Categoría: ingeniería civil

El puente de Quebec: la doble tragedia que forjó el «Anillo de Hierro» de los ingenieros

Puente de Quebec, Canadá. Por Murielle Leclerc, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20033047

Introducción: El puente que tuvo que caer para enseñar a construir.

Las grandes obras de la humanidad a menudo esconden historias de sacrificio y fracaso. Las estructuras que hoy admiramos por su grandeza fueron, en su momento, escenarios de tragedias que nos obligaron a aprender de la peor manera posible. Pocos ejemplos son tan crudos y reveladores como el del puente de Quebec, en Canadá. Su historia no solo es la de un colapso, sino también la de una catástrofe que sacudió los cimientos de la ingeniería y redefinió para siempre el significado de construir con responsabilidad.

La catástrofe del puente de Quebec no solo fue una tragedia de acero retorcido y vidas perdidas, sino también el catalizador que forjó una nueva conciencia ética en toda una profesión. Su legado no se mide en toneladas de acero, sino en los principios que hoy rigen la profesión de la ingeniería en Canadá y en todo el mundo.

A continuación, desvelamos cinco datos impactantes y poco conocidos sobre su catastrófica construcción que transformaron la ingeniería moderna.

1. El desastre ocurrió dos veces, no una.

La memoria colectiva recuerda el estruendoso colapso de 1907, pero la trágica historia del puente de Quebec no terminó ahí. La estructura falló catastróficamente en dos ocasiones distintas, con nueve años de diferencia entre ellas.

El primer colapso, ocurrido el 29 de agosto de 1907, se produjo durante la fase final de la construcción del brazo sur. Sin previo aviso, casi 19 000 toneladas de acero se precipitaron al río San Lorenzo en menos de 15 segundos. El estruendo fue tan violento que los habitantes de la ciudad de Quebec, situada a diez kilómetros de distancia, creyeron que se trataba de un terremoto. Murieron 75 trabajadores (otras fuentes hablan de 76). La investigación posterior determinó que la causa inmediata había sido el fallo por pandeo del cordón de compresión A9L, una viga masiva situada cerca del pilar principal, debido a un diseño deficiente de su entramado interno.

Desastre del puente de Quebec. Restos tras el colapso del tramo sur en 1907, que causó la muerte de 75 personas. Courtesy of Dominion Bridge Company Ltd./Library and Archives Canada/PA-109498

El segundo colapso (11 de septiembre de 1916) ocurrió durante el rediseño y la reconstrucción del puente. Mientras se izaba la sección central de 5000 toneladas para conectar los dos brazos del puente, se fracturó una pieza de fundición del equipo de elevación. La enorme pieza de acero se desplomó al río ante la mirada de miles de espectadores, llevándose la vida a otros trece trabajadores.

Como sombrío monumento a la tragedia, esa sección central, caída en 1916, todavía descansa en el lecho del río San Lorenzo. Este doble desastre subrayó la inmensa dificultad del proyecto y la necesidad de revisar por completo las prácticas y la ética de la ingeniería.

2. La «arrogancia» de un solo ingeniero fue la causa raíz.

El colapso de 1907 no fue un simple error de cálculo, sino que, en gran medida, fue el resultado de la soberbia profesional. La Comisión Real de Investigación, creada para analizar el desastre, señaló a un responsable principal: Theodore Cooper, uno de los ingenieros de puentes más prestigiosos de Estados Unidos de su época.

La arrogancia de Cooper se puso de manifiesto en una serie de decisiones fatales. La más grave fue ordenar, para ahorrar costes, alargar el vano principal del puente de 490 a 550 metros. Como concluyó la Comisión, se cometió «un grave error al asumir el peso muerto en los cálculos con un valor demasiado bajo y al no revisar posteriormente esta suposición». El peso real de la estructura era entre un 10 % y un 30 % mayor que el calculado, lo que constituyó un fallo directo de su supervisión. Su mala salud le impidió visitar la obra, por lo que la dirigió desde su oficina en Nueva York.

Esta negligencia se convirtió en una tragedia cuando Norman McLure, un joven ingeniero contratado por Cooper para inspeccionar la zona, empezó a enviar informes alarmantes. Las vigas de compresión inferiores, los cordones masivos que soportaban el peso, mostraban un pandeo visible, es decir, se estaban doblando. Cuando McLure se lo comunicó, la primera reacción de Cooper fue mostrarse incrédulo: «¿Cómo ha podido suceder eso?». Cooper desarrolló su propia teoría a distancia: las vigas debían haber sido golpeadas por equipos de elevación. McLure investigó y no encontró ninguna prueba. Las vigas continuaban doblándose bajo el peso mal calculado.

La arrogancia de Cooper alcanzó su punto álgido cuando Robert Douglas, un ingeniero del Gobierno canadiense, criticó las tensiones inusualmente altas de su diseño. Cooper respondió de forma tajante:

“This puts me in the position of a subordinate, which I cannot accept.”

La tragedia fue el resultado de un fallo de comunicación. El 29 de agosto, tras la insistencia de McLure, Cooper envió por fin un telegrama a la oficina de la constructora en Pensilvania en el que escribió: «No añadan más carga al puente». Sin embargo, asumió que el mensaje se transmitiría y que se detendrían los trabajos. No fue así. La gerencia del lugar ignoró la orden y decidió esperar hasta el día siguiente para actuar. A las 17:30 h de esa misma tarde, el puente se derrumbó.

3. La tragedia transformó para siempre a la comunidad Mohawk.

La catástrofe de 1907 no solo fue una tragedia de ingeniería, sino también un profundo trauma cultural para la comunidad Mohawk de Kahnawake, cuyos hombres eran reconocidos por su extraordinaria habilidad y valentía para trabajar en las alturas.

El coste humano fue devastador. De los 75 trabajadores que murieron en el primer derrumbe, 33 eran hombres Mohawk de la pequeña comunidad de Kahnawake. La pérdida fue tan grande que cuatro apellidos de la comunidad desaparecieron por completo tras la tragedia.

Lo que sucedió después fue un acto de resiliencia social sin precedentes. Las mujeres Mohawk, en un acto de «decisión matriarcal histórica», se reunieron y dictaminaron una nueva ley para proteger a su pueblo: nunca más se permitiría que los hombres de Kahnawake trabajaran todos juntos en un mismo proyecto de construcción. A partir de ese momento, debían dispersarse en pequeños grupos por toda Norteamérica.

Esta decisión tuvo una consecuencia inesperada y extraordinaria. Los herreros Mohawk se extendieron por Canadá y Estados Unidos, convirtiéndose en una fuerza laboral de élite en la construcción de los rascacielos más icónicos de Nueva York, como el Empire State Building, el Chrysler Building, el puente George Washington y, décadas después, el World Trade Center.

Anillo de hierro usado por los ingenieros canadienses – Imagen: WikiMedia.

4. El famoso anillo de hierro de los ingenieros no proviene del puente (pero la razón es más profunda).

En Canadá, los ingenieros recién graduados participan en una ceremonia solemne llamada «El Ritual de la Vocación de un Ingeniero», en la que reciben un anillo de hierro que llevan en el dedo meñique de la mano con la que escriben. Durante décadas ha circulado la poderosa leyenda de que los primeros anillos se fabricaron con el acero del puente de Quebec que se derrumbó.

Aunque es una historia bonita, es falsa. Fuentes oficiales, como «The Corporation of the Seven Wardens», que administra el ritual, confirman que se trata de un mito simbólico. Sin embargo, su verdadero origen está directamente ligado a una tragedia. El profesor H.E.T. Haultain, al sentir que la profesión necesitaba un «nexo de unión» moral, impulsó la creación de un juramento. Para ello, contó con la ayuda de una de las figuras literarias más importantes de la época: el autor y premio Nobel Rudyard Kipling.

Kipling escribió el texto del juramento (la «Obligación») y ayudó a diseñar el anillo. La primera ceremonia tuvo lugar el 25 de abril de 1925. La razón por la que se refuta activamente el mito es profunda: los anillos se fabrican con acero inoxidable estándar para garantizar que el mensaje sea la responsabilidad, no la superstición. Su superficie áspera sirve de recordatorio constante de las consecuencias de un trabajo mal hecho y del deber de servir a la humanidad por encima de todo.

Conclusión: un monumento de acero y una lección eterna.

Hoy en día, el puente de Quebec sigue en pie. Ostenta el récord del puente tipo ménsula más largo del mundo y es un eslabón vital del transporte en Canadá. Sin embargo, su verdadera grandeza no radica en sus miles de toneladas de acero, sino en las lecciones indelebles que se aprendieron de sus escombros. Es un monumento a las 88 personas que perdieron la vida en sus dos derrumbes y un recordatorio perpetuo de las consecuencias del error y de la arrogancia humana.

Su legado más duradero es invisible: los estándares éticos y la cultura de la responsabilidad que obligó a crear. El Ritual de la Vocación de un Ingeniero, nacido de su fracaso, ha sido adoptado por más de medio millón de ingenieros y se ha convertido en un poderoso símbolo de la profesión. La tragedia nos dejó una pregunta que sigue resonando hoy con más fuerza que nunca: ¿qué «puentes» estamos construyendo hoy con las nuevas tecnologías y prestando suficiente atención a las lecciones de humildad y responsabilidad que nos dejó esta tragedia de hace más de un siglo?

En este audio se recoge una conversación en la que se analizan los aspectos más relevantes de los desastres sufridos por este puente y por el Anillo de Hierro.

Este vídeo constituye una buena síntesis de las ideas fundamentales del artículo.

En este documento se sintetiza la información anterior.

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Referencia:

Pearson, C., & Delatte, N. (2006). Collapse of the Quebec bridge, 1907. Journal of performance of constructed facilities, 20(1), 84-91.

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Preguntas y respuestas sobre la DANA de Valencia que nos obligan a reflexionar

1. ¿Cómo explica el «modelo del queso suizo» que la DANA de 2024 no fuera solo un fenómeno natural, sino un fallo de múltiples barreras de defensa?

Esta pregunta aborda la raíz del desastre y la diferencia entre las condiciones latentes —infraestructuras obsoletas, urbanismo en zonas inundables y falta de mantenimiento— y los fallos activos —retrasos en las alertas y errores en la coordinación de la emergencia—. El análisis revela que la catástrofe ocurrió porque los «agujeros» de distintas áreas —la política, la supervisión, la infraestructura y la respuesta inmediata— se alinearon, lo que permitió que el peligro atravesara todas las defensas. Además, subraya que los desastres no son puramente «naturales», sino el resultado de decisiones humanas y de la ocupación de cauces críticos.

2. ¿Por qué se considera la infraestructura hidráulica un «seguro de vida» y qué consecuencias tuvo la falta de ejecución de las obras proyectadas en el barranco del Poyo?

El significado central de las fuentes técnicas y de las comisiones de investigación radica en que demuestran que las obras hidráulicas salvan vidas. Mientras que Valencia se salvó gracias al nuevo cauce del Turia y las poblaciones del río Magro vieron reducidos sus daños por la presa de Forata, la cuenca del Poyo carecía de infraestructuras de laminación, por lo que se produjo una avenida destructiva sin precedentes. La falta de inversión, la ralentización administrativa y la priorización de criterios ambientales por encima de los estructurales impidieron la ejecución de proyectos ya diseñados y aprobados.

3. ¿De qué manera el «fin de la estacionariedad climática» obliga a la ingeniería y al urbanismo a abandonar los registros históricos y adoptar un diseño basado en el rendimiento y la resiliencia?

Las fuentes consultadas destacan que el cambio climático ha invalidado el uso exclusivo de datos históricos para predecir el futuro. Fenómenos como la DANA de 2024 demuestran que lo que antes se consideraba un evento con un periodo de retorno de 500 años ahora puede ocurrir con mucha mayor frecuencia. Por tanto, es necesario rediseñar las infraestructuras con mayores márgenes de seguridad (retornos de 1000 años), utilizar modelos probabilísticos y aplicar el diseño basado en el desempeño (PBD), que garantiza que un sistema pueda seguir funcionando o recuperarse rápidamente cuando se vea superado.

4. ¿Por qué la «retirada estratégica» de las zonas de alto riesgo y el rediseño arquitectónico resiliente son ahora imperativos para convivir con el «riesgo residual» que las infraestructuras no pueden eliminar?

Esta pregunta aborda el hecho de que, durante décadas, se ha construido con una grave «amnesia hidrológica», ocupando zonas de flujo preferente que la naturaleza ha acabado por reclamar. El análisis de las fuentes indica que, dado que el «riesgo cero» no existe y las presas pueden verse superadas por eventos extremos, la reconstrucción no debe limitarse a reparar, sino a reubicar las infraestructuras críticas (colegios, centros de salud) fuera de las zonas de alto riesgo. En cuanto a las viviendas que permanecen en áreas inundables, se propone un cambio radical en los códigos de edificación: prohibir dormitorios y garajes en las plantas bajas, elevar las instalaciones críticas (electricidad, calderas) y utilizar materiales resistentes al agua que permitan recuperar rápidamente la funcionalidad. Por último, las fuentes subrayan que la educación pública y la cultura de la prevención (siguiendo modelos como el japonés) son medidas de bajo coste y alto impacto que salvan vidas cuando las barreras físicas fallan.

5. ¿Qué cambios son imprescindibles en la gobernanza y la coordinación institucional para evitar que la reconstrucción sea una mera réplica de los errores del pasado?

Las fuentes coinciden en que la reconstrucción no puede limitarse a reponer lo perdido, pues, de lo contrario, se perpetuaría la vulnerabilidad. Se recomienda la creación de un «ministerio del pensamiento» o de un equipo de reflexión que establezca directrices estratégicas a largo plazo y evite la «rapidez ilusoria» de las obras tácticas. Además, se reclama una gobernanza interadministrativa eficaz, posiblemente mediante consorcios en los que las administraciones deleguen competencias para unificar presupuestos y decisiones técnicas sobre las políticas, y así superar la fragmentación y la parálisis burocrática.

Creo que dos analogías o metáforas pueden aclarar algunos conceptos básicos:

  • Gestionar el territorio hoy es como construir en la ladera de un volcán. Podemos instalar sensores y construir diques para desviar la lava (infraestructuras), pero la verdadera seguridad depende de no construir los dormitorios en el camino de la colada (ordenación del territorio) y de que todos los habitantes sepan exactamente qué mochila coger y hacia dónde correr cuando suene la alarma (concienciación comunitaria).
  • Gestionar el riesgo de inundaciones hoy en día es como conducir un coche moderno por una autopista peligrosa: no basta con tener un motor potente (infraestructuras hidráulicas), también es necesario que los cinturones de seguridad y el airbag funcionen (alertas y protección civil), que el conductor esté capacitado (concienciación comunitaria) y que las normas de circulación se adapten a las condiciones meteorológicas de la vía, y no a cómo era el asfalto hace cincuenta años.

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Entrevista en Construnews — Monográfico infraestructuras en España

A continuación, os paso una entrevista que me hicieron recientemente en Construnews sobre las infraestructuras en España. Forma parte de una serie de entrevistas a personas relacionadas directamente con el sector de la construcción. Espero que os resulte interesante.

“Hay que reingenierizar el modelo de financiación, ejecutar estratégicamente los corredores ferroviarios y desbloquear el suelo para vivienda asequible”

¿Cómo valora el estado actual de las infraestructuras en España (transporte, energía, digitalización, logística)? ¿Cuáles son, a su juicio, los principales retos de país en los próximos 5‑10 años?

La valoración del estado actual de las infraestructuras españolas indica que el notable patrimonio de ingeniería civil presenta síntomas claros de desequilibrio, ya que el modelo se ha centrado excesivamente en la construcción de nuevas infraestructuras de muy alta capacidad, dejando en un segundo plano la conservación preventiva y correctiva de la red existente. En el ámbito viario, los firmes están deteriorados y los sistemas de contención y señalización están obsoletos. En el sector ferroviario, el éxito de la alta velocidad contrasta con la situación de la red convencional y de cercanías, que necesita atención debido a la falta de renovación de los sistemas de seguridad y de las catenarias, lo que provoca incidencias. Además, el hecho de que el ancho de vía sea diferente al de Europa sigue suponiendo un desafío para el transporte de mercancías. El reto más significativo es, por un lado, abordar la vivienda como un problema social y estructural prioritario a nivel nacional, dado el creciente difícil acceso de la población joven y de rentas medias. Por otro lado, la vulnerabilidad ante la emergencia climática, especialmente en lo referente a la gestión del agua, es crítica, por lo que existe una urgencia en materia de defensa contra inundaciones. Gran parte de los sistemas de drenaje se diseñaron basándose en series estadísticas que han quedado obsoletas, y no se está invirtiendo lo suficiente en modernizar las infraestructuras hidráulicas para soportar nuevos caudales punta.

¿Qué segmentos infraestructurales ofrecen mayor potencial de crecimiento para el sector de la construcción y la ingeniería? ¿Y cuáles están quedando fuera del foco?

La inversión se centra en una transición estructural que se está desplazando de la expansión territorial a la intensificación, la digitalización y la resiliencia. El principal motor de crecimiento es la transición energética, ya que la integración masiva de las energías renovables exige un ambicioso programa de refuerzo, digitalización y almacenamiento de la red eléctrica a gran escala. La necesidad de dotar al sistema de baterías industriales y de sistemas de bombeo reversible supone la aparición de un nuevo y gran nicho de mercado. El desarrollo urgente de vivienda asequible y social también se perfila como un segmento clave para el crecimiento del sector. La crisis hídrica convierte la reingeniería hidráulica en un sector estratégico, ya que la oportunidad radica en crear una nueva oferta hídrica mediante desaladoras y sistemas de tratamiento avanzado para la reutilización de aguas residuales, junto con la renovación de las redes de distribución para reducir las pérdidas por fugas. La ingeniería logística crecerá en la dotación de terminales intermodales y en la adaptación de las líneas de transporte al ancho de vía estándar europeo. No obstante, la priorización de grandes proyectos deja en un segundo plano segmentos cruciales para la cohesión. El mantenimiento de las carreteras de titularidad autonómica y provincial es un problema pendiente, al igual que la renovación de los sistemas de señalización del ferrocarril de cercanías. La falta de atención a las pequeñas obras de defensa hidráulica a nivel local (drenajes, encauzamientos) también es crítica.

El déficit de conservación lastra la red existente: señales obsoletas, firmes deteriorados y falta de mantenimiento.

¿Cómo evalúa la coordinación entre administraciones, sector privado y financiación (incluyendo fondos europeos)? ¿Qué mecanismos están funcionando y cuáles habría que reforzar?

La coordinación administrativa presenta una diferencia entre la solidez de la planificación de alto nivel y la lentitud de la fase de materialización. Aunque existe un consenso técnico adecuado y el sector privado ha demostrado su capacidad de ejecución, la principal fricción se debe a la fragmentación administrativa a nivel local y a la superposición de competencias en la financiación del mantenimiento de las redes. Esta situación provoca cuellos de botella en los trámites de expropiación y licencias. La llegada de los fondos europeos de recuperación ha supuesto una inyección de capital necesaria y ha dotado a la inversión de una clara orientación hacia la descarbonización. No obstante, ha puesto de manifiesto la necesidad de reforzar la capacidad administrativa para absorber y licitar el volumen de capital. El mayor riesgo económico es que esta financiación sustituya a la inversión ordinaria en conservación en lugar de complementarla. Para garantizar la sostenibilidad, es necesario establecer mecanismos que separen la gestión técnica del ciclo político. La propuesta más proactiva consiste en crear una Agencia Técnica de Proyectos Estratégicos que tenga autonomía para ejecutar obras de impacto nacional de forma ágil. En cuanto a la financiación, es fundamental sustituir el modelo presupuestario anual por contratos-programa plurianuales y de carácter finalista para la conservación.

Más allá de los discursos, ¿cómo se está incorporando la sostenibilidad en el diseño, ejecución y explotación de infraestructuras? ¿Podría compartir un caso inspirador o representativo?

La sostenibilidad ha dejado de ser un mero postulado ético para convertirse en un requisito técnico y normativo que rediseña el ciclo de vida de las infraestructuras. La ingeniería actual integra este concepto desde la fase de planificación, exigiendo el análisis del ciclo de vida de los activos para cuantificar y minimizar la huella de carbono de los materiales. Esto se traduce en una preferencia técnica por el uso de hormigones y asfaltos con un alto porcentaje de material reciclado y por la implementación de soluciones basadas en la naturaleza. Durante la ejecución, la sostenibilidad se centra en la economía circular mediante la obligación contractual de reutilizar y reciclar in situ los materiales de demolición. Durante la fase de explotación, la sostenibilidad se vincula a la eficiencia: la digitalización mediante sensores permite un mantenimiento predictivo que alarga la vida útil de los activos. Un ejemplo representativo de esta integración es la reingeniería hídrica en zonas con estrés hídrico. Se han desarrollado sistemas de regeneración de aguas residuales con tratamientos terciarios avanzados que permiten cerrar el ciclo del agua y producir un recurso predecible. Este proceso, que requiere mucha energía, se gestiona de forma sostenible al generarse energía a partir de biogás o energía solar.

La transición energética y la ingeniería del agua abren nuevos nichos clave para el sector.

Las infraestructuras ya no son solo estructuras físicas: mantenimiento predictivo, digital twins, infraestructura como servicio… ¿Cuál es su visión sobre esta transformación? ¿Qué proyectos le parecen referentes?

La ingeniería de infraestructuras ha superado la fase de la mera estructura física para transformarse en un sistema dinámico de información y servicio. El enfoque ha cambiado del coste de construcción a la eficiencia operativa a largo plazo. Esta revolución se basa en tres pilares: la monitorización masiva de activos para el mantenimiento predictivo, la creación del gemelo digital, que simula el comportamiento de la infraestructura ante escenarios de estrés, y la adopción del concepto de infraestructura como servicio, que fomenta la colaboración público-privada para construir sistemas duraderos. El gemelo digital es la herramienta clave, ya que permite realizar ensayos virtuales de resiliencia y ampliación sin afectar al activo físico. España está a la vanguardia en la aplicación práctica de esta tecnología. Un ejemplo destacado es la gestión de los túneles de la red de carreteras de alta capacidad, donde la iluminación y la ventilación se ajustan dinámicamente en tiempo real. Otro caso inspirador es el del sector ferroviario, donde el modelado virtual se utiliza para gestionar activos críticos, como la catenaria y los puentes, y simular el impacto físico para anticiparse a la probabilidad de fallo.

En un entorno de alta inversión pública y necesidad de eficiencia, ¿cómo se está calculando y midiendo el ROI en infraestructuras? ¿Podría compartir ejemplos reales o estimaciones? ¿Qué factores lo están condicionando más?

La medición de la rentabilidad de la inversión pública se centra en el retorno social de la inversión, desvinculándose del retorno financiero privado. El cálculo se realiza mediante el análisis coste-beneficio socioeconómico, cuyo principal indicador es el valor actual neto social (VAN social). El mantenimiento preventivo es el segmento con mayor y más estable rentabilidad social; los informes técnicos demuestran que por cada euro invertido en conservación oportuna se evitan entre cuatro y cinco euros en costes de reparación o reconstrucción futura. En contraste, la alta velocidad ferroviaria genera una Tasa Interna de Retorno Social significativa (a menudo superior al 8 %), pero su rentabilidad financiera es insuficiente. La precisión del cálculo se ve comprometida por la sobreestimación recurrente de las previsiones de demanda en las fases iniciales de muchos proyectos. Otros factores críticos son la dificultad para valorar monetariamente las externalidades blandas y los retrasos en la ejecución de la obra, ya que estos elevan el coste final y reducen la rentabilidad esperada.

A raíz de las últimas iniciativas de Bruselas (como el plan para conectar capitales europeas por alta velocidad), ¿qué papel debería jugar España en el nuevo mapa europeo? ¿Estamos preparados o en riesgo de quedar fuera?

El impulso de Bruselas para consolidar la Red Transeuropea de Transporte otorga a España un doble papel estratégico: eje principal de conexión de alta velocidad para viajeros y plataforma logística clave para canalizar el tráfico de mercancías. Sin embargo, a pesar de tener una de las redes de alta velocidad más extensas, España corre el riesgo de quedar menos integrada en el mapa logístico por una barrera técnica: el uso mayoritario del ancho de vía ibérico. Esta diferencia limita la competitividad del transporte de mercancías por ferrocarril. Si no se completa la adecuación al ancho de vía internacional de los corredores Mediterráneo y Atlántico antes de las fechas límite, existe el riesgo de que las mercancías elijan rutas alternativas. Para evitar una menor integración, es necesario reingenierizar los procesos de licitación pública para agilizar la ejecución de la inversión y centrarla en finalizar estos corredores clave y crear los nodos logísticos interiores.

Pensando en todos los modos —carretera, ferrocarril, puertos, aeropuertos, redes logísticas y digitales—, ¿qué ejes o áreas infraestructurales deberían ser prioritarios para mejorar la competitividad y cohesión territorial en España?

La inversión estratégica para mejorar la competitividad y la cohesión territorial debe resolver los cuellos de botella y priorizar la seguridad. El primer eje ineludible se centra en la intermodalidad y la logística de mercancías. Es de máxima prioridad estratégica completar la adaptación de los corredores mediterráneo y atlántico al ancho de vía internacional. El segundo gran eje es la vivienda, cuya provisión masiva y asequible es crucial para la cohesión social y para facilitar la movilidad laboral en zonas de alta demanda. El tercer eje fundamental es la seguridad y el abastecimiento hídrico. La respuesta a la sequía estructural pasa por invertir en infraestructuras que no dependan de las precipitaciones, como la regeneración de aguas residuales mediante un tratamiento avanzado y la ampliación de las plantas desaladoras. También es crucial invertir en obras de defensa y drenaje en cuencas fluviales para proteger a las poblaciones de las avenidas extremas. El cuarto eje se centra en la cohesión a través de la calidad del servicio. Es fundamental saldar el grave déficit de conservación acumulado en la red de carreteras de titularidad autonómica y provincial, que son vitales para la vertebración de la España rural. En cuanto a la prioridad digital, el objetivo es cerrar la brecha y garantizar la cobertura universal de banda ancha ultrarrápida en todos los municipios.

La sostenibilidad ya no es discurso: se mide, se diseña y se exige en todas las fases del ciclo de vida.

El aumento de costes de materiales, la tramitación lenta o la falta de personal cualificado afectan a las infraestructuras. ¿Qué medidas urgentes propondría para desbloquear estos frenos?

La alta inversión pública se ve obstaculizada por tres frenos principales: la volatilidad de los costes, la complejidad administrativa y la necesidad de reforzar el talento. La medida más urgente para hacer frente a la volatilidad de los precios es implementar un sistema de revisión contractual objetivo, automático y no discrecional. Esta medida debe complementarse con la posibilidad de que la Administración adquiera con antelación materiales estratégicos para proyectos clave. Para combatir la lentitud en la tramitación, es imperativo crear Unidades de Gestión de Proyectos Estratégicos que actúen como ventanilla única y coordinen los plazos de licencias y expropiaciones entre las distintas administraciones. Por último, para abordar la falta de personal cualificado, la Administración debe ofrecer condiciones salariales y de progresión profesional más competitivas. Es crucial que la normativa de contratación pública flexibilice la valoración y permita que la calidad técnica y la experiencia del equipo pesen más que el precio en los concursos de servicios de ingeniería.

Si pudiera proponer tres decisiones inmediatas que mejoren las infraestructuras españolas a corto y medio plazo, ¿cuáles serían y por qué?

La mejora de las infraestructuras españolas a corto y medio plazo requiere tomar cuatro decisiones de alto impacto ineludibles. La primera es la reingeniería del modelo de financiación del mantenimiento. Hay que establecer un sistema de contratos programa plurianuales para la conservación de la red de carreteras de alta capacidad y de ferrocarril. La segunda decisión ineludible se centra en la ejecución estratégica y la interoperabilidad. Es urgente crear una unidad ejecutora especializada y con autonomía técnica que se encargue de gestionar de manera integral y acelerada los corredores ferroviarios Mediterráneo y Atlántico. Esta medida resolvería el cuello de botella técnico del ancho de vía y garantizaría el cumplimiento de los plazos exigidos por la Unión Europea para 2030. La tercera decisión debe abordar la gestión eficiente del suelo y la construcción de viviendas asequibles, simplificando los trámites urbanísticos y movilizando suelo público de manera inmediata para aumentar el parque de viviendas sociales. Por último, la cuarta decisión debe resolver los frenos de la gestión: la volatilidad de los costes y la falta de talento. Es imprescindible revisar automáticamente los precios de los contratos de obra pública. De forma complementaria, es necesario modificar la normativa de contratación pública para que, en los servicios de ingeniería, la calidad técnica y la experiencia del equipo humano pesen más que el precio ofertado.

Digital twins, mantenimiento predictivo e infraestructuras como servicio: el futuro ya está en marcha.

Os dejo una conversación donde se habla de estos temas.

En este vídeo se resumen algunas de las ideas principales sobre las infraestructuras en España.

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Evaristo de Churruca y Brunet

Evaristo de Churruca y Brunet (1841 – 1917). https://landaburumiguel.blogspot.com/2015/05/bilbao-maritimo-e-industrial-1900.html

Evaristo de Churruca y Brunet fue un ingeniero de Caminos de prestigio internacional, primer conde de Motrico y figura clave en la transformación del puerto de Bilbao y de su ría en una infraestructura portuaria moderna de primer orden europeo. Su influencia profesional se extendió también a otros puertos de España y del extranjero, lo que consolidó su reputación más allá del País Vasco.

Nació en Izu (Navarra) el 26 de octubre de 1841. Era el hijo menor de José de Churruca y Ecenarro, diputado a Cortes por Vergara, senador vitalicio y regente de la Audiencia de Zaragoza, y de María del Carmen Brunet y Fernández de Arroyave. Aunque nació en Navarra, cuando todavía era niño, su familia se trasladó a Motrico (Guipúzcoa), de donde eran originarios, y allí Evaristo estudió sus primeras letras. Entre sus antepasados destacaba el insigne marino Cosme Damián de Churruca, héroe de la batalla de Trafalgar, cuya figura contribuiría a reforzar el prestigio familiar.

En 1852, continuó su formación en el Real Seminario de Bergara, centro de referencia para la educación ilustrada en el País Vasco. Cuatro años más tarde, en 1856, se trasladó a Madrid para preparar su ingreso en la Escuela de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, en la que fue admitido en 1857. Tras una brillante carrera académica, culminó sus estudios en 1863. Durante su etapa de estudiante destacó por sus calificaciones y llegó a ser considerado uno de los mejores alumnos de su promoción, lo que facilitó sus primeros destinos de responsabilidad en obras públicas. Ese mismo año se desplazó a Murcia para realizar las prácticas reglamentarias y asumió la dirección de la construcción de los faros de Cabo de Palos y Portmán, de primer y sexto orden, respectivamente, así como de otros trabajos de obra pública. En noviembre fue nombrado ingeniero segundo y, en 1865, formó parte de la comisión enviada a Valencia para estudiar las inundaciones del río Júcar. Poco después, con la creación de las divisiones hidrológicas, fue destinado a la de Valencia, donde permaneció hasta mayo de 1866. El año anterior había ascendido a ingeniero de primera categoría por antigüedad. Su siguiente destino fue Vizcaya, donde elaboró un estudio sobre la canalización de la ría de Guernica.

En estas primeras obras demostró una notable capacidad para integrar criterios hidráulicos, de navegación y de seguridad marítima, lo que anticipa sus soluciones posteriores en Bilbao. Su experiencia en Levante consolidó su familiaridad con diques, faros y obras de defensa costera, que luego reinterpretaría en el diseño del puerto exterior del Abra.

En enero de 1867, llegó a Puerto Rico con el empleo de ingeniero jefe de segunda clase y asumió la jefatura del Distrito Oriental. Durante su estancia en la isla llevó a cabo trabajos de gran relevancia. Realizó el levantamiento del plano hidrográfico y el estudio para la mejora del puerto de San Juan, trabajos ordinarios de obras públicas, como los puentes de Bayamón, Caguas y Mayagüez, y el proyecto y dirección de numerosas construcciones civiles y religiosas, especialmente necesarias tras los terremotos de 1867 y 1868. En 1870 fue nombrado inspector general de Obras Públicas de la isla. Desde este puesto, llevó a cabo un estudio para la regulación de los riegos de los ríos del departamento de Ponce, que sentó las bases para los sindicatos de riego encargados de administrar el cultivo de la caña de azúcar.

En Puerto Rico también se encargó de la instalación de la red telegráfica de la isla y canalizó ríos como el Bucaná y el Jacaguas, reforzando las infraestructuras hidráulicas y de comunicación del territorio. Tras seis años en Puerto Rico, Churruca solicitó su traslado a la Península. Antes de regresar, viajó a Cuba y a Estados Unidos, donde pudo conocer nuevas tendencias y materiales que influirían en su práctica profesional. De vuelta en Europa, en diciembre de 1874 fue destinado a la Secretaría de la Junta Consultiva de Caminos, Canales y Puertos, quedando al frente de la Sección de Carreteras y Ferrocarriles.

En 1877, una Real Orden le nombró director facultativo de las obras del puerto de Bilbao, cargo que asumió el 27 de noviembre. Churruca se enfrentó entonces a los problemas que frenaban el desarrollo del puerto vizcaíno: la denominada «barra de Portugalete», un sistema de bancos de arena móviles que impedían una navegación fluida y que, en ocasiones, llegaban a obstruir la salida de la ría, y el estado del propio río Nervión, que presentaba zonas peligrosas, escasa profundidad y carencia de infraestructuras. Estas condiciones elevaban los fletes, encarecían los seguros y perjudicaban gravemente al comercio, especialmente al del mineral de hierro. Entre 1881 y 1887, Churruca prolongó el antiguo muelle en ochocientos metros, conocido como «muelle de hierro», dándole una ligera curvatura para potenciar el encauzamiento natural del Nervión a través de los bancos de arena. Además, dragó catorce kilómetros de la ría, suavizó su trazado y la dotó de boyas de amarre, alumbrado eléctrico, grúas y tinglados.

En 1888 comenzó la ejecución de su proyecto más ambicioso: el puerto exterior. Este puerto exterior constaba de un dique de 1450 metros de longitud en el oeste (rompeolas de Santurce) y un contradique de 1072 metros (contramuelle de Algorta), convergentes entre sí y dejando una boca de 600 metros que abrigaba un enorme espacio de 316 hectáreas. Para 1908, Churruca había dragado 13 388 685 metros cúbicos del fondo de la ría. Gracias a estas mejoras, el volumen de agua que entraba en el estuario con las mareas se duplicó y la actividad comercial del puerto bilbaíno se multiplicó: en menos de veinte años, el movimiento total de mercancías aumentó cinco veces (de 11 340 399 toneladas en el periodo 1878-1879 a 51 792 804 toneladas en el periodo 1896-1897) y la capacidad media de los buques que accedían a la ría se triplicó.

El proyecto definitivo de Churruca se inspiró en estudios comparativos con el puerto francés de Saint-Jean-de-Luz y que la ejecución del gran dique exterior fue adjudicada a la sociedad francesa Coiseau, Couvreux et Allard, con un coste cercano a cuarenta millones de pesetas y unos catorce años de obras. Se considera que estas actuaciones transformaron el puerto de Bilbao en uno de los más seguros y competitivos de España y un factor decisivo para el despegue industrial de la ría.

Churruca permaneció al frente de las obras hasta la finalización de los trabajos exteriores y dejó proyectadas las actuaciones interiores. En 1902 se concluyó la construcción del rompeolas y, un año después, la del contradique. En 1906, comenzó la construcción del muelle de la reina Victoria para trasatlánticos, que medía 627 metros de largo. En 1908, pese a las súplicas de quienes le conocían, se retiró de su cargo al acercarse a los 67 años, la edad fijada para la jubilación forzosa. En ese momento se encontraba en el apogeo de su prestigio profesional, y su retirada fue percibida en Bilbao como el cierre de una etapa histórica en la lucha secular de la villa por dominar la ría.

Su labor fue reconocida en múltiples ocasiones. Durante su etapa en Ultramar, había recibido la Encomienda de Isabel la Católica por su destacada labor en Puerto Rico. En 1880 obtuvo la Cruz de Carlos III y, siete años más tarde, la Encomienda Ordinaria de Isabel la Católica. Ese mismo año, la reina regente María Cristina le entregó personalmente la Gran Cruz de Isabel la Católica en el último tramo del muelle de Portugalete. A raíz de esta concesión, la Cámara de Comercio de Bilbao promovió una suscripción para regalarle las insignias correspondientes engastadas con pedrería fina y brillantes. En octubre de 1901 fue ascendido a inspector general de primera clase por antigüedad. En 1902 recibió la Legión de Honor del Gobierno francés y los honores culminaron en 1908, cuando Alfonso XIII le otorgó el título de conde de Motrico. Su memoria pervive en múltiples espacios: existe un monumento en Getxo, así como calles y muelles con su nombre en Mutriku, Las Arenas y Bilbao (como el muelle Evaristo Churruca).

Además de su actividad técnica, Churruca fue un hombre serio, trabajador, tenaz y profundamente amante de su tierra. Cultivó la lengua vasca o euskera, a la que dedicó varios ensayos filológicos. Con motivo de su retirada, recibió numerosas muestras de respeto y homenajes. El Ayuntamiento de Bilbao le nombró hijo adoptivo de la villa.

Publicó alrededor de 80 artículos en la Revista de Obras Públicas, en los que abordó problemas de ingeniería portuaria, hidráulica y de comunicación, constituyendo un cuerpo doctrinal de referencia para la ingeniería española de finales del siglo XIX. Pocas semanas después de su muerte, la propia Revista de Obras Públicas le dedicó un extenso obituario profesional, y en 1966 se publicó allí una importante semblanza biográfica firmada por Amalio Graíño Bertrand, que consolidó la imagen de Churruca como uno de los grandes ingenieros de su época.

Murió en Bilbao el 3 de abril de 1917 y su cuerpo reposa en el panteón familiar de Motrico, la localidad a la que siempre permaneció estrechamente vinculado. En el ámbito historiográfico actual se le considera una figura clave en la historia económica y urbana de Bilbao y de la ría del Nervión, por su papel en la articulación del puerto como motor del desarrollo minero e industrial.

Os dejo algunos vídeos sobre este personaje ilustre.

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5 lecciones sorprendentes de la IA para construir puentes más sostenibles y económicos.

La tesis doctoral leída recientemente por Lorena Yepes Bellver se centra en la optimización del diseño de puentes de losa de hormigón pretensado para pasos elevados con el fin de mejorar la sostenibilidad económica y ambiental mediante la minimización de costes, energía incorporada y emisiones de CO₂. Con el fin de reducir la elevada carga computacional del análisis estructural, la metodología emplea un marco de optimización de dos fases asistido por modelos sustitutos, en el que se destaca el uso de Kriging y redes neuronales artificiales (RNA).

En concreto, la optimización basada en Kriging condujo a una reducción de costes del 6,54 % al disminuir significativamente el consumo de hormigón y acero activo sin comprometer la integridad estructural. Si bien las redes neuronales demostraron una mayor precisión predictiva global, el modelo Kriging resultó más eficaz para identificar los óptimos locales durante el proceso de búsqueda. El estudio concluye que las configuraciones de diseño óptimas priorizan el uso de altos coeficientes de esbeltez y suponen una reducción del hormigón y del acero activo en favor del acero pasivo, con el fin de mejorar la eficiencia energética. Finalmente, la investigación integra la toma de decisiones multicriterio (MCDM, por sus siglas en inglés) para evaluar de manera integral los diseños en función de sus objetivos económicos, estructurales y ambientales.

Cuando pensamos en la construcción de grandes infraestructuras, como los puentes, suele venirnos a la mente la imagen de proyectos masivos, increíblemente caros y con un gran impacto ambiental. Son gigantes de hormigón y acero que, aunque necesarios, parecen irrenunciablemente vinculados a un alto coste económico y ecológico.

Sin embargo, ¿y si la inteligencia artificial nos estuviera mostrando un camino para que estos gigantes de hormigón fueran más ligeros, económicos y respetuosos con el planeta? Una reciente tesis doctoral sobre la optimización de puentes está desvelando hallazgos impactantes y, en muchos casos, sorprendentes. Este artículo resume esa compleja investigación en cinco lecciones clave y a menudo sorprendentes que no solo se aplican a los puentes, sino que anuncian una nueva era en el diseño de infraestructuras.

1. La sostenibilidad cuesta mucho menos de lo que crees.

Uno de los descubrimientos más importantes de la investigación es que la idea de que la sostenibilidad siempre implica un alto sobrecoste es, en gran medida, un mito. La optimización computacional demuestra que la viabilidad económica y la reducción del impacto ambiental no son objetivos opuestos.

La tesis doctoral lo cuantifica con precisión: un modesto aumento de los costes de construcción (inferior al 1 %) puede reducir sustancialmente las emisiones de CO₂ (en más de un 2 %). Este dato es muy relevante, ya que demuestra que con un diseño inteligente asistido por modelos predictivos se puede conseguir un beneficio medioambiental significativo con una inversión mínima. La sostenibilidad y la rentabilidad pueden y deben coexistir en el diseño de las infraestructuras del futuro.

2. El secreto está en la esbeltez: cuanto más fino, más eficiente.

En el diseño de un puente, la «relación de esbeltez» es un concepto clave que define la proporción entre la altura del tablero (su grosor) y la longitud del vano principal. Tradicionalmente, podríamos pensar que «más robusto es más seguro», pero la investigación demuestra lo contrario.

El estudio identificó una relación de esbeltez óptima para minimizar el impacto ambiental. Concretamente, el estudio halló una relación de esbeltez de aproximadamente 1/30 para optimizar las emisiones de CO₂ y de aproximadamente 1/28 para optimizar la energía incorporada. Esto significa que, en lugar de construir puentes masivos por defecto, los modelos de IA demuestran que un diseño más esbelto y afinado no solo es estructuralmente sólido, sino también mucho más eficiente en el uso de materiales. Este diseño más esbelto se logra no solo usando menos material en general, sino también mediante un sorprendente reequilibrio entre los componentes clave de la estructura, como veremos a continuación.

3. El equilibrio de materiales: menos hormigón, más acero (pasivo).

Quizás uno de los descubrimientos más sorprendentes es que el diseño más sostenible no consiste simplemente en utilizar menos cantidad de todos los materiales. La solución óptima es más un reequilibrio inteligente que una simple reducción general.

La investigación revela que los diseños optimizados lograron reducir el uso de hormigón en un 14,8 % y de acero activo (el acero de pretensado que tensa la estructura) en un 11,25 %. Sin embargo, este descenso se compensa con un aumento de la armadura pasiva (el acero convencional que refuerza el hormigón). Esto resulta contraintuitivo, ya que la intuición ingenieril a menudo favorece una reducción uniforme de los materiales. Sin embargo, los modelos computacionales identifican un complejo intercambio —sacrificar un material más barato (hormigón) por otro más caro (acero pasivo)— para alcanzar un diseño globalmente óptimo en términos de coste y emisiones de CO₂, un equilibrio que sería extremadamente difícil de lograr con métodos de diseño tradicionales.

4. Precisión frente a dirección: El verdadero poder de los modelos predictivos.

Al comparar diferentes modelos de IA, como las redes neuronales artificiales y los modelos Kriging, la tesis doctoral reveló una lección fundamental sobre su verdadero propósito en ingeniería.

El estudio reveló que, si bien las redes neuronales ofrecían predicciones absolutas más precisas, el modelo Kriging era más eficaz para identificar las regiones de diseño óptimas. Esto pone de manifiesto un aspecto crucial sobre el uso de la IA en el diseño: su mayor potencial no radica en predecir un valor exacto, como si fuera una bola de cristal, sino en guiar al ingeniero hacia la «región» del diseño donde se encuentran las mejores soluciones posibles. La IA es una herramienta de exploración y dirección que permite navegar por un universo de posibilidades para encontrar de forma eficiente los diseños más prometedores.

5. La optimización va directo al bolsillo: reducción de costes superior al 6 %.

Más allá de los objetivos medioambientales, la investigación demuestra que estos modelos de IA son herramientas muy potentes para la optimización económica directa. Este descubrimiento no se refiere al equilibrio entre coste y sostenibilidad, sino a la reducción pura y dura de los costes del proyecto.

La tesis doctoral muestra que el método de optimización basado en Kriging consigue una reducción de costes del 6,54 %. Esta importante reducción se consigue principalmente minimizando el uso de materiales: un 14,8 % menos de hormigón y un 11,25 % menos de acero activo, el acero de pretensado más especializado y costoso. Esto demuestra de forma contundente que los modelos sustitutivos no solo sirven para alcanzar metas ecológicas, sino que también son una herramienta de gran impacto para la optimización económica en proyectos a gran escala.

Conclusión: Diseñando el futuro, un puente a la vez.

La inteligencia artificial y los modelos de optimización han dejado de ser conceptos abstractos para convertirse en herramientas prácticas que permiten descubrir formas novedosas y eficientes de construir la infraestructura del futuro. Los resultados de esta investigación demuestran que es posible diseñar y construir puentes que sean más económicos y sostenibles al mismo tiempo.

Estos descubrimientos no solo se aplican a los puentes, sino que abren la puerta a una nueva forma de entender la ingeniería. Si la IA puede rediseñar algo tan grande como un puente para hacerlo más sostenible, ¿qué otras grandes industrias están a punto de transformarse con un enfoque similar?

En este audio podéis escuchar una conversación sobre este tema.

Este vídeo resume las ideas principales.

Aquí tenéis un documento resumen de las ideas básicas.

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Referencias:

YEPES-BELLVER, L.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Predictive modeling for carbon footprint optimization of prestressed road flyovers. Applied Sciences, 15(17), 9591. DOI:10.3390/app15179591

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

ZHOU, Z.; WANG, Y.J.; YEPES-BELLVER, L.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Intelligent monitoring of loess landslides and research on multi-factor coupling damage. Geomechanics for Energy and the Environment, 42:100692. DOI:10.1016/j.gete.2025.100692

ZHOU, Z.; YEPES-BELLVER, L.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Study on the failure mechanism of deep foundation pit of high-rise building: comprehensive test and microstructure coupling. Buildings, 15(8), 1270. DOI:10.3390/buildings15081270

YEPES-BELLVER, L.; BRUN-IZQUIERDO, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Surrogate-assisted cost optimization for post-tensioned concrete slab bridges. Infrastructures, 10(2): 43. DOI:10.3390/infrastructures10020043.

BLIGHT, T.; MARTÍNEZ-PAGÁN, P.; ROSCHIER, L.; BOULET, D.; YEPES-BELLVER, L.; YEPES, V. (2025). Innovative approach of nomography application into an engineering educational context. Plos One, 20(2): e0315426. DOI:10.1371/journal.pone.0315426

NAVARRO, I.J.; VILLALBA, I.; YEPES-BELLVER, L.; ALCALÁ, J. Social Life Cycle Assessment of Railway Track Substructure Alternatives. J. Clean. Prod. 2024, 450, 142008.

YEPES-BELLVER, L.; BRUN-IZQUIERDO, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2024). Artificial neural network and Kriging surrogate model for embodied energy optimization of prestressed slab bridges. Sustainability, 16(19), 8450. DOI:10.3390/su16198450

YEPES-BELLVER, L.; BRUN-IZQUIERDO, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2023). Embodied energy optimization of prestressed concrete road flyovers by a two-phase Kriging surrogate model. Materials, 16(20); 6767. DOI:10.3390/ma16206767

YEPES-BELLVER, L.; BRUN-IZQUIERDO, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2022). CO₂-optimization of post-tensioned concrete slab-bridge decks using surrogate modeling. Materials, 15(14):4776. DOI:10.3390/ma15144776

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Tesis doctoral: Optimización sostenible y resiliente de edificios con estructuras híbridas y mixtas

De izquierda a derecha: Fermín Navarrina, Víctor Yepes, Iván Negrín, Tatiana García y Rasmus Rempling.

Hoy, 19 de diciembre de 2025, ha tenido lugar la defensa de la tesis doctoral de D. Iván Antonio Negrín Díaz, titulada “Metaheuristic optimization for the sustainable and resilient design of hybrid and composite frame building structures with advanced integrated modeling”, dirigida por los profesores Víctor Yepes y Moacir Kripka. La tesis ha obtenido la máxima calificación de sobresaliente «cum laude». A continuación, presentamos un breve resumen de la misma.

El cambio climático y la rápida expansión de las áreas urbanas han intensificado el impacto ambiental del sector de la construcción, responsable de cerca del 37 % de las emisiones globales de CO₂ y de más de un tercio del consumo energético mundial. Por tanto, mejorar la sostenibilidad y la resiliencia de las estructuras de edificios se ha convertido en una prioridad esencial, plenamente alineada con los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas. Esta tesis doctoral aborda este reto mediante el desarrollo de un marco de diseño optimizado que permite obtener soluciones innovadoras, sostenibles y resilientes para estructuras porticadas.

El objetivo principal de la investigación es crear y validar metodologías avanzadas que integren tipologías estructurales híbridas y mixtas con estrategias de optimización de vanguardia apoyadas en modelos estructurales de alta fiabilidad. Para ello, se formulan problemas de optimización que consideran conjuntamente criterios económicos, ambientales, constructivos, de durabilidad y de seguridad estructural, e incorporan, además, aspectos frecuentemente ignorados, como la interacción suelo-estructura, la robustez frente al colapso progresivo y el desempeño ambiental a lo largo del ciclo de vida de la estructura. Entre los objetivos específicos, destacan los siguientes: evaluar metaheurísticas avanzadas y técnicas de optimización asistida por metamodelos; cuantificar los riesgos de modelos estructurales simplificados; integrar la resiliencia como restricción de diseño; valorar los beneficios de tipologías híbridas y mixtas; explorar estrategias de optimización multiobjetivo; y comparar enfoques de diseño basados en fases iniciales y en el ciclo de vida.

Los resultados muestran que las estrategias metaheurísticas avanzadas y asistidas por metamodelos (como BBO-CINS, enfoques basados en Kriging y Optimización Escalarizada de Pareto) superan claramente a los algoritmos tradicionales, ya que logran reducciones de hasta el 90 % en el coste computacional en problemas de un solo objetivo y mejoras de hasta el 140 % en la calidad del frente de Pareto en problemas de varios objetivos. Asimismo, se evidencia el riesgo de simplificar en exceso los modelos estructurales: omitir aspectos críticos, como la interacción suelo-estructura o los elementos secundarios (forjados, muros), puede distorsionar el diseño, comprometer la seguridad (por ejemplo, al subestimar la resistencia al colapso) y aumentar los impactos ambientales a largo plazo, debido al deterioro acelerado y a las mayores necesidades de mantenimiento. También se demuestra que, al incorporar la resiliencia como restricción de diseño en lugar de tratarla como un objetivo de optimización, es posible mejorar la robustez frente al colapso progresivo sin perjudicar la sostenibilidad y reducir la carga ambiental del diseño robusto en torno al 11 % al considerar elementos estructurales secundarios.

A nivel de componentes estructurales, la optimización de las vigas de acero soldadas confirmó las ventajas de la hibridación y de las geometrías variables, lo que dio lugar a la tipología Transversely Hybrid Variable Section (THVS), que reduce los costes de fabricación hasta en un 70 % respecto a las vigas I convencionales. Su integración en pórticos compuestos de hormigón armado y elementos THVS proporcionó mejoras adicionales en sostenibilidad, con reducciones del 16 % en emisiones y del 11 % en energía incorporada en las fases iniciales de diseño, y hasta un 30 % en emisiones de ciclo de vida en comparación con los sistemas tradicionales de hormigón armado. La inclusión de forjados y muros estructurales amplificó estos beneficios, reduciendo los impactos del ciclo de vida hasta en un 42 % respecto a configuraciones de pórticos en las que solo el esqueleto trabaja estructuralmente (omitiendo forjados y muros).

En conjunto, esta tesis demuestra que las metodologías de diseño basadas en la optimización, apoyadas en modelos estructurales realistas y en estrategias computacionales avanzadas, permiten concebir edificios que, al mismo tiempo, son más sostenibles y resilientes. Al resaltar las ventajas de las tipologías híbridas y mixtas e integrar la resiliencia sin comprometer la sostenibilidad, la investigación establece un marco claro para el diseño contemporáneo. Además, al enfatizar la optimización a lo largo de todo el ciclo de vida, ofrece una base metodológica sólida para impulsar una nueva generación de edificaciones alineadas con los objetivos globales de sostenibilidad y de acción climática.

Referencias:

  1. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Life-cycle environmental impact optimization of an RC-THVS composite frame for sustainable construction. Engineering Structures, 345, 121461. DOI:10.1016/j.engstruct.2025.121461
  2. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Manufacturing cost optimization of welded steel plate I-girders integrating hybrid construction and tapered geometry. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 140, 1601-1624. DOI:10.1007/s00170-025-16365-2
  3. NEGRÍN, I.; CHAGOYÉN, E.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). An integrated framework for Optimization-based Robust Design to Progressive Collapse of RC skeleton buildings incorporating Soil-Structure Interaction effects. Innovative Infrastructure Solutions, 10:446. DOI:10.1007/s41062-025-02243-z
  4. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Design optimization of a composite typology based on RC columns and THVS girders to reduce economic cost, emissions, and embodied energy of frame building construction. Energy and Buildings, 336:115607. DOI:10.1016/j.enbuild.2025.115607
  5. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Metamodel-assisted design optimization of robust-to-progressive-collapse RC frame buildings considering the impact of floor slabs, infill walls, and SSI implementation. Engineering Structures, 325:119487. DOI:10.1016/j.engstruct.2024.119487
  6. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2024). Optimized Transverse-Longitudinal Hybrid Construction for Sustainable Design of Welded Steel Plate Girders. Advances in Civil Engineering, 2024:5561712. DOI:10.1155/2024/5561712.
  7. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2023). Multi-criteria optimization for sustainability-based design of reinforced concrete frame buildings. Journal of Cleaner Production, 425:139115. DOI:10.1016/j.jclepro.2023.139115
  8. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2023). Metamodel-assisted meta-heuristic design optimization of reinforced concrete frame structures considering soil-structure interaction. Engineering Structures, 293:116657. DOI:10.1016/j.engstruct.2023.116657
  9. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2023). Design optimization of welded steel plate girders configured as a hybrid structure. Journal of Constructional Steel Research, 211:108131. DOI:10.1016/j.jcsr.2023.108131
  10. TERREROS-BEDOYA, A.; NEGRÍN, I.; PAYÁ-ZAFORTEZA, I.; YEPES, V. (2023). Hybrid steel girders: review, advantages and new horizons in research and applications. Journal of Constructional Steel Research, 207:107976. DOI:10.1016/j.jcsr.2023.107976.
  11. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2023). Metamodel-assisted design optimization in the field of structural engineering: a literature review. Structures, 52:609-631. DOI:10.1016/j.istruc.2023.04.006

 

Del desastre del Tay al icono del Forth: la extraordinaria carrera de Benjamin Baker

Sir Benjamin Baker (1840 – 1907). https://es.wikipedia.org/wiki/Benjamin_Baker_(ingeniero)

Sir Benjamin Baker (31 de marzo de 1840 – 19 de mayo de 1907) fue un ingeniero civil británico de la época victoriana y una de las figuras más influyentes de la ingeniería del siglo XIX. Nació en Keyford, actualmente parte de Frome (Somerset), hijo de Benjamin Baker, asistente principal en la ferrería de Tondu, y de Sarah Hollis. Estudió en la Cheltenham Grammar School y, a los dieciséis años, comenzó su aprendizaje en los talleres de ferrería de Messrs. Price y Fox, en Neath Abbey. Tras completarlo, trabajó durante dos años como asistente de W. H. Wilson, antes de trasladarse a Londres, donde inició una larga colaboración con Sir John Fowler. En 1861 comenzó a trabajar como su asistente y en 1869 se convirtió en su jefe de ingenieros. En 1875, se hizo socio. Ese mismo año, asumió la responsabilidad de la construcción del ferrocarril subterráneo de distrito entre Westminster y la City de Londres y, pronto, fue consultado para otros proyectos de líneas subterráneas que empleaban túneles tubulares profundos de hierro fundido, tecnología que se convertiría en un estándar para el desarrollo del metro de Londres. También participó en la construcción del Ferrocarril Metropolitano de Londres y, en paralelo, colaboró en el diseño del tren elevado de Nueva York, inaugurado en 1868 y del que aún se conserva una parte como paseo peatonal.

Ya en esta etapa temprana, se consolidó como experto en estructuras metálicas y en obras ferroviarias urbanas, lo que lo situó en la primera línea de la ingeniería aplicada al rápido crecimiento de las grandes ciudades industriales.

Durante la década de 1860 y principios de la de 1870, Baker escribió importantes artículos sobre puentes de gran longitud y sobre vigas y travesaños, entre los que destacan los de 1867 y su serie The Strength of Brickwork, de 1872, en la que sostenía que la resistencia a tracción del cemento no debía pasarse por alto en los cálculos estructurales. En la década de 1870, publicó un libro sobre puentes ferroviarios de gran longitud que anticipó el uso generalizado del acero en grandes estructuras y demostró que este material permitía luces mucho mayores. También diseñó los muelles de Avonmouth y Hull, y proyectó tanto el barco como el dispositivo utilizado para transportar desde Egipto y volver a erigir en Londres el obelisco conocido como «Aguja de Cleopatra», que llegó al Reino Unido entre 1877 y 1878 y que actualmente se encuentra a orillas del Támesis. Su participación en el traslado de la Aguja de Cleopatra fue ampliamente comentada en la prensa técnica de la época y reforzó su reputación como ingeniero capaz de resolver problemas logísticos y estructurales de gran complejidad.

En 1879 se produjo el desastre del puente ferroviario del Tay, que se derrumbó causando numerosas víctimas. Al año siguiente, Baker fue nombrado perito judicial en la investigación oficial del accidente. Aunque actuaba en nombre del ingeniero Thomas Bouch, mantuvo su independencia profesional en todo momento. Rebatió la hipótesis de que el puente hubiera sido derribado por el viento y llevó a cabo un análisis exhaustivo de las estructuras cercanas, concluyendo que la presión del viento la noche del derrumbe no había superado las 15 libras por pie cuadrado, muy por debajo del mínimo necesario para provocar la caída. Esta intervención reforzó aún más su prestigio internacional en el ámbito de la ingeniería de puentes. A raíz de esta investigación, Baker insistió en la necesidad de criterios de cálculo más rigurosos frente a cargas de viento y en la revisión crítica de los métodos empíricos empleados hasta entonces en el diseño de grandes puentes de celosía.

Puente del Tay original visto desde el norte. https://es.wikipedia.org/wiki/Benjamin_Baker_(ingeniero)

Poco después comenzó el proyecto que marcaría su carrera: la construcción del puente de Forth. Tras desestimarse en 1880 el proyecto original de Thomas Bouch a raíz de las conclusiones de la investigación del puente del Tay, Baker y Fowler se encargaron del diseño del nuevo puente, cuya construcción se llevó a cabo entre 1882 y 1890 bajo la dirección de William Arrol. Construido completamente en acero, se convirtió en una obra pionera y en el puente en ménsula más grande del mundo. Con una longitud total de 2528,6 metros, tramos principales de 521,2 metros y torres de 104 metros de altura, el proyecto fue sin precedentes. Se utilizaron más de 55 000 toneladas de acero, 18 122 m³ de granito y más de ocho millones de remaches. En la obra participaron cerca de 4600 trabajadores y la cifra de fallecidos, estimada originalmente en 57, fue revisada posteriormente hasta alcanzar 98 víctimas. Baker popularizó el diseño mediante conferencias y célebres demostraciones públicas en las que utilizaba a personas para ilustrar la estabilidad del sistema en voladizo. El puente fue inaugurado el 4 de marzo de 1890 por el príncipe de Gales, el futuro Eduardo VII, quien remachó la última pieza, un remache de oro. El coste total de la obra ascendió a tres millones de libras, una cifra extraordinaria para la época. Como reconocimiento a esta hazaña, Baker fue nombrado caballero y la Royal Society lo eligió como miembro ese mismo año. Más tarde, en 1892, la Academia de Ciencias de Francia concedió a Fowler y a Baker el premio Poncelet, duplicando la cuantía para Baker, quien recibió 2000 francos. Los análisis metalúrgicos realizados en torno a 2002 confirmaron la alta calidad del acero empleado.

El puente de Forth se convirtió enseguida en un símbolo de la ingeniería victoriana y fue considerado durante décadas un paradigma de seguridad estructural, hasta el punto de emplearse como ejemplo en manuales y cursos de ingeniería de todo el mundo. Su sistema de ménsulas y anclajes, junto con el uso masivo del acero, influyó directamente en el diseño de otros grandes puentes ferroviarios y contribuyó a fijar nuevas normas de cálculo para estructuras hiperestáticas de gran luz.

Puente de Forth. https://es.wikipedia.org/wiki/Puente_de_Forth

Además de su trabajo en el Reino Unido, Baker participó en numerosos proyectos internacionales. En Estados Unidos, asesoró a James B. Eads en San Luis y fue consultado para diseñar un sistema de trabajo que permitiera completar el túnel bajo el río Hudson de forma segura, cuando su construcción corría el riesgo de hundimiento. También participó en el proyecto de la torre de Watkin, impulsado en 1891 por el magnate ferroviario Edward Watkin con el objetivo de superar en altura a la Torre Eiffel. Baker fue designado para supervisar su construcción, pero los problemas económicos provocaron que las obras se detuvieran en 1895 y que la estructura, inacabada, fuera demolida en 1907. Su actuación como consultor en Estados Unidos consolidó su perfil de ingeniero “global”, capaz de intervenir en problemas que iban desde grandes puentes metálicos hasta obras subterráneas complejas bajo ríos de caudal considerable.

Entre 1898 y 1902, participó como ingeniero consultor en la construcción de la primera presa de Asuán, diseñada por Sir William Willcocks y ejecutada por la compañía de Sir John Aird. Esta obra formaba parte de los esfuerzos británicos por regular las crecidas del Nilo tras la ocupación de Egipto. La presa fue inaugurada el 10 de diciembre de 1902 por Arturo de Connaught y constituyó uno de los proyectos hidráulicos más importantes de su tiempo. Por su contribución a esta obra, Baker fue nombrado caballero comandante de la Orden del Baño (KCB). Su experiencia previa en grandes estructuras metálicas y en el análisis de cargas fue fundamental para evaluar la estabilidad de la presa frente a las variaciones extremas del caudal del Nilo.

A lo largo de su carrera, Baker escribió numerosos artículos y publicaciones técnicas y recibió reconocimientos importantes. Entre 1895 y 1896 fue presidente de la Institución de Ingenieros Civiles y vicepresidente de la Royal Society desde ese año hasta su fallecimiento. En 1899, fue elegido miembro honorario extranjero de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias y en 1902, se convirtió en miembro honorario de la Real Sociedad de Edimburgo. Su figura también se honra con una vidriera situada en el lado norte de la nave de la Abadía de Westminster. Además, se le dedicaron obituarios extensos en las principales revistas técnicas británicas, que lo presentaban como el prototipo del ingeniero victoriano: competente, práctico y, al mismo tiempo, atento al desarrollo de la teoría estructural.

Sir Benjamin Baker falleció en Pangbourne, Berkshire, en 1907, donde pasó sus últimos años. Fue enterrado en Idbury (Oxfordshire). Su legado perdura como uno de los ingenieros más brillantes y versátiles de la era victoriana, y como protagonista de algunas de las obras más emblemáticas de la ingeniería civil moderna. En la historiografía actual se le reconoce como una figura puente entre la ingeniería basada en la experiencia empírica del hierro y la ingeniería del acero apoyada en métodos de cálculo más rigurosos, y su nombre sigue asociado de manera casi inseparable al puente de Forth.

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Optimización multiobjetivo de pasarelas mixtas: un equilibrio entre sostenibilidad y protección frente al fuego

Acaban de publicar un artículo nuestro en Structural Engineering and Mechanics, una de las revistas de referencia del JCR. Este trabajo sintetiza los resultados de un estudio en el que se presenta un marco de optimización multiobjetivo innovador para el diseño de pasarelas peatonales con estructuras mixtas de acero y hormigón.

La investigación se enmarca en el proyecto RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. A continuación, se presenta un resumen del trabajo y de la información contextual.

El objetivo principal de esta investigación ha sido equilibrar la eficiencia económica y medioambiental con la seguridad estructural y el confort del usuario, integrando de manera única la resiliencia ante incendios. A diferencia de investigaciones previas, este trabajo incorpora seis escenarios distintos de exposición al fuego, desde 320 hasta 720 segundos, para evaluar el rendimiento de la estructura en condiciones extremas.

Los resultados revelan una relación directa y lineal entre el coste y las emisiones de CO₂, lo que demuestra que por cada dólar estadounidense (1 USD) ahorrado en el coste por metro de la estructura, se reduce la emisión de 0,7727 kg de CO₂. Este descubrimiento posiciona la optimización de costes como una estrategia que favorece la sostenibilidad económica y medioambiental.

Un descubrimiento clave es que se pueden lograr mejoras sustanciales en la seguridad contra incendios con inversiones moderadas. Un aumento del 23 % en el coste permite que la estructura resista casi 8 minutos (460 segundos) de exposición al fuego antes de colapsar, mientras que incrementos menores, del 3,91 % y 15,06 %, aseguran la estabilidad durante 320 y 400 segundos, respectivamente. El estudio también pone de manifiesto un cambio fundamental en la configuración del diseño óptimo: mientras que los diseños esbeltos son más eficientes en términos de coste y emisiones en condiciones normales, las configuraciones más compactas son necesarias para garantizar la seguridad en caso de exposición prolongada al fuego. Estos resultados ofrecen directrices prácticas para el desarrollo de infraestructuras urbanas más seguras, resilientes y sostenibles.

1. Marco de optimización multiobjetivo.

El estudio aborda una brecha crítica en ingeniería estructural: la falta de investigaciones que apliquen métodos de optimización a infraestructuras reales, integrando simultáneamente criterios de sostenibilidad (económicos, medioambientales y sociales) y de seguridad, especialmente en condiciones extremas, como la exposición al fuego.

1.1. Metodología aplicada

El análisis se centra en una pasarela peatonal de estructura mixta de acero y hormigón, con una luz de 17,5 metros, ubicada en el sur de Brasil. Con el fin de hallar las soluciones óptimas, se empleó un algoritmo de Búsqueda de Armonía Multiobjetivo (MOHS, por sus siglas en inglés), desarrollado a medida en Python. El proceso de optimización busca minimizar simultáneamente tres funciones objetivo:

  • Coste: coste de los materiales necesarios para construir la estructura, basado en los precios del mercado brasileño.
  • Emisiones de CO₂: el impacto ambiental, medido por las emisiones de CO₂ asociadas a la producción de los materiales, para lo que se han utilizado indicadores específicos de la región objeto de estudio.
  • Aceleración vertical máxima: medida del confort de los peatones, calculada a partir de las vibraciones inducidas por su movimiento.

El modelo tiene en cuenta ocho variables de diseño discretas, como el espesor de la losa de hormigón y las dimensiones de las vigas de acero, lo que da como resultado un espacio de búsqueda de 7×10¹¹ soluciones posibles.

Ilustración de la pasarela mixta

1.2. Escenarios de exposición al fuego.

Una de las innovaciones centrales del estudio es incorporar la resiliencia al fuego en el proceso de optimización. Se ha simulado un escenario de incendio de un vehículo debajo de una pasarela utilizando una curva tiempo-temperatura específica, desarrollada a partir de pruebas experimentales realizadas en puentes no confinados. Además de la condición a temperatura ambiente (0 segundos), se analizaron seis periodos de exposición al fuego que provocaron una degradación significativa de las propiedades mecánicas del acero.

Periodo de exposición al fuego (s) Temperatura del acero (°C) Factor de reducción (límite elástico) Factor de reducción (módulo de elasticidad)
0 20 1,00 1,00
320 200 1,00 0,90
400 300 1,00 0,80
460 400 1,00 0,70
510 500 0,78 0,60
560 600 0,47 0,31
720 700 0,23 0,13

2. Hallazgos clave y análisis de resultados.

El proceso de optimización generó un frente de Pareto tridimensional que muestra los equilibrios entre coste, emisiones y confort en los distintos escenarios de incendio.

2.1. Relación lineal entre el coste y las emisiones de CO₂.

Se identificó una relación directa y consistente entre el coste de fabricación y las emisiones de CO₂ en todos los escenarios analizados. Los datos demuestran que cada real brasileño (R$) ahorrado mediante la optimización equivale a una reducción de 0,1358 kg de CO₂. Convertido a dólares estadounidenses, esto equivale a una reducción de 0,7727 kg de CO₂ por cada dólar estadounidense ahorrado por metro de pasarela.

Esta correlación confirma que la optimización económica es una herramienta eficaz para promover la sostenibilidad medioambiental, especialmente en regiones que necesitan desarrollar infraestructuras sin sacrificar la eficiencia económica.

2.2. Intercambio entre la resistencia al fuego y el coste.

Como era de esperar, aumentar la resistencia de la estructura al fuego implica un mayor coste y, por tanto, más emisiones. Sin embargo, el estudio demuestra que es posible lograr mejoras significativas en la seguridad con incrementos de coste relativamente bajos o moderados.

  • Un incremento del 3,91 % en el coste permite que la estructura resista durante 320 segundos (5 minutos) de fuego.
  • Un incremento del 15,06 % extiende la resistencia a 400 segundos (6,5 minutos).
  • Un incremento moderado del 23 % evita el colapso durante casi ocho minutos (460 segundos), lo que proporciona un tiempo valioso para la evacuación.
  • Diseñar para resistir un incendio de 12 minutos (720 segundos) incrementa el coste en más del 400 %, por lo que resulta inviable en la mayoría de los casos.

2.3. Impacto en el confort de los peatones.

Los objetivos de coste y confort son conflictivos: un mayor confort (menor aceleración vertical) exige una mayor rigidez estructural, lo que se traduce en un mayor consumo de materiales.

  • Pasar de un nivel de confort «mínimo» a «medio» implica un aumento del coste promedio del 44 %.
  • Mejorar el nivel de confort de «medio» a «máximo» solo requiere un aumento promedio del 6 % en el coste, lo que sugiere que es una inversión factible en la mayoría de los escenarios.
  • La excepción es el escenario de 12 minutos de fuego, en el que alcanzar el nivel de confort «máximo» supone un 68 % más que el «medio», debido a la grave degradación del rendimiento del acero.

3. Implicaciones prácticas y configuraciones óptimas de diseño.

El análisis de las variables de diseño de las soluciones óptimas revela patrones claros y ofrece implicaciones prácticas para la ingeniería.

3.1. Evolución del diseño en función de la exposición al fuego.

La configuración geométrica óptima de la pasarela varía drásticamente según el tiempo de exposición al fuego considerado.

  • En ausencia de fuego o con una exposición breve, la solución más eficiente es un diseño de alta esbeltez, con vigas de acero altas y delgadas que se acercan a los límites normativos. Así se minimiza el consumo de material, lo que reduce costes y emisiones.
  • Con una exposición prolongada al fuego (es decir, superior a 510 segundos), la solución óptima se desplaza hacia configuraciones más compactas y menos esbeltas. Se observa un aumento considerable del espesor del alma y de las alas de las vigas de acero.

Este cambio se debe a que, a altas temperaturas, el límite de esbeltez (que depende del módulo de elasticidad y del límite elástico del acero) disminuye considerablemente. En los escenarios más extremos, el límite de esbeltez deja de ser una restricción activa y el algoritmo prioriza la robustez geométrica para cumplir con otros requisitos de diseño.

Periodo de exposición (s) Esbeltez óptima / Límite de esbeltez
0 99,17 %
460 99,54 %
560 68,45 %
720 46,98 %

3.2. Estrategias de materiales.

  • Preferencia por el acero: el estudio revela que, para aumentar la seguridad contra incendios, es más rentable y sostenible incrementar el consumo de acero (a pesar de la degradación de sus propiedades) que aumentar la rigidez mediante una losa de hormigón más gruesa.
  • Interacción total: en todas las soluciones óptimas de menor coste, el grado de interacción entre la viga de acero y la losa de hormigón es del 100 % (α = 1,0), lo que indica que el comportamiento compuesto completo es la opción más eficiente.

4. Conclusiones principales

El estudio presenta un marco sólido para el diseño de pasarelas mixtas de acero y hormigón y demuestra que es posible equilibrar sostenibilidad, economía y seguridad. Las conclusiones más relevantes son las siguientes:

  • Sostenibilidad y coste vinculados: existe una relación lineal y cuantificable entre la reducción de costes y la disminución de las emisiones de CO₂, por lo que la optimización económica puede utilizarse como herramienta para la sostenibilidad ambiental.
  • Seguridad contra incendios asequible: es posible mejorar significativamente la seguridad de una pasarela ante un incendio con incrementos de coste moderados y económicamente viables.
  • El diseño se adapta al riesgo: la configuración óptima de una estructura no es universal; los diseños esbeltos son ideales para condiciones normales, pero las configuraciones compactas son cruciales para la resiliencia en escenarios de incendio prolongados.
  • Implicaciones para el diseño: los resultados subrayan la importancia de incorporar escenarios de riesgo extremo en las primeras fases del diseño estructural para crear infraestructuras más seguras y resilientes sin comprometer desproporcionadamente los recursos.

Estas conclusiones se aplican únicamente a la tipología de estructura y al escenario de incendio estudiados, así como a los costes y a los factores de emisión regionales. Por tanto, se requieren más investigaciones para validar y extender estos resultados a otros contextos.

Referencia:

TRES JUNIOR, F.L.; DE MEDEIROS, G.F.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Designing for Safety and Sustainability: Optimization of Fire-Exposed Steel-Concrete Composite Footbridges. Structural Engineering and Mechanics, 96 (4):337-350. DOI:10.12989/sem.2025.96.4.337

En esta conversación puedes escuchar información interesante sobre este tema.

En este vídeo se resumen las ideas más importantes de esta investigación.

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Cómo construían en Pompeya: la mezcla en caliente y la química oculta de los morteros romanos

En esta ocasión comparto con los lectores una entrevista que me han realizado a propósito de un reciente estudio publicado en Nature Communications —Vaserman, E., Weaver, J.C., Hayhow, C. et al. (2025), An unfinished Pompeian construction site reveals ancient Roman building technology— que ha generado un notable interés tanto en la comunidad científica como en los medios. El trabajo ha sido también objeto de un artículo en El País (“Así construían los albañiles de la Antigua Roma”, disponible en: https://elpais.com/ciencia/2025-12-09/asi-construian-los-albaniles-de-la-antigua-roma.html), en el que se recoge mi valoración sobre sus implicaciones para la ingeniería civil y la comprensión de las técnicas constructivas romanas. Presento aquí la entrevista completa, con el fin de profundizar en los aspectos técnicos y arqueológicos que hacen de este estudio un caso excepcional para el análisis de los materiales históricos.

  1. El artículo sostiene que en Pompeya se empleaba con cierta frecuencia la mezcla en caliente con cal viva, ¿cómo interpreta esta afirmación?

El trabajo presenta una serie de análisis microestructurales y químicos que indican claramente que en la Domus IX 10,1 se utilizó un procedimiento basado en la mezcla de cal viva con materiales puzolánicos en estado seco. Los resultados son coherentes con esta hipótesis y están bien fundamentados en este contexto arqueológico, especialmente debido al hallazgo de montones de material premezclado seco que contenían gránulos de cal viva. No obstante, desde la perspectiva de la ingeniería civil, conviene subrayar que se trata de una evidencia localizada en un momento de reconstrucción posterior al terremoto del año 62 d. C., por lo que no es posible extrapolarla automáticamente a todo el ámbito del Imperio romano. La diversidad de materiales y prácticas constructivas descrita por autores como Vitruvio, quien abogaba por el apagado previo de la cal, hace recomendable interpretar este estudio como una muestra de la coexistencia de métodos alternativos al canon clásico, pero no como una descripción universal.

  1. El estudio plantea que los morteros podrían haber experimentado procesos de autorreparación a muy largo plazo. ¿Cómo valora usted esta idea?

Los datos indican que ciertos clastos de calcita pudieron seguir reaccionando durante un periodo prolongado, actuando como fuente de calcio reactivo. Esto habría favorecido el relleno de microfisuras mediante la recristalización de carbonato cálcico en sus polimorfos de calcita y aragonito. Este comportamiento es interesante desde el punto de vista científico, ya que permite comprender mejor la evolución mineralógica en la interfaz entre los áridos volcánicos y la matriz cementante. No obstante, desde el punto de vista de la ingeniería estructural moderna, es importante tener en cuenta su contexto, ya que se trata de un proceso geoquímico lento, con efectos localizados y condicionado por los ciclos de humedad ambiental. Esta característica ayuda a explicar la durabilidad observada, pero no tiene una equivalencia directa con los mecanismos de reparación activa inmediata que se investigan actualmente en la obra civil.

  1. ¿Podría interpretarse la presencia de clastos de cal como un indicio de una mezcla defectuosa?

En determinadas obras históricas, la presencia de grumos de cal puede deberse a procesos de mezcla incompletos o a un apagado insuficiente. Sin embargo, en este caso particular, los análisis de espectroscopía infrarroja y de isótopos estables de carbono y oxígeno indican que estos grumos se formaron durante un proceso térmico y químico compatible con la utilización deliberada de cal viva. Los investigadores documentan, además, la segregación intencionada de materiales: montones de premezcla con cal viva para muros estructurales frente a ánforas con cal apagada para acabados. Por tanto, las pruebas apuntan a una técnica constructiva específica (hot mixing) y no a una ejecución negligente.

  1. ¿Cree que estos resultados pueden considerarse representativos del conjunto de la construcción romana?

Los datos corresponden a un escenario muy concreto, que se conserva excepcionalmente bien gracias a la ceniza volcánica de la erupción del 79 d. C., lo que permite analizar materiales «congelados» en plena fase de obra. Precisamente por su carácter singular, lo más prudente es entender que este estudio aporta información específica sobre la logística de una obra doméstica en Pompeya del siglo I, sin que ello implique que todos los constructores romanos actuaran de la misma manera en obras de infraestructura pública o en otras provincias. Para avanzar en esta cuestión, será necesario realizar estudios comparativos con metodologías similares en otros yacimientos u enclaves imperiales.

  1. El artículo distingue entre morteros estructurales y de acabado. ¿Considera acertada esa diferenciación?

Esta diferenciación es coherente con lo que cabría esperar en cualquier tradición constructiva con un mínimo grado de especialización. El estudio documenta el uso de cal apagada almacenada en ánforas recicladas, presumiblemente destinada a morteros de reparación o revestimientos pictóricos, mientras que la cal viva se reservaba para la mampostería estructural. Las propiedades requeridas para un muro de carga no son idénticas a las necesarias para un acabado fino y el análisis químico (ratios Ca/Si) del artículo parece respaldar que se ajustaban las formulaciones según la función. La propuesta es razonable y encaja con el análisis logístico del flujo de trabajo en la obra.

  1. ¿Qué aspectos de este trabajo pueden interesar a la ingeniería civil actual, especialmente en relación con los hormigones modernos?

Este estudio contribuye a una comprensión más completa de la evolución de ciertos morteros históricos a lo largo del tiempo, lo que puede resultar inspirador para el desarrollo de nuevos materiales de restauración compatibles y con menor huella de carbono. El uso de la reactividad residual de los clastos de cal para sellar fisuras es un principio valioso para la sostenibilidad. No obstante, los materiales actuales ofrecen prestaciones y un nivel de control muy superiores. Disponemos de cementos compuestos y de normativas de seguridad que permiten diseñar con una fiabilidad estandarizada que no existía en la antigüedad. Por tanto, los morteros romanos son un referente histórico y una fuente de inspiración, pero no un modelo que pueda utilizarse directamente en las grandes infraestructuras contemporáneas.

  1. Algunos autores han sugerido que parte de los carbonatos observados podría ser producto de procesos posteriores a la construcción. ¿Cómo valora la argumentación del estudio?

El artículo describe una serie de observaciones que indican que parte de los carbonatos se formaron durante la vida útil inicial del material. Concretamente, el análisis de isótopos permite distinguir entre la carbonatación rápida en condiciones de mezcla en caliente (fraccionamiento cinético) y la carbonatación lenta en equilibrio. Esto permite a los autores argumentar que los clastos no son únicamente producto de la degradación postdeposicional. No obstante, en materiales con tantos siglos de antigüedad, es razonable tener en cuenta también la influencia del entorno. El estudio aborda este aspecto mediante el análisis de los bordes de reacción de los áridos volcánicos, donde se observa una remineralización continua. Desde un enfoque técnico, el estudio aporta pruebas sólidas para distinguir ambas fases.

  1. Desde su perspectiva como catedrático de ingeniería de la construcción, ¿qué aportación considera más destacable y qué limitaciones observa?

El estudio destaca por ofrecer una visión muy detallada de un proceso constructivo interrumpido, lo que supone una oportunidad excepcional. La identificación de herramientas in situ (plomadas, azadas, pesas) junto con los materiales permite reconstruir el flujo de trabajo real, algo que rara vez se conserva. La principal limitación es su naturaleza localizada, ya que describe un caso concreto de una domus privada en reparación, lo que no permite, por sí solo, establecer conclusiones de alcance general sobre la gran ingeniería pública romana. También sería interesante complementar estas investigaciones en el futuro con datos de resistencia mecánica comparada para realizar una valoración más completa desde el punto de vista de la ingeniería estructural.

En este audio se puede escuchar una conversación que trata sobre este artículo recientemente publicado

Las ideas más interesantes del artículo se puede ver en este vídeo.

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Referencia:

Vaserman, E., Weaver, J.C., Hayhow, C. et al. An unfinished Pompeian construction site reveals ancient Roman building technology. Nat Commun 16, 10847 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-66634-7

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Un nuevo enfoque para mejorar el diseño sostenible de cimentaciones tipo losa

Acaban de publicar nuestro artículo en la revista Environmental Impact Assessment Review (primer cuartil del JCR), en el que se propone un método directo y más riguroso para calcular el módulo de balasto en losas de cimentación, que incorpora un nuevo enfoque de seguridad y criterios de sostenibilidad para mejorar el diseño suelo-estructura.

Este trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal, junto con el profesor Julián Alcalá, en la Universitat Politècnica de València.

En las últimas décadas, el diseño de cimentaciones ha evolucionado hacia soluciones más seguras, eficientes y sostenibles. Sin embargo, el módulo de balasto vertical (Ks), uno de los parámetros más utilizados en la modelización del contacto suelo-estructura, sigue empleándose en muchos proyectos como si se tratara de una propiedad intrínseca del terreno. El artículo analizado sugiere un cambio de paradigma en esta práctica, al introducir un método directo para estimar Ks a partir de la relación carga-asentamiento, así como un nuevo marco de seguridad orientado al diseño sostenible. Esta aportación es especialmente relevante en el caso de las cimentaciones tipo losa, habituales en edificios y estructuras industriales.

El estudio parte de una cuestión fundamental: ¿cómo se puede estimar de forma rigurosa el módulo de balasto vertical (Ks) en losas de cimentación, considerando parámetros geotécnicos habitualmente ignorados y, al mismo tiempo, integrando criterios de sostenibilidad y seguridad en el diseño?

Esta cuestión surge de las deficiencias detectadas en los métodos indirectos y semidirectos que se emplean comúnmente, ya que no consideran aspectos clave como la profundidad de la influencia o los efectos de compensación de cargas.

Los autores desarrollan una metodología directa que combina varias herramientas avanzadas de análisis geotécnico:

  • Teoría del semiespacio elástico para representar el comportamiento del terreno.

  • Análisis de asientos por capas, con el fin de capturar la variabilidad en profundidad.

  • Mecánica de consolidación basada en ensayos edométricos, que permite incorporar la respuesta deformacional del suelo bajo carga.

  • Consideración explícita de la profundidad de la influencia y de la compensación de cargas, factores que rara vez se incluyen en los métodos tradicionales.

Con este planteamiento, se obtiene directamente un valor de Ks coherente con los principios de la energía elástica y adecuado para modelos avanzados de interacción suelo-estructura. El valor resultante, 5,30 MN/m³, se sitúa entre los límites inferiores y superiores calculados, lo que confirma la consistencia del método.

El estudio no se limita al aspecto puramente geotécnico, sino que también integra una evaluación de la sostenibilidad del ciclo de vida de tres alternativas de losa de hormigón armado. Para ello, combina un proceso jerárquico analítico neutrosófico (NAHP-G) con el método de decisión multicriterio ELECTRE III, considerando dimensiones estructurales, ambientales y socioeconómicas.

Además, se introduce un coeficiente de seguridad específico para Ks, calibrado para considerar la variabilidad espacial del subsuelo y mejorar el diseño en términos de servicio.

Los resultados del trabajo son especialmente significativos:

  • El método directo permite obtener un Ks más representativo del comportamiento real del terreno y de la losa bajo carga.

  • El nuevo coeficiente de seguridad proporciona un diseño más fiable y coherente con la incertidumbre del subsuelo.

  • Se logra una mejora de 2,5 veces en el índice de seguridad social y una reducción del 50 % en los impactos ambientales respecto a metodologías convencionales.

  • El estudio redefine Ks como una variable de diseño, no como una constante del suelo, corrigiendo así décadas de uso inapropiado en la ingeniería geotécnica.

Las conclusiones del artículo tienen un impacto directo en la práctica profesional:

  1. Mejora del diseño de losas: el método permite ajustar mejor los modelos numéricos y evitar tanto el sobredimensionamiento como los fallos por asientos excesivos.

  2. Integración de la sostenibilidad en fases tempranas del proyecto: el marco NAHP-G + ELECTRE IS proporciona una herramienta objetiva para comparar alternativas de cimentación no solo por criterios técnicos, sino también por criterios ambientales y sociales.

  3. Mayor seguridad y fiabilidad: el nuevo coeficiente de seguridad para Ks ayuda a gestionar la incertidumbre y aumenta los márgenes de seguridad de forma cuantificada.

  4. Aplicación en proyectos con elevada heterogeneidad del terreno: el enfoque resulta especialmente útil en suelos con variabilidad marcada, donde los métodos simplificados generan resultados poco fiables.

Referencia:

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; MORENO-SERRANO, J.F.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Innovative safety framework and direct load–settlement method to optimize vertical subgrade modulus in sustainable mat foundations. Environmental Impact Assessment Review, 118, 108191. DOI:10.1016/j.eiar.2025.108191

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