Categoría: sostenibilidad

Ingeniería y resiliencia: la clave de los sistemas de apoyo a la decisión en la gestión de desastres.

En el panorama actual, marcado por una mayor complejidad e interconexión a nivel mundial, los efectos de los desastres son cada vez más graves. El cambio climático, por ejemplo, actúa como un multiplicador de riesgos, intensificando los peligros existentes y generando otros nuevos. Ante esta realidad, el concepto de resiliencia comunitaria se ha convertido en un elemento clave de las estrategias de gestión del riesgo de desastres. La misión de la ingeniería es proporcionar a las comunidades las herramientas necesarias para resistir, adaptarse y recuperarse de estos eventos. En este contexto, los sistemas de apoyo a la decisión (DSS) emergen como herramientas indispensables que transforman la manera en que abordamos la protección de las ciudades y sus ciudadanos.

¿Qué entendemos por resiliencia comunitaria?

En el ámbito de la ingeniería civil y la planificación urbana, la resiliencia se define como la capacidad de un sistema, comunidad o sociedad expuesta a peligros para resistir, absorber, adaptarse, transformarse y recuperarse de manera oportuna y eficiente de los efectos de un evento adverso. Esto incluye la preservación y restauración de sus estructuras y funciones básicas esenciales mediante una gestión de riesgos adecuada. Una comunidad resiliente es aquella que, tras un terremoto, una inundación o una ola de calor extrema, logra mantener operativas o recuperar rápidamente sus infraestructuras críticas —desde la red eléctrica hasta los hospitales—, minimizando el impacto en la vida de sus habitantes.

La gestión del riesgo de desastres (DRM) incluye las fases de prevención, preparación, respuesta y recuperación. La resiliencia está intrínsecamente vinculada a todas estas fases. Por ejemplo, la implementación de códigos de construcción más estrictos o sistemas de control de inundaciones es una medida de prevención que aumenta la resiliencia. La preparación, por su parte, permite que las comunidades se adapten mejor a una situación de desastre y se recuperen con mayor rapidez.

Sistemas de apoyo a la decisión (DSS): herramientas inteligentes para la gestión de crisis.

Los DSS son herramientas informáticas diseñadas para ayudar a los responsables de la toma de decisiones, ya que proporcionan análisis, información y recomendaciones, e incluso permiten simular diferentes escenarios. Son fundamentales para mejorar la resiliencia comunitaria, puesto que ofrecen soluciones rápidas y eficientes a los problemas relacionados con los desastres, integrando diversas fuentes de datos y perspectivas de múltiples interesados. Además, los DSS facilitan la operacionalización de la resiliencia, es decir, permiten traducir este concepto abstracto en acciones y modelos analíticos concretos en los que están implicados todos los actores clave, lo que ofrece una comprensión más profunda del proceso de resiliencia. Esto, a su vez, conduce a una toma de decisiones más objetiva y basada en pruebas, que mitiga la subjetividad humana.

Las técnicas de modelización en los DSS: un arsenal de estrategias.

Los DSS se construyen utilizando diversas técnicas de modelización, cada una con sus propias fortalezas. Entre ellas, las técnicas de optimización son las más utilizadas. Estas técnicas permiten encontrar la mejor solución a un problema teniendo en cuenta múltiples factores y restricciones, a menudo mediante algoritmos matemáticos que identifican la opción más eficiente o efectiva. Por ejemplo, se utilizan para decidir la asignación óptima de recursos para la reparación de infraestructuras tras un terremoto o para la gestión de intervenciones en infraestructuras interdependientes.

Otras técnicas destacadas incluyen:

  • Modelado espacial (SIG): utiliza sistemas de información geográfica (SIG) para capturar relaciones espaciales, analizar, predecir y visualizar la influencia de los factores geográficos en los procesos y las decisiones. Esta técnica resulta muy útil para visualizar la distribución de riesgos y recursos en una ubicación específica, lo que facilita la comprensión del estado de resiliencia.
  • Análisis de decisiones multicriterio (MCDA): ayuda a los responsables de la toma de decisiones a ponderar diferentes factores y evaluar alternativas frente a múltiples criterios, a menudo conflictivos, para identificar la opción más adecuada en función de las prioridades y los objetivos. Es idóneo para la toma de decisiones en grupo y para capturar aspectos cualitativos de un problema.
  • Simulación: crea un modelo digital para imitar sistemas o procesos del mundo real, lo que permite la experimentación y el análisis en un entorno controlado. Es excelente para probar el impacto de diversas políticas y decisiones en el comportamiento del sistema antes de su implementación real.
  • Teoría de grafos: estudia las relaciones entre objetos, que se representan como nodos y aristas en un grafo. Es fundamental para analizar la conectividad de las redes interdependientes, como las infraestructuras de transporte o suministro, y para encontrar rutas óptimas, por ejemplo, para la distribución de ayuda humanitaria.
  • Minería de texto: extrae conocimiento e información de grandes volúmenes de datos textuales mediante métodos computacionales. Un ejemplo práctico es el uso de chatbots que procesan datos de redes sociales para ofrecer información en tiempo real durante un desastre.

Aplicación de los DSS en las fases de gestión de desastres.

Es interesante observar que los DSS tienden a centrarse más en las fases de preparación y respuesta que en las de recuperación y mitigación. Por ejemplo, el modelado espacial se utiliza mucho en la fase de preparación (en el 80 % de los artículos consultados) para tomar decisiones estratégicas, como determinar la ubicación óptima de los refugios o cómo distribuir los recursos. Durante la fase de respuesta, los DSS espaciales permiten visualizar la situación en tiempo real, identificar rutas bloqueadas y distribuir la ayuda humanitaria de manera eficiente mediante algoritmos que calculan la ruta más corta.

La optimización, por su parte, se utiliza principalmente en la fase de recuperación (en el 75 % de los artículos consultados), particularmente en las decisiones relativas a la rehabilitación y reconstrucción de infraestructuras dañadas. Las técnicas de MCDA son adecuadas para la fase de preparación (el 75 % de los artículos), ya que permiten comparar planes y políticas alternativas con el tiempo necesario para su análisis. Los modelos de simulación también se utilizan en la fase de respuesta para imitar el comportamiento del sistema y de los individuos durante una catástrofe.

Desafíos en el desarrollo y la implementación de los DSS.

A pesar de su potencial, el desarrollo e implementación de sistemas de apoyo a la decisión para la resiliencia no están exentos de desafíos significativos. Uno de los principales desafíos es la disponibilidad y calidad de los datos. La modelización de la resiliencia es un proceso complejo en el que los datos, tanto cuantitativos como cualitativos, son fundamentales. A menudo, la información proviene de múltiples fuentes con diferentes niveles de precisión, lo que dificulta su integración. En los países menos desarrollados, el acceso a los datos públicos (censos, informes, etc.) es aún más complicado, lo que limita la aplicación de ciertos modelos.

Otro obstáculo es la incertidumbre inherente al contexto de un desastre y la necesidad de gestionar cambios en tiempo real. También es una preocupación crucial la privacidad de los datos sensibles sobre infraestructuras críticas o planes de emergencia.

Por último, la colaboración interdisciplinar es imprescindible, pero difícil de conseguir, y la integración de estos sistemas en las operaciones diarias de las organizaciones de emergencia sigue siendo un reto considerable.

La colaboración con los interesados es clave para el éxito.

La implicación de los diversos actores o partes interesadas (stakeholders) es fundamental en el ciclo de vida de un DSS para la resiliencia. Se identifican tres enfoques principales:

  1. Como fuente de datos: recopilando sus opiniones y datos (mediante entrevistas, encuestas o incluso información compartida en redes sociales).
  2. Participación en el diseño: involucrándolos en la identificación de problemas, la construcción del modelo y el desarrollo del sistema para garantizar que la herramienta sea relevante y práctica para sus necesidades reales
  3. Incorporación de preferencias en el modelo: reflejando sus prioridades como parámetros o funciones objetivo en los modelos matemáticos, lo que influirá directamente en las soluciones propuestas. Por ejemplo, se pueden integrar las preferencias comunitarias como restricciones en un modelo de optimización.

Conclusiones y futuras direcciones en ingeniería resiliente.

Los sistemas de apoyo a la decisión suponen un avance significativo en nuestra capacidad para crear comunidades más resilientes frente a los desastres. Aunque hemos logrado grandes avances, especialmente en las fases de preparación y respuesta, y con el uso intensivo de modelos de optimización, aún queda mucho por hacer. Es imperativo ampliar el enfoque a las fases de recuperación y mitigación e investigar cómo integrar fuentes de datos en tiempo real y tecnologías IoT para mejorar la capacidad de respuesta de los DSS en entornos dinámicos. Además, debemos seguir profundizando en la modelización de las interacciones entre los diversos actores de la comunidad para fomentar una colaboración más sólida y, en última instancia, crear un entorno más seguro y resiliente para todos.

Referencias:

Elkady, S., Hernantes, J., & Labaka, L. (2024). Decision-making for community resilience: A review of decision support systems and their applications. Heliyon, 10(12).

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.

Zhou, Z. W., Alcalà, J., & Yepes, V. (2023). Carbon impact assessment of bridge construction based on resilience theory. Journal of Civil Engineering and Management, 29(6), 561-576.

Os dejo un audio que resume bien el artículo anterior. Espero que os sea de interés.

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Inteligencia artificial y eficiencia en el diseño de edificios

La inteligencia artificial (IA) está transformando de manera radical el diseño arquitectónico y la edificación. En la actualidad, el sector de la construcción se enfrenta a tres tendencias clave: la industrialización, la sostenibilidad y la transformación digital e inteligente. La convergencia de estos factores genera numerosas oportunidades, pero también desafíos significativos.

Los proyectos contemporáneos son cada vez más grandes y complejos, y están sujetos a requisitos ambientales más estrictos, lo que aumenta la presión sobre los equipos de diseño en términos de procesamiento de información, tiempo y recursos. En este contexto, la IA no solo optimiza los procesos, sino que también mejora la eficiencia de los métodos tradicionales de diseño.

A continuación, analizamos cómo la IA puede impulsar la eficiencia del diseño, fomentar la innovación y contribuir a la sostenibilidad de los proyectos. La tecnología ya está presente en todas las etapas del ciclo de vida del edificio, desde el análisis predictivo y la supervisión de la construcción hasta el mantenimiento de las instalaciones.

La digitalización ha transformado profundamente la forma en que concebimos, proyectamos y gestionamos las infraestructuras. Tras la aparición del diseño asistido por ordenador (CAD) y el modelado de información para la construcción (BIM), la inteligencia artificial (IA) se presenta como el siguiente gran avance tecnológico. A diferencia de otras herramientas, la IA no solo automatiza tareas, sino que también aprende, genera propuestas y ayuda a tomar decisiones complejas de manera óptima. Como señalan Li, Chen, Yu y Yang (2025), la IA se está consolidando como una herramienta fundamental para aumentar la eficiencia en el diseño arquitectónico e integrar criterios de sostenibilidad, industrialización y digitalización en toda la cadena de valor.

La IA se puede definir como un conjunto de técnicas informáticas que buscan reproducir procesos propios de la inteligencia humana, como el razonamiento, el aprendizaje o el reconocimiento de patrones. Entre sus ramas se incluyen el aprendizaje automático (machine learning o ML), basado en algoritmos que identifican patrones en grandes volúmenes de datos; las redes neuronales artificiales, que imitan el funcionamiento del cerebro y permiten resolver problemas complejos, como la predicción energética (Chen et al., 2023); los algoritmos genéticos, que simulan procesos evolutivos para hallar soluciones óptimas en problemas con múltiples variables, y la IA generativa, capaz de crear contenidos originales, como imágenes o planos, a partir de descripciones textuales. Este último enfoque, también conocido como AIGC (contenido generado por IA), ha popularizado herramientas como Stable Diffusion o Midjourney (Li et al., 2025).

En el sector de la construcción confluyen tres grandes tendencias: la industrialización, vinculada a la modularización y la prefabricación de componentes; el desarrollo sostenible, que impulsa diseños energéticamente eficientes y con menor impacto ambiental; y la digitalización inteligente, en la que la IA desempeña un papel protagonista (Asif, Naeem y Khalid, 2024). Estas tres dinámicas están interrelacionadas: sin tecnologías de análisis avanzado, como la IA, sería mucho más difícil cumplir los objetivos de sostenibilidad o gestionar procesos constructivos industrializados.

Tendencias de la construcción

Las aplicaciones de la IA se extienden a lo largo de todo el ciclo de vida del edificio. En las primeras fases de diseño, los algoritmos generan en segundos múltiples alternativas de distribución, optimizando la orientación, la iluminación natural o la ventilación. El diseño paramétrico asistido por IA permite explorar variaciones infinitas ajustando solo unos pocos parámetros (Li et al., 2025). Durante la fase de proyecto, los sistemas basados en procesamiento del lenguaje natural pueden interpretar normativas y detectar incumplimientos de forma automática, lo que reduce la probabilidad de modificaciones en obra (Xu et al., 2024). Además, las técnicas de simulación permiten prever el comportamiento estructural, acústico o energético de un edificio antes de su construcción, lo que proporciona seguridad y precisión en la toma de decisiones.

Avances de la IA en el diseño arquitectónico

En el sector de la construcción, la IA se combina con sensores y análisis de datos en tiempo real para optimizar la producción y la logística. En la construcción industrializada, los algoritmos ajustan la fabricación de elementos prefabricados, optimizan los cortes y los ensamblajes, y mejoran la gestión de las obras (Li et al., 2025). Al mismo tiempo, la monitorización inteligente permite anticiparse a las desviaciones, planificar los recursos con mayor eficiencia e incrementar la seguridad en entornos complejos.

Optimización del ciclo de vida del edificio con IA

Uno de los campos más avanzados es la predicción y optimización del consumo energético. Algoritmos como las redes neuronales, las máquinas de soporte vectorial o los métodos evolutivos permiten modelizar con gran precisión el comportamiento energético, incluso en las fases preliminares (Chen et al., 2023). Gracias a estas técnicas, es posible seleccionar soluciones constructivas más sostenibles, diseñar envolventes eficientes e integrar energías renovables en el proyecto. Como señalan Ding et al. (2018), estas herramientas facilitan el cumplimiento de los sistemas de evaluación ambiental y apoyan la transición hacia edificios de energía casi nula.

Las ventajas de la IA son evidentes: aumenta la eficiencia, reduce los errores y permite generar múltiples alternativas en mucho menos tiempo (Li et al., 2025). También optimiza los aspectos energéticos y estructurales, lo que hace que los proyectos sean más fiables y competitivos. La automatización de tareas repetitivas agiliza la creación de planos y documentos, mientras que los profesionales pueden dedicarse a tareas creativas. Además, las herramientas de gestión de proyectos con IA ayudan a organizar mejor los recursos y los plazos. Gracias a su capacidad para analizar grandes volúmenes de datos, fomentan la innovación, diversifican los métodos de diseño y facilitan la selección de materiales y el rendimiento energético.

Beneficios de la IA en el diseño

Sin embargo, la IA también plantea importantes desafíos. Su eficacia depende de la calidad de los datos; sin información fiable, los algoritmos pierden precisión. Además, integrarla con plataformas como CAD o BIM sigue siendo complicado (Xu et al., 2024). A esto se suman cuestiones éticas y legales, como la propiedad intelectual de los diseños generados por IA, la opacidad en la toma de decisiones y el riesgo de que los diseñadores pierdan cierto control. En algunos lugares, como EE. UU., se han revocado derechos de autor sobre obras generadas por IA, lo que refleja la incertidumbre legal existente.

Otros retos son la homogeneización del diseño si todos usan herramientas similares, la reticencia de algunos profesionales a adoptar soluciones de IA por dudas sobre la personalización y la fiabilidad, y los altos costes y la limitada disponibilidad de hardware y software especializados. Aún así, la IA sigue siendo una herramienta poderosa que, si se utiliza correctamente, puede transformar la eficiencia, la creatividad y la sostenibilidad en el sector de la construcción, abriendo un futuro lleno de oportunidades.

Desafíos de la adopción de la IA en el diseño

Ya existen ejemplos prácticos que muestran el potencial de estas tecnologías. Herramientas como Stable Diffusion o FUGenerator pueden generar imágenes y maquetas a partir de descripciones en lenguaje natural y actúan como asistentes que multiplican la productividad del proyectista (Li et al., 2025). Estas plataformas no sustituyen la creatividad humana, pero ofrecen un apoyo decisivo en la fase de ideación.

Bucle interactivo de inferencia de diseño arquitectónico de FUGenerator (Li et al., 2025)

La IA se está convirtiendo en un pilar fundamental de la construcción, integrándose cada vez más con tecnologías como la realidad aumentada (RA), la realidad virtual (RV), la realidad mixta (RM) y los gemelos digitales. Gracias a esta combinación, no solo es posible visualizar cómo será un edificio, sino también anticipar su comportamiento estructural, energético o acústico antes de su construcción (Xu et al., 2024). Esto permite a los diseñadores y a los clientes evaluar las propuestas en las primeras etapas, lo que mejora la calidad del diseño y la experiencia del usuario.

La IA del futuro será más inteligente y adaptable, capaz de predecir con gran precisión los resultados del diseño y ofrecer soluciones personalizadas. Su impacto no se limita al diseño arquitectónico: la gestión de la construcción se beneficiará de la robótica asistida, lo que aumentará la seguridad y la eficiencia en tareas complejas o de alto riesgo; la operación de los edificios podrá monitorizar su rendimiento, anticipar las necesidades de mantenimiento y prolongar su vida útil, lo que reducirá los costes, y el análisis de mercado aprovechará el big data para prever la demanda y los precios de los materiales, lo que optimizará la cadena de suministro.

En ingeniería civil, la integración de la IA y las tecnologías avanzadas permite tomar decisiones más fundamentadas, minimizar riesgos y entregar proyectos más seguros y sostenibles (Xu et al., 2024). Así, la construcción del futuro se perfila como un proceso más eficiente, innovador y conectado, en el que la tecnología y la planificación estratégica trabajan juntas para lograr resultados óptimos.

En conclusión, la IA no pretende sustituir a los ingenieros y arquitectos, sino ampliar sus capacidades, como ya hicieron el CAD o el BIM (Asif et al., 2024; Li et al., 2025). Automatiza tareas repetitivas, agiliza el diseño, facilita la toma de decisiones basada en datos y ayuda a elegir materiales, mejorar la eficiencia energética y estructural e inspirar soluciones creativas. Su impacto trasciende el diseño y se extiende a la planificación, la supervisión de la construcción y la gestión del ciclo de vida del edificio. No obstante, su adopción plantea desafíos como los altos costes, la escasez de software disponible y la necesidad de contar con datos de calidad y algoritmos robustos. Si se depende en exceso de la IA, los diseños podrían homogeneizarse, por lo que es fundamental definir claramente los roles entre los arquitectos y la IA. Si se utiliza correctamente, la IA puede potenciar la creatividad, la eficiencia y la sostenibilidad, y ofrecer un futuro más innovador y dinámico para la construcción.

Os dejo un vídeo que resume las ideas más importantes.

Referencias:

Glosario de términos clave

  • Inteligencia Artificial (IA): Una disciplina científica y tecnológica de vanguardia que simula el aprendizaje y la innovación humanos para extender el alcance de la aplicación de la tecnología.
  • Inteligencia Artificial Generativa (GAI): Un subconjunto de la IA que utiliza el aprendizaje automático y las capacidades de procesamiento del lenguaje natural para que las computadoras simulen la creatividad y el juicio humanos, produciendo automáticamente contenido que cumple con los requisitos.
  • Diseño Paramétrico: Un método de diseño en el que se utilizan algoritmos para definir la relación entre los elementos de diseño, permitiendo la generación de diversas variaciones de diseño mediante el ajuste de parámetros.
  • Diseño Asistido por IA: Métodos en los que las herramientas de IA ayudan a los diseñadores a optimizar diseños, analizar datos, resolver problemas y explorar conceptos creativos.
  • Colaboración Hombre-Máquina: Un enfoque en el que humanos y máquinas trabajan juntos en tareas complejas, con la IA apoyando la innovación humana y el intercambio de información eficiente.
  • Redes Neuronales Artificiales (RNA o ANN): Un tipo de algoritmo de IA, modelado a partir del cerebro humano, que se utiliza para modelar relaciones complejas entre entradas y salidas, a menudo empleadas en la predicción del consumo de energía de los edificios.
  • Aprendizaje Profundo (Deep Learning): Un subcampo del aprendizaje automático que utiliza redes neuronales con múltiples capas (redes neuronales profundas o DNN) para aprender representaciones de datos con múltiples niveles de abstracción.
  • Redes Neuronales Profundas (DNN): Redes neuronales con numerosas capas ocultas que permiten que el modelo aprenda patrones más complejos en los datos, mejorando la precisión en tareas como la predicción del consumo de energía.
  • Máquinas de Vectores de Soporte (SVM): Un algoritmo de aprendizaje supervisado utilizado para tareas de clasificación y regresión, especialmente eficaz con conjuntos de datos pequeños y para identificar relaciones no lineales.
  • Procesamiento del Lenguaje Natural (PLN o NLP): Un campo de la IA que se ocupa de la interacción entre las computadoras y el lenguaje humano, permitiendo a los sistemas interpretar y generar lenguaje humano.
  • Modelado de Información de Construcción (BIM): Una metodología para la gestión de la información de construcción a lo largo de su ciclo de vida, utilizada con la IA para mejorar las simulaciones de rendimiento del edificio.
  • Algoritmos Genéticos (GA): Una clase de algoritmos de optimización inspirados en el proceso de selección natural, utilizados para encontrar soluciones óptimas en tareas de diseño complejas.
  • Adaptación de Bajo Rango (LoRA): Un método de ajuste de bajo rango para modelos de lenguaje grandes, que permite modificar el comportamiento de los modelos añadiendo y entrenando nuevas capas de red sin alterar los parámetros del modelo original.
  • Stable Diffusion: Una herramienta avanzada de IA para generar imágenes a partir de descripciones de texto o dibujos de referencia, que a menudo utiliza el modelo LoRA para estilos específicos.
  • Inception Score (IS) y Fréchet Inception Distance (FID): Métricas cuantitativas utilizadas para evaluar la calidad y diversidad de las imágenes generadas por modelos de IA, con IS evaluando la calidad y FID la similitud de la distribución entre imágenes reales y generadas.
  • FUGenerator: Una plataforma que integra varios modelos de IA (como Diffusion Model, GAN, CLIP) para respaldar múltiples escenarios de aplicación de diseño arquitectónico, desde la descripción semántica hasta la generación de bocetos y el control.
  • Industrialización (en construcción): Énfasis en métodos de construcción modulares y automatizados para mejorar la eficiencia y estandarización.
  • Desarrollo Ecológico (en construcción): Enfoque en la conservación de energía durante el ciclo de vida, el uso de materiales sostenibles y la reducción del impacto ambiental.
  • Transformación Digital-Inteligente (en construcción): Integración de sistemas de digitalización e inteligencia, aprovechando tecnologías como la GAI para optimizar procesos y mejorar la creación de valor.
  • Problema Mal Definido (Ill-defined problem): Problemas de diseño, comunes en arquitectura, que tienen propósitos y medios iniciales poco claros.
  • Problema Malicioso (Wicked problem): Problemas de diseño caracterizados por interconexiones y objetivos poco claros, que requieren enfoques de resolución complejos.
  • Integración del Internet de las Cosas (IoT): La interconexión de dispositivos físicos con sensores, software y otras tecnologías para permitir la recopilación y el intercambio de datos, crucial para los sistemas de control de edificios inteligentes

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Resiliencia en las infraestructuras: cómo prepararnos para un futuro de incertidumbre

En nuestra vida cotidiana dependemos de una red invisible de infraestructuras que hace posible casi todo lo que hacemos: el agua que bebemos, la electricidad que ilumina nuestras casas, el transporte que nos conecta o las telecomunicaciones que nos mantienen informados. Sin embargo, basta con que una de estas piezas falle para que se produzca un efecto dominó con graves consecuencias. Un corte eléctrico prolongado puede paralizar hospitales y transportes, una rotura en la red de agua puede afectar a la higiene, la industria y la propia seguridad contra incendios, y un colapso en las telecomunicaciones puede aislar a comunidades enteras. Estas situaciones ponen de manifiesto la necesidad de ir más allá de la protección frente a fallos y centrarse en la resiliencia de los sistemas de infraestructuras.

La resiliencia de la infraestructura se define como «la capacidad de un sistema para minimizar la pérdida de rendimiento debido a una interrupción y para recuperar un nivel de rendimiento específico dentro de límites de tiempo y costes predefinidos y aceptables». Este concepto ha recibido mucha atención en los últimos años, en parte debido a la creciente frecuencia e intensidad de los eventos disruptivos de baja probabilidad y gran impacto, como el huracán Katrina, el tsunami de Indonesia y los atentados terroristas. La sociedad moderna depende en gran medida del funcionamiento casi continuo de sistemas de infraestructura vitales, como los de transporte, suministro de agua, alcantarillado, energía y telecomunicaciones. Estas infraestructuras están compuestas por elementos tangibles e intangibles que forman redes socioeconómicas y técnicas complejas e interdependientes. La interrupción grave de estos «salvavidas» puede tener enormes impactos negativos en las estructuras económicas y sociales de las comunidades humanas. Los conceptos de resiliencia, junto con los enfoques de protección, son fundamentales para garantizar la continuidad operativa de la infraestructura durante y después de tales eventos. La actual urbanización mundial ha aumentado también la población que depende de estas infraestructuras, lo que subraya aún más la necesidad de resiliencia.

En ingeniería, la resiliencia se define como la capacidad de un sistema de infraestructuras para absorber el impacto de una perturbación, mantener un nivel básico de servicio y recuperarse en un tiempo y con un coste socialmente aceptables. No basta con diseñar estructuras robustas que no se caigan; también es importante que, cuando sufran un daño o una interrupción inevitable, puedan volver a funcionar lo antes posible. A diferencia de la fiabilidad, que mide la probabilidad de que un sistema funcione sin fallos, o de la vulnerabilidad, que estima el grado de daño probable, la resiliencia se centra en el comportamiento del sistema antes, durante y después de la crisis.

Imaginemos una red de agua urbana: si sus tuberías están bien mantenidas y cuentan con sensores de fuga, será fiable, ya que es poco probable que falle; si, a pesar de todo, se produce una rotura y existen válvulas de sectorización, equipos de reparación rápida y depósitos de reserva, será resiliente, puesto que el servicio se recuperará en poco tiempo y con costes asumibles; y si la avería afecta a un hospital o a una zona muy poblada, mostrará una alta vulnerabilidad debido al gran impacto inicial.

Resiliencia en el diseño de infraestructuras

Un sistema resiliente se caracteriza por cuatro atributos fundamentales: robustez, que es la capacidad de resistir eventos disruptivos sin que su rendimiento se vea significativamente afectado; redundancia, que implica contar con elementos o recursos alternativos que puedan suplir a los que fallen durante una interrupción; inventiva, que es la capacidad de identificar problemas, priorizar acciones, movilizar recursos y procedimientos de manera eficaz para responder y recuperarse, y rapidez, es decir, la capacidad de contener daños y restaurar el funcionamiento a niveles aceptables en el menor tiempo posible. Además, la resiliencia se manifiesta a través de cuatro dimensiones (técnica, organizativa, social y económica), lo que subraya su carácter multidisciplinar y su relevancia para los sistemas de infraestructura civil.

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

Una de las formas más gráficas de explicar la resiliencia es mediante la curva de funcionalidad, también conocida como «triángulo de resiliencia». Imaginemos una red de suministro eléctrico que opera al 100 % de su capacidad. En el momento en que ocurre un huracán, la funcionalidad del sistema cae en picado, digamos, hasta un 40 %. A partir de ese momento, comienza la recuperación. En algunos casos, la curva puede ser lineal, con una mejora progresiva hasta alcanzar de nuevo el 100 %. En otros, puede presentar una forma exponencial, con una recuperación inicial rápida que se ralentiza al final. También puede ser trigonométrica, comenzando la recuperación lentamente y acelerándose después. El área bajo la curva, es decir, la «superficie» del triángulo de resiliencia, representa la pérdida acumulada de servicio y, por tanto, el coste social del fallo. Esta herramienta permite a los ingenieros comparar estrategias: un sistema con redundancia puede experimentar una caída inicial menor, mientras que otro con mejores recursos de reparación puede recuperarse más rápidamente.

Curvas de resiliencia: patrones de recuperación tras un evento disruptivo

La resiliencia de las infraestructuras no es un concepto aislado de la ingeniería estructural, sino que se nutre de múltiples disciplinas. La ecología, por ejemplo, plantea la idea de que los sistemas no siempre regresan a su estado original, sino que pueden alcanzar nuevos equilibrios tras un evento disruptivo. La economía ayuda a valorar las pérdidas no solo en términos de daños materiales, sino también en costes indirectos, como la pérdida de productividad o el impacto en la actividad social. Las ciencias sociales, por su parte, nos recuerdan que las infraestructuras existen para servir a la comunidad y que el tiempo de recuperación aceptable depende de la tolerancia y de las necesidades de la sociedad. La teoría de grafos, por su parte, ofrece herramientas matemáticas para analizar redes como las de agua o de telecomunicaciones e identificar qué nodos son críticos y qué sucede si se eliminan de forma aleatoria (simulando un desastre natural) o intencionada (como en un ataque).

Perspectiva interdisciplinaria de la resiliencia de las infraestructuras

Las infraestructuras modernas están muy interconectadas, por lo que existe un mayor riesgo de fallos en cadena: por ejemplo, un corte de energía puede afectar al suministro de agua, a las comunicaciones y al transporte. Aunque existen acuerdos de ayuda mutua entre sistemas para apoyarse durante las interrupciones, ello no garantiza que cada sistema sea más resiliente por sí mismo. Un evento grave que afecte a toda la región podría dejar a cada servicio dependiendo únicamente de sus propios recursos. Además, si se confía demasiado en la ayuda externa, se frena el desarrollo de la resiliencia propia. Por eso, es fundamental evaluar la resiliencia de cada sistema de manera individual para que esté mejor preparado ante fallos generalizados y situaciones imprevistas.

Los ejemplos de interdependencia entre infraestructuras ilustran bien la complejidad del problema. Imaginemos un terremoto que daña simultáneamente la red eléctrica y la de agua potable. Las estaciones de bombeo necesitan energía para funcionar, mientras que algunas centrales térmicas requieren agua para la refrigeración. Si falla la electricidad, no habrá agua, y si no hay agua, puede peligrar la producción de electricidad. Este círculo vicioso muestra cómo una perturbación localizada puede propagarse en cascada a otros sectores, multiplicando su impacto. Por ejemplo, un fallo en las telecomunicaciones puede impedir la coordinación de la reparación de carreteras o la distribución de combustible, lo que alarga los tiempos de recuperación. Estos ejemplos subrayan la importancia de diseñar infraestructuras robustas y conscientes de sus interconexiones.

Esquema de interdependencia de infraestructuras críticas: visualiza cómo agua, energía, telecomunicaciones y transporte dependen unas de otras y de la sociedad.

Para los futuros ingenieros, la resiliencia implica un cambio de mentalidad. No se trata solo de dimensionar una estructura para soportar una carga extrema, sino de considerar cómo responderá todo el sistema ante un fallo parcial. Supone aceptar la incertidumbre y trabajar con escenarios probabilísticos en los que se consideran eventos disruptivos, como el envejecimiento de los materiales, las sequías prolongadas o las crisis energéticas. Implica integrar la resiliencia en la gestión de activos y tomar decisiones como, por ejemplo, si es más eficaz duplicar una tubería para garantizar la redundancia o disponer de brigadas de intervención rápida que acorten los tiempos de reparación.

Traducir la resiliencia en aplicaciones prácticas para la infraestructura civil es todo un desafío debido a su complejidad y a su naturaleza transdisciplinaria. Las definiciones varían según la disciplina; es difícil medirla, y muchas metodologías se centran en aspectos aislados sin considerar su interacción. Además, para integrarla en los sistemas de gestión existentes y pasar del concepto teórico a la práctica, es necesario adoptar un enfoque integral que tenga en cuenta la variabilidad de los eventos disruptivos, las dimensiones técnicas y sociales, las implicaciones económicas y las características de red del sistema.

En conclusión, la resiliencia de las infraestructuras civiles no es un lujo, sino una necesidad estratégica en un mundo marcado por el cambio climático, la creciente urbanización y las redes interdependientes. Para los estudiantes de ingeniería, representa un campo fértil en el que confluyen la técnica, la economía y la sociedad, y en el que la innovación tendrá un impacto directo en la seguridad y la calidad de vida de millones de personas. Comprender y aplicar este enfoque significa prepararse para un futuro en el que la incertidumbre será constante, pero en el que nuestra mayor fortaleza será la capacidad de adaptación.

Os paso un vídeo que puede sintetizar bien las ideas de este artículo.

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.

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¿Tus cimientos se diseñan con métodos desfasados? 5 revelaciones para proyectar de forma más segura y sostenible

Como profesionales de la ingeniería y la arquitectura, convivimos con una tensión permanente: garantizar la máxima seguridad de las estructuras mientras enfrentamos la presión de optimizar costes y reducir el impacto medioambiental. En el diseño de cimentaciones, esta tensión suele traducirse en incertidumbre y en un sobredimensionamiento conservador. Pero ¿qué sucede cuando uno de los supuestos básicos de nuestros cálculos se aleja de la realidad?

Un ejemplo claro es el módulo de reacción vertical del suelo, conocido como coeficiente de balasto o módulo de Winkler (Ks), un parámetro clave en el diseño de losas de cimentación que a menudo se interpreta incorrectamente y se obtiene de tablas genéricas con poco rigor. Una investigación reciente revela hallazgos significativos que cuestionan estas prácticas habituales y plantean alternativas para obtener cimentaciones más seguras, eficientes en costes y de menor impacto medioambiental.

Este artículo sintetiza una investigación publicada en la revista del primer decil del JCR, Environmental Impact Assessment Review, en la que se presenta una metodología rigurosamente formulada para la estimación directa del módulo (Ks) en cimentaciones por losa, superando las deficiencias clave de los enfoques convencionales. Su principal aportación es un modelo directo que integra la teoría del semiespacio elástico, el análisis de asientos en suelos multicapa y la mecánica de consolidación edométrica, considerando explícitamente la profundidad de influencia y los efectos de la compensación de cargas. 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.

El estudio introduce un coeficiente de seguridad específico para Ks, lo que constituye una innovación que aborda la incertidumbre geotécnica y fortalece la fiabilidad del diseño en los estados límite de servicio. Esta metodología se integra en un marco de evaluación del ciclo de vida y decisión multicriterio (MCDM) que utiliza un proceso híbrido de AHP neutrosófico en grupo (NAHP-G) y ELECTRE IS para evaluar alternativas de diseño de cimentaciones según criterios económicos, ambientales y sociales.

Aplicado a un caso de estudio real, el método propuesto (denominado 3-NEW) demuestra ser la solución más sostenible. El diseño resultante (A3) mejora el rendimiento de sostenibilidad global en un 50 % y aumenta el índice de seguridad social en 2,5 veces en comparación con las metodologías de referencia. Este trabajo establece un marco unificado que avanza en la práctica del diseño geotécnico, optimiza el uso de materiales y alinea el diseño de cimentaciones con los principios de resiliencia y de economía circular.

A continuación os dejo algunas ideas clave contenidas en este estudio.

1. El módulo de balasto (Ks) no es una propiedad del suelo, sino una consecuencia de la interacción.

La primera idea consiste en entender que el módulo de balasto (Ks) no es una constante intrínseca del terreno, como el peso específico o la cohesión, que podamos consultar en una tabla. Se trata de un concepto más complejo. Es un parámetro variable que depende de la carga y de la profundidad de su influencia.

Esto significa que el módulo de balasto es el resultado de la interacción entre la cimentación (su tamaño y rigidez) y el terreno bajo una carga específica. Depende de la carga transmitida, de la geometría de la losa y de la profundidad del bulbo de presión generado. Este cambio de perspectiva es crucial, pues nos obliga a abandonar las tablas genéricas y a realizar un cálculo adaptado a las condiciones reales de cada proyecto. Así, reconocemos que el «mismo» suelo se comportará de manera diferente bajo una pequeña zapata que bajo una gran losa de un edificio. Esta idea, conocida en el ámbito geotécnico, no debería pasarse por alto.

 

2. Los métodos tradicionales no explican ni integran la paradoja de la rigidez infinita en cimentaciones totalmente compensadas.

Cuando se proyectan cimentaciones con sótanos, la excavación compensa parte de la carga del edificio al retirar el peso del suelo existente. En estos casos, los métodos convencionales de cálculo de Ks (el 1-BAS, un método empírico, y el 2-REF, un método semidirecto) o no tienen en cuenta la «paradoja del balasto infinito» (1) o no la integran ni la armonizan (2).

Si la carga neta transmitida al terreno es próxima a cero o negativa, la deformación generada por la cimentación tiende a cero, ya que la profundidad de influencia del bulbo de tensiones tiende a cero y, por tanto, el valor del balasto vertical tiende a infinito. Con la propuesta metodológica del trabajo (3-NEW, un método directo), se resuelve esta paradoja al vincular Ks directamente con los asientos elásticos reales y con las cargas transmitidas por la estructura, lo que explica el fenómeno físico y elimina la paradoja en el cálculo mediante un límite mínimo de la profundidad de influencia (el 5 % de la carga bruta transmitida). En escenarios totalmente compensados, el método regula la respuesta mediante umbrales y el factor de seguridad (FS), evitando así resultados físicamente inconsistentes.

3. Estamos olvidando el factor de seguridad donde más importa: en los asientos.

En geotecnia, es habitual aplicar un factor de seguridad (FS) de entre 2,5 y 3,0 frente a la rotura del terreno. Sin embargo, cuando el diseño se basa en el límite de asientos (algo muy común en grandes losas), aplicamos un factor de seguridad de 1,0.

Se debería buscar una mayor coherencia en esta práctica, ya que, como señala la investigación, los límites de servicio (como los asientos) quedan desprotegidos frente a la variabilidad e incertidumbre del subsuelo. En otras palabras, no dejamos margen de seguridad para proteger la estructura frente a la fisuración, las deformaciones excesivas o los daños en los acabados, que son consecuencia directa de los asientos. La investigación propone un factor de seguridad formal para el cálculo de Ks (FS = 1,2 en condiciones estándar), lo que permite armonizar la seguridad en los estados límite últimos y de servicio.

4. El diseño más seguro resultó también el más sostenible en su ciclo de vida.

El estudio comparó tres alternativas de diseño (A1-BAS, A2-REF y A3-NEW) mediante un análisis de sostenibilidad del ciclo de vida. Inicialmente, la alternativa A1 (diseñada con el método tradicional) parecía la más rentable en términos de costes y emisiones de CO₂.

Sin embargo, al introducir el criterio social de seguridad, que cuantifica la fiabilidad estructural y la seguridad para los usuarios y se deriva del nuevo marco de cálculo, la alternativa A1 fue penalizada drásticamente. La ganadora fue la alternativa A3 (diseñada con el nuevo método), no por ser la mejor en un único aspecto, sino por ofrecer el mejor equilibrio global, destacando en el criterio clave de seguridad. De hecho, A3 consiguió una mejora relativa del 50 % en el rendimiento agregado de sostenibilidad. En la práctica, esto se tradujo en un diseño que, en comparación con la alternativa A2, redujo los costes de construcción en un 12,5 % y, en comparación con la alternativa A1, disminuyó los costes de mantenimiento a largo plazo en casi un 24 %, lo que demuestra que la seguridad y la eficiencia económica pueden ir de la mano.

5. Una mayor precisión en el cálculo no implica un sobrecoste, sino un uso más eficiente del suelo.

Un análisis más riguroso de un problema no tiene por qué dar soluciones conservadoras y, por tanto, costosas. Este estudio demuestra lo contrario. Al comparar la presión admisible bruta (Qba) que el terreno puede soportar sin exceder los asientos permitidos, los resultados fueron reveladores:

  • Método convencional (2-REF): Qba = 0,146 MPa.
  • Nuevo método propuesto (3-NEW): Qba = 0,265 MPa.

Este notable aumento no se debe a una alteración del suelo, sino a que el nuevo método modela con mayor precisión la interacción suelo-estructura, considerando la profundidad de influencia (19 metros en este caso) y los asientos elásticos reales, lo que evita el conservadurismo innecesario de los métodos simplificados. Esta mayor eficiencia se traduce directamente en un diseño más optimizado y competitivo. Esta optimización no solo reduce costes, sino que también minimiza el consumo de hormigón y acero, lo que la convierte en un pilar fundamental de la construcción sostenible.

Conclusión

Hemos visto que el módulo de balasto no es una propiedad intrínseca del suelo, sino una interacción dinámica; que los métodos tradicionales caen en paradojas; que, en algunos casos, pueden comprometer la seguridad donde más importa; y que, al corregir estos errores, el diseño más seguro también se revela como el más sostenible y eficiente. Al abandonar las simplificaciones anticuadas o demasiado conservadoras y adoptar modelos que reflejen la realidad de la interacción suelo-estructura, no solo podremos construir con mayor confianza, sino también de manera más inteligente y responsable con nuestros recursos.

Así pues, nos surge una pregunta final: si los cimientos de nuestros edificios se basan en principios desactualizados, ¿qué otras suposiciones fundamentales de la ingeniería debemos reexaminar para construir un futuro más resiliente?

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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5 ideas reveladoras sobre la vida secreta de nuestros edificios y puentes (y por qué debería importarte).

Colapso de una torre de viviendas en Ronan Point (Reino Unido). By Derek Voller, CC BY-SA 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=59931718

Cada día cruzamos puentes y entramos en edificios con una confianza casi absoluta en su solidez. Damos por hecho que el hormigón y el acero que nos rodean son permanentes. Sin embargo, la realidad es que estas estructuras, al igual que cualquier otra cosa, envejecen, se desgastan y están expuestas a amenazas constantes. Esta degradación no es un problema lejano, sino una realidad silenciosa que ya está aquí. Se trata, como ya he comentado algunas veces, de una verdadera «crisis de las infraestructuras». De eso nos estamos ocupando en el proyecto de investigación RESIFIFE, del cual soy investigador principal.

Para comprender la magnitud del desafío, basta con echar un vistazo a las cifras. Según el informe de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE) de 2021, casi el 42 % de todos los puentes de Estados Unidos tienen más de 50 años y un preocupante 7,5 % se consideran «estructuralmente deficientes». A nivel mundial, el panorama es igualmente preocupante. El Foro Económico Mundial estima que la brecha de inversión en infraestructuras podría alcanzar los 18 billones de dólares para el año 2040.

No se trata solo de un problema para ingenieros y gobiernos. Afecta a nuestra seguridad, a nuestra economía y a nuestro futuro. Por eso, hemos recopilado la investigación más reciente para compartir cinco de las ideas más reveladoras que los expertos están debatiendo sobre la gestión del ciclo de vida de nuestra infraestructura.

Los dos «enemigos» al que se enfrentan nuestras estructuras

La degradación de un edificio o un puente no es un proceso único. Para los ingenieros, el primer paso es siempre realizar un diagnóstico correcto. En este caso, hay dos tipos muy diferentes:

  • La degradación progresiva: piense en ella como un desgaste lento y constante. Se trata del «deterioro ambiental», por ejemplo, la corrosión del acero causada por la sal en el aire o la fatiga del material tras soportar cargas durante décadas. Es un enemigo paciente que debilita la estructura poco a poco a lo largo de toda su vida útil.
  • La degradación instantánea: son los impactos repentinos y violentos. Se trata de «eventos extremos», como terremotos, inundaciones o incluso desastres provocados por el ser humano. A diferencia de la degradación progresiva, un solo evento de este tipo puede reducir drásticamente el rendimiento de una estructura en cuestión de minutos.

Comprender esta diferencia es crucial, ya que no se puede utilizar la misma estrategia para reparar una grieta por fatiga que para recuperar una estructura después de un terremoto.

La caja de herramientas de los ingenieros: mantenimiento frente a reparación

Frente a estos dos enemigos, la ingeniería no lucha con las manos vacías. Cuenta con una caja de herramientas específica para cada amenaza, con dos categorías principales de soluciones o «mecanismos de intervención».

  • Mantenimiento: son acciones planificadas para combatir la degradación progresiva. Piense en ellas como la medicina preventiva. Estas «intervenciones preventivas o esenciales» incluyen tareas como reparar grietas, aplicar una nueva capa de pintura protectora o reemplazar componentes estructurales antes de que fallen. El objetivo es frenar el desgaste natural.
  • Reparación: son las acciones que se llevan a cabo en respuesta a la degradación instantánea. Pueden ser «preventivas», como reforzar una estructura (retrofit) para que resista mejor un futuro terremoto, o «correctivas», como las labores de recuperación para devolver la funcionalidad lo antes posible.

Este enfoque de «ciclo de vida» supone un cambio fundamental. En lugar de esperar a que algo se rompa para repararlo, los ingenieros modernos planifican, predicen e intervienen a lo largo de toda la vida útil de la estructura para garantizar su rendimiento a largo plazo.

Más allá de la seguridad: las cuatro formas de medir el «éxito» de una estructura

Es aquí donde el campo se ha vuelto realmente fascinante. La forma de evaluar el «éxito» de una estructura ha evolucionado desde una pregunta sencilla de «¿se ha caído o no?» basta un cuadro de mando sofisticado con cuatro indicadores clave. Para entenderlo mejor, podemos pensar en cómo se evalúa a un atleta profesional:

  • Fiabilidad (reliability): esta es la base. ¿Puede el atleta aguantar el esfuerzo de un partido sin lesionarse? Mide la probabilidad de que una estructura no falle en las condiciones para las que fue diseñada.
  • Riesgo (risk): este indicador va un paso más allá. Si el atleta se lesiona, ¿qué consecuencias tiene para el equipo? ¿Se pierde un partido clave o la final del campeonato? El riesgo tiene en cuenta las consecuencias de un fallo: sociales, económicas y medioambientales.
  • Resiliencia (resilience): este es un concepto más nuevo y crucial. En caso de lesión, ¿cuánto tiempo tardará el atleta en recuperarse y volver a jugar al máximo nivel? Mide la capacidad de una estructura para prepararse, adaptarse y, sobre todo, recuperarse de manera rápida y eficiente tras un evento extremo.
  • Sostenibilidad (sustainability): esta es la visión a largo plazo. ¿Está el atleta gestionando su carrera para poder jugar durante muchos años o se quemará en dos temporadas? La sostenibilidad integra los aspectos sociales, económicos y medioambientales para garantizar que las decisiones de hoy no afecten a las generaciones futuras.

Este cambio de enfoque para evaluar las consecuencias supone una revolución en el campo. Los expertos señalan un cambio de mentalidad fundamental: ya no basta con medir el rendimiento en términos técnicos. Ahora se centran en las consecuencias en el mundo real (sociales, económicas y ambientales), ya que estas ofrecen una visión mucho más fiel y significativa de lo que realmente está en juego.

 

La carrera contra el tiempo: por qué este campo está investigando ahora

El interés por modelar y gestionar el ciclo de vida de las estructuras no es solo una curiosidad académica, sino una respuesta directa a una necesidad global cada vez más acuciante. Un análisis de la investigación científica en este campo revela una clara «tendencia ascendente».

El número de artículos publicados sobre este tema ha crecido constantemente, pero se observa un «incremento importante» a partir de 2015. Este auge de la investigación no es académico, sino una respuesta directa a las alarmantes cifras que vimos al principio. La comunidad mundial de ingenieros está en una carrera contra el tiempo para evitar que ese déficit de 18 billones (18·1012) de dólares se traduzca en fallos catastróficos.

El futuro es inteligente: De la reparación a la predicción

Para gestionar esta complejidad, la ingeniería está recurriendo a herramientas cada vez más avanzadas que van más allá del cálculo tradicional. El objetivo es pasar de un enfoque reactivo a otro predictivo y optimizado. Es como pasar de ir al médico solo cuando tienes un dolor insoportable a llevar un reloj inteligente que monitoriza tu salud las 24 horas del día y te avisa de un problema antes incluso de que lo notes.

Entre las metodologías más destacadas se encuentran:

  • Optimización: algoritmos que ayudan a decidir cuál es la mejor estrategia de mantenimiento (cuándo, dónde y cómo intervenir) para obtener el máximo beneficio con recursos limitados.
  • Modelos de Markov: herramientas estadísticas que funcionan como un pronóstico del tiempo para las estructuras, ya que predicen su estado futuro basándose en su condición actual.
  • Inteligencia artificial (IA), aprendizaje automático y aprendizaje profundo: estas tecnologías permiten analizar grandes cantidades de datos (de sensores, inspecciones, etc.) para predecir fallos, identificar patrones invisibles al ojo humano y optimizar la gestión del ciclo de vida a una escala nunca antes vista.

Este cambio de paradigma significa que, en el futuro, las decisiones sobre cuándo reparar un puente o reforzar un edificio se tomarán con la ayuda de datos y algoritmos complejos que pueden prever el futuro de la estructura.

Conclusión: pensar en el mañana, hoy

Gestionar la salud de nuestra infraestructura es un desafío continuo, complejo y vital. Ya no basta con construir estructuras impresionantes; es fundamental adoptar una mentalidad de «ciclo de vida» que nos obligue a evaluar, intervenir y planificar constantemente pensando en el futuro. Solo así podremos garantizar que los edificios y puentes que usamos cada día no solo sean fiables, sino también resilientes ante los imprevistos y sostenibles para las próximas generaciones.

La próxima vez que cruces un puente, no pienses solo en dónde te lleva. Pregúntate cuál es su historia invisible en su lucha contra el paso del tiempo y si, como sociedad, estamos invirtiendo no solo para construir, sino también para perdurar.

Os dejo un vídeo que os puede servir de guía.

Referencias:

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Ni ladrillo ni hormigón: las 5 claves sorprendentes de la casa del futuro

De vez en cuando, los resultados de los trabajos de investigación de nuestro grupo tienen una gran repercusión. En algunos artículos anteriores podéis ver un ejemplo de la repercusión del proyecto RESILIFE. En este caso, se trata de una entrevista que me realizó Eduard Muñoz para el programa Un día perfecte. Se trata de un espacio donde se abre una puerta a todas aquellas personas con inquietudes culturales y científicas. Mi agradecimiento.

A continuación, os dejo un resumen de la entrevista. Al final del artículo, podréis escucharla completa. Espero que os resulte interesante.

El acceso a una vivienda digna, asequible y sostenible es uno de los grandes desafíos de nuestra era. Ante la escasez, el aumento de los costes y la necesidad de reducir el impacto medioambiental, buscar soluciones se ha convertido en una urgencia global. A menudo, las respuestas más innovadoras no provienen de las oficinas de las grandes constructoras, sino de la investigación académica. En este caso, un equipo de la Universitat Politècnica de València (UPV), dirigido por el investigador Víctor Yepes y la doctoranda Ximena Luque, ha desarrollado una nueva metodología que cambia nuestra forma de entender la construcción. Sus conclusiones, fruto de un riguroso análisis, desafían muchas de nuestras ideas preconcebidas sobre cómo debe ser la casa del futuro.

Olvida la idea del «barracón»: la prefabricación de alta calidad ya está aquí.

En España, la palabra «prefabricado» suele evocar una imagen de baja calidad, de construcciones temporales o «barracones» poco estéticos. Sin embargo, como explica Yepes, esta percepción está completamente desactualizada. Para desmontar este mito, propone una analogía contundente: las autocaravanas de gran lujo o los yates son elementos industrializados y prefabricados que alcanzan un altísimo nivel de acabado y calidad. El principio es el mismo: fabricar componentes en un entorno de fábrica controlado permite un nivel de precisión y de control de calidad difícil de lograr en una obra a la intemperie. Este nuevo enfoque de construcción industrializada no es una solución de segunda categoría, sino una tendencia en auge en los países nórdicos y en ciudades como Londres, que demuestra que la eficiencia de la fabricación en serie puede ir de la mano de la excelencia y el diseño.

La vivienda más eficiente está hecha de acero ligero.

El proyecto de investigación RESILIFE se centró en un caso de estudio en Perú, un país que se enfrenta a dos grandes desafíos en materia de vivienda: la prevalencia de la autoconstrucción de baja calidad y el alto riesgo sísmico. Tras analizar múltiples alternativas, desde los tradicionales muros de ladrillo y hormigón armado hasta paneles prefabricados, el estudio halló la solución óptima para este contexto específico: un sistema industrializado de acero ligero conocido como light steel frame.

Esta solución resultó ser superior por varias razones clave:

  • Seguridad sísmica: cumple con la estricta normativa de zonas de alto riesgo sísmico.
  • Eficiencia energética: proporciona un alto rendimiento energético, lo que reduce los costes de mantenimiento a largo plazo.
  • Estructura liviana: se basa en paneles prefabricados que conforman una estructura muy ligera.
  • Velocidad de construcción: permite una edificación extraordinariamente rápida, una ventaja crucial en situaciones de emergencia, como demostró China al construir un hospital en 15 días durante la pandemia.

Este caso demuestra que los materiales tradicionales no siempre son la respuesta más inteligente.

«El hormigón y el ladrillo son formas tradicionales de construcción en España, pero no hay que descartar otras posibilidades que, gracias a las nuevas tecnologías de inteligencia artificial, diseño asistido por ordenador, etc., harán que en el futuro sean posiblemente las más rápidas y eficientes».

— Víctor Yepes, investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH).

Reducir el coste de construcción no basta para solucionar la crisis de la vivienda.

Los sistemas industrializados, como el de acero ligero, pueden reducir los costes directos de construcción entre un 15 % y un 20 %, lo cual no es una cifra desdeñable. Sin embargo, este ahorro no es la solución mágica a la crisis de asequibilidad, al menos en España. El investigador señala una realidad estructural del mercado inmobiliario español: el suelo SUELE representa más del 50 % del precio final de una vivienda. Por lo tanto, aunque abaratar la construcción es un paso positivo, la solución fundamental para que los precios bajen pasa por otra vía: es necesario poner más suelo público en el mercado para equilibrar la oferta y la demanda.

La clave no es un tipo de casa, sino una «receta» inteligente para construirla.

Aunque la casa de acero ligero en Perú es un resultado interesante, el verdadero avance de esta investigación no es un producto, sino un proceso. El resultado más importante es la creación de una metodología universal y adaptable, un motor capaz de generar la mejor solución para cualquier lugar del mundo. El equipo ha desarrollado una herramienta objetiva e imparcial que, mediante el uso de inteligencia artificial, puede analizar las condiciones locales y determinar la solución constructiva más adecuada.

Esta metodología tiene en cuenta una gran variedad de factores para tomar la decisión más acertada.

  • Costes locales de energía, electricidad y transporte.
  • La normativa vigente en la zona.
  • Disponibilidad de materiales y mano de obra.
  • Nivel de especialización de los trabajadores locales.

Esto significa que la mejor solución para Perú no tiene por qué serlo para España o el Reino Unido. La verdadera innovación consiste en ofrecer una solución personalizada y optimizada para las circunstancias específicas de cada lugar.

El futuro de la construcción debe ser inteligente, pero también humano.

Este trabajo demuestra que el futuro de la vivienda no depende de aferrarse a un único material, sino de aplicar inteligencia y una visión holística. No obstante, los investigadores advierten contra una solución puramente tecnocrática. Un proceso industrial muy eficiente puede reducir costes, pero si deja de lado a la mano de obra local, simplemente cambia un problema por otro. Por ello, ahora estudian cómo integrar el «factor humano» en su metodología. La casa verdaderamente «inteligente» del futuro también debe tener un impacto social inteligente, equilibrando la eficiencia con el empleo.

El conocimiento para construir mejor ya existe. Como subraya Víctor Yepes, la ciencia y la universidad generan soluciones aplicables a problemas reales. Su llamamiento final es un recordatorio crucial para los responsables políticos y económicos: es hora de escuchar a la investigación y aplicar estos criterios para construir un futuro más sostenible y justo para todos.

Si la ciencia ya nos ofrece las herramientas para construir de forma más inteligente y sostenible, ¿estamos preparados como sociedad para adoptar el cambio?

Os dejo la entrevista completa. Espero que os resulte interesante.

Referencia

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

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El hormigón frente al mar: cómo alargar la vida de los edificios costeros

A continuación, os paso el contenido de una nota de prensa que ha lanzado la UPV sobre uno de nuestros trabajos de investigación relacionados con el proyecto RESILIFE.

Este trabajo se ha publicado en una de las revistas de mayor impacto científico, dentro del primer decil del JCR: Environmental Impact Assessment Review.

También os dejo enlaces a la noticia. Espero que os resulte interesante.

 

La UPV desarrolla una metodología pionera que combina economía, medioambiente y sociedad para decidir cómo construir y mantener de forma sostenible en entornos marinos.

Por las mañanas, cuando la brisa marina llega a las playas gaditanas, también transporta consigo algo menos poético que el aroma del mar: partículas de sal. Estas sales, cargadas de cloruros, penetran en los materiales de los edificios y aceleran la corrosión del hormigón armado. El resultado es un problema silencioso, pero de gran magnitud: estructuras que se deterioran antes de tiempo, con costes de reparación muy elevados y, en algunos casos, con riesgos para la seguridad.

Un equipo de la Universitat Politècnica de València (UPV) ha desarrollado una herramienta que podría cambiar la forma en la que se planifican las construcciones en la costa. Su investigación, publicada en la revista internacional Environmental Impact Assessment Review, propone un método novedoso que integra tres dimensiones de la sostenibilidad:

  • la económica (cuánto cuesta construir y mantener),
  • la ambiental (qué huella deja en términos de emisiones y recursos),
  • y la social (cómo afecta a trabajadores, vecinos y usuarios).

En palabras de Antonio J. Sánchez-Garrido, autor principal del trabajo: “No basta con calcular cuántos años puede durar un material; hay que considerar también qué impacto tendrá sobre la comunidad, sobre el medio ambiente y sobre el bolsillo de quienes deben mantenerlo”.

Un edificio piloto frente al mar

Para aterrizar su modelo, los investigadores eligieron un caso muy concreto: un hotel situado en primera línea de playa en Sancti Petri (Cádiz). A partir de ahí simularon doce alternativas constructivas distintas, desde cementos especiales hasta recubrimientos protectores o cambios en el tipo de acero de las armaduras.

A cada una de estas alternativas le aplicaron modelos matemáticos de predicción del deterioro y un sistema de decisión multicriterio (FUCOM–TOPSIS) que permite ordenar las opciones en función de su sostenibilidad. El horizonte temporal fue de 100 años, lo que ofrece una visión a largo plazo del ciclo de vida del edificio.

El resultado: una especie de “hoja de ruta” que indica qué material conviene utilizar y cada cuánto tiempo hay que intervenir para alargar la vida útil de la construcción.

Resultados que desmontan intuiciones

Uno de los hallazgos más llamativos es que las soluciones más duraderas no son necesariamente las más sostenibles. El acero inoxidable, por ejemplo, puede resistir más de un siglo sin apenas corrosión. Sin embargo, su elevado coste económico y el fuerte impacto ambiental asociado a su producción lo convierten en una opción menos recomendable si se busca un equilibrio global.

En cambio, alternativas como el cemento resistente a sulfatos (SRC) se posicionan como las más equilibradas: ofrecen buena durabilidad, costes razonables y un impacto ambiental moderado. Según el estudio, con esta solución bastaría con intervenir aproximadamente cada 53 años, lo que supone un gran ahorro económico y logístico.

Otros materiales, como las mezclas con humo de sílice o los tratamientos hidrofóbicos, también obtienen puntuaciones muy competitivas, alargando la vida útil de la estructura y reduciendo la necesidad de reparaciones frecuentes.

Más allá del cálculo técnico

El valor añadido del trabajo radica en su enfoque integral. Hasta ahora, muchas decisiones en construcción se han basado en criterios parciales: el coste inmediato, la resistencia mecánica o la facilidad de ejecución. La propuesta de la UPV va más allá al incluir también los efectos sociales: desde la generación de empleo en la fase de construcción y mantenimiento, hasta las molestias que las obras provocan en vecinos, turistas o trabajadores.

“Un hotel en primera línea de playa no puede permitirse cerrar cada pocos años para reparaciones. Reducir la frecuencia y la duración de las obras no solo ahorra dinero, sino que mejora la experiencia de quienes viven o disfrutan de esos espacios”, explica Víctor Yepes, coautor del estudio e investigador del Instituto ICITECH de la UPV.

Aplicaciones prácticas y futuro

Las aplicaciones de esta metodología son numerosas. Puede ayudar a promotores inmobiliarios a elegir materiales más sostenibles, a administraciones públicas a incluir métricas objetivas en sus licitaciones de obra, y a ingenieros y arquitectos a planificar proyectos con una visión a largo plazo.

Además, se trata de un modelo replicable y transparente, lo que significa que puede adaptarse a diferentes contextos: desde viviendas costeras hasta paseos marítimos, puentes o incluso puertos.

El equipo de la UPV ya trabaja en los siguientes pasos: incorporar inteligencia artificial y modelos probabilísticos para mejorar las predicciones, y validar la metodología en proyectos reales a gran escala, que permitan trasladar este conocimiento directamente al sector.

Un cambio de paradigma

En un momento en que Europa avanza hacia la neutralidad climática y exige a la construcción estándares más estrictos de sostenibilidad, este tipo de investigaciones se vuelven cruciales. No se trata solo de ahorrar dinero o prolongar la vida de los edificios, sino de repensar la relación entre infraestructuras, medio ambiente y sociedad.

La sal del mar seguirá siendo una amenaza para las estructuras costeras, pero gracias a esta metodología, los edificios podrán resistir mejor el paso del tiempo. Y, sobre todo, podrán hacerlo de manera más respetuosa con el planeta y con las personas que los habitan.

Referencia:

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

Esta investigación ha tenido repercusión en la prensa escrita. Aquí tenéis algunos enlaces:

https://cadenaser.com/comunitat-valenciana/2025/08/24/la-upv-propone-como-hacer-mas-duraderos-los-edificios-junto-al-mar-radio-valencia/

https://www.larazon.es/comunidad-valenciana/upv-crea-herramienta-que-ayuda-alargar-vida-util-edificios-situados-junto-mar_2025082468aad195fb354e4b3d1cad77.html

https://valenciaplaza.com/arquitectura-patrimonio-valencia-comunitat-valenciana/la-upv-crea-una-herramienta-que-ayuda-a-alargar-la-vida-util-de-los-edificios-situados-junto-al-mar

https://castellondiario.com/edificios-mas-duraderos-frente-al-mar-la-herramienta-pionera-de-la-upv/

https://www.lavanguardia.com/vida/20250824/10997986/crean-herramienta-ayuda-alargar-vida-util-edificios-situados-mar-agenciaslv20250824.html?utm_term=botones_sociales

UPV crea ferramenta per a prolongar la vida d’edificis costaners i optimitzar el seu manteniment

Os dejo también dos cortes de RNE y de La Ser sobre este mismo tema.

 

Economía circular en la industria del cemento y el hormigón

Figura 1. Economía circular. Fuente: PEMAR (2016-2022)

¿Qué es la economía circular y en qué se diferencia del modelo económico tradicional?

La economía circular es un modelo económico diseñado para eliminar los residuos y maximizar el uso eficiente de los recursos, todo lo cual contrasta con el modelo lineal tradicional de «tomar, hacer y desechar». Su objetivo principal es mantener los productos, materiales y recursos en uso durante el mayor tiempo posible. En la práctica, esto se consigue cerrando ciclos (transformando residuos en materias primas secundarias), ralentizando ciclos (alargando la vida útil de productos y materiales) y estrechando ciclos (maximizando el valor económico de una cantidad fija de recursos).

¿Por qué la industria del cemento y del hormigón está adoptando la economía circular?

Lo hace debido a los desafíos ambientales sin precedentes y a la creciente demanda de recursos. El Foro Económico Mundial señala que cada año se incorporan a la economía mundial 100 mil millones de toneladas de materiales, de los cuales cerca de la mitad se utilizan en ingeniería y construcción. Se estima que para el año 2100 se necesitarán dos mil millones de nuevos hogares, junto con su infraestructura de apoyo. La economía circular es esencial para reducir esta intensa demanda de recursos, mejorar la eficiencia en la fabricación y el diseño, maximizar la vida útil de los proyectos y minimizar y reutilizar los residuos. Además, la adopción de la economía circular es clave para que el sector alcance la neutralidad en emisiones de carbono para el año 2050, un objetivo global de la industria.

¿Cuáles son los principios clave de la economía circular aplicados al cemento y al hormigón según las «9R» del PNUMA?

El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) describe la economía circular en términos de nueve acciones «R», que, en el caso de materiales de construcción de larga duración como el cemento y el hormigón, se adaptan a seis categorías principales:

  • Reducir por diseño: disminuir la cantidad de material utilizado desde la fase de concepción.
  • Reciclar: evitar la eliminación de residuos y permitir que el material vuelva al ciclo de producción.
  • Readaptar: modificar elementos y componentes para un uso igual o mejor que el original.
  • Reutilizar: Utilizar los materiales o productos tal cual, siempre que sea posible.
  • Rechazar/Reducir: comprar o usar menos y utilizar artículos y servicios durante más tiempo.
  • Reparar, renovar o remanufacturar: reparar en lugar de reemplazar, renovar lo existente o remanufacturar equipos para que queden como nuevos. Estos principios son particularmente efectivos en el cemento y el hormigón, debido a su durabilidad y completa reciclabilidad.

¿De qué manera se aplican los conceptos de economía circular en las fases de diseño de productos y proyectos en la industria del cemento y del hormigón?

En la fase de diseño, la circularidad se aborda de dos maneras:

  • Diseño de productos: Por un lado, se optimizan las recetas de hormigón para cumplir con los requisitos técnicos y maximizar el contenido reciclado, por ejemplo, incorporando cenizas volantes como material cementoso suplementario (SCM) para reducir la cantidad de clínker y mejorar la durabilidad.
  • Diseño de proyectos: La versatilidad del hormigón permite a los diseñadores optimizar el uso de materiales y la circularidad. Esto incluye el uso de elementos prefabricados de hormigón que pueden desmontarse y reutilizarse en nuevos proyectos, así como la implementación de sistemas de construcción modular que facilitan la adaptación y el reúso.
Figura 2. https://www.oficemen.com/la-industria-cementera-en-su-objetivo-de-alcanzar-la-neutralidad-climatica-a-mitad-de-siglo-fija-en-un-43-el-objetivo-de-reduccion-de-co2-a-2030/#

¿Qué papel juega el reciclaje en la economía circular del cemento y el hormigón?

El reciclaje es fundamental para reducir el empleo de materias primas. En la producción de clínker, se emplea el procesamiento de residuos y materiales secundarios como combustibles y materias primas alternativas (ARMs), lo que permite sustituir combustibles fósiles y materias primas primarias, y gestionar residuos. En cuanto al hormigón y los agregados, el primero es completamente reciclable: sus componentes prefabricados pueden reciclarse para producir nuevos hormigones y el hormigón al final de su vida útil puede procesarse para producir áridos reciclados de calidad controlada que sustituyen a los áridos naturales.

¿De qué manera contribuye la durabilidad del hormigón a la reutilización y readaptación de proyectos?

La durabilidad y longevidad inherentes del hormigón lo convierten en un material ideal para la reutilización y readaptación. Los elementos de hormigón pueden diseñarse para ser desmontados y reutilizados en otros proyectos, incluidos sistemas prefabricados o diseños modulares completos. A nivel de proyecto, las estructuras de hormigón son intrínsecamente adecuadas para la readaptación, ya que tienen una larga vida útil, requieren poco mantenimiento y son resistentes a desastres naturales como inundaciones e incendios. Esto permite reutilizar edificios con estructuras de hormigón duraderas en lugar de demolerlos y reconstruirlos, como en el caso de la reconversión de antiguas fábricas en modernos espacios.

¿Qué nuevas tecnologías se están investigando para fomentar la economía circular en la industria del cemento y del hormigón?

Esta industria está invirtiendo en investigación y desarrollo de tecnologías innovadoras para aumentar la circularidad. Entre ellas, destacan los Materiales Cementosos Suplementarios (MCS), como las cenizas volantes y la escoria de alto horno granulada, que sustituyen parcialmente al clínker, reducen la huella de carbono y mejoran la durabilidad del hormigón. También se están llevando a cabo investigaciones para mejorar la recarbonatación del hormigón, es decir, el proceso natural por el cual el material absorbe CO₂ del medio ambiente. El objetivo es optimizar este proceso en el hormigón demolido al final de su vida útil para maximizar la absorción de CO₂ y contribuir a la reducción neta de carbono.

¿Qué iniciativas específicas propone la GCCA para acelerar la adopción de la economía circular en los sectores del cemento y el hormigón?

La Global Cement and Concrete Association (GCCA) propone varias iniciativas que requieren colaboración público-privada para establecer un marco regulatorio común:

  • Facilitar el uso de residuos como combustibles alternativos y materias primas en la producción de clínker, incentivando la segregación de residuos y la infraestructura para su procesamiento.
  • Promover el uso de materiales cementosos suplementarios (MCS) en la fabricación de cemento y hormigón, para lo cual los gobiernos deberían incluirlos en las especificaciones de los proyectos públicos y revisar las normativas de construcción.
  • Reducir y eliminar gradualmente los vertederos de residuos de construcción y demolición de hormigón, estableciendo normativas que obliguen a reciclar estos materiales. Con estos compromisos se pretende acelerar la implementación de principios circulares, informar sobre los progresos mediante métricas, innovar en productos y aplicaciones, colaborar para promover buenas prácticas y fomentar el diseño circular desde el principio.

Os paso un enlace a un artículo que profundiza sobre las ideas anteriores.

La Industria del Cemento y del Hormigón y su rol en la transición hacia una Economía Circular

Os dejo algunos vídeos al respecto, espero que os sean de interés.

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Más allá del coste inicial: cómo elegir la mejor estrategia de refuerzo sísmico con criterios de sostenibilidad

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Mathematics, revista indexada en el primer decil del JCR. Desarrolla un marco de decisión multicriterio que integra análisis del ciclo de vida (económico, ambiental y social) con técnicas avanzadas de decisión en entornos de incertidumbre (DEMATEL, DANP y TOPSIS en entornos difusos). El modelo se ha aplicado a un caso real de refuerzo de pilares de hormigón armado en Quito, una ciudad expuesta a riesgos sísmicos y volcánicos, por lo que los resultados son especialmente relevantes para la práctica profesional. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación RESILIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València, y es fruto de la colaboración con la Universidad Central de Ecuador. A continuación se recoge un resumen sintético del trabajo.

En los últimos años, la ingeniería civil ha tenido que replantear las estrategias de intervención en el patrimonio edificado. En regiones con alta peligrosidad sísmica, es imperioso reforzar las estructuras de hormigón armado construidas conforme a normativas antiguas. La demolición y reconstrucción, aunque técnicamente es posible, tiene un gran impacto ambiental y social, y supone un coste elevado. Por este motivo, la investigación reciente se orienta hacia metodologías que permitan adoptar soluciones integrales que equilibren la seguridad estructural, la sostenibilidad ambiental, la viabilidad económica y la aceptación social.

Un objetivo ambicioso: tomar decisiones informadas y sostenibles.

El objetivo del estudio es proporcionar a los ingenieros un procedimiento para priorizar técnicas de refuerzo sísmico de pilares de hormigón armado que tenga en cuenta de manera simultánea los siguientes aspectos:

  • Costes de ciclo de vida (LCC): diseño, construcción, mantenimiento y demolición.
  • Impactos ambientales (LCA): consumo de recursos, emisiones con efectos sobre la salud humana y daños a los ecosistemas.
  • Impactos sociales (S-LCA): seguridad de los trabajadores, derechos laborales, efectos sobre la comunidad local, compatibilidad arquitectónica y tiempo de interrupción del uso.

Lo novedoso es que estos criterios no se tratan como compartimentos estancos, sino como un sistema interdependiente en el que las decisiones económicas repercuten en lo social y lo ambiental, y viceversa.

La metodología paso a paso

  1. Selección de criterios: se identificaron nueve indicadores distribuidos en tres dimensiones (económica, ambiental y social).
  2. Análisis de relaciones causales (fuzzy DEMATEL): permitió visualizar qué criterios actúan como causa (por ejemplo, el coste de construcción influye en varios indicadores) y cuáles como efecto (por ejemplo, la salud humana se ve afectada por las decisiones ambientales y económicas).
  3. Determinación de pesos relativos (DANP): se asignó importancia a cada criterio teniendo en cuenta esas interdependencias. La dimensión social emergió como la de mayor peso global (44,6%), seguida de la ambiental (32,2%) y la económica (23,1%).
  4. Evaluación de alternativas (TOPSIS): se compararon tres técnicas habituales de refuerzo de pilares:
    • Encamisado con hormigón armado.
    • Encamisado con acero.
    • Revestimiento con CFRP (polímeros reforzados con fibra de carbono).
      Cada una se evaluó en todas las fases del ciclo de vida, desde la extracción de materias primas hasta el final de vida.

Resultados: el CFRP como mejor opción global

El análisis mostró perfiles muy diferenciados:

  • Hormigón armado (RC):
    • Ventaja: la alternativa más barata en coste inicial y en LCC.
    • Inconveniente: presenta los mayores impactos ambientales y sociales, debido al uso intensivo de materiales (cemento y áridos) y a la mayor duración y molestias de obra.
  • Acero (ST):
    • Ventaja: menor impacto social que el hormigón, reducción moderada de impactos ambientales.
    • Inconveniente: costes significativamente más altos, sobre todo en mantenimiento y fin de vida (protecciones contra corrosión, demolición).
  • CFRP:
    • Ventaja: mejor desempeño ambiental (hasta un 81% menos de consumo de recursos respecto al RC) y social (reducción de hasta un 85% en impactos sobre la sociedad). Además, tiempos de ejecución mucho más cortos, con mínima afectación al uso del edificio.
    • Inconveniente: coste inicial muy superior (un 154% más que el RC).
    • Resultado: pese a ese mayor coste inicial, es la alternativa mejor valorada globalmente cuando se consideran los 50 años de vida útil.

La conclusión es clara: el criterio de sostenibilidad a largo plazo favorece el uso del CFRP, aunque su adopción aún depende de la disponibilidad económica y de la madurez del mercado en cada contexto.

Aplicaciones prácticas en la ingeniería real

Para el proyecto de refuerzo de una estructura, este estudio ofrece varias lecciones prácticas:

  • Justificación técnica y económica: el marco permite presentar a clientes y administraciones un análisis riguroso que va más allá del presupuesto inicial, considerando impactos a 50 años.
  • Planificación de obra: la valoración de los tiempos de intervención y la compatibilidad arquitectónica muestra que soluciones como el CFRP pueden reducir notablemente la interrupción de la actividad en edificios de uso crítico (hospitales, colegios, edificios administrativos).
  • Selección de materiales: el análisis evidencia cómo el acero requiere medidas de protección adicionales frente a la corrosión, mientras que el hormigón aumenta considerablemente la huella de carbono. Esto impulsa a considerar materiales compuestos, incluso con su mayor precio, cuando la sostenibilidad y el servicio a la comunidad son prioritarios.
  • Diseño normativo y políticas públicas: al integrar impactos sociales, el modelo puede orientar normativas de rehabilitación sísmica en países con gran stock de edificaciones vulnerables, priorizando soluciones que maximicen beneficios sociales, además de estructurales.

Conclusiones y recomendaciones para la práctica profesional

  1. Mirar más allá del coste inicial: la ingeniería actual debe adoptar un enfoque de ciclo de vida para que las decisiones sean sostenibles y no hipotequen a futuras generaciones.
  2. Dar peso a lo social: en muchos contextos, el impacto en trabajadores y usuarios pesa tanto como la seguridad estructural. Reducir los tiempos de obra y las afecciones al entorno puede ser determinante.
  3. Promover materiales innovadores: el CFRP se posiciona como un referente en refuerzos sísmicos por su durabilidad, bajo impacto ambiental y beneficios sociales.
  4. Aplicar marcos multicriterio: metodologías como la propuesta permiten al ingeniero defender decisiones complejas con base científica y transparencia.
  5. Aprovechar el modelo en la planificación pública: puede guiar programas de rehabilitación masiva en países sísmicamente activos, optimizando recursos y beneficios.

En definitiva, este trabajo no solo aporta un modelo matemático, sino también una forma de pensar y justificar nuestras decisiones como ingenieros civiles. Es un claro ejemplo de cómo la integración de herramientas de análisis avanzado con criterios de sostenibilidad puede transformar la práctica profesional y alinearla con los retos del siglo XXI.

Este audio os puede servir para entender el trabajo realizado.

Os dejo un vídeo que resume este trabajo.

Referencia:

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

Como el artículo está publicado en abierto, os lo dejo para su descarga.

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Preguntas frecuentes sobre el futuro del hormigón

1. ¿Cuál es el problema principal con el hormigón tradicional y por qué es necesaria su transformación?

El hormigón ha sido un pilar fundamental en la construcción de infraestructuras globales gracias a su durabilidad, versatilidad y bajo coste. Sin embargo, su producción tiene un impacto ambiental significativo, ya que la fabricación de cemento, un componente esencial del hormigón, es responsable del 8 % de las emisiones globales de CO₂. Esto se debe principalmente a la calcinación de la piedra caliza para producir clínker, un proceso que libera grandes cantidades de dióxido de carbono. Dada la creciente urbanización, especialmente en regiones en desarrollo, es crucial disponer de un hormigón más sostenible para mitigar el cambio climático y alinear la industria de la construcción con los objetivos globales de sostenibilidad.

2. ¿Cómo se está abordando la reducción de emisiones de CO₂ relacionadas con el clínker en la producción de cemento?

La producción de clínker es el proceso que más emisiones genera dentro de la industria del hormigón. Para reducir sus emisiones, se están implementando varias estrategias:

  • Cemento LC3 (limestone calcined clay cement): Este cemento sustituye hasta el 50 % del clínker por una mezcla de arcilla calcinada y piedra caliza molida, lo que puede reducir las emisiones de CO₂ en un 40 % en comparación con el cemento Portland tradicional.
  • Uso de aditivos: Materiales como las cenizas volantes y la escoria de alto horno pueden mezclarse con el cemento para reducir el contenido de clínker sin comprometer la resistencia del hormigón y promover una economía circular mediante la reutilización de subproductos industriales.
  • Tecnologías de producción avanzadas: Se están investigando hornos de precalentamiento, sistemas de recuperación de calor y combustibles alternativos, como el hidrógeno o la energía solar concentrada, para hacer la producción de clínker más eficiente.

3. ¿Qué alternativas se están explorando para reemplazar los áridos naturales en el hormigón y cuál es su impacto?

Los áridos (arena y grava) constituyen la mayor parte del volumen del hormigón y su extracción natural conlleva impactos ambientales, como la degradación del paisaje y la pérdida de biodiversidad. Por ello, se están buscando alternativas sostenibles.

  • Áridos reciclados: Se obtienen de la trituración de residuos de construcción y demolición, lo que reduce la demanda de áridos vírgenes y la cantidad de residuos que van a parar a los vertederos. Son útiles en aplicaciones no estructurales y, gracias a las mejoras en las técnicas de procesamiento, cada vez lo son más en aplicaciones estructurales.
  • Áridos artificiales: Estos áridos, producidos a partir de subproductos industriales o residuos (como escoria de alto horno o cenizas volantes), pueden tener propiedades superiores y contribuir a la economía circular. La empresa Brimstone, por ejemplo, ha desarrollado áridos a partir de silicatos de calcio que no solo reemplazan a los naturales, sino que también capturan carbono, por lo que el hormigón resultante es «carbono negativo».
  • Áridos de plásticos reciclados: Aunque se encuentra en una etapa inicial, la incorporación de plásticos reciclados puede reducir tanto los residuos plásticos como la extracción de áridos, mejorando incluso la flexibilidad del material.

4. ¿Cómo contribuyen las energías renovables a un hormigón más sostenible?

La producción de cemento requiere mucha energía y la quema de combustibles fósiles es responsable de aproximadamente el 30 % de las emisiones de CO₂ asociadas al hormigón. La transición a energías renovables es clave:

  • Energía solar concentrada: Tecnologías como la desarrollada por Synhelion y Cemex utilizan espejos para enfocar la luz solar y generar el calor necesario para el proceso de calcinación en los hornos de cemento, reduciendo las emisiones y la dependencia de combustibles fósiles.
  • Energía eólica y solar fotovoltaica: Estas fuentes se emplean para alimentar las operaciones auxiliares de las plantas de cemento (trituración, molienda), reduciendo la huella de carbono general.
  • Biomasa y residuos industriales: El uso de residuos agrícolas, forestales e industriales como combustibles alternativos en los hornos de cemento permite reducir significativamente las emisiones de CO₂.
  • Hornos de precalentamiento y sistemas de recuperación de calor: Estas innovaciones mejoran la eficiencia energética al reutilizar el calor generado en el proceso, lo que reduce el consumo de energía primaria hasta en un 20 %.

5. ¿Qué papel juega la captura y almacenamiento de carbono (CCS) en la reducción de emisiones del hormigón?

La CCS es una tecnología prometedora para reducir significativamente las emisiones de CO₂. Consiste en capturar el CO₂ emitido durante la producción de cemento antes de que se libere a la atmósfera y almacenarlo de forma segura en formaciones geológicas subterráneas.

  • Proceso: El CO₂ se puede capturar mediante métodos de postcombustión (después de quemar combustibles), precombustión (antes de la combustión) u oxicombustión (usando oxígeno puro en la combustión).
  • Implantación: La planta que Heidelberg Materials tiene en Brevik (Noruega) es un ejemplo pionero, ya que captura aproximadamente el 90 % de sus emisiones de CO₂ (400 000 toneladas al año) para almacenarlas en el mar del Norte.
  • Beneficios y retos: La CCS puede reducir hasta en un 90 % las emisiones y es compatible con la infraestructura existente. No obstante, los costes de instalación y operación son elevados y el proceso requiere mucha energía, además de necesitar un almacenamiento seguro y permanente.

6. ¿Cómo se introduce el CO₂ directamente en la fabricación o vertido del hormigón para mejorar sus propiedades y reducir su huella de carbono?

Una innovación clave es la introducción de CO₂ capturado directamente en el hormigón fresco durante su mezcla, como lo hace la tecnología CarbonCure.

  • Proceso: El CO₂ se inyecta en la mezcla, donde reacciona con el calcio del cemento para formar carbonato de calcio, un proceso denominado mineralización. Este carbonato de calcio queda fijado de forma permanente en el interior del hormigón.
  • Beneficios: Reduce las emisiones en aproximadamente un 5-7 % por metro cúbico de hormigón y permite disminuir la cantidad de cemento necesaria, lo que a su vez reduce las emisiones de clínker.
  • Mejora de propiedades: El carbonato de calcio contribuye a una microestructura más densa, lo que incrementa la resistencia a la compresión del hormigón (hasta un 10%) y mejora su durabilidad.
  • Implantación: Esta tecnología está siendo adoptada por productores de Norteamérica y Europa en proyectos de construcción, lo que demuestra su viabilidad técnica y ambiental.

7. ¿Qué significa el concepto de «cascading» en el hormigón y cómo se relaciona con la economía circular y el reciclaje?

En el contexto de la economía circular, el aprovechamiento en cascada (en inglés, cascading) se refiere a la reutilización de materiales en diferentes niveles o aplicaciones para maximizar su valor antes de desecharlos definitivamente. En el caso del hormigón:

  • Cascading: Implica el desmontaje y la reutilización directa de piezas de hormigón, por ejemplo, bloques o paneles de un edificio antiguo en un nuevo proyecto, o su reutilización en aplicaciones de menor calidad si no pueden usarse estructuralmente, como áridos reciclados para pavimentos o rellenos. El objetivo es aprovechar el material en diferentes etapas de su ciclo de vida.
  • Reciclaje de hormigón: Este proceso consiste en triturar y procesar el hormigón demolido para convertirlo en áridos reciclados que pueden utilizarse en la producción de nuevos hormigones o como base en carreteras.
  • Relación: Ambos conceptos son complementarios y se enmarcan en la economía circular. El cascading puede ser una primera fase (reutilización directa) y el reciclaje supone un paso posterior para reintroducir los materiales en el ciclo productivo una vez que han llegado al final de su vida útil en la aplicación de mayor valor. El diseño para el desmontaje facilita el aprovechamiento en cascada, ya que permite la deconstrucción en lugar de la demolición para recuperar componentes.

8. ¿Cuáles son los principales desafíos y el futuro del hormigón sostenible?

El camino hacia un hormigón más sostenible implica superar varios desafíos:

  • Costes iniciales: La transición a energías renovables, tecnologías de captura de carbono y la implementación de sistemas de reciclaje implican altas inversiones iniciales.
  • Calidad y homogeneidad: Asegurar la calidad y consistencia de los áridos reciclados o materiales alternativos es un reto constante.
  • Regulación y estándares: Muchos códigos de construcción aún no se han actualizado para permitir el uso amplio de estas nuevas tecnologías y materiales en aplicaciones estructurales.
  • Conciencia y adopción: Es necesario aumentar la conciencia en la industria y facilitar la adopción masiva de estas innovaciones.

El futuro del hormigón pasa por la implementación a gran escala de estas tecnologías. Será crucial un esfuerzo conjunto de la industria, los gobiernos y la academia para superar las barreras técnicas, económicas y regulatorias. La inversión en investigación y desarrollo, junto con políticas de apoyo, permitirá que el hormigón no solo mitigue su impacto ambiental, sino que se posicione como un material clave en un futuro construido sobre principios de sostenibilidad y economía circular, convirtiéndose así en un aliado en la lucha contra el cambio climático.

A continuación os paso un audio que explica bien lo contenido en este artículo.

Os dejo varios vídeos sobre el futuro del hormigón y la tecnología CarbonCure. Espero que os resulte de interés.

Os paso un artículo al respecto, que espero os sea de interés.

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