La teoría del color y la estética en ingeniería

Figura 1. Puente Juan Bravo, en Madrid. Crédito: Guillem Collell Mundet, http://www.dobooku.com/2017/10/el-puente-juan-bravo-en-madrid/

Existe un interés creciente por las obras de ingeniería, que no solo deben ser funcionales y económicas, sino también estéticas. Sin embargo, saber valorar la estética o la calidad visual de una obra plantea algunos interrogantes. Se trata de un tema controvertido para muchos ingenieros, no suficientemente tratado en los planes de estudios. Resulta llamativa la reflexión realizada por Modest Batlle (2005) en relación con un mecanismo de autodefensa del ingeniero: “si no soy capaz de diseñar bien, mi alternativa es plantear que el diseño no tiene importancia; que lo hagan los otros“.

Javier Manterola (2010) reflexionaba en “Saber ver la ingeniería” sobre el lenguaje propio de cada una de las manifestaciones artísticas como la pintura, la escultura, la música, la arquitectura, el cine, la fotografía o la ingeniería. Si bien la forma de entender el arte se ha configurado a lo largo del tiempo, no son lenguajes independientes, aunque un pintor no tenga porqué saber nada de ingeniería o viceversa. La ingeniería va creando y modificando el paisaje donde se inserta, y es el espectador el que puede calibrar el valor intrínseco de la obra si entiende su lenguaje propio. David P. Billington (2013) acuña el término “arte estructural” como manifestación del arte del ingeniero de estructuras, que se muestra con claridad en puentes, rascacielos y cubiertas de gran luz. Podría pensarse que en estas estructuras, o en cualquier manifestación de la ingeniería civil (carreteras, presas, etc.), la belleza es una función más. Pero, como bien indica Juan José Arenas (1995), “contraponer funcionalidad y belleza es tomar el camino equivocado“.

Estos planteamientos conducen a la búsqueda de la verdad estructural como base de los valores estéticos de una estructura. Como dice Billington, “La forma controla las fuerzas y, cuanto más claramente pueda el proyectista visualizarlas, tanto más seguro se sentirá de esa forma“. También Eduardo Torroja acuñó su célebre frase “La lógica de la forma“, en el sentido que era la función que ha de cumplir una estructura su guía de diseño. El arco o la catenaria serían bellos en sí mismo porque expresan en sí mismos cómo se transmiten las cargas. Por tanto, fuera cualquier adorno superfluo. La estética de Torroja surge “del deseo último de fundir en un mismo ser la forma artística con la resistente“, lo cual es independiente del paisaje, resultando su integración más de la economía y simplicidad de formas y materiales, que de unos deseos explícitos de relacionar la obra con el paisaje (Nárdiz, 2001).

Sin embargo, ¿es suficiente el rigor de la ciencia estructural para alcanzar el nivel de calidad de diseño y construcción que pueda considerarse como “arte”? Arenas lo niega con rotundidad al afirmar que los mejores ingenieros buscan una síntesis “entre arte y tecnología, entre forma y mecanismos resistentes, entre claridad de expresión externa y limpieza y eficiencia del comportamiento estructural interno“. Miguel Aguiló (1999), reflexionando sobre el paisaje construido, sostiene que “normalmente se construye con una finalidad pero, algunas veces, lo construido trasciende a su propio uso y adquiere significados“. Es ahí donde está la clave, ¿qué significado tienen las obras de ingeniería?, ¿cómo valora el observador la imagen construida?, ¿es necesario un lenguaje específico para valorar la estética o el arte en ingeniería?

Figura 2. Presa de Aldeadávila. Difícil no emocionarse ante este arco gravedad. Crédito: Raiden32 (Imagen cedida por onmeditquenosvies, miembro del foro embalses.net) – Trabajo propio, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=9884054

Es difícil entrar en este campo de la estética y de la calidad visual de las infraestructuras. Aspectos como la armonía con el entorno, la esbeltez, el orden o la proporción se unen a la eficiencia económica y estructural en la valoración de la belleza de la obra pública. Pero no todos los espectadores utilizan el mismo lenguaje para valorar lo bello. Además, la subjetividad se acrecienta con las modas y con el contexto histórico y cultural en un ámbito determinado. Se trata, por tanto, de una respuesta emocional del observador (Figura 2). Con todo, ¿podemos utilizar algunos aspectos del lenguaje de la pintura, la fotografía o la escultura para entender mejor por qué existen imágenes u objetos que nos emocionan más que otros? ¿Se puede hablar, por tanto, de emoción en las obras de ingeniería?

Una de las formas universales, aunque no la única, de aproximarse a la realidad es el lenguaje visual. Se trata de un lenguaje mucho más universal que las lenguas escritas, aunque dispone de sus propias normas gramaticales y ortográficas que conviene conocer para transmitir lo que deseamos. Este lenguaje está presente en el diseño gráfico, industrial o la arquitectura, trasciende las bellas artes, la pintura, la fotografía y llega a la publicidad o a las redes sociales. Estamos en inmersos en un universo visual al que no es ajeno la ingeniería civil. Por tanto, existe cierta labor de alfabetización visual necesaria para entender el valor o demérito de una infraestructura y su contexto. Se trata de que el espectador pase a observador, transite sucesivamente de ver a mirar, para llegar a observar lo que se le presenta. Un correcto lenguaje visual permite al espectador dirigir la vista al objeto y formarse un juicio sobre él, por tanto, depende tanto de lo que se mira como de la experiencia previa.

Gran parte del conocimiento actual sobre la percepción humana y cómo interactúa con el significado visual nació en Europa en el primer tercio del siglo XX con la psicología de la Gestalt. Se comprobó cómo el principio básico de la organización perceptual es que el todo supera a la suma de las partes. Nuestro cerebro aprehende de la realidad simplificándola, analiza los componentes y los organiza en estructuras como pueden ser formas, objetos o secuencias. Entre el sujeto y el fondo, el cerebro crea un contraste que exagera las diferencias. Distinguimos sensaciones en la luz como el brillo, el contraste o la degradación tonal, así como el tamaño, la textura, la masa estimada o la localización espacial de lo que vemos. Incluso cuando falta información, nuestro cerebro crea incluso realidad mediante ilusiones ópticas.

El diseño puede considerarse como la expresión visual de una idea. Esta idea se transmite en forma de composición. Las formas (sus tamaños, posiciones y direcciones) constituyen la composición en la que se introduce un esquema de color. El lenguaje visual presenta, por tanto, unos elementos básicos como el punto, la línea, las superficies y el volumen. Todo ello crea formas, volúmenes, que en la obra pública se integran en el paisaje, transformándolo. Cómo disponer de estos elementos básicos forma parte de lo que se denomina “composición”, todo un arte dentro de la pintura o la fotografía, pero cuyos principios básicos también forma parte de la visión subjetiva del espectador del paisaje y sus infraestructuras.

Figura 3. Círculo cromático en la teoría tradicional del color

La forma ha sido un clásico en la estética, fundamentalmente en las estructuras, tal y como hemos visto anteriormente. Sin embargo, en este artículo vamos a centrarnos solamente en uno de los aspectos básicos de la calidad visual, que es la materia prima fundamental: la luz. Es la visión el sentido de la percepción del sujeto que consiste en la habilidad de detectar la luz e interpretarla. El espectro electromagnético visible por el ojo humano comprende longitudes de onda entre los 380 nm hasta los 780 nm, es decir, desde el violeta hasta el rojo. El color como tal no existe, son las células sensibles de la retina las que reaccionan de forma distinta con la longitud de onda de la luz reflejada por los objetos y que permite distinguir los colores. El ojo humano presenta tres tipos de células que transforman las longitudes de onda en los colores azul, rojo y verde, y de esta combinación se percibe el resto de gama de colores. Estos tres colores constituyen los colores primarios, de cuya combinación se puede producir la luz blanca, se trata del modelo de color RGB. Sin embargo, también existe el modelo CMYK formado por los pigmentos cian, magenta y amarillo, de cuya combinación se produce el negro. No obstante, la tradición del arte y en especial de la pintura, nos lleva al modelo de color RYB, donde los colores primarios son el rojo, el amarillo y el azul (Figura 3). Al conjunto de reglas básicas en la mezcla de colores para conseguir el efecto deseado se le denomina teoría del color.

En la Figura 3 se muestra el círculo cromático tradicional. En él los colores primarios (rojo, amarillo y azul) se combinan en la misma proporción para obtener los colores secundarios (violeta, naranja y verde). Incluso se obtienen los colores terciarios como combinación de primarios y secundarios (rojo violáceo, rojo anaranjado, amarillo anaranjado, amarillo verdoso, azul verdoso y azul violáceo). Los colores tienen tres atributos básicos: el matiz o tono, que es el propio color, la luminosidad, que es la mayor o menor cercanía al blanco o al negro, y la saturación o pureza del color, que es la concentración de gris. Por ejemplo, en el caso de mezclar colores opuestos en el círculo cromático, se obtienen grises.

Si bien el color se ha usado con maestría en la pintura, la fotografía, la arquitectura, no se podría decir lo mismo con la ingeniería, donde existe un desconocimiento absoluto sobre el fenómeno perceptivo con inagotables posibilidades espaciales. La fascinación por el blanco llegó a considerar el color como algo “casi delictivo”. Incluso no faltan los que opinan que el color en la obra pública es un ornato innecesario cuando se cambian los tonos naturales de los materiales, incluso se tacha de decoración. Le Corbusier argumenta al respecto en torno a tres ideas que quedan respaldadas con ejemplos de sus propios edificios construidos: “el color modifica el espacio”, “el color clasifica los objetos” y “el color actúa psicológicamente sobre nosotros y reacciona fuertemente sobre nuestros sentimientos”. El color tenía una gran importancia en la docencia de los primeros cursos de la Bauhaus, escuela que sentó las bases normativas y patrones de lo que hoy conocemos como diseño industrial y gráfico. El color interfiere en las propiedades visuales de la forma (puente, edificio, etc.) para mimetizar o singularizar las estructuras con el paisaje urbano o para integrar o desintegrar sus elementos componentes, para describir aspectos relacionados con la función o la composición de la forma, para vincularse con la cultura local de un contexto determinado, para incorporar un valor artístico añadido, etc. (Serra, 2013). No tiene sentido proyectar una obra y luego pensar cómo la pintaremos.

Por tanto, ¿tiene sentido colorear una obra de ingeniería? ¿No sería mejor dejar los colores naturales de los materiales? ¿Qué importancia tiene el código de color en la restauración? En el caso de las estructuras metálicas, el coloreado es casi obligatorio para su protección; en hormigones o aglomerados asfáticos se pueden agregar pigmentos; incluso el color puede conseguirse por biofilia, incorporando especies vegetales a la obra creada. Si bien cada individuo tiene una forma diferente de ver el mundo, en el fondo todos tenemos muchísimo en común. Los colores influyen en la emoción del observador, pues unos son fríos (tranquilos, estáticos, introvertidos) y otros más cálidos (energéticos, extrovertidos, dinámicos). Los colores neutros (gris, negro, blanco) son muy versátiles. El peso visual tiene un fuerte componente emotivo: se valora como más pesado el objeto de mayor tamaño, las superficies con textura pesan más que las lisas y homogéneas, los colores cálidos, saturados o claros se perciben como más densos que los fríos, desaturados y oscuros. Además, la investigación y la experiencia en la pintura a lo largo de la historia del arte permite disponer conjuntos de colores que armonizan de una forma especial entre ellos o bien contrastan. Ambas, armonía y contraste, son las dos formas compositivas del color.

  • Los colores complementarios son los que se encuentran en puntos opuestos en el círculo cromático, es decir, proporcionan el máximo contraste. Por ejemplo, el amarillo y el azul. Los complementarios son colores que se refuerzan mutuamente, de forma que un mismo color parece más vibrante si se asocia a su complementario. Son una buena herramienta para llamar la atención y para aquellos proyectos donde se quiera un fuerte impacto. Pero hay que tener cierta precaución, pues el resultado puede ser caótico si se usa la misma cantidad de cada color, por lo que se aconseja que un color sea el dominante.
  • La armonía doble de complementarios consiste en utilizar dos colores y sus complementarios, es decir, dos pares de colores contrastados. También puede ser algo arriesgada, sobre todo si se eligen porcentajes iguales de cada color.
  • Los complementarios divididos o adyacentes constituye una variante de los colores complementarios, pero con un menor contraste. En lugar de utilizar el complementario al color dado, se usan los situados en posiciones inmediatamente adyacentes. Por ejemplo, el azul y el rojo naranja y amarillo naranja. A veces basta utilizar dos de los colores. Esta armonía se utiliza mucho para acabados decorativos.
  • La armonía de análogos son los colores próximos en la rueda del color. Como son parecidos, armonizan muy bien entre sí. Estas combinaciones son muy habituales en la naturaleza. Por tanto, obras de ingeniería que intenten armonizar con el paisaje del entorno casan bien con colores armónicos.
  • Las tríadas o armonías de tres colores son aquellos que son equidistantes en el círculo cromático. Se podrían utilizar incluso figuras más complejas de cuatro o cinco lados, siempre con colores equidistantes entre sí.
  • La armonía monocromática es la basada en un solo color y sus diferentes tonos, con adición de blanco, negro y gris, es decir, variando su saturación y luminosidad. Es muy simple, y da sensación de sobriedad y elegancia, dando un efecto unificador y armonioso. Aunque a veces puede ser “excesivamente armónica”, monótono y aburrida, lo cual se puede evitar con alguna pizca de color complementario. Una forma de no fallar es utilizar el blanco, pues funciona de forma armónica, pero siempre que el resto de colores de la familia tonal correspondiente. Muchos de los puentes modernos puentes actuales acaban siendo blancos por este motivo.
Figura 4. Formas compositivas del color. Crédito: V. Yepes
Figura 5. Puente de La Vicaria, en Yeste. Crédito: Jesús from Albacete, España – Líneas (Puente de la Vicaría), CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=14935472

En las obras de ingeniería, el color es lo más económico y lo más visible (Batlle, 2005). El color cumple su función en la composición de una construcción. Puede integrar por mimetismo la obra con su entorno; por contra puede llamar la atención usando colores saturados o claros (por ejemplo en los puentes destaca el color el flujo de fuerzas). Sirve para ocultar elementos, como puede ser la imposta de un puente para aparentar mayor esbeltez. O incluso puede servir como signo identitario de un ámbito geográfico o sectorial, como es el caso del color azul del TGV en España.

Vamos a comentar algunas fotografías para descubrir la armonía o el contraste entre los colores. En la Figura 5 (puente de La Vicaría) se pueden observar los colores rojo anaranjado del arco y del suelo, los azules de la barandilla y el cielo, junto con los verdes del paisaje. Se trata de una armonía de dobles complementarios que funciona bien en el paisaje. Este rojo anaranjado es característico del acero Corten, muy utilizado en estructura mixta, tal y como se puede ver (Figura 1) en el puente Juan Bravo, en Madrid, diseñado por los ingenieros José Antonio Fernández OrdóñezJulio Martínez Calzón y Alberto Corral López-Dóriga. En este caso, el color del acero autopatinable y el blanco proporcionan una sensación de ligereza visual al tablero que resulta atractiva. Este material es especialmente interesante en cuanto a su integración paisajística, pues presenta tonos análogos a los tostados y marrones propios de la naturaleza.

Otro caso es la deliberación en el uso del color para destacar la singularidad de una obra. Un puente rojo o amarillo puede destacar sobre un paisaje natural, o bien mimetizarse en él si el color es verde o gris. Existe un gran riesgo de equivocación en el caso de una fuerte atracción visual. Por ejemplo, el rojo ligeramente anaranjado característico del Golden Gate, en San Francisco, funciona perfectamente destacando la singularidad de la estructura. Se trata de un color cálido que sintoniza bien con el entorno natural, con colores cálidos del terreno y que contrasta con los colores fríos del cielo y el mar. Además, proporciona una buena visibilidad a los busques en tránsito, pues el puente se encuentra cubierto de una espesa niebla muchos días al año. La propuesta de este icónico color fue de Irving Morrow, arquitecto asociado al proyecto, que pensó que la primera capa de pintura protectora presentaba una estética radical frente a los colores grises aluminio que se barajaban al principio. Este color (69% magenta, 100% amarillo y 6% negro), denominado como “Naranja Internacional” no pasa desapercibido, ya sea conduciendo, caminando o mirando la estructura desde la lejanía. Es simplemente maravilloso. Lo cual no significa que este color sirva en cualquier otro contexto y situación. ¡Qué suerte que la Armada estadounidense no impuso su opinión de pintar el puente de negro y amarillo para que fuera más visible! En la Figura 6 se ve la diferencia.

Figura 6. Puente colgante Golden Gate, en San Francisco. La segunda imagen corresponde al color que quería la Armada estadounidense. Crédito: Joan Campderrós-i-Canas/CC BY 2.0; Golden Gate Bridge, https://www.californiasun.co/stories/6-fascinating-facts-about-california-avocado-and-bumble-bee-bridge-edition/

También se puede utilizar el color en la iluminación ornamental de las infraestructuras. En ese sentido, tuve la experiencia personal de participar, desde la Generalitat Valenciana, en diversas iluminaciones como el Puente de San Jorge (Alcoy), tal y como puede verse en la Figura 7. Otras experiencias fueron la iluminación del casco urbano de Bocairent (Valencia), o las murallas de Xàtiva o Morella. En estos casos, la coloración puede ser más atrevida, ser cambiante y buscar efectos dinámicos, puesto que los cambios no son permanentes. Incluso en ocasiones se utilizan los fondos de determinados monumentos o fachadas como telón de fondo de actividades festivas o artísticas. Es, por ejemplo, el caso de las Torres de Serrano con motivo de la Crida, invitación a las Fallas de Valencia (Figura 8).

Figura 7. Iluminación ornamental del puente de San Jorge (Alcoy). Créditos: Waliwali21222324 – Trabajo propio, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=66216027

 

Figura 8. Iluminación de las Torres de Serrano con motivo de la Crida fallera

Otras veces el color juega un papel deliberado de integración de una estructura en su territorio. Es el caso del puente Fernando Reig de Alcoy (Alicante). De este puente y de los derechos de autor de las obras de ingeniería, ya hablamos en un artículo anterior. En este caso, el proyecto lo suscribieron los ingenieros de caminos José Antonio Fernández OrdóñezJulio Martínez Calzón, Manuel Burón Maestro y Ángel Ortíz Bonet. Tal y como se dice en su memoria: “La pila central es el elemento fundamental del puente y, sin ella, todo el concepto estructural y estético perdería  su sentido“. El material de la pila está cuidadosamente descrito para alcanzar su objetivo: un hormigón especial formado por un cemento portland gris muy claro con áridos y arenas rojas, y posteriormente tratado al chorro de arena. Con ello se consigue un color rosa, muy parecido al de la piedra de sillería del cercano puente de María Cristina, lo cual añade aún más singularidad a lo que ya son las enormes dimensiones y potente forma de la pila. Además, se eligió pintar en color gris la parte inferior de los tirantes hasta la altura de la barandilla para no distorsionar la línea horizontal del tablero. En la Figura 9 se puede apreciar el aspecto del puente antes de su última reparación.

Figura 9. Puente Fernando Reig de Alcoy, antes de la remodelación. Crédito: RafaMiralles – http://taxialcoy.net, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=42608270

Tras la renovación, el puente luce “prácticamente nuevo”, con una capa de pintura blanca en pilas, tirantes y tablero que desgarra la idea y concepción estética buscada por su autor. Se podrán argumentar razones técnicas, de durabilidad o de cualquier otro tipo. Pero estoy convencido de que se podría haber respetado la obra según la concibió su creador. Dejo la imagen del nuevo puente en la Figura 10. Como he dicho anteriormente, es el espectador el que tiene que valorar la obra pública, aunque en este caso, no tendrá ocasión de comprobar si lo que el autor quería transmitir se consiguió o no. Esa oportunidad de entender el significado de la obra se ha robado para las siguientes generaciones.

Figura 10. Puente Fernando Reig de Alcoy, tras su remodelación. Imagen: V. Yepes (2019)

Referencias:

AGUILÓ, M. (1999). El paisaje construido. Una aproximación a la idea de lugar. Colección de Ciencias, Humanidades e Ingeniería, nº 56. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Madrid.

ARENAS, J.J. (1995). El arte y la estética en el diseño de puentes: ¿Puentes monumento u obra civil funcional?. Revista de Obras Públicas, 3344: 27-34.

BATLLE, M. (2005). Diseño y funcionalidad visual en la obra pública. Colección de Ciencias, Humanidades e Ingeniería, nº 78. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Madrid.

BILLINGTON, D.P. (2013). La torre y el puente. El nuevo arte de la ingeniería estructural. Cinter Divulgación Técnica, Madrid.

MANTEROLA, J. (2010). La obra de ingeniería como obra de arte. Fundación Arquitectura y Sociedad. LAETOLI, Pamplona.

NÁRDIZ, C. (2001). El paisaje de la ingeniería, la estética, la historia, el análisis y el proyecto. OP ingeniería y territorio, 54:4-13.

NAVARRO, J.R. (editor) (2009). Pensar la ingeniería. Antología de textos de José Antonio Fernández Ordóñez. Colección ciencias, humanidades e ingeniería. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Madrid.

SERRA-LLUCH, J. (2013). Three color strategies in architectural composition. Color Research and Application, 38, pp. 238-250.

YEPES, V. (2018). El derecho de autor en las obras de ingeniería: El puente Fernando Reig en Alcoy. https://victoryepes.blogs.upv.es/2018/05/17/el-derecho-de-autor-en-las-obras-de-ingenieria-el-puente-fernando-reig-en-alcoy/ 

 

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Puente del Barranco de la Batalla, en Alcoy (Alicante)

Puente del Barranco de la Batalla. Imagen: V. Yepes (2019)

En esta entrada vuelvo a contar algunas anécdotas sobre las infraestructuras que rodean Alcoy, cuna de muchos ingenieros de caminos, entre los que me incluyo. Este puente ferroviario, de la malograda línea de ferrocarril entre Alicante y Alcoy, forma parte de un valioso conjunto de viaductos realizados a finales de los años veinte.

El puente que describimos a continuación, recibe varios nombres, como el puente del Barranco de la Batalla, del Barranco de San Antonio, e incluso, puente de las Siete Lunas. Sin embargo, ésta última acepción lo confunde con el verdadero puente formado por siete arcos que se encuentra dispuesto paralelo al que vamos a describir, a 20 m aguas abajo, en la carretera N-340 entre Alcoy y Alicante. Asimismo, también se llama “de las Siete Lunas” el viaducto más espectacular de todo el trazado ferroviario, que es el situado sobre el río Polop. Es sugerente el nombre de “Barranco de la Batalla”, pues rememora la revuelta entre mudéjares y cristianos en la que el caudillo andalusí Al-Azraq quiso reconquistar la ciudad de Alcoy y que, según la leyenda, tuvo lugar la aparición de San Jorge. De esta tradición surge la famosa fiesta de Moros y Cristianos, declarada de Interés Turístico Internacional. Pero eso es otra historia.

La idea de una linea de ferrocarril entre Alcoy y Alicante tuvo su primer impulso con la Primera República, que el 10 de mayo de 1873 adjudicó el proyecto. Posteriormente, hubo diferentes iniciativas en 1900 y 1902, así como otra del Ayuntamiento de Alcoy en 1908. Tendría que llegar el gobierno de Primo de Rivera, y su ministro de Obras Públicas el conde de Guadalhorce, para que este proyecto se declaró prioritario en un plan nacional.

Este puente, al igual que todos los de la  línea férrea, tuvo sus orígenes el la R.O. de 5 de marzo de 1926, en el “Plan preferente de ferrocarriles de urgente construcción“, el conocido como Plan Guadalhorce. Se trataba de 66,200 km de trazado que comprendía la explanación general, obras de fábrica y túneles, y cuyo proyecto lo redactó el ingeniero de caminos D. José Roselló Martí en 1927, puesto que estaba destinado en la 3ª jefatura de Estudios y Construcciones de Ferrocarriles del Sureste de España. Roselló se basó en un proyecto previo de D. Próspero Lafarga, que incluía viaductos metálicos de tramos rectos de 50 m de luz, pero que cambió por viaductos en arco de hormigón armado, más baratos. Aunque la obra empezó y se construyeron túneles y puentes, la crisis de la época paralizó la mayoría de obras en curso, incluida ésta. Nunca más se retomó la obra, aunque hoy día tenemos una fantástica Vía Verde para el disfrute de todos los aficionados. Ya hablamos de este tema en una entrada anterior de este blog.

Puente del Barranco de la Batalla. Imagen: V. Yepes (2019)

Centrándonos en este puente, diremos que tiene una longitud de 69 m y una altura máxima de 20 m sobre el cauce. Se trata de un arco rebajado de 44 m de cuerda y 8,80 m de flecha. En los arranques su espesor es de 1,50 m que se reduce a 1,10 m en la clave, siendo su ancho de 3,60 m. La rasante tiene una pendiente ascendente del 2,1%. Se trata de una obra que salva la dificultad del estrecho paso entre dos túneles de 900 y 1200 m de longitud. El entorno es de roca caliza competente, lo cual permitió esta tipología de arco. Se utilizó un procedimiento constructivo basado en dos castilletes de celosía y poleas diferencias para el montaje de las cimbras y cerchas metálicas. Las cimbras que se utilizaron aquí fueron modificadas de las que se usaron en el viaducto del Cint, en la misma línea. El lector que se interese mayor documentación sobre éste y otros acueductos de esta línea ferroviaria, puede consultar la Revista de Obras Públicas año 1929, páginas 349, 365 y 381.

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Selección de puentes sostenibles de vanos pequeños en Brasil

Nos acaban de publicar en la revista Sustainaibility (segundo cuartil en Web of Science) un artículo donde se aplica la toma de decisiones multicriterio (AHP y Vikor) para seleccionar el tipo de puente de vano corto más idóneo desde el punto de vista de la sostenibilidad en el contexto de Brasil.

Se trata del fruto del trabajo conjunto desarrollado por el profesor Moacir Kripka, catedrático de estructuras en la Universidade de Passo Fundo, que estuvo de estancia en nuestra universidad hace unos meses.

Este artículo forma parte de nuestra línea de investigación DIMALIFE en la que se pretenden optimizar estructuras atendiendo no sólo a su coste, sino al impacto ambiental y social que generan a lo largo de su ciclo de vida.

Como se trata de una publicación en abierto, os dejo a continuación el artículo completo para su descarga.

 

Referencia:

KRIPKA, M.; YEPES, V.; MILANI, C.J. (2019). Selection of sustainable short-span bridge design in Brazil. Sustainability, 11:1307. DOI: 10.3390/su11051307

Descargar (PDF, 1.28MB)

El valor social que aporta la ingeniería civil

Entre los buenos momentos de la inauguración de la XXV Semana de la Ingeniería Civil y el Medio Ambiente 2019 #SICMA ayer estuvo la proyección, durante la presentación realizada por el Vicerrector de alumnado, cultura y deportes, José Luis Cueto, de este vídeo que nos dejó sin palabras: “He construido un puente”.

Se trata de una escena de la película Margin Call, en la que un responsable, entre otros, de la gran caída del sistema financiero mundial, un broker, tras ser despedido se plantea lo absurdo del trabajo que ha estado realizando, comparándolo con un trabajo anterior, de ingeniero con el que en lugar de hundir en la miseria a las personas, las ayudó a ahorrar tiempo en sus vidas.

Creo que vale la pena ver estos casi dos minutos impagables.

 

 

 

Indicadores de estado y de prestaciones de las infraestructuras

En una entrada anterior vimos las distintas estrategias de conservación de las infraestructuras y cómo éstas influían en el coste que debían pagar los usuarios. Estas estrategias podían modificar el estado o las prestaciones de la infraestructura, que de forma irremediable, se degradan con el tiempo. Llegado a este punto, conviene diferenciar los conceptos de estado y de prestaciones de una infraestructura.

La gestión de las infraestructuras (carreteras, puentes, etc.) supone un proceso por el cual se debe asignar de forma eficiente los recursos limitados en la dirección marcada por los objetivos estratégicos de la organización responsable de dicha gestión. Para ello se hacen necesarios una serie de indicadores que permitan medir de forma cuantitativa o cualitativa los resultados procedentes de las acciones realizadas sobre dichos activos respecto a los objetivos.

Dichos indicadores pueden ser de estado o de prestaciones. El estado o condición de una infraestructura se define como su estado físico, que puede afectar o no a sus prestaciones. En cambio, la prestación o rendimiento se define como la capacidad de la infraestructura para proveer un determinado nivel de servicio a los usuarios. Se pueden llamar también prestaciones funcionales, pues indican el nivel de habilitación de una infraestructura para desarrollar su función principal, que es la prestación del servicio, aunque también podrían incluir otras características o efectos no directamente relacionados con el servicio a los usuarios.

Saber diferenciar ambos conceptos es básico para cualquier organización responsable de la gestión de una infraestructura. Así, por ejemplo, las prestaciones de un puente pueden no verse afectadas por el estado hasta que se produzca un fallo. Es fácil encontrar un puente de hormigón con defectos superficiales (corrosión de armaduras, desconchados, etc.) que mantiene intacta su funcionalidad e integridad estructural. También podría darse el caso de un puente en muy buen estado que no sea capaz de soportar determinadas cargas de tráfico o que impone restricciones de gálibo que afectan al tráfico.

Puente “traga camiones” de Leganés. https://www.lavanguardia.com

Pero, ¿cuáles son las razones para disponer de indicadores en la gestión de las infraestructuras? Pues son imprescindibles para tomar decisiones que afectan a estos activos. Permiten identificar las necesidades de intervención, proporcionan la guía de los procesos y criterios en la toma de decisiones y son los elementos que permiten controlar el progreso hacia los objetivos y metas trazados por la organización responsable de la gestión.

En el caso de una carretera, los indicadores utilizados en su gestión se suelen agrupar en diferentes categorías que corresponden con los objetivos de la organización responsable de dicha gestión. Se podrían considerar, entre otros, los siguientes: conservación de la carretera, seguridad vial, movilidad y accesibilidad, medioambiente, operaciones y mantenimiento y eficiencia económica.

Si se disponen de mediciones de dichos indicadores, éstos permiten comparar sus valores con determinados estándares, umbrales o niveles mínimos. Esta información es determinante en la identificación de las necesidades de intervención y, por tanto, catalizan todo el proceso posterior de selección de intervenciones y asignación de recursos económico.

En artículos posteriores hablaremos de cómo podremos utilizar estos índices para el caso particular de las carreteras y utilizar técnicas procedentes de la optimización multiobjetivo y de la toma de decisiones multicriterio para asignar los presupuestos restrictivos de los que dispone una organización para que la condición de las carreteras sea la máxima posible. Ya adelantamos que el problema no es sencillo, pero afortunadamente nuestro grupo de investigación ya dispone de las herramientas necesarias para planificar el mantenimiento y la conservación de una red de carreteras o de calles en una ciudad con presupuestos muy restrictivos.

 

Referencias:

  • CLEMENTE, J.J. (2012). La toma de decisión en el marco de la gestión de activos de infraestructuras de transporte terrestre. Trabajo de investigación. Universitat Politècnica de València.
  • SALAS, J.; YEPES, V. (2019). MS-ReRO and D-ROSE methods: assessing relational uncertainty and evaluating scenarios’ risks and opportunities on multi-scale infrastructure systems. Journal of Cleaner Production, (accepted, in press).
  • SIERRA, L.A.; PELLICER, E.; YEPES, V. (2017). Method for estimating the social sustainability of infrastructure projects. Environmental Impact Assessment Review, 65:41-53.
  • SIERRA, L.A.; YEPES, V.; GARCÍA-SEGURA, T.; PELLICER, E. (2018). Bayesian network method for decision-making about the social sustainability of infrastructure projects. Journal of Cleaner Production, 176:521-534.
  • SIERRA, L.A.; YEPES, V.; PELLICER, E. (2017). Assessing the social sustainability contribution of an infrastructure project under conditions of uncertainty. Environmental Impact Assessment Review, 67:61-72.
  • SIERRA, L.A.; YEPES, V.; PELLICER, E. (2018). A review of multi-criteria assessment of the social sustainability of infrastructures. Journal of Cleaner Production, 187:496-513.
  • TORRES-MACHÍ, C. (2015). Optimización heurística multiobjetivo para la gestión de activos de infraestructuras de transporte terrestre. Tesis doctoral. Universitat Politècnica de València – Pontificia Universidad Católica de Chile.
  • TORRES-MACHÍ, C.; CHAMORRO, A.; PELLICER, E.; YEPES, V.; VIDELA, C. (2015). Sustainable pavement management: Integrating economic, technical, and environmental aspects in decision making. Transportation Research Record, 2523:56-63.
  • TORRES-MACHÍ, C.; CHAMORRO, A.; VIDELA, C.; PELLICER, E.; YEPES, V. (2014). An iterative approach for the optimization of pavement maintenance management at the network level. The Scientific World Journal, Volume 2014, Article ID 524329, 11 pages.
  • TORRES-MACHÍ, C.; CHAMORRO, A.; YEPES, V.; PELLICER, E. (2014). Current models and practices of economic and environmental evaluation for sustainable network-level pavement management. Revista de la Construcción, 13(2): 49-56.
  • TORRES-MACHI, C.; PELLICER, E.; YEPES, V.; CHAMORRO, A. (2017). Towards a sustainable optimization of pavement maintenance programs under budgetary restrictions. Journal of Cleaner Production, 148:90-102.
  • YEPES, V.; TORRES-MACHÍ, C.; CHAMORRO, A.; PELLICER, E. (2016). Optimal pavement maintenance programs based on a hybrid greedy randomized adaptive search procedure algorithm. Journal of Civil Engineering and Management, 22(4):540-550.

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Método acelerado de optimización de puentes en cajón

 

Acaban de publicarnos en Engineering Structures, revista de ELSEVIER indexada en el primer cuartil del JCR, un artículo en el que hemos propuesto un novedoso método de optimización que acelera los cálculo al emplear Kriging como metamodelo en los cálculos intermedios de las iteraciones de un proceso de optimización heurística. Se ha aplicado en la optimización de la energía requerida para la construcción de un puente en cajón de hormigón pretensado, pero la metodología es aplicable al cálculo de cualquier estructura. Este artículo forma parte del proyecto de investigación DIMALIFE. Como se ha publicado en abierto, os puedo pasar el artículo completo, que os podéis descargar también en la propia revista.

ABSTRACT:

Structural optimization is normally carried out by means of conventional heuristic optimization due to the complexity of the structural problems. However, the conventional heuristic optimization still consumes a large amount of time. The use of metamodels helps to reduce the computational cost of the optimization and, along these lines, kriging-based heuristic optimization is presented as an alternative to carry out an accelerated optimization of complex problems. In this work, conventional heuristic optimization and kriging-based heuristic optimization will be applied to reach the optimal solution of a continuous box-girder pedestrian bridge of three spans with a low embodied energy. For this purpose, different penalizations and different initial sample sizes will be studied and compared. This work shows that kriging-based heuristic optimization provides results close to those of conventional heuristic optimization using less time. For the sample size of 50, the best solution differs about 2.54% compared to the conventional heuristic optimization, and reduces the computational cost by 99.06%. Therefore, the use of a kriging model in structural design problems offers a new means of solving certain structural problems that require a very high computational cost and reduces the difficulty of other problems.

KEYWORDS: Low-embodied energy; Post-tensioned concrete; Box-girder bridge; Structural optimization; Metamodel; Kriging

REFERENCE:
PENADÉS-PLÀ, V.; GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V. (2019). Accelerated optimization method for low-embodied energy concrete box-girder bridge design. Engineering Structures, 179:556-565. DOI:10.1016/j.engstruct.2018.11.015

 

Esto me suena… ¿Son seguros nuestros puentes?

Puente de la Constitución de 1812, Cádiz, en agosto de 2015. TCadizwiki [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], from Wikimedia Commons

Os dejo en esta presentación una nueva entrevista que me ha realizado el periodista José Antonio García Muñoz, conocido como Ciudadano García, sobre temas de ingeniería. Como ya he comentado en alguna entrada anterior, la labor de divulgación de las ciencias, y en particular de la ingeniería, resulta una tarea agradable y enriquecedora.

La entrevista, en este caso, se ha centrado en la seguridad y el mantenimiento de nuestros puentes. En efecto, una noticia aparecida el 9 de diciembre de 2018 en El País con el siguiente titular “Fomento admite que hay 66 puentes con graves problemas de seguridad” abrió cierta inquietud en la opinión pública sobre la seguridad de nuestros puentes. Esta inquietud irrumpió el agosto pasado con el derrumbe de un puente en Génova (Italia). La pregunta que se hace el ciudadano de a pié es saber si cuando circula por carretera o por ferrocarril nuestras infraestructuras son lo suficientemente seguras.

Tener la oportunidad de comunicar aspectos de nuestra profesión a más de 300.000 oyentes supone todo un reto, más si lo que se busca es transmitir de forma sencilla y para todo el mundo, aspectos técnicos que, a veces, solo somos capaces de hacerlo con colegas o estudiantes. Insisto, todo un reto y una oportunidad que se agradece.

Pues de todo ello hablamos el pasado viernes 14 de diciembre de 2018. Os dejo la entrevista, realizada en directo. Espero que os guste.

Cuantificación del estado de conservación de los puentes: índices de estado o condición

Guía para la realización de inspecciones principales de obras de paso en la Red de Carreteras del Estado. Ministerio de Fomento (2012)

Una noticia aparecida el 9 de diciembre de 2018 en El País con el siguiente titular “Fomento admite que hay 66 puentes con graves problemas de seguridad” abrió cierta inquietud en la opinión pública sobre la seguridad de nuestros puentes. Esta inquietud irrumpió el agosto pasado con el derrumbe de un puente en Génova (Italia). La pregunta que se hace el ciudadano de a pié es saber si cuando circula por carretera o por ferrocarril nuestras infraestructuras son lo suficientemente seguras. Además, este desasosiego se acentúa cuando, por una parte, la grave crisis económica que ha sufrido nuestro país ha reducido significativamente los presupuestos dedicados al mantenimiento de las infraestructuras y cuando, además, los datos que el Ministerio de Fomento dispone sobre el estado de los puentes, extraídos de su Sistema de Gestión de Puentes (SGP), no es suficientemente transparente, a diferencia de otros países, como Alemania. La que he denominado como “crisis de las infraestructuras“, en efecto, no es un problema solo de España, sino que afecta de forma generalizada a muchos países de nuestro entorno.

Pues bien, la noticia del 9 de diciembre nos decía que 66 puentes presentan graves problemas de seguridad. La justificación es que, tras la valoración de su estado por expertos, se calculan unos índices (extensión, gravedad y evolución) a los que se aplican algoritmos para obtener una clasificación final que va de 0 a 100. Esos 66 puentes obtenían más de 81 puntos, lo cual significa que presentan “patologías potencialmente graves que pueden afectar a su comportamiento resistente” y son objeto de un seguimiento especial. Teniendo en cuenta que el parque de las obras de paso en España son de casi 23000 puentes, ello supone que un 0,28% de ellos superan el umbral de los 81 puntos. Parecerían pocos puentes, pero bastaría el colapso de uno solo de ellos para que se pudiese reproducir una tragedia como la ocurrida en Génova este verano. Por tanto, no debemos restar importancia a estas cifras. De hecho, nuestro grupo de investigación, a través del proyecto DIMALIFE, está muy preocupado por investigar estos tema.

¿Significa esto que en España nuestros puentes no son seguros? En absoluto. No hay que alarmarse, pero hay que tomar medidas. Lo que le ocurre a cualquier infraestructura (puente, presa, puerto, túnel, hospital, etc.) es que todas ellas, sin excepción, presentan una disminución de sus prestaciones y funcionalidades que, pasado cierto umbral, hace que dejen de ser útiles, finalizando su vida útil. La vida de las infraestructuras se puede prolongar con un adecuado mantenimiento y acometiendo reparaciones, pero llega un momento que el coste de alargar la vida útil puede ser insostenible. Por tanto, los puentes “envejecen”.

Todo el mundo está de acuerdo en que los aviones deben someterse a exámenes periódicos y revisiones profundas, realizadas por expertos, que garanticen la seguridad en vuelo de estos aparatos. Asimismo, también resulta evidente que todas las personas deberíamos someternos a chequeos médicos periódicos para detectar a tiempo enfermedades que, sin una detección precoz, son inevitablemente mortales. Pues lo mismo le pasa a las infraestructuras, que deben acudir de vez en cuando al “médico de cabecera”, que si detecta algún problema grave, manda al paciente al “médico especialista” y éste, en caso necesario, opera al paciente o le somete al tratamiento correspondiente. Pues lo mismo le ocurre a los puentes, donde existen inspecciones básicas o rutinarias, inspecciones principales e inspecciones especiales. De ello ya hablamos en una entrada anterior. Siguiendo con la analogía médica, la “analítica” realizada a los puentes ha mostrado que su “colesterol” está por encima de 250. Ello no significa la muerte inmediata del paciente, pero sí que es necesario un cambio de hábitos (ejercicio físico, dieta alimentaria, etc.) o medicación para reducir dicho índice. En caso de no hacer nada, nuestro puente puede tener un “problema coronario” que puede acabar en un “ataque al corazón”. Por tanto, la buena noticia es que hemos detectado los problemas y ahora se trata de poner a nuestros puentes bajo un “tratamiento médico” estricto.

Para aclarar alguno de los conceptos sobre los que se ha basado la noticia de El País, voy a recoger aquí los aspectos básicos. Están basados en una monografía del Ministerio de Fomento denominada “Guía para la realización de inspecciones principales de obras de paso en la Red de Carreteras del Estado“. Tal y como indica la guía, para cada uno de los daños que existan en un determinado elemento de un puente, se recogen en campo los índices de extensión, gravedad y evolución (apartado 4.5.3). Con estos datos se obtiene, en primer lugar, un Índice de Deterioro para cada daño, que puede tomar un valor entre 0 y 100. Con todos los índices de los deterioros existentes en un puente, se puede valorar el estado de conservación con el Índice de Estado o Condición de la Estructura, que también tiene un valor entre 0 y 100. Existen también índices intermedios para valorar los elementos, componentes y zonas de la estructura, de esta forma se puede localizar rápidamente el origen de la causa de determinado índice en la condición de la estructura.

Los índices de deterioro se dividen en cinco intervalos, con los significados siguientes:

  • Índice entre 0 y 20: Deterioro sin consecuencias importantes “a priori”
  • Índice entre 21 y 40: Deterioro que puede tener una evolución patológica o reducir las condiciones de servicio o de durabilidad del elemento si no se repara en el tiempo adecuado.
  • Índice entre 41 y 60: Deterioro que indica una patología que supone una reducción de las condiciones de servicio o de la durabilidad del elemento.
  • Índice entre 61 y 80: Deterioro que se puede traducir en una modificación del comportamiento resistente o funcional.
  • Índice entre 81 y 100: Deterioro que compromete la seguridad del elemento.

De la misma forma, el Índice de Estado de la Estructura se divide en cinco intervalos:

  • Índice entre 0 y 20: Estructura sin patologías evidentes o con deterioros sin consecuencias relevantes para la durabilidad, condiciones de servicio o seguridad de la estructura.
  • Índice entre 21 y 40: Estructura con deterioros que pueden tener una evolución patológica que afecte a la durabilidad o a las condiciones de servicio de la estructura. Es conveniente seguir su evolución temporal para su determinación objetiva.
  • Índice entre 41 y 60: Estructura con deterioros que evidencian una patología que puede suponer una reducción de las condiciones de servicio o de la durabilidad de la estructura. Será necesario seguir la evolución de la patología en las posteriores inspecciones. Puede requerir una actuación a medio plazo para mejorar la durabilidad de la estructura.
  • Índice entre 61 y 80: Estructura con deterioros o patologías que se pueden traducir en una modificación del comportamiento resistente o una reducción importante de los niveles de servicio. Requiere una actuación a corto-medio plazo. En función de la naturaleza del daño puede requerir una inspección especial.
  • Índice entre 81 y 100: Estructura con deterioros o patologías que comprometen la seguridad del elemento/estructura. Requiere una inspección especial y una actuación urgente. En algunos casos puede ser necesario una limitación del uso.

Como vemos, los índices establecen pautas para que el gestor decida intervenir en una estructura, realizar estudios especiales, programar actuaciones a medio plazo o asignar presupuestos. Con todo, los inspectores tiene capacidad de ir más allá de esta cuantificación cuando detectan problemas o imponderables difíciles de cuantificar, como por ejemplo, el grado de “actualización” de la estructura a las normas vigentes.

La conclusión es clara. Al igual que los aviones requieren inspecciones periódicas minuciosas para garantizar la seguridad en el vuelo y las personas debemos realizar chequeos médicos periódicos, las infraestructuras (puentes, presas, túneles, puertos, hospitales, estadios de fútbol, etc.) deben someterse a inspecciones programadas y, sobre todo, se debe disponer de un presupuesto suficiente que garantice el mantenimiento y la rehabilitación si fuera necesario. Todo lo que no sea eso, será poner en riesgo no solo la seguridad de las personas, sino el estado de bienestar.

 

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Optimización heurística de pilas rectangulares huecas de hormigón armado

Figura. Geometría de la pila objeto de estudio

RESUMEN: 

El trabajo se centra en optimizar los costes de pilas rectangulares huecas de viaductos pretensados mediante métodos heurísticos y metaheurísticos, demostrando su efectividad. La evaluación de cada una de las soluciones se lleva a cabo mediante un módulo de comprobación según la instrucción EHE y Eurocódigo 2. El cálculo de esfuerzos se realiza aplicando las cargas de la IAP-98 y la comprobación frente a inestabilidad se hace por el método de Arenas y Villegas. Los métodos heurísticos utilizados son la búsqueda de aceptación por umbrales y las colonias de hormigas. Todos los métodos de búsqueda han sido aplicados a una pila tipo de 23.97 m de altura. Se concluye que la colonia de hormigas es la metaheurística más eficiente de las 4 comparadas.

PALABRAS CLAVE:

Optimización heurística, puentes, pilas rectangulares huecas, hormigón armado.

REFERENCIA: 

MARTÍNEZ, F.; PEREA, C.; YEPES, V.; HOSPITALER, A.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2007). Optimización heurística de pilas rectangulares huecas de hormigón armado. Hormigón y Acero, 244: 67-80. ISBN: 0439-5689. (link)

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Morfología de tableros aligerados de canto constante postesados para puentes carreteros y ferroviarios

Prueba de carga en puente de canto constante postesado

RESUMEN: En el trabajo se aborda una caracterización estadística de una muestra de 82 tableros reales tipo losa pretensada de canto constante para carreteras y ferrocarriles. El objetivo principal es encontrar fórmulas de predimensionamiento con el mínimo número de datos posible que permita mejorar el diseño previo de estas estructuras. Para ello se ha realizado un análisis exploratorio y otro multivariante de las variables geométricas determinantes, de las cuantías de materiales y del coste de los tableros. Los modelos de regresión han permitido deducir que el canto queda bien explicado por la luz y el aligeramiento exterior. El canto es la variable que mejor explica el coste por unidad de superficie de tablero en losas para carreteras (51,9%), mientras que en las de ferrocarriles sólo lo explica en un 23,4%, por lo que se necesitan más variables para su explicación. La luz principal y los voladizos bastan para el diseño previo de losas para carreteras; si además se incluye el número de vanos y la longitud total, se pueden predimensionar las losas de ferrocarril, con errores razonables en la estimación económica.

PALABRAS CLAVE: Puentes pretensados, Puentes carreteros, Puentes ferroviarios, Análisis multivariante, Predimensionamiento económico.

REFERENCIA:

YEPES, V.; ALCALÁ, J.; DÍAZ, J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2011). Morfología de tableros aligerados de canto constante postesados para puentes carreteros y ferroviarios. Ingeniería Civil, 161:61-72. [Post-stressed constant depth beam concrete road and railway bridge voided decks morphology].

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