Figura 1. https://www.publicdomainpictures.net/es/view-image.php?image=89500&picture=draga
Para planificar un proyecto de dragado es fundamental disponer de información geotécnica detallada del material a extraer. Esto permitirá seleccionar el equipo adecuado, estimar los rendimientos y prever la necesidad de sobre-excavación. Es importante tener en cuenta el tipo de terreno a dragar para identificar los más apropiados.
Las Tablas que se presentan resumen las características de las dragas en función del terreno, lo que facilita la elección del equipo adecuado y contribuye a una ejecución más eficiente del dragado.
Tabla 1. Comportamiento de las dragas en función del terreno (Vigueras, 1997)
Tabla 2. Equipos más adecuados para cada terreno (Vigueras, 1997)
Tabla 3. Uso de los equipos de dragado en función del emplazamiento y las características de los materiales a dragar (Vigueras, 1997)
Referencias:
BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2nd edition, Willey, 434 pp.
CLEMENTE, J.J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2010). Temas de procedimientos de construcción. Equipos de dragado. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 2010.4038.
SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno. Madrid, 323 pp.
VIGUERAS, M. (1997). Organización y ejecución de las obras. Conferencia 7. Curso General de Dragados Ente Público Puertos del Estado.
El nivel de dificultad del examen real será muy similar. Además, este tipo de ejercicios permite a los estudiantes enfrentarse a los problemas, consultar al profesor su resolución y aprender del proceso de evaluación.
De momento solo he tenido la oportunidad de dar tres unidades correspondientes a sondeos y perforaciones, técnicas de mejora del terreno y control del nivel freático. El tipo de examen es del estilo al que dejo a continuación.
Acaba de defender su Trabajo Fin de Máster el estudiante Zijian Cao para obtener el Máster Universitario en Planificación y Gestión en Ingeniería Civil. Se trata del análisis del ciclo de vida y optimización aplicado al puente de la Bahía de Zhanjiang en China. He tenido la oportunidad de ser su director de máster, aunque ha sido un verdadero reto debido a la dificultad del idioma. Al cabo de unos años, Zijian ya habla español de forma fluida. Ha obtenido la calificación de sobresaliente. Mi más sentida enhorabuena.
El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. Os paso el resumen de su trabajo. Espero que os sea de interés.
En la actualidad, el mundo está avanzando hacia un modelo de desarrollo más sostenible para hacer frente al grave impacto ambiental. En este sentido, los investigadores tienen que enfocarse en la innovación de materiales, el manejo de personal y el uso de maquinarias con el fin de controlar y reducir la contaminación ambiental mediante métodos científicos y medidas eficaces de optimización, logrando así un desarrollo sostenible y respetuoso con el medio ambiente en las construcciones.
Puente de la Bahía de Zhanjiang. https://megaconstrucciones.net/?construccion=puente-bahia-zhanjiang
Para llevar a cabo este trabajo, se ha realizado una investigación exhaustiva de los factores que influyen en el impacto ambiental de las construcciones, analizando la información actual de los impactos ambientales en China y países europeos. Posteriormente, se ha establecido un modelo teórico efectivo que permita aplicar un Análisis de Ciclo de Vida (ACV) y utilizado modelos de cálculo y software de análisis para lograr los objetivos de la investigación.
El enfoque principal del trabajo es el análisis teórico y el estudio de casos. A través del modelo teórico establecido, se efectúa un análisis detallado de los impactos de los materiales, la planificación y el diseño, la instalación, el mantenimiento, la operación y la demolición de puentes complejos. Sobre la base del modelo teórico original, se han contemplado métodos en diseño, métodos de construcción y gestión, que se benefician del ahorro de costos y la reducción de emisiones. Este trabajo no solo contribuye con resultados concretos, sino que también establece un marco para futuras investigaciones en este campo. Además, proporciona datos, modelos y métodos de investigación para la sostenibilidad en la construcción.
Tengo el placer de anunciar una conferencia invitada que impartiré el próximo día 3 de marzo de 2023, a las 17:00 h, denominada: “Gestión del mantenimiento de carreteras con presupuesto limitado”.
Esta charla está auspiciada por el Instituto Tecnológico de la Construcción. Se trata de una institución de educación superior de habla hispana, radicada en México, especializada en el ramo de la construcción, logrando una formación teórica-práctica de sus alumnos y es reconocida por el liderazgo y calidad de sus egresados.
Este instituto, tal y como se puede ver en su página web, nace en 1983 como respuesta de la Cámara Mexicana de la Industria de la Construcción a las necesidades de sus afiliados por tener profesionales especializados en materia de construcción. Se logra, así, que el proceso de vinculación escuela-industria de la construcción sea total, pues gracias a los estudios universitarios que se imparten, se ha logrado formar a ejecutivos y gestores de empresas constructoras.
Existe un formulario para aquellos de vosotros que queráis participar en este evento. El enlace es el siguiente: https://t.co/oHzVxz6iQ6
Figura 1. Draga de cuchara. https://pxhere.com/es/photo/1274135
El emplazamiento influye en la selección del equipo de dragado. Entre los factores que intervienen se incluyen las dimensiones del área a dragar, la profundidad de dragado, la exposición ambiental, la ubicación de los puntos de descarga, las restricciones medioambientales del lugar, entre otros. A continuación, se presenta una breve descripción de cada uno de ellos.
Dimensiones de la zona a dragar
Las dimensiones de la zona donde se llevarán a cabo el dragado condicionan la selección de los equipos. En espacios reducidos, como en canales estrechos, no es posible emplear máquinas de gran tamaño que requieren cierto espacio para funcionar de manera óptima. Además, grandes dimensiones a menudo requieren grandes volúmenes de dragado, por lo que el uso de dragas de cuchara no suele estar recomendado debido a su baja producción real.
Profundidad de dragado
El calado de la zona de trabajo es crucial, pues las dragas están diseñadas para operar a una profundidad específica. Aunque es posible aumentar el calado, esto suele encarecer el costo de la draga. Este desafío se agrava en dragados de pequeña escala, donde elegir equipos grandes para mejorar la profundidad de dragado, puede producir un sobredimensionamiento excesivo y un aumento significativo en los costes.
Las bombas sumergibles modernas permiten que los equipos de dragado hidráulico alcancen calados significativos. Si bien los equipos mecánicos también alcanzan grandes profundidades, su rendimiento se ve condicionado por la mayor duración del ciclo de trabajo.
La profundidad del área de trabajo afecta la maniobrabilidad del equipo. La draga autoportante opera en aguas profundas y es capaz de excavar con fondos de 30 m o incluso más. Sin embargo, con menor profundidad, los equipos grandes pueden encallar debido a que alcanzan calados de 6 a 10 m cuando van cargados. A profundidades reducidas se recomienda el uso de cualquier tipo de draga que esté equipada sobre pontona, por el pequeño calado nominal que presentan.
Algunos equipos son capaces de trabajar en cauces de calado más bajo al necesario para su desplazamiento, pues van abriendo camino mientras realizan el dragado. Este es el caso de las dragas de pala o de retroexcavadora cuando operan en avance.
Grado de agitación
En zonas con oleaje fuerte, no se recomiendan las dragas estacionarias debido a que el oleaje puede dañar la embarcación y los anclajes. Igualmente, el uso de barcazas también presenta riesgos, pues pueden sufrir daños durante la maniobra de acercamiento debido a los choques con los gánguiles.
Al usar una draga estacionaria, se deben tomar precauciones adicionales y tener un remolcador disponible para llevar la embarcación a un lugar seguro en caso de un temporal inesperado. Además, los anclajes de la draga y las tuberías de vertido pueden causar problemas de navegación para las embarcaciones cercanas, por lo que es importante considerar el tráfico marítimo antes de seleccionar el equipo y los métodos de operación.
En resumen, las condiciones del agua, como las mareas y las tormentas, son factores críticos en dragados en aguas interiores, costeras o ríos caudalosos. Por ejemplo, en regeneración de playas y excavación de zanjas cercanas a la costa, las condiciones del mar dictarán el método y el rendimiento del trabajo.
Ubicación del punto de vertido
El emplazamiento del vertido es un factor crucial al elegir el equipo de dragado. Cuando los puntos de vertido se encuentran cerca de la zona de extracción, se recomienda utilizar una draga con cabezal cortador. Sin embargo, si no es posible instalar tuberías flotantes, las mejores opciones son las dragas de rosario o de succión.
Por otro lado, si los puntos de vertido se alejan más de un kilómetro de la zona de dragado, se deben descartar las tuberías o el vertido por impulsión. En este caso, se recomiendan las dragas de succión si el material decanta adecuadamente en la cántara, y, de lo contrario, las dragas mecánicas combinadas con gánguiles de transporte.
Requerimientos medioambientales de la zona
Las restricciones medioambientales en la zona a dragar y en el recorrido del transporte pueden condicionar los proyectos de dragado. En algunos casos, la presencia de fauna y flora protegidos impide llevar a cabo estas operaciones, mientras que en otros se requieren equipos especiales para evitar el enturbiamiento del agua, como dragas de succión o cucharas cerradas para terrenos fangosos. Por este motivo, es necesario utilizar sistemas de posicionamiento precisos. Además, es importante valorar los impactos de las operaciones de dragado en los núcleos urbanos cercanos. Esto incluye considerar los olores y ruidos generados por la utilización de equipos mecánicos, en especial cuando se dragan rocas.
Figura 2. Conducciones de dragado en playa. https://www.publicdomainpictures.net/es/view-image.php?image=93081&picture=playa-de-dragado
Referencias:
BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2nd edition, Willey, 434 pp.
CLEMENTE, J.J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2010). Temas de procedimientos de construcción. Equipos de dragado. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 2010.4038.
SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno. Madrid, 323 pp.
El lenguaje metafórico de los ingenieros: cuchara bivalva
Durante mi extensa carrera como profesor universitario en Ingeniería de la Construcción, he recopilado un vocabulario específico de la jerga utilizada por técnicos en el mundo de la construcción, que consiste en una variedad lingüística diferente a la lengua estándar y que a veces es incomprensible para los hablantes no familiarizados con ella. Este lenguaje se emplea con frecuencia por diferentes grupos sociales con la intención de ocultar el significado real de sus palabras a su conveniencia.
Mis estudiantes, acostumbrados a las ciencias y no a las letras, a menudo encuentran este lenguaje oscuro y difícil de aprender. Se quejan de tener que estudiar de memoria estas palabras y su significado, pero es fundamental su conocimiento para desenvolverse con soltura en la profesión. Esto de memorizar no es algo que les guste mucho, pero no hay más remedio. Es como aprender un nuevo idioma. Al principio hay que traducir el significado de las palabras, pero con el uso, se aprenden y no hay que volver a traducirlas. Por eso les aconsejo que mantengan una libreta donde anoten estos términos extraños, como “bentonita”, “sondeo”, “cimbra”, “árido”, “blondín”, “cubilote”, etc. Algunos de estos términos son específicos de determinadas zonas, como “bañera”, que se refiere a un remolque semibasculante, o “maceta”, que significa martillo en el lenguaje de los albañiles. Además, les recomiendo que intenten anotar la palabra equivalente en inglés, pues es muy probable que el día de mañana tengan que desenvolverse en otro idioma.
Un truco que utilizo a veces es emplear crucigramas o palabras cruzadas para ayudar a los estudiantes a asociar las nuevas palabras con su significado. Aquí hay un ejemplo de cuando hablamos de sondeos y perforaciones. Os animo a resolverlo.
Figura 1. Dragado mediante una retroexcavadora. https://es.wikipedia.org/
Las operaciones de dragado implican, en esencia, la eliminación de materiales de los fondos marinos y fluviales y su transporte y descarga en ubicaciones específicas. Su uso es muy versátil y abarca principalmente la ingeniería civil y la minería. En un artículo anterior ya se destacó la importancia de las obras de dragado.
En este artículo, clasificaremos las obras de dragado según su objetivo, ubicación y las características del terreno a trabajar. Es crucial destacar que el dragado es un medio y no un objetivo en sí mismo.
Según el objetivo o destino del dragado
El dragado es de gran importancia en la ingeniería portuaria, ya sea para mantener y mejorar los calados, desarrollar nuevas instalaciones o crear puertos. Muchos puertos requieren periódicamente trabajos de dragado para optimizar la navegación. Además, estas obras pueden mantener o ampliar los cauces de los ríos, mejorar su capacidad de drenaje y facilitar la extracción de materiales de construcción y minerales en ambientes marinos.
Otro empleo cada vez más frecuente de los materiales de dragado es como material de relleno o sustitución. Estos rellenos son necesarios en diversas obras, como el trasdosado de muelles, la construcción de carreteras, aeropuertos o el reemplazo de terrenos de baja calidad para mejorar las condiciones geotécnicas en la cimentación de muelles y otras estructuras. El dragado también se utiliza para excavar zanjas para tuberías y cables.
En algunos casos, forma parte de proyectos de restauración ambiental, como la limpieza de fondos marinos contaminados o el drenaje de zonas pantanosas. En los últimos años, el dragado ha cobrado importancia en relación con la regeneración y protección de playas mediante la adición artificial de arena
Actualmente, las técnicas de dragado son esenciales en proyectos que buscan ampliar las áreas de uso en el mar, frecuentemente relacionados con el transporte de mercancías y pasajeros, como es el caso de la isla artificial construida en Hong Kong para alojar un aeropuerto (véase la Figura 2).
Figura 2. Aeropuerto Internacional de Hong Kong, China. https://www.guiaviajesa.com/aeropuertos-mas-estranos-en-islas-artificiales/
Según el emplazamiento:
Las condiciones en las que se llevan a cabo las obras de dragado varían según su ubicación en relación con la costa. Pueden realizarse en el mar abierto, en la zona costera o en aguas protegidas, como en el interior de un puerto, un río o un lago.
Según las características del terreno:
Los terrenos a dragar varían en su composición, desde rocas duras hasta fangos, lo que afecta su comportamiento durante la excavación, transporte y vertido. Por lo tanto, la naturaleza del material a dragar tiene una gran influencia en la elección de la draga y la técnica de dragado.
He grabado un vídeo explicativo sobre este tema, que espero sea de interés.
Os dejo un vídeo donde se describe el dragado del Canal de Panamá.
En este otro vídeo vemos la draga empleada en el puerto de Nueva York.
Referencias:
CLEMENTE, J.J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2010). Temas de procedimientos de construcción. Equipos de dragado. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 2010.4038.
SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno. Madrid, 323 pp.
El monográfico espera reunir un conjunto de artículos originales, revisiones de la literatura (estado del arte), ensayos o reseñas que contribuyan a la reflexión sobre las nuevas tendencias del urbanismo, la construcción y el desarrollo. Este enfoque pretende generar una perspectiva comparada sobre las teorías, metodologías y estudios de caso que tienen las Ciencias de la Ingeniería y la Construcción en el contexto hispanoamericano.
Para eventuales colaboraciones hay que resaltar que la revista cuenta con varias indexaciones (Para más información véase: http://revistas.ulvr.edu.ec/index.php/yachana/indexaciones) como: Google Scholar, Index Copernicus, EuroPub, Miar, Latindex Catálogo 2.0, LatinRev, Refseesk, DOAJ, World Wide Science, Exalead, Aura Amelica, Clase y otras.
Yachana Revista Científica [ISSN: 1390-7778|ISSNe: 2528-8148] es una publicación científica bilingüe editada desde diciembre de 2012 de forma ininterrumpida. Actualmente, cuenta con una periodicidad semestral (enero-junio, julio-diciembre), con estilo multidisciplinario y tiene como misión difundir la producción científica de resultados de investigaciones originales e inéditas en las áreas temáticas relacionadas con las Ciencias del Diseño y la Construcción, Ciencias Sociales y Humanas, Ciencias Económicas y Administrativas y Ciencias de la Educación. La revista se encuentra indexada en repositorios, bibliotecas y catálogos especializados a nivel internacional.
Víctor Yepes Piqueras.https://orcid.org/0000-0001-5488-6001 Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos, Sobresaliente “cum laude”. Catedrático de Universidad en el área de Ingeniería de la Construcción en la Universitat Politècnica de València. Subdirector del Departamento de Ingeniería de la Construcción. Miembro de las Comisiones Académicas de los Másteres Universitarios en Ingeniería del Hormigón, en Prevención de Riesgos Laborales y en Planificación y Gestión en la Ingeniería Civil. Miembro de la Comisión Académica de los Programas de Doctorado en Ingeniería de la Construcción y en Infraestructuras de Transporte y Territorio.
Pedro Arturo Martínez Osorio.https://orcid.org/0000-0002-9024-0918, Universidade Estadual Paulista, UNESP. Doctor en Design. Bauru (Brasil) Arquitecto, Universidad Católica de Colombia. Bogotá, D. C., Colombia. Magíster en educación, Universidad Simón Bolívar. Barranquilla, Colombia, Profesor Programa de Arquitectura, Corporación Universitaria del Caribe. Editor de la Revista Científica Procesos Urbanos.
Acaban de publicarnos un artículo en la revista Structural Engineering and Mechanics, revista indexada en el JCR. En este caso se ha analizado el rendimiento del método de la densidad espectral de potencia para detectar daños por ataque de cloruros en un puente de hormigón situado en un ambiente marino. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
El deterioro causado por la penetración de cloruros y la carbonatación desempeña un papel importante en una estructura de hormigón en un entorno marino. La corrosión por cloruros en algunas estructuras en ambientes costeros puede ser peligrosa en caso de colapso repentino. Por lo tanto, como novedad, esta investigación estudia la capacidad de un método no destructivo de detección de daños denominado Densidad Espectral de Potencia (PSD) para diagnosticar daños causados únicamente por iones cloruro en estructuras de hormigón. Además, se investigó la precisión de este método para estimar la cantidad de daños anuales causados por el cloruro en diversas partes y posiciones expuestas al agua de mar. Para ello, se modeló y analizó numéricamente el puente de Arosa, en España, que conecta la isla con el continente a través del agua de mar. Como primer paso, se calculó la posición de puente de cada elemento, junto con el porcentaje de corrosión por cloruros en las armaduras. A continuación, se predijo la existencia, localización y momento de los daños en toda la parte de hormigón del puente en función de la cantidad de corrosión de las armaduras cada año. El método PSD se utilizó para controlar la pérdida anual del área de la sección transversal de las armaduras, los cambios en las características dinámicas, como la rigidez y la masa, y cada año de la vida útil de la estructura del puente mediante ecuaciones de sensibilidad y el algoritmo de mínimos cuadrados lineales. Este estudio demostró que la utilización de diferentes enfoques del método PSD basados en la corrosión por cloruros de las armaduras y la asunción de errores del 10% en el análisis del software pueden ayudar a predecir la ubicación y la cantidad casi exacta de las zonas dañadas a lo largo del tiempo.
The deterioration caused by chloride penetration and carbonation plays a significant role in a concrete structure in a marine environment. The chloride corrosion in some marine concrete structures is invisible but can be dangerous in a sudden collapse. Therefore, as a novelty, this research investigates the ability of a non-destructive damage detection method named the Power Spectral Density (PSD) to diagnose damages caused only by chloride ions in concrete structures. Furthermore, the accuracy of this method in estimating the amount of annual damage caused by chloride in various parts and positions exposed to seawater was investigated. For this purpose, the RC Arosa bridge in Spain, which connects the island to the mainland via seawater, was numerically modeled and analyzed. As the first step, each element’s bridge position was calculated, along with the chloride corrosion percentage in the reinforcements. The next step predicted the existence, location, and timing of damage to the entire concrete part of the bridge based on the amount of rebar corrosion each year. The PSD method was used to monitor the annual loss of reinforcement cross-section area, changes in dynamic characteristics such as stiffness and mass, and each year of the bridge structure’s life using sensitivity equations and the linear least squares algorithm. This study showed that using different approaches to the PSD method based on rebar chloride corrosion and assuming 10% errors in software analysis can help predict the location and almost exact amount of damage zones over time.
Keywords:
Damage identification; Concrete bridge; Chloride attack; Steel corrosion; Power Spectral Density method (PSD); Non-destructive technique.
Acaban de publicarnos un artículo en Materials, revista indexada en el primer cuartil del JCR. En este caso se ha realizado un estudio paramétrico de un marco prefabricado, articulado, de sección en U, empleando para ello tres metaheurísticas híbridas. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
En este artículo se aborda un estudio de las estructuras articuladas modulares viarias de coste óptimo. Se evalúa el rendimiento de tres metaheurísticas híbridas mediante un diseño factorial fraccionado de experimentos. Los resultados permiten seleccionar y calibrar el recocido simulado híbrido para resolver el problema de optimización combinatoria. Variando la luz horizontal de 8 a 16 m y la cobertura de tierra de 1 a 5 m, se estudian 25 configuraciones estructurales diferentes. La metodología calibrada se aplica para obtener nueve pórticos diferentes con costes óptimos para cada configuración. El estudio de las características económicas, medioambientales y geométricas de las 225 estructuras óptimas permite desarrollar un análisis de regresión. Con R2 cercanos a la unidad, las expresiones constituyen una valiosa herramienta para calcular el coste final, las emisiones asociadas, la energía incorporada y las características geométricas particulares. Las estructuras óptimas presentan diseños esbeltos y densamente reforzados. Además, algunas estructuras muestran reducciones considerables del refuerzo a cortante, algo que se soluciona con aumentos localizados del refuerzo longitudinal.
Marco articulado. https://bortubo.com/marcos-prefabricados-de-hormigon-armado-junta-plana-y-articulados/
Abstract:
This paper addresses a study of cost-optimal road modular hinged frames. The performance of three hybrid metaheuristics is assessed through a fractional factorial design of experiments. The results allow selecting and calibrating the hybrid simulated annealing to solve the combinatorial optimization problem. By varying the horizontal span from 8 to 16 meters and the earth cover from 1 to 5 meters, 25 different structural configurations are studied. The calibrated methodology is applied to obtain nine different frames with optimal costs for each configuration. The study of the economic, environmental, and geometrical characteristics of the 225 optimum structures allows for the development of a regression analysis. With R2 correlation coefficients close to the unit, the expressions form a valuable tool for calculating the final cost, associated emissions, embodied energy, and particular geometric characteristics. The optimum structures present slender and densely reinforced designs. In addition, some structures show considerable reductions in the shear reinforcement, something solved by localized increases in longitudinal reinforcement.
