Categoría: sostenibilidad

Resultados intermedios del proyecto de investigación RESILIFE

En este momento, estamos elaborando la justificación técnica y económica del proyecto de investigación RESILIFE. Los investigadores principales son Víctor Yepes y Julián Alcalá. El proyecto comenzó el 1 de septiembre de 2024 y se prevé que finalice a finales de 2027. Hemos hablado mucho de este proyecto en el blog.

Se trata del proyecto PID2023-150003OB-I00, cuya denominación es: «Optimización resiliente del ciclo de vida de estructuras híbridas y modulares de alta eficiencia social y medioambiental bajo condiciones extremas».

En la fase intermedia del proyecto, se han publicado 25 artículos en revistas indexadas en el JCR, de los cuales 17 están en el primer cuartil y 8 en el segundo. Pero quizás sea importante destacar que de ellos, 13 se han publicado en revistas del primer decil. Entre ellos tenemos un Featured Paper Award de Engineering Structures. En las referencias, al final de esta entrada, tenéis los artículos y sus enlaces para su descarga.

Este esfuerzo ha sido fruto del trabajo de un buen número de investigadores de distintas nacionalidades. Han participado 22 autores: Yepes, Kripka, Sánchez-Garrido, Yepes-Bellver, Navarro, Negrín, Alcalá, Luque Castillo, Guaygua, Tres Junior, De Medeiros, Villalba, Fernández-Mora, Brun-Izquierdo, Martínez-Muñoz, Martí, Ruiz-Vélez, García, Partskhaladze, Vitorio Junior, Onetta y Chagoyén. Hay presencia internacional en países como Brasil, Chile, Ecuador, Perú, Georgia y Cuba.

La investigación reciente en ingeniería civil y construcción, sintetizada en el proyecto RESILIFE y en estudios asociados, marca un cambio de paradigma hacia un enfoque de diseño integral. Este enfoque trasciende la mera eficiencia económica para integrar la resiliencia ante eventos extremos (incendios, sismos y colapsos progresivos), la sostenibilidad multidimensional (ambiental, social y económica) y la eficiencia operativa mediante la digitalización.

Avances en optimización multiobjetivo, sostenibilidad y resiliencia en la ingeniería estructural

Los hallazgos clave incluyen:

  • Sistemas híbridos y modulares: las tipologías de acero y hormigón, así como los sistemas modulares prefabricados (PVMB), demuestran una superioridad técnica y medioambiental significativa. Por ejemplo, las vigas híbridas de sección transversal variable (THVS) pueden reducir los costes de fabricación hasta en un 70 % y las emisiones en un 32 %.
  • Resiliencia integrada: la incorporación de la seguridad contra incendios y de un diseño robusto frente al colapso progresivo en las fases conceptuales no solo mejora la seguridad, sino que también puede optimizar costes (reducción de hasta el 21 % en pasarelas con requisitos de confort dinámico).
  • Sostenibilidad social: el análisis del ciclo de vida social (S-LCA) emerge como un factor crítico, especialmente en viviendas sociales, donde los aspectos sociales representan casi el 40 % del peso en la toma de decisiones.
  • Digitalización y modelado: el uso de BIM (herramientas como Endurify 2.0) y modelos subrogados (redes neuronales y Kriging) permite gestionar con precisión la vida útil remanente y optimizar la huella de carbono con errores predictivos mínimos.

1. Optimización multiobjetivo y resiliencia ante eventos extremos

La integración de factores de riesgo extremo como criterio principal de diseño permite desarrollar infraestructuras más seguras sin comprometer la viabilidad económica.

1.1 Resiliencia al fuego en pasarelas híbridas

  • Enfoque integrado: se propone el rendimiento ante el fuego como motor de diseño, junto con el coste, el impacto ambiental y la comodidad del peatón.
  • Configuraciones óptimas: se recomienda utilizar acero de menor resistencia en el alma y de mayor en las alas (una relación de límite elástico de aproximadamente 1,6).
  • Compromisos de diseño: existe una dicotomía geométrica, ya que las vigas más compactas mejoran la seguridad frente a incendios, mientras que las geometrías esbeltas favorecen el rendimiento dinámico. Una inversión adicional del 23 % en el coste puede evitar el colapso durante 10 minutos de exposición al fuego.

1.2 Resistencia al colapso progresivo (PC) y sismos

  • Marco OBDRPC: este marco integra principios de diseño resistente al colapso progresivo y de optimización basada en simulaciones, en los que se considera la interacción suelo-estructura (SSI).
  • El impacto de la interacción suelo-estructura puede generar diferencias de hasta el 24,29 % en el uso de materiales de la superestructura si no se tiene en cuenta dicha interacción.
  • Sistemas modulares en zonas sísmicas: en regiones como Quito, los sistemas modulares de acero laminado en caliente ofrecen el mejor rendimiento global, ya que reducen los tiempos de construcción y el impacto social, aunque los costes iniciales son más altos.
  • Refuerzo sísmico: el uso de polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) se identifica como la mejor alternativa para el refuerzo de las vigas de hormigón deficientes, debido a su menor impacto ambiental y social en comparación con el encamisado de acero o de hormigón.

2. Sostenibilidad y análisis del ciclo de vida (ACV)

La sostenibilidad se evalúa mediante un enfoque de «triple balance» que abarca las dimensiones económicas (LCC), ambientales (LCA) y sociales (S-LCA).

2.1. Descarbonización y eficiencia de materiales

  • Puentes y pasarelas: la optimización de los pasos superiores de las carreteras puede reducir la huella de carbono en un 12 %. En los puentes de losa pretensados, se recomienda una relación de esbeltez de 1/28 y hormigón C-40 para maximizar la eficiencia energética.
  • Economía circular: el uso de losas aligeradas con plástico reciclado reduce el consumo de hormigón y acero entre un 23 % y un 33 %, lo que se traduce en una disminución del 24 % del potencial de calentamiento global.
  • Relación coste-emisiones: Se ha identificado una relación lineal: cada dólar ahorrado en la optimización de pasarelas reduce las emisiones de CO2 en aproximadamente 0,7727 kg por metro.

2.2 Dimensión social de la construcción

  • Vivienda social: el sistema Light Steel Frame (LSF) destaca como la opción más favorable en contextos de desarrollo, ya que ofrece un buen equilibrio entre coste, durabilidad y menor mantenimiento.
  • Riesgos sociales: la implementación de sistemas de construcción circular y modelos de optimización reduce los riesgos sociales hasta en un 20 % en las categorías de trabajadores y de la comunidad local.

3. Tipologías estructurales innovadoras.

El desarrollo de nuevas geometrías y combinaciones de materiales es fundamental para la eficiencia industrial.

Tipología Beneficios clave identificados
Vigas THVS (híbridas transversales de sección variable) Reducción de costes de fabricación hasta el 70%; reducción de emisiones hasta el 32%; menor carga axial en columnas y cimientos debido a la reducción del peso propio.
Sistemas modulares (PVMB) Despliegue más rápido, mayor resiliencia social y reducción de los impactos ambientales en comparación con los métodos convencionales in situ.
Estructuras MMC en costa El uso de cemento sulforresistente, impregnación hidrofóbica y humo de sílice aumenta la calificación de sostenibilidad en un 86% frente a diseños base en ambientes marinos agresivos.
Almacenes de acero con cerramientos de acero Menor impacto ambiental que el de los cerramientos de ladrillo o de bloques de hormigón, especialmente en escenarios de reciclaje al final de la vida útil.

4. Digitalización y herramientas de decisión.

La complejidad de los criterios de competencia exige el uso de herramientas informáticas avanzadas.

4.1 BIM y gestión de la vida útil

  • Endurify 2.0: este complemento para entornos BIM automatiza la planificación de la rehabilitación estructural y estima la vida útil remanente (RUL). Su aplicación reduce los costes totales en un 15 % y el impacto por proximidad en un 10 % en comparación con la planificación basada en expertos.
  • Indicadores de daño: el sistema analiza cuatro indicadores críticos: carbonatación, fisuración transversal, fluencia y deflexión.

4.2. Modelos subrogados y algoritmos de optimización

  • Precisión predictiva: las redes neuronales artificiales (ANN) y el modelo Kriging han demostrado ser muy precisos para optimizar la huella de carbono y la energía embebida, aunque tienden a sobreestimar ligeramente los valores observados.
  • Algoritmos metaheurísticos: el uso de algoritmos como NSGA-III, CTAEA y SMS-EMOA permite equilibrar objetivos en conflicto (rendimiento estructural frente a la constructibilidad), siendo NSGA-III el que muestra la mayor convergencia hacia el frente de Pareto.
  • Múltiples criterios (MCDM): se emplean métodos híbridos (BWM, TOPSIS, VIKOR y DEMATEL) para reducir la subjetividad del juicio experto y modelar las interdependencias causales entre los criterios de sostenibilidad.

5. Conclusiones y directrices de diseño

La síntesis de las fuentes permite establecer directrices prácticas para la infraestructura moderna:

  1. Priorizar la hibridación: El uso de secciones híbridas (de acero con distintos límites elásticos) y de sistemas mixtos de acero y hormigón ofrece las mayores ventajas económicas y medioambientales.
  2. Mantenimiento preventivo: en entornos agresivos (como las costas), la inversión inicial en materiales especiales (como el humo de sílice o las impregnaciones) compensa con creces la reducción de las intervenciones de mantenimiento reactivo.
  3. Enfoque holístico en la vivienda: la evaluación de los proyectos de vivienda social debe integrar obligatoriamente las dimensiones técnica y social, no solo la económica, para garantizar la resiliencia de la comunidad.
  4. Optimización desde el proyecto: La resiliencia al fuego y al colapso debe integrarse en la fase de diseño conceptual para evitar sobrecostes innecesarios en etapas avanzadas del proyecto.

Referencias:

  1. TRES JUNIOR, F.L.; DE MEDEIROS, G.F.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2026). Integrated Optimization Framework for Fire-Resilient and Sustainable Hybrid Steel-Concrete Composite Footbridges. Engineering Structures, 360, 122779. DOI:10.1016/j.engstruct.2026.122779
  2. GUAYGUA, B.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.; YEPES-BELLVER, L.; YEPES, V. (2026). A multi-criteria life-cycle decision framework for sustainable modular hospitals in seismic regions. Results in Engineering, 30, 110371. DOI:10.1016/j.rineng.2026.110371
  3. FERNÁNDEZ-MORA, V.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Extending Building Lifespan: Integrating BIM and MCDM for Strategic Rehabilitation. Journal of Information Technology in Construction, 31:398-419. DOI:10.36680/j.itcon.2026.018
  4. LUQUE CASTILLO, X.; YEPES-BELLVER, L.; YEPES, V. (2026). Towards Sustainable Social Housing: An Integrative Life Cycle and Multi-Criteria Approach. Sustainable Cities and Society, 137, 107164. DOI:10.1016/j.scs.2026.107164
  5. SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Multivariate Environmental and Social Life Cycle Assessment of Circular Recycled-Plastic Voided Slabs for Data-Driven Sustainable Construction. Environmental Impact Assessment Review, 118, 108297. DOI:10.1016/j.eiar.2025.108297
  6. SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Optimizing reactive maintenance intervals for the sustainable rehabilitation of chloride-exposed coastal buildings with MMC-based concrete structure. Environmental Impact Assessment Review, 116, 108110. DOI:10.1016/j.eiar.2025.108110
  7. TRES JUNIOR, F.L.; DE MEDEIROS, G.F.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Designing for Safety and Sustainability: Optimization of Fire-Exposed Steel-Concrete Composite Footbridges. Structural Engineering and Mechanics, 96 (4):337-350. DOI:10.12989/sem.2025.96.4.337
  8. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Life-cycle environmental impact optimization of an RC-THVS composite frame for sustainable construction. Engineering Structures, 345, 121461. DOI:10.1016/j.engstruct.2025.121461 Featured Paper Award
  9. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Manufacturing cost optimization of welded steel plate I-girders integrating hybrid construction and tapered geometry. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 140, 1601-1624. DOI:10.1007/s00170-025-16365-2
  10. NEGRÍN, I.; CHAGOYÉN, E.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). An integrated framework for Optimization-based Robust Design to Progressive Collapse of RC skeleton buildings incorporating Soil-Structure Interaction effects. Innovative Infrastructure Solutions, 10:446. DOI:10.1007/s41062-025-02243-z
  11. YEPES-BELLVER, L.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Predictive modeling for carbon footprint optimization of prestressed road flyovers. Applied Sciences, 15(17), 9591. DOI:10.3390/app15179591
  12. VILLALBA, P.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.; YEPES-BELLVER, L.; YEPES, V. (2025). A Hybrid Fuzzy DEMATEL–DANP–TOPSIS Framework for Life Cycle-Based Sustainable Retrofit Decision-Making in Seismic RC Structures. Mathematics, 13(16), 2649. DOI:10.3390/math13162649
  13. LUQUE CASTILLO, X.; YEPES, V. (2025). Multi-criteria decision methods in the evaluation of social housing projects. Journal of Civil Engineering and Management, 31(6), 608–630. DOI:10.3846/jcem.2025.24425
  14. LUQUE CASTILLO, X.; YEPES, V. (2025). Life Cycle Assessment of Social Housing Construction: A Multicriteria Approach. Building and Environment, 282:113294. DOI:10.1016/j.buildenv.2025.113294
  15. VITORIO JUNIOR, P.C.; YEPES, V.; ONETTA, F.; KRIPKA, M. (2025). Comparative Life Cycle Assessment of Warehouse Construction Systems under Distinct End-of-Life Scenarios. Buildings, 15(9), 1445. DOI:10.3390/buildings15091445
  16. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Design optimization of a composite typology based on RC columns and THVS girders to reduce economic cost, emissions, and embodied energy of frame building construction. Energy and Buildings, 336:115607. DOI:10.1016/j.enbuild.2025.115607
  17. FERNÁNDEZ-MORA, V.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2025). Structural damage index evaluation in BIM environments. Structures, 74:108544. DOI:10.1016/j.istruc.2025.108544
  18. VILLALBA, P.; GUAYGUA, B.; YEPES, V. (2025). Optimal seismic retrofit alternative for shear deficient RC beams: a multiple criteria decision-making approach. Applied Sciences, 15(5):2424. DOI:10.3390/app15052424
  19. YEPES-BELLVER, L.; BRUN-IZQUIERDO, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Surrogate-assisted cost optimization for post-tensioned concrete slab bridges. Infrastructures, 10(2): 43. DOI:10.3390/infrastructures10020043.
  20. MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2025). Game Theory-Based Multi-Objective Optimization for Enhancing Environmental and Social Life Cycle Assessment in Steel-Concrete Composite Bridges. Mathematics, 13(2):273. DOI:10.3390/math13020273
  21. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Metamodel-assisted design optimization of robust-to-progressive-collapse RC frame buildings considering the impact of floor slabs, infill walls, and SSI implementation. Engineering Structures, 325:119487. DOI:10.1016/j.engstruct.2024.119487
  22. GUAYGUA, B.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.; YEPES, V. (2024). Life cycle assessment of seismic resistant prefabricated modular buildings. Heliyon, 10(20), e39458. DOI:10.1016/j.heliyon.2024.e39458
  23. YEPES-BELLVER, L.; BRUN-IZQUIERDO, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2024). Artificial neural network and Kriging surrogate model for embodied energy optimization of prestressed slab bridges. Sustainability, 16(19), 8450. DOI:10.3390/su16198450
  24. RUIZ-VÉLEZ, A.; GARCÍA, J.; PARTSKHALADZE, G.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2024). Enhanced Structural Design of Prestressed Arched Trusses through Multi-Objective Optimization and MCDM. Mathematics, 12(16), 2567. DOI:10.3390/math12162567
  25. SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2024). Sustainable preventive maintenance of MMC-based concrete building structures in a harsh environment. Journal of Building Engineering, 95:110155. DOI:10.1016/j.jobe.2024.110155

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Verdades incómodas sobre nuestra seguridad y el futuro de las infraestructuras

A pesar de contar con un despliegue tecnológico sin precedentes, modelos de cálculo avanzados e inteligencia artificial, nuestra vulnerabilidad ante los eventos extremos no parece disminuir.

Solemos refugiarnos en la narrativa de la «furia de la naturaleza» cuando un puente colapsa o una ciudad queda sumergida, pero como ingenieros y ciudadanos, debemos aceptar una realidad incómoda: el problema no reside en la geología ni en el clima, sino en nuestras decisiones.

La seguridad no se garantiza solo con más hormigón, sino cuestionando los cimientos éticos y técnicos de nuestra planificación.

Este asunto lo hemos tratado anteriormente en este blog, y os animo a leer más en este enlace: https://victoryepes.blogs.upv.es/?s=resiliencia

El mito del «desastre natural»: la responsabilidad es humana.

La Oficina de las Naciones Unidas para la Reducción del Riesgo de Desastres es tajante: los desastres no son naturales. Un terremoto o una inundación son fenómenos físicos, pero el desastre es el resultado de una construcción social vulnerable o de una planificación negligente. El uso del término «natural» actúa como una neolengua que nos exime de responsabilidad, pues desplaza la culpa al destino o a la divinidad.

Esta reflexión ya la planteó Jean-Jacques Rousseau a Voltaire tras el terremoto de Lisboa de 1755:

«Convenga usted que la naturaleza no construyó las veinte mil casas de seis y siete pisos, y que, de haber vivido los habitantes de esta gran ciudad menos hacinados, con mayor igualdad y modestia, los estragos del terremoto hubieran sido menores o quizá inexistentes».

La asimetría cognitiva: el abismo entre el dato y la gestión.

Existe una fractura profunda entre los estratos que gestionan el riesgo, a lo que denomino «asimetría cognitiva». El entendimiento se bloquea debido a una jerarquía de intereses y tiempos contrapuestos.

  • Ciencia y filosofía (cúspide): trabajan a largo plazo, son independientes y su motor es la duda crítica.
  • Técnica (ingeniería): se mueve en el cumplimiento de normativas y en la aplicación de soluciones concretas.
  • Política y la gestión (la base): están dominadas por el corto plazo (ciclos de cuatro años), la dependencia jerárquica y la opinión pública.

El gran obstáculo es la disonancia cognitiva: cuando la evidencia científica choca con los prejuicios o intereses de un gestor, este simplemente la ignora. Para que la seguridad sea real, la gestión debe basarse en la evidencia y no en enfoques reactivos que solo buscan culpables para calmar a la opinión pública.

El fin de la «estacionariedad» y la trampa del cisne negro.

Históricamente, la ingeniería se ha basado en el dogma de la «estacionariedad», es decir, la creencia de que el futuro se comportará estadísticamente como el pasado. Hemos diseñado con métodos semiprobabilísticos y coeficientes de seguridad, basados en series históricas que ya no reflejan la realidad climática actual.

Debemos prepararnos para los cisnes negros de Nassim Taleb: eventos poco frecuentes, de gran impacto y que solo podemos explicar a posteriori. Confiar ciegamente en los modelos predictivos nos genera una falsa sensación de seguridad. En un mundo de variabilidad climática, la incertidumbre no es un error del modelo, sino una variable de diseño. No podemos seguir ignorando los eventos de «baja probabilidad, pero alto impacto» solo porque no encajan en nuestras hojas de cálculo de Excel.

El «queso suizo» y la filosofía de los cero defectos.

Las catástrofes ocurren cuando los fallos latentes de diversas capas de seguridad se alinean, como los agujeros de un queso suizo. Un ejemplo clásico es el error médico: operaron la rodilla equivocada a un paciente llamado «García» porque había dos pacientes con ese nombre y nadie verificó cuál era cuál. Para evitar que esto ocurra en las infraestructuras críticas, debemos cambiar de paradigma.

  • Debemos pasar de la AQL al 6 Sigma: mientras que la industria occidental a menudo acepta un nivel de calidad «aceptable» (AQL), la filosofía japonesa busca el 6 Sigma (cero defectos). En las infraestructuras críticas, asumir riesgos por motivos económicos es un dogma que debe romperse.
  • Poka-yoke (a prueba de errores): la seguridad no puede depender del criterio ni del estado de ánimo de una persona en medio de una crisis. Necesitamos sistemas automáticos y redundantes que detengan la cadena de errores antes de que el «agujero» se alinee. Si una decisión de emergencia puede automatizarse, debe automatizarse.

Resiliencia: la integral de la funcionalidad.

La resiliencia no es una palabra de moda, sino una propiedad técnica que se mide como la integral de la funcionalidad del sistema a lo largo del tiempo, desde el impacto hasta la recuperación total. Se compone de dos factores:

  • Robustez: funcionalidad residual inmediatamente después del impacto. Una estructura robusta es aquella que, tras un evento extremo, mantiene un mínimo de servicio.
  • Rapidez: el tiempo necesario para volver al estado inicial o a un estado mejor.

Un error estratégico fatal es reconstruir tras un desastre exactamente igual que antes. Esto garantiza que el próximo evento de igual magnitud provocará el mismo daño. Debemos abandonar la idea de que la infraestructura es segura a largo plazo sin adaptarla. La verdadera resiliencia implica que el sistema final sea mejor que el original tras aprender del fallo.

Ingeniería humanitaria: las personas en el centro de la ecuación.

La ingeniería debe humanizarse y recuperar el sentido común por encima del cumplimiento rígido de la normativa. Tras los sucesos recientes en Valencia, hemos visto cómo puentes se han venido abajo debido a la fuerza de las cañas y a los vehículos acumulados. La ingeniería de reconstrucción debe aplicar medidas urgentes:

  • Rediseño técnico: reducir el número de apoyos en los cauces, asegurar que los apoyos estén pilotados y situar los estribos fuera de las zonas inundables.
  • Física inversa: considerar fallos no previstos, como los forjados de edificios que funcionan al revés debido al empuje hidráulico ascendente del agua.
  • Ingeniería humanitaria y presupuesto: España debería liderar la especialización en rescate y reconstrucción. ¿Por qué no destinar parte del 2 % del presupuesto de defensa a helicópteros de rescate, bombas de gran capacidad para extraer agua, desaladoras portátiles y hospitales de campaña? Eso también es seguridad nacional.
  • La creación de un consorcio administrativo es una herramienta legal esencial. Permite que múltiples administraciones deleguen competencias en un ente único, blindando las decisiones técnicas y los presupuestos frente a la miopía de los ciclos electorales de cuatro años.

Conclusión: un cambio de paradigma urgente.

La gestión de riesgos no termina con la inauguración de una obra. Se trata de una responsabilidad colectiva que requiere una visión integral que combine gemelos digitales y la colaboración interdisciplinaria. Sin embargo, como señalaba Miguel de Unamuno, la ciencia por sí sola no basta para convencer a quien está cegado por el dogma o por el interés.

La seguridad absoluta es un mito, pero la vulnerabilidad extrema casi siempre es una elección. El futuro de nuestras ciudades depende de que dejemos de buscar culpables en el cielo y empecemos a buscar soluciones en nuestra capacidad de prever, adaptarnos y, sobre todo, pensar de forma crítica. ¿Estamos dispuestos a reconstruir no solo nuestros puentes, sino también nuestra forma de entender el mundo?

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

Este vídeo resume bien las ideas del tema.

Aquí tenéis una conferencia que impartí sobre este tema, que espero os resulte de interés.

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.

GAY, L. F.; SINHA, S. K. (2013). Resilience of civil infrastructure systems: literature review for improved asset management. International Journal of Critical Infrastructures, 9(4), 330-350.

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.

YEPES, V. (2025). La ingeniería ante la DANA: la reconstrucción no basta si se repiten los errores del pasado. The Conversation. https://theconversation.com/la-ingenieria-ante-la-dana-la-reconstruccion-no-basta-si-se-repiten-los-errores-del-pasado-250852

ZHOU, Z. W.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2023). Carbon impact assessment of bridge construction based on resilience theory. Journal of Civil Engineering and Management, 29(6), 561-576.

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Cómo el hormigón se convierte en sumidero de carbono para salvar el planeta en 2050.

El sector del cemento y el hormigón pretende alcanzar la neutralidad en emisiones de carbono para el año 2050 integrando principios de economía circular en todas sus etapas productivas. Este cambio de paradigma, impulsado por la Global Cement and Concrete Association, propone sustituir el modelo lineal tradicional por estrategias que priorizan la reducción, la reutilización y el reciclaje de materiales.

Entre las acciones clave se encuentran el uso de combustibles alternativos en hornos de clínker, la incorporación de residuos industriales en las mezclas y el diseño de estructuras desmontables. Además, el sector apuesta por la innovación tecnológica para optimizar la capacidad natural del hormigón para absorber CO2 y prolongar la vida útil de las construcciones. El éxito de esta transición requiere una estrecha colaboración entre los sectores público y privado para establecer normativas que fomenten la sostenibilidad y la gestión eficiente de los recursos.

El desafío de los 100 mil millones de toneladas.

Según el Foro Económico Mundial, cada año la economía mundial consume la abrumadora cantidad de 100 mil millones de toneladas de materiales. Lo más alarmante es que cerca de la mitad de estos recursos se destinan exclusivamente a la ingeniería y la construcción.

Con una proyección de 2000 millones de nuevos hogares para el año 2100, el modelo lineal de «tomar-hacer-desechar» resulta físicamente inviable. La economía circular ya no es una opción romántica, sino el pilar técnico indispensable para alcanzar la neutralidad de emisiones de carbono en 2050.

Más allá del reciclaje: las «9R» en el mundo del cemento.

Para transformar este sector, debemos comprender tres estrategias fundamentales: cerrar ciclos (utilizar residuos como la escoria de alto horno), estrechar ciclos (optimizar el uso de áridos reciclados) y ralentizar ciclos (extender la vida útil).

El Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) propone las «9R», que en la industria del hormigón se adaptan a estas seis categorías críticas:

  • Reducir por diseño: disminuir el uso de material virgen en la ingeniería.
  • Reciclar: procesar el hormigón al final de su vida útil para producir áridos reciclados de calidad controlada.
  • Readaptar: colocar en el mercado elementos que cumplan una función igual o mejor que la de uno nuevo.
  • Reutilizar: mantener los componentes en uso siempre que sea posible.
  • Rechazar y reducir: usar menos artículos y prolongar su vida útil.
  • Reparar, renovar y remanufacturar: mantener lo existente en lugar de demoler y reemplazar.

La durabilidad extrema del hormigón es su mayor activo circular. Su resistencia innata a incendios, inundaciones y condiciones meteorológicas adversas hace que las estructuras permanezcan útiles durante décadas con un mantenimiento mínimo.

El hormigón como «esponja» de CO2: el fenómeno de la recarbonatación.

La recarbonatación es un proceso natural disruptivo en el que el hormigón absorbe CO₂ de la atmósfera. Este fenómeno convierte el material en un sumidero de carbono vivo. Un detalle técnico vital es que este proceso se maximiza tras la demolición, ya que aumenta la superficie expuesta del material.

Este cambio de paradigma permite reducir las emisiones de carbono en el entorno construido. Como señala la Global Cement and Concrete Association (GCCA) en su posicionamiento oficial:

«La adopción de la economía circular es uno de los elementos clave para alcanzar la neutralidad de emisiones de carbono en 2050, como se menciona en la hoja de ruta del organismo internacional».

Coprocesamiento: transformando residuos en energía y materia.

La industria emplea el coprocesamiento, una forma de simbiosis industrial que utiliza residuos como combustibles y materias primas alternativas (ARMs). El uso de neumáticos viejos en hornos de clínker es un caso de éxito emblemático.

Esta práctica soluciona el problema crítico que supone la gestión de residuos de combustión lenta y perjudicial y reduce la dependencia de los combustibles fósiles. Es una eficiencia pura: transformar los desechos de la sociedad en un recurso industrial de alto valor.

Diseño modular y desmontable: construir para el futuro.

La circularidad se define en la fase de proyecto. Actualmente, la innovación se divide en dos frentes:

  • Diseño de productos: Uso de materiales cementosos suplementarios, como las cenizas volantes, que optimizan la composición del hormigón y mejoran su resistencia.
  • Diseño de proyectos: Implementación de sistemas prefabricados y modulares.

El concepto de «diseñar para el desensamblaje» permite tratar los edificios completos como bancos de materiales. Las losas y los paneles prefabricados pueden desmontarse y reutilizarse en nuevas estructuras, lo que elimina de raíz la generación de escombros.

Un pacto por la transparencia y la innovación.

La GCCA y sus miembros se han comprometido a acelerar las métricas circulares y a fomentar la colaboración público-privada. No obstante, para ampliar estos resultados se necesitan marcos regulatorios valientes.

Una de las propuestas más urgentes es la eliminación gradual de los vertederos destinados a los residuos de construcción. Al prohibir el envío de escombros de hormigón a vertederos, se garantiza su reincorporación al ciclo productivo, de modo que cada tonelada de material mantenga su valor máximo.

Conclusión: ¿Estamos preparados para dejar atrás la era del desperdicio?

La transición hacia la economía circular supone un cambio de paradigma que genera valor, resiliencia y eficiencia operativa. Al integrar la recarbonatación, el coprocesamiento con ARMs y el diseño desmontable, la industria está redefiniendo el concepto de construcción.

El fin de la era del desperdicio no es solo una meta medioambiental, sino también una realidad técnica en curso. Ante este avance, la pregunta es inevitable: ¿Seguiremos viendo al hormigón como un material inerte o lo reconoceremos finalmente como la infraestructura que nos protegerá en 2050?

En esta conversación puedes escuchar los aspectos más importantes de la revolución circular del hormigón.

En este vídeo se resumen bien las ideas más interesantes sobre este tema.

Hormigón_Circular_2050

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Descarbonizando los edificios de Europa: El nuevo enfoque del ciclo de vida completo, desde la construcción hasta la demolición

Nos encontramos ante una encrucijada urbana sin precedentes: la colisión entre la urgencia de resolver la crisis de la vivienda y el mandato legal de alcanzar la neutralidad climática en 2050. Hasta ahora, nuestra estrategia se ha centrado casi obsesivamente en el termostato, optimizando el aislamiento y la calefacción para reducir las facturas. Sin embargo, como técnicos y responsables de políticas, debemos hacernos una pregunta incómoda: ¿es realmente sostenible un edificio de «emisiones cero» si, para construirlo, se han liberado miles de toneladas de CO2 antes de que siquiera se abra su primera puerta?

El reciente informe técnico de la Comisión Europea (SWD(2026) 93 final) supone un cambio de paradigma. Nos obliga a ir más allá de la eficiencia operativa y a analizar el ciclo de vida completo de nuestras estructuras. El verdadero desafío no radica solo en cómo operamos nuestras ciudades, sino en nuestra tendencia a la expansión física constante.

El documento se puede descargar en el siguiente enlace: Supporting life-cycle approaches to decarbonise European buildings


Punto 1: La paradoja del 1 % y el «valor temporal del carbono».

Para comprender la magnitud del problema, es fundamental distinguir entre el carbono operativo y el carbono embebido (emisiones asociadas a la extracción, la fabricación, el transporte y la construcción). El dato más contundente del informe es que la construcción de obras nuevas en la UE apenas representa el 1 % del área total del parque inmobiliario anual, pero es responsable del 18 % de las emisiones totales del sector.

Esta disparidad introduce un concepto crítico para la política climática: el «valor temporal del carbono». Mientras que las emisiones operativas se distribuyen a lo largo de décadas, el carbono embebido —o «carbono inicial»— se libera en el momento inicial del ciclo. En un escenario en el que se agota el tiempo para evitar el colapso climático, estas emisiones inmediatas resultan mucho más peligrosas.

Además, a medida que descarbonizamos nuestra red eléctrica mediante energías renovables, las emisiones operativas tienden a reducirse drásticamente, por lo que el carbono embebido se convierte en el único y principal obstáculo para alcanzar la neutralidad.

«Un enfoque de «carbono a lo largo de todo el ciclo de vida» permite reducir las emisiones de gases de efecto invernadero desde el diseño y la construcción hasta la vida operativa y la demolición final». — Resumen ejecutivo de la Comisión Europea.

Punto 2: «Suficiencia»: la estrategia de optimizar lo existente.

El informe sitúa la suficiencia como el primer pilar del marco SER (suficiencia, eficiencia, renovables) propuesto por el IPCC. Antes de plantearnos cómo construir de forma eficiente, debemos cuestionarnos si la construcción es necesaria. La realidad es que nuestras ciudades ya poseen una «reserva» oculta de espacio:

  • Entre el 32 % y el 34 % de la población de la UE vive en viviendas infrautilizadas.
  • La tasa de vacancia de oficinas ha aumentado hasta el 9,7 % en el período posterior a la pandemia.

La arquitectura de suficiencia propone tácticas como la conversión de oficinas vacías en alojamientos de emergencia para refugiados o víctimas de violencia, la incorporación de plantas a edificios existentes o la transformación de casas unifamiliares en viviendas múltiples. Los datos son elocuentes: en Dublín, la rehabilitación de bloques de oficinas ahorró un 73 % de emisiones frente a la demolición y la construcción de nuevas obras. En Barcelona, la reconversión de espacios para alojamientos de emergencia resultó un 20 % más económica que la construcción convencional, lo que demuestra que la suficiencia es una herramienta de competitividad y de justicia social.

Punto 3: Minería urbana y diseño para la adaptabilidad.

Suecia está a la vanguardia de una arquitectura en la que los edificios no se consumen, sino que se «gestionan». Los proyectos Omställningen y Återbruket, en Gotemburgo, han desafiado el mito de que la sostenibilidad es un lujo prohibitivo, ya que han logrado costes de producción neutrales en comparación con la construcción tradicional.

  • Omställningen redujo sus emisiones de carbono embebido en un 60 % mediante el uso de estructuras de madera y fachadas de pizarra recuperada.
  • El proyecto Återbruket ha llevado la circularidad al extremo al emplear vigas de madera laminada procedentes de una pista de hielo antigua y acero rescatado de una tienda de IKEA que iba a ser demolida.

Además, debemos tener en cuenta que el éxito de estos proyectos no solo depende del ingenio arquitectónico, sino también de un marco de adaptabilidad y de diseño para la deconstrucción. El informe subraya la necesidad de seguir los «8 pasos» de los países nórdicos, que incluyen garantizar el acceso a datos genéricos y estandarizar las declaraciones de rendimiento ambiental.

Punto 4: La «bomba climática» de los supergases.

A menudo se ignora un aspecto técnico importante en las estrategias de demolición: la presencia de gases F (hidrofluorocarbonos) y de sustancias que agotan la capa de ozono en las espumas aislantes. Estos gases no son comunes, ya que poseen un potencial de calentamiento global (GWP) varios miles de veces superior al del CO₂.

A nivel mundial, se estima que estas espumas contienen 10 000 millones de toneladas de CO2eq, una cantidad que triplica las emisiones totales anuales de la Unión Europea. Por tanto, es imperativo cumplir estrictamente con la Regulación de Gases-F y la Regulación de Sustancias que Agotan la Capa de Ozono. La demolición selectiva no solo consiste en reciclar escombros, sino que también es una operación de contención para evitar que la destrucción de un edificio antiguo anule décadas de ahorros operativos en pocos días.

Punto 5: Pasaportes digitales: el edificio como banco de materiales.

La digitalización es el catalizador necesario para que la economía circular pase de ser una aspiración a una práctica de mercado. El informe destaca el Pasaporte Digital de Productos (DPP) y el libro de registro del edificio como herramientas transformadoras.

Impulsado por el nuevo Reglamento de Productos de Construcción (CPR) y la normativa de Ecodiseño, este pasaporte permitirá rastrear el origen y la composición química de cada componente. Esto cambia fundamentalmente la valoración de los activos: un edificio deja de ser un residuo futuro para convertirse en un «banco de materiales». Esta «minería urbana» facilitará que las generaciones futuras «cosechen» recursos de alta calidad de nuestro parque inmobiliario actual, lo que reducirá la dependencia de materias primas críticas y aumentará la resiliencia de la industria europea.

Conclusión: hacia una arquitectura de lo existente.

La revisión de la Directiva de Eficiencia Energética de los Edificios (EPBD) ya establece la obligación de informar sobre el GWP del ciclo de vida para 2028 en los grandes edificios y para 2030 en toda la obra nueva. Sin embargo, la regulación es solo el punto de partida.

La descarbonización real exige pasar de una arquitectura de expansión a una de lo existente. Debemos considerar cada viga, cada muro y cada oficina vacante como un valioso recurso que ya ha pagado su «peaje» de carbono. El edificio más sostenible no es el que tiene la mejor calificación energética, sino el que, gracias a un uso inteligente del espacio y a la máxima circularidad, ni siquiera llega a construirse.

Como sociedad, la pregunta final es estratégica y ética: ¿estamos dispuestos a priorizar la intensidad de uso y la rehabilitación para que nuestro planeta no tenga que pagar el precio de nuestra expansión física?

En este audio podemos escuchar una conversación sobre este tema.

Este vídeo resume bien el contenido del documento.

Building_Lifecycle_Decarbonization

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Optimización paramétrica de vigas alveolares mixtas para minimizar la huella de carbono

Nuestras ciudades crecen a un ritmo vertiginoso, pero este progreso esconde una crisis climática silenciosa en sus cimientos. Según el reciente informe Global Status Report for Buildings and Construction 2024/2025, el sector de la edificación es responsable del 32 % del consumo mundial de energía y del alarmante 34 % de las emisiones de CO₂. En este contexto, el acero y el cemento se perfilan como los principales responsables, ya que representan por sí solos el 18 % de la huella de carbono total del sector.

Ante la urgencia climática, la ingeniería estructural se enfrenta a un desafío técnico fascinante: ¿podemos diseñar edificios más ligeros y sostenibles sin comprometer la seguridad estructural? Y, más específicamente, ¿cómo podemos romper el «paradigma del catálogo» cuando las soluciones comerciales estándar alcanzan sus límites físicos y medioambientales?

Al final de este post, en la referencia, tienes un enlace directo para descargar gratuitamente el artículo científico completo, ya que está publicado en abierto.

El poder de la optimización: Rompiendo los límites del catálogo

Las vigas alveolares son perfiles de acero con aberturas circulares en su interior que permiten aumentar la altura de la viga y, por tanto, su eficiencia, sin añadir masa. Sin embargo, la práctica tradicional se ha limitado a replicar soluciones de los catálogos de los fabricantes, que suelen ser restrictivos.

Un hallazgo clave del estudio paramétrico actual revela que, para luces de 4 metros, los catálogos a menudo alcanzan su límite máximo permitido y dejan de ofrecer soluciones factibles bajo cargas elevadas. La verdadera innovación surge al dejar de considerar la losa colaborante como un elemento estático de catálogo. Al tratar variables como el espesor de la chapa y, sobre todo, la tasa de refuerzo de la losa como componentes activos del diseño, la ingeniería supera las barreras de los fabricantes tradicionales.

Algoritmos que imitan a la naturaleza: El «Particle Swarm Optimization» (PSO)

Para navegar por este complejo mar de posibilidades, se ha recurrido a la inteligencia colectiva del algoritmo de optimización por enjambre de partículas (PSO). No se trata de un simple ejercicio de búsqueda, sino de resolver un problema de objetivo único, restringido y con variables discretas.

El algoritmo funciona como un enjambre que explora un amplio espacio de búsqueda (identificado en la tabla 1 del estudio), evaluando simultáneamente 201 perfiles de acero diferentes, diversas resistencias de hormigón y geometrías de alvéolos, con el objetivo de encontrar la configuración que genere la menor huella de carbono posible.

«El algoritmo PSO ha demostrado ser eficaz para identificar soluciones óptimas, ya que permite que la introducción de refuerzo en la losa, combinada con un diseño optimizado, genere un impacto significativo en el diseño estructural».

El dato impactante: una reducción del 25% en emisiones de CO2

La precisión algorítmica no es solo un alarde tecnológico, sino que se traduce en un impacto medioambiental significativo. El análisis paramétrico demuestra que, especialmente en niveles de carga altos (6 kN/m²) y luces de gran tamaño, la optimización integrada del sistema viga-losa puede reducir las emisiones de CO₂ hasta un 25 %.

Este logro ecológico no se debe a un solo cambio, sino a una redistribución holística de los materiales. Al añadir refuerzo estratégico en la losa, el sistema permite reducir simultáneamente el espesor del steel deck y el volumen de hormigón superior, lo que disminuye directamente la masa de los materiales base que más contribuyen al calentamiento global.

 

Análisis de materiales: Por qué lo «más fuerte» no siempre es «más verde»

Es fundamental desmitificar la idea de que los materiales de alta resistencia siempre son la mejor opción sostenible. Al analizar las soluciones óptimas, los «ganadores» constantes fueron:

  • Acero: ASTM A572 Gr. 50 (con un factor de emisión de CO2 de 2.04 kgCO2/kg).
  • Hormigón: 25 MPa (con un factor de emisión de 374,00 kg de CO2/m³).

La clave del diseño inteligente radica en que estos materiales presentan factores de emisión inferiores a los de sus equivalentes de alta resistencia. Por ejemplo, el acero A913 Gr. 65 tiene una mayor huella de carbono (2,13 kg CO2/kg) que el A572 Gr. 50. Por tanto, la eficiencia no depende de la potencia bruta del material, sino de una combinación inteligente y precisa dictada por el algoritmo.

Desmitificando el proceso: el peso de la masa frente al fuego industrial

A menudo se cuestiona si el proceso de fabricación de una viga con agujeros (corte y soldadura) compensa el ahorro de material. Los datos del estudio son contundentes y desmienten este mito:

  • Corte y soldadura insignificantes: Estos procesos industriales representan habitualmente menos del 1% de las emisiones totales de la estructura.
  • El dominio de la masa: El factor crítico sigue siendo la masa del perfil de acero original, que puede representar hasta el 70% del CO2 en escenarios optimizados.
  • El papel de la losa: El steel deck tiene un impacto considerable, oscilando entre el 11% y el 39% de las emisiones totales según la luz de la estructura.

En definitiva, el «coste» ambiental de perforar la viga es un precio mínimo frente al gran ahorro de material que permite su nueva geometría.

Conclusión: Hacia una ingeniería de precisión ambiental

Estamos dejando atrás la era de la construcción basada en la sobreespecificación y en el uso de catálogos estáticos. El futuro es la Ingeniería de Precisión Ambiental, donde cada componente, desde el diámetro del alvéolo hasta el milímetro de refuerzo en la losa, se trata como una variable viva.

La inteligencia artificial y el diseño paramétrico nos proporcionan las herramientas necesarias para reducir en una cuarta parte la huella de carbono de nuestras estructuras. Ante la actual crisis climática, la pregunta para los diseñadores ya no es si estos métodos funcionan, sino: ¿podemos permitirnos seguir construyendo con los ojos cerrados y con los catálogos del siglo pasado? El diseño integrado es nuestra herramienta más poderosa para redefinir el impacto de nuestro entorno construido.

En esta conversación puedes escuchar un debate sobre estas ideas.

En este vídeo se resumen bien las ideas más interesantes.

Referencia:

Brandão, M.C.L.; Yepes-Bellver, L.; Kripka, M.; Alves, É.C. Parametric Analysis in the Optimization Design of Composite Cellular Beams. Infrastructures 2026, 11, 135. https://doi.org/10.3390/infrastructures11040135

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El centinela digital del hormigón: Hacia una «rehabilitación científica» de nuestras ciudades

Acaban de publicar un artículo en el Journal of Information Technology in Construction, una de las revistas ubicadas en el primer decil del JCR. Este documento sintetiza los hallazgos del desarrollo y la validación de Endurify 2.0, un sistema de programación automatizada basado en el Modelado de Información de Construcción (BIM) para el mantenimiento estructural.

Nuestro equipo ha centrado sus esfuerzos en el uso de modelos analíticos, el sistema evalúa la vida útil remanente de los elementos constructivos basándose en indicadores de degradación como la carbonatación y la fisuración. Los datos obtenidos se procesan mediante algoritmos de decisión multicriterio para generar planes de mantenimiento automatizados que equilibran la seguridad estructural con la eficiencia económica. Esta metodología busca reducir en un 15% los costes de intervención y mitigar el impacto social negativo sobre los residentes. La investigación se enmarca en el proyecto RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. A continuación, se presenta un resumen del trabajo y de la información de contexto.

¿Puede un algoritmo predecir el «infarto» estructural de un edificio antes de que aparezca la primera fisura visible? Nuestro equipo ha desarrollado Endurify 2.0, una inteligencia clínica integrada en modelos 3D que convierte la experiencia de los expertos en una disciplina matemática exacta. Esta innovación no solo ahorra un 15 % en costes, sino que también utiliza el big data para decidir cuándo y cómo intervenir en un edificio para prolongar su vida útil en décadas, minimizando el trauma social que suponen las obras en las comunidades de vecinos.

Esta investigación ha sido dirigida por investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) de la Universitat Politècnica de València (UPV). Su trabajo propone un cambio de paradigma: dejar de considerar los edificios como objetos estáticos y empezar a gestionarlos como organismos vivos cuyos «órganos» (vigas y pilares) envejecen a ritmos distintos debido a la acción constante de la química y la física.

La situación es urgente. La industria de la construcción consume el 50 % de los recursos extraídos en todo el mundo y es responsable del 35 % de las emisiones de gases de efecto invernadero. En España, el problema es estructural: más del 57 % de las viviendas se construyeron antes de 1980, en una época en la que las normativas sobre durabilidad casi no existían. Nos enfrentamos a millones de toneladas de hormigón que han superado su vida útil teórica de 50 años y requieren una intervención de rehabilitación, no de demolición, como exige la economía circular.

La pregunta de investigación: ¿Cómo optimizar el «corazón» del edificio?

El equipo de la UPV se planteó un reto ambicioso: ¿es posible automatizar la toma de decisiones en materia de rehabilitación para que sea más eficiente que la de un experto humano? El objetivo era crear una herramienta capaz de procesar la degradación invisible y generar planes de obra multietapa que equilibraran el ahorro económico con la comodidad de los residentes.

Metodología: Los cuatro «jinetes» de la degradación

Para crear Endurify 2.0, los investigadores integraron un motor de cálculo en Autodesk Revit® (el estándar de modelado BIM). La metodología analiza cada elemento estructural mediante cuatro indicadores críticos:

  1. Fisuración transversal: las primeras heridas que aceleran el daño.
  2. Carbonatación: un proceso químico que reduce la alcalinidad del hormigón, dejando las armaduras de acero indefensas frente a la corrosión (según el modelo de Tuitti).
  3. Fluencia: la deformación silenciosa que sufre el hormigón bajo una carga sostenida a lo largo de los años.
  4. Deflexión: pérdida de rigidez que compromete la seguridad y la percepción del usuario.

El sistema utiliza una «lógica del peor de los casos»: la vida útil remanente (RUL) de una viga se determina por el primer indicador que supera el umbral de seguridad. Una vez detectados los elementos de riesgo, el algoritmo TOPSIS (una técnica de decisión multicriterio) evalúa miles de combinaciones posibles para agrupar las reparaciones de manera lógica y eficiente desde el punto de vista espacial.

Resultados: Superando al ojo humano

La validación se realizó en un modelo de 191 vigas de hormigón armado. Los resultados son reveladores: en comparación con un plan de rehabilitación diseñado manualmente por un ingeniero experto, el sistema automatizado consiguió:

  • Reducir el coste total en un 15,16 %.
  • Disminuir el impacto social (proximidad de las obras a las viviendas) en un 10,46 %.
  • Optimizar la logística de obra, agrupando las intervenciones en fases que reducen la necesidad de montar y desmontar andamios o instalaciones de obra repetidamente.

Aplicabilidad: El semáforo de la salud estructural

La gran innovación de Endurify 2.0 es la persistencia de los datos. Al devolver los resultados al modelo BIM mediante «parámetros compartidos», cualquier gestor puede visualizar el edificio mediante un código de colores (como un semáforo) que indica qué piezas necesitan «cirugía» inmediata y cuáles pueden esperar. Esto permite a los propietarios de grandes carteras inmobiliarias planificar inversiones a 20 años con base científica, en lugar de recurrir a soluciones reactivas cuando el daño ya es crítico.

Conclusiones y el futuro: Hacia el «Gemelo Digital» total

El estudio concluye que la rehabilitación científica es la única forma de cumplir con el Pacto Verde Europeo y de transformar el mantenimiento en una estrategia proactiva.

Las futuras líneas de investigación se centran en la automatización total de la inspección mediante visión artificial y drones para alimentar el modelo BIM sin intervención humana, y en la integración de sensores en tiempo real para crear verdaderos gemelos digitales que avisen al móvil del gestor cuando una viga sufra un estrés inesperado. Con Endurify 2.0, el futuro de la arquitectura no consiste en construir más, sino en cuidar con inteligencia matemática lo que ya tenemos.

Como el artículo se ha publicado en abierto, os lo podéis descargar en el siguiente enlace:

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Referencia:

FERNÁNDEZ-MORA, V.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Extending Building Lifespan: Integrating BIM and MCDM for Strategic Rehabilitation. Journal of Information Technology in Construction, 31:398-419. DOI:10.36680/j.itcon.2026.018

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Jerarquía y autosimilitud: el orden que agradece la vista.

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

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

La geometría del instinto: por qué amamos el arco.

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

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

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

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

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

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

El puente como destino: la escala de la experiencia.

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

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

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

Conclusión: lo bello es consecuencia de lo correcto.

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

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

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

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

En este vídeo se resumen bien los conceptos tratados.

Referencia:

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

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ASG, Alto Almanzora Consultoría Geológica e ICITECH-UPV galardonados con el Premio FTI 2025 por innovación en geotecnia sostenible

Acto de entrega de premios, el 27 de marzo de 2026. De izquierda a derecha: José Antonio Galdón Ruiz, Antonio Sánchez Garrido y José Manuel Prieto Barrio.

El hito de la innovación en cimentaciones sostenibles.

La transferencia tecnológica impulsada desde nuestro grupo de investigación sigue dando sus frutos. En el marco de la tesis doctoral de Antonio Sánchez Garrido —doctorando al que tengo el placer de codirigir junto con el profesor Ignacio Navarro—, la alianza estratégica entre las empresas ASG y Alto Almanzora Consultoría Geológica, y el grupo de investigación ICITECH de la Universitat Politècnica de València (UPV), ha sido reconocida con un accésit en el Premio FTI 2025, otorgado por la Fundación Técnica Industrial.

El galardón distingue el proyecto SM-KsDirect Method y el software SM-KsDirect® , una solución disruptiva que establece un método de cálculo directo y riguroso del coeficiente de balasto (Ks). Esta innovación supera la «incertidumbre conservadora» que ha condicionado la práctica geotécnica durante más de cien años y abre la puerta a una nueva forma de trabajar: en lugar de recurrir al sobredimensionamiento estructural —que históricamente ha supuesto un lastre económico y un consumo innecesario de recursos—, profesionales y organizaciones disponen ahora de una herramienta de precisión matemática que garantiza simultáneamente la seguridad estructural y la descarbonización real en la edificación.

El prestigio detrás del galardón: la Fundación Técnica Industrial.

La Fundación Técnica Industrial (FTI) es un actor clave en la investigación científica e industrial en España, cuya misión es fomentar la excelencia técnica como base del progreso económico. En la IV edición del Premio a la Innovación Tecnológica, Empresarial y de Sostenibilidad, se han reconocido específicamente aquellas iniciativas que aplican la innovación para mejorar los procesos industriales y alcanzar los objetivos de descarbonización. La rigurosidad del jurado al otorgar este galardón subraya que el proyecto liderado por ASG e ICITECH no solo supone una mejora incremental, sino que también responde a la necesidad de cerrar el vacío normativo internacional en el cálculo de cimentaciones superficiales.

Galardonados en la IV edición del Premio a la Innovación Tecnológica, Empresarial y de Sostenibilidad de la Fundación Técnica Industrial

Alianza científico-industrial: liderazgo y validación a nivel máximo.

El éxito de esta propuesta radica en un ecosistema de colaboración en el que la academia y la industria convergen para resolver problemas estructurales complejos.

  • Liderazgo científico: el proyecto cuenta con el respaldo del profesor Víctor Yepes, doctor ingeniero de caminos, catedrático de la UPV.
  • Socio tecnológico industrial: es fundamental destacar la participación de Alto Almanzora Consultoría Geológica, S. L., liderada por José F. Moreno Serrano, cuya experiencia en geotecnia aplicada ha sido clave para la conceptualización y el desarrollo del software junto con el autor principal, Antonio J. Sánchez Garrido (ASG Architecture).
  • Rigor académico global: el método se ha validado mediante su publicación en la revista Environmental Impact Assessment Review (2026), situada en el primer cuartil del ranking científico mundial. Esta revisión por pares garantiza que el software SM-KsDirect® es una herramienta de ingeniería calibrada y no una «caja negra» de cálculo.

De la incertidumbre a la objetividad: el factor de seguridad.

Durante décadas, el parámetro «Ks» (que regula la interacción suelo-estructura) se ha definido mediante fórmulas subjetivas o ensayos de placa a pequeña escala, que suelen dar lugar a errores. El método SM-KsDirect rompe con esta dinámica al introducir un procedimiento de puntuación para el factor de seguridad (FS). Este sistema permite al ingeniero asignar un rango de FS entre 1,2 y 2,5 basado en una evaluación objetiva de la incertidumbre de los datos geotécnicos frente a la ignorancia subjetiva del proyectista.

El impacto de pasar del empirismo a la cuantificación objetiva se refleja en los siguientes indicadores clave de rendimiento (KPI), derivados del estudio comparativo de la metodología:

KPI clave Métodos convencionales SM−KsDirect® Impacto / mejora
Capacidad portante utilizable Base 100 180 +80% de optimización
Consumo de hormigón Base 100 92 -8% de ahorro directo
Consumo de acero Base 100 82 -18% de ahorro directo
Huella ambiental (CO2, agua, áridos) Base 100 80-85 -15% a -20% de reducción
Resiliencia y seguridad de usuarios Base 100 130 +30% de control estructural

Validación en el mundo real: el caso del hotel DAIA y la proyección industrial.

La viabilidad del método se ha contrastado en escenarios de alta complejidad técnica, como en la ejecución del Hotel DAIA, en La Herradura (Granada). En este proyecto, el método SM-KsDirect permitió optimizar una losa de cimentación parcialmente compensada en un entorno de suelos granulares estratificados con intercalaciones débiles. Mediante el uso de una losa tipo «Unidome» (formador de huecos multiaxiales de PE), se consiguió un equilibrio físico-matemático que redujo los costes de construcción inicial en un 12 % y prevé una reducción del 24 % en los gastos de mantenimiento durante los próximos 50 años.

Esta eficiencia se puede escalar fácilmente al ámbito industrial:

  • En naves logísticas de 20 000 m², la aplicación del software SM-KsDirect® puede generar ahorros directos de entre 200 000 y 400 000 euros al ajustar los espesores de la losa y las cuantías de acero.
  • Resiliencia industrial: el control de los asientos diferenciales evita paradas productivas y reparaciones costosas en suelos industriales sometidos a cargas pesadas.

Compromiso con el futuro: democratización y sostenibilidad.

El proyecto trasciende la rentabilidad comercial y se alinea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS 9, 11, 12 y 13). Un pilar fundamental de esta iniciativa es su dimensión educativa: el software se distribuirá mediante un modelo freemium para universidades, lo que permitirá democratizar el acceso a la geotecnia de alto nivel para las futuras generaciones de ingenieros.

Acto de entrega de premios: La ceremonia oficial de entrega tendrá lugar el 27 de marzo de 2026 a las 10:30 h en la sede del Colegio de Madrid (C/ Jordán, 14).

Este accésit en el Premio FTI 2025 confirma que el SM-KsDirect Method es el nuevo estándar para una ingeniería geotécnica digitalizada, transparente y, sobre todo, responsable con el entorno y la seguridad de la sociedad.

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes de este nuevo método.

El vídeo resume bien el contenido de este artículo.

Sustainable_Foundation_Innovation

Referencia:

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; MORENO-SERRANO, J.F.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Innovative safety framework and direct load–settlement method to optimize vertical subgrade modulus in sustainable mat foundations. Environmental Impact Assessment Review, 118, 108191. DOI:10.1016/j.eiar.2025.108191

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Más allá del «Sello Verde»: 5 revelaciones sobre la ISO 14001 que transformarán tu visión de la gestión ambiental

Introducción: El dilema de la sostenibilidad corporativa.

Para muchas organizaciones, la certificación ISO 14001 se percibe erróneamente como un simple «sello verde», un logotipo para el pie de firma o un requisito burocrático para licitar. Sin embargo, desde la perspectiva de los sistemas de gestión, esta norma se revela como una herramienta directiva mucho más potente.

El verdadero dilema no es el cumplimiento, sino la visión: ¿será su sistema una carga administrativa o una ventaja competitiva? Cuando la gestión medioambiental se aborda de forma sistemática, deja de ser un gasto para la alta dirección y se convierte en un activo que genera valor para inversores y accionistas. A continuación, desglosamos cinco revelaciones estratégicas que separan a las empresas que solo «cumplen» de las que lideran.

1. La trampa del «copiar y pegar» (el SGA debe ser un traje a medida).

Uno de los errores más graves que observamos en consultoría es el intento de clonar el sistema de gestión ambiental (SGA) de otra organización. La norma es taxativa: el nivel de detalle y la complejidad deben depender exclusivamente del contexto de la organización, de sus procesos y servicios.

Adoptar un SGA no es un ejercicio de mímica, sino una decisión estratégica de la alta dirección. Lo que funciona para una planta de fabricación pesada es irrelevante para una empresa de logística de transporte, donde los aspectos críticos son el consumo de combustible y las emisiones. Como bien señala el marco técnico:

«No da buen resultado copiar el SGA de otras empresas similares a la nuestra».

2. El gran error de los procedimientos frente a las instrucciones.

Los procedimientos no te dicen «cómo» hacer las cosas. Existe una confusión técnica que suele generar burocracia innecesaria. Para optimizar la operatividad y liberar tiempo de los cuadros de mando, hay que distinguir entre procedimientos e instrucciones.

  • Procedimientos: explican el qué, el porqué, el cuándo, el dónde y el quién. Definen la interacción entre departamentos.
  • Instrucciones de trabajo: son las que realmente detallan el cómo individual.

Un ejemplo práctico sería la calibración de los equipos de trabajo. El procedimiento establece que hay que identificar los equipos, enviarlos al departamento de comprobación y registrar los resultados (el «qué» y el «quién»). Sin embargo, el procedimiento no establece la manipulación técnica de la herramienta, la cual se recoge en una instrucción de trabajo independiente.

Lo que más sorprende a los ejecutivos es que, según la norma ISO 14001, existe una flexibilidad que permite reducir drásticamente la documentación y centrarse en registros que aporten pruebas sólidas sobre el desempeño medioambiental.

3. La perspectiva del ciclo de vida (evitando el efecto «balón de aire»).

Mira más allá de tus propias paredes: el ciclo de vida. La gestión medioambiental moderna exige una perspectiva de ciclo de vida. El objetivo es evitar el «efecto balón de aire»: presionar para reducir un impacto en la producción (por ejemplo, generar menos residuos en la planta) solo para aumentarlo involuntariamente en otra etapa (por ejemplo, aumentar las emisiones por un transporte más ineficiente).

Para que un sistema sea sólido, debe considerar estas etapas interrelacionadas:

  • Adquisición de materias primas.
  • Diseño.
  • Producción.
  • Transporte y entrega.
  • Uso.
  • Tratamiento al finalizar la vida útil.
  • Disposición final.

4. El SGA como una pieza de LEGO (estructura de alto nivel).

Tu sistema ambiental está diseñado para encajar con todo lo demás. Gracias a la «estructura de alto nivel», la ISO 14001 es totalmente compatible con la ISO 9001 (calidad) y la ISO 45001 (seguridad y salud en el trabajo). Esto permite avanzar hacia los sistemas integrales de gestión.

Desde el punto de vista del valor empresarial, esta arquitectura «tipo LEGO» elimina duplicidades, unifica las auditorías y permite que la sostenibilidad se infiltre en la cultura operativa global de la empresa, de modo que deja de ser un departamento aislado para convertirse en parte del motor de la eficiencia corporativa.

5. El «alcance» no es opcional (todo o nada en el sitio físico).

La norma es estricta en este sentido: no se puede delimitar el alcance por procesos, productos o servicios si estos comparten el mismo límite físico con otras actividades. Si un proceso tiene lugar en su nave industrial, se encuentra dentro del SGA. No se pueden «esconder» las actividades contaminantes al excluirlas del alcance.

Esta integridad garantiza la transparencia ante las partes interesadas. Además, esta información debe estar documentada y, por norma general, estar disponible para el público (a través de la página web o de boletines). La transparencia no es una sugerencia, sino un requisito de integridad del sistema que protege la reputación ante inversores y la sociedad.

Conclusión: hacia una gestión ambiental con propósito.

La implementación de la ISO 14001, basada en los rigurosos estándares que promovemos desde referentes como la UPV, convierte la gestión ambiental en un escudo contra riesgos y en un imán para oportunidades.

A través de un análisis DAFO bien ejecutado —especialmente en el sector logístico—, un sistema de gestión ambiental (SGA) permite convertir debilidades, como la «escasa formación ambiental» o la «falta de infraestructura para combustibles alternativos», en oportunidades estratégicas. Aprovechar los «incentivos gubernamentales para empresas verdes» y la creciente demanda de logística ecológica mejora directamente la imagen y la rentabilidad corporativas.

Pregunta final: ¿Su sistema de gestión ambiental es un motor de cambio real y una herramienta de innovación, o simplemente una carpeta que acumula polvo en un servidor?

En esta conversación puedes escuchar algunas de las ideas más interesantes de este artículo.

Este vídeo resume bien las ideas principales sobre la aplicación de la ISO 14001.

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Optimización del impacto ambiental en el ciclo de vida de estructuras híbridas

Este documento sintetiza los resultados de un estudio sobre la optimización del impacto ambiental del ciclo de vida (LCEIO) en ingeniería estructural, centrado en una tipología de estructura compuesta innovadora de hormigón armado y acero (RC-THVS) como alternativa sostenible para la construcción de edificios porticados. El sistema RC-THVS integra columnas de hormigón armado con vigas de acero híbridas de sección transversal variable (THVS).

Los resultados clave demuestran que la aplicación de la LCEIO reduce significativamente el impacto ambiental, ya que se logra una disminución de hasta un 32 % en las emisiones de potencial de calentamiento global (GWP) en comparación con los edificios diseñados tradicionalmente. La mejora más sustancial se observa en la fase de fabricación, puesto que las vigas THVS reducen las emisiones hasta en un 70 % en comparación con los perfiles I convencionales. Además, los impactos del mantenimiento se reducen en un 45 % gracias a la geometría optimizada de las vigas.

Al comparar las soluciones optimizadas, la tipología compuesta con uniones rígidas (Comp F) supera sistemáticamente a los sistemas de hormigón armado (RC) en entornos de baja agresividad, con una reducción de aproximadamente el 30 % en las emisiones del ciclo de vida. En entornos altamente agresivos, la ventaja se mantiene, aunque disminuye al 21 % debido al mayor impacto del mantenimiento del acero. Otra ventaja del sistema RC-THVS es que reduce el peso estructural, lo que disminuye las cargas axiales en las columnas y en las cimentaciones. Cuando se integran elementos rigidizadores, como losas y muros, en la superestructura, la eficiencia del sistema aumenta y se pueden reducir las emisiones hasta en un 42 %, lo que posiciona la configuración con uniones articuladas (Comp P) como la opción óptima para grandes luces. El estudio concluye que la combinación de LCEIO y las configuraciones compuestas RC-THVS ofrece una estrategia escalable y eficiente para diseñar soluciones edificatorias más sostenibles y respetuosas con el medio ambiente.

Introducción y contexto

La industria de la construcción es una de las principales causantes de la degradación medioambiental, por lo que es necesario transformarla para que adopte prácticas más sostenibles. La optimización estructural surge como una herramienta esencial para este propósito, ya que automatiza el diseño, controla el tipo y la cantidad de material utilizado y fomenta tipologías innovadoras. Aunque la investigación se ha centrado tradicionalmente en la optimización de estructuras convencionales de hormigón armado, existe una necesidad creciente de integrar tipologías compuestas e híbridas en marcos de evaluación del ciclo de vida completo.

Las estructuras compuestas, que combinan materiales como el acero y el hormigón, ofrecen un mejor rendimiento estructural y una mayor sostenibilidad. Sin embargo, su integración con técnicas de optimización ha sido limitada, centrándose a menudo en componentes aislados y obviando el rendimiento a largo plazo. Este estudio aborda estas limitaciones aplicando un marco LCEIO a la nueva tipología RC-THVS y comparándola directamente con un sistema de hormigón armado convencional. La investigación tiene en cuenta factores críticos como la interacción suelo-estructura (SSI), el envejecimiento de los materiales y los escenarios de mantenimiento en diversas condiciones ambientales, y utiliza un algoritmo de optimización eficiente (LHS-CINS) para superar los altos costes computacionales asociados a las simulaciones de alta fidelidad.

Metodología de optimización

Sistemas estructurales y casos de estudio

El estudio evalúa una tipología compuesta (RC-THVS) y otra tradicional de hormigón armado (RC).

  • Tipología RC tradicional: compuesta por vigas, columnas y cimentaciones de hormigón armado con uniones rígidas.
  • Tipología Compuesta RC-THVS: Integra columnas y cimentaciones de RC con vigas de acero THVS. Se analizan dos variantes de conexión viga-columna:
    • Comp F: Conexiones rígidas.
    • Comp P: Conexiones articuladas.

El rendimiento de estas tipologías se evalúa en tres casos de estudio de edificios porticados que varían en altura y en dimensiones del vano, como se muestra en la Figura 1 del documento fuente. El modelado, el análisis y el diseño se han realizado con el programa informático SAP2000 y las verificaciones de las vigas THVS se han procesado mediante una rutina personalizada en MATLAB.

Cargas consideradas Valor
Carga muerta en plantas inferiores 4,80 kN/m²
Carga muerta en cubierta 5,40 kN/m²
Carga viva en plantas inferiores (oficinas) 3,00 kN/m²
Carga viva en cubierta 0,80 kN/m²
Carga de viento extrema Presión positiva variable de 0,92 a 1,50 kN/m², presión negativa variable de 0,50 a 0,83 kN/m².

Formulación del problema de optimización

Función objetivo: impacto ambiental del ciclo de vida

La función objetivo a minimizar es el potencial de calentamiento global (GWP), medido en kg de CO₂ equivalente (kg CO₂ eq), evaluado a lo largo de un ciclo de vida de 100 años. Se consideran dos escenarios de exposición ambiental: baja agresividad y alta agresividad (marina).

GWP = Σ (elcaj × mj)

Donde elcaj es el impacto ambiental unitario de cada proceso j en cada etapa del ciclo de vida i, y mj es la medida que cuantifica dicho proceso.

Análisis del ciclo de vida (ACV)

El ACV incluye cuatro etapas principales, modeladas con el software OpenLCA y datos de Ecoinvent v3.7.1 y BEDEC (2016):

  1. Fabricación: Incluye la producción de hormigón, acero de refuerzo y vigas THVS. Para estas últimas, se consideran los procesos de corte, soldadura y pintura (pintura alquídica).
  2. Construcción: Abarca el transporte de materiales (100 km) y el consumo de energía de la maquinaria para la manipulación, el montaje y los trabajos de cimentación (excavación y relleno).
  3. Uso y mantenimiento:
    • Elementos RC: La vida útil se calcula con el modelo de Tuutti (1982), considerando la carbonatación y la penetración de cloruros. Las reparaciones (46,58 kg CO₂ eq/m²) se realizan si la vida útil es inferior a 100 años. Se contabiliza la absorción de CO₂ mediante la carbonatación.
    • Vigas THVS: El mantenimiento se realiza conforme a la norma ISO 12944:2018. El ciclo de mantenimiento del sistema de recubrimiento protector se extiende por 18 años en entornos de baja agresividad y por 9 años en entornos de alta agresividad e incluye retoques, repintado completo y reemplazo total del recubrimiento.
  4. Fin de vida: Incluye la demolición, el desmontaje, la trituración del hormigón y el reciclaje. Se asume una tasa de reutilización/reciclaje del 93 %/7 % para el acero estructural y del 42 %/58 % para los elementos de RC.

Variables de diseño

El problema de optimización utiliza variables discretas.

  • Tipología RC (19 variables): dimensiones de vigas (4), dimensiones de columnas (8), rectangularidad de las cimentaciones (4) y tipo de hormigón (3).
  • Tipología Compuesta (30 variables): se reemplazan las 5 variables de las vigas RC por 16 variables para las vigas THVS, que definen:
    • Alturas de la sección central y de los extremos (hw1, hw2).
    • Espesor del alma (tw) y de las alas (tf).
    • Ancho del ala (bf).
    • Posición del punto de transición (TP).
    • Calidad del acero para el alma (fyw) y las alas (fyf), con 8 grados de calidad disponibles (S235 a S600).

Algoritmo de solución: LHS-CINS

Para abordar el alto coste computacional de las Simulaciones de Alta Fidelidad (HFS), se utiliza un método híbrido:

  1. Muestreo de Hipercubo Latino (LHS): Genera un conjunto inicial de 100 soluciones bien distribuidas en el espacio de diseño.
  2. Muestreo Iterativo de Vecindad Restringido (CINS): Un algoritmo de búsqueda local mejorado basado en la mejor solución encontrada mediante LHS. CINS explora el vecindario de la solución actual y combina inteligentemente las mejoras para acelerar la convergencia y escapar de óptimos locales.

Esta estrategia LHS-CINS demostró ser significativamente más rápida, requiriendo un 53 % menos de HFS que los algoritmos heurísticos tradicionales, como el Biogeography-Based Optimization (BBO), para alcanzar una solución de alta calidad.

Resultados clave y análisis

Impacto de la LCEIO en el diseño

La optimización estructural reduce drásticamente el impacto ambiental en comparación con un enfoque de diseño tradicional.

  • Diseños RC: La LCEIO reduce el impacto en un ~15 %.
  • Sistemas compuestos: La LCEIO reduce el impacto en más del 30 % (hasta un 32 % en la configuración con uniones rígidas, Comp F).
  • A nivel de elementos: Las vigas THVS optimizadas muestran una reducción del impacto entre el 47 % y el 55 % en comparación con los perfiles W de acero utilizados en el diseño tradicional.

La mayor ventaja de las vigas THVS se observa en las fases de fabricación (reducciones de hasta el 74 %) y de mantenimiento (~45 %), gracias a su eficiencia en materiales y a su geometría cónica.

Ventajas de la tipología compuesta optimizada

Entornos de baja agresividad

  • Rendimiento global: La tipología Comp F es la más eficiente, reduciendo el GWP total en un 30,50 % (CS-1), un 27,17 % (CS-2) y un 27,49 % (CS-3) en comparación con la tipología RC optimizada.
  • Rendimiento de las vigas: Las vigas THVS superan a las de RC, con reducciones de emisiones de ~56 % en vanos de 4 m y de ~44 % en vanos de 8 m.
  • Beneficios sistémicos: La reducción del peso de las vigas THVS disminuye las emisiones de columnas (hasta un 16,31 %) y de cimentaciones (hasta un 12,12 %).

La tipología Comp P, a pesar del buen rendimiento individual de sus vigas, presenta un impacto global mayor debido a su menor rigidez, lo que se traduce en mayores solicitaciones en las columnas.

Entornos de alta agresividad

  • Rendimiento global: La tipología Comp F sigue siendo superior a la RC, pero su ventaja se reduce a un promedio del 21 % (por ejemplo, un 19,65 % en CS-1 y un 14,55 % en CS-3).
  • Impacto del mantenimiento: El principal factor de esta reducción es el fuerte aumento de las emisiones de mantenimiento de los elementos de acero. Para la tipología compuesta, el impacto de la fase de uso y mantenimiento pasa del 7 % al 28 % del de la fase de fabricación.

A pesar de ello, los beneficios fundamentales, como la reducción de la carga axial en las columnas (hasta un 17 %), se mantienen.

Estudio paramétrico de diseños óptimos

  • Vigas THVS:
    • Geometría: Las soluciones optimizadas presentan geometrías cónicas eficientes. En entornos de alta agresividad, las secciones tienden a ser más robustas para reducir la superficie expuesta y, por tanto, el impacto del mantenimiento.
    • Material: Predominan las configuraciones híbridas (Rh > 1,0). Se observa una tendencia al uso de acero de menor grado (S235) para las almas de las vigas exteriores, combinado con aceros de mayor resistencia para las alas.
  • Columnas y Cimentaciones:
    • Columnas: Se observa una rectangularidad estratégica para mejorar la rigidez frente a las cargas de gravedad. Las columnas exteriores se diseñan con mayores dimensiones en el eje principal de flexión. Se favorece el uso de hormigón de alta resistencia (35-40 MPa) para mejorar la capacidad portante y la durabilidad.
    • Cimentaciones: La mayoría de las zapatas tienden a ser cuadradas o de baja rectangularidad. Se prefiere el uso de hormigón de menor impacto ambiental (25 MPa), ya que no está expuesto a la carbonatación y sus solicitaciones son principalmente de flexión.

Influencia de elementos rigidizadores adicionales

La inclusión de losas de 12 cm y muros de mampostería en el modelo estructural mejora significativamente el rendimiento de las tipologías compuestas, mitigando la desventaja de la menor rigidez del pórtico.

  • Tipología Comp P: Se beneficia enormemente, con una reducción del impacto total de casi el 42 % en CS-2. Para edificios de grandes vanos (CS-3), la tipología Comp P resulta la solución óptima, con una reducción del GWP superior al 30 %.
  • Tipología Comp F: Mantiene su ventaja en edificios de vanos pequeños, aunque con mejoras más modestas.

Estos resultados indican que, para pórticos desnudos, las tipologías compuestas pueden ser un 25-30 % menos contaminantes, y esta cifra puede aumentar al 40-50 % en edificios donde todos los componentes contribuyen a la rigidez global.

Discusión y perspectivas futuras

El estudio confirma que el uso de algoritmos de inteligencia artificial como herramientas de diseño supera a los enfoques tradicionales, logrando reducciones globales de impacto de más del 30 %. La tipología compuesta RC-THVS con uniones rígidas se establece como una solución superior en la mayoría de los escenarios, no solo por la eficiencia de las vigas, sino también por los beneficios en cascada en las columnas y las cimentaciones.

El análisis paramétrico revela cómo el algoritmo de optimización equilibra el rendimiento inicial con la durabilidad a largo plazo, por ejemplo, seleccionando aceros de mayor calidad en el alma para reducir el área de superficie expuesta y las futuras demandas de mantenimiento.

Líneas de investigación futuras:

  • Robustez estructural: Aplicar la optimización para mejorar la resistencia al colapso progresivo o al fuego.
  • Configuraciones complejas: Extender el marco a edificios de gran altura o con plantas irregulares y evaluar el comportamiento bajo escenarios multi-riesgo (sismos, fuego).
  • Soluciones alternativas: Utilizar la plataforma de optimización para explorar otros sistemas, como vigas híbridas con aberturas en el alma o sistemas de madera de ingeniería.
  • Precisión del modelo ACV: Incorporar enfoques basados en la incertidumbre (p. ej., optimización basada en la fiabilidad) para modelar la variabilidad de las tasas de degradación, las propiedades de los materiales y los intervalos de mantenimiento.
  • Optimización multiobjetivo: Formular problemas que aborden simultáneamente la constructibilidad, la seguridad y el impacto ambiental.

Conclusiones finales

La aplicación de la Optimización del Impacto Ambiental del Ciclo de Vida (LCEIO) a la tipología compuesta RC-THVS aporta beneficios sustanciales para la construcción sostenible de edificios porticados.

  1. Reducción significativa del impacto: Los sistemas compuestos optimizados reducen el impacto del ciclo de vida hasta en un 32 % en comparación con diseños convencionales, con reducciones de hasta el 70 % en la fase de fabricación y del 45 % en la de mantenimiento.
  2. Superioridad sobre el hormigón armado: En comparación con los sistemas de RC optimizados, la configuración compuesta con uniones rígidas logra una reducción de emisiones del 30 % en entornos de baja agresividad y mantiene una ventaja del 21 % en entornos de alta agresividad.
  3. Eficiencia sistémica: Las vigas THVS, al reducir el peso estructural, disminuyen las solicitaciones y el impacto ambiental de las columnas y las cimentaciones.
  4. Flexibilidad de diseño: La inclusión de elementos rigidizadores, como losas y muros, puede hacer que la configuración con uniones articuladas sea la más sostenible para edificios de grandes vanos, lo que demuestra la adaptabilidad del sistema.

En conjunto, los hallazgos confirman que la combinación de LCEIO con la tipología RC-THVS representa una alternativa altamente sostenible y eficiente frente a los pórticos tradicionales de hormigón armado.

Referencia:

NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Life-cycle environmental impact optimization of an RC-THVS composite frame for sustainable construction. Engineering Structures, 345, 121461. DOI:10.1016/j.engstruct.2025.121461 Featured Paper Award

Como se trata de un artículo publicado en abierto, os dejo un enlace para su descarga.

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