La resiliencia de las infraestructuras

Figura 1. https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/2015/09/infraestructura-innovacion-e-industrias-inclusivas-claves-para-el-desarrollo/

La resiliencia es un concepto que viene del mundo de la psicología y representa la capacidad para adaptarse de forma positiva frente a situaciones adversas. Proviene del latín resilio, “volver atrás, volver de un salto, resaltar, rebotar”. En el campo de la mecánica, la resiliencia sería la capacidad de un material para recuperar su forma inicial después de haber sido deformado por una fuerza. En la ecología, un sistema es resiliente si puede tolerar una perturbación sin colapsar a un estado completamente distinto, controlado por otro conjunto de procesos. En un entorno tecnológico, este término se relaciona con la capacidad de un sistema de soportar y recuperarse ante desastres y perturbaciones. En este artículo vamos a indagar en el concepto de resiliencia de las infraestructuras.

Así, dentro de los objetivos de desarrollo sostenible de Naciones Unidas (Figura 1), encontramos el Objetivo 9: Construir infraestructuras resilientes, provomer la industrialización sostenible y fomentar la innovación. En efecto, las infraestructuras deben hacer frente al crecimiento de la población, pero también a los crecientes peligros físicos (cinéticos) como el terrorismo, o los asociados al clima extremo y los desastres naturales. La frecuencia y gravedad de estos eventos extremos se prevén crecientes, y por tanto, es más que previsible un aumento en los costes e impacto humano. Además, debido a la cada vez más informatización y digitalización de las infraestructuras, el riesgo de ataques informáticos a las infraestructuras es más que evidente.

La resiliencia puede asociarse con cuatro atributos: robustez, que es la capacidad para resistir un evento extremo sin que el fracaso en la funcionalidad sea completo; rapidez, que sería la capacidad de recuperarse de forma eficiente y efectiva; la redundancia, que sería la reserva de componentes o de sistemas estructurales sustitutivos; y el ingenio, que sería la eficiencia en la identificación de problemas, priorizando soluciones y movilizando recursos para su solución (Bruneau et al., 2003).

Matemáticamente se puede evaluar la resiliencia integrando la curva de funcionalidad a lo largo del tiempo (ver Figura 2).

donde Q(t) es la funcionalidad; t0 es el momento en el que ocurre el evento extremo y Tr es el horizonte hasta donde se estudia la funcionalidad.

Figura 2. Valoración de la resiliencia tras un evento extremo (Anwar et al., 2019)

En la Figura 2 se pueden observar los tres estados correspondientes con la funcionalidad. En la situación de fiabilidad, la infraestructura se encuentra con la funcionalidad de referencia, previo al evento extremo. La situación de recuperación comienza tras la ocurrencia del evento extremo, con una pérdida de funcionalidad dependiente de la robustez de la infraestructura, y con una recuperación que depende de los esfuerzos realizados en la reparación, que puede ser rápida o lenta en función del ingenio o la creatividad en las soluciones propuestas, así como de la redundancia de los sistemas previstos. Por último, la situación recuperada es la que ocurre cuando la funcionalidad vuelve a ser la de referencia.

Se comprueba en la Figura 2 cómo una infraestructura pasa de una funcionalidad de referencia a una residual tras el evento extremo. Tras el evento, puede darse una demora en la recuperación de la funcionalidad debido a las tareas de inspección, rediseño, financiación, contratación, permisos, etc.). La recuperación completa de la funcionalidad depende de la forma en la que se han abordado las tareas de reparación. Es fácil comprobar que la resiliencia se puede calcular integrando la curva de recuperación de la funcionalidad desde la ocurrencia del evento extremo hasta la completa recuperación, dividiendo dicho valor por el tiempo empleado en dicha recuperación.

Este modelo simplificado permite establecer las pautas para mejorar la resiliencia de una infraestructura:

a) Incrementando la robustez de la infraestructura, es decir, maximizar su funcionalidad residual tras un evento extremo.

b) Acelerando las actividades de recuperación de la funcionalidad de la infraestructura.

En ambos casos, es necesario concebir la infraestructura desde el principio con diseños robustos, con sistemas redundantes y con una previsión de las tareas de reparación necesarias.

Con todo, la capacidad de recuperación comprende cuatro dimensiones interrelacionadas: técnica, organizativa, social y económica (Bruneau et al., 2003). La dimensión técnica de la resiliencia se refiere a la capacidad de los sistemas físicos (incluidos los componentes, sus interconexiones e interacciones, y los sistemas enteros) para funcionar a niveles aceptables o deseables cuando están sujetos a los eventos extremos. La dimensión organizativa de la resiliencia se refiere a la capacidad de las organizaciones que gestionan infraestructuras críticas y tienen la responsabilidad de tomar decisiones y adoptar medidas que contribuyan a lograr la resiliencia descritas anteriormente, es decir, que ayuden a lograr una mayor solidez, redundancia, ingenio y rapidez. La dimensión social de la resiliencia consiste en medidas específicamente diseñadas para disminuir los efectos de los eventos extremos por parte de la población debido a la pérdida de infraestructuras críticas. Análogamente, la dimensión económica de la resiliencia se refiere a la capacidad de reducir tanto las pérdidas directas e indirectas de los eventos extremos.

El problema de estas cuatro dimensiones se pueden sumar de forma homogénea, con interrelaciones entre ellas. El reto consiste en cuantificar y medir la resiliencia en todas sus dimensiones, así como sus interrelaciones. Se trata de un problema de investigación de gran trascendencia y complejidad, que afecta al ciclo de vida de las infraestructuras desde el inicio de la planificación (Salas y Yepes, 2020).

Referencias:

ANWAR, G.A.; DONG, Y.; ZHAI, C. (2020). Performance-based probabilistic framework for seismic risk, resilience, and sustainability assessment of reinforced concrete structures. Advances in Structural Engineering, 23(7):1454-1457.

BRUNEAU, M.; CHANG, S.E.; EGUCHI, R.T. et al. (2003). A framework to quantitatively assess and enhance the seismic resilience of communities. Earthquake Spectra 19(4): 733–752.

SALAS, J.; YEPES, V. (2020). Enhancing sustainability and resilience through multi-level infrastructure planning. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17(3): 962. DOI:10.3390/ijerph17030962

La dimensión social en la optimización sostenible del mantenimiento de puentes

Acabamos de presentar una comunicación en el 10th International Conference on High Performance and Optimum Design of Structures and Materials HPSM/OPTI 2020, que se tuvo que desarrollar en Praga (República Checa) del 3 al 5 de junio, pero que por motivos del coronavirus, se ha desarrollado virtualmente del 2 al 4 de septiembre. A continuación os paso un resumen de la misma, así como la presentación que hemos realizado.

En los objetivos de desarrollo sostenible recientemente establecidos se reconoce la importancia de las infraestructuras para lograr un futuro sostenible. A lo largo de su largo ciclo de vida, las infraestructuras generan una serie de impactos cuya reducción ha sido uno de los principales focos de atención de los investigadores en los últimos años. La optimización de los intervalos de mantenimiento de las estructuras, como los puentes, ha despertado la atención del sector de la ingeniería civil, pues la mayoría de los impactos de las infraestructuras se producen durante su fase operativa. Así pues, actualmente los puentes se diseñan para atender a los efectos económicos y ambientales derivados de las actividades de mantenimiento. Sin embargo, en esos análisis se suele descuidar el pilar social de la sostenibilidad. Dado que todavía no existe una metodología universalmente aceptada para su evaluación coherente, la dimensión social no se incluye efectivamente en las evaluaciones del ciclo de vida de las infraestructuras. En la presente comunicación se evalúan los efectos del ciclo vital de diseños alternativos de los tableros de hormigón de los puentes en un entorno cercano a la costa que requiere mantenimiento. Los intervalos de mantenimiento derivados de la fiabilidad se optimizan primero minimizando los impactos económicos y ambientales. En una segunda etapa del análisis, se incluye la dimensión social en el proceso de optimización y se comparan los resultados. Los resultados de optimización de estas evaluaciones combinadas se obtienen aplicando la técnica de toma de decisiones multicriterio AHP-TOPSIS. En el presente documento se demuestra cómo la inclusión de la dimensión social puede conducir a estrategias de mantenimiento óptimo diferentes y más orientadas a la sostenibilidad. El enfoque tridimensional que se aplica aquí ha dado lugar a que se prefieran otras alternativas a las derivadas de la evaluación convencional que considera las perspectivas económica y ambiental. Esa conclusión apoya la idea de que se requieren evaluaciones holísticas del ciclo vital para el diseño sostenible de las infraestructuras y que es necesario hacer más esfuerzos urgentes para integrar la dimensión social en las evaluaciones de la sostenibilidad de las estructuras.

Figure 1: Product system boundaries (Navarro et al., 2020)

ABSTRACT

The recently established Sustainable Development Goals recognize the importance of infrastructures for achieving a sustainable future. Along their long-lasting life cycle, infrastructures generate a series of impacts, the reduction of which has been one of the main focus of researchers’ attention in the past years. The optimization of maintenance intervals of structures, such as bridges, has aroused the attention of the civil engineering sector, since most of the impacts of infrastructures occur during the operational phase. Thus, bridges are currently designed to attend the economic and environmental impacts derived from maintenance activities. However, the social pillar of sustainability is usually neglected in those analyses. Since no universally accepted methodology does yet exist for its consistent evaluation, the social dimension is not effectively included in the life cycle assessments of infrastructures. This communication evaluates the life cycle impacts of alternative concrete bridge deck designs in a maintenance-demanding environment near shore. Reliability-derived maintenance intervals are first optimized by minimizing the economic and environmental impacts. In a second stage of the analysis, the social dimension is included in the optimization process and results are compared. Optimization results from these combined assessments are obtained applying the Multi-Criteria Decision-Making technique AHP-TOPSIS. The present paper demonstrates how the inclusion of the social dimension may lead to different, more sustainability-oriented optimal maintenance strategies. The three-dimensional approach applied here has resulted in other alternatives to be preferred against those derived from the conventional assessment that considers the economic and environmental perspectives. Such finding supports the idea that holistic life cycle assessments are required for sustainable designs of infrastructures and that more efforts are urgently needed to integrate the social dimension in sustainability assessments of structures.

KEYWORDS

Life cycle assessment, bridges, maintenance, reliability, social impacts, sustainable design, sustainability, corrosion, Multi-Criteria Decision Making, AHP.

REFERENCE

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2020). Social dimension on the sustainability-oriented maintenance optimization of bridges in coastal environments. 10th International Conference on High Performance and Optimum Design of Structures and Materials HPSM/OPTI 2020, 3-5 June 2020, Prague, Czech Republic, 11 pp.

 

Factores correctores del aforo de las playas en tiempos de coronavirus

Figura 1. Ocupación de una playa en temporada alta (Tossa de Mar). Imagen: V. Yepes (2018)

Uno de los datos más relevantes para que el uso seguro de las playas en tiempos de coronavirus es la estimación del aforo máximo de una playa en función una serie de factores que deben adaptarse a las circunstancias de cada playa y al contexto de la pandemia. Este cálculo no es sencillo, pues los factores que habitualmente se utilizan en los cálculos de aforos en playas se basan en aspectos que relacionados con el confort y con la satisfacción del usuario (Figura 1). En las referencias se encuentra bibliografía para el cálculo del aforo en circunstancias de uso normal.

La determinación de un modelo preciso debe ser objeto de un proyecto de investigación que movilice los recursos necesarios. De hecho, estamos trabajando en la Universitat Politècnica de València a marchas forzadas para tener a punto un modelo que pueda aplicarse este mismo verano. No obstante, en este documento se describe un procedimiento simplificado para corregir el aforo de una playa en función de factores que dependen del riesgo sanitario, del comportamiento de los usuarios y de la capacidad de control que tenga la autoridad responsable de la playa. Los coeficientes que se plantean se podrían ajustar y particularizar para casos concretos, pero sirve de base para el estudio del aforo permitido en una playa.

El dato de partida más importante es la consideración del aforo bruto de la playa. Para conocer dicho aforo son necesarios, entre otros, determinar las siguientes variables que influyen en el problema: distancia de seguridad sanitaria, ocupación estática segura, ocupación dinámica segura, porcentaje de usuarios susceptible de contagio, tipo y porcentaje de ocupación de la playa (toallas, sombrillas, toldos), tamaño de las “unidades de convivencia”, zonificación de la playa por usos (zona activa, zona de reposo, zona de resguardo, zona de servicios), temperatura de la arena, velocidad y dirección de la brisa, carrera de marea, curva horaria de uso de la playa, curva diaria de uso de la playa, separación entre accesos a la playa, separación de pasillos intermedios en zona de reposo, rango de tiempo mínimo y máximo de disfrute de la playa, velocidad de movimiento de los bañistas en la playa, gestión de colas, entre otras variables.

Figura 2. Sección donde se muestran las diferentes zonas de uso en una playa

Una vez conocido el aforo bruto de una playa atendiendo al modelo anteriormente mencionado, se hace necesario conocer el aforo neto de la playa. Para simplificar al máximo este cálculo, se propone un método que solo precisa de tres coeficientes correctores.

El aforo neto se calcula multiplicando el aforo bruto por el coeficiente de riesgo sanitario, por el coeficiente de comportamiento social y por el coeficiente de capacidad de control.

El coeficiente de riesgo sanitario, Crs, corrige el aforo atendiendo al contexto sanitario (porcentaje de la población contagiada, fase de desescalada, y cualquier otro aspecto relacionado con la frecuencia y la gravedad de la propagación del virus). Como estimación se pueden emplear los coeficientes de la Tabla 1, no pudiéndose utilizar un coeficiente unidad salvo justificación debidamente documentada.

El coeficiente de comportamiento social, Ccs, es un coeficiente reductor que tienen en cuenta el cumplimiento de las normas impuestas por las autoridades sanitarias, de orden público o cualquier otra que afecte a la seguridad de las personas. Se puede tomar, como estimación, los coeficientes de la siguiente Tabla 2:

El coeficiente de capacidad de control, Ccc, depende de la capacidad operativa del responsable de las playas para controlar los accesos, tener un control en tiempo real del aforo y presentar capacidad para desalojar de forma eficaz la playa en caso de un incumplimiento grave. Se pueden estimar los siguientes coeficientes recogidos en la Tabla 3, no pudiéndose utilizar un coeficiente igual o mayor a 0,80 salvo justificación debidamente documentada:

Os dejo a continuación la entrevista que me hicieron al respecto en Radio Nacional de España:

Referencias:

YEPES, V. (2002). La explotación de las playas. La madurez del sector turístico. OP Ingeniería y territorio, 61:72-77. Depósito Legal: B-5348/1986. ISSN: 0213-4195. Edita: Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Barcelona. (link)

YEPES, V.; MEDINA, J.R. (2005). Land Use Tourism Models in Spanish Coastal Areas. A Case Study of the Valencia Region. Journal of Coastal Research, SI 49: 83-88.

YEPES, V. (2005). Sistemas de gestión de calidad y medio ambiente como soporte de la gestión municipal de las playas. Equipamiento y servicios municipales, 117: 52-62. Depósito Legal: M-3244-1985. ISSN: 1131-6381. Edita: Publiteca, S.A. Madrid. (pdf)

YEPES, V. (2007). Gestión del uso y explotación de las playas. Cuadernos de Turismo, 19:241-254. ISSN: 1139-7861. (pdf) (link)

YEPES, V. (2012). Sistemas voluntarios de gestión de playas de uso intensivo. En: Rodríguez-Perea, A., Pons, G.X., Roig-Munar, F.X., Martín-Prieto, J.Á., Mir-Gual, M. y Cabrera, J.A. (eds.).  La gestión integrada de playas y dunas: experiencias en Latinoamérica y Europa: Mon. Soc. Hist. Nat. Balears, 19: 61-76. ISBN: 978-84-616-2240-5. Palma de Mallorca.

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Laminación de la curva horaria de ocupación de las playas en tiempos de coronavirus

Figura 1. Playa saturada en hora punta

Se están proponiendo muchas soluciones, algunas más peregrinas que otras, respecto a cómo utilizar la playa de forma segura en tiempos de pandemia. En un artículo anterior comenté un modelo, muy sencillo, de circulación peatonal en paseos marítimos y playas. Ahora voy a explicar otra medida, también muy sencilla, y fácil de controlar, para garantizar márgenes de seguridad en el uso de la playa. En otros artículos que iré escribiendo, explicaré otros aspectos sobre cómo y dónde medir la ocupación de las playas y qué hacer para evitar problemas de contagios. Las soluciones, insisto, deben ser muy sencillas, de bajo coste y fáciles de controlar.

Para ello, lo más importante es que, en muchas playas, es posible que el grado de saturación no sea tan alto como podemos ver en la Figura 1. De hecho, el aspecto clave va a ser calcular una capacidad máxima de ocupación que sea compatible con la seguridad en el uso de las playas. Este es un concepto novedoso que aparece en este artículo por primera vez. El cálculo de esa capacidad será objeto de otro artículo en breve, y que está en proceso de redacción, pero supongamos que tenemos clara dicha cifra de Densidad Máxima Segura (DMS). Conviene aclarar que esta DMS será una densidad menor a la habitual en el uso de las playas por motivos de satisfacción o comodidad, pues aquí el factor limitante será la seguridad frente al contagio.

Antes de continuar con la exposición, hay que considerar que un número significativo de playas pequeñas, de uso muy familiar, de difícil acceso, o de especial protección, no llegan a esta DMS. Por otra parte, es posible que se vea reducido el turismo internacional y ello implique que determinadas playas saturadas en verano queden con una ocupación menor a la DMS. Por tanto, la metodología que se explica a continuación estaría muy orientada a playas urbanas, muy masificadas en verano, donde el usuario procede fundamentalmente de turismo nacional o es residente. Por eso, mi insistencia en que se debe abordar el problema de forma particular para cada municipio y playa.

Lo primero que tenemos que conocer de una playa es su comportamiento espacio-temporal. Si nos circunscribimos exclusivamente al comportamiento temporal, cada playa presenta una curva característica de ocupación horaria. Este comportamiento deberíamos conocerlo de alguna forma. Pero en caso de no tenerlo claro, os aporto una modelo simplificado en la Figura 2. Como se puede observar, la ocupación máxima, del 100%, ocurre aproximadamente a las 12:30 h en las playas. Posteriormente, y coincidiendo con el almuerzo, existe una meseta de ocupación. En algunas playas muy masificadas, la meseta prácticamente se mantiene una parte importante del día en su punto máximo.

Figura 2. Curva horaria de ocupación de una playa. Elaboración propia.

La propuesta, a partir de aquí, es muy sencilla: Se trata de calcular el DMS y, por tanto, a qué porcentaje de ocupación nos estamos refiriendo. Puede ocurrir que una playa tenga un DMS superior al 100% de su ocupación esperada. En dicho caso, no hay que tomar medidas de restricción horaria. En la Figura 3 se representa en una línea roja el DMS para una playa determinada, en este caso, se ha calculado para el 80% del máximo de ocupación. Como puede verse, la solución es eliminar de alguna forma la saturación entre las 11:30 horas y las 13:30 horas. Pero, ¿cómo tomamos esa decisión?

Figura 3. Determinación de la franja horaria insegura en una playa, una vez determinado el DMS. Elaboración propia.

Necesitamos conocer, a continuación, la pirámide poblacional de los turistas que frecuentan nuestra playa. En cada municipio se debería conocer dicha pirámide. Pero, a falta de datos, vamos a utilizar la pirámide de población española (Figura 4).

Figura 4. Pirámide poblacional española. Fuente: https://datosmacro.expansion.com/demografia/estructura-poblacion/espana

Si nos fijamos en este caso particular, la población mayor de 65 años, que es la más vulnerable, supone aproximadamente el 20% de la población. Los menores de 14 años suponen, del mismo modo, un porcentaje de un 15%. Por tanto, una solución sería la siguiente: desde las 11:30 a las 13:30 horas, no pueden hacer uso de la playa la población mayor de 65 años. De esta forma podríamos afrontar la exigencia del DMS de la Figura 3. Sin embargo, si fuera necesario, se podría añadir a la población menor de 14 años a dicha restricción. Resulta fácil por parte de las autoridades comprobar si en esa franja horaria existen usuarios mayores de 65 años o menores de 14. Es evidente que habría que particularizar el caso para cada una de las playas.

Por tanto, la metodología propuesta es la siguiente:

  • Paso 1. Determinar el DMS para una playa determinada.
  • Paso 2. Determinar la curva horaria de ocupación particular de la playa. En caso de no disponer ninguna, se utiliza la aproximación de la Figura 2.
  • Paso 3. Determinar la franja horaria de restricción horaria, tal y como se ha utilizado en la Figura 3.
  • Paso 4. Calcular la franja de edades, empezando por los usuarios vulnerables, donde se debe restringir el uso en la franja horaria. Se utilizará la pirámide de población de los usuarios de la playa. En caso de no disponer datos, se usará la pirámide de población española.
  • Paso 5. En caso de que sea insuficiente la restricción a las personas vulnerables, se restringirá también el uso a los menores.

Referencias:

YEPES, V. (2002). La explotación de las playas. La madurez del sector turístico. OP Ingeniería y territorio, 61:72-77. Depósito Legal: B-5348/1986. ISSN: 0213-4195. Edita: Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Barcelona. (link)

YEPES, V.; MEDINA, J.R. (2005). Land Use Tourism Models in Spanish Coastal Areas. A Case Study of the Valencia Region. Journal of Coastal Research, SI 49: 83-88.

YEPES, V. (2005). Sistemas de gestión de calidad y medio ambiente como soporte de la gestión municipal de las playas. Equipamiento y servicios municipales, 117: 52-62. Depósito Legal: M-3244-1985. ISSN: 1131-6381. Edita: Publiteca, S.A. Madrid. (pdf)

YEPES, V. (2007). Gestión del uso y explotación de las playas. Cuadernos de Turismo, 19:241-254. ISSN: 1139-7861. (pdf) (link)

YEPES, V. (2012). Sistemas voluntarios de gestión de playas de uso intensivo. En: Rodríguez-Perea, A., Pons, G.X., Roig-Munar, F.X., Martín-Prieto, J.Á., Mir-Gual, M. y Cabrera, J.A. (eds.).  La gestión integrada de playas y dunas: experiencias en Latinoamérica y Europa: Mon. Soc. Hist. Nat. Balears, 19: 61-76. ISBN: 978-84-616-2240-5. Palma de Mallorca.

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Circulación peatonal en paseos marítimos y playas en tiempos de coronavirus

Figura 1. Zonificación de una playa típica del Mediterráneo
Figura 1. Zonificación de una playa típica del Mediterráneo

El uso de las playas en plena pandemia va a ser distinto al que estamos acostumbrados. Entre las dos opciones extremas, la de permitir el uso sin restricciones de la playa a la prohibición completa, existen opciones intermedias que deben compatibilizar el uso seguro y la actividad económica asociada. Lo que es cierto, es que debemos asumir un uso diferente este verano. En este artículo trato de reflexionar sobre una medida sencilla, de bajo coste, pero que puede evitar muchos problemas en los espacios públicos.

Si atendemos a la llamada “distancia social” para evitar contagios, parece ser que las personas deberíamos separarnos unos 2 m entre sí en el caso de permanecer estáticos. Esta distancia aumenta si las personas se encuentran en movimiento (paseando, corriendo, en bicicleta, etc.).

Figura 2. Red hexagonal o red triangular equilátera. https://es.wikipedia.org/wiki/Red_(grupo)

La distribución de una serie de puntos separados esta distancia permite mallar el espacio con puntos situados en triángulos equiláteros de 2 m de lado. En la Figura 2 podemos ver este tipo de mallado, que forma una red hexagonal o red triangular equilátera. Podrían hacerse redes cuadradas, rectangulares, etc. Lo que es cierto es que esta ocupación estática del espacio implica que, cualquier movimiento supone conlleva incumplimientos en la distancia social.

Por tanto, es fácil entender que, si existe movimiento de las personas, existirán incumplimientos en la distancia social dependiendo de la densidad de ocupación y del tipo de movimiento. En el caso más extremo, si tenemos dos personas separadas una distancia muy grande, la probabilidad de que se encuentren a una distancia menor a la segura, va a ser pequeña. Por contra, si tenemos una malla de personas separadas de forma estricta una distancia social, el movimiento de una sola persona implica el incumplimiento de la distancia segura. Pero si todas ellas se moviesen en la misma dirección, a la misma velocidad, ello significa mantener dicha distancia social.

Por tanto, se puede ver que existe una relación entre la densidad de ocupación de un espacio y el tipo de movimiento que se realice en él. Otra variable adicional sería el porcentaje de personas capaces de transmitir el virus. Si todas las personas están sanas, la probabilidad de contacto es nula, independientemente de la densidad y del movimiento.

Todo esto os lo cuento porque existe una forma muy sencilla de disminuir el riesgo de contagios en las playas y paseos marítimos, aunque estas ideas se pueden extrapolar a otros espacios. Se trata de establecer, al igual que en una carretera, un doble carril de circulación, donde la gente siempre debe circular por su derecha. No es necesario señalar dichos carriles, simplemente se trata de seguir unas mínimas instrucciones a la hora de pasear por estos lugares.

Empecemos por lo más sencillo. Cuando se accede a una playa, normalmente se hace por una pasarela. La gente se cruza, los que van con los que vienen. Pues lo inmediato es duplicar las pasarelas de acceso a la playa, de forma que, tanto para salir como para entrar, los usuarios circulen por su derecha. En la Figura 3 os paso un esquema de esta disposición. Las dos pasarelas estarían separadas la distancia mínima de seguridad (2-3 m). La de salida de bañistas es la que debería estar junto a las duchas o lavapiés (cuyas condiciones de uso es un tema a tratar aparte).

Figura 3. Disposición de dos pasarelas para evitar los cruces en la entrada y salida de la playa

El segundo ejemplo es el paseo por la denominada “zona activa” (ver Figura 1). Esta zona es la más próxima a la línea de la playa y es donde, normalmente, se pasea. Como se puede comprobar en la Figura 4, se debería respetar un mínimo de 10 m de zona activa (no poner sombrillas ni toallas) y la circulación debería ser la del “sentido de la derecha”. Se puede comprobar que entre ambos “carriles” de circulación, debería haber una separación de, al menos, 2 m. Tampoco hay que señalizar nada, pero sí los usuarios pasean de esta forma, se evitarán los cruces y disminuyen los contagios.

Figura 4. Sentido de circulación de las personas en la zona activa de la playa

El tercer ejemplo es el de los paseos marítimos o en calles suficientemente anchas. En la Figura 5 se comprueba que también se puede usar esta disposición. Vemos la necesidad, de al menos, 10 m de anchura. Aquí se podría señalizar con pegatinas en el suelo la separación entre carriles, con flechas de dirección.

Figura 5. Circulación de las personas en paseos marítimos o calles anchas.

Para terminar, me gustaría indicar que estas precauciones se deberían particularizar en cada una de las playas. Además, deben acompañarse de otra serie de medidas para regular el uso de las playas. Pero debido a su sencillez, la he propuesto en mi blog por si pueden ser de interés.

Os paso un vídeo donde se recoge la propuesta en un reportaje de A Punt (televisión autonómica valenciana):

¿Quieres oír mi entrevista sobre la campaña #paseaportuderecha? Puedes simplemente pinchar en este enlace.

Agradecimientos: 

Agradezco a Antonio J. Sánchez Garrido los dibujos que me han permitido explicar las ideas del artículo.

Referencias:

YEPES, V. (2002). La explotación de las playas. La madurez del sector turístico. OP Ingeniería y territorio, 61:72-77. Depósito Legal: B-5348/1986. ISSN: 0213-4195. Edita: Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Barcelona. (link)

YEPES, V.; MEDINA, J.R. (2005). Land Use Tourism Models in Spanish Coastal Areas. A Case Study of the Valencia Region. Journal of Coastal Research, SI 49: 83-88.

YEPES, V. (2005). Sistemas de gestión de calidad y medio ambiente como soporte de la gestión municipal de las playas. Equipamiento y servicios municipales, 117: 52-62. Depósito Legal: M-3244-1985. ISSN: 1131-6381. Edita: Publiteca, S.A. Madrid. (pdf)

YEPES, V. (2007). Gestión del uso y explotación de las playas. Cuadernos de Turismo, 19:241-254. ISSN: 1139-7861. (pdf) (link)

YEPES, V. (2012). Sistemas voluntarios de gestión de playas de uso intensivo. En: Rodríguez-Perea, A., Pons, G.X., Roig-Munar, F.X., Martín-Prieto, J.Á., Mir-Gual, M. y Cabrera, J.A. (eds.).  La gestión integrada de playas y dunas: experiencias en Latinoamérica y Europa: Mon. Soc. Hist. Nat. Balears, 19: 61-76. ISBN: 978-84-616-2240-5. Palma de Mallorca.

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Las playas ante el reto del COVID 19. Reflexiones previas al problema

Víctor Yepes Piqueras. Catedrático de Universidad. Universitat Politècnica de València.

Introducción al problema

La proximidad del verano y la lenta pero progresiva reactivación de la actividad en plena pandemia del coronavirus presenta grandes retos, inéditos hasta ahora, de cómo afrontar la actividad turística, entre otros, en los destinos turísticos de “sol y playa”. No hay que olvidar que esta modalidad turística supone una parte muy importante del empleo y de la actividad económica de España. A expensas de los estudios científicos correspondientes al comportamiento del virus en las condiciones de temperatura, humedad, viento, etc. de una playa, este documento reflexiona sobre los condicionantes básicos y las recomendaciones generales que deberían adoptarse para el uso de estos espacios. No obstante, las soluciones deben analizarse y particularizarse para cada una de las playas. Además, la playa no se puede disociar del destino turístico, por lo que se deben realizar estudios y tomar medidas en otros ámbitos como puedan ser los paseos marítimos, alojamientos turísticos, medios de transporte, etc.

La pandemia ha provocado un problema complejo donde se deben maximizar, a la vez, dos objetivos:

  • Seguridad de los usuarios.
  • Mantenimiento de la actividad económica y del empleo.

En el caso del uso y disfrute de las playas, las dos soluciones extremas son las siguientes:

  1. Ninguna regulación. En dicho caso, a corto plazo se podrían reactivar algunas actividades turísticas y el empleo. Los usuarios se encuentran desprotegidos frente al virus. A largo plazo las consecuencias económicas globales y el desempleo se agravan.
  2. Prohibición del uso de la playa. Se minimiza el riesgo de contagio. Las actividades económicas y el desempleo asociadas al turismo a corto y largo plazo quedan muy dañadas.

Por tanto, cualquier solución debe intentar compatibilizar ambos objetivos contrapuestos. Se trata de un típico problema de optimización multiobjetivo. La solución matemática requiere la disposición de numerosos datos para contextualizar el problema. Sin embargo, los datos son escasos y, a su vez, muy dinámicos, y diferentes en cada playa, lo cual dificulta la toma de decisiones.

Lo cierto es que el uso y disfrute tradicional de las playas debe cambiar para conseguir, entre todos, minimizar los impactos negativos de todo tipo que está causando esta grave crisis. Bajo qué condiciones y cómo afrontarlo es lo que trata de esbozar este documento.

Restricciones o condicionantes del problema

Para definir el problema y ayudar a la toma de decisiones, se deben realizar una serie de consideraciones previas que constituyen las restricciones o condicionantes de este problema:

  1. La prioridad es mantener la seguridad de los usuarios en límites razonablemente altos. La seguridad absoluta, como en cualquier rama de la ingeniería, no es posible, pero sí es factible minimizar el nivel de riesgo a límites aceptables.
  2. Cualquier medida que se tome debe ser fácil de aplicar y sencilla de controlar. Todos los agentes involucrados, empezando por los usuarios de las playas, deben comprender de forma sencilla el motivo por el que se toman determinadas restricciones, así como deben seguir las recomendaciones, sin que existan dudas o diferentes interpretaciones al respecto.
  3. Se deben evitar soluciones de alto coste económico o cuya eficiencia sea dudosa o poco contrastada. Además, las soluciones deben ser eficaces a corto plazo, es decir, para su aplicación inmediata. Soluciones muy innovadoras deben tenerse en cuenta, pero se deben aplicar con mucha cautela si no existe un estudio previo.
  4. Cualquier solución, aunque cumpla requerimientos de carácter general, debe particularizarse para cada playa y municipio. Para ello, una vez establecidas las recomendaciones generales, deben realizarse reuniones de coordinación científico-técnica con cada uno de los municipios afectados y acordar soluciones específicas.
  5. Debe existir un único centro de coordinación que compruebe el cumplimiento de las normas, que tome decisiones inmediatas ante problemas complejos y que coordine a las distintas administraciones y organismos involucrados específicamente en las playas: Comunidad Autónoma, Diputaciones, Ayuntamientos, Demarcación de Costas, Autoridad Marítima, Autoridades Sanitarias, Cruz Roja, Guardia Civil, Empresas, Órganos de Gestión de Playas, y cualquier otro agente involucrado.

Criterios para abordar soluciones

Una vez establecidos los condicionantes, veamos qué criterios son los que permiten abordar las soluciones.

Parece ser que, entre las recomendaciones que se manejan por parte de la comunidad científica y de las administraciones sanitarias, se encuentran las de mantener una distancia de seguridad entre personas (unos 2 m) y la precaución de no tocar superficies que se hayan contaminado, y en el caso de que esto se haya hecho, limpiarse las manos con jabón o usar geles desinfectantes. Otras medidas son el uso de mascarillas en todo momento. Estas medidas deberían matizarse por parte de las autoridades sanitarias en función de la fase en la que se encuentre la pandemia en un lugar determinado. Estas condiciones sanitarias obligan a tomar una serie de medidas que, al menos, son las siguientes:

  1. Se debe garantizar la distancia social entre los usuarios o aquellas medidas que aconseje la autoridad sanitaria en cada momento.
  2. Se debe disponer de un sistema de aviso sencillo y rápido en el caso de un incumplimiento masivo de las reglas básicas para evacuar las playas.
  3. Se debe evitar que los usuarios toquen superficies utilizadas de forma masiva como pulsadores en lavapiés, duchas, áreas de juego, etc. Se aconseja realizar un estudio específico sobre la capacidad de contagio de cada una de estas superficies.
  4. Se debe realizar cierto control, en la medida de lo posible, de los usuarios que acceden a la playa.
  5. Se deben realizar las tareas de limpieza e higienización de las infraestructuras de las playas con la periodicidad suficiente para garantizar cierto nivel de higiene.

 CONDICIÓN 1. Distancia social entre los usuarios.

Esta es la condición más difícil de abordar de las planteadas. Aquí resulta imprescindible particularizar las soluciones para cada una de las playas. En cualquier caso, cualquier solución pasa por realizar un estudio particularizado de la capacidad de carga de la playa que garantice la distancia social. Éste cálculo es complejo, pues la capacidad máxima con usuarios estáticos es sencilla de calcular (ver Referencias), pero con usuarios en movimiento resulta más difícil. Además, las condiciones físicas de la playa, las brisas dominantes, etc., pueden influir en la propagación del virus. De todos modos, veamos algunas consideraciones previas a la toma de decisiones:

  • En playas pequeñas, donde exista la posibilidad de un control de acceso claro, debe limitarse el aforo mediante un control en el acceso. El caso más sencillo son las calas o playas alejadas donde se accede mediante vehículo. Podría bastar la limitación en el número de vehículos.
  • En playas de uso masivo, normalmente muy ocupadas durante el periodo vacacional, la solución pasa por reducir la densidad a límites aceptables. Esta reducción puede realizarse mediante las siguientes técnicas:
  1. Laminación de la curva de uso. La franja horaria de las 12:00 a las 14:00 horas es aquella de uso masivo. Esta franja podría variar de una playa a otra, pero es evidente que aquí hay que tomar medidas. Lo más efectivo es prohibir durante esta franja horaria el uso de la playa a menores de 14 años y mayores de 65 años. En función de la fase de la pandemia, se podrían dar horarios de uso por edades, de forma similar al actual régimen de paseos y deporte.
  2. Se puede realizar una actuación en las zonas de uso de la playa. Cada zona tiene unas características propias que pueden modificarse: zona de reposo, zona libre, zona de accesos, zona de resguardo, concesiones, etc. Se debería dejar libre de uso una distancia de 10 m a cada lado de las pasarelas de acceso a la playa. Las concesiones de hamacas y tumbonas deberían separar sus elementos, pero hacia la parte trasera, sin ocupar más frente litoral debido al esponjamiento.
  3. Se puede realizar una fragmentación de la playa en función de la vulnerabilidad de los usuarios. En cada municipio se debería establecer uno o varios tramos señalizados para usuarios de una especial vulnerabilidad. Se trata, atendiendo a razones sanitarias, de personas mayores de 65 años. Estas zonas, que podrían suponer un 20-25% de la playa serían de uso exclusivo, con recursos y medios especiales. Del mismo modo, se debería establecer una zona de uso especial para unidades familiares con niños menores de 14 años.
  4. De forma inmediata, se deben duplicar las pasarelas en cada uno de los accesos. Para entrar a la playa se utiliza la pasarela de la derecha, al igual que para salir. La separación entre ambas líneas de pasarelas será de un mínimo de 2 m, mejor 3 m. La pasarela de salida será la que sea más próxima a duchas y lavapiés.

En el caso de la separación física de los usuarios, su uso se recomienda únicamente en las zonas destinadas a personas de especial vulnerabilidad o bien de los grupos familiares con niños. No se recomienda el uso de elementos tales como mamparas, de alto coste, que impiden el disfrute de la brisa, y cuyo mantenimiento y desinfección la harían inviable. Existen posibilidades de señalización que deberían estudiarse en cada una de las playas.

CONDICIÓN 2. Sistema de aviso de incumplimiento grave.

El sistema actual de banderas (verde, amarilla y roja) debe ampliarse a un caso no contemplado hasta el momento. Es el uso de la BANDERA NEGRA. Es una bandera, cuyo significado debe explicarse al usuario, y cuyo uso implica el cierre inmediato del uso de toda la playa, no solo de la zona de baño. El uso de la bandera negra debe delimitarse mediante un protocolo, pero se trata de evacuar a los usuarios ante una masificación fuera de los límites aceptables o cualquier otro incumplimiento que suponga un riesgo para los usuarios. Su uso debe ser excepcional y por causas muy justificadas, aunque basta la recomendación de la autoridad sanitaria correspondiente. Este tipo de señalización se podría complementar, en función de cada municipio, con el uso de megafonía y otros medios de los que disponga el municipio. Las autoridades velarán, durante la evacuación, del cumplimiento de las medidas de seguridad oportunas.

CONDICIÓN 3. Superficies de alta peligrosidad de contagio.

Además de la distancia social, un foco de riesgo de contagio es cualquier superficie donde el virus pueda ser activo. A falta de un estudio específico sobre la capacidad de contagio en estas superficies, se recomienda el cierre de todas las áreas de juego y elementos similares. Asimismo, se invita a los usuarios que no toquen con la mano desnuda los pulsadores de duchas y lavapiés. Este problema debe analizarse con mayor profundidad.

Es evidente que una ducha o un lavapiés es un elemento que contribuye a la satisfacción del usuario de las playas. Sin embargo, estos elementos no aparecieron en las playas hasta entrada la década de 1990. Antes, o no existían, o eran escasos. En una pandemia como la actual, existen dos problemas importantes que deben resolverse:

  1. En primer lugar, el uso de estos elementos supone, en las playas muy masificadas, largas colas de usuarios en hora punta esperando turno para su uso. En este caso, la distancia de seguridad puede no guardarse adecuadamente, o bien provocar colas muy largas y tiempos de espera no admisibles. En estos casos hay que estudiar la necesidad de eliminar o desactivar estos elementos higiénicos, especialmente aquellos dañados por los últimos temporales y que resultan difíciles de higienizar. Se recomienda, en estos casos, el desmontaje para evitar enfados o falta de comprensión por parte de los usuarios.
  2. En cualquier caso, se deben dar recomendaciones a los usuarios de no tocar con las manos desnudas los pulsadores de duchas y lavapiés. A falta de estudios sobre la transmisión del virus en estas superficies, se recomienda el uso de una toalla o cualquier otro elemento para evitar el contacto. Los usuarios que no sigan esta recomendación, estarán expuestos al contagio. Además, cuando se llegue al hotel o al apartamento, debe realizarse un lavado de manos con jabón o el uso de un desinfectante.

CONDICIÓN 4. Control de acceso.

En cada una de las playas se debe realizar un control del aforo, del uso y del acceso, particularizando dicho control a cada caso. Por ejemplo, en playas masivas sería de interés un dispositivo que midiese la temperatura corporal a distancia. Este tipo de elemento no solo permite una mayor seguridad, sino que aumenta en el usuario su confianza en las autoridades. En otro tipo de playas, sobre todo las pequeñas y alejadas, hay que controlar el número de vehículos o, incluso los usuarios. En playas que se hayan establecido zonas para usuarios de alta vulnerabilidad o bien para grupos familiares con niños, debe existir un control, al menos visual, sobre el cumplimiento de estas condiciones.

CONDICIÓN 5. Limpieza e higienización de las infraestructuras de las playas

Con la regularidad que imponga el uso y las condiciones sanitarias, se debe realizar una limpieza profunda e higienización de las infraestructuras de las playas. Aquí entra todo tipo de infraestructuras, sean de titularidad pública o privada: papeleras, duchas, lavapiés, tumbonas, paseos marítimos, servicios higiénicos, etc.

Se debe garantizar la limpieza periódica de las playas con máquinas que eliminen residuos. La radiación solar y la aireación de la arena son buenas soluciones para higienizar la arena. En el caso de una roturación de la arena, debe, inmediatamente, realizarse una compactación con rodillo para evitar la remoción de la arena por el viento y, por tanto, la pérdida de arena y la desestabilización de la playa. Los rodillos de compactación, de diámetro determinado, servirían también para delimitar o zonificar espacios, aunque la duración de esta señalización es efímera.

Conclusiones y ultimas recomendaciones

Por último, señalar que algunas de las medidas recomendadas en este documento son muy efectivas y de aplicación inmediata (duplicación de pasarelas, laminación horaria, zonificación por edades y usos, empleo de la bandera negra, uso restringido de duchas y lavapiés, clausura de áreas de juego para niños, desinfección y limpieza, etc.). Sin embargo, es importante señalar que es absolutamente necesario particularizar las medidas necesarias en cada una de las playas. Es obligatorio realizar un estudio científico-técnico pormenorizado en cada playa que determine su capacidad máxima de uso atendiendo no solo a la satisfacción del usuario (4-10 m2/persona), sino que debe atender a la distancia social de los usuarios EN MOVIMIENTO. Este aspecto, sin duda, cambia la forma de calcular la capacidad de carga, que será menor a la habitual.

Por otra parte, la playa no es un ente independiente del resto del destino turístico. Los paseos marítimos, las calles, los alojamientos turísticos, los restaurantes, las tiendas, los accesos por vía terrestre, aérea o marítima, entre otros, son aspectos que deben estudiarse y tomar medidas. La playa no se puede entender disociada del destino turístico.

Además de todo ello, se recomienda recopilar toda la información necesaria durante la crisis para actualizar las recomendaciones y la toma de decisiones conforme vaya transcurriendo la pandemia. No destinar los recursos necesarios para una investigación científica en profundidad de este fenómeno puede provocar pérdidas de oportunidad y conocimiento ante sucesos que puedan repetirse en el futuro.

Por último, debe definirse de forma inmediata un mando único de gestión del uso de las playas que coordine la implantación, control, toma de decisiones, sanciones, sanidad, seguridad, etc. Ello sin menoscabo de este tipo de labores realizadas por cada uno de los Ayuntamientos en sus ámbitos respectivos.

Todo lo anterior requiere de una campaña de comunicación que explique a los usuarios las medidas tomadas, su justificación y la necesidad de su colaboración. Un objetivo adicional de dicha campaña es la transparencia de las acciones realizadas para mejorar la seguridad de los usuarios de las playas y de los turistas en general.

Referencias:

YEPES, V. (2002). La explotación de las playas. La madurez del sector turístico. OP Ingeniería y territorio, 61:72-77. Depósito Legal: B-5348/1986. ISSN: 0213-4195. Edita: Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Barcelona. (link)

YEPES, V.; MEDINA, J.R. (2005). Land Use Tourism Models in Spanish Coastal Areas. A Case Study of the Valencia Region. Journal of Coastal Research, SI 49: 83-88.

YEPES, V. (2005). Sistemas de gestión de calidad y medio ambiente como soporte de la gestión municipal de las playas. Equipamiento y servicios municipales, 117: 52-62. Depósito Legal: M-3244-1985. ISSN: 1131-6381. Edita: Publiteca, S.A. Madrid. (pdf)

YEPES, V. (2007). Gestión del uso y explotación de las playas. Cuadernos de Turismo, 19:241-254. ISSN: 1139-7861. (pdf) (link)

YEPES, V. (2012). Sistemas voluntarios de gestión de playas de uso intensivo. En: Rodríguez-Perea, A., Pons, G.X., Roig-Munar, F.X., Martín-Prieto, J.Á., Mir-Gual, M. y Cabrera, J.A. (eds.).  La gestión integrada de playas y dunas: experiencias en Latinoamérica y Europa: Mon. Soc. Hist. Nat. Balears, 19: 61-76. ISBN: 978-84-616-2240-5. Palma de Mallorca.

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

Special Issue “Trends in Sustainable Buildings and Infrastructure”

High visibility: indexed by the Science Citation Index Expanded, the Social Sciences Citation Index (Web of Science) and other databases. Impact Factor: 2.468 (2018)

Special Issue “Trends in Sustainable Buildings and Infrastructure”

A special issue of International Journal of Environmental Research and Public Health (ISSN 1660-4601).

Deadline for manuscript submissions: 31 October 2020.

Special Issue Editors

Guest Editor

Prof. Dr. Víctor Yepes
Concrete Science and Technology Institute (ICITECH), Department of Construction Engineering and Civil Engineering Projects, Universitat Politècnica de València Valencia, Spain
Interests: multi-objective optimization; life-cycle assessment; decision-making; sustainability; concrete structures; CO2 emissions; construction management

Guest Editor

Dr. Ignacio J. Navarro
Department of Construction Engineering and Civil Engineering Projects, Universitat Politècnica de València Valencia, Spain
Interests: multicriteria decision making; reliability-based maintenance optimization; sustainability of infrastructures; social impacts of infrastructures

Special Issue Information

Dear Colleagues,

The recently established Sustainable Development Goals call for a paradigm shift in the way buildings and infrastructures are conceived. The construction industry is a main source of environmental impacts, given its great material consumption and energy demands. It is also a major contributor to the economic growth of regions through the provision of useful infrastructure and generation of employment, among others. Conventional approaches underlying current building design practices fall short of covering the relevant environmental and social implications derived from inappropriate design, construction, and planning. The development of adequate sustainable design strategies is therefore becoming extremely relevant with regard to the achievement of the United Nations 2030 Agenda Goals for Sustainable Development.

This Special Issue aims to increase knowledge on sustainable design practices by highlighting the actual research trends that explore efficient ways to reduce the environmental consequences related to the construction industry while promoting social wellbeing and economic development. These objectives include but are not limited to:

  • Life-cycle-oriented building and infrastructure design;
  • Design optimization based on sustainable criteria;
  • Maintenance design towards sustainability;
  • Inclusion of social impacts in the design of buildings and infrastructures;
  • Resilience and sustainability;
  • Use of sustainable materials;
  • Decision-making processes that effectively integrate economic, environmental, and social aspects.

Papers selected for this Special Issue will be subject to a rigorous peer-review procedure with the aim of rapid and wide dissemination of research results, developments, and applications.

Submission

Manuscripts should be submitted online at www.mdpi.com by registering and logging in to this website. Once you are registered, click here to go to the submission form. Manuscripts can be submitted until the deadline. All papers will be peer-reviewed. Accepted papers will be published continuously in the journal (as soon as accepted) and will be listed together on the special issue website. Research articles, review articles as well as short communications are invited. For planned papers, a title and short abstract (about 100 words) can be sent to the Editorial Office for announcement on this website.

Submitted manuscripts should not have been published previously, nor be under consideration for publication elsewhere (except conference proceedings papers). All manuscripts are thoroughly refereed through a single-blind peer-review process. A guide for authors and other relevant information for submission of manuscripts is available on the Instructions for Authors page. International Journal of Environmental Research and Public Health is an international peer-reviewed open access semimonthly journal published by MDPI.

Keywords

  • Sustainable design and construction
  • Life cycle assessment
  • Sustainability in decision making
  • Green buildings
  • Sustainable maintenance
  • Resilient structures
  • Sustainable materials
  • Social life cycle assessment
  • Sustainable management of infrastructures
  • Multiobjective optimization for sustainable development

Computación cuántica y gemelos híbridos digitales en ingeniería civil y edificación

La ciudad Estado de Singapur desarrolla una copia virtual de sí misma, un proyecto basado en big data, IoT, computación en la nube y realidad virtual. https://www.esmartcity.es/2019/03/22/singapur-gemelo-digital-posibilidades-ofrece-ciudad-inteligente-tener-copia-virtual-exacta

En menos de una década, gran parte de los ingenieros dejarán de hacer proyectos, tal y como lo conocemos ahora, y pasarán a ser gestores de gemelos híbridos digitales de infraestructuras.

Este podría ser un buen titular periodístico que, incluso podría parecer ciencia ficción, pero que tiene todos los visos de convertirse en realidad en menos tiempo del previsto. Se podría pensar que las tecnologías BIM o los modelos digitales actuales ya son una realidad, es decir, se trata de dar un nuevo nombre a lo que ya conocemos y está en desarrollo, pero de lo que estamos hablando es de un nuevo paradigma que va a revolver los cimientos de la tecnología actual en el ámbito de la ingeniería. Voy a desgranar esta conclusión explicando cada uno de los avances y los conceptos que subyacen al respecto.

La semana pasada tuve la ocasión de escuchar la conferencia magistral, en el Congreso CMMoST, de Francisco Chinesta, catedrático en la ENSAM ParisTech e ingeniero industrial egresado por la Universitat Politècnica de València. Trataba de un nuevo paradigma en la ingeniería basada en datos y no era otra que la de los gemelos híbridos digitales, un paso más allá de la modelización numérica y de la minería de datos. Este hecho coincidió con el anuncio en prensa de que Google había publicado en la prestigiosa revista Nature un artículo demostrando la supremacía cuántica, un artículo no exento de polémica, pues parece ser que se diseñó un algoritmo que tiene como objetivo generar números aleatorios mediante un procedimiento matemático muy complejo y que obligaría al superordenador Summit, que es actualmente el más potente del mundo gracias a sus 200 petaflops, a invertir 10.000 años en resolver el problema, que que el procesador cuántico Sycamore de 54 qubits de Google habría resuelto en tres minutos y 20 segundos.

Si nos centramos en la supuesta supremacía cuántica de Google, se debería matizar la noticia al respecto. En efecto, IBM ya se ha defendido diciendo que su ordenador Summit no se encuentra tan alejado, pues se ha resuelto un problema muy específico relacionado con generar números aleatorios y que parece que Sycamore sabe resolver muy bien. De hecho, IBM afirma que ha reajustado su superordenador y que ahora es capaz de resolver ese mismo problema en 2,5 días con un margen de error mucho menor que el ordenador cuántico. Aquí lo importante es saber si esta computación cuántica estará, sin trabas o límites, accesible a cualquier centro de investigación o empresa para resolver problemas de altísima complejidad computacional (problemas NP-hard como pueden ser los de optimización combinatoria). Tal vez los superordenadores convencionales servirán para resolver unos problemas específicos en tareas convencionales, y los cuánticos, imparables en resolver otro tipo de problemas. Todo se andará, pero parece que esto es imparable.

Por tanto, parece que el hardware necesario para la una computación ultrarrápida está o estará a nuestro alcance en un futuro no muy lejano. Ahora se trata de ver cómo ha cambiado el paradigma de la modelización matemática. Para ello podríamos empezar definiendo al “gemelo digital”, o digital twin. Se trata de un modelo virtual de un proceso, producto o servicio que sirve de enlace entre un ente en el mundo real y su representación digital que está utilizando continuamente datos de los sensores. A diferencia del modelado BIM, el gemelo digital no representa exclusivamente objetos espaciales, sino que también podría representar procesos, u otro tipo de entes sin soporte físico. Se trata de una tecnología que, según todos los expertos, marcarán tendencia en los próximos años y que, según el informe “Beyond the hype“, de KPMG, será la base de la cuarta Revolución Industrial.

https://www.geofumadas.com/por-que-usar-gemelos-digitales-en-la-construccion/

Sin embargo, el gemelo digital no es una idea nueva, pues a principios de este siglo ya la introdujo Michael Grieves, en colaboración con John Vickers, director de tecnología de la NASA. Esta tecnología se aplica al Internet de las Cosas, que se refiere a la interconexión digital de objetos cotidianos con internet. Además, se encuentra muy relacionada con la inteligencia artificial y con la minería de datosdata-mining“. Empresas como Siemens ya están preparando convertir sus plantas industriales en fábricas de datos con su gemelo digital, o General Electric, que cuenta ya con 800.000 gemelos digitales para monitorizar virtualmente la cadena de suministro.

Con todo, tal y como explicó el profesor Chinesta (Chinesta et al., 2018), existe actualmente un cambio de paradigma hacia los gemelos digitales híbridos que, extrapolando su uso, va a significar la gran revolución en la forma de proyectar y gestionar las infraestructuras, tal y como avancé al principio del artículo.

En efecto, los modelos utilizados en ciencia y en ingeniería son muy complejos. La simulación numérica, la modelización y la experimentación han sido los tres pilares sobre los que se ha desarrollado la ingeniería en el siglo XX. La modelización numérica, que sería el nombre tradicional que se ha dado al “gemelo digital” presenta problemas prácticos por ser modelos estáticos, pues no se retroalimentan de forma continua de datos procedentes del mundo real a través de la monitorización continua. Estos modelos numéricos (usualmente elementos finitos, diferencias finitas, volumen finito, etc.) son suficientemente precisos si se calibran bien los parámetros que lo definen. La alternativa a estos modelos numéricos son el uso de modelos predictivos basados en datos masivos big-data, constituyendo “cajas negras” con alta capacidad de predicción debido a su aprendizaje automáticomachine-learning“, pero que esconden el fundamento físico que sustentan los datos (por ejemplo, redes neuronales). Sin embargo, la experimentación es extraordinariamente cara y lenta para alimentar estos modelos basados en datos masivos.

El cambio de paradigma, por tanto, se basa en el uso de datos inteligentes “smart-data paradimg“. Este cambio se debe basar, no en la reducción de la complejidad de los modelos, sino en la reducción dimensional de los problemas, de la retroalimentación continua de datos del modelo numérico respecto a la realidad monitorizada y el uso de potentes herramientas de cálculo que permitan la interacción en tiempo real, obteniendo respuestas a cambios paramétricos en el problema. Dicho de otra forma, deberíamos poder interactuar a tiempo real con el gemelo virtual. Por tanto, estamos ante otra realidad, que es el gemelo virtual híbrido.

Por tanto, estamos ahora en disposición de centrarnos en la afirmación que hice al principio. La nueva tecnología en gemelos digitales híbridos, junto con la nueva capacidad de cálculo numérico en ciernes, va a transformar definitivamente la forma de entender, proyectar y gestionar las infraestructuras. Ya no se trata de proyectar, por ejemplo, un puente. Ni tampoco estamos hablando de diseñar un prototipo en 3D del mismo puente, ni siquiera de modelar en BIM dicha estructura. Estamos hablando de crear un gemelo digital que se retroalimentará continuamente del puente real, que estará monitorizado. Se reajustarán los parámetros de cálculo del puente con los resultados obtenidos de la prueba de carga, se podrán predecir las labores de mantenimiento, se podrá conocer con antelación el comportamiento ante un fenómeno extraordinario como una explosión o un terremoto. Por tanto, una nueva profesión, que será la del ingeniero de gemelos virtuales híbridos de infraestructuras será una de las nuevas profesiones que reemplazarán a otras que quedarán obsoletas.

Se tratará de gestionar el gemelo durante el proyecto, la construcción, la explotación e incluso el desmantelamiento de la infraestructura. Se podrán analizar cambios de usos previstos, la utilización óptima de recursos, monitorizar la seguridad, y lo más importante, incorporar nuevas funciones objetivo como son la sostenibilidad económica, medioambiental y social a lo largo del ciclo de vida completo. Este tipo de enfoque es el que nuestro grupo de investigación tiene en el proyecto DIMILIFE. Proyectos como puentes, presas, aeropuertos, redes de carreteras, redes de ferrocarriles, centrales nucleares, etc. tendrán su gemelo digital. Para que sea efectivo, se deberá prever, desde el principio, la monitorización de la infraestructura para ayudar a la toma de decisiones. Además, servirá para avanzar en la aproximación cognitiva en la toma de decisiones (Yepes et al., 2015).

Os paso a continuación un vídeo sobre el uso de los gemelos digitales en la ciudad de Singapur.

A continuación os pongo un vídeo sacado de la página de Elías Cueto, de la Universidad de Zaragoza, en la que vemos cómo se interactúa con un gemelo virtual de un conejo.

 

En este otro vídeo, el profesor Chinesta explica el cambio de paradigma del que hemos hablado anteriormente en el artículo.

¿Qué es la computación cuántica? Aquí tenemos un vídeo de Eduardo Sáenz de Cabezón:

Referencias:

Chinesta, F.; Cueto, E.; Abisset-Chavanne, E.; Duval, J.L. (2018). Virtual, Digital and Hybrid Twins: A New Paradigm in Data-Based Engineering and Engineered Data. Archives of Computational Methods in Engineering, DOI: 10.1007/s11831-018-9301-4

Yepes, V.; García-Segura, T.; Moreno-Jiménez, J.M. (2015). A cognitive approach for the multi-objective optimization of RC structural problems. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 15(4):1024-1036. DOI:10.1016/j.acme.2015.05.001

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Inundaciones, desastre de Biescas y normativa de campamentos de turismo

Con motivo de los episodios de fuertes lluvias que está sufriendo el sureste de España (DANA, depresión aislada en niveles altos), traigo a colación una aportación personal que hice en su momento en la legislación reguladora de los campamentos de turismo de la Comunidad Valenciana. Esta normativa tuvo muy en cuenta la tragedia del camping de Biescas (Huesca) ocurrida el 7 de agosto de 1996, donde murieron 87 personas y 187 resultaron heridas. Saco este tema a la luz para resaltar la importancia de la intervención técnica y de los estudios necesarios para evitar este tipo de catástrofes. Nunca la ciencia, la técnica, la legislación y las emergencias se necesitan tanto unas de otras.

En efecto, el antecedente fue el DECRETO 119/2002, de 30 de julio, del Gobierno Valenciano, Regulador de los Campamentos de Turismo de la Comunidad Valenciana. [2002/X8720] (DOGV núm. 4307 de 05.08.2002) que fue sustituido por el DECRETO 167/2005, de 11 de noviembre, del Consell de la Generalitat, por el que se modifica el Decreto 119/2002, de 30 de julio, Regulador de los Campamentos de Turismo de la Comunidad Valenciana. [2005/12617] que, a su vez, ha sido derogado a favor del actual DECRETO 6/2015, de 23 de enero, del Consell, regulador de los campings y de las áreas de pernocta en tránsito para autocaravanas de la Comunitat Valenciana. [2015/563].

Los artículos que tienen que ver con el riesgo de inundación, en los que intervine directamente, fueron los siguientes:

Artículo 14. Cumplimiento general de la normativa

Todos los campings deberán cumplir y hacer cumplir las obligaciones que se deriven de las disposiciones vigentes en materia de accesos, accesibilidad, construcción y edificación, instalación y funcionamiento de maquinaria, sanidad, seguridad de instalaciones, medio ambiente, acústica, prevención de incendios forestales, seguridad pública y riesgo de inundación, así como cualquier otra disposición de carácter sectorial que les afecten.

Artículo 15. Sistema de seguridad y protección

Todos los campings deberán disponer de las medidas e instalaciones de prevención, protección y seguridad para casos de incendio, inundación u otras emergencias previstas en la normativa vigente en estas materias.

En particular, contarán:

1. Con un plan de emergencia y autoprotección, redactado por técnico competente y ajustado a las disposiciones vigentes, en el que se contemplen las diferentes hipótesis de emergencia y los planes de actuación para cada una de ellas, así como las condiciones de uso y mantenimiento de las instalaciones afectas al plan.

El plan de emergencia y autoprotección justificará, en todo caso, la hipótesis de riesgo de inundación de forma que, para un caudal asociado a un periodo de retorno mínimo de cien años, no se permitirá que el calado del agua supere los 0,80 metros, ni que la velocidad máxima del agua exceda los 0,50 m/seg. Asimismo, y para dicho caudal, se garantizarán las condiciones necesarias que permitan la evacuación rápida, completa y segura de las personas, indicándose expresamente el tiempo de evacuación requerido.

Artículo 35. Cumplimiento general de la normativa

Todas las áreas de pernocta en tránsito para autocaravanas deberán cumplir y hacer cumplir las obligaciones que se deriven de las disposiciones vigentes en materia de riesgo de inundación, accesibilidad, construcción y edificación, instalación y funcionamiento de maquinaria, sanidad, seguridad de instalaciones, medio ambiente y seguridad pública, así como cualquier otra disposición de carácter sectorial que les afecten.

Artículo 36. Sistema de seguridad y protección

Las áreas de pernocta en tránsito para autocaravanas deberán disponer de las medidas e instalaciones de prevención, protección y seguridad para casos de incendio, inundación u otras emergencias previstas en la normativa vigente en estas materias, tal y como indica el artículo 15 de este decreto.

Resulta evidente que este tipo de disposiciones no solo son necesarias en el ámbito de los campamentos de turismo, sino que son extrapolables a cualquier ámbito donde se ponga en riesgo a las personas. Asimismo resalto la importancia de la intervención técnica de profesionales competentes, con experiencia y bien formados. También es cierto que, este tipo de normativa, está sujeta a cambios y actualizaciones en función de las investigaciones y aportaciones técnicas y científicas que mejoren el estado de conocimiento actual.

Nagolitas o anfos

Figura 1. Sacos de 25 kilogramos conteniendo ANFO. Wikipedia.

Las nagolitas o ANFOS (del inglés: Ammonium Nitrate – Fuel Oil) son explosivos de tipo pulverulento compuestos por nitrato amónico en forma granular, al que se le ha añadido un combustible líquido. Se caracterizan por tener una baja potencia y velocidad de detonación debido a la inexistencia de nitroglicerina en su composición y por presentar, debido a su consistencia pulverulenta, una mala resistencia al agua. Debido a esta insensibilidad, generalmente deben ser iniciados con un explosivo multiplicador. Es necesario cebar fuertemente el barreno con detonador y cartucho de goma en fondo para producir su correcto funcionamiento, además su uso está contraindicado en barrenos con presencia de agua, a no ser que se use encartuchado. Sin embargo, presentan la importante ventaja de poder efectuar su carga de forma  mecanizada con bastante seguridad durante su manipulación. 

Debido a su consistencia pulvurulenta, su aplicación en barrenos que la contengan está totalmente desaconsejada. Se utiliza bien sea introduciendo en los barrenos el granulado mediante aire comprimido o bien en su otra forma de presentación que es encartuchado. Por ello, se comercializan encartuchados o en sacos a granel de 25 Kg. Su aplicación más frecuente es como carga de columna en la voladura de rocas no demasiado duras y sólo a cielo abierto; en labores subterráneas su uso está desaconsejado debido a la alta toxicidad de sus humos residuales.

Figura 2. Carga del ANFO en el barreno para la voladura de roca. Wikipedia

A partir de la nagolita, se han desarrollado otros explosivos como el  alnafo o la naurita que son explosivos adecuados para la voladura de rocas semiduras y para la carga de barrenos con temperaturas elevadas en su interior. El ANFO también se suele mezclar con otros explosivos tales como hidrogeles o emulsiones para formar, en función del porcentaje de ANFO o ANFO Pesado (aproximadamente un 70% emulsión o hidrogel y 30% ANFO).

En la Tabla se resumen las características de los explosivos de este tipo.

Nombre comercial

(UEE)

Potencia relativa

(%)

Densidad encartuchado

(g/cm3)

Velocidad detonación

(m/s)

Energía específica

(Kgm/Kg)

Resistencia

al agua

 

Toxicidad

 

Aplicaciones

Nagolita

65

0’80

2.000

96.400

Mala

Muy alta

Voladuras de rocas Blandas y como carga de columna de los barrenos.

Alnafo

75

0’80

3.000

96.100

Mala

Alta

Voladuras de rocas semiduras y blandas.

Naurita

65

0’80

2.000

94.320

Mala

Alta

Diseñada para barrenos con temperaturas elevadas.

 Tabla.- Características de las nagolitas o anfos

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.

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