Propuesta de indicadores de sostenibilidad para el proyecto de puentes de pequeña luz

Acaban de publicarnos un artículo en la revista International Journal of Environmental Research and Public Health (revista indexada en el JCR) sobre la propuesta de indicadores de sostenibilidad para el proyecto de puentes de pequeña luz.

El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación DIMALIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

También es fruto de la colaboración con el profesor Moacir Kripka, de la Universidad de Passo Fundo, de Brasil.

En este trabajo se presenta la aplicación de técnicas que analizan la sostenibilidad en el ciclo de vida de las superestructuras de puentes de pequeña luz. El objetivo es obtener indicadores ambientales y económicos para su integración en el proceso de adopción de decisiones a fin de minimizar el impacto ambiental, reducir el consumo de recursos y  los costos del ciclo de vida. Se analizaron 27 configuraciones de puentes de pequeñas luces (6 a 20 m) de los siguientes tipos: puentes mixtos de acero y hormigón, puentes de hormigón armado in situ, puentes prefabricados y puentes de hormigón pretensado, que comprenden un total de 405 estructuras. Los impactos ambientales y los costos se cuantificaron mediante la evaluación ambiental del ciclo de vida y el análisis del costo del ciclo de vida siguiendo los límites de los sistemas desde la extracción de los materiales hasta el final de la vida del puente (“de la cuna a la tumba”). En general, los resultados indicaron que el rendimiento ambiental de los puentes estaba vinculado significativamente a la selección de los materiales y la configuración de los puentes. Además, el estudio permitió identificar los productos y procesos de mayor impacto a fin de subvencionar el diseño de estructuras y políticas gubernamentales más sostenibles.

Abstract:

The application of techniques to analyze sustainability in the life cycle of small-span bridge superstructures is presented in this work. The objective was to obtain environmental and economic indicators for integration into the decision-making process to minimize the environmental impact, reduce resource consumption and minimize life cycle costs. Twenty-seven configurations of small-span bridges (6 to 20 m) of the following types were analyzed: steel–concrete composite bridges, cast in situ reinforced concrete bridges, precast bridges and prestressed concrete bridges, comprising a total of 405 structures. Environmental impacts and costs were quantified via life cycle environmental assessment and life cycle cost analysis following the boundaries of systems from the extraction of materials to the end of bridge life (“from cradle to grave”). In general, the results indicated that the environmental performance of the bridges was significantly linked to the material selection and bridge configuration. In addition, the study enabled the identification of the products and processes with the greatest impact in order to subsidize the design of more sustainable structures and government policies.

Keywords:

bridges; sustainability; design; life cycle assessment

Reference:

MILANI, C.J.; YEPES, V.; KRIPKA, M. (2020). Proposal of sustainability indicators for the design of small-span bridges. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17(12):4488. DOI:10.3390/ijerph17124488

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Ignacio Javier Navarro Martínez, Premio al Ingeniero Joven 2020

Ignacio Javier Navarro Martínez, Premio Ingeniero Joven 2020
Ignacio Javier Navarro Martínez, Premio Ingeniero Joven 2020

La Junta Rectora de la Demarcación de la Comunidad Valenciana del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, ha otorgado el Premio Ingeniero Joven en su edición 2020 a Ignacio Javier Navarro Martínez, colegiado 30.550, resaltando su carácter emprendedor e innovador, así como su trayectoria profesional internacional, con intervención en obras singulares de relevancia y su extensa labor de investigación, que se refleja en los numerosos artículos que han sido publicados en revistas técnicas de prestigio internacional.

He tenido la oportunidad de dirigir, junto con el profesor José V. Martí, su tesis en el máster en ingeniería del hormigón: “Análisis de los impactos socio-económicos y de la durabilidad de las medidas de prevención de la corrosión por cloruros en estructuras de hormigón armado“, y su tesis doctoral: “Life cycle assessment applied to the sustainable design of prestressed bridges in coastal environments“, que obtuvo la máxima calificación de “Sobresaliente Cum Laude” por unanimidad. De esta tesis se publicaron siete artículos científicos de impacto internacional en revistas indexadas en el JCR.

Para mí es un orgullo dirigir el principio de la investigación y las tesis doctorales de estudiantes que, con el paso de los años, se han convertido en grandísimos profesionales. Destacan, además de Ignacio, el Premio Abertis Chile de Cristina Torres Machí, el premio Cemex y el Junior Award IALCCE a Tatiana García Segura, entre otros muchos estudiantes

¡Enhorabuena por el trabajo bien hecho!

Referencias:

  • PENADÉS-PLÀ, V.; MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; GARCÍA-SEGURA, T.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2020). Environmental and social impact assessment of optimized post-tensioned concrete road bridges. Sustainability, 12(10), 4265. DOI:10.3390/su12104265
  • NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2020). Sustainability assessment of concrete bridge deck designs in coastal environments using neutrosophic criteria weights. Structure and Infrastructure Engineering, 16(7): 949-967. DOI:10.1080/15732479.2019.1676791
  • NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2019). A review of multi-criteria assessment techniques applied to sustainable infrastructures design. Advances in Civil Engineering, 2019: 6134803. DOI:10.1155/2019/6134803
  • NAVARRO, I.J.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2019). Reliability-based maintenance optimization of corrosion preventive designs under a life cycle perspective. Environmental Impact Assessment Review, 74:23-34. DOI:1016/j.eiar.2018.10.001
  • NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2018). Life cycle impact assessment of corrosion preventive designs applied to prestressed concrete bridge decks. Journal of Cleaner Production, 196: 698-713. DOI:10.1016/j.jclepro.2018.06.110
  • NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2018). Social life cycle assessment of concrete bridge decks exposed to aggressive environments. Environmental Impact Assessment Review, 72:50-63. DOI:1016/j.eiar.2018.05.003
  • NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2018). Life cycle cost assessment of preventive strategies applied to prestressed concrete bridges exposed to chlorides. Sustainability, 10(3):845. DOI:3390/su10030845

Puentes mixtos: diseño, análisis de ciclo de vida, mantenimiento y toma de decisiones

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Advances in Civil Engineering,  revista indexada en el JCR. Se trata de un artículo de revisión del estado del arte de los puentes mixtos de hormigón y acero desde los puntos de vista del diseño, análisis del ciclo de vida, mantenimiento y toma de decisiones. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación DIMALIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Los puentes mixtos de acero y hormigón se utilizan como alternativa a los puentes de hormigón debido a su capacidad de adaptar su geometría a las limitaciones de diseño y a la posibilidad de reutilizar algunos de los materiales de la estructura. En esta revisión del estado del arte, informamos de la investigación realizada sobre el diseño, el comportamiento, la optimización, los procesos de construcción, el mantenimiento, la evaluación del impacto y las técnicas de toma de decisiones de los puentes mixtos para llegar a un enfoque de diseño completo. Además de un análisis cualitativo, se utiliza un análisis multivariante para identificar las lagunas de conocimiento relacionadas con el diseño de los puentes y para detectar las tendencias de la investigación. Un objetivo adicional es hacer visibles las lagunas en el diseño sostenible de los puentes mixtos, lo que permite centrar los futuros estudios de investigación. Los resultados de esta labor muestran cómo la investigación se ha centrado en el diseño preliminar de puentes con un enfoque principalmente económico, mientras que a nivel mundial la preocupación se dirige a la búsqueda de soluciones sostenibles. Se ha comprobado que las estrategias de evaluación del impacto del ciclo de vida y de adopción de decisiones permiten a los gestores de los puentes mejorar la adopción de decisiones, en particular al final del ciclo de vida de los puentes mixtos.

Abstract

Steel-concrete composite bridges are used as an alternative to concrete bridges because of their ability to adapt their geometry to design constraints and the possibility of reusing some of the materials in the structure. In this review, we report the research carried out on the design, behavior, optimization, construction processes, maintenance, impact assessment, and decision-making techniques of composite bridges in order to arrive at a complete design approach. In addition to a qualitative analysis, a multivariate analysis is used to identify knowledge gaps related to bridge design and to detect trends in research. An additional objective is to make visible the gaps in the sustainable design of composite steel-concrete bridges, which allows us to focus on future research studies. The results of this work show how researchers have concentrated their studies on the preliminary design of bridges with a mainly economic approach, while at a global level, concern is directed towards the search for sustainable solutions. It is found that life cycle impact assessment and decision-making strategies allow bridge managers to improve decision-making, particularly at the end of the life cycle of composite bridges.

Reference:

MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2020). Steel-concrete composite bridges: design, life cycle assessment, maintenance and decision making. Advances in Civil Engineering, 2020, 8823370. DOI:10.1155/2020/8823370

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Optimización de muros de contrafuertes mediante algoritmo híbrido de enjambre de partículas y clustering

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Mathematics,  revista indexada en el primer cuartil del JCR. En este artículo se presenta un algoritmo híbrido de enjambre de partículas y clustering para optimizar el coste y las emisiones de CO2 de un muro de contrafuertes. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación DIMALIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

El diseño de los muros de contrafuertes es un problema de optimización combinatoria de interés debido a las aplicaciones prácticas relativas al ahorro de costos que implica el diseño y la optimización en la cantidad de emisiones de CO2 generadas en su construcción. Por otro lado, este problema presenta importantes retos en cuanto a complejidad computacional, pues involucra 32 variables de diseño, por lo que tenemos en el orden de 10^20 combinaciones posibles. En este artículo proponemos un algoritmo híbrido en el que se integra el método de optimización del enjambre de partículas que resuelve los problemas de optimización en espacios continuos con la técnica de clustering db-scan. Este algoritmo optimiza dos funciones objetivo: las emisiones de carbono y el costo económico de los muros de hormigón armado. Para evaluar la contribución del operador del db-scan en el proceso de optimización, se diseñó un operador aleatorio. Se comparan las mejores soluciones, los promedios y los rangos intercuartílicos de las distribuciones obtenidas. A continuación se comparó el algoritmo db-scan con una versión híbrida que utiliza k-means como método de discretización y con una implementación discreta del algoritmo de búsqueda de armonía. Los resultados indican que el operador db-scan mejora significativamente la calidad de las soluciones y que la metaheurística propuesta muestra resultados competitivos con respecto al algoritmo de búsqueda de armonía.

Abstract:

The design of reinforced earth retaining walls is a combinatorial optimization problem of interest due to practical applications regarding the cost savings involved in the design and the optimization in the amount of CO2 emissions generated in its construction. On the other hand, this problem presents important challenges in computational complexity since it involves 32 design variables; therefore we have in the order of 10^20 possible combinations. In this article, we propose a hybrid algorithm in which the particle swarm optimization method is integrated that solves optimization problems in continuous spaces with the db-scan clustering technique, with the aim of addressing the combinatorial problem of the design of reinforced earth retaining walls. This algorithm optimizes two objective functions: the carbon emissions embedded and the economic cost of reinforced concrete walls. To assess the contribution of the db-scan operator in the optimization process, a random operator was designed. The best solutions, the averages, and the interquartile ranges of the obtained distributions are compared. The db-scan algorithm was then compared with a hybrid version that uses k-means as the discretization method and with a discrete implementation of the harmony search algorithm. The results indicate that the db-scan operator significantly improves the quality of the solutions and that the proposed metaheuristic shows competitive results with respect to the harmony search algorithm.

Keywords:

CO2 emission; earth-retaining walls; optimization; db-scan; particle swarm optimization

Reference:

GARCÍA, J.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2020). The buttressed  walls problem: An application of a hybrid clustering particle swarm optimization algorithm. Mathematics, 8(6):862. https://doi.org/10.3390/math8060862

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Evaluación del impacto ambiental y social de puentes de carretera óptimos de hormigón postesado

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Sustainability,  revista indexada en JCR. En este artículo se evalúa el impacto social y ambiental de puentes de carretera óptimos de hormigón postesado. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación DIMALIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

La mayoría de las definiciones de sostenibilidad incluyen tres pilares básicos: económico, ambiental y social. El aspecto económico siempre se evalúa, pero no necesariamente en el sentido de la sostenibilidad económica. Por otra parte, el aspecto ambiental se está considerando cada vez más, mientras que el pilar social apenas se ha trabajado en él. Centrándose en los pilares ambiental y social, resulta crucial el uso de metodologías que permitan una evaluación amplia de todos los aspectos y la integración de la evaluación en unos pocos indicadores que sean comprensibles. Este artículo se estructura en dos partes. En la primera parte se hace un examen de los métodos de evaluación del impacto del ciclo de vida, que permiten una evaluación amplia de los aspectos ambiental y social. En la segunda parte, se realiza una evaluación completa de la sostenibilidad ambiental y social utilizando la base de datos de ecoinvent y el método ReCiPe, para el pilar ambiental, y la base de datos SOCA y el método simple de ponderación del impacto social, para el pilar social. Esta metodología se utilizó para comparar tres puentes optimizados: dos puentes de carretera de hormigón postensado de sección en cajón con diversas características iniciales y de mantenimiento, y un puente prefabricado de hormigón pretensado. Los resultados muestran que existe una alta interrelación entre el impacto ambiental y social para cada etapa del ciclo de vida.

Abstract

Most of the definitions of sustainability include three basic pillars: economic, environmental, and social. The economic pillar has always been evaluated but not necessarily in the sense of economic sustainability. On the other hand, the environmental pillar is increasingly being considered, while the social pillar is weakly developed. Focusing on the environmental and social pillars, the use of methodologies to allow a wide assessment of these pillars and the integration of the assessment in a few understandable indicators is crucial. This article is structured into two parts. In the first part, a review of life cycle impact assessment methods, which allow a comprehensive assessment of the environmental and social pillars, is carried out. In the second part, a complete environmental and social sustainability assessment is made using the ecoinvent database and ReCiPe method, for the environmental pillar, and SOCA database and simple Social Impact Weighting method, for the social pillar. This methodology was used to compare three optimized bridges: two box-section post-tensioned concrete road bridges with a variety of initial and maintenance characteristics, and a pre-stressed concrete precast bridge. The results show that there is a high interrelation between the environmental and social impact for each life cycle stage.

Keywords

 SustainabilityLCAS-LCAsocial assessmentecoinventSOCA

Reference:

PENADÉS-PLÀ, V.; MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; GARCÍA-SEGURA, T.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2020). Environmental and social impact assessment of optimized post-tensioned concrete road bridges. Sustainability, 12(10), 4265. DOI:10.3390/su12104265

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El profesor José Antonio García Conejeros de estancia con nosotros en la Universitat Politècnica de València

Dr. José Antonio García Conejeros

Nuestro grupo de investigación está muy orgulloso y es muy afortunado de contar con visitas y estancias de otros profesores, de gran prestigio internacional, que vienen a trabajar y compartir experiencias en la Universitat Politècnica de València. Si en entradas anteriores hablé de la estancia del profesor Dan M. Frangopol, de la visita del profesor Gizo Parskhaladze, y de la estancia de investigación del profesor Moacir Kripka , ahora me toca hablar de la estancia que ha tenido con nosotros el profesor José Antonio García Conejeros en el ICITECH. Estuvo con nosotros durante su “verano” austral, y se fue justo antes de que se declarara el estado de alarma en España por el coronavirus.

Tuve la ocasión de conocer a José Antonio con motivo de mi visita a la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (Chile), en mayor de 2019. Allí tuve la ocasión de impartir varias conferencias sobre optimización y toma de decisiones en puentes e infraestructuras viarias.  Fruto de esta colaboración, a parte de los relacionados con la investigación, se extienden al futuro intercambio de estudiantes y profesorado entre nuestras respectivas universidades y en la participación conjunta en proyectos de investigación y de transferencia tecnológica. En las referencias os dejo tres artículos que hemos publicado como consecuencia de su estancia. Seguro que vendrán muchos más. Todo un verdadero placer.

También os dejo parte de la entrevista que le hicieron en su universidad con motivo de la estancia. La entrevista completa la tenéis aquí: http://icc.pucv.cl/noticias/profesor-jose-antonio-garcia-realiza-estadia-de-investigacion-en-espana

¿Cuáles fueron los motivos de su estadía académica en la ciudad de Valencia?

El principal motivo fue realizar una colaboración con el equipo de investigación de Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos, de la Universidad Politécnica de Valencia. Este equipo encabezado por el Dr. Víctor Yepes, tiene una gran experiencia en todo lo que es estructuras de caminos, canales y puentes. Y por mi lado yo tengo una experiencia académica e industrial en el área de inteligencia artificial. Entonces el objetivo es integrar ambos mundos, para resolver un problema complejo.

¿Podría detallarnos las actividades académicas o de investigación realizadas allá?

Las actividades académicas en la primera semana fueron de reuniones donde definimos un problema a trabajar. Posteriormente yo realicé una propuesta de cómo utilizar métodos de optimización para abordar un problema de sustentabilidad. Las semanas siguientes fueron de trabajo técnico donde se resolvió el problema obtuve los resultados y los discutimos par ver la calidad y la pertinencia de publicarlos.

¿De qué manera continuará el trabajo realizado allá?

El trabajo continúa en dos líneas. La primera es generar publicaciones en conjunto, la escuela de ingeniería en construcción PUCV y el grupo de Víctor. La segunda es potenciar el capital Humano avanzado, tanto con académicos o alumnos de allá que vengan a realizar estadías acá, y alumnos de la PUCV que vayan a potencias sus capacidades al grupo de Victor.

¿Algo más que desee agregar?

La estadía fue bastante constructiva ya que me permitió entrar en una nueva línea de investigación en sustentabilidad y también decir que nos aprobaron el articulo de investigación “Black hole algorithm for sustainable design of counterfort retaining walls.” en Sustainability, que es una revista ISI-SCIE.

Referencias:

GARCÍA, J.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2020). The buttressed walls problem: An application of a hybrid clustering particle swarm optimization algorithm. Mathematics, (in press)

GARCÍA, J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2020). A hybrid k-means cuckoo search algorithm applied to the counterfort retaining walls problem. Mathematics,  8(4), 555. DOI:10.3390/math8040555

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GARCÍA, J. (2020). Black hole algorithm for sustainable design of counterfort retaining walls. Sustainability, 12(7), 2767. DOI:10.3390/su12072767

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.

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Algoritmo híbrido de búsqueda del cuco para optimizar muros de contrafuertes

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Mathematics,  revista indexada en el primer cuartil del JCR. En este artículo se presenta un algoritmo híbrido de búsqueda del cuco y de clasificación no supervisada para optimizar el coste y las emisiones de CO2 de un muro de contrafuertes. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación DIMALIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

La Búsqueda Cuco se basa en la estrategia de reproducción de algunas especies de pájaros cucos. Éstos pájaros dejan sus huevos en los nidos de otros pájaros de otras especies para que éstas los críen, expulsando incluso los huevos del nido invadido. Si el pájaro anfitrión se percata que el huevo no es el propio, lo sacará del nido o directamente lo abandonará y construirá otro nido.

Por su parte, K-means es un algoritmo de clasificación no supervisada (clusterización) que agrupa objetos en k grupos basándose en sus características. El agrupamiento se realiza minimizando la suma de distancias entre cada objeto y el centroide de su grupo o cluster.

En este artículo se propone un algoritmo híbrido, en el que la metaheurística de búsqueda del cuco se utiliza como mecanismo de optimización en espacios continuos y la técnica de aprendizaje no supervisada k-means para discretizar las soluciones. Se diseña un operador aleatorio para determinar la contribución del operador k-means en el proceso de optimización. Se comparan los mejores valores, los promedios y los rangos intercuartiles de las distribuciones obtenidas. Los resultados muestran que el operador k-means contribuye significativamente a la calidad de las soluciones y que nuestro algoritmo es altamente competitivo.

Abstract

The counterfort retaining wall is one of the most frequent structures used in civil engineering. In this structure, optimization of cost and CO2 emissions are important. The first is relevant in the competitiveness and efficiency of the company, the second in environmental impact. From the point of view of computational complexity, the problem is challenging due to the large number of possible combinations in the solution space. In this article, a k-means cuckoo search hybrid algorithm is proposed where the cuckoo search metaheuristic is used as an optimization mechanism in continuous spaces and the unsupervised k-means learning technique to discretize the solutions. A random operator is designed to determine the contribution of the k-means operator in the optimization process. The best values, the averages, and the interquartile ranges of the obtained distributions are compared. The hybrid algorithm was later compared to a version of harmony search that also solved the problem. The results show that the k-mean operator contributes significantly to the quality of the solutions and that our algorithm is highly competitive, surpassing the results obtained by harmony search.

Keywords

CO2emission; earth-retaining walls; optimization; k-means; cuckoo search

Referencia:

GARCÍA, J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2020). A hybrid k-means cuckoo search algorithm applied to the counterfort retaining walls problem. Mathematics,  8(4), 555. DOI:10.3390/math8040555

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Metodología para valorar la sostenibilidad con baja influencia de los decisores

En el congreso CMMoST 2019 (5th International Conference on Mechanical Models in Structural Engineering), celebrado en Alicante del 23 al 25 de octubre de 2019, tuvimos la ocasión de presentar varias comunicaciones. A continuación os paso una denominada “Metodología para valorar la sostenibilidad con baja influencia de los decisores“.

En este artículo se aborda una metodología para reducir al mínimo la influencia subjetiva que tienen los decisores a la hora de tomar decisiones, en este caso, utilizando criterios relacionados con la sostenibilidad. Para este fin se ha utilizado el análisis de componentes principales (ACP), la optimización basada en kriging y el método AHP para buscar soluciones sostenibles, eliminando la relación entre criterios dependientes y asegurando la obtención de una solución sostenible frente a las diferentes perspectivas de los responsables de la toma de decisiones. Os dejo el artículo en abierto.

Referencia:

PENADÉS-PLÀ, V.; YEPES, V.; GARCÍA-SEGURA, T. (2019). Metodología para valorar la sostenibilidad con baja influencia de los decisores. 5th International Conference on Mechanical Models in Structural Engineering, CMMoST 2019, 23-25 oct 2019, Alicante, Spain, pp. 461-473. ISBN: 978–84–17924–58–4

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Optimización de emisiones de CO2 y costes de muros de contrafuertes con el algoritmo del agujero negro

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Sustainability,  revista indexada en JCR. En este artículo minimizamos las emisiones de CO2 en la construcción de un muro de contrafuertes de hormigón armado usando la metaheurística del agujero negro (Black Hole Algorithm). El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación DIMALIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

La optimización del costo y de las emisiones de CO2 en los muros de contención de tierras es relevante, pues estas estructuras se utilizan muy frecuentemente en la ingeniería civil. La optimización de los costos es esencial para la competitividad de la empresa constructora, y la optimización de las emisiones es relevante en el impacto ambiental de la construcción. Para abordar la optimización se utilizó la metaheurística de los agujeros negros, junto con un mecanismo de discretización basado en la normalización mínimo-máxima. Se evaluó la estabilidad del algoritmo con respecto a las soluciones obtenidas; se analizaron los valores de acero y hormigón obtenidos en ambas optimizaciones. Además, se compararon las variables geométricas de la estructura. Los resultados muestran un buen rendimiento en la optimización con el algoritmo de agujero negro.

Abstract

The optimization of the cost and CO 2 emissions in earth-retaining walls is of relevance, since these structures are often used in civil engineering. The optimization of costs is essential for the competitiveness of the construction company, and the optimization of emissions is relevant in the environmental impact of construction. To address the optimization, black hole metaheuristics were used, along with a discretization mechanism based on min–max normalization. The stability of the algorithm was evaluated with respect to the solutions obtained; the steel and concrete values obtained in both optimizations were analyzed. Additionally, the geometric variables of the structure were compared. Finally, the results obtained were compared with another algorithm that solved the problem. The results show that there is a trade-off between the use of steel and concrete. The solutions that minimize CO 2 emissions prefer the use of concrete instead of those that optimize the cost. On the other hand, when comparing the geometric variables, it is seen that most remain similar in both optimizations except for the distance between buttresses. When comparing with another algorithm, the results show a good performance in optimization using the black hole algorithm.

Keywords

CO2 emission; earth-retaining walls; optimization; black hole; min–max discretization

Reference:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GARCÍA, J. (2020). Black hole algorithm for sustainable design of counterfort retaining walls. Sustainability, 12, 2767. DOI:10.3390/su12072767

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