástica y mejorar el comportamiento del hormigón frente al fuego (debido a su baja temperatura de fusión, que crea espacios para el vapor de agua y evita el estallido). Su dosificación es baja (1-2 kg/m³).
  • Fibras de vidrio (GRC): Utilizadas principalmente en mortero de cemento reforzado con fibras de vidrio (GRC). Mejoran la ductilidad y la resistencia a la tracción del mortero. Sin embargo, su durabilidad en ambientes alcalinos es limitada debido a la corrosión de las fibras. Se han desarrollado fibras resistentes a los álcalis (AR) para mitigar este problema. Se usan en aplicaciones en las que no se necesitan armaduras, lo que permite realizar diseños versátiles con espesores reducidos.
Figura 2. Fuente: http://esp.sika.com

3. ¿Cómo influye la adición de fibras en las propiedades mecánicas y la trabajabilidad del hormigón?

La adición de fibras en el hormigón tiene un impacto significativo en varias de sus propiedades:

  • Resistencia a la compresión: Los incrementos son modestos y, a partir de ciertos umbrales de dosificación, la resistencia puede incluso reducirse debido a problemas de compactación y trabajabilidad.
  • Resistencia a la tracción y flexo-tracción: Las fibras aumentan notablemente estas resistencias al «coser» las fisuras y mejorar el comportamiento post-fisuración. La ductilidad y tenacidad del hormigón endurecido se incrementan con la fracción volumétrica de fibras.
  • Módulo de elasticidad: Las variaciones suelen ser pequeñas, aunque en altas dosificaciones de fibras sintéticas pueden observarse reducciones apreciables. En el caso de las fibras de acero, el módulo puede aumentar hasta un valor máximo, para luego disminuir.
  • Comportamiento frente a fisuración: Las fibras controlan la aparición y propagación de microfisuras, aumentando la absorción de energía durante el proceso de fisuración. Son especialmente efectivas contra la fisuración por retracción plástica (micro-fibras de polipropileno) y fisuración por acciones térmicas.
  • Durabilidad: Las fibras pueden mejorar la durabilidad al reducir la abertura de las fisuras, lo que limita la entrada de agentes nocivos. Las fibras poliméricas destacan por su estabilidad química y ausencia de problemas de corrosión, a diferencia de las fibras de acero que requieren protección.
  • Trabajabilidad: La adición de fibras generalmente reduce la trabajabilidad del hormigón. Las fibras de acero, debido a su mayor rigidez, afectan más la trabajabilidad que las fibras poliméricas. Es importante tener en cuenta esta reducción al diseñar la mezcla y los métodos de colocación y compactación.

4. ¿Qué importancia tiene el anclaje de las fibras en la matriz de hormigón para su rendimiento estructural?

El anclaje de las fibras en la matriz del hormigón es un factor determinante para el comportamiento del material compuesto. La capacidad de las fibras para trabajar solidariamente con la matriz del hormigón es crucial para su aportación.

  • Mecanismo de refuerzo: Si la fibra está bien anclada, controlará la apertura de la fisura, produciendo un «efecto de puenteo» sobre la fisura. Esto permite que la fibra movilice su resistencia a la tracción, impidiendo la propagación incontrolada de la fisura.
  • Tipos de fallo: Un anclaje deficiente puede llevar a un deslizamiento de la fibra por falta de adherencia o una rotura brusca del anclaje, en lugar de la rotura de la propia fibra o un deslizamiento controlado. Por ejemplo, en fibras metálicas, los extremos conformados (patillas, ondulaciones) son comunes para mejorar este anclaje mecánico. En fibras poliméricas, se busca la rugosidad superficial.
  • Longitud mínima de anclaje: Para fibras rectas, la longitud mínima de anclaje es un parámetro fundamental.
  • Orientación y distribución: Además del tipo de anclaje, la orientación y distribución de las fibras dentro de la masa de hormigón son vitales. Un factor de orientación adecuado y una distribución homogénea, influenciadas por el flujo del hormigón y el «efecto pared» en los moldes, aseguran que un mayor número de fibras actúen eficazmente en el plano de la fisura.

5. ¿Cómo se evalúa la aptitud estructural del hormigón reforzado con fibras según las normativas vigentes?

La aptitud estructural del HRF se evalúa principalmente mediante ensayos de resistencia a la tracción por flexión en probetas entalladas, conforme a la norma UNE-EN 14651. Los resultados de este ensayo (curvas fuerza-apertura de fisura o CMOD) proporcionan los valores necesarios para tener en cuenta la contribución de las fibras en los estados límites de servicio (ELS) y en los estados límites últimos (ELU).

Para que las fibras puedan considerarse estructuralmente relevantes, deben cumplir los siguientes requisitos de resistencia residual a la tracción por flexión:

  • La resistencia característica residual a tracción por flexión fR,1,k (para una abertura de fisura de 0,5 mm) no debe ser inferior al 40 % del límite de proporcionalidad (fLOP).
  • La resistencia característica residual a tracción por flexión fR,3,k (para una abertura de fisura de 2,5 mm) no debe ser inferior al 20 % del límite de proporcionalidad (fLOP).

Además, normas como la EN 14889 (para fibras de acero y poliolefina) exigen que el fabricante declare el volumen unitario de fibras que puede alcanzar una resistencia residual a la flexión de 1,5 MPa a 0,5 mm CMOD y 1,0 MPa a 3,5 mm CMOD. Estos requisitos garantizan que el HRF tenga un comportamiento adecuado después de la fisuración.

6. ¿De qué manera las fibras de polipropileno contribuyen a la resistencia del hormigón frente al fuego?

Las microfibras de polipropileno son particularmente eficaces para aumentar la resistencia del hormigón al fuego, aunque no aporten resistencia estructural. Su contribución se basa en una propiedad clave: su baja temperatura de fusión, que ronda los 150-160 °C.

Cuando el hormigón se somete a altas temperaturas durante un incendio, el agua contenida en su masa se convierte en vapor a más de 100 °C. Este vapor genera una presión interna considerable que puede provocar el spalling o estallido brusco del hormigón, desprendiendo trozos y dejando al descubierto la armadura. Al fundirse a una temperatura relativamente baja, las fibras de polipropileno crean canales y huecos dentro de la matriz del hormigón. Estos nuevos espacios permiten que el vapor de agua escape y libere la presión acumulada, lo que reduce significativamente el riesgo de estallido explosivo. Este mecanismo es crucial para mantener la integridad de la estructura durante un incendio y proteger los elementos de refuerzo internos.

7. ¿Cuáles son las ventajas operativas y de seguridad al usar fibras poliméricas en comparación con las fibras de acero?

Las fibras poliméricas ofrecen varias ventajas operativas y de seguridad importantes en comparación con las fibras de acero:

  • Menor peso: Las fibras poliméricas tienen una densidad aproximadamente 8,5 veces inferior a las de acero. Esto significa que con un peso significativamente menor se puede lograr el mismo número de fibras por unidad de volumen, lo que facilita el manejo y reduce la carga total de la estructura.
  • Mejor trabajabilidad: Las macro-fibras sintéticas, aunque reducen la trabajabilidad en comparación con el hormigón sin fibras, lo hacen en menor medida que las fibras de acero, lo que facilita el proceso de amasado, transporte y colocación del hormigón.
  • Reducción del desgaste de equipos: Las fibras poliméricas, al ser menos rígidas y abrasivas, reducen el desgaste en los equipos de bombeo y mezclado del hormigón. Esto es especialmente beneficioso en aplicaciones de hormigón proyectado, donde se prioriza la continuidad del proceso.
  • Mayor seguridad en el manejo: El riesgo de pinchazos y cortes durante la manipulación e instalación es casi nulo con las fibras poliméricas, a diferencia de las rígidas fibras de acero que pueden sobresalir de la superficie de acabado y causar daños. Las fibras poliméricas también ofrecen un mejor acabado superficial.
  • Ausencia de corrosión: Al estar fabricadas con materiales poliméricos, son químicamente estables y eliminan por completo los problemas de corrosión que pueden afectar a las fibras de acero, lo que mejora la durabilidad en ambientes agresivos, como aquellos con cloruros.
  • Aislamiento eléctrico: Las fibras poliméricas no son conductoras de electricidad, lo que las hace una alternativa técnica y económica viable en usos donde las corrientes eléctricas puedan ser un problema para las fibras metálicas.

8. ¿Por qué el hormigón reforzado con fibra de vidrio (GRC) se considera un material con alta versatilidad de diseño, y cuáles son sus limitaciones principales?

El hormigón reforzado con fibra de vidrio (GRC) es muy valorado por su enorme versatilidad de diseño, ya que permite crear formas muy diversas con espesores reducidos de alrededor de 10 mm. Esta cualidad se debe a sus buenas propiedades mecánicas, en particular a su resistencia a la tracción y ductilidad, para lo cual no es necesario utilizar armaduras convencionales. Se trata de un material compuesto cementíceo que se adapta a moldes complejos, por lo que es ideal para elementos prefabricados, paneles de fachada, piezas arquitectónicas con motivos decorativos, encofrados perdidos con mosaicos y rehabilitaciones de edificios históricos.

Sin embargo, el GRC tiene una limitación principal: con el paso del tiempo, pierde propiedades mecánicas, un fenómeno conocido como «envejecimiento». Este fenómeno se debe principalmente a dos causas concurrentes:

  • Corrosión de las fibras de vidrio: Las fibras de vidrio pueden sufrir corrosión en el ambiente alcalino de la matriz de cemento, lo que reduce su sección y, por ende, su capacidad de refuerzo. Aunque se han desarrollado fibras alcali resistant (AR) a base de circonio para mitigar esto, el problema no se elimina por completo.
  • Formación de compuestos de hidratación: La acumulación de compuestos resultantes de la hidratación del cemento entre los filamentos de los haces de fibras también contribuye a la pérdida de propiedades.

El resultado de este envejecimiento es una notable pérdida de ductilidad y capacidad de carga del GRC con el paso del tiempo, como se observa en las curvas de tensión-deformación, lo que limita su uso a elementos no estructurales. A pesar de ello, sigue siendo un material popular para elementos decorativos y de revestimiento en los que priman la ligereza y la libertad de diseño.

Os dejo algunos vídeos al respecto:

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Preguntas frecuentes sobre el futuro del hormigón

1. ¿Cuál es el problema principal con el hormigón tradicional y por qué es necesaria su transformación?

El hormigón ha sido un pilar fundamental en la construcción de infraestructuras globales gracias a su durabilidad, versatilidad y bajo coste. Sin embargo, su producción tiene un impacto ambiental significativo, ya que la fabricación de cemento, un componente esencial del hormigón, es responsable del 8 % de las emisiones globales de CO₂. Esto se debe principalmente a la calcinación de la piedra caliza para producir clínker, un proceso que libera grandes cantidades de dióxido de carbono. Dada la creciente urbanización, especialmente en regiones en desarrollo, es crucial disponer de un hormigón más sostenible para mitigar el cambio climático y alinear la industria de la construcción con los objetivos globales de sostenibilidad.

2. ¿Cómo se está abordando la reducción de emisiones de CO₂ relacionadas con el clínker en la producción de cemento?

La producción de clínker es el proceso que más emisiones genera dentro de la industria del hormigón. Para reducir sus emisiones, se están implementando varias estrategias:

  • Cemento LC3 (limestone calcined clay cement): Este cemento sustituye hasta el 50 % del clínker por una mezcla de arcilla calcinada y piedra caliza molida, lo que puede reducir las emisiones de CO₂ en un 40 % en comparación con el cemento Portland tradicional.
  • Uso de aditivos: Materiales como las cenizas volantes y la escoria de alto horno pueden mezclarse con el cemento para reducir el contenido de clínker sin comprometer la resistencia del hormigón y promover una economía circular mediante la reutilización de subproductos industriales.
  • Tecnologías de producción avanzadas: Se están investigando hornos de precalentamiento, sistemas de recuperación de calor y combustibles alternativos, como el hidrógeno o la energía solar concentrada, para hacer la producción de clínker más eficiente.

3. ¿Qué alternativas se están explorando para reemplazar los áridos naturales en el hormigón y cuál es su impacto?

Los áridos (arena y grava) constituyen la mayor parte del volumen del hormigón y su extracción natural conlleva impactos ambientales, como la degradación del paisaje y la pérdida de biodiversidad. Por ello, se están buscando alternativas sostenibles.

  • Áridos reciclados: Se obtienen de la trituración de residuos de construcción y demolición, lo que reduce la demanda de áridos vírgenes y la cantidad de residuos que van a parar a los vertederos. Son útiles en aplicaciones no estructurales y, gracias a las mejoras en las técnicas de procesamiento, cada vez lo son más en aplicaciones estructurales.
  • Áridos artificiales: Estos áridos, producidos a partir de subproductos industriales o residuos (como escoria de alto horno o cenizas volantes), pueden tener propiedades superiores y contribuir a la economía circular. La empresa Brimstone, por ejemplo, ha desarrollado áridos a partir de silicatos de calcio que no solo reemplazan a los naturales, sino que también capturan carbono, por lo que el hormigón resultante es «carbono negativo».
  • Áridos de plásticos reciclados: Aunque se encuentra en una etapa inicial, la incorporación de plásticos reciclados puede reducir tanto los residuos plásticos como la extracción de áridos, mejorando incluso la flexibilidad del material.

4. ¿Cómo contribuyen las energías renovables a un hormigón más sostenible?

La producción de cemento requiere mucha energía y la quema de combustibles fósiles es responsable de aproximadamente el 30 % de las emisiones de CO₂ asociadas al hormigón. La transición a energías renovables es clave:

  • Energía solar concentrada: Tecnologías como la desarrollada por Synhelion y Cemex utilizan espejos para enfocar la luz solar y generar el calor necesario para el proceso de calcinación en los hornos de cemento, reduciendo las emisiones y la dependencia de combustibles fósiles.
  • Energía eólica y solar fotovoltaica: Estas fuentes se emplean para alimentar las operaciones auxiliares de las plantas de cemento (trituración, molienda), reduciendo la huella de carbono general.
  • Biomasa y residuos industriales: El uso de residuos agrícolas, forestales e industriales como combustibles alternativos en los hornos de cemento permite reducir significativamente las emisiones de CO₂.
  • Hornos de precalentamiento y sistemas de recuperación de calor: Estas innovaciones mejoran la eficiencia energética al reutilizar el calor generado en el proceso, lo que reduce el consumo de energía primaria hasta en un 20 %.

5. ¿Qué papel juega la captura y almacenamiento de carbono (CCS) en la reducción de emisiones del hormigón?

La CCS es una tecnología prometedora para reducir significativamente las emisiones de CO₂. Consiste en capturar el CO₂ emitido durante la producción de cemento antes de que se libere a la atmósfera y almacenarlo de forma segura en formaciones geológicas subterráneas.

  • Proceso: El CO₂ se puede capturar mediante métodos de postcombustión (después de quemar combustibles), precombustión (antes de la combustión) u oxicombustión (usando oxígeno puro en la combustión).
  • Implantación: La planta que Heidelberg Materials tiene en Brevik (Noruega) es un ejemplo pionero, ya que captura aproximadamente el 90 % de sus emisiones de CO₂ (400 000 toneladas al año) para almacenarlas en el mar del Norte.
  • Beneficios y retos: La CCS puede reducir hasta en un 90 % las emisiones y es compatible con la infraestructura existente. No obstante, los costes de instalación y operación son elevados y el proceso requiere mucha energía, además de necesitar un almacenamiento seguro y permanente.

6. ¿Cómo se introduce el CO₂ directamente en la fabricación o vertido del hormigón para mejorar sus propiedades y reducir su huella de carbono?

Una innovación clave es la introducción de CO₂ capturado directamente en el hormigón fresco durante su mezcla, como lo hace la tecnología CarbonCure.

  • Proceso: El CO₂ se inyecta en la mezcla, donde reacciona con el calcio del cemento para formar carbonato de calcio, un proceso denominado mineralización. Este carbonato de calcio queda fijado de forma permanente en el interior del hormigón.
  • Beneficios: Reduce las emisiones en aproximadamente un 5-7 % por metro cúbico de hormigón y permite disminuir la cantidad de cemento necesaria, lo que a su vez reduce las emisiones de clínker.
  • Mejora de propiedades: El carbonato de calcio contribuye a una microestructura más densa, lo que incrementa la resistencia a la compresión del hormigón (hasta un 10%) y mejora su durabilidad.
  • Implantación: Esta tecnología está siendo adoptada por productores de Norteamérica y Europa en proyectos de construcción, lo que demuestra su viabilidad técnica y ambiental.

7. ¿Qué significa el concepto de «cascading» en el hormigón y cómo se relaciona con la economía circular y el reciclaje?

En el contexto de la economía circular, el aprovechamiento en cascada (en inglés, cascading) se refiere a la reutilización de materiales en diferentes niveles o aplicaciones para maximizar su valor antes de desecharlos definitivamente. En el caso del hormigón:

  • Cascading: Implica el desmontaje y la reutilización directa de piezas de hormigón, por ejemplo, bloques o paneles de un edificio antiguo en un nuevo proyecto, o su reutilización en aplicaciones de menor calidad si no pueden usarse estructuralmente, como áridos reciclados para pavimentos o rellenos. El objetivo es aprovechar el material en diferentes etapas de su ciclo de vida.
  • Reciclaje de hormigón: Este proceso consiste en triturar y procesar el hormigón demolido para convertirlo en áridos reciclados que pueden utilizarse en la producción de nuevos hormigones o como base en carreteras.
  • Relación: Ambos conceptos son complementarios y se enmarcan en la economía circular. El cascading puede ser una primera fase (reutilización directa) y el reciclaje supone un paso posterior para reintroducir los materiales en el ciclo productivo una vez que han llegado al final de su vida útil en la aplicación de mayor valor. El diseño para el desmontaje facilita el aprovechamiento en cascada, ya que permite la deconstrucción en lugar de la demolición para recuperar componentes.

8. ¿Cuáles son los principales desafíos y el futuro del hormigón sostenible?

El camino hacia un hormigón más sostenible implica superar varios desafíos:

  • Costes iniciales: La transición a energías renovables, tecnologías de captura de carbono y la implementación de sistemas de reciclaje implican altas inversiones iniciales.
  • Calidad y homogeneidad: Asegurar la calidad y consistencia de los áridos reciclados o materiales alternativos es un reto constante.
  • Regulación y estándares: Muchos códigos de construcción aún no se han actualizado para permitir el uso amplio de estas nuevas tecnologías y materiales en aplicaciones estructurales.
  • Conciencia y adopción: Es necesario aumentar la conciencia en la industria y facilitar la adopción masiva de estas innovaciones.

El futuro del hormigón pasa por la implementación a gran escala de estas tecnologías. Será crucial un esfuerzo conjunto de la industria, los gobiernos y la academia para superar las barreras técnicas, económicas y regulatorias. La inversión en investigación y desarrollo, junto con políticas de apoyo, permitirá que el hormigón no solo mitigue su impacto ambiental, sino que se posicione como un material clave en un futuro construido sobre principios de sostenibilidad y economía circular, convirtiéndose así en un aliado en la lucha contra el cambio climático.

A continuación os paso un audio que explica bien lo contenido en este artículo.

Os dejo varios vídeos sobre el futuro del hormigón y la tecnología CarbonCure. Espero que os resulte de interés.

Os paso un artículo al respecto, que espero os sea de interés.

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Cómo construir viviendas sociales más baratas y sostenibles y de forma más rápida

A continuación, os paso el contenido de una nota de prensa que ha lanzado la UPV sobre uno de nuestros trabajos de investigación relacionados con el proyecto RESILIFE. También os dejo enlaces a la noticia. Espero que os resulte interesante.

Investigadores de la UPV han desarrollado una nueva herramienta para ayudar a gobiernos y profesionales del sector de la construcción a edificar viviendas sociales de forma más eficiente, económica y respetuosa con el medio ambiente

La investigación, publicada en la revista Building and Environment, se enmarca en el proyecto RESILIFE

Investigadores de la Universitat Politècnica de València (UPV) han desarrollado una nueva herramienta para ayudar a gobiernos y profesionales del sector de la construcción a edificar viviendas sociales de forma más eficiente, económica y respetuosa con el medio ambiente. El trabajo, liderado por el investigador del Instituto ICITECH Víctor Yepes y la doctoranda Ximena Luque, se ha centrado en Perú, un país con un elevado déficit habitacional, si bien sus resultados podrían aplicarse a otros países con necesidades similares.

La investigación, publicada en la revista Building and Environment, se enmarca en el proyecto RESILIFE y analiza cinco sistemas constructivos diferentes —desde métodos tradicionales como el hormigón con ladrillo hasta métodos industrializados como el Light Steel Frame (LSF). Además, evalúa no solo costes de construcción, sino también los de mantenimiento, demolición e impacto ambiental durante todo el ciclo de vida de la vivienda.

“No se trata de solo construir más, sino de construir mejor. Por eso analizamos cada sistema de principio a fin, con el enfoque conocido como desde la cuna hasta la tumba, evaluando tanto el impacto técnico, económico y medioambiental de la construcción. Nuestro estudio no solo se centra en el precio o la velocidad de construcción. También analizó el impacto de cada tipo de vivienda a lo largo de toda su vida útil: desde la extracción de los materiales hasta su demolición”, explica Víctor Yepes

El sistema más eficiente: rápido, limpio y rentable

De los cinco modelos analizados, el sistema LSF —una estructura metálica prefabricada y liviana— es el más eficiente, según el estudio realizado por Víctor Yepes y Ximena Luque. Es el más barato a largo plazo (en construcción, mantenimiento y demolición); el que menos impacto ambiental genera y el que permite construir más rápido, lo que resulta clave para reducir el déficit habitacional en corto tiempo.

“Los sistemas tradicionales, aunque parecen más baratos al inicio, terminan siendo más costosos a largo plazo por sus residuos y su dificultad para ser reciclados. El estudio también señala que ningún sistema es perfecto. Por ejemplo, los paneles sándwich de hormigón son muy rápidos de montar, pero tienen mayores costes e impactos. El sistema convencional, aunque ampliamente empleado, tarda más en construirse y tiene un impacto ambiental alto. Sin embargo, necesita menos mano de obra especializada, lo que también es un factor que debemos considerar. Aun así, en más del 90 % de los escenarios evaluados, el LSF siguió siendo la mejor alternativa”, explica Yepes.

Guía práctica y modelo replicable

Además de identificar el “sistema para construir mejor”, el equipo de la UPV ha desarrollado una guía práctica para programas de vivienda social, planteando una metodología que se puede replicar en otros países en desarrollo.

Nuestro estudio ofrece una herramienta práctica y replicable que puede ayudar a ingenieros, arquitectos y autoridades a tomar decisiones más informadas. Al tener en cuenta todo el ciclo de vida de una vivienda y varios criterios de sostenibilidad, nuestro trabajo pretende contribuir a conseguir hacia soluciones habitacionales más justas, rápidas y respetuosas con el medio ambiente en aquellos países que lo necesitan”, añade Yepes.

Próximos pasos: sumar el factor humano

El equipo de la UPV trabaja ya en la siguiente fase del proyecto, que incorporará el impacto social de cada sistema constructivo, evaluando cómo influyen en la calidad de vida de las personas, el empleo local y la cohesión comunitaria.

“Construir bien, no es solo colocar ladrillos y hormigón. También es considerar a las personas que habitarán ese espacio y cómo la vivienda puede mejorar su bienestar y sus oportunidades”, concluye Víctor Yepes.

Referencia

LUQUE-CASTILLO, X.; YEPES, V. (2025). Life Cycle Assessment of Social Housing Construction: A Multicriteria Approach. Building and Environment, 282:113294. DOI:10.1016/j.buildenv.2025.113294

Noticia en À Punt:

Entrevistas en RNE y Ser

Noticia en medios:

La UPV plantea un modelo «replicable» para construir viviendas sociales baratas y sostenibles

https://cadenaser.com/comunitat-valenciana/2025/08/03/un-estudio-de-la-upv-propone-como-construir-viviendas-sociales-mas-baratas-y-sostenibles-y-de-forma-mas-rapida-radio-valencia/

https://www.larazon.es/comunidad-valenciana/mas-baratas-eficientes-upv-tiene-clave-construir-mas-viviendas_20250803688f1efac5e9fd602f666afd.html

https://www.20minutos.es/nacional/estudio-propone-construir-viviendas-sociales-baratas-sostenibles_6233824_0.html

https://valencia.elperiodicodeaqui.com/epda-noticias/un-estudio-de-la-upv-propone-como-construir-viviendas-sociales-mas-baratas-y-sostenibles/374196

https://www.noticiasde.es/comunidad-valenciana/la-upv-ha-propuesto-un-metodo-para-construir-viviendas-sociales-de-forma-mas-economica-sostenible-y-rapida/

https://www.ultimahora.es/noticias/comunidades/2025/08/03/2443119/estudio-upv-propone-como-construir-viviendas-sociales-mas-baratas-sostenibles-forma-mas-rapida.html

Un estudio de la UPV propone cómo construir viviendas sociales «más baratas y sostenibles» y de forma «más rápida»

https://alicanteplaza.es/alicanteplaza/innovacion-alicante/un-estudio-de-la-upv-propone-como-construir-viviendas-sociales-mas-baratas-y-sostenibles

Un estudio de la UPV propone cómo construir viviendas sociales más baratas y sostenibles | Murcia Plaza

https://economia3.com/2025/08/04/701578-upv-impulsa-una-nueva-forma-de-construir-viviendas-sociales-mas-eficientes/

https://www.ultimahora.es/noticias/comunidades/2025/08/03/2443119/estudio-upv-propone-como-construir-viviendas-sociales-mas-baratas-sostenibles-forma-mas-rapida.html

Nou estudi de la UPV revela com construir vivendes socials més econòmiques i sostenibles

 

Preguntas sobre el prefabricado de hormigón: Historia, ventajas y futuro

1. ¿Qué es un elemento prefabricado de hormigón y cómo se diferencia de la construcción con hormigón tradicional?

Un elemento prefabricado de hormigón se define como un producto fabricado con hormigón y elaborado en un lugar distinto de su ubicación final. Durante su fabricación, está protegido de las condiciones ambientales adversas y se obtiene mediante un proceso industrial con un sistema de control de la producción en fábrica. Esto permite acortar los plazos de entrega. En términos prácticos, la prefabricación consiste en aplicar principios industriales a la construcción, como la racionalización de procesos, la búsqueda de la economía de escala y el desarrollo a partir de la repetición de tareas cuidadosamente planificadas, ejecutadas en entornos favorables, con medios suficientes y por personal especializado.

La principal diferencia con el hormigón tradicional (o in situ) radica en el lugar y el método de fraguado y de control. El hormigón tradicional se concibe como un material fresco que cura libremente en la obra (ejecución in situ), mientras que el prefabricado es un producto terminado que se diseña y fabrica previamente en una planta industrial, con todas sus características adquiridas de forma controlada. Esto le confiere una entidad propia y una serie de cualidades inherentes que lo distinguen, como una mayor precisión dimensional, mejores acabados y la eliminación de incertidumbres en el resultado final, lo que a menudo se traduce en precios más competitivos.

https://www.telecinco.es/noticias/catalunya/20250730/levantan-bloque-vivienda-publica-diez-dias-barcelona_18_016247482.html

2. ¿Cuándo y cómo se originó el concepto de prefabricación aplicado al hormigón?

Aunque el uso del hormigón se remonta al Imperio romano (7000 a. C., según algunos historiadores), el origen de la prefabricación, entendida como la aplicación de procesos industriales a la construcción, se sitúa a mediados del siglo XVIII, con la Revolución Industrial y la aparición de nuevos materiales como el acero y el vidrio. Sin embargo, la combinación específica del material (hormigón) y la técnica (prefabricación) es relativamente reciente y ha experimentado un desarrollo espectacular a partir de la segunda mitad del siglo XX.

Un hito clave fue la patente concedida en 1824 a Joseph Aspdin para la producción de «cemento Portland». A partir de 1848 y 1849 se registran los primeros elementos prefabricados de hormigón, como la barca de Joseph Louis Lambot y la jardinera de Joseph Monier. No obstante, un hito trascendental fue la patente del hormigón pretensado presentada por Eugène Freyssinet en 1928, que revolucionó la forma de construir al convertir el hormigón en un material activo y duradero, lo que impulsó la creación de las primeras fábricas de elementos prefabricados.

3. ¿Cuáles fueron los hitos más importantes en el desarrollo del hormigón prefabricado entre 1850 y 1970?

El desarrollo del hormigón prefabricado se puede dividir en varias etapas significativas:

  • 1850-1940 (Primera época): Estuvo marcada por la visión de ingenieros que vieron en el hormigón una alternativa a la piedra natural. Los hitos incluyen:
    • Primeros elementos prefabricados como la barca de Lambot (1848) y la jardinera de Monier (1849).
    • El primer edificio con bloques prefabricados de cemento Portland, Castle House (1851).
    • La invención del concreto armado por William Wilkinson (1854).
    • La patente de un edificio prefabricado con módulos tridimensionales de Eduard T. Potter (1889).
    • La construcción del primer edificio con estructura prefabricada de hormigón, un molino de harina en Swansea (1897).
    • La invención del hormigón pretensado por Eugène Freyssinet (1928) transformó el material.
  • 1940-1970 (Segunda época): Influenciada por la necesidad de reconstrucción rápida y económica tras la Segunda Guerra Mundial y por el aprovechamiento del tejido industrial bélico.
    • Difusión del pretensado (Francisco Fernández Conde obtuvo las patentes para España y América Latina en 1942).
    • La Unión Soviética adoptó masivamente los paneles prefabricados de hormigón para la construcción de barrios urbanos debido a la reducción de costos y a la rapidez (1947-1951).
    • Estandarización de sistemas prefabricados en Inglaterra (1960).
    • Diseños icónicos como la cúpula del Palacio de Deportes de Pier Luigi Nervi para los JJ.OO. de Roma (1960) y el complejo de viviendas Habitat 67 de Moshe Safdie en Montreal (1967).
    • Desarrollo de losas alveolares y de la escuela francesa de «grandes paneles».

4. ¿Cómo ha evolucionado el hormigón prefabricado desde el último tercio del siglo XX hasta la actualidad?

Desde finales del siglo XX, la industria del prefabricado ha experimentado una creciente mecanización y un enfoque hacia una prefabricación más «abierta». Los fabricantes pasaron de producir grandes volúmenes de elementos repetitivos a crear soluciones más flexibles y adaptables a diversas obras y demandas. En este periodo, Italia y los países nórdicos destacaron, ya que su clima favorece la construcción industrializada.

Se mejoraron las posibilidades estéticas del prefabricado, como se evidenció en la Ópera de Sídney, que empleó grandes conchas prefabricadas. Aumentó la demanda de grandes elementos prefabricados para viviendas, escuelas, centros comerciales y estadios, lo que impulsó la mejora de sus propiedades estructurales. En el ámbito de la obra civil, el prefabricado se convirtió en la opción dominante para puentes, canalizaciones, túneles y traviesas ferroviarias.

En la actualidad, la construcción prefabricada es un método con entidad propia que destaca por su capacidad para aplicar técnicas de producción de alto rendimiento con elevados niveles de control, lo que asegura una mayor calidad y precisión dimensional. También se destaca la capacidad de las piezas para su desmontaje y reutilización, lo que contribuye a la sostenibilidad. La evolución informática permite realizar diseños complejos que antes resultaban inviables. Además, se ha logrado combinar la libertad arquitectónica con la eficiencia constructiva, lo que permite realizar diseños flexibles y adaptables que permiten cambiar el uso de los edificios sin afectar a su estructura.

https://resimart.com/beneficios-prefabricados-de-hormigon/

5. ¿Qué ventajas ofrece la prefabricación de hormigón en comparación con los métodos de construcción tradicionales?

La prefabricación de hormigón ofrece múltiples ventajas significativas:

  • Mayor calidad y precisión dimensional: el proceso industrial en fábrica, bajo sistemas de control de producción, asegura una calidad superior, homogeneidad y precisión dimensionales de los elementos, eliminando las incertidumbres del resultado final.
  • Ahorro de tiempo y costes: la fabricación en un entorno controlado acelera los plazos de entrega y permite una planificación más detallada, lo que se traduce en mayor productividad, menores costes laborales in situ y, a menudo, un precio final más competitivo.
  • Mayor durabilidad y resistencia: El hormigón prefabricado utiliza materiales de mejores prestaciones y un curado más controlado, lo que contribuye a una mayor durabilidad y resistencia, especialmente evidente tras la invención del pretensado.
  • Sostenibilidad y eficiencia energética: contribuyen a la reducción de residuos en obra, al uso de hormigones de mejores prestaciones (mayor durabilidad) y a una alta inercia térmica, lo que se traduce en un menor consumo de energía y un mayor confort para los usuarios. La posibilidad de desmontar y reutilizar las piezas también mejora su impacto ambiental a largo plazo.
  • Versatilidad arquitectónica y estructural: permite la creación de formas complejas, texturas, relieves, colores y aligeramientos, así como la adaptación a requisitos arquitectónicos cambiantes sin sacrificar la eficiencia. Los diseños flexibles permiten cambiar el uso de los edificios sin afectar la estructura.
  • Mejores condiciones laborales: La aplicación del hormigón autocompactante en plantas de prefabricados ha mejorado notablemente las condiciones de trabajo de los operarios al reducir la carga sonora y las vibraciones.

6. ¿Cuáles son los principales campos de aplicación del hormigón prefabricado en la actualidad?

El entorno urbano está lleno de elementos prefabricados de hormigón que forman parte de nuestro paisaje cotidiano y tienen una amplia gama de aplicaciones en la edificación y la obra civil.

En edificación (arquitectura), el prefabricado se utiliza masivamente para:

  • Viviendas (Habitat 67 es un ejemplo icónico).
  • Escuelas, pabellones, centros comerciales, aparcamientos.
  • Estadios y hospitales.
  • Elementos estructurales y de cerramiento, incluyendo paneles de fachada de grandes dimensiones con mejoras estéticas (colores, texturas, diseños de vanguardia como fachadas translúcidas).
  • Forjados (desde viguetas y bovedillas hasta losas alveolares).

En obra civil (ingeniería), el desarrollo de los prefabricados de hormigón ha sido fundamental para:

  • Puentes (tanto la estructura como las losas que unen las vigas).
  • Canalizaciones y tuberías.
  • Dovelas para túneles.
  • Traviesas para ferrocarril.
  • Mobiliario urbano y pavimentos.

En general, el prefabricado responde satisfactoriamente a todas las exigencias técnicas y funcionales y se adapta cada vez más a diseños arquitectónicos libres y a la integración de servicios e instalaciones en la estructura prefabricada.

7. ¿Qué mitos persisten sobre el hormigón prefabricado y cómo se están superando?

Aunque la acepción peyorativa del término «prefabricado» está disminuyendo, aún persisten ciertos mitos infundados que impiden un mayor avance de la industria. Estos mitos incluyen la percepción de que los elementos prefabricados son una solución «inferior» o carecen de versatilidad estética y funcional. Se asocia erróneamente con la necesidad de producir grandes cantidades de elementos muy repetitivos para optimizar costes, una idea que la industria ya ha corregido, pues es capaz de producir elementos a costes razonables para demandas más pequeñas y diferenciadas.

La realidad es que el diseño y la fabricación en un entorno técnico y controlado conducen a elementos y soluciones más precisos y de mayor calidad. Los avances tecnológicos en dosificación, curado, control de calidad, moldes, acabados, nuevos materiales y la introducción de hormigones autocompactantes han superado las limitaciones estéticas y funcionales previas. La industria ha sabido responder adecuadamente a las exigencias técnicas, funcionales y estéticas y ha logrado una mayor libertad arquitectónica sin sacrificar la eficiencia. La difusión de sus ventajas y el éxito en obras emblemáticas están ayudando a disipar estos mitos.

8. ¿Cuáles son los principales retos y las vías de innovación para la industria del hormigón prefabricado en los próximos años?

La industria del prefabricado de hormigón se enfrenta a varios retos prometedores para ganar mayor presencia en el mercado:

  • Sostenibilidad: Se trata de un eje fundamental, impulsado por políticas reglamentarias que bonifican las soluciones respetuosas con el medio ambiente. El prefabricado ofrece ventajas como una mayor inercia térmica (que reduce el consumo de energía), una menor generación de residuos y el uso de concretos de mejores prestaciones para aumentar su durabilidad. También se investiga la adición de materia prima para dotar a los elementos de capacidades descontaminantes.
  • Innovación tecnológica: En un entorno competitivo, la innovación es crucial. Se busca la mejora continua mediante la I+D+i, en colaboración con centros tecnológicos y universidades. Las innovaciones incluyen el aumento de la resistencia mecánica del hormigón, la ampliación de las formas, texturas, relieves y colores de los elementos vistos, y la mejora de las materias primas (cementos, aditivos, aceros pretensados y fibras) para lograr dimensiones, ligereza y acabados antes inimaginables.
  • Automatización y digitalización: El progreso tecnológico en la maquinaria permite a las plantas de prefabricados alcanzar altos niveles de automatización, incluyendo la impresión 3D, moldes más duraderos, sistemas de vaciado eficientes, cortes guiados por láser y sistemas de curado más eficaces. La integración de sensores en la fabricación para monitorizar parámetros (por ejemplo, la resistencia a la compresión) y el desarrollo de productos conforme a la metodología BIM también son áreas de profundización.
  • Adaptación a nuevas exigencias: El objetivo es mejorar el comportamiento sísmico, rediseñar las piezas estructurales para cubrir un mayor rango dimensional y optimizar las conexiones de los elementos estructurales, con el fin de seguir expandiendo las aplicaciones y la eficiencia del prefabricado.

Creo que estos vídeos pueden interesarte.

Os dejo un artículo que, espero, sea de vuestro interés.
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Referencias:

CALAVERA, J.et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

FERNÁNDEZ CÁNOVAS, M. (2004). Hormigón. 7ª edición, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Servicio de Publicaciones, Madrid, 663 pp.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València.

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

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

YEPES, V. (2024). Estructuras auxiliares en la construcción: Andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 408 pp. Ref. 477. ISBN: 978-84-1396-238-2

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Anexo C del ACI CODE-318-25: Norma americana para el hormigón estructural

El anexo C del ACI-318-25 (American Concrete Institute) es un documento que establece los requisitos y directrices para el diseño y la construcción de estructuras de hormigón. Es fundamental para ingenieros y arquitectos, ya que proporciona un marco normativo que garantiza la seguridad, durabilidad y eficiencia de las edificaciones. A continuación, se presenta un análisis exhaustivo de los principales aspectos que abarca este anexo, con un enfoque en los detalles técnicos y las implicaciones prácticas.

Introducción al anexo C del ACI-318-25

El anexo C responde a la necesidad de contar con un marco normativo que regule el uso del hormigón en la construcción. Este documento se basa en la experiencia acumulada y en la investigación científica, y su objetivo es proporcionar directrices claras para garantizar que las estructuras de hormigón sean seguras y funcionales. La revisión periódica del anexo permite incorporar avances tecnológicos y metodológicos, y así asegurar su relevancia en el contexto actual de la ingeniería civil.

Requisitos de resistencia del hormigón

Uno de los aspectos más importantes del anexo C es la especificación de los requisitos de resistencia del hormigón. En él se establecen diferentes clases de hormigón, cada una con unas propiedades mecánicas específicas para diversas aplicaciones estructurales.

  • Clases de hormigón: El anexo C clasifica el hormigón en varias categorías, como el hormigón de alta resistencia (superior a 40 MPa) y el hormigón de resistencia normal (20-40 MPa). Cada clase está diseñada para aplicaciones específicas, como estructuras de soporte, pavimentos o elementos arquitectónicos. Por ejemplo, el hormigón de alta resistencia se utiliza en edificios de gran altura y puentes, donde se requieren propiedades mecánicas superiores.
  • Pruebas de resistencia: Se especifican métodos de ensayo, como la prueba de cilindros de hormigón, que permiten a los ingenieros evaluar la resistencia del material. Estas pruebas deben realizarse en condiciones controladas, y los resultados deben cumplir con los estándares establecidos en el anexo. Además, se recomienda realizar pruebas de resistencia a compresión a los 7 y 28 días de curado, lo que proporciona una evaluación precisa del desarrollo de la resistencia del hormigón. La interpretación de estos resultados es crucial para determinar la idoneidad del hormigón para su uso en la construcción.

Durabilidad del hormigón

La durabilidad del hormigón es un aspecto esencial que se aborda en el anexo C. Se reconoce que el hormigón está expuesto a diversas condiciones ambientales que pueden afectar a su integridad con el paso del tiempo. Por ello, se establecen directrices para la selección de materiales y la formulación de mezclas que aumenten la resistencia del hormigón frente a factores como la corrosión, la congelación y la deshidratación.

  • Materiales aditivos: El anexo C permite el uso de aditivos que pueden mejorar las propiedades del hormigón. Por ejemplo, los superplastificantes aumentan la trabajabilidad del hormigón sin necesidad de añadir agua, lo que es relevante para mantener su resistencia. También se pueden utilizar aditivos que mejoren la resistencia a la corrosión, como los inhibidores de corrosión, que protegen las armaduras de acero en entornos agresivos. La selección adecuada de estos aditivos es fundamental para garantizar la durabilidad del hormigón en condiciones adversas.
  • Protección contra la corrosión: Se incluyen recomendaciones sobre el recubrimiento de las armaduras de acero para prevenir la corrosión. Esto es especialmente importante en estructuras expuestas a ambientes marinos o industriales, donde la sal y otros agentes corrosivos pueden afectar a la durabilidad del hormigón. Se sugiere el uso de recubrimientos epóxicos o galvanizados para las armaduras, así como la implementación de sistemas de protección catódica en estructuras críticas. Estas medidas son esenciales para prolongar la vida útil de las estructuras y reducir los costes de mantenimiento a largo plazo.

Diseño estructural y cargas

El diseño estructural es un componente clave del anexo C, que establece las directrices para el diseño de estructuras de hormigón capaces de soportar diversas cargas. Estas incluyen cargas muertas, cargas vivas y cargas ambientales, como el viento y los terremotos.

  • Cargas muertas y variables: El anexo C define claramente las cargas que deben tenerse en cuenta en el diseño, así como los factores de seguridad que deben aplicarse. Por ejemplo, se establece que las cargas muertas deben incluir el peso propio de la estructura y cualquier carga permanente, mientras que las cargas vivas deben tener en cuenta el uso previsto del edificio, como la ocupación y el mobiliario. La correcta identificación y cálculo de estas cargas es fundamental para garantizar la estabilidad y seguridad de la estructura.
  • Diseño sísmico: Dada la importancia de la seguridad en zonas propensas a terremotos, el anexo C incluye secciones específicas sobre el diseño sísmico. En él se establecen criterios para la resistencia y la ductilidad del hormigón, lo que permite a los ingenieros diseñar estructuras que puedan absorber y disipar la energía sísmica. Se recomienda realizar análisis dinámicos para evaluar el comportamiento de la estructura bajo cargas sísmicas, así como implementar sistemas de aislamiento sísmico que reduzcan las fuerzas transmitidas a la estructura. Estos enfoques son esenciales para minimizar el riesgo de colapso durante un terremoto.

Comentarios y ejemplos prácticos

El anexo C no solo establece requisitos, sino que también incluye comentarios que ayudan a interpretarlos y aplicarlos. Estos comentarios son especialmente útiles para los ingenieros, ya que incluyen ejemplos prácticos y explicaciones que facilitan la comprensión de los requisitos.

  • Interpretación de normas: Los comentarios aclaran aspectos que pueden resultar confusos y ofrecen una guía sobre cómo aplicar correctamente las normas en proyectos reales. Por ejemplo, se discuten las implicaciones de los factores de carga y su aplicación en distintos tipos de estructuras. Esto es crucial para que los ingenieros puedan tomar decisiones informadas durante el proceso de diseño.
  • Estudios de caso: Se incluyen estudios de caso que ilustran la aplicación de los requisitos del anexo C en situaciones reales. Por ejemplo, se podría analizar la construcción de un puente de hormigón en una zona sísmica, donde se aplicaron las directrices del Anexo C para garantizar que la estructura pudiera resistir las fuerzas sísmicas. Otro ejemplo podría ser la rehabilitación de un edificio antiguo, en la que se emplearon aditivos para aumentar la durabilidad del hormigón y técnicas de refuerzo para mejorar la capacidad de carga de la estructura. Estos ejemplos permiten a los profesionales aprender de experiencias previas y aplicar las lecciones aprendidas a sus propios proyectos.

Conclusiones y relevancia del anexo C

El anexo C del ACI-318-25 es un documento esencial para la práctica de la ingeniería civil. Establece un marco normativo que garantiza la seguridad, durabilidad y eficiencia de las estructuras de hormigón. La implementación de estos requisitos es crucial para el desarrollo de edificaciones que no solo cumplan con las expectativas de rendimiento, sino que también sean sostenibles y seguras a largo plazo.

La revisión y actualización continuas del anexo C garantizan que esté al día de los avances tecnológicos y de investigación, lo que es vital en un campo en constante evolución. Por tanto, es imperativo que los ingenieros y arquitectos estén al día de las últimas versiones del anexo C y apliquen sus directrices en sus proyectos para contribuir a un entorno construido más seguro y eficiente. La adopción de estas normas no solo mejora la calidad de las construcciones, sino que también fomenta la confianza del público en la seguridad de las estructuras de hormigón.

En resumen, el anexo C no solo establece un estándar de calidad para el hormigón estructural, sino que también proporciona un marco integral que guía a los profesionales en la creación de edificaciones resilientes, duraderas y seguras, contribuyendo así al bienestar de la sociedad.

El documento completo se puede obtener en el siguiente enlace: https://www.concrete.org/store/productdetail.aspx?ItemID=318U25&Format=HARD_COPY&Language=English&Units=US_Units

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Preguntas frecuentes sobre cimentaciones superficiales

¿Qué son las cimentaciones superficiales y por qué son las más utilizadas en edificación?

Las cimentaciones superficiales son elementos estructurales que transmiten los esfuerzos (verticales, horizontales y momentos) de una estructura al terreno a través de su base de contacto. Son las más utilizadas en edificación debido a que son más baratas por carga soportada y más fáciles de ejecutar que otros tipos de cimentaciones. Es fundamental no exceder la capacidad portante del terreno y que las deformaciones producidas sean admisibles para la estructura.

Figura 1. Zapata aislada centrada. Imagen cortesía de CYPE, Biblioteca de detalles constructivos

¿Cómo influye la presencia de agua y las características del suelo en la construcción de cimentaciones superficiales?

La presencia de agua es un factor crítico en la construcción de cimentaciones. Un drenaje puede incrementar significativamente los costes y los plazos, e incluso hacer inviable una cimentación superficial. Sin embargo, el nivel freático no afectará a la capacidad portante del terreno si se encuentra a una profundidad superior a 1,5 veces el ancho de la zapata por debajo de la superficie del cimiento. En cuanto al suelo, ciertos tipos pueden alterar su estructura. Por ejemplo, en limos o arenas finas, un bombeo inadecuado puede causar sifonamiento o descenso de la superficie del terreno y afectar a las estructuras cercanas. En suelos arcillosos, el contacto con agua de lluvia o la compactación por pisadas puede ablandarlos, por lo que es necesario verter el hormigón de limpieza sin demora o excavar los últimos centímetros justo antes del hormigonado.

¿Cuáles son los tipos principales de zapatas aisladas y cómo se clasifican estructuralmente?

Las zapatas aisladas son cimentaciones puntuales diseñadas para soportar elementos individuales, como pilares o muros. Se emplean en terrenos firmes y competentes, transmiten tensiones medias a altas y generan pequeños asentamientos. Son la opción más económica en roca o suelos con tensiones admisibles superiores a 0,15 N/mm². Se clasifican según su forma:

  • Rectas: De canto constante.
  • Escalonadas: Con variaciones en el canto.
  • Piramidales: Con canto variable. A veces no necesitan encofrado si el ángulo es menor de 30°, pero dificultan el vibrado.
  • Nervadas o aligeradas: Con nervios para reducir material. El Código Estructural las clasifica como rígidas o flexibles, independientemente de la rigidez del terreno. Una zapata se considera rígida si su canto (h) en el encuentro con el pilar es mayor o igual a un coeficiente (α) multiplicado por su vuelo (v), donde α depende de los módulos de elasticidad del terreno y de la zapata. Las zapatas flexibles suelen ser más económicas por requerir menor volumen de hormigón y acero.
Figura 2. Tipología de zapatas atendiendo a su forma

¿Qué problemas pueden surgir con las zapatas de medianería y de esquina, y cómo se resuelven?

Las zapatas de medianería y de esquina se utilizan cuando los pilares se ubican cerca de los límites de la propiedad. El problema principal de estas zapatas es la excentricidad de la carga, que puede provocar un momento de vuelco y levantar la cimentación. Para contrarrestar este efecto, se pueden emplear varias soluciones:

  • Atar la cimentación al forjado o a la viga superior.
  • Utilizar un tirante que conecte la zapata con otro elemento estructural.
  • Implementar una viga centradora que una las zapatas de medianería o de esquina para redistribuir las cargas y presiones sobre el terreno de manera más uniforme.

¿Cuáles son las fases de ejecución de una zapata aislada?

La construcción de una zapata aislada sigue una serie de fases secuenciales:

  1. Limpieza y desbroce del solar.
  2. Comprobación de medidas y niveles.
  3. Replanteo del movimiento de tierras.
  4. Excavación hasta la cota superior del cimiento y luego la excavación de las zapatas y riostras.
  5. Vaciado de hormigón de limpieza (aproximadamente 10 cm).
  6. Encofrado de zapatas y riostras.
  7. Colocación de la armadura inferior con separadores.
  8. Disposición de la armadura de espera de pilares («enanos»).
  9. Armado de las riostras.
  10. Vertido, vibrado y curado del hormigón. Durante este proceso, se deben cumplir disposiciones como mantener la excavación por debajo de la rasante (0,5 a 0,8 m), evitar la caída libre del hormigón, y no circular sobre el hormigón fresco.

¿Qué son las zapatas combinadas, continuas bajo pilares y continuas bajo muro, y cuándo se utilizan?

  • Zapata combinada: Apoya dos o más columnas cuando las cargas no son excesivas. Se usa si las zapatas aisladas estarían muy cerca (complicando la excavación) o si se buscan asentamientos uniformes, actuando de forma rígida. Se busca que el centro de gravedad de la superficie coincida con el de las acciones.
  • Zapata continua bajo pilares (vigas de cimentación): Son zapatas corridas que soportan tres o más pilares. Tienen una gran longitud en comparación con su sección transversal. Son menos susceptibles a asentamientos diferenciales o vacíos en el terreno que las zapatas aisladas.
  • Zapata continua bajo muro (zapata corrida bajo muro): Caracterizadas por una gran longitud en relación con otras dimensiones, se utilizan como base para muros portantes o cimentación de elementos lineales. Su objetivo es lograr homogeneidad en los asentamientos y reducir las tensiones en el terreno en comparación con las zapatas aisladas, además de ofrecer mayor facilidad constructiva.

¿Cuál es la función de las riostras en las cimentaciones y cómo influye la sismicidad en su disposición?

Las riostras son vigas de hormigón armado que conectan las zapatas. Su función principal es evitar los movimientos relativos entre las zapatas (corrimientos) y absorber cargas horizontales, por lo que son fundamentales para la resistencia a los sismos. Es necesario realizar un atado perimetral de las zapatas. La densidad y la disposición de estas vigas de atado dependen directamente de la aceleración sísmica esperada en la zona.

  • Si la aceleración sísmica está entre 0,06 g y 0,16 g, el atado puede ser unidireccional.
  • Si la aceleración sísmica es igual o superior a 0,16 g, se requiere un atado bidireccional, lo que indica una mayor densidad de riostras para lograr una mayor estabilidad.

¿Cuándo se utilizan los emparrillados y las losas de cimentación, y cuáles son sus ventajas y consideraciones clave?

  • Los emparrillados de cimentación recogen múltiples pilares en una única cimentación formada por zapatas corridas que se entrecruzan en una malla (generalmente ortogonal), lo que proporciona gran rigidez. Se utilizan cuando la presión admisible del terreno es baja, hay una elevada deformabilidad o se esperan importantes asentamientos diferenciales. Son menos sensibles a las heterogeneidades o defectos locales del terreno.
  • Las losas de cimentación (o placas de cimentación) se usan cuando la superficie de las zapatas individuales superaría el 50 % de la superficie del edificio. Son ideales para sótanos estancos por debajo del nivel freático y para reducir los asentamientos diferenciales. Son útiles en terrenos con escasa capacidad portante y en construcciones con poca superficie en relación con su volumen (por ejemplo, rascacielos o silos). Aunque pueden triplicar el coste de las zapatas, ofrecen ventajas como una mayor rigidez y la posibilidad de realizar cimentaciones «compensadas», en las que el peso de la tierra excavada equilibra el peso del edificio y se reducen los asentamientos. Las losas postesadas ofrecen rapidez, menor excavación, mayor capacidad de carga y durabilidad. Una consideración importante es el riesgo de levantamiento del fondo de la excavación en losas grandes, por lo que se requieren pantallas laterales con suficiente empotramiento.
Figura 3. Algunos tipos de cimentaciones superficiales. Imagen elaborada a partir de: http://www.generadordeprecios.info/

 

 

Referencias:

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

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

Cursos:

Curso de Procedimientos de Construcción de cimentaciones y estructuras de contención en obra civil y edificación.

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Preguntas sobre pavimentos de hormigón en carreteras

¿Cuáles son las propiedades clave que distinguen al hormigón para pavimentos de carreteras del hormigón estructural?

El hormigón destinado a pavimentos de carreteras debe ser capaz de soportar tanto el impacto del tráfico como las condiciones climáticas. A diferencia del hormigón estructural, que se centra principalmente en resistir la compresión, los pavimentos de hormigón requieren una alta resistencia a la flexotracción. Esto se debe a que están sometidos a cargas repetidas y a la restricción de contracción de su base, lo que provoca la aparición de fisuras. Por lo tanto, se deben realizar ensayos específicos de flexotracción para controlar su resistencia y la calidad del hormigón para carreteras debe ser superior a la del hormigón de edificación.

¿Qué requisitos de resistencia a la flexotracción y compresión se esperan generalmente para el hormigón de pavimentos?

Para pavimentar carreteras se utilizan hormigones con una resistencia característica a la flexotracción que generalmente se sitúa entre 3,5 y 4,5 MPa a los 28 días. Según la normativa española (PG-3), estos hormigones se designan como HF-3,5, HF-4,0 y HF-4,5. Estas designaciones corresponden aproximadamente a resistencias a la compresión de 25, 30 y 35 MPa a los 28 días, aunque la relación exacta varía en función de los materiales y la dosificación.

¿Qué tipo de cemento se utiliza típicamente en pavimentos de hormigón y qué consideraciones hay sobre su uso?

Generalmente, no se requieren cementos «especiales» para pavimentos de hormigón. Por lo general, se emplean cementos con una resistencia a la compresión de entre 30 y 40 MPa a los 28 días y una dosificación de entre 300 y 350 kg/m³. Se pueden utilizar cementos Portland o cementos con adiciones (como escorias, puzolanas o cenizas volantes), que suelen tener un fraguado más lento, un menor contenido energético y una menor calor de hidratación, por lo que resultan más económicos. Se recomienda utilizar cementos de la clase resistente más baja posible, preferiblemente de 32,5 con resistencia inicial normal (N) y con un alto porcentaje de adiciones activas. No obstante, si se requiere una apertura rápida al tráfico, se pueden utilizar cementos de mayor categoría (42,5 o 52,5) y con alta resistencia inicial (R). Es crucial controlar el uso de grandes volúmenes de adiciones y limitar su contenido al 20 % del cemento, sobre todo en climas fríos.

¿Cuáles son las principales recomendaciones para prevenir fisuras en el hormigón de pavimentos?

Para prevenir la aparición de fisuras en los pavimentos de hormigón, es fundamental tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

  • Evitar relaciones agua/cemento inferiores a 0,40.
  • Impedir el intercambio de humedad con la base y el ambiente mediante una saturación temprana de la base y un curado adecuado.
  • Evitar condiciones de restricción elevadas con la base.
  • Usar áridos limpios, libres de polvo y saturados.
  • Diseñar las mezclas para asegurar una ganancia de resistencia temprana apropiada y una exudación adecuada.

¿Cuáles son los componentes principales de un pavimento rígido de hormigón y cuál es la función de cada uno?

Un pavimento rígido de hormigón se compone de varias capas esenciales:

  • Calzada de hormigón: Es la capa superior, que proporciona las características funcionales (drenaje, fricción y regularidad) y gran parte de la capacidad estructural. Actúa como barrera impermeable y su espesor varía en función del tránsito pesado.
  • Base: Ubicada debajo de la calzada, proporciona un apoyo continuo, uniforme y estable, que es crucial para la distribución de cargas y para prevenir la erosión en la interfaz losa-apoyo. Es obligatoria en vías con tráfico pesado.
  • Subbase: Situada debajo de la base, en la explanada, y su función principal es proporcionar una base uniforme para la colocación de la capa base y constituir una plataforma de construcción. Debe tener capacidad drenante y, por lo general, es necesaria como capa de transición.
  • Explanada (subrasante): Es la superficie sobre la que se asienta toda la superestructura del pavimento. Debe tener la resistencia y la regularidad geométrica adecuadas y debe compactarse para soportar la carga de diseño del tránsito.
  • Subdrenaje (opcional): Consiste en estructuras destinadas a eliminar rápidamente el agua que se filtra por juntas y fisuras para evitar efectos perjudiciales en la estructura del pavimento.

    Figura 1. Estructura tipo de un pavimento rígido

¿Qué papel juegan las juntas en los pavimentos de hormigón y cómo se gestiona la transferencia de carga entre las losas?

Las juntas son esenciales para determinar las dimensiones de las losas del pavimento y controlar la aparición de fisuras en las etapas iniciales y durante su uso. Existen juntas de contracción, que debilitan la sección, y juntas de construcción, que se moldean. El aserrado es el método más común para crearlas y debe realizarse antes de que aparezcan las fisuras, pero no demasiado pronto para evitar daños. Se recomienda sellarlas.

La transferencia de carga, es decir, la capacidad de una junta para transmitir una parte de la carga aplicada de una losa a la adyacente, se logra principalmente de dos maneras:

  • Trabazón de áridos: Se produce entre las caras de la fisura que se desarrolla debajo de la junta.
  • Pasadores: Son barras de acero lisas que se colocan en las juntas transversales. Ayudan a disminuir tensiones y deflexiones, reducen el escalonamiento, el bombeo y la rotura de esquinas sin restringir el movimiento horizontal.

En algunos casos, es posible utilizar ambas técnicas conjuntamente para lograr una transferencia óptima.

Figura 2. Pasadores en una junta de construcción de un pavimento rígido

¿Por qué es importante el uso de inclusores de aire en el hormigón para pavimentos en ciertas zonas?

En zonas donde se producen nevadas o heladas, es obligatorio añadir un inclusor de aire al hormigón. Estos aditivos crean poros microscópicos que actúan como «cámaras de expansión». De este modo, el agua del hormigón puede congelarse y aumentar de volumen sin causar desconchados ni daños durante las heladas. Además de proteger contra el daño por hielo, los aditivos aireantes también tienen un efecto plastificante y mejoran la tixotropía del hormigón fresco, lo que ayuda a evitar el desgaste de los bordes del pavimento durante su construcción con encofrados deslizantes. Es crucial controlar el nivel de aire ocluido, que debe situarse entre el 4,5 % y el 6 % en volumen, para evitar pérdidas de resistencia.

¿Qué importancia tienen los arcenes en la estructura de un pavimento de hormigón y qué otras alternativas existen para mejorar el soporte en los bordes?

Aunque no forman parte de la estructura principal de la calzada, los arcenes son fundamentales para el soporte de los bordes de los pavimentos de hormigón. Si el arcén está pavimentado con hormigón, la calzada puede transferir parte de las cargas a su estructura, lo que reduce las tensiones y deflexiones del pavimento principal. Además, minimizan la infiltración de agua desde la superficie. Otras alternativas estructurales que también contribuyen significativamente a mejorar el soporte en los bordes son la incorporación de bordillos (especialmente en pavimentos urbanos) y la ejecución de sobreanchos de calzada.

Referencias:

IECA (2012). Firmes de hormigón en carreteras. Guías técnicas. Firmes y explanadas.

KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid.

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

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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RESILIFE: Optimización resiliente de estructuras híbridas en condiciones extremas

En este artículo se explica el proyecto RESILIFE, cuyos investigadores principales son Víctor Yepes y Julián Alcalá, de la Universitat Politècnica de València. Se trata de un proyecto de investigación de carácter internacional en el que también colaboran profesores de Brasil, Chile y China. Además, se están realizando varias tesis doctorales de estudiantes de Cuba, Perú, México y Ecuador, así como de estudiantes españoles. A continuación, se describe brevemente el proyecto y se incluye una comunicación reciente donde se explica con más detalle.

El proyecto RESILIFE se centra en optimizar de forma resiliente el ciclo de vida de estructuras híbridas y modulares para conseguir una alta eficiencia social y medioambiental, especialmente en condiciones extremas. La investigación aborda la necesidad de diseñar, construir y mantener infraestructuras que puedan resistir y recuperarse rápidamente de desastres naturales o provocados por el ser humano, minimizando las pérdidas y el impacto en la sociedad y el medioambiente. Para ello, el estudio propone utilizar inteligencia artificial, metaheurísticas híbridas, aprendizaje profundo y teoría de juegos en un enfoque multicriterio. El objetivo es mejorar la seguridad, reducir costes y optimizar la recuperación, alineándose con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS). La metodología integral incluye el análisis del ciclo de vida, así como la aplicación de lógica neutrosófica y redes bayesianas para la toma de decisiones.

¿Qué problema aborda el proyecto RESILIFE y por qué es urgente?

El proyecto RESILIFE aborda el desafío crítico que supone diseñar y mantener infraestructuras resilientes y sostenibles frente a desastres naturales y provocados por el ser humano. La urgencia es evidente debido a las enormes pérdidas humanas y económicas causadas por estos eventos (más de 1,1 millones de muertes y 1,5 billones de dólares en pérdidas entre 2003 y 2013), lo que subraya la necesidad de estructuras de alto rendimiento que protejan vidas y economías, al tiempo que se alinean con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de las Naciones Unidas. Además, los errores de diseño y construcción, así como la falta de mantenimiento, han demostrado ser causas significativas de colapso estructural, y solo el 50 % de las reparaciones de hormigón resultan efectivas en Europa.

¿Cuál es el objetivo principal de RESILIFE?

El objetivo general del proyecto RESILIFE es optimizar el diseño, el mantenimiento y la reparación de estructuras híbridas y modulares (MMC) de alta eficiencia social y medioambiental para que puedan resistir condiciones extremas. Para ello, se deben abordar problemas complejos de toma de decisiones en los ámbitos público y privado, integrando criterios de sostenibilidad social y medioambiental durante todo el ciclo de vida de las estructuras y teniendo en cuenta la variabilidad e incertidumbre inherentes al mundo real. El objetivo es que estas estructuras sean tan seguras como las tradicionales, pero con una mayor capacidad de recuperación rápida y un menor impacto social y medioambiental.

 

¿Qué tipos de estructuras son el foco de RESILIFE y por qué?

El proyecto se centra en estructuras híbridas (que combinan, por ejemplo, acero y hormigón) y en estructuras basadas en métodos modernos de construcción (MMC), especialmente las modulares. Estas estructuras se han elegido como objeto de estudio debido a su gran potencial para mejorar la resiliencia estructural, la eficiencia en la construcción (al reducir las interrupciones en obra y mejorar el control de calidad) y la sostenibilidad. A pesar de sus ventajas, se han identificado lagunas en la investigación sobre su optimización para eventos extremos y su aplicación en estructuras complejas, aspectos que el proyecto RESILIFE busca subsanar.

¿Qué metodologías innovadoras utiliza RESILIFE para lograr sus objetivos?

RESILIFE emplea un enfoque multidisciplinario e innovador que integra diversas técnicas avanzadas:

¿Cómo aborda RESILIFE la incertidumbre y la variabilidad en el diseño y mantenimiento de estructuras?

El proyecto aborda la incertidumbre y la variabilidad mediante varias estrategias:

  • Análisis de funciones de distribución de eventos extremos: Para el diseño óptimo basado en fiabilidad.
  • Metamodelos y metaheurísticas híbridas basadas en fiabilidad: Permiten manejar la aleatoriedad de los parámetros y asegurar que los proyectos optimizados no sean inviables ante pequeños cambios en las condiciones.
  • Técnicas de decisión multicriterio (lógica neutrosófica y redes bayesianas): Integran aspectos inciertos y criterios subjetivos en la toma de decisiones.
  • Análisis de sensibilidad: De los escenarios presupuestarios y las hipótesis del ciclo de vida para identificar las mejores prácticas.

¿Qué se entiende por «resiliencia» en el contexto de RESILIFE y cómo se cuantifica?

En el contexto de RESILIFE, la resiliencia se define como la capacidad de una estructura para resistir eventos extremos, mantener su funcionalidad o recuperarla rápidamente con reparaciones mínimas tras sufrir daños, y con un bajo coste social y medioambiental. El objetivo es ir más allá de la simple resistencia y centrarse en la capacidad de adaptación y recuperación. El proyecto tiene como objetivo desarrollar procedimientos explícitos para cuantificar la resiliencia de las estructuras e infraestructuras en el contexto de múltiples amenazas, un aspecto que actualmente presenta una laguna en la investigación. Esto incluye tener en cuenta la funcionalidad técnico-socioeconómica y los impactos a lo largo de toda su vida útil.

¿Qué tipo de casos de estudio se aplican en la metodología RESILIFE?

La metodología de RESILIFE se aplica a varios casos de estudio clave:

  • Optimización de pórticos de edificios altos: Con estructura de acero híbrido y hormigón armado, sometidos a un fuerte incremento de temperatura, o ante el fallo completo de soportes para evitar el colapso progresivo.
  • Viviendas sociales prefabricadas en zonas sísmicas: Optimizando su resistencia a acciones extremas y su capacidad de reparación rápida.
  • Mantenimiento y reparación de patologías: Resultantes de eventos extremos en diversas estructuras.
  • Otras estructuras como puentes mixtos y estructuras modulares: Ampliando el alcance más allá de las viviendas. Estos casos de estudio permiten validar la aplicabilidad de las metodologías propuestas en situaciones reales y complejas.

¿Cuáles son las principales contribuciones esperadas de RESILIFE a la ingeniería estructural y la sostenibilidad?

Las principales contribuciones esperadas de RESILIFE son:

  • Desarrollo de soluciones constructivas innovadoras: Como conexiones especiales y estructuras fusibles para aumentar la resiliencia y evitar el colapso progresivo.
  • Formulación de metodologías de participación social: Para integrar criterios objetivos y subjetivos en decisiones multicriterio.
  • Propuesta de técnicas de optimización multiobjetivo avanzadas: Basadas en metaheurísticas híbridas de deep learning, teoría de juegos y fiabilidad.
  • Introducción de nuevas métricas: Que prioricen soluciones resilientes en la frontera de Pareto.
  • Identificación de políticas presupuestarias efectivas: Y definición de buenas prácticas de diseño, reparación y mantenimiento robusto en construcciones MMC y estructuras híbridas.
  • Avances en la modelización y evaluación: De la sostenibilidad a largo plazo y el impacto ambiental de las infraestructuras, contribuyendo a normativas y software de diseño más eficientes.

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Glosario de términos clave

  • Resiliencia (estructural): Capacidad de una estructura para absorber, resistir, adaptarse y recuperarse de un evento extremo, manteniendo o recuperando su funcionalidad rápidamente y con costes mínimos.
  • Estructuras híbridas: Estructuras que combinan dos o más materiales estructurales diferentes, como acero y hormigón, para optimizar sus propiedades y rendimiento.
  • Estructuras modulares: Estructuras compuestas por unidades o módulos prefabricados que se ensamblan en el lugar de la construcción, ofreciendo ventajas en velocidad de construcción y control de calidad.
  • Eventos extremos: Desastres naturales (terremotos, tsunamis, inundaciones) o provocados por humanos (explosiones, impactos) que causan daños significativos a las estructuras y la sociedad.
  • Optimización del ciclo de vida: Proceso de diseño, construcción, mantenimiento y reparación de una estructura, considerando su impacto total (económico, social, ambiental) a lo largo de toda su vida útil.
  • Sostenibilidad: Principio que busca satisfacer las necesidades actuales sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones para satisfacer sus propias necesidades, integrando aspectos ambientales, sociales y económicos.
  • Inteligencia artificial (IA): Campo de la informática que dota a las máquinas de la capacidad de aprender, razonar y resolver problemas, utilizada aquí para evaluar y mejorar la resiliencia.
  • Metaheurísticas híbridas: Algoritmos de optimización que combinan diferentes técnicas heurísticas o metaheurísticas para encontrar soluciones eficientes a problemas complejos, especialmente en la optimización multiobjetivo.
  • Aprendizaje profundo (Deep Learning – DL): Subcampo del aprendizaje automático que utiliza redes neuronales artificiales con múltiples capas para aprender representaciones de datos, aplicado para mejorar la toma de decisiones y reducir tiempos de cálculo.
  • Teoría de juegos: Rama de las matemáticas que estudia las interacciones estratégicas entre agentes racionales, aplicada en la optimización multiobjetivo para el diseño de estructuras.
  • Lógica neutrosófica: Marco matemático para tratar la indeterminación y la inconsistencia, utilizado en la toma de decisiones multicriterio para manejar la incertidumbre.
  • Redes bayesianas: Modelos gráficos probabilísticos que representan relaciones de dependencia condicional entre variables, empleadas en el análisis multicriterio y la gestión de incertidumbre.
  • Colapso progresivo: Fenómeno en el cual un daño inicial localizado en una estructura se propaga a otras partes, llevando al colapso desproporcionado de una gran porción o de toda la estructura.
  • Modern Methods of Construction (MMC): Métodos de construcción modernos que incluyen tecnologías de prefabricación, construcción modular e impresión 3D, buscando mayor eficiencia y control de calidad.
  • BIM (Building Information Modeling / Modelos de Información en la Construcción): Proceso de creación y gestión de un modelo digital de un edificio o infraestructura, que facilita la integración del proyecto estructural y la toma de decisiones a lo largo del ciclo de vida.
  • Metamodelo (o modelo subrogado): Modelo simplificado de un sistema complejo que permite realizar cálculos más rápidos y eficientes, crucial para reducir los tiempos de computación en la optimización.
  • Diseño óptimo basado en fiabilidad: Enfoque de diseño que considera la probabilidad de fallo y las incertidumbres inherentes para optimizar las estructuras, garantizando un nivel de seguridad predefinido.
  • Frontera de Pareto: Conjunto de soluciones óptimas en problemas de optimización multiobjetivo, donde ninguna de las funciones objetivo puede mejorarse sin degradar al menos otra función objetivo.

Agradecimientos:

Grant PID2023-150003OB-I00 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033, and the European Regional Development Fund (ERDF), a program of the European Union (EU).