Puentes archivos - El blog de Víctor Yepes

De la ceguera reactiva a la infraestructura inteligente: cómo los sensores están revolucionando la ingeniería civil.

En nuestras costas, el aire salino no solo es una característica del paisaje, sino también un enemigo invisible que trabaja sin descanso. El hormigón armado de nuestras infraestructuras sufre la silenciosa penetración de iones de cloruro que corroen las armaduras de acero y comprometen la estabilidad de los puentes mucho antes de que se vea la primera grieta. Tradicionalmente, la ingeniería ha actuado, más de una vez, a ciegas, esperando a que se manifestaran los síntomas visibles antes de actuar. Sin embargo, estamos ante una revolución en la medicina preventiva de las infraestructuras: hoy podemos dotar a los puentes de un «sistema nervioso» que les permite hablarnos a través de sus propias vibraciones.

Esta transformación es una urgencia global. La industria de la construcción no es un actor menor en la crisis climática: consume el 30 % de la energía mundial, el 40 % de los recursos naturales y genera el 30 % de las emisiones de gases de efecto invernadero. En este contexto, optimizar el mantenimiento de estructuras emblemáticas deja de ser un reto técnico para convertirse en un imperativo ético y económico.

El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación RESILIFE , que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Más que una inspección, un diálogo con la estructura (PSD)

La técnica de densidad espectral de potencia (PSD, por sus siglas en inglés) supone un gran avance respecto a los métodos tradicionales. En lugar de extraer núcleos de hormigón (métodos destructivos), utilizamos sensores que captan el «ritmo» del puente. La clave está en entender las fases del daño: mientras que los modelos tradicionales se centran en la fase de iniciación (acumulación de cloruros), la tecnología PSD detecta cambios sutiles en la fase de propagación temprana.

Al analizar la frecuencia y la amplitud de las vibraciones, la IA identifica cuándo la corrosión empieza a reducir la rigidez de los elementos estructurales. Detectamos la «arritmia» antes de que se convierta en un «infarto» estructural. Como destaca la investigación científica:

«El análisis basado en la frecuencia desarrollado permite identificar eficazmente el deterioro provocado por la corrosión en sus primeras fases, lo que ofrece un método no destructivo y fiable para la monitorización del estado de las estructuras (SHM)».

El ahorro del 40 % del coste a lo largo del ciclo de vida.

Como estrategas de infraestructura, no medimos el éxito por el coste de hoy, sino por la resiliencia a largo plazo. Al aplicar un análisis de costes del ciclo de vida (LCCA) sobre un horizonte de 100 años, los datos para un tramo del puente de la Isla de la Arosa son irrefutables:

Mantenimiento convencional: 470 113,12 €
Mantenimiento basado en PSD: 248 001,19 €

Esta gestión inteligente genera un ahorro de 222 111,92 € por tramo, lo que equivale a una reducción del 40 % en los costes totales. Al «escuchar» las vibraciones, pasamos de reparaciones masivas y traumáticas a intervenciones quirúrgicas y precisas, y eliminamos el gasto superfluo de las reconstrucciones de emergencia.

Un respiro para el planeta (E-LCA).

Mantener es, por definición, más ecológico que reconstruir. Gracias a la Evaluación del Ciclo de Vida Ambiental (E-LCA) y a la base de datos Ecoinvent, hemos cuantificado que el método PSD reduce el impacto ambiental en un 14,33 % en el tablero del puente y en un sorprendente 29,62 % en las pilas.

Este ahorro se traduce en métricas concretas de bienestar:

Calidad del ecosistema: reducción de 61 449,68 puntos de impacto en el tablero.
Salud humana: disminución de 118 802,69 puntos de impacto negativo.
Eficiencia de recursos: reducción drástica de la extracción de materias primas y del consumo energético, abordando directamente ese 40 % del consumo de recursos naturales que mencionábamos al inicio.

Priorizando la seguridad y el bienestar humano (S-LCA).

La sostenibilidad no solo es verde, sino también humana. El análisis del ciclo de vida social (S-LCA) revela que el mantenimiento proactivo protege la vida y el tiempo de las personas. Al evitar grandes obras reactivas, reducimos drásticamente las «horas de riesgo» para todos los implicados.

La comparativa de riesgo (en horas) es impactante:

Trabajadores: 45 650,65 (PSD) frente a 200 365,10 (convencional).
Comunidad local: 40 283,37 (PSD) frente a 176 807,60 (convencional).

Esta reducción de riesgos para la sociedad y los actores de la cadena de valor no solo es una estadística de seguridad laboral, sino también una apuesta por la equidad social y la resiliencia de las comunidades que dependen de una conectividad ininterrumpida.

La «orquesta de las ciencias» detrás de la decisión (MCDM).

Para un estratega moderno, tomar una decisión no consiste solo en mirar el presupuesto. Es lo que llamamos la «orquesta de las ciencias»: el uso de modelos matemáticos avanzados (AHP y TOPSIS) para equilibrar intereses que a menudo parecen opuestos: el dinero, la salud humana y la salud del planeta.

Mediante estas técnicas de toma de decisiones multicriterio, hemos ponderado cada variable para obtener un veredicto científico unánime. En una escala de sostenibilidad global, los resultados son contundentes: el método basado en vibraciones (PSD) obtuvo una puntuación perfecta de 1,00, mientras que el método convencional obtuvo 0,00. La ciencia nos dice que ya no hay debate posible sobre qué camino seguir.

Conclusión: hacia una infraestructura autoconsciente.

La integración de la monitorización de la salud estructural (SHM) y la evaluación del ciclo de vida (LCA) está transformando la ingeniería civil en una disciplina de conservación de recursos de alta tecnología. El puente de la Isla de la Arosa es solo el principio; estamos ante una nueva era de infraestructuras autoconscientes que nos alertan de sus necesidades.

Debemos ser conscientes de que ignorar los datos de vibración no solo es un error técnico, sino también una negligencia fiscal y ética. La cuestión ya no es si la tecnología funciona, sino si estamos listos como sociedad para dejar que los datos dicten las políticas públicas de transporte que protegerán nuestro futuro. Los datos indican que no podemos permitirnos esperar.

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre este tema.

Este vídeo resume bien los conceptos más importantes de este artículo.

Smart_Sustainable_Bridge_Maintenance

Referencia:

HADIZADEH-BAZAZ, M.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Smart Integration of Non-Destructive Damage Detection and Life-Cycle Assessment for Sustainable Maintenance of Coastal Bridges. Smart and Sustainable Built Environment DOI 10.1108/SASBE-11-2025-0691

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Integración inteligente de detección de daños y evaluación de sostenibilidad en puentes costeros.

Acaban de publicar un artículo en Smart and Sustainable Built Environment, una de las revistas ubicadas en el primer cuartil del JCR. Este documento técnico sintetiza una investigación avanzada sobre el mantenimiento sostenible de puentes de hormigón armado en entornos costeros, sometidos a una degradación acelerada por la corrosión inducida por cloruros. La propuesta principal se basa en un enfoque integral que combina el monitoreo de la salud estructural (SHM) mediante el análisis de la densidad espectral de potencia (PSD), las evaluaciones de sostenibilidad del ciclo de vida (LCSA) y la toma de decisiones multicriterio (MCDM).

Los principales hallazgos demuestran que la implementación de métodos no destructivos basados en vibraciones, como el PSD, permite identificar el deterioro en etapas tempranas con mayor precisión que los métodos convencionales. Los resultados indican que este enfoque puede reducir los costes de mantenimiento y reparación hasta un 40 % a lo largo de una vida útil de 100 años, lo que supone una disminución significativa de los impactos ambientales y de los riesgos sociales para los trabajadores y las comunidades locales.

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 pregunta de investigación que abordamos fue la siguiente:

¿Cómo podemos superar las limitaciones de los modelos de deterioro predefinidos y de las inspecciones visuales mediante la integración de la monitorización de la salud estructural (SHM) basada en vibraciones y de un análisis de sostenibilidad del ciclo de vida para optimizar el mantenimiento?

Hasta ahora, la literatura científica abordaba la detección de daños y la sostenibilidad de forma independiente; nuestro trabajo es la «orquestación de ciencias» que los une en un solo marco de decisión.

Contexto y problemática de la infraestructura costera.

La industria de la construcción es responsable de aproximadamente el 30 % del consumo de energía mundial, del 40 % del consumo de recursos naturales y de cerca del 30 % de las emisiones de gases de efecto invernadero. En este contexto, los puentes costeros son activos críticos y costosos cuya durabilidad se ve comprometida por la penetración de iones de cloruro.

Desafíos identificados en el mantenimiento tradicional:

Inadecuación de las estimaciones: Los métodos convencionales de estimación de costes y de mantenimiento resultan insuficientes para las necesidades complejas actuales.
Detección tardía: los enfoques tradicionales a menudo no logran identificar el daño interno hasta que es visible o estructuralmente grave.
Falta de integración: Existe una brecha significativa entre las técnicas de detección de daños en ingeniería estructural y los marcos de evaluación de sostenibilidad (economía y ecología).

Marco metodológico: el método PSD y la monitorización estructural.

La investigación propone el uso de la densidad espectral de potencia (PSD) como herramienta de identificación no destructiva basada en el dominio de la frecuencia.

Funcionamiento del método PSD:

Análisis de señales: transforma la respuesta vibratoria de la estructura (estimulada de forma periódica o aleatoria) al dominio de la frecuencia mediante la transformada de Fourier.
Relación rigidez-frecuencia: los picos en el espectro PSD corresponden a las frecuencias naturales de la estructura. La corrosión por cloruros reduce la sección transversal de las barras de refuerzo y aumenta el agrietamiento, lo que disminuye la rigidez local y altera estas frecuencias.
Ventajas técnicas: es una función de segundo orden altamente no lineal y sensible a los parámetros estructurales, lo que permite localizar y cuantificar el daño con precisión.

El modelo de predicción de vida útil (Tuutti):

El marco utiliza el modelo de Tuutti para vincular la vida útil con la corrosión. Este proceso se divide en dos fases:

Iniciación: tiempo hasta que los cloruros alcanzan el umbral crítico en el refuerzo (estimado mediante la segunda ley de Fick).
Propagación: tiempo durante el cual la corrosión se extiende hasta causar daños graves o fallos.

Evaluación de la sostenibilidad del ciclo de vida (LCSA).

El estudio evalúa el impacto de las estrategias de mantenimiento en tres pilares fundamentales, integrados mediante bases de datos como Ecoinvent y programas informáticos como OpenLCA.

Evaluación de costes a lo largo del ciclo de vida (LCCA)

El análisis económico tiene en cuenta todos los gastos, desde la construcción hasta la eliminación final, y ajusta los costes futuros a su valor presente con una tasa de descuento del 5 %.

Componentes del coste: inspección, reparación, demolición de partes dañadas, reciclaje de escombros e instalación de nuevo refuerzo.
Resultado: el uso de PSD permite optimizar los tiempos de intervención y evitar reparaciones prematuras o fallos catastróficos.

Evaluación ambiental (E-LCA)

Utilizando el método ReCiPe, se analizan las categorías de impacto en tres puntos finales:

Salud humana: reducción de la toxicidad y de los contaminantes.
Ecosistemas: minimización de la ocupación del suelo y de la eutrofización.
Recursos: eficiencia en el uso de materias primas y de energía.

Evaluación social (S-LCA).

Se emplea el complemento SOCA para evaluar las «horas de riesgo» de diversos grupos de interés.

Grupos evaluados: trabajadores, comunidad local, sociedad y actores de la cadena de valor.
Subcategorías: seguridad y salud, salarios justos, horas de trabajo y derechos indígenas.

Análisis de resultados: PSD frente a métodos convencionales.

El estudio aplicó el marco a un modelo simulado del puente de Galicia (España), de 1980 metros de longitud y 40 tramos, y obtuvo los siguientes resultados comparativos:

Dimensión de impacto	Método convencional	Método PSD	Mejora/ahorro
Coste total (LCC)	470,113.12 €	248,001.19 €	~222,111.92 € (40%)
Impacto ambiental (puntos)	Mayor impacto en todas las categorías	Reducción significativa	14.33% (Tablero) / 29.62% (Columnas)
Riesgo social (horas de riesgo)	Muy elevado (ej. 200,365 para trabajadores)	Reducción drástica (ej. 45,650 para trabajadores)	Reducción de hasta el 32%

Análisis de la toma de decisiones (AHP-TOPSIS).

Para consolidar estos datos, se utilizó el Proceso de Jerarquía Analítica (AHP) para asignar pesos a los criterios y la Técnica para el Orden de Preferencia por Similitud con la Solución Ideal (TOPSIS) para clasificar las estrategias.

El método basado en PSD obtuvo una puntuación de 1,00 (proximidad ideal), mientras que el método convencional obtuvo 0,00, lo que confirma la superioridad absoluta del enfoque inteligente.

Conclusiones e implicaciones prácticas.

La integración del análisis PSD con la evaluación de sostenibilidad transforma el mantenimiento de «reactivo» a «proactivo y eficiente en recursos».

Hallazgos fundamentales:

Detección temprana: la sensibilidad del análisis basado en la frecuencia permite identificar deterioros antes de que comprometan la seguridad estructural.
Robustez: el análisis de sensibilidad confirmó que los resultados son estables frente a variaciones en la tasa de descuento (3-7 %) y en los niveles de ruido de las señales (5-15 %).
Sostenibilidad integral: el marco no solo ahorra capital financiero, sino que también reduce la huella de carbono y mejora el bienestar social al minimizar las interrupciones y los riesgos para la comunidad.

Recomendaciones para la gestión de activos:

Se sugiere que las autoridades de transporte y los gestores de infraestructura adopten sistemas de monitorización adaptativos basados en vibraciones. Aunque el estudio se basa en simulaciones, la «orquestación de ciencias» propuesta ofrece una hoja de ruta clara para lograr una infraestructura costera resiliente y alineada con los objetivos de desarrollo sostenible globales.

«El método basado en PSD va más allá de sus capacidades diagnósticas y ofrece un camino hacia prácticas de mantenimiento predictivas, preventivas y eficientes en términos de recursos.»

Referencia:

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

El futuro de nuestros puentes. IA, resiliencia y la nueva frontera de la infraestructura

Erguidos como centinelas de nuestra conectividad, los puentes constituyen la columna vertebral de la civilización moderna. Sin embargo, tras su imponente fisonomía de acero y hormigón se esconde una crisis silenciosa: el envejecimiento de una infraestructura crítica sometida a cargas de tráfico y embates climáticos para los que nunca fue diseñada. Mantener operativas estas arterias ya no es una labor que pueda encomendarse únicamente al martillo de inspección y al ojo humano, sino que requiere una transformación tecnológica.

La conferencia IABMAS 2024, celebrada en Copenhague, se ha convertido en el epicentro de esta transformación. En ella, la ingeniería civil ha dejado de ser una disciplina puramente física para abrazar una narrativa de datos, algoritmos y robótica avanzada, y redefinir el límite entre lo que consideramos una estructura inerte y un sistema inteligente capaz de «comunicar» su estado de salud.

La IA que «escucha» el cansancio de los puentes.

Uno de los hitos más fascinantes presentados por Sadeghi Eshkevari y su equipo es el uso de redes neuronales profundas (DNN, por sus siglas en inglés) para estimar la fatiga estructural. En ingeniería tradicional, la deformación de un material es el «patrón oro» para evaluar su vida útil, pero su medición requiere sensores costosos y difíciles de mantener.

La solución contraintuitiva consiste en la detección indirecta de la deformación mediante IA. Mientras que la aceleración mide la vibración global de la estructura y la deformación mide la alteración interna de la materia, la IA de Eshkevari logra vincular ambas fenomenologías sin contacto físico directo. La clave reside en la arquitectura del modelo, que emplea capas de autoatención (self-attention layers). Estas capas no solo filtran el ruido, sino que también permiten que el algoritmo valore la importancia de distintos puntos de datos a lo largo del tiempo, lo que demuestra una gran robustez frente a las incertidumbres operativas, las fluctuaciones térmicas y las interferencias del tráfico real.

El puente que se negó a caer: lecciones del puente de Vecht.

Para salvar una infraestructura, a veces es necesario comprender su agonía. Los investigadores Ensink, Lantsoght y Hendriks llevaron a cabo un experimento de colapso controlado en el puente Vecht, una estructura de 1962 en los Países Bajos del tipo «viga en T» (post-tensioned concrete slab-between-girder).

El resultado supuso un jarro de agua fría para los modelos teóricos conservadores, ya que el puente demostró tener una capacidad de carga drásticamente superior a la calculada. ¿La razón? Mecanismos de resistencia «ocultos», como la acción de membrana compresiva (compressive membrane action), un fenómeno en el que la geometría de la estructura genera fuerzas internas de compresión que refuerzan el sistema desde el interior. Según los autores:

«Se espera que estos resultados experimentales sirvan de base para desarrollar mejores métodos de evaluación de puentes de vigas y losas en todo el mundo».

Este hallazgo es trascendental, ya que nos permite evitar la demolición innecesaria de puentes que, sobre el papel, deberían haber fallado, pero que, en la práctica, poseen reservas de seguridad insospechadas.

Digitalización frente a sostenibilidad: una distinción necesaria.

En la euforia de la transformación digital, tendemos a confundir los medios con los fines. El profesor Joan Ramon Casas (2026) propone una distinción intelectualmente rigurosa: la sostenibilidad es una necesidad social, mientras que la digitalización es solo una herramienta.

Un sistema de gestión de puentes (BMS, por sus siglas en inglés) no es, por sí solo, sostenible por ser digital. La sostenibilidad real exige optimizar el ciclo de vida y reducir la huella de carbono, algo que solo puede lograr la tecnología, guiada por el discernimiento. Casas enfatiza que la idea de un sistema totalmente automatizado es peligrosa, ya que la clave está en el binomio técnico-humano.

«Una mezcla armoniosa de la tecnología proporcionada por la herramienta (digitalización) y el juicio humano, aportado por la educación y la experiencia en el campo de los puentes (bagaje profesional), es esencial».

Inspección robótica: más allá del ojo humano.

La inspección de puentes está dejando atrás la subjetividad del ojo humano para entrar en la era de la precisión quirúrgica. Los equipos de Alqurashi y de Wang han presentado avances disruptivos mediante vehículos terrestres no tripulados (UGV), pero con enfoques complementarios que marcarán el futuro de la gestión.

Tomografía por ultrasonido y termografía: Alqurashi utiliza la termografía infrarroja para realizar escaneos rápidos a gran escala e identificar regiones «sospechosas» que luego se analizan mediante tomografía por ultrasonido para determinar con precisión la profundidad de las delaminaciones y los desprendimientos (spalling).
Mapeo 3D basado en LiDAR: Wang aborda el desafío que plantean las vigas de cajón de sección variable. Su sistema utiliza LiDAR para la navegación autónoma y la planificación de tareas en entornos en los que la oclusión de las señales hace que la inspección humana resulte casi imposible.

La IA procesa estos datos en tiempo real, localizando defectos con coordenadas globales precisas y eliminando el error y la lentitud del procesamiento manual.

El precio de la belleza: la estética en la ingeniería a gran escala.

Según Tang, la ingeniería no puede desvincularse del arte. No obstante, la estética plantea un dilema de realismo económico. Tang distingue entre los puentes de gran envergadura, que a menudo se encuentran en entornos remotos donde la elegancia debe emanar de la pura eficiencia estructural, y los puentes urbanos, que deben dialogar con la arquitectura circundante.

La cuestión no es solo el sobrecoste de la construcción, sino también la mayor propensión al mantenimiento más complejo. La belleza es una inversión social, pero Tang advierte que los diseñadores deben abordarla con cautela y realismo, ya que el propósito primordial sigue siendo la movilidad segura y eficiente.

Puentes ante el «Apocalipsis»: resiliencia ante el cambio climático.

La infraestructura moderna ya no se diseña solo para el tráfico, sino para garantizar la supervivencia en un entorno hostil. La resiliencia ha pasado de ser un concepto abstracto a una metodología de cálculo prioritaria.

Autómatas celulares y corrosión: Nava, D’Iorio y Biondini han desarrollado modelos de autómatas celulares no estacionarios para simular cómo la corrosión por cloruros se acelera ante las nuevas fluctuaciones de temperatura y humedad derivadas del cambio climático.
Análisis de opciones reales (ROA): Kim, Yang y Frangopol proponen el uso del ROA para optimizar el momento de los refuerzos sísmicos, lo que permite a las agencias decidir cuándo intervenir en función de la valoración de los beneficios acumulados y de los riesgos futuros.
Hidrodinámica y socavación: El trabajo de Arora y Banerjee se centra en las fuerzas hidrodinámicas en las inundaciones extremas y demuestra que el refuerzo de la superestructura es la única manera de garantizar la supervivencia de los puentes antiguos frente a las crecidas violentas.

Ishibashi et al. aportan un detalle crucial: el cambio de paradigma hacia la resiliencia de la red. A veces, la estrategia más eficaz no consiste en reforzar cada columna, sino en prever el despliegue de vigas de puentes temporales prealmacenadas para restablecer la funcionalidad del transporte tras un desastre. Lo importante no es la invulnerabilidad de un solo puente, sino la capacidad del sistema para no colapsar en su conjunto.

Conclusión: hacia una infraestructura que aprende y se adapta.

Hemos cruzado el umbral hacia una era en la que el mantenimiento de puentes se basa en datos y en previsiones. La infraestructura del mañana será un sistema que aprende de sus vibraciones, que se cartografía mediante robots y que se gestiona desde la perspectiva de la sostenibilidad ética. No obstante, este despliegue tecnológico no sustituye al ingeniero, sino que aumenta su responsabilidad.

Ante la magnitud de la crisis de infraestructuras a la que nos enfrentamos, ya no se trata de si la tecnología es fiable, sino de si podemos permitirnos no confiar en la vigilancia invisible de los algoritmos para garantizar la seguridad de nuestras ciudades.

En esta conversación podemos escuchar algunas de las ideas más interesantes sobre este tema.

El siguiente vídeo resume bien los conceptos clave tratados aquí.

The_Digital_Bridge_Blueprint

Referencia:

Jensen, J. S., Frangopol, D. M., Schmidt, J. W., & Tsompanakis, Y. (2026). Advances in bridge maintenance, safety, management, digitalisation and sustainability. Structure and Infrastructure Engineering, 1–6. https://doi.org/10.1080/15732479.2026.2665704

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

El asombroso puente que desafió a la lógica: lecciones increíbles sobre cómo se construyó el Golden Gate

En la San Francisco de los años treinta, la idea de cruzar el estrecho de Golden Gate no era solo una ambición urbanística; para la mayoría de los ingenieros de la época, era una «locura» manifiesta. El escenario no podía ser más hostil: una lengua de agua de 1,6 kilómetros en la que las gélidas nieblas del Pacífico ocultan remolinos mortales y corrientes traicioneras que fluyen simultáneamente en direcciones opuestas. Se decía que la propia naturaleza había prohibido el paso por aquel abismo.

Sin embargo, tras cuatro años de una épica batalla entre el ingenio humano y los elementos, el 27 de mayo de 1937 se inauguró una estructura que redefinió la escala de lo posible. Con un coste de 35 millones de dólares de la época —una cifra colosal en plena Gran Depresión—, el gigante de acero se erigió en un símbolo de resiliencia. Hoy, como cronista de estas grandes hazañas, les invito a descubrir los secretos técnicos y los dramas humanos que mantienen en pie a este icono casi nueve décadas después.

De este puente tuve la oportunidad de hablar en el programa Memoria de Delfín, de RNE. https://rneaudio.rtve.es/a/17043130

La batalla contra una naturaleza «confabulada»

El estrecho de Golden Gate fue calificado como el «peor lugar de Estados Unidos» para construir. No solo por los vientos huracanados, sino también por una geología submarina que exigió medidas extremas. Para asentar la Torre Sur, a 335 metros de la costa, fue necesario que buzos, provistos de precarias escafandras, se sumergieran en aguas oscuras y con fuertes corrientes.

La cimentación se realizó sobre roca de serpentinita, conocida por su excepcional dureza, por lo que los obreros tuvieron que colocar tubos de acero gigantes en el lecho marino para detonar dinamita bajo el agua y abrirse paso mediante explosiones. La construcción del muelle de acceso de 400 metros fue una verdadera etapa maldita: en agosto de 1933, un carguero desorientado por la niebla lo redujo a escombros y, tras ser reconstruido, un vendaval lo volvió a fracturar meses después.

«Como si la naturaleza quisiera demostrar la locura del proyecto, durante el primer año se registraron nieblas, tormentas y corrientes que pusieron en riesgo la viabilidad de la obra».

El «Club a medio camino del infierno» y la revolución de la seguridad

Joseph Strauss, el promotor del proyecto, sentía una obsesión casi mística por la seguridad en una época en la que la norma aceptada era «una muerte por cada millón de dólares invertidos». Para el puente Golden Gate, eso habría significado entre 30 y 35 fallecimientos. Strauss se negó a aceptar esa estadística y convirtió la obra en un laboratorio de prevención.

La red de salvación: Invirtió 9.000 dólares en una red de seguridad gigantesca, similar a la de los circos, extendida bajo el tablero. Esta red salvó la vida de 19 hombres que, tras caer al vacío, fundaron el exclusivo «Club a medio camino del infierno».
Innovaciones singulares: Fue el primer proyecto en exigir cascos de seguridad y el uso de cables de vida. Pero Strauss fue más allá: suministró gafas de sol para evitar la ceguera por el reflejo del metal y, curiosamente, promovió una dieta estricta y una «cura para la resaca a base de repollo» para garantizar que sus operarios, los «hombres del puente», estuvieran en plenas facultades en las alturas.

Pese a todo, la tragedia no pudo evitarse por completo: 11 hombres fallecieron, 10 de ellos en un solo accidente final, cuando un andamio colapsó y desgarró la red de seguridad.

El color «accidental» y el genio del art déco

Pocos saben que la imagen icónica del puente estuvo a punto de convertirse en una pesadilla visual. La Armada de Estados Unidos presionó con fuerza para que el puente se pintara con rayas amarillas y negras, a fin de garantizar la máxima visibilidad de sus barcos en la niebla.

Fue el arquitecto Irving Morrow quien salvó la estética del monumento. Morrow no solo diseñó los detalles art déco, como las estrías verticales de las torres y las farolas, sino que también defendió el tono «naranja internacional». Originalmente, este color era solo una capa protectora temporal de minio que se aplicaba al acero en las fábricas de Pensilvania. Morrow se dio cuenta de que este tono armonizaba con el paisaje de las colinas de Marin y ofrecía un contraste perfecto con el azul del mar y el blanco de la niebla. Lo que nació como una protección contra la corrosión salina terminó por convertirse en el alma del puente.

Puente colgante Golden Gate, en San Francisco. La segunda imagen corresponde al color que la Armada estadounidense quería. Joan Campderrós-i-Canas/CC BY 2.0; Golden Gate Bridge

El cerebro matemático en la sombra: el caso de Charles Ellis.

La historia oficial suele ensalzar a Joseph Strauss. Su primer diseño fue un híbrido industrial pesado que recordaba a un «gigantesco andamio de acero». El puente elegante que vemos hoy es, en gran medida, el mérito de Charles Ellis.

Ellis, un profesor de ingeniería meticuloso, fue el encargado de resolver las complejas ecuaciones diferenciales necesarias para garantizar la estabilidad estructural. Pasó meses realizando cálculos a mano para garantizar que el puente resistiera la flexión y el viento. Sin embargo, tras una disputa personal, Strauss lo despidió y borró su nombre de los registros. Ellis murió sin recibir el reconocimiento que merecía, y no fue hasta 2012 cuando se instaló una placa oficial que lo acreditó como el verdadero artífice de los cálculos que permiten que las torres de 227 metros y los 1,2 millones de remaches sigan sosteniendo la estructura.

El futuro en 2025: BIM y la amenaza del «Grande»

Si Joseph Strauss y Charles Ellis hubieran contado con la tecnología actual, el proceso habría sido completamente distinto. En la actualidad, el Golden Gate no es solo acero, sino también un ente digital. En una carrera contrarreloj para resistir un terremoto de magnitud 8,3 en la escala de Richter, se está llevando a cabo una rehabilitación científica valorada en unos 300 millones de euros.

BIM y Gemelos Digitales: Mediante el Building Information Modeling, los ingenieros actuales operan en una maqueta virtual que les permite simular sismos antes de realizar cambios físicos.
Sensores IoT: El puente cuenta ahora con un sistema de acelerómetros y tensiómetros que controlan en tiempo real la salud de los cables principales. Cabe destacar que estos cables son verdaderos monstruos de ingeniería: cada uno pesa 11.000 toneladas y está formado por 27.572 hilos de alambre individuales que, debido a su peso, tuvieron que ser «hilados» in situ en un proceso récord que duró apenas 6 meses y 9 días.

Conclusión: ¿Diseñamos hoy para la eternidad?

El Golden Gate es más que una vía de seis carriles que une San Francisco con el condado de Marin: es un testimonio de la voluntad humana. Strauss afirmó en su poema «The Mighty Task is Done» que el puente duraría «para siempre». Aunque la corrosión salina obliga a un mantenimiento constante, su visión de permanencia desafía la cultura de la obsolescencia actual.

Mientras los sismólogos advierten de la inminencia del Big One, la gran pregunta que nos hacemos como sociedad técnica es: ¿estamos construyendo nuestras megaestructuras modernas con la misma visión de permanencia milenaria que defendió Strauss o hemos perdido el espíritu de la «Gran Tarea» en favor de la eficiencia inmediata?

En esta conversación puedes escuchar lo más interesante sobre este puente.

Este vídeo resume bien el contenido de este artículo sobre el Golden Gate.

Golden_Gate_Living_Blueprint

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Símbolos en el paisaje: El impacto emocional y social del diseño de puentes

El desafío de los dos siglos: ¿es posible diseñar el tiempo?

Gracias a la vanguardia en ciencia de materiales y a los sistemas de monitorización estructural, hoy nos enfrentamos a un hito técnico sin precedentes: la capacidad de proyectar infraestructuras con una vida útil de doscientos años o más. Sin embargo, este logro de la ingeniería plantea una cuestión que la técnica por sí sola no puede resolver: ¿cómo podemos garantizar que estas obras sigan siendo hermosas y relevantes para las civilizaciones del siglo XXII?

Entramos entonces en el terreno de la durabilidad estética. No basta con que el hormigón resista la carbonatación o el acero la fatiga; la estructura debe poseer una vigencia formal imperecedera que la proteja del olvido o de la demolición por obsolescencia visual. El reto no es solo construir puentes que no se caigan, sino puentes que la posteridad no quiera dejar de mirar.

En este contexto, una posible respuesta apunta al diseño de estructuras racionales: sistemas concebidos con claridad constructiva, centrados en el detalle —y, por tanto, en su conservación— y dotados de una resiliencia que evite la tentación de la optimización extrema. Aquello que no se lleva al límite, ni en lo material ni en lo formal, tiende a adaptarse mejor con el paso del tiempo. Al fin y al cabo, los gustos estéticos, e incluso sus abusos, cambian; lo que hoy parece inevitablemente contemporáneo, mañana puede resultar superfluo. Analizamos el artículo de Beade Pereda (2022) sobre este interesante tema.

La responsabilidad del diseño: contra la tiranía de la rapidez.

Como ingenieros y arquitectos, debemos entender que un puente no es solo una solución logística para unir dos puntos. Es un acto de transformación emocional del paisaje. El diseño de infraestructuras tan prominentes conlleva una carga ética que a menudo se ignora en los despachos, donde prima la urgencia administrativa.

«Somos responsables de diseñar estructuras que, a lo largo de sus extensas vidas útiles, serán cruzadas y percibidas por innumerables personas, cuya experiencia estará determinada por la calidad del trabajo realizado en el diseño y la construcción de estos puentes».

La rapidez es, por definición, la enemiga del icono. Un puente que aspire a la inmortalidad requiere una contextualización profunda: debe respetar la historia, la cultura y la orografía del lugar. Cuando la construcción se despoja de esta sensibilidad para acelerar los plazos, el resultado suele ser una estructura genérica, un objeto de consumo inmediato que carece de alma e inevitablemente envejecerá mal.

Jerarquía y autosimilitud: el orden que agradece la vista.

Al analizar obras maestras como el Pont du Gard, descubrimos que su belleza no es accidental, sino que responde a una coherencia casi fractal. Hablamos de la autosimilitud, un principio que logra la armonía mediante la repetición de geometrías a distintas escalas. No se trata solo de una sucesión de arcos, sino de una jerarquía visual en la que los arcos principales contienen a los secundarios.

Esta organización formal hace que la estructura sea legible desde cualquier distancia y reduce lo que denominamos «fatiga visual». El cerebro humano encuentra placer en este orden lógico. La simetría sigue siendo el estándar del equilibrio y la belleza universal, pero el uso deliberado de la asimetría, como en el puente Octavio Frias de Oliveira, se reserva para hitos que buscan romper la norma y establecerse como referencias visuales disruptivas en el tejido urbano.

La geometría del instinto: por qué amamos el arco.

Nuestra respuesta ante la infraestructura está mediada por mecanismos subconscientes de supervivencia. Existe una clara preferencia atávica por las formas curvas. Los puentes en arco suelen gozar de una aceptación universal, ya que la curva se percibe como algo orgánico y seguro.

No obstante, existe un matiz fascinante en la tipología de los puentes colgantes. Estas estructuras suelen ser las más apreciadas porque logran el equilibrio psicológico perfecto: combinan la «curva de la catenaria» (que nos atrae instintivamente) con torres elevadas y afiladas. En contraste, los puentes atirantados modernos, con sus ángulos marcados y sus líneas agresivas, captan de inmediato nuestra atención. Son memorables y potentes, pero carecen de la calidez subconsciente que hace que el arco o el puente colgante sea una obra acogida con afecto inmediato por la ciudadanía.

La navaja de Ockham frente a la trampa de la espectacularidad.

En la crítica de diseño solemos debatir entre dos filosofías contrapuestas:

Pureza formal (Navaja de Ockham): defiende que el diseño más simple entre soluciones equivalentes es el mejor. Puentes como el Stari Most o el puente Kintai demuestran que la elegancia de las proporciones y la honestidad estructural son inmunes a las modas.
Memorabilidad (efecto von Restorff): la búsqueda de lo excepcional para que se grabe en la memoria, como el puente Helix o el puente de la Torre de Londres.

Como profesionales, debemos advertir sobre los peligros del efecto von Restorff. Que un puente sea memorable no significa que sea «bueno». La espectacularidad gratuita a menudo se convierte en esclava de la tendencia del momento. La verdadera durabilidad estética reside en la simplicidad y la armonía técnica; un diseño que no grita suele ser el que más tiempo permanece en el imaginario colectivo.

El puente como destino: la escala de la experiencia.

Los puentes que han sobrevivido durante siglos en el afecto popular, como el Puente de Carlos en Praga o el Ponte Vecchio en Florencia, comparten un secreto: dejaron de ser «vías» para convertirse en «lugares». Estos puentes no solo se admiran desde la orilla, sino que se viven.

Para convertir una infraestructura en un destino, es fundamental atender a la escala humana.

Espacios interiores dramáticos: el uso de cubiertas y tejados (como en el puente Khaju) crea una atmósfera arquitectónica que trasciende el mero hecho de cruzar.
Integración del arte y el mobiliario: esculturas, barandillas estructurales y detalles ornamentales que invitan al peatón a detenerse.
El puente como mirador: diseñar el paso para que el usuario no solo pase, sino que experimente el paisaje a través de vistas enmarcadas y reflejos intencionados.

Conclusión: lo bello es consecuencia de lo correcto.

La durabilidad estética no es algo que se añada al final del proyecto, sino que es consecuencia de la integridad técnica y del respeto cultural. Un diseño excelente puede morir prematuramente si su mantenimiento exige añadidos posteriores que traicionen la intención original del autor. Por ello, la elección de materiales nobles y una concepción que facilite su conservación son decisiones de diseño fundamentales.

Como bien expresa el aforismo japonés: «Lo bello es la consecuencia de lo correcto».

Un puente ideal debe ser funcional y coherente, pero, sobre todo, debe integrarse en su entorno con una escala adecuada. Al proyectar las venas de nuestras ciudades futuras, debemos hacernos la siguiente pregunta: ¿Estamos diseñando objetos de consumo inmediato que la historia devorará en cincuenta años o estamos construyendo monumentos que las generaciones del siglo XXII protegerán como su legado más preciado?

Te dejo una conversación en la que puedes escuchar algunas de las ideas más interesantes.

En este vídeo se resumen bien los conceptos tratados.

Referencia:

Beade Pereda, H. (2022). Sobre la durabilidad estética en el diseño de puentes. Hormigón y Acero, 73(297), 7-14.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

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

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

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

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

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

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

1. El desastre ocurrió dos veces, no una.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Conclusión: un monumento de acero y una lección eterna.

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

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

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

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

En este documento se sintetiza la información anterior.

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Referencia:

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

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Taddeo Gaddi

Taddeo Gaddi (h. 1300-1366) fue un pintor y arquitecto florentino cuya figura resulta fundamental para comprender la síntesis entre arte y técnica que caracterizó a la Florencia del Trecento. Nacido en el seno de una familia de tradición artística —su padre, Gaddo Gaddi, apenas es conocido por las fuentes—, se formó desde muy joven en los oficios del dibujo, la pintura y la construcción. Su formación y su condición social y familiar le permitieron acceder a encargos e intervenciones, tanto pictóricas como constructivas, en la ciudad. Su trayectoria profesional quedó marcada por su estrecha relación con Giotto di Bondone, de quien fue su discípulo más destacado. Trabajó como su ayudante directo durante veinticuatro años y, según Cennino Cennini, llegó a ser considerado su ahijado. Gracias a esta prolongada formación y a la profunda asimilación de su método, se convirtió en el principal continuador de la escuela giottesca y, tras la muerte de su maestro, en el pintor más influyente de Florencia durante varias décadas.

Las primeras obras de Taddeo Gaddi muestran una gran fidelidad a los principios de Giotto, aunque con aportaciones personales. La estigmatización de San Francisco (h. 1325-1330), realizada en témpera sobre tabla, revela un modelado cuidadoso y la superposición de figuras naturalistas sobre paisajes de tonos oscuros, rasgo característico de su estilo inicial. Por entonces, también empezó a experimentar con la individualización de las figuras humanas y con los efectos de la luz, un elemento que más tarde estudiaría de manera casi científica. Su nombre aparece documentado hacia 1330 en el registro del Arte dei Medici e Speziali, lo que indica que ya era reconocido profesionalmente en Florencia.

Entre 1328 y 1338 llevó a cabo su gran proyecto de juventud: los frescos de la capilla Baroncelli (más tarde capilla Giugni) de la basílica de Santa Croce, dedicados a la vida de la Virgen. En ellos, destacan el dinamismo de las escenas mediante escorzos intensos, una narración rica y clara y complejas arquitecturas representadas con ingenio. En este conjunto también se aprecia su interés por los efectos dramáticos de la luz, que comenzó a estudiar con una profundidad inusual para un pintor del siglo XIV. Llegó incluso a investigar los eclipses solares, lo que le ocasionó una lesión ocular en 1339. Esta anécdota, bien documentada, muestra su curiosidad técnica que iba más allá del mero oficio pictórico.

A finales de la década de 1330, Gaddi recibió el encargo de las tablas de la sacristía de Santa Croce, hoy conservadas entre la Galleria dell’Accademia (Florencia), la Gemäldegalerie (Berlín) y la Alte Pinakothek (Múnich). En torno a 1340, ejecutó en el refectorio de Santa Croce La última cena y El árbol de la vida, obras clave de su extensa producción mural. También trabajó fuera de Florencia: en Pistoia, donde realizó una Virgen con el Niño para San Giovanni Fuorcivitas, y en Pisa, donde pintó en el Camposanto y en la iglesia de San Francisco. Entre sus retablos más destacados figuran La Virgen en la gloria (1355, Uffizi, Florencia) y La Virgen y el Niño con cuatro santos (Museo Metropolitano de Arte, Nueva York). En España se conservan La Adoración del Niño (Museo Thyssen-Bornemisza, Madrid), una Natividad (MNAC, Barcelona) y, en el Museo del Prado, San Eloy ante el rey Clotario y San Eloy en el taller de orfebrería. Dos tablas del legado Cambó, anteriormente atribuidas a Gaddi, se han reasignado al Maestro de la Madonna de la Misericordia, su seguidor.

Paralelamente a su producción pictórica, Taddeo Gaddi desarrolló una importante actividad arquitectónica, por la que Giorgio Vasari le atribuye algunas de las obras estructurales más destacadas de la Florencia medieval. Vasari atribuye a Gaddi la reconstrucción del Ponte Vecchio tras la gran inundación de 1333 y también le atribuye intervenciones en otros puentes y en obras públicas; sin embargo, la atribución vasariana es discutida por la investigación moderna. El Ponte Vecchio, dañado en 1222 y 1322, quedó destruido durante la gran inundación de 1333. Su reconstrucción íntegra en piedra se llevó a cabo entre 1335 y 1345, y Vasari señala a Taddeo Gaddi como el diseñador del nuevo puente, que conserva en buena medida su fisonomía original. Asimismo, le atribuye la reconstrucción del Ponte Trinita, que también se derrumbó en 1333 y volvió a sucumbir en otra inundación en 1557 —el puente actual es obra de Ammannati—. También menciona su participación en la continuación del campanario de Giotto en la catedral de Florencia. No obstante, estudios recientes y documentación municipal atribuyen con fuerza el proyecto y la dirección de obra a Neri di Fioravanti o a arquitectos de su entorno, de modo que la autoría exacta de esos puentes y de otras intervenciones estructurales sigue siendo objeto de debate académico. En cualquier caso, la asociación tradicional con estas obras refleja el prestigio técnico que Gaddi alcanzó en su tiempo.

Ponte Vecchio (Florencia). https://es.wikipedia.org/wiki/Ponte_Vecchio_(Florencia)

Su reconocimiento en vida fue notable: Giorgio Vasari le dedicó una biografía en sus Vidas y su nombre aparece en lo alto de una lista de «los mejores maestros de pintura de Florencia». Además, la documentación conservada indica que Taddeo Gaddi disfrutó de una situación económica holgada, especialmente durante sus dos últimas décadas de vida, lo que refleja su valoración profesional y la estabilidad de sus encargos.

En el plano personal, tuvo cinco hijos. Tres de ellos —Giovanni, Agnolo y Niccolò— fueron artistas destacados. Agnolo, en particular, fue su discípulo y posteriormente trabajó en Florencia, Roma y Prato. No consta que Zanobi ejerciera como artista y de su hijo menor, Francesco, se conocen pocos datos. Taddeo Gaddi murió en 1366 y fue enterrado en la basílica de Santa Croce, donde se conservan varias de sus obras maestras.

Su legado, una combinación de maestría pictórica, aportaciones arquitectónicas de gran repercusión y una curiosidad científica excepcional, lo sitúa entre los grandes artífices del paisaje artístico y constructivo de la Florencia del siglo XIV. Actualmente, los historiadores valoran a Gaddi como puente entre la generación giottesca y la sucesiva evolución del Trecento florentino; su figura sintetiza prácticas pictóricas, experiencia en la obra y un interés técnico-científico poco frecuente entre los pintores del periodo.

Os dejo una audioguía del Ponte Vecchio de Florencia.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

En este audio podéis escuchar una conversación sobre este tema.

Este vídeo resume las ideas principales.

Aquí tenéis un documento resumen de las ideas básicas.

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Referencias:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Optimización y control inteligente de puentes atirantados

Acaban de publicar un artículo nuestro en Results in Engineering, una de las revistas de mayor impacto científico, ubicada en el primer decil del JCR. Este trabajo trata sobre un sistema avanzado para el seguimiento de la salud estructural (SHM, por sus siglas en inglés) y la optimización de puentes de gran envergadura y estáticamente indeterminados (hiperestáticos).

La investigación se enmarca en el proyecto RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. Además, muestra la internacionalización de nuestro grupo de investigación, en este caso, con China. A continuación, se presenta un resumen del trabajo y de la información de contexto.

El problema central que se aborda en este trabajo es la insuficiencia de los métodos de supervisión tradicionales, ya que no permiten una vigilancia continua, en tiempo real y a distancia, crucial para garantizar la seguridad, la longevidad y el mantenimiento rentable de estas complejas infraestructuras.

La solución propuesta es una plataforma inteligente en la nube para el control y la alerta temprana que integra la informática, la ingeniería de comunicaciones, el control y la automatización y la mecánica de ingeniería. Este sistema combina los datos de supervisión en tiempo real, obtenidos mediante la tecnología de Internet de las Cosas (IoT), con modelos de elementos finitos (FEM) para evaluar con precisión el estado de la estructura.

Su eficacia se demostró mediante un estudio de caso del Puente del Río Amarillo en China (LZYB). El análisis de los datos de seguimiento y las simulaciones por elementos finitos revelaron que el diseño original del puente era excesivamente conservador, ya que la deflexión vertical real bajo cargas operativas representaba entre el 26,5 % y el 33,9 % del valor predicho en el diseño.

Con base en este hallazgo, se optimizó el diseño de la viga principal del puente, lo que permitió reducir el volumen de hormigón de la losa de fondo en un 15 %. Un análisis posterior del ciclo de vida (LCA) cuantificó los beneficios de esta optimización, que incluyen una reducción de 2009,65 toneladas de emisiones de CO₂ y un ahorro económico de 2 694 189,55 CNY, sin comprometer la seguridad ni el rendimiento estructural. Este enfoque representa un nuevo paradigma para el mantenimiento seguro, económico y sostenible de infraestructuras críticas.

1. Introducción y desafíos de la auscultación estructural.

Los puentes de gran envergadura y estáticamente indeterminados están sometidos a múltiples factores que pueden afectar a su integridad, como la respuesta dinámica de la estructura y el daño por fatiga acumulada debido a la interacción de cargas múltiples y condiciones ambientales complejas. Las microfisuras internas pueden propagarse hasta convertirse en fisuras macroscópicas y provocar la inestabilidad y el fallo de la estructura.

1.1. Limitaciones de los métodos tradicionales.

Inspección visual: los métodos iniciales, basados en la inspección visual realizada por personal cualificado para detectar defectos superficiales, como las grietas por fatiga, son imprecisos y propensos a errores.
Supervisión de la salud estructural (SHM) convencional: ha mejorado la precisión, pero enfrenta desafíos como la falta de sensores adecuados para el monitoreo autónomo a largo plazo y de algoritmos eficaces para predecir y diagnosticar daños locales por fatiga.
Enfoques basados en algoritmos: existen dos métodos principales: los basados en modelos, que utilizan un modelo de elementos finitos preciso, pero que consumen mucho tiempo, y los basados en datos, que analizan series temporales continuas, pero que pueden verse limitados por las bajas tasas de transmisión de datos de las redes inalámbricas.

El estudio aborda estas limitaciones combinando las ventajas de ambos enfoques e integrando algoritmos innovadores de alta eficiencia para avanzar en la monitorización continua de la salud estructural.

2. Marco teórico e innovación del sistema.

El trabajo establece un modelo teórico complejo y una plataforma inteligente que integra múltiples disciplinas para superar las barreras técnicas del seguimiento tradicional.

2.1. Puntos clave de la innovación.

Modelo interdisciplinario: se desarrolló un modelo teórico modal complejo, multifactorial y de múltiples fuentes que combina la ciencia de la computación, la ingeniería de comunicaciones, el control y la automatización y la mecánica de ingeniería. Este modelo analiza el impacto de múltiples factores en las estructuras de los puentes y permite realizar un seguimiento de alertas tempranas en una plataforma en la nube.
Supervisión basada en IoT: se adopta un monitoreo en línea, automatizado y en tiempo real basado en el Internet de las cosas (IoT). De este modo, se soluciona la incapacidad de la tecnología tradicional para lograr un seguimiento espaciotemporal continuo y a gran distancia, y se transforma el seguimiento de un «basado en puntos, indirecto y de ajuste de curvas» a otro «espacial, directo y continuo».
Sistema de alerta temprana: proporciona un modelo eficaz de control y de alerta temprana para diversos tipos de deterioro, como grietas, deformaciones, envejecimiento y vibración dinámica. Valida la viabilidad de la estructura en términos de integridad, seguridad, durabilidad y control de la resistencia.

2.2. Componentes del modelo teórico.

El modelo matemático integra varios análisis para evaluar el estado de la estructura:

Daño por fatiga estructural: utiliza un modelo de daño por fatiga acumulativa no lineal para analizar la propagación de las fisuras y la degradación continua del módulo de elasticidad del hormigón.
Daño por fatiga del acero: se considera que la vida útil del puente está determinada principalmente por la fatiga de las barras de acero. El modelo calcula la profundidad crítica de la fisura y la tensión residual del acero.
Efecto de cargas múltiples: se aplica un modelo de mezcla gaussiana para analizar los datos de monitorización, que presentan una distribución de picos múltiples, y se calcula la deflexión total considerando la carga viva, la tensión térmica, la pérdida de pretensado y la retracción y la fluencia del hormigón.
Acoplamiento vehículo-puente: Construye una ecuación de un sistema de movimiento acoplado para analizar las interacciones mecánicas entre los vehículos y el puente.
Optimización dinámica estructural: utiliza un modelo matemático basado en la función lagrangiana para realizar un diseño de optimización dinámica con un ritmo de convergencia rápido.

3. Estudio de caso: el puente del río Amarillo (LZYB)

La metodología se aplicó a esta estructura atirantada, con un vano principal de 360 metros, ubicada en China.

3.1. Descripción del puente y sistema de control

Especificaciones: El LZYB es un puente extragrande para autopista de cuatro carriles con torres romboidales de hormigón armado (C50), una altura de torre de hasta 151 metros y cables atirantados de haces de alambre de acero paralelos galvanizados.
Sistema de monitorización: se instalaron 374 dispositivos de 10 tipos diferentes, incluidos sensores de temperatura y de humedad, acelerómetros, extensómetros y sensores de fibra óptica, entre otros. Estos dispositivos se ubicaron en puntos críticos de momento flector y de fuerza cortante, determinados mediante principios de mecánica y el modelo FEM. Los datos se transmiten en tiempo real a una plataforma en la nube basada en internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés) para su análisis y alerta temprana.

Número	Elementos de control	Indicadores de alerta	Método de adquisición
1	Análisis del modelo de vehículo	Identificación de carga nominal (nº de ejes, longitud)	Videovigilancia
2	Análisis del flujo de tráfico	Autopista de 4 carriles (ADT 2 500-55 000 vehículos)	Videovigilancia; captura de video
3	Análisis de sobrepeso	Límite de 49 toneladas (se detectaron 82.5; 110 ton)	Control dinámico de pesaje
4	Análisis de exceso de velocidad	Límite de 80 km/h	Control de flujo con exceso de velocidad
5	Control de temperatura ambiental	Intervalo de control: -15 ~ 39 °C	Sensor de fibra óptica de temperatura
6	Control de humedad ambiental	6,5 % ~ 98 % (torre principal); prevenir corrosión	Sensor de fibra óptica de humedad
7	Control de carga de viento	Velocidad del viento < 25,8 m/s	Anemómetro
8	Control de carga sísmica	E1 < 0,20g	Instrumento de medición de movimiento del suelo
9	Control de respuesta estructural	Frecuencia natural inferior al valor teórico calculado	Equipo de monitorización de fibra óptica

3.2. Análisis de los datos de monitorización en tiempo real (abril-julio).

Cargas de tráfico: se observó un crecimiento mensual significativo en el volumen total de tráfico, en el número de vehículos con sobrepeso y en el de vehículos que circulaban a exceso de velocidad. El tráfico medio diario osciló entre 7319 y 14 431 vehículos, con picos en junio y julio.
Respuesta estructural (deformación): la respuesta de deformación bajo cargas de vehículos mostró una distribución de picos múltiples. El análisis identificó que dicha respuesta se concentraba en la sección de 3.50 L a 5.50 L del lado oeste.
Acoplamiento temperatura-deflexión: se halló una fuerte correlación positiva entre la temperatura ambiental y la deflexión de la viga principal (R² = 0,6953). La deflexión máxima registrada fue de 628,9 mm. El análisis identificó las zonas de la viga principal en las que la influencia de la temperatura sobre la deflexión era más marcada.

3.3. Acoplamiento y análisis mediante el modelo de elementos finitos (MEF).

Se creó un modelo 3D del LZYB en Abaqus/CAE 2021 para simular su comportamiento bajo cargas de diseño. Los resultados de la simulación fueron los siguientes:

Energía: la energía máxima se concentró en la losa de fondo de la viga principal, entre los vanos 2 y 3.
Deformación: la máxima deformación (0,004813 µε) se observó en la parte media de los cables atirantados.
Tensión: La tensión máxima (991,175 MPa) se localizó también en los cables atirantados, concretamente en el cable 3-1.
Desplazamiento: El desplazamiento vertical máximo calculado fue de 0,002267 metros en el centro del vano principal (sección 6L/12 de la viga).

4. Discusión: optimización y evaluación de la sostenibilidad.

La comparación entre los datos de supervisión en tiempo real y los resultados del FEM sirvió de base para optimizar el diseño.

4.1. Redundancia estructural identificada.

El análisis comparativo reveló una discrepancia significativa: la deflexión vertical global del puente durante su funcionamiento (entre 0,0021 y 0,5944 m) representaba entre el 26,50 % y el 33,90 % del valor máximo predicho por el modelo FEM con cargas de diseño (hasta 2,2434 m). Este hecho indica que el diseño estructural es significativamente conservador o «redundante».

4.2. Optimización del diseño de la viga principal.

Aprovechando la redundancia identificada, se llevó a cabo un proceso de optimización del diseño acoplado de la viga principal. Se analizó el impacto de reducir el volumen de hormigón de la viga de forma iterativa.

Resultado de la optimización: se determinó que era posible reducir el volumen de hormigón de la losa de fondo de la viga principal en un 15 % (es decir, reducir su espesor a 70 mm) sin comprometer el cumplimiento de los requisitos de rendimiento bajo las cargas de diseño originales.

4.3. Evaluación del ciclo de vida (LCA) y de los beneficios.

Se realizó una evaluación del ciclo de vida (LCA) para cuantificar los beneficios ambientales y económicos del diseño optimizado.

Beneficios ambientales y económicos: la reducción del 15 % del hormigón utilizado en la viga principal se traduce en un ahorro significativo a lo largo de todo el ciclo de vida del proyecto.

Indicador de evaluación	Reducción
Calentamiento global (GWP100a)	2009,65 toneladas de CO2 eq.
Acidificación (AP)	8,86 toneladas de SO2 eq.
Eutrofización (FEP)	7,12 toneladas de PO4 eq.
Polvo en suspensión (PMFP)	79,63 toneladas
Ahorro económico (coste de material)	2 694 189,55 CNY

5. Conclusiones y hallazgos clave

La investigación demuestra con éxito la viabilidad de un sistema inteligente de supervisión en la nube, acoplado a un modelado FEM, para analizar la seguridad y optimizar el diseño de puentes de gran envergadura.

Resultados clave:

Fallo de cables: el fallo de los cables es un factor crítico para la estabilidad de los puentes atirantados y debe ser un objetivo principal del seguimiento.
Ubicación de la tensión máxima: la tensión más alta se concentra en los cables más largos (en este caso, el cable n.º 10), específicamente en la zona situada a menos de 2 metros de la parte superior de la torre principal.
Diseño del sistema de monitorización subóptimo: el diseño actual de los puntos de control resulta ineficiente. No hay sensores en la parte superior de la torre, donde la tensión es máxima, mientras que hay demasiados en la viga principal.
Enfoque del mantenimiento: el mantenimiento rutinario de los cables atirantados debe centrarse en las zonas de conexión de la parte superior de la torre y de la viga principal.

Innovación y limitaciones: La principal innovación del estudio consiste en aplicar de manera sistemática datos medidos y el modelado FEM 3D para resolver problemas de seguridad y optimización en puentes complejos. Esto ofrece un ejemplo práctico de supervisión en tiempo real y de análisis de la solidez de los datos. Una limitación reconocida es la falta de un estudio en profundidad sobre los efectos destructivos de las sobrecargas de peso y de velocidad, lo que sugiere una línea de investigación para el futuro.

Referencia:

ZHOU, Z.; ZHAO, Z.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Intelligent operation monitoring and finite element coupled identification of hyperstatic structures. Results in Engineering, 27, 106990. DOI:10.1016/j.rineng.2025.106990

Os dejo una conversación en la que podéis escuchar las ideas más interesantes de este trabajo.

En este vídeo se resumen las ideas más importantes.

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

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

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.

1.2. Escenarios de exposición al fuego.

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

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

2. Hallazgos clave y análisis de resultados.

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

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

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

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

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

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

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

2.3. Impacto en el confort de los peatones.

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

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

3. Implicaciones prácticas y configuraciones óptimas de diseño.

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

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

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

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

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

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

3.2. Estrategias de materiales.

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

4. Conclusiones principales

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

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

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

Referencia:

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

En esta conversación puedes escuchar información interesante sobre este tema.

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

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