Para comprender la magnitud del desafío al que se enfrenta la infraestructura moderna, basta con observar un dato: para encontrar el equilibrio perfecto entre eficiencia y ética, la ingeniería ha tenido que analizar hasta 50 configuraciones optimizadas de una estructura que la mayoría de nosotros apenas notamos. Nos referimos a los pasos inferiores y a los marcos de carretera: ese esqueleto invisible de hormigón que sostiene nuestras vías de comunicación.
Como ingenieros, nos enfrentamos a una pregunta recurrente: ¿es mejor construir in situ (ISRCF), vertiendo el hormigón directamente en la obra, o apostar por sistemas prefabricados modulares (PRCAF)? La respuesta no es una verdad absoluta, sino un complejo mapa de compromisos en el que la geometría de la obra decide quién gana la batalla por la sostenibilidad.
Los resultados que presentamos son fruto de la siguiente publicación:
El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
La prefabricación: el campeón ambiental (con matices).
Si analizamos los datos con la metodología ReCiPe 2016, el sistema prefabricado (PRCAF) se presenta como el líder indiscutible en términos ambientales. Las cifras del estudio son claras: estas soluciones logran reducir el potencial de calentamiento global (GWP) entre un 9 % y un 17 % en comparación con los marcos construidos in situ.
Esta ventaja se debe principalmente a la optimización de las secciones transversales. Al producirse en entornos industriales controlados, el carbono embebido se reduce significativamente al emplear secciones más esbeltas y eficientes. Sin embargo, como expertos, debemos ser cautos al generalizar. Como bien señala la investigación original:
«No existe una tipología de construcción universalmente preferible; el rendimiento ambiental y social del ciclo de vida varía según la escala geométrica».
El factor de escala: por qué la longitud es el verdadero enemigo.
Al estudiar configuraciones de entre 8 y 16 metros de vano (longitud), hemos descubierto que la geometría dicta el impacto ambiental con una severidad implacable. El hallazgo técnico es contundente: aumentar el vano en solo dos metros incrementa el GWP entre un 23 % y un 25 %, mientras que cada metro adicional de profundidad del suelo solo lo incrementa en un 11 %.
¿Por qué ocurre esto? La respuesta se basa en la mecánica estructural básica del Eurocódigo 2. El aumento de la longitud del vano obliga a un incremento cuadrático de la demanda de material para contrarrestar los momentos flectores y garantizar la funcionalidad (control de grietas). En cambio, la profundidad del suelo genera principalmente cargas verticales, cuya relación con el consumo de material es mucho más lineal y moderada. En ingeniería, la longitud no solo es distancia, sino que también representa una carga exponencial para el planeta.
El sorprendente «giro» social: lo tradicional recupera terreno.
Aquí es donde el análisis técnico, realizado bajo los marcos PSILCA y la plataforma SOCA v2, revela una realidad contraintuitiva. Aunque el prefabricado es mejor desde el punto de vista ambiental, el sistema in situ (ISRCF) recupera una ventaja competitiva social en proyectos a gran escala.
Al alcanzar vanos de entre 14 y 16 metros, se presentan los denominados «puntos de cruce» (crossover points). En estas dimensiones, el sistema tradicional tiene un impacto social hasta un 10,8 % menor. Esto sucede porque, a gran escala, los riesgos de la cadena de suministro y de la logística de transporte de piezas prefabricadas en masa empiezan a superar la eficiencia industrial. El sistema ISRCF, al ser más intensivo en mano de obra local, actúa como un motor de resiliencia para la comunidad.
Para entender este impacto, debemos considerar los cuatro grupos de partes interesadas definidos por el modelo PSILCA: trabajadores, comunidad local, actores de la cadena de valor y sociedad.
Beneficios sociales según la escala del proyecto:
Vanos pequeños (8-10 metros): el sistema PRCAF es superior. La mecanización reduce los riesgos laborales para los trabajadores y minimiza las molestias (ruido, tráfico) para la comunidad local.
Vanos grandes (14-16 metros): el sistema ISRCF es preferible. Fomenta el empleo directo en la zona y fortalece a los actores locales de la cadena de valor (canteras y plantas cercanas), reduce la dependencia de riesgos globales y optimiza el impacto en la sociedad local.
Estos resultados, evidentemente, dependen de las circunstancias locales. Por tanto, pueden variar según la región o las prioridades de cada caso concreto.
El ciclo de vida completo: del cemento a la carbonatación.
Para tomar una decisión ética, debemos aplicar un enfoque de «cuna a tumba» (cradle-to-grave). En los sistemas PRCAF, el impacto se concentra principalmente en la fase de fabricación, que representa entre el 89 % y casi el 100 % del total debido a la intensidad energética de las plantas industriales. En cambio, los sistemas ISRCF distribuyen su huella de forma más equilibrada entre la construcción y el fin de vida útil.
Un factor vital en este ciclo es la carbonatación. Durante los 100 años de vida útil definidos para estas estructuras, el hormigón actúa como una esponja química que secuestra CO₂. Este proceso se intensifica en la fase de desmantelamiento, cuando el hormigón triturado maximiza su superficie expuesta.
«El enfoque «de la cuna a la tumba» es esencial, ya que nos permite considerar no solo el impacto de fabricar hormigón, sino también su capacidad para absorber carbono y su facilidad de reciclaje al final de su vida útil».
Conclusión: hacia una ingeniería de precisión ética.
La elección entre el prefabricado y el in situ no debe tomarse a la ligera. Depende de la escala geométrica y de las prioridades del proyecto. Si buscamos la máxima eficiencia en GWP para un paso inferior pequeño, la opción es el PRCAF. Sin embargo, si nos enfrentamos a una estructura de gran vano en la que el tejido social es una prioridad, el ISRCF puede ser la opción más sostenible en términos integrales.
El futuro nos exige emplear la optimización paramétrica desde las primeras fases del diseño. Solo así podremos avanzar hacia una infraestructura que no solo soporte el tráfico, sino que también sostenga de manera equilibrada nuestro entorno y nuestras comunidades.
Como ciudadanos y profesionales, nos queda una reflexión pendiente: ¿deberíamos priorizar siempre la eficiencia industrial y la rapidez del prefabricado o es momento de dar más peso a la resiliencia social y al empleo local en las obras públicas que definen nuestro futuro?
En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes de esta investigación.
Este vídeo resume bien el contenido del artículo científico al que hacemos referencia.
En nuestras costas, el aire salino no solo es una característica del paisaje, sino también un enemigo invisible que trabaja sin descanso. El hormigón armado de nuestras infraestructuras sufre la silenciosa penetración de iones de cloruro que corroen las armaduras de acero y comprometen la estabilidad de los puentes mucho antes de que se vea la primera grieta. Tradicionalmente, la ingeniería ha actuado, más de una vez, a ciegas, esperando a que se manifestaran los síntomas visibles antes de actuar. Sin embargo, estamos ante una revolución en la medicina preventiva de las infraestructuras: hoy podemos dotar a los puentes de un «sistema nervioso» que les permite hablarnos a través de sus propias vibraciones.
Esta transformación es una urgencia global. La industria de la construcción no es un actor menor en la crisis climática: consume el 30 % de la energía mundial, el 40 % de los recursos naturales y genera el 30 % de las emisiones de gases de efecto invernadero. En este contexto, optimizar el mantenimiento de estructuras emblemáticas deja de ser un reto técnico para convertirse en un imperativo ético y económico.
El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
Más que una inspección, un diálogo con la estructura (PSD)
La técnica de densidad espectral de potencia (PSD, por sus siglas en inglés) supone un gran avance respecto a los métodos tradicionales. En lugar de extraer núcleos de hormigón (métodos destructivos), utilizamos sensores que captan el «ritmo» del puente. La clave está en entender las fases del daño: mientras que los modelos tradicionales se centran en la fase de iniciación (acumulación de cloruros), la tecnología PSD detecta cambios sutiles en la fase de propagación temprana.
Al analizar la frecuencia y la amplitud de las vibraciones, la IA identifica cuándo la corrosión empieza a reducir la rigidez de los elementos estructurales. Detectamos la «arritmia» antes de que se convierta en un «infarto» estructural. Como destaca la investigación científica:
«El análisis basado en la frecuencia desarrollado permite identificar eficazmente el deterioro provocado por la corrosión en sus primeras fases, lo que ofrece un método no destructivo y fiable para la monitorización del estado de las estructuras (SHM)».
El ahorro del 40 % del coste a lo largo del ciclo de vida.
Como estrategas de infraestructura, no medimos el éxito por el coste de hoy, sino por la resiliencia a largo plazo. Al aplicar un análisis de costes del ciclo de vida (LCCA) sobre un horizonte de 100 años, los datos para un tramo del puente de la Isla de la Arosa son irrefutables:
Mantenimiento convencional: 470 113,12 €
Mantenimiento basado en PSD: 248 001,19 €
Esta gestión inteligente genera un ahorro de 222 111,92 € por tramo, lo que equivale a una reducción del 40 % en los costes totales. Al «escuchar» las vibraciones, pasamos de reparaciones masivas y traumáticas a intervenciones quirúrgicas y precisas, y eliminamos el gasto superfluo de las reconstrucciones de emergencia.
Un respiro para el planeta (E-LCA).
Mantener es, por definición, más ecológico que reconstruir. Gracias a la Evaluación del Ciclo de Vida Ambiental (E-LCA) y a la base de datos Ecoinvent, hemos cuantificado que el método PSD reduce el impacto ambiental en un 14,33 % en el tablero del puente y en un sorprendente 29,62 % en las pilas.
Este ahorro se traduce en métricas concretas de bienestar:
Calidad del ecosistema: reducción de 61 449,68 puntos de impacto en el tablero.
Salud humana: disminución de 118 802,69 puntos de impacto negativo.
Eficiencia de recursos: reducción drástica de la extracción de materias primas y del consumo energético, abordando directamente ese 40 % del consumo de recursos naturales que mencionábamos al inicio.
Priorizando la seguridad y el bienestar humano (S-LCA).
La sostenibilidad no solo es verde, sino también humana. El análisis del ciclo de vida social (S-LCA) revela que el mantenimiento proactivo protege la vida y el tiempo de las personas. Al evitar grandes obras reactivas, reducimos drásticamente las «horas de riesgo» para todos los implicados.
La comparativa de riesgo (en horas) es impactante:
Trabajadores: 45 650,65 (PSD) frente a 200 365,10 (convencional).
Comunidad local: 40 283,37 (PSD) frente a 176 807,60 (convencional).
Esta reducción de riesgos para la sociedad y los actores de la cadena de valor no solo es una estadística de seguridad laboral, sino también una apuesta por la equidad social y la resiliencia de las comunidades que dependen de una conectividad ininterrumpida.
La «orquesta de las ciencias» detrás de la decisión (MCDM).
Para un estratega moderno, tomar una decisión no consiste solo en mirar el presupuesto. Es lo que llamamos la «orquesta de las ciencias»: el uso de modelos matemáticos avanzados (AHP y TOPSIS) para equilibrar intereses que a menudo parecen opuestos: el dinero, la salud humana y la salud del planeta.
Mediante estas técnicas de toma de decisiones multicriterio, hemos ponderado cada variable para obtener un veredicto científico unánime. En una escala de sostenibilidad global, los resultados son contundentes: el método basado en vibraciones (PSD) obtuvo una puntuación perfecta de 1,00, mientras que el método convencional obtuvo 0,00. La ciencia nos dice que ya no hay debate posible sobre qué camino seguir.
Conclusión: hacia una infraestructura autoconsciente.
La integración de la monitorización de la salud estructural (SHM) y la evaluación del ciclo de vida (LCA) está transformando la ingeniería civil en una disciplina de conservación de recursos de alta tecnología. El puente de la Isla de la Arosa es solo el principio; estamos ante una nueva era de infraestructuras autoconscientes que nos alertan de sus necesidades.
Debemos ser conscientes de que ignorar los datos de vibración no solo es un error técnico, sino también una negligencia fiscal y ética. La cuestión ya no es si la tecnología funciona, sino si estamos listos como sociedad para dejar que los datos dicten las políticas públicas de transporte que protegerán nuestro futuro. Los datos indican que no podemos permitirnos esperar.
En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre este tema.
Este vídeo resume bien los conceptos más importantes de este artículo.
Nunca antes en la historia de la humanidad habíamos poseído una cantidad de datos tan grande y, paradójicamente, tomar una decisión «correcta» nunca había supuesto un desafío tan sistémico. En un entorno definido por la sobrecarga informativa y objetivos frecuentemente contrapuestos, la toma de decisiones multicriterio (MCDM) ha dejado de ser un ejercicio académico para convertirse en una infraestructura intelectual indispensable.
Este análisis, concebido como una instantánea estructurada basada en los registros de ORCID de los miembros de la International Society on MCDM, disecciona la evolución de los últimos 25 años en la base de datos Scopus. Los resultados no solo muestran el crecimiento de una disciplina, sino también la mayoría de edad de un campo que hoy en día orquesta la gestión de la complejidad global.
Este informe presenta un análisis bibliométrico del campo de la toma de decisiones multicriterio (MCDM) en los últimos 25 años. El estudio revela un crecimiento exponencial de la producción científica y destaca que más de la mitad de los artículos indexados se publicaron a partir de 2020. La investigación se centra en autores vinculados a la Sociedad Internacional de MCDM y examina sus áreas temáticas predominantes, como las ciencias de la decisión y la sostenibilidad. Además, el texto identifica las revistas académicas más influyentes y describe una red global de colaboración con nodos clave en Europa, Asia y América. Finalmente, los resultados subrayan la evolución de esta disciplina, que ha pasado de ser un nicho especializado a convertirse en un campo de estudio global y multidisciplinar.
La eclosión del conocimiento: una década de consolidación.
La trayectoria de la MCDM en el último cuarto de siglo no es lineal, sino exponencial. Con una tasa de crecimiento anual compuesta del 10 %, la disciplina ha experimentado una transición fascinante desde los márgenes de la investigación operativa hasta el centro del debate científico transdisciplinar.
La aceleración es particularmente notable en el lustro más reciente: el 52,9 % de toda la producción científica acumulada en 25 años se ha concentrado entre 2020 y 2025. Este dato indica que nos encontramos ante una fase de madurez en la que la necesidad de marcos lógicos para la toma de decisiones ha superado cualquier previsión histórica.
«El volumen anual de publicaciones indexadas en Scopus escaló de 38 registros en 2001 a 476 en 2025, lo que representa un incremento superior a diez veces en tan solo un cuarto de siglo».
El nuevo atlas del poder académico: el liderazgo de la India, y tras ella, España
El mapa del liderazgo intelectual ha experimentado una reconfiguración sísmica. Si bien las potencias occidentales tienen una tradición consolidada, el dinamismo actual se ha desplazado hacia el este. India lidera hoy la producción global con un 9,4 %, situándose por encima de referentes históricos como España (8,2 %) y Estados Unidos (4,2 %).
Este fenómeno de internacionalización se manifiesta en una red de colaboración en la que seis naciones —India, España, Turquía, Portugal, el Reino Unido y Polonia— aglutinan cerca del 40 % de la producción total. La aparición de nuevos centros en Oriente Medio, como Arabia Saudita e Irán, refleja una respuesta estratégica a desafíos regionales críticos, que van desde la gestión de los recursos hídricos hasta la transición energética en economías históricamente dependientes del carbono.
Del rigor matemático al imperativo de la sostenibilidad.
Uno de los hallazgos más profundos del análisis es el «giro pragmático» de la disciplina. La MCDM ha trascendido el confinamiento del laboratorio matemático para erigirse en pilar de la sostenibilidad y de la economía circular.
La prominencia de revistas en enfoques metodológicos como European Journal of Operational Research, Annals of Operations Research y Computers and Operations Research, así como revistas con enfoques de aplicación como Sustainability, Expert Systems with Applications y Journal of Cleaner Production en el corpus analizado demuestra que los modelos de decisión ya no se limitan a optimizar procesos industriales, sino que también se aplican a sistemas sociotécnicos complejos, en los que el impacto ambiental y la equidad social son criterios fundamentales.
El campo ha evolucionado desde un enfoque «metodológicamente arraigado» en las ciencias formales hasta convertirse en una disciplina «orientada a aplicaciones» críticas en energía, logística verde y políticas públicas.
Los cinco pilares: la convergencia disciplinaria.
La solidez de la MCDM radica en su naturaleza híbrida. La producción científica se articula en la actualidad en torno a cinco núcleos que garantizan su viabilidad y relevancia en el tejido tecnológico actual:
Ciencias de la computación: el motor algorítmico y la infraestructura de procesamiento.
Ciencias de la decisión: el corazón teórico y la epistemología del análisis.
Matemáticas: el lenguaje de la optimización y el rigor que sustenta los modelos.
Ingeniería: el terreno para la ejecución y la validación de soluciones prácticas.
Negocios, gestión y contabilidad: el espacio donde la teoría se traduce en valor estratégico y en ventaja competitiva.
La ingeniería de la resiliencia ante la incertidumbre.
El análisis de las tendencias temáticas revela una preocupación creciente por la vulnerabilidad de nuestros sistemas. El auge de conceptos como los «conjuntos difusos» y el análisis de robustez sugiere que la comunidad científica está diseñando el lenguaje necesario para un futuro impredecible.
En un contexto de «policrisis» —cambio climático, volatilidad en las cadenas de suministro e inestabilidad geopolítica—, estas herramientas proporcionan la ingeniería matemática de la resiliencia. Ya no se busca la decisión perfecta en un vacío teórico, sino la más sólida, capaz de resistir las perturbaciones de un mundo no lineal.
Conclusión: hacia una nueva frontera de decisiones inteligentes.
Tras veinticinco años de evolución, la toma de decisiones con criterios múltiples se ha consolidado como una disciplina global y profundamente conectada con la realidad operativa. Su transformación refleja nuestra necesidad de encontrar orden en el caos de los datos.
Al observar la integración definitiva de estos modelos en la gestión de recursos vitales, surge una pregunta inevitable para las próximas décadas: ante la inminencia de los límites del planeta, ¿estamos asistiendo a la sustitución de la intuición humana o a su fortalecimiento definitivo mediante una simbiosis con estos modelos matemáticos de alta precisión? La respuesta definirá no solo cómo gestionamos el presente, sino también nuestra capacidad para garantizar un futuro viable.
En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre este tema.
En este vídeo se resumen las tendencias destacables del MCDM.
A continuación, os dejo un listado de artículos científicos de nuestro grupo de investigación publicados en la última década sobre MCDM. Se pueden descargar pinchando en el enlace correspondiente.
Acaban de publicarnos un artículo en Cleaner Environmental Systems, una revista indexada en el primer cuartil del JCR. El trabajo analiza las compensaciones ambientales y sociales a lo largo del ciclo de vida de los sistemas de marcos de hormigón para carreteras y compara dos tipologías constructivas predominantes: los marcos de hormigón armado ejecutados in situ (ISRCF) y los marcos articulados modulares prefabricados (PRCAF). Tras evaluar 50 configuraciones optimizadas en coste (con luces de entre 8 y 16 metros y profundidades de cobertura de suelo de entre 1 y 5 metros), el estudio revela que no existe una tipología universalmente superior.
Los resultados principales indican que los sistemas prefabricados (PRCAF) reducen las emisiones de gases de efecto invernadero entre un 9 % y un 17 % en comparación con las alternativas in situ. Sin embargo, el desempeño social depende de la escala: los marcos prefabricados son preferibles para configuraciones pequeñas (luces ≤ 12 m), mientras que los marcos in situ muestran menores impactos sociales en luces mayores (≥ 14 m) debido a una mayor intensidad de mano de obra local y a la estructura de la cadena de suministro.
El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
1. Introducción y marco de referencia.
La ingeniería contemporánea prioriza la sostenibilidad de las infraestructuras para aumentar su resiliencia frente a las crisis globales y cumplir los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030. La industria de la construcción es responsable de aproximadamente el 9 % de las emisiones antropogénicas globales de CO₂, lo que sitúa al carbono embebido como una métrica crítica.
Tipologías estructurales evaluadas
ISRCF (In-situ Reinforced Concrete Frames): marcos cerrados monolíticos construidos íntegramente in situ. Son la solución estándar, especialmente en suelos de baja capacidad portante.
PRCAF (Precast Reinforced Concrete Articulated Frames): marcos abiertos modulares, ensamblados a partir de piezas prefabricadas en forma de U, que ofrecen ventajas operativas, como tiempos de instalación más cortos y una mejor utilización de los recursos.
Marco prefabricado articulado. https://forte.es/productos/marcos-articulados/
2. Metodología de evaluación.
La investigación utiliza un enfoque integrado de evaluación del ciclo de vida (LCA) que abarca las dimensiones ambiental (E-LCA) y social (S-LCA) bajo un marco de «cuna a tumba» (cradle-to-grave).
Parámetros de la evaluación
Unidad funcional: un metro lineal de marco de carretera.
Alcance: fabricación de materiales, transporte, construcción, uso (100 años de vida útil, incluida la carbonatación) y fin de vida útil (desmantelamiento y reciclaje).
Herramientas y datos:
E-LCA: método ReCiPe 2016, bases de datos Ecoinvent 3.7.1 y BEDEC.
S-LCA: marco PSILCA/SOCA v2, que mide el riesgo en horas de riesgo medio (MRH).
Optimización: Los 50 casos analizados se optimizaron previamente en términos de coste mediante un algoritmo metaheurístico (simulated annealing).
3. Análisis del rendimiento ambiental (E-LCA).
Los resultados demuestran que la geometría es el principal factor determinante del impacto ambiental. El aumento de la luz (vanos) influye mucho más en el potencial de calentamiento global (GWP) que la profundidad de la cobertura del suelo.
Hallazgos clave por categoría de daño
Categoría de impacto
Rendimiento de PRCAF vs. ISRCF
GWP (calentamiento global)
Reducción consistente en PRCAF (9-17%).
Integridad de ecosistemas
Reducción promedio del 15,4% en PRCAF.
Salud humana
PRCAF es superior en 24 de 25 configuraciones (un 9,9% de mejora).
Agotamiento de recursos
Reducción promedio del 6,5% en PRCAF.
Sensibilidad geométrica y fases del ciclo de vida
Influencia de la geometría: aumentar la luz en 2 m eleva el GWP en un 23-25 % para ISRCF y en un 25 % para PRCAF. Cada metro adicional de cobertura terrestre aumenta el GWP en un 11 %.
Dominancia de fases:
En los sistemas PRCAF, los impactos se concentran en gran medida en la fase de fabricación (entre el 89 % y casi el 100 %) debido a la naturaleza intensiva en energía de la prefabricación.
En los sistemas ISRCF, la fabricación contribuye entre el 78 % y el 88 %, con una mayor participación relativa de la fase de construcción.
Efecto de carbonatación: durante las fases de uso y de fin de vida, el hormigón actúa como sumidero de CO₂. Al final de la vida útil de los PRCAF, la fijación de carbono mejora los efectos ambientales entre un 16,7 % y un 17,6 %.
4. Análisis del rendimiento social (S-LCA).
A diferencia de los resultados ambientales, el desempeño social muestra una tendencia opuesta y compleja según la escala geométrica.
Desempeño por escala y grupos de interés
Luces pequeñas (8-10 m): los sistemas prefabricados (PRCAF) son preferibles, ya que reducen el impacto social en un 6,1 %. En la categoría de trabajadores, los beneficios alcanzan el 18,8 %.
Luces grandes (14-16 m): los sistemas in situ (ISRCF) son los más habituales, con reducciones de daño social de hasta el 10,8 %. Esto se debe a una mayor intensidad de mano de obra local y a una distribución distinta de los riesgos a lo largo de la cadena de suministro.
Impacto por categoría (S-LCA):
Actores de la cadena de valor: PRCAF es favorable en luces cortas (reducción del 8,9 %), pero pierde ventaja en luces > 12 m.
Comunidad local y sociedad: el ISRCF prevalece en luces grandes (14-16 m) con mejoras de hasta el 10 %.
5. Discusión de los compromisos entre las soluciones (trade-offs).
El estudio identifica una divergencia crítica entre la eficiencia ambiental y la sostenibilidad social.
Industrialización frente a impacto social: mientras que la prefabricación se beneficia de economías de escala en términos de eficiencia de materiales y optimización de procesos, estas ganancias no se traducen directamente en menores impactos sociales a gran escala.
Riesgos en la cadena de suministro: en los sistemas PRCAF, los impactos sociales están vinculados a actividades de fabricación aguas arriba y a cadenas de valor globalizadas, lo que conlleva una mayor intensidad de riesgo social.
Localización del trabajo: los sistemas ISRCF dependen más de procesos de construcción localizados, lo que distribuye de manera más equilibrada los riesgos sociales entre los trabajadores y las comunidades locales en proyectos de gran envergadura.
6. Conclusiones y recomendaciones de diseño.
La investigación concluye que la selección de la tipología constructiva debe basarse en las prioridades específicas del proyecto y en la escala geométrica.
Prioridad ambiental: los sistemas prefabricados (PRCAF) son la opción más adecuada en casi todas las configuraciones, especialmente en luces cortas y medias con coberturas de suelo moderadas.
Prioridad social: los sistemas in situ (ISRCF) pueden ser más adecuados para proyectos de gran escala (luces ≥ 14 m), en los que los criterios sociales y la generación de empleo local resultan fundamentales.
Factores determinantes: La luz de la estructura y la profundidad del suelo son los parámetros que rigen el rendimiento a lo largo del ciclo de vida. Las decisiones tomadas en las etapas iniciales del diseño tienen un impacto irreversible en el perfil de sostenibilidad de la infraestructura.
Este marco de evaluación comparativa permite a los responsables de la toma de decisiones equilibrar objetivos contrapuestos, fomentando diseños alineados con la responsabilidad ambiental y la equidad social a largo plazo.
El artículo completo, al estar publicado en abierto, puede obtenerse haciendo clic en 1-s2.0-S2666789426000681-main.
Acaban de publicar un artículo en Smart and Sustainable Built Environment,una de las revistas ubicadas en el primer cuartil del JCR. Este documento técnico sintetiza una investigación avanzada sobre el mantenimiento sostenible de puentes de hormigón armado en entornos costeros, sometidos a una degradación acelerada por la corrosión inducida por cloruros. La propuesta principal se basa en un enfoque integral que combina el monitoreo de la salud estructural (SHM) mediante el análisis de la densidad espectral de potencia (PSD), las evaluaciones de sostenibilidad del ciclo de vida (LCSA) y la toma de decisiones multicriterio (MCDM).
Los principales hallazgos demuestran que la implementación de métodos no destructivos basados en vibraciones, como el PSD, permite identificar el deterioro en etapas tempranas con mayor precisión que los métodos convencionales. Los resultados indican que este enfoque puede reducir los costes de mantenimiento y reparación hasta un 40 % a lo largo de una vida útil de 100 años, lo que supone una disminución significativa de los impactos ambientales y de los riesgos sociales para los trabajadores y las comunidades locales.
La investigación se enmarca en el proyecto RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. A continuación, se presenta un resumen del trabajo y de la información de contexto.
La pregunta de investigación que abordamos fue la siguiente:
¿Cómo podemos superar las limitaciones de los modelos de deterioro predefinidos y de las inspecciones visuales mediante la integración de la monitorización de la salud estructural (SHM) basada en vibraciones y de un análisis de sostenibilidad del ciclo de vida para optimizar el mantenimiento?
Hasta ahora, la literatura científica abordaba la detección de daños y la sostenibilidad de forma independiente; nuestro trabajo es la «orquestación de ciencias» que los une en un solo marco de decisión.
Contexto y problemática de la infraestructura costera.
La industria de la construcción es responsable de aproximadamente el 30 % del consumo de energía mundial, del 40 % del consumo de recursos naturales y de cerca del 30 % de las emisiones de gases de efecto invernadero. En este contexto, los puentes costeros son activos críticos y costosos cuya durabilidad se ve comprometida por la penetración de iones de cloruro.
Desafíos identificados en el mantenimiento tradicional:
Inadecuación de las estimaciones: Los métodos convencionales de estimación de costes y de mantenimiento resultan insuficientes para las necesidades complejas actuales.
Detección tardía: los enfoques tradicionales a menudo no logran identificar el daño interno hasta que es visible o estructuralmente grave.
Falta de integración: Existe una brecha significativa entre las técnicas de detección de daños en ingeniería estructural y los marcos de evaluación de sostenibilidad (economía y ecología).
Marco metodológico: el método PSD y la monitorización estructural.
La investigación propone el uso de la densidad espectral de potencia (PSD) como herramienta de identificación no destructiva basada en el dominio de la frecuencia.
Funcionamiento del método PSD:
Análisis de señales: transforma la respuesta vibratoria de la estructura (estimulada de forma periódica o aleatoria) al dominio de la frecuencia mediante la transformada de Fourier.
Relación rigidez-frecuencia: los picos en el espectro PSD corresponden a las frecuencias naturales de la estructura. La corrosión por cloruros reduce la sección transversal de las barras de refuerzo y aumenta el agrietamiento, lo que disminuye la rigidez local y altera estas frecuencias.
Ventajas técnicas: es una función de segundo orden altamente no lineal y sensible a los parámetros estructurales, lo que permite localizar y cuantificar el daño con precisión.
El modelo de predicción de vida útil (Tuutti):
El marco utiliza el modelo de Tuutti para vincular la vida útil con la corrosión. Este proceso se divide en dos fases:
Iniciación: tiempo hasta que los cloruros alcanzan el umbral crítico en el refuerzo (estimado mediante la segunda ley de Fick).
Propagación: tiempo durante el cual la corrosión se extiende hasta causar daños graves o fallos.
Evaluación de la sostenibilidad del ciclo de vida (LCSA).
El estudio evalúa el impacto de las estrategias de mantenimiento en tres pilares fundamentales, integrados mediante bases de datos como Ecoinvent y programas informáticos como OpenLCA.
Evaluación de costes a lo largo del ciclo de vida (LCCA)
El análisis económico tiene en cuenta todos los gastos, desde la construcción hasta la eliminación final, y ajusta los costes futuros a su valor presente con una tasa de descuento del 5 %.
Componentes del coste: inspección, reparación, demolición de partes dañadas, reciclaje de escombros e instalación de nuevo refuerzo.
Resultado: el uso de PSD permite optimizar los tiempos de intervención y evitar reparaciones prematuras o fallos catastróficos.
Evaluación ambiental (E-LCA)
Utilizando el método ReCiPe, se analizan las categorías de impacto en tres puntos finales:
Salud humana: reducción de la toxicidad y de los contaminantes.
Ecosistemas: minimización de la ocupación del suelo y de la eutrofización.
Recursos: eficiencia en el uso de materias primas y de energía.
Evaluación social (S-LCA).
Se emplea el complemento SOCA para evaluar las «horas de riesgo» de diversos grupos de interés.
Grupos evaluados: trabajadores, comunidad local, sociedad y actores de la cadena de valor.
Subcategorías: seguridad y salud, salarios justos, horas de trabajo y derechos indígenas.
Análisis de resultados: PSD frente a métodos convencionales.
El estudio aplicó el marco a un modelo simulado del puente de Galicia (España), de 1980 metros de longitud y 40 tramos, y obtuvo los siguientes resultados comparativos:
Dimensión de impacto
Método convencional
Método PSD
Mejora/ahorro
Coste total (LCC)
470,113.12 €
248,001.19 €
~222,111.92 € (40%)
Impacto ambiental (puntos)
Mayor impacto en todas las categorías
Reducción significativa
14.33% (Tablero) / 29.62% (Columnas)
Riesgo social (horas de riesgo)
Muy elevado (ej. 200,365 para trabajadores)
Reducción drástica (ej. 45,650 para trabajadores)
Reducción de hasta el 32%
Análisis de la toma de decisiones (AHP-TOPSIS).
Para consolidar estos datos, se utilizó el Proceso de Jerarquía Analítica (AHP) para asignar pesos a los criterios y la Técnica para el Orden de Preferencia por Similitud con la Solución Ideal (TOPSIS) para clasificar las estrategias.
El método basado en PSD obtuvo una puntuación de 1,00 (proximidad ideal), mientras que el método convencional obtuvo 0,00, lo que confirma la superioridad absoluta del enfoque inteligente.
Conclusiones e implicaciones prácticas.
La integración del análisis PSD con la evaluación de sostenibilidad transforma el mantenimiento de «reactivo» a «proactivo y eficiente en recursos».
Hallazgos fundamentales:
Detección temprana: la sensibilidad del análisis basado en la frecuencia permite identificar deterioros antes de que comprometan la seguridad estructural.
Robustez: el análisis de sensibilidad confirmó que los resultados son estables frente a variaciones en la tasa de descuento (3-7 %) y en los niveles de ruido de las señales (5-15 %).
Sostenibilidad integral: el marco no solo ahorra capital financiero, sino que también reduce la huella de carbono y mejora el bienestar social al minimizar las interrupciones y los riesgos para la comunidad.
Recomendaciones para la gestión de activos:
Se sugiere que las autoridades de transporte y los gestores de infraestructura adopten sistemas de monitorización adaptativos basados en vibraciones. Aunque el estudio se basa en simulaciones, la «orquestación de ciencias» propuesta ofrece una hoja de ruta clara para lograr una infraestructura costera resiliente y alineada con los objetivos de desarrollo sostenible globales.
«El método basado en PSD va más allá de sus capacidades diagnósticas y ofrece un camino hacia prácticas de mantenimiento predictivas, preventivas y eficientes en términos de recursos.»
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:
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.
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.
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.
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.
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.
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.
«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.
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.
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.
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.
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.
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.
Para comprender la magnitud del desafío al que se enfrenta la infraestructura moderna, basta con observar un dato: para encontrar el equilibrio perfecto entre eficiencia y ética, la ingeniería ha tenido que analizar hasta 50 configuraciones optimizadas de una estructura que la mayoría de nosotros apenas notamos. Nos referimos a los pasos inferiores y a los marcos de carretera: ese esqueleto invisible de hormigón que sostiene nuestras vías de comunicación.
