Sondeos para la explotación de acuíferos

Cuando se piensa en un pozo de agua, suele evocarse una imagen rústica y elemental: una estructura de piedra, una polea, un cubo y una cuerda. Este conjunto simboliza la autosuficiencia y la conexión directa con la tierra, una realidad que ha acompañado a la humanidad durante milenios. En el contexto actual, dicha imagen transmite una simplicidad que puede parecer casi anecdótica frente al avance tecnológico contemporáneo.

Sin embargo, detrás de esa apariencia tradicional se esconde un ámbito caracterizado por la ingeniería de alta precisión, una geología compleja y una normativa muy estricta. Los sondeos de agua modernos son proyectos altamente especializados que exigen un profundo conocimiento del subsuelo y el estricto cumplimiento de la legislación vigente. Desde su fase inicial hasta su clausura definitiva, cada etapa está marcada por exigencias técnicas que cuestionan las ideas más extendidas sobre este tipo de infraestructuras.

A partir del manual técnico Sondeos para explotación de acuíferos, este trabajo se adentra en ese mundo menos visible para exponer cinco aspectos inesperados y relevantes sobre la perforación, el mantenimiento y la clausura de los pozos de agua en la actualidad. El objetivo es mostrar que, en el fondo de un pozo, hay mucho más que un simple recurso hídrico.

1. Los múltiples usos de un sondeo

Los pozos suelen asociarse principalmente al abastecimiento de agua para consumo humano o para riego agrícola. Sin embargo, su funcionalidad es considerablemente más amplia y, en algunos casos, poco intuitiva. Desde el punto de vista técnico, los especialistas los clasifican en cuatro grandes categorías, lo que pone de manifiesto la versatilidad de estas infraestructuras.

  • Uso directo y uso indirecto: El uso directo es el más conocido y tradicional y comprende la captación de agua para el consumo humano, la ganadería y la agricultura. Por el contrario, en el uso indirecto, el agua no es el objetivo final, sino un medio para otros fines. En este grupo se incluyen, por ejemplo, los sondeos destinados al aprovechamiento de aguas termales con fines energéticos mediante la extracción de energía geotérmica, así como los pozos de uso industrial en los que el agua se emplea en procesos de fabricación o en operaciones de lixiviación para la recuperación de minerales contenidos en la roca.
  • Drenaje: cuando el objetivo es eliminar el agua: Una de las aplicaciones más contraintuitivas es la del drenaje. En estos casos, el objetivo no es localizar ni aprovechar el recurso hídrico, sino retirarlo del terreno. En grandes proyectos de obra civil, como la construcción de aparcamientos subterráneos o explotaciones mineras situadas por debajo del nivel freático, es imprescindible reducir la presencia de agua. Para ello, se realizan sondeos de achique que permiten extraer volúmenes significativos de agua de forma controlada, garantizando condiciones de trabajo seguras y estables.
  • Investigación: los instrumentos del hidrogeólogo: Por último, los sondeos de investigación, entre los que destacan los piezométricos, no se perforan con fines extractivos, sino para obtener datos. Estas instalaciones permiten a los hidrogeólogos monitorizar el estado de los acuíferos, medir sus niveles y analizar su comportamiento a lo largo del tiempo, por lo que constituyen una herramienta esencial para la gestión sostenible de este recurso estratégico.

2. La complejidad legal de la perforación de pozos

Si bien el proceso para obtener una hipoteca suele considerarse complejo, la legalización de un pozo de agua en España puede resultar aún más exigente. Lejos de tratarse de un mero procedimiento administrativo, la perforación de un sondeo implica recorrer un entramado normativo en el que intervienen distintos niveles de la administración pública: estatal, autonómico y local.

Uno de los primeros aspectos que sorprende es que, en el ordenamiento jurídico español, el agua tiene la consideración de bien de dominio público, por lo que su titularidad corresponde al Estado. En consecuencia, no se puede perforar un pozo en una propiedad privada sin la autorización administrativa correspondiente. Este proceso exige la elaboración y presentación de un proyecto técnico detallado ante la Confederación Hidrográfica competente y, además, ante la Dirección General de Minas.

La justificación de esta doble supervisión es de carácter técnico. Los equipos y procedimientos empleados para perforar a grandes profundidades comparten principios, tecnologías y riesgos con la actividad minera. Por este motivo, la normativa que regula la seguridad y las prácticas mineras resulta aplicable, independientemente de que el objetivo de la perforación sea la captación de agua y no la extracción de recursos minerales. Esta superposición legislativa pone de manifiesto la complejidad inherente a la gestión de un recurso esencial, en la que se busca compatibilizar su aprovechamiento con la protección del medio ambiente y la seguridad de las operaciones.

La actividad minera es un sector de indudable relevancia desde el punto de vista socioeconómico. No obstante, en la actualidad tiene una incidencia significativa en el medio ambiente y en la ordenación del territorio, por lo que es necesario conciliar adecuadamente el desarrollo de esta actividad con la protección de los distintos bienes jurídicos implicados.

En este contexto, aunque los procedimientos administrativos asociados puedan percibirse como complejos o excesivamente prolongados, resultan esenciales. Estos controles garantizan que la extracción de agua se realice de manera sostenible, evitando la sobreexplotación de los acuíferos y asegurando la conservación de un recurso natural que, al ser de carácter público, constituye un patrimonio común cuya gestión debe llevarse a cabo con criterios de responsabilidad y equilibrio ambiental.

3. Cuando el terreno se degrada desde el interior: el riesgo de la “tubificación”

Los marcos normativos regulan las actuaciones en superficie, pero en el subsuelo operan procesos naturales regidos por leyes físicas y geológicas propias, de gran alcance y, en determinados casos, con efectos altamente destructivos. Entre ellos destaca un fenómeno conocido como tubificación, una forma de erosión interna del terreno que puede acarrear consecuencias graves.

Tal y como se describe en la literatura técnica especializada, el proceso comienza cuando las corrientes de agua subterránea arrastran las partículas más finas del suelo, formando progresivamente conductos o galerías internas. Estos vacíos se desarrollan de manera imperceptible desde la superficie hasta que la pérdida de soporte provoca el debilitamiento del techo y su colapso repentino, lo que origina hundimientos o socavones. Una vez generados, estos conductos actúan como vías de drenaje que transportan agua y grandes volúmenes de material sólido, lo que acelera la erosión interna del terreno.

Las consecuencias de este fenómeno pueden ser especialmente graves: desde el socavamiento de las cimentaciones de las edificaciones y la aparición de fisuras en las infraestructuras hasta el hundimiento total del terreno en casos extremos. La tubificación pone de manifiesto que el subsuelo no es un medio inerte y estable, sino un sistema dinámico en el que la acción del agua puede moldear el terreno y, en determinadas circunstancias, comprometer su estabilidad, sin que aparezcan señales visibles inmediatas en la superficie.

4. Limpieza criogénica: aplicación del hielo seco para la mejora del rendimiento de un pozo

La hidrogeología recurre, en ocasiones, a técnicas procedentes de ámbitos aparentemente ajenos, lo que da lugar a soluciones innovadoras y altamente eficaces. Un ejemplo especialmente notable es el empleo de hielo seco en las operaciones de limpieza y rehabilitación de pozos, un procedimiento orientado a incrementar su rendimiento mediante la eliminación de obstrucciones internas.

El método consiste en la introducción controlada de bloques de dióxido de carbono (CO₂) en estado sólido, conocido como hielo seco, en el interior del sondeo. Al entrar en contacto con el agua, el CO₂ no fusiona, sino que sublima, pasando directamente del estado sólido al gaseoso. Esta transición rápida genera una intensa agitación y un burbujeo de gran energía, que favorecen el desprendimiento de lodos, incrustaciones y partículas finas acumuladas en las fracturas y poros del acuífero.

No obstante, el efecto más significativo se produce a mayores profundidades. A partir de aproximadamente 42 metros, la elevada presión hidrostática de la columna de agua impide la conversión inmediata del CO₂ en gas. En estas condiciones, el dióxido de carbono se disuelve abruptamente en el agua, dando lugar a una solución altamente sobresaturada. Esta transformación casi instantánea libera una gran cantidad de energía y, cuando la generación de gas supera la capacidad de evacuación del pozo, se produce una potente columna ascendente de agua que vacía el sondeo de forma súbita, expulsando las impurezas acumuladas en un proceso comparable al de un géiser controlado.

5. Sellar un pozo no es simplemente cerrar un hueco: la ingeniería de la clausura

El abandono de un pozo de agua puede parecer, a primera vista, una operación sencilla, limitada a rellenar el hueco excavado. Sin embargo, la realidad dista mucho de esta percepción. La clausura de un sondeo constituye un proceso técnico de elevada complejidad, comparable en rigor a su propia construcción, y tiene como finalidad principal la protección de los acuíferos y del medio ambiente a largo plazo.

Una de las técnicas menos intuitivas se aplica en pozos con revestimiento metálico. Antes de proceder a su relleno definitivo, en determinados casos resulta necesario perforar o “punzonar” la tubería desde el interior mediante herramientas hidráulicas. El objetivo de esta operación es garantizar que el material de sellado, habitualmente un mortero de cemento, no se limite a ocupar el interior del tubo, sino que atraviese las perforaciones y se adhiera eficazmente al terreno circundante. De este modo se consigue un sellado continuo y monolítico que aísla por completo el pozo y evita cualquier comunicación indeseada entre las formaciones acuíferas.

La dificultad técnica aumenta cuando se trata de un pozo artesiano, caracterizado por la presencia de agua a presión que aflora de forma natural. Su sellado puede compararse con la obturación de una conducción sometida a presión sin interrumpir previamente el suministro. Una de las soluciones empleadas consiste en instalar temporalmente una prolongación de la tubería en la boca del pozo. Este procedimiento, basado en principios físicos elementales, permite aumentar la altura de la columna de agua y generar una contrapresión suficiente para neutralizar el empuje del acuífero. De este modo, los técnicos pueden inyectar el material de sellado sin que se desplace, asegurando una clausura efectiva y duradera.

Conclusión

Como se ha expuesto, los pozos de agua son mucho más que simples perforaciones en el terreno. Son infraestructuras de notable complejidad técnica que interactúan con un medio geológico dinámico y están sujetas a una normativa cuyo objetivo es proteger un recurso natural esencial e insustituible. Desde la diversidad de sus aplicaciones, que van mucho más allá del consumo directo, hasta los avanzados procedimientos de limpieza criogénica y las rigurosas técnicas de clausura, todas sus fases ponen de manifiesto una profundidad científica y tecnológica que a menudo pasa inadvertida.

Así pues, la próxima vez que se beba un vaso de agua, conviene reflexionar sobre el largo y complejo recorrido que ha seguido desde las capas más profundas de la Tierra hasta su uso final. Esta reflexión nos lleva a considerar que hay muchos aspectos fundamentales de la gestión de los recursos naturales que sustentan nuestra vida cotidiana que permanecen fuera de nuestra percepción habitual.

En esta conversación se pueden escuchar los conceptos básicos de lo tratado en este artículo.

Aquí tenéis un vídeo resumen del contenido.

Aquí os dejo una presentación sobre los conceptos clave.

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Y también este documento, de la Universidad Politécnica de Madrid, que recoge y amplía todos estos conceptos.

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Curso:

Curso de procedimientos de contención y control del agua subterránea en obras de Ingeniería Civil y Edificación

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4 verdades incómodas sobre la innovación en empresas constructoras tradicionales

Introducción: el dilema de la innovación.

Existe una creencia muy extendida en el mundo empresarial: para innovar, se necesita un líder transformador. Alguien carismático, visionario y capaz de inspirar a sus equipos para alcanzar nuevas metas. Y, en muchos casos, es cierto. Sin embargo, ¿qué sucede cuando intentamos aplicar esta fórmula a sectores más tradicionales, conservadores y reacios al cambio, como el de la construcción?

La realidad, como suele suceder, es mucho más compleja y sorprendente. Un estudio reciente, realizado en 60 empresas de construcción y consultoría en España, ha puesto de relieve algunas verdades incómodas sobre lo que realmente impulsa la innovación. Los resultados desafían las ideas preconcebidas y nos obligan a replantearnos el papel del liderazgo en sectores altamente regulados.

Este artículo desglosa los cuatro hallazgos más impactantes y prácticos de esta investigación. Descubre por qué el carisma no siempre es la solución y por qué, a veces, un buen sistema es más efectivo que un gran discurso.

Primer hallazgo: el liderazgo inspira productos, pero no mejora los procesos.

Este es, quizás, el descubrimiento más sorprendente. El estudio ha descubierto que el liderazgo transformacional tiene un impacto directo, fuerte y positivo en la innovación de productos. En otras palabras, los líderes inspiradores son excelentes motivadores de sus equipos para que estos desarrollen nuevos materiales, diseños o servicios.

Los datos son claros: el efecto del liderazgo sobre la innovación de productos fue muy alto (β = 0,548, p < 0,001). Sin embargo, y aquí viene la sorpresa, ese mismo estilo de liderazgo no mostró un efecto significativo en la innovación de procesos, es decir, en la mejora de la eficiencia de las operaciones internas (β = 0,102).

Esto no implica un fracaso del liderazgo, sino una colisión entre la visión inspiradora y la realidad inamovible de un sector atado por contratos, regulaciones e infraestructuras físicas. La innovación de procesos en industrias como la construcción es de naturaleza operativa y rutinaria. Su mejora depende menos de la motivación y más de la inversión tecnológica, la estandarización y la superación de las barreras burocráticas. Como señala el estudio, los equipos de proyecto suelen ser temporales y tienen una autonomía limitada para modificar los procesos definidos en el contrato.

En sectores altamente regulados, como el de la construcción, la capacidad de un líder para alterar procesos establecidos está limitada por la burocracia, las infraestructuras existentes y la naturaleza temporal de los equipos de proyecto, que tienen poca autonomía para modificar los procesos definidos por contrato.

En resumen, puedes ser el líder más inspirador del mundo, pero eso no te servirá de mucho para cambiar un procedimiento operativo anclado en la rutina y la regulación.

Segundo hallazgo: el héroe anónimo de la eficiencia es el sistema, no el carisma.

Si el liderazgo carismático no es la clave para mejorar los procesos, ¿qué lo es? La respuesta del estudio es contundente: los sistemas.

El concepto clave aquí es la gobernanza del conocimiento (Knowledge Governance). Se trata de los mecanismos y estructuras formales que una organización utiliza para capturar, organizar y aplicar el conocimiento. Piensa en repositorios de lecciones aprendidas, manuales de buenas prácticas o puestos dedicados a la gestión de la información.

El hallazgo fue revelador: la gobernanza del conocimiento es el factor que más influye, con diferencia, en la innovación de procesos. Su impacto fue muy potente (β = 0,508, p < 0,001), mucho mayor que el efecto sobre la innovación de productos (β = 0,241, p < 0,05).

La implicación práctica es directa: si tu objetivo es mejorar la eficiencia, optimizar las operaciones y hacer las cosas mejor, más rápido o con menos coste, debes centrarte menos en el carisma y más en ser un arquitecto de sistemas. Construir estructuras robustas para gestionar el conocimiento es la verdadera palanca del cambio operativo en las industrias tradicionales.

Tercer hallazgo: el clima de innovación es un amplificador, no un motor.

Muchas empresas invierten grandes sumas de dinero en crear un «clima de innovación»: oficinas abiertas, post-its de colores, sesiones de lluvia de ideas… La idea es que un entorno que fomenta la creatividad impulsará la innovación por sí solo. Sin embargo, el estudio demuestra que esto es solo medio cierto.

Por sí solo, un clima de innovación positivo no tuvo un efecto directo significativo sobre el intercambio de conocimientos ni sobre la innovación. Es decir, tener un ambiente «guay» no garantiza que la gente colabore más ni que surjan mejores ideas.

La clave está en que el clima de innovación actúa como un amplificador. Cuando se combina con un liderazgo transformacional activo, potencia significativamente la capacidad del líder para que la gente comparta conocimientos (el estudio detectó un efecto de interacción β = 0,141, p < 0,1).

La conclusión es clara: crear un clima innovador no sirve de nada si no va acompañado de un liderazgo que sepa aprovecharlo. Es como tener un coche de carreras (el clima), pero sin un piloto que sepa conducirlo (el líder). La combinación de un buen entorno y un buen líder es lo que realmente desbloquea el potencial colaborativo de un equipo.

Cuarto hallazgo: ¿colaboración o estructura? Depende de lo que quieras innovar.

Dado que el impacto de un líder se ve amplificado por el entorno, es crucial saber qué entorno construir. El estudio revela dos planos distintos: uno para crear nuevos productos y otro para perfeccionar los procesos existentes. No existe una única «receta para innovar».

La vía hacia la innovación de productos se logra principalmente mediante el intercambio de conocimientos. Para desarrollar nuevos productos, servicios o soluciones, es fundamental que las personas hablen, colaboren e intercambien ideas con fluidez. El estudio demuestra que el liderazgo transformacional impulsa la innovación de productos de forma indirecta a través de este intercambio (efecto indirecto: β = 0,089, p < 0,001).

La innovación de procesos se logra mediante la gobernanza del conocimiento. Para optimizar las operaciones, estandarizar las buenas prácticas y mejorar la eficiencia, son necesarios sistemas y estructuras formales. La investigación muestra que el liderazgo transformacional influye en la innovación de procesos de manera indirecta a través de estos sistemas de gobernanza (efecto indirecto: β = 0,136, p < 0,001).

En resumen, la innovación de productos surge de las conversaciones informales; la innovación de procesos se plasma en los manuales de la empresa. Una es social y la otra, estructural.

Si quieres desarrollar nuevos productos, fomenta una cultura de colaboración y comunicación abierta. Si quieres mejorar tus procesos internos, invierte en sistemas y estructuras que organicen el conocimiento de la empresa.

Conclusión: liderar la innovación es más que inspirar.

En sectores tradicionales como la construcción, la innovación no es un concepto monolítico. Pensar que un liderazgo inspirador lo soluciona todo es un error que puede salir muy caro. Este estudio nos demuestra que la estrategia debe ser dual: se requieren palancas distintas para la innovación de productos y de procesos.

El liderazgo transformacional no es una solución universal. Su efectividad depende del contexto y de si se apoya en sistemas robustos y en un clima adecuado que lo potencie.

La inspiración sin sistemas da lugar a productos nuevos y emocionantes, pero construidos sobre procesos ineficientes y frágiles. Los sistemas sin inspiración conducen a mejoras incrementales que no logran crear los productos disruptivos necesarios para capturar nuevos mercados. Un camino crea valor y el otro lo protege. El verdadero liderazgo industrial requiere dominar ambos.

La pregunta final es para ti. Como líder en tu sector, ¿en qué estás invirtiendo tu energía: en ser una fuente de inspiración o en ser un arquitecto de sistemas? Este estudio sugiere que necesitas ser ambas cosas.

En esta conversación se profundiza en las ideas del trabajo. Espero que te resulte interesante.

Aquí tienes un vídeo en el que se sintetizan las ideas comentadas en este artículo.

En este documento se explican las ideas más importantes.

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Referencia:

LOPEZ, S.; YEPES, V. (2026). Innovation in construction: Assessing the role of transformational leadership and knowledge governance. Journal of Civil Engineering and Management, (accepted, in press)

 

Evaluación multidimensional de losas aligeradas con plástico reciclado.

Acaban de publicar un artículo nuestro en Environmental Impact Assessment Reviewuna de las revistas de mayor impacto científico, dentro del primer decil del JCR. En este trabajo se sintetizan los resultados de un estudio exhaustivo sobre un sistema constructivo innovador: las losas biaxiales de hormigón armado aligeradas con esferas o discos de plástico 100 % reciclado (Losa Aligerada, VS). La investigación se enmarca en el proyecto RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. A continuación, se presenta un resumen del trabajo y de la información de contexto.

La investigación aborda la necesidad crítica de reducir el impacto ambiental del sector de la construcción, responsable de casi la mitad del consumo mundial de materias primas y de más de un tercio del consumo de energía. El estudio integra un análisis estadístico multivariado basado en datos empíricos de 67 edificios reales, así como una evaluación del ciclo de vida ambiental (E-LCA) y una evaluación del ciclo de vida social (S-LCA), para ofrecer una valoración multidimensional completa.

Hallazgos clave:

  • Modelo predictivo robusto: se desarrolló un modelo estadístico de alta precisión (R² ajustado = 98,26 %) para el predimensionamiento del espesor de las losas aligeradas, utilizando como variables clave el canto del aligerante, la sobrecarga de uso y el cuadrado de la luz. Este modelo ofrece una herramienta práctica para optimizar el diseño en las etapas iniciales.
  • Ahorro sustancial de materiales: en comparación con un sistema de losa reticular convencional con bloques de EPS (losas convencionales), el sistema VS reduce el consumo de hormigón entre un 23 % y un 33 % y el de acero de refuerzo hasta un 29 %.
  • Beneficios ambientales cuantificados: el sistema VS demuestra una reducción media del 25 % en el impacto ambiental total a nivel de punto final. El potencial de calentamiento global (PCG) se reduce en media en un 24 %, alcanzando un 30 % en luces de seis metros. El hormigón sigue siendo el principal contribuyente de emisiones en ambos sistemas.
  • Mejoras en el desempeño social: la S-LCA revela que el sistema VS disminuye los riesgos sociales hasta en un 20 % en la categoría de «Comunidad local» y en un 19 % en la de «Trabajadores». Estas mejoras se deben a una menor demanda de mano de obra en obra, a la reducción de los movimientos de materiales pesados y a una mayor seguridad laboral.

En conclusión, el estudio demuestra empíricamente que el sistema de losas aligeradas con plástico reciclado es una alternativa materialmente eficiente y sostenible que promueve los principios de la economía circular. Los resultados proporcionan una base de pruebas sólida que respalda la adopción de esta tecnología, informa sobre el desarrollo de códigos de construcción y guía las políticas públicas hacia prácticas constructivas más resilientes y con bajas emisiones de carbono.

1. Contexto: El desafío de la sostenibilidad en la construcción.

El sector de la construcción es un importante motor económico a nivel mundial, pero también uno de los principales contribuyentes al cambio climático y al agotamiento de los recursos. Es responsable de aproximadamente el 50 % del uso de materiales y del 36 % del consumo total de energía a nivel mundial. Solo la producción de cemento representa entre un 5 % y un 7 % de las emisiones globales de CO₂. Se prevé que la demanda de materiales superará los 90 mil millones de toneladas para 2050, por lo que resulta imperativo alinear las prácticas constructivas con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) en el marco de la Economía Circular (EC).

Dentro de los edificios, los forjados y las losas estructurales son los elementos que más impacto ambiental tienen debido a la gran cantidad de hormigón y acero que se emplea en su fabricación. Las innovaciones en los sistemas de losas, como los métodos modernos de construcción (MMC), son fundamentales para la descarbonización. Sin embargo, la adopción de estas tecnologías se ve obstaculizada por la falta de marcos de evaluación estandarizados que integren de manera coherente las tres dimensiones de la sostenibilidad: ambiental, social y económica. En particular, la dimensión social a menudo se pasa por alto.

2. Análisis de sistemas constructivos.

El estudio realiza una evaluación comparativa entre un sistema de losa innovador (VS) y otro convencional (CS) desde un enfoque de ciclo de vida integral.

Sistema innovador: losa aligerada biaxial (VS).

  • Descripción: consiste en una losa plana de hormigón armado bidireccional y sin vigas, aligerada mediante la inclusión de elementos huecos. Dichos aligerantes son esferas o discos fabricados con polietileno de alta densidad (HDPE) reciclado al 100 %. El sistema está diseñado para ser totalmente reciclable al final de su vida útil.
  • Configuración: Los discos se utilizan en losas de entre 16 y 28 cm de espesor, mientras que las esferas se emplean en losas de entre 28 y 42 cm de espesor. Al eliminar el hormigón no estructural del núcleo de la losa, el peso propio se reduce hasta un 35 % respecto a una losa maciza.
  • Ventajas: permite luces más largas, reduce las cargas sísmicas, simplifica los encofrados, acelera la ejecución y puede disminuir la altura total del edificio.
Losa aligerada biaxial (VS) mediante la inclusión de elementos huecos.

Sistema de referencia: losa convencional (CS).

  • Descripción: se define como una losa reticular bidireccional (también llamada «waffle») de hormigón armado, aligerada con bloques de poliestireno expandido (EPS).
  • Configuración: Este sistema se apoya sobre vigas y presenta nervios visibles en su cara inferior (intradós), ya que los bloques de EPS que conforman dichos nervios quedan expuestos.

3. Metodología de evaluación integrada.

El estudio emplea un marco metodológico triple para evaluar y comparar exhaustivamente los sistemas de losas. El análisis abarca «de la cuna a la tumba» y la unidad funcional se define como 1 m² de losa diseñada para 50 años de servicio.

3.1. Análisis estadístico multivariado.

Para compensar la ausencia de códigos de diseño estandarizados para el sistema VS, se ha desarrollado un modelo predictivo para dimensionar su espesor.

  • Base de datos: El análisis se basa en datos empíricos de 75 tipos de losas procedentes de 67 edificios reales construidos principalmente en Argentina. El conjunto de datos abarca luces de entre 5,2 y 15 metros y espesores de entre 16 y 42 centímetros.
  • Proceso: se realizó un análisis de regresión multivariado en tres etapas, comenzando por una regresión lineal simple y avanzando hasta un modelo más complejo que considera múltiples variables predictoras.
  • Validación: La solidez del modelo final se verificó mediante pruebas estadísticas, como la prueba de Durbin-Watson (para detectar autocorrelación), el análisis de residuos estudiantados (para detectar valores atípicos) y la comprobación de la homocedasticidad y la normalidad de los residuos.

3.2. Evaluación del ciclo de vida ambiental (E-LCA)

  • Metodología: se utilizó el método ReCiPe 2016 con una perspectiva jerárquica (H), evaluando los impactos a nivel de punto medio (18 categorías específicas) y de punto final (agrupados en tres áreas de daño: salud humana, ecosistemas y disponibilidad de recursos).
  • Bases de datos y software: el inventario del ciclo de vida se modeló con el programa informático OpenLCA, utilizando la base de datos Ecoinvent v3.2.
  • Asignación de cargas: para el plástico reciclado, se aplicó el método de asignación «cut-off», según la norma ISO 14044. Esto significa que los aligerantes de HDPE reciclado solo heredan las cargas ambientales de su propio proceso de reciclaje y no las de la producción de plástico virgen.

3.3. Evaluación del ciclo de vida social (S-LCA).

  • Metodología: el análisis se realizó siguiendo las directrices de UNEP/SETAC y utilizando un modelo coherente con el de la E-LCA.
  • Bases de datos y software: se utilizó la base de datos SOCA v2, una ampliación de Ecoinvent que adapta el marco de PSILCA (Evaluación del ciclo de vida del impacto social de los productos).
  • Indicadores y grupos de interés: los riesgos sociales se cuantificaron mediante el indicador de Riesgo Medio por Hora (MRH). Se evaluaron cuatro grupos de interés (trabajadores, comunidades locales, sociedad y actores de la cadena de valor) mediante veinte subcategorías relevantes para el sector de la construcción.

4. Resultados clave y hallazgos

4.1. Modelo predictivo para el predimensionamiento de losas VS.

El análisis estadístico culminó en un modelo de regresión múltiple robusto y preciso para estimar el espesor de la losa (t).

  1. Precisión del modelo: el modelo final (ecuación 3) alcanzó un coeficiente de determinación ajustado (R²) del 98,26 %, lo que indica un poder explicativo excepcional.
  2. Variables significativas: las variables con mayor influencia estadística en el espesor de la losa fueron las siguientes:
    – Canto del aligerante de plástico (He).
    – Cuadrado de la luz principal (L²).
    – Sobrecarga de uso característica (Q₁).

Fórmula simplificada: para facilitar su aplicación práctica en el diseño preliminar, se derivó una fórmula simplificada (ecuación 4) que reemplaza los coeficientes decimales por fracciones simples, manteniendo una alta precisión con un margen conservador.

Ecuación refinada (3): 𝑡 (cm) = 6,0064 + (0,7717 ∙ 𝐻𝑒) + (0,3679 ∙ 𝑄1) + (0,0553 ∙ 𝐿2)

Ecuación simplificada (4): 𝑡 (cm) = 6 + (4/5 ∙ 𝐻𝑒) + (2/5 ∙ 𝑄1) + (𝐿/√18)²

4.2. Resultados de la evaluación ambiental (E-LCA)

La E-LCA demuestra claras ventajas ambientales del sistema VS frente al CS.

Indicador clave Reducción lograda por el sistema VS Observaciones
Ahorro de hormigón 23 % – 33 % La mayor reducción se observa en luces más cortas (6 m).
Ahorro de acero Hasta 29 % La mayor reducción se observa en luces de 6 m.
Potencial de calentamiento global (PCG) 24 % (promedio), hasta 30 % (luz de 6 m) El hormigón es el principal contribuyente (53,5 % en VS, 55,8 % en CS).
Impacto ambiental total (punto final) 25 % (promedio) Reducciones de hasta el 29 % en salud humana y del 31% en recursos.
Etapa del ciclo de vida dominante Fabricación Representa el 89 % del impacto total en ambos sistemas.
  • Análisis de punto medio: el sistema VS muestra un mejor rendimiento en 17 de las 18 categorías de impacto evaluadas. La única excepción es la categoría «Ocupación de suelo agrícola», ya que la base de datos Ecoinvent atribuye el uso del suelo a los plásticos (incluidos los reciclados). Las reducciones más notables se observan en el agotamiento de fósiles (29 %) y en la formación de oxidantes fotoquímicos (28 %).

4.3. Resultados de la evaluación social (S-LCA)

El sistema VS también genera beneficios sociales cuantificables, principalmente gracias a su eficiencia en el uso de materiales y a la simplificación de los procesos de construcción.

  • Principales reducciones del riesgo social:
    • Comunidad local: reducción de hasta un 20 % (para una luz de 6 m).
    • Trabajadores: reducción de hasta un 19 % a una altura de 6 m.
  • Causas de las mejoras: estas reducciones se deben a la disminución de las horas de trabajo en obra, a la reducción del transporte y del movimiento de materiales pesados y a una menor exposición a riesgos laborales.
  • Focos de riesgo del sector: para ambos sistemas, las categorías con mayor riesgo social son:
    • Trabajadores: factores relacionados con la carga de trabajo, como las contribuciones a la Seguridad Social, los riesgos de trabajo infantil y los gastos sindicales (77 % del impacto en el VS).
    • Sociedad: la falta de educación es el factor predominante (76 % del impacto en ambos casos)

5. Implicaciones, limitaciones y conclusiones

Este estudio aporta una validación empírica rigurosa que demuestra que el sistema de losas aligeradas con plástico reciclado constituye un avance significativo hacia una construcción circular y de bajo carbono.

Implicaciones clave:

  • Para diseñadores e ingenieros, el modelo de predimensionamiento ofrece una herramienta fiable para acelerar la toma de decisiones en las primeras fases del diseño, optimizar el uso de materiales sin comprometer la seguridad.
  • Para la industria y los reguladores, los datos cuantitativos sobre los beneficios ambientales y sociales pueden informar la creación de nuevos códigos de construcción, guías de diseño y políticas de compra pública verde que incentiven la adopción de la construcción modular.
  • Contribución a la economía circular: el sistema no solo reduce el consumo de materiales vírgenes, sino que también otorga un uso de alto valor a los residuos de plástico HDPE, inmovilizándolos de forma segura en la estructura del edificio durante décadas y evitando que contaminen los ecosistemas.

Limitaciones reconocidas:

  • Análisis económico: no se realizó una evaluación del coste del ciclo de vida (LCCA) debido a la falta de datos económicos detallados, lo cual es crucial para su adopción en el mercado.
  • Contexto geográfico: la mayoría de los casos de estudio (63 de 67) provienen de Argentina, por lo que los resultados reflejan las prácticas constructivas y la combinación energética de este país. Para extrapolar los resultados a otras regiones, sería necesario validarlos con datos locales.
  • Alcance del análisis: el estudio se centra en el componente (1 m² de losa) y no cuantifica los impactos per cápita según la tipología de vivienda.

Conclusión final:

El sistema de losas aligeradas (VS) con plástico reciclado es una tecnología superior en términos de sostenibilidad multidimensional en comparación con un sistema convencional. Al combinar un análisis estructural empírico con una evaluación medioambiental y social exhaustiva, esta investigación aporta las pruebas necesarias para superar las barreras normativas y acelerar la transición hacia un entorno construido más eficiente en el uso de los recursos, socialmente responsable y alineado con los objetivos de sostenibilidad global.

Referencia:

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Multivariate Environmental and Social Life Cycle Assessment of Circular Recycled-Plastic Voided Slabs for Data-Driven Sustainable Construction. Environmental Impact Assessment Review, 118, 108297. DOI:10.1016/j.eiar.2025.108297

En esta conversación se pueden escuchar algunas de las ideas más importantes del trabajo.

Este vídeo sintetiza algunos de los conceptos y resultados del artículo.

Aquí os dejo un documento de síntesis.

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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 Sciences15(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 bridgesInfrastructures, 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 AlternativesJ. Clean. Prod. 2024450, 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. Materials16(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, 1601-1624DOI: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 implementationEngineering 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 buildingsJournal 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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William Le Baron Jenney: pionero de los rascacielos y maestro de la Escuela de Chicago

William Le Baron Jenney (1832-1907). https://es.wikipedia.org/wiki/William_Le_Baron_Jenney

William Le Baron Jenney (1832-1907), arquitecto e ingeniero estadounidense nacido en Massachusetts, destacó en una época en la que Estados Unidos experimentaba una rápida expansión industrial, lo que supuso un hito en la historia de la ingeniería y la arquitectura. Comenzó su formación en la prestigiosa École Polytechnique de París, también conocida como L’École Centrale, una de las escuelas de ingeniería más importantes de Europa. Allí adquirió conocimientos avanzados sobre técnicas constructivas y estructuras metálicas, así como sobre la doctrina funcionalista de Jean-Nicolas-Louis Durand, lo que le permitió mantenerse al día de las técnicas más innovadoras de su tiempo. Su formación en Europa fue decisiva, ya que le permitió incorporar influencias del movimiento arquitectónico europeo, vitales para su desarrollo profesional. Esta sólida base técnica sentó las bases de sus futuros logros en arquitectura y construcción.

En 1861, con el estallido de la guerra de Secesión estadounidense, Jenney regresó a su país y se alistó en el Ejército de la Unión como ingeniero militar, alcanzando el rango de mayor del Cuerpo de Ingenieros. Durante el conflicto, diseñó fortificaciones para los generales Sherman y Grant y participó en proyectos de gran envergadura, como la construcción de una carretera de 13 km entre Young’s Point y Bowers’ Landing, en Luisiana, que tuvo que ser completamente pontonada debido a los encharcamientos del terreno. Esta experiencia en el campo de batalla también le enseñó la importancia de la planificación y la logística en la construcción, habilidades que aplicaría más tarde en su carrera arquitectónica. Su experiencia en la gestión de proyectos complejos y en ingeniería estructural durante la guerra resultaría determinante para su posterior carrera civil.

Al finalizar la guerra, Jenney se trasladó a Chicago en 1868, antes del devastador incendio de 1871 que destruyó gran parte de la ciudad. Esta catástrofe supuso una oportunidad histórica para la reconstrucción urbana y Jenney, junto con otros arquitectos visionarios como Daniel Hudson Burnham, John Wellborn Root y Louis H. Sullivan, se convirtió en una de las figuras centrales de lo que posteriormente se conocería como la Escuela de Chicago. Este movimiento fue fundamental en el desarrollo de la arquitectura moderna, promoviendo el uso de nuevas tecnologías y materiales. En 1868, abrió su propio estudio de arquitectura, especializado en edificios comerciales y residenciales, así como en planificación urbana. Entre 1876 y 1880, ejerció como profesor de arquitectura en la Universidad de Michigan en Chicago, donde formó a muchos de los futuros líderes de la Escuela de Chicago.

Jenney también colaboró con los arquitectos paisajistas Frederick Law Olmsted y Calvert Vaux en la planificación de Riverside, Illinois, una ciudad impulsada por el desarrollo ferroviario. Entre sus contribuciones urbanísticas, en 1871 proyectó un depósito de agua corriente al que, en 1890, añadió un edificio de bombas y un pabellón de manantial.

Su mayor logro técnico y conceptual fue la invención y el perfeccionamiento del sistema de esqueleto de acero, que permitió construir edificios más altos sin recurrir a muros de carga masivos. Este sistema empezó a utilizarse en el primer edificio Leiter (1879), que ya tenía estructura de hierro, aunque los pilares exteriores aún cumplían una función portante. La innovación consistía en que los pilares de hierro colado y las vigas de acero formaban una estructura resistente y en que las fachadas podían liberarse de las cargas estructurales. Este enfoque revolucionó la arquitectura al permitir un diseño más flexible y creativo. Este concepto se consolidó en el segundo Leiter Building (1888-1891), donde Jenney perfeccionó el esqueleto metálico, lo que permitió incrementar la altura de los edificios sin comprometer el espacio interior ni la estabilidad.

Home Insurance Building. https://es.wikipedia.org/wiki/Home_Insurance_Building

El Home Insurance Building (1885) de Chicago es considerado el primer rascacielos completamente metálico. Sus dos primeras plantas contaban con pilares de granito sobre los que se apoyaban soportes de hierro fundido, rellenos de hormigón y revestidos de ladrillo, mientras que el resto del edificio se construyó con un esqueleto de acero. Aunque las fachadas eran funcionales, conservaban elementos decorativos de estilo clásico, como pilares angulares y superficies murales ornamentadas, y los soportes interiores se diseñaron como columnas. Ampliado con dos plantas en 1891 y demolido en 1931, el edificio introdujo el concepto de muro-cortina al liberar los muros exteriores y permitir grandes ventanales que mejoraban la iluminación y la estética. De esta manera, marcó el inicio de una nueva era en la arquitectura de rascacielos.

A partir de esta primera experiencia, se construyeron el Fair Building y el Manhattan Building (1890), con dieciséis plantas, lo que fue todo un récord para la época. Estos edificios consolidaron la viabilidad del rascacielos y demostraron que las estructuras metálicas podían ser estéticamente atractivas y funcionales. Las fachadas de Jenney seguían un estilo ecléctico que combinaba ornamentación clásica con un ritmo regular de huecos que aportaba modernidad y claridad visual.

Además de sus obras, Jenney desempeñó un papel fundamental en la creación de la Escuela de Chicago. Arquitectos como D. H. Burnham, J. W. Root, William Holabird y Louis H. Sullivan comenzaron su carrera en sus propios estudios y continuaron desarrollando los principios arquitectónicos que Jenney había introducido. La Escuela de Chicago no solo influyó en la arquitectura estadounidense, sino que también tuvo un impacto global, sentando las bases para el desarrollo de rascacielos en otras ciudades del mundo. Su influencia en la arquitectura de altura fue profunda y duradera, lo que permitió que las ciudades modernas crecieran verticalmente sin sacrificar la seguridad ni la estética.

Jenney también desarrolló destacados proyectos urbanos y residenciales, como el edificio Ludington (1891), el edificio de la compañía de seguros New York Life (1894), el Pabellón Hortícola para la Exposición Universal de 1893, diversos parques urbanos como Garfield Park y Humboldt Park, y el monumento conmemorativo de Illinois en Vicksburg (1906). Su enfoque en la integración de la naturaleza en el entorno urbano constituye un legado que perdura en la planificación de las ciudades contemporáneas. Su obra combina innovación técnica, funcionalidad y estética, evidenciando la fusión entre ingeniería y arquitectura que definió su carrera.

William Le Baron Jenney falleció en Los Ángeles, California, el 15 de junio de 1907. Sus cenizas fueron depositadas junto a la tumba de su esposa en el cementerio de Graceland, en Chicago. Su legado también incluye una influencia duradera en la educación arquitectónica, formando a generaciones de arquitectos que continuarían con su visión. Sus cuadernos y documentos originales, incluidos el cuaderno de 1884 con los cálculos para el Home Insurance Building y el borrador «Clave del rascacielos», se conservan en el Instituto de Arte de Chicago. Su legado técnico y académico, junto con su influencia en la Escuela de Chicago, sentó las bases de los rascacielos modernos, demostrando que la construcción vertical podía ser segura, funcional y estéticamente atractiva.

A continuación, os dejo unos vídeos de la Escuela de Chicago. Espero que os gusten.

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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 Mechanicsuna 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

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