Categoría: sostenibilidad

Neutralidad de carbono: tres claves de las nuevas normas ISO

En el mundo de la sostenibilidad empresarial, términos como «neutralidad de carbono» y «cero neto» están en todas partes. Sin embargo, existe una gran confusión acerca de su verdadero significado y muchas empresas utilizan estos términos como una potente herramienta de marketing, a menudo sin un respaldo claro ni riguroso. Esta situación ha generado escepticismo y alimentado las acusaciones de greenwashing. Para aportar claridad a este panorama, la Organización Internacional de Normalización (ISO) ha publicado nuevas normas para otorgar rigor y credibilidad a las declaraciones climáticas. En concreto, la norma ISO 14068-1 sustituye y supera la PAS 2060 como punto de referencia anterior y proporciona un marco global más estricto. Este artículo desglosa los aspectos más relevantes de estas nuevas normas (ISO 14068-1 y la futura ISO 14060) de manera fácil de entender.

1. La jerarquía es inegociable: primero reducir, luego compensar.

El cambio más fundamental que introduce la norma ISO 14068-1 es el establecimiento de una jerarquía estricta para alcanzar la neutralidad de carbono. Se acabaron los atajos. La norma formaliza un principio de mitigación que prioriza la descarbonización intrínseca sobre las acciones compensatorias. La máxima prioridad y el primer paso obligatorio son la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), tanto directas como indirectas, y el aumento de la eliminación de GEI en la propia cadena de valor de la organización.

La compensación de emisiones mediante la compra de créditos de carbono solo está permitida como último recurso y para equilibrar las «emisiones residuales». La norma define estas emisiones de forma muy precisa como «las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) no abatidas que quedan después de aplicar todas las acciones de reducción de emisiones de GEI técnicamente y económicamente viables».

Este punto es crucial, ya que pone fin a una de las prácticas más criticadas: la de que las empresas adquieren créditos baratos para declarar una supuesta neutralidad sin haber descarbonizado sus operaciones. Esto supone un cambio fundamental en la rendición de cuentas corporativa, pues se pasa de preguntar «¿qué podemos comprar para parecer sostenibles?» a «¿qué debemos cambiar fundamentalmente en nuestras operaciones?».

2. «Neutralidad de carbono» y «cero neto» no son sinónimos (y las normas lo saben).

Aunque a menudo se usan indistintamente, los estándares de la ISO los tratan como conceptos complementarios, pero distintos. Esta distinción es clave para entender la estrategia climática de una organización y revela una hoja de ruta de dos velocidades: una para el corto plazo y otra para la transformación a largo plazo.

  • La norma ISO 14068-1 (Neutralidad de carbono) aplica a corto plazo, durante el período de un informe específico. Su ámbito de aplicación es amplio, ya que abarca tanto organizaciones como productos y eventos. Permite alcanzar la neutralidad mediante la compensación con créditos de carbono externos (fuera de los límites de la organización) para equilibrar las emisiones no reducidas. Supone un paso intermedio importante, pero no es el destino final.
  • La futura ISO 14060 (Cero Neto) se concibe como un plan a largo plazo (por ejemplo, con el objetivo de 2050) y está alineada con el Acuerdo de París. Su ámbito de aplicación es más limitado, ya que se aplica a organizaciones, pero no a productos ni servicios. La diferencia filosófica y estratégica más importante es que, para neutralizar las emisiones residuales, esta futura norma exige dar prioridad a las eliminaciones de carbono realizadas dentro del inventario de gases de efecto invernadero (GEI) de la propia organización, en lugar de depender de compensaciones externas.
https://revistanormalizacion.une.org/87/nuevos-estandares-iso-para-alcanzar-la-neutralidad-de-carbono-y-el-cero-neto/

Esta distinción ofrece a las empresas una hoja de ruta más clara y honesta: un objetivo inmediato y verificable (la neutralidad) y una meta final mucho más ambiciosa y transformadora (el cero neto).

3. Se acabaron los créditos de carbono de «dudosa calidad».

Uno de los mayores riesgos de ecoblanqueo proviene del uso de créditos de carbono baratos y de bajo impacto, que no suponen una reducción real de emisiones. La norma ISO 14068-1 aborda este problema de frente, exigiendo que cualquier crédito utilizado sea de «alta calidad».

Para garantizarlo, la norma establece una serie de criterios específicos y verificables:

  • Deben cumplir con el criterio de adicionalidad (la reducción de emisiones no habría ocurrido sin el proyecto).
  • Deben ser medibles, permanentes y certificados.
  • Deben evitar la doble contabilidad (es decir, que el mismo crédito sea reclamado por dos entidades).
  • Deben ser ex post, es decir, que correspondan a reducciones o remociones ya ocurridas.
  • Su fecha de emisión debe ser inferior a cinco años del inicio del periodo para el que se declara la neutralidad.

El impacto de estos requisitos es profundo: los criterios «ex post» y la antigüedad máxima de cinco años reducirán drásticamente el volumen de créditos aceptables en el mercado. Esto obligará a las empresas a ser más selectivas, aumentará el coste de la compensación creíble y, en consecuencia, incentivará aún más la reducción interna de emisiones.

El objetivo de estos requisitos es claro: la norma proporciona una lista detallada de lo que se entiende por alta calidad con el fin de minimizar el riesgo de lavado de imagen verde y de que las declaraciones puedan verificarse internamente o por terceros.

Con estos requisitos tan estrictos se pretende restaurar la credibilidad de la compensación de carbono y garantizar que, cuando se utilice, sea una herramienta legítima y efectiva.

Conclusión: Hacia una ambición climática verificable.

Estas nuevas normas ISO no son meros tecnicismos. Suponen un cambio de paradigma y son herramientas fundamentales para impulsar la acción climática empresarial. Los principios de ambición y urgencia, centrales en la ISO 14068-1, sientan las bases de todo el marco. La estricta jerarquía (punto 1) y los rigurosos criterios para los créditos (punto 3) materializan el principio de urgencia, exigiendo una acción inmediata y real. Por su parte, la hoja de ruta que distingue entre neutralidad y cero neto (Clave 2) encarna el principio de ambición, ya que establece un camino claro hacia una descarbonización profunda y alineada con la ciencia.

El objetivo final es claro: pasar de las meras declaraciones de marketing a un progreso medible, transparente y verificable. Se pretende que la neutralidad de carbono deje de ser una etiqueta y se convierta en el resultado de una estrategia climática sólida y creíble.

Con estas reglas más claras sobre la mesa, ¿estamos ante el fin de la era del greenwashing y el comienzo de una verdadera carrera hacia la neutralidad climática?

En este audio podemos escuchar una conversación sobre este tema.

En este vídeo se resumen las ideas más importantes sobre la neutralidad de la huella de carbono.

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El coste humano de la innovación: Lo que revela el análisis del ciclo de vida social

La ingeniería actual ha evolucionado más allá de lo técnico para integrar la responsabilidad social como un pilar fundamental de la ética profesional. En este artículo, destacamos la importancia de la Evaluación del Ciclo de Vida Social (SLCA), una herramienta esencial para medir el impacto en los derechos humanos y las condiciones laborales de cada proyecto. A continuación, ofrecemos una síntesis de las ideas clave de la revisión sistemática presentada en el artículo “Social life cycle assessment: a systematic review from the engineering perspective”, de Yagmur Atescan Yuksel y colaboradores. Exploraremos cómo esta metodología está cobrando importancia en sectores como el de la energía y el de la mecánica, y analizaremos sus principales tendencias y desafíos metodológicos. Al final, en las referencias, podéis ver también algunos de los trabajos que hemos realizado en nuestro grupo de investigación al respecto.

Introducción: El lado oculto de la sostenibilidad.

Cuando pensamos en «sostenibilidad» en el ámbito de la ingeniería, solemos imaginar paneles solares, turbinas eólicas y procesos de producción extremadamente eficientes. Hablamos de reducir emisiones, optimizar el uso de recursos y minimizar el impacto ambiental. Sin embargo, esta visión, aunque correcta, es incompleta. La sostenibilidad tiene una tercera dimensión crucial que a menudo se pasa por alto en los cálculos técnicos: el impacto social y humano.

Para medir esta dimensión, se desarrolló una herramienta específica conocida como Análisis del Ciclo de Vida Social (ACVS) o Social Life Cycle Assessment (SLCA), impulsada por organizaciones de referencia como el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) y la Sociedad de Toxicología y Química Ambiental (SETAC). El objetivo del ACVS es sencillo, pero profundo: evaluar cómo los productos y procesos afectan a las personas a lo largo de toda su vida útil. En este artículo se presenta una revisión sistemática de 196 estudios de ACVS en ingeniería, que revela los hallazgos más impactantes sobre el verdadero coste humano de la innovación.

1. El foco universal: la seguridad y el bienestar del trabajador.

A pesar de la enorme diversidad de campos de la ingeniería —desde la energía y la automoción hasta la construcción y la química—, el análisis de casi doscientos estudios revela una preocupación principal y constante: el impacto en los trabajadores. Antes de analizar las complejas dinámicas comunitarias o el bienestar del consumidor, la atención se centra abrumadoramente en las personas que hacen posible la producción. Las subcategorías que se han evaluado de forma más consistente en todas las disciplinas son salud y seguridad, salario justo, horas de trabajo, trabajo infantil y trabajo forzoso.

Si bien estas preocupaciones son universales, el análisis muestra matices: la ingeniería mecánica, por ejemplo, pone un énfasis particular en la «formación y educación» de los trabajadores, reconociendo el valor del capital humano en la fabricación avanzada.

Este resultado es fundamental. No se trata de un enfoque arbitrario, sino de una consecuencia directa de dónde se materializan los impactos de la ingeniería. La mayoría de los estudios se centran en la extracción de materias primas, la fabricación y la cadena de suministro, ámbitos en los que los efectos sobre los trabajadores y las comunidades cercanas son más pronunciados. Esto subraya que la base de una ingeniería socialmente responsable consiste en garantizar la dignidad y la seguridad de todas las personas a lo largo de la cadena de producción, antes de aspirar a impactos más abstractos.

2. La transición energética tiene su propia carga social.

Resulta sorprendente que el sector de la energía, con un 30 % del total, sea el campo de la ingeniería en el que más se aplica el análisis de ciclo de vida social. Esto resulta sorprendente, ya que instintivamente asociamos la producción de energía con debates ambientales sobre las emisiones de carbono y el agotamiento de los recursos.

Sin embargo, los estudios demuestran que, además de las preocupaciones laborales comunes, el sector energético presenta impactos únicos que van desde el consumidor hasta la sociedad en su conjunto. Entre ellos, destacan los siguientes: — La desigualdad en el coste de la electricidad (un impacto directo en el consumidor), así como la seguridad energética y el agotamiento de las reservas de combustibles fósiles (impactos que afectan a la sociedad en general).

Esto supone una advertencia crítica para los líderes políticos e industriales. Debido al papel fundamental que desempeña el sector en la infraestructura nacional y en la transición hacia la sostenibilidad, una mala gestión de sus aspectos sociales no solo afecta a un producto, sino que también puede poner en peligro la seguridad energética de un país y aumentar la desigualdad social. La carrera hacia la energía limpia no es solo un desafío técnico, sino también un complejo problema de justicia y equidad.

3. El gran desafío: medir lo social sin una «regla» estándar.

A diferencia de las evaluaciones ambientales (ACV), que cuentan con metodologías más estandarizadas, la evaluación del ciclo de vida social (ACVS) enfrenta un obstáculo considerable: la falta de un marco universalmente aceptado. La revisión de estudios concluye que esta falta de estandarización dificulta enormemente la comparación de resultados entre diferentes proyectos, tecnologías e incluso países.

Un ejemplo perfecto de este problema es la inconsistencia en el uso de la «unidad funcional» (UF). En un análisis ambiental, la UF es fundamental (por ejemplo, «el impacto por cada 1000 kilómetros recorridos por un coche»). Sin embargo, muchos estudios de ACVS no la definen ni la aplican de manera consistente. La razón es simple, pero crucial: mientras que las emisiones pueden medirse por producto (por ejemplo, por coche), los impactos sociales, como las «condiciones laborales», se extienden a toda una organización o a un sector, por lo que resulta casi imposible atribuirlos a una sola «unidad» de producción.

Este desafío nos enseña una lección valiosa: medir el impacto humano es inherentemente más complejo y depende del contexto en el que se miden las emisiones de CO₂. Esta flexibilidad metodológica no solo supone un reto académico, sino que también plantea un segundo obstáculo más práctico: la lucha persistente por obtener datos fiables.

4. La falta de datos fiables: el talón de Aquiles del análisis social.

Una de las mayores limitaciones para realizar un ACVS preciso es la disponibilidad y la calidad de los datos. A diferencia de los datos económicos o medioambientales, que suelen ser cuantitativos y estar bien documentados, los datos sociales tienden a ser cualitativos, difíciles de verificar, incompletos o desactualizados, sobre todo en cadenas de suministro globales y opacas.

Para mitigar este problema, han surgido bases de datos especializadas como la Social Hotspots Database (SHDB) y la Product Social Impact Life Cycle Assessment (PSILCA). Su función no es proporcionar datos exactos de un proveedor concreto, sino evaluar el nivel de riesgo social (desde bajo hasta muy alto) en combinaciones específicas de país y sector industrial, con el fin de identificar los denominados «puntos calientes» en la cadena de suministro. Por ejemplo, pueden alertar sobre un alto riesgo de trabajo infantil en el sector textil de un país determinado, y así guiar a las empresas sobre dónde deben enfocar sus auditorías.

No obstante, la calidad de los datos sigue siendo un desafío sistémico. Como concluye el estudio, los datos sociales a menudo están desactualizados, incompletos o sesgados, lo que puede dar lugar a evaluaciones imprecisas o engañosas.

5. El futuro es inteligente: cómo la tecnología podría resolver el problema.

A pesar de los desafíos, el futuro del ACVS parece prometedor y la solución podría provenir de la propia ingeniería. Para superar los obstáculos metodológicos y de datos, la investigación futura se centra en la integración de tecnologías avanzadas capaces de transformar el análisis social.

Entre las soluciones propuestas se incluye el uso de herramientas de la Industria 4.0 para lograr la trazabilidad de datos sociales en tiempo real. También se plantea el uso del análisis de datos impulsado por inteligencia artificial para validar y verificar la información recopilada. Asimismo, se sugieren modelos de dinámica de sistemas para comprender las relaciones de causa y efecto entre distintos factores sociales. Por último, se consideran los modelos basados en agentes (ABM) para simular la influencia de las decisiones individuales en los resultados sociales.

En resumen, el futuro de la evaluación social podría dejar de ser un análisis retrospectivo y estático para convertirse en una herramienta dinámica y predictiva. En lugar de ser un informe que se elabora al final, podría convertirse en un panel de control en tiempo real, integrado directamente en los procesos de toma de decisiones de los ingenieros, para guiar el diseño hacia resultados verdaderamente sostenibles.

Conclusión: ¿Estamos haciendo las preguntas correctas?

La ingeniería se encuentra en medio de una profunda transformación. Su enfoque se está ampliando, pasando del «qué» y el «cuánto» al «cómo» y al «para quién». El análisis del ciclo de vida social es una manifestación de esta evolución, ya que busca dar voz y establecer métricas de los impactos humanos de la tecnología.

Aunque los desafíos metodológicos y de disponibilidad de datos siguen siendo significativos, el campo avanza a gran velocidad. La creciente aplicación del ACVS en sectores clave y la exploración de soluciones tecnológicas demuestran un compromiso real con una visión más integral de la sostenibilidad.

Así surge una pregunta final que no solo interpela a quienes trabajan en ingeniería, sino también a toda la sociedad: ¿se está diseñando el futuro teniendo en cuenta no solo qué construir, sino también cómo y para quién? Al proyectar el futuro, ¿se están incorporando de manera consciente estas mismas preguntas?

Esta conversación nos permite conocer este tema de manera entretenida y clara.

En este vídeo se presenta una síntesis de las ideas más interesantes del tema.

Aquí os dejo una presentación que resume lo más interesante del artículo.

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Referencias:

Luque Castillo, X., & Yepes, V. (2025). Multi-criteria decision methods in the evaluation of social housing projects. Journal of Civil Engineering and Management, 31(6), 608–630. https://doi.org/10.3846/jcem.2025.24425

Luque Castillo, X., & Yepes, V. (2025). Life cycle assessment of social housing construction: A multicriteria approach. Building and Environment, 282, Article 113294. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2025.113294

Navarro, I. J., Martí, J. V., & Yepes, V. (2023). DEMATEL-based completion technique applied for the sustainability assessment of bridges near shore. International Journal of Computational Methods and Experimental Measurements, 11(2). https://doi.org/10.18280/ijcmem.110206

Navarro, I. J., Villalba, I., Yepes-Bellver, L., & Alcalá, J. (2024). Social life cycle assessment of railway track substructure alternatives. Journal of Cleaner Production, 450, Article 142008. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.142008 

Martínez-Muñoz, D., Martí, J. V., & Yepes, V. (2025). Game theory-based multi-objective optimization for enhancing environmental and social life cycle assessment in steel-concrete composite bridges. Mathematics, 13(2), Article 273. https://doi.org/10.3390/math13020273

Martínez-Muñoz, D., Martí, J. V., & Yepes, V. (2022). Social impact assessment comparison of composite and concrete bridge alternatives. Sustainability, 14(9), Article 5186. https://doi.org/10.3390/su14095186

Salas, J., & Yepes, V. (2024). Improved delivery of social benefits through the maintenance planning of public assets. Structure and Infrastructure Engineering, 20(5), 699–714. https://doi.org/10.1080/15732479.2022.2121844

Sánchez-Garrido, A. J., Navarro, I. J., & Yepes, V. (2026). Multivariate environmental and social life cycle assessment of circular recycled-plastic voided slabs for data-driven sustainable construction. Environmental Impact Assessment Review, 118, Article 108297. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2025.108297 

Sierra, L. A., Yepes, V., & Pellicer, E. (2018). A review of multi-criteria assessment of the social sustainability of infrastructures. Journal of Cleaner Production, 187, 496–513. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.03.022

Sierra-Varela, L., Calabi-Floody, A., Valdés-Vidal, G., Yepes, V., & Filun-Santana, A. (2025). Determination of the social contribution of sustainable additives for asphalt mixes through fuzzy cognitive mapping. Applied Sciences, 15(7), Article 3994. https://doi.org/10.3390/app15073994

Yüksek, Y. A., Haddad, Y., Cox, R., & Salonitis, K. (2026). Social life cycle assessment: A systematic review from the engineering perspective. International Journal of Sustainable Engineering, 19(1), Article 2605864. https://doi.org/10.1080/19397038.2025.2605864 

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Preguntas y respuestas sobre la DANA de Valencia que nos obligan a reflexionar

1. ¿Cómo explica el «modelo del queso suizo» que la DANA de 2024 no fuera solo un fenómeno natural, sino un fallo de múltiples barreras de defensa?

Esta pregunta aborda la raíz del desastre y la diferencia entre las condiciones latentes —infraestructuras obsoletas, urbanismo en zonas inundables y falta de mantenimiento— y los fallos activos —retrasos en las alertas y errores en la coordinación de la emergencia—. El análisis revela que la catástrofe ocurrió porque los «agujeros» de distintas áreas —la política, la supervisión, la infraestructura y la respuesta inmediata— se alinearon, lo que permitió que el peligro atravesara todas las defensas. Además, subraya que los desastres no son puramente «naturales», sino el resultado de decisiones humanas y de la ocupación de cauces críticos.

2. ¿Por qué se considera la infraestructura hidráulica un «seguro de vida» y qué consecuencias tuvo la falta de ejecución de las obras proyectadas en el barranco del Poyo?

El significado central de las fuentes técnicas y de las comisiones de investigación radica en que demuestran que las obras hidráulicas salvan vidas. Mientras que Valencia se salvó gracias al nuevo cauce del Turia y las poblaciones del río Magro vieron reducidos sus daños por la presa de Forata, la cuenca del Poyo carecía de infraestructuras de laminación, por lo que se produjo una avenida destructiva sin precedentes. La falta de inversión, la ralentización administrativa y la priorización de criterios ambientales por encima de los estructurales impidieron la ejecución de proyectos ya diseñados y aprobados.

3. ¿De qué manera el «fin de la estacionariedad climática» obliga a la ingeniería y al urbanismo a abandonar los registros históricos y adoptar un diseño basado en el rendimiento y la resiliencia?

Las fuentes consultadas destacan que el cambio climático ha invalidado el uso exclusivo de datos históricos para predecir el futuro. Fenómenos como la DANA de 2024 demuestran que lo que antes se consideraba un evento con un periodo de retorno de 500 años ahora puede ocurrir con mucha mayor frecuencia. Por tanto, es necesario rediseñar las infraestructuras con mayores márgenes de seguridad (retornos de 1000 años), utilizar modelos probabilísticos y aplicar el diseño basado en el desempeño (PBD), que garantiza que un sistema pueda seguir funcionando o recuperarse rápidamente cuando sea superado.

4. ¿Por qué la «retirada estratégica» de las zonas de alto riesgo y el rediseño arquitectónico resiliente son ahora imperativos para convivir con el «riesgo residual» que las infraestructuras no pueden eliminar?

Esta pregunta aborda el hecho de que, durante décadas, se ha construido con una grave «amnesia hidrológica», ocupando zonas de flujo preferente que la naturaleza ha acabado por reclamar. El análisis de las fuentes indica que, dado que el «riesgo cero» no existe y las presas pueden verse superadas por eventos extremos, la reconstrucción no debe limitarse a reparar, sino a reubicar las infraestructuras críticas (colegios, centros de salud) fuera de las zonas de alto riesgo. En cuanto a las viviendas que permanecen en áreas inundables, se propone un cambio radical en los códigos de edificación: prohibir dormitorios y garajes en las plantas bajas, elevar las instalaciones críticas (electricidad, calderas) y utilizar materiales resistentes al agua que permitan recuperar rápidamente la funcionalidad. Por último, las fuentes subrayan que la educación pública y la cultura de la prevención (siguiendo modelos como el japonés) son medidas de bajo coste y alto impacto que salvan vidas cuando las barreras físicas fallan.

5. ¿Qué cambios son imprescindibles en la gobernanza y la coordinación institucional para evitar que la reconstrucción sea una mera réplica de los errores del pasado?

Las fuentes coinciden en que la reconstrucción no puede limitarse a reponer lo perdido, pues, de lo contrario, se perpetuaría la vulnerabilidad. Se recomienda la creación de un «ministerio del pensamiento» o de un equipo de reflexión que establezca directrices estratégicas a largo plazo y evite la «rapidez ilusoria» de las obras tácticas. Además, se reclama una gobernanza interadministrativa eficaz, posiblemente mediante consorcios en los que las administraciones deleguen competencias para unificar presupuestos y decisiones técnicas sobre las políticas, y así superar la fragmentación y la parálisis burocrática.

Creo que dos analogías o metáforas pueden aclarar algunos conceptos básicos:

  • Gestionar el territorio hoy es como construir en la ladera de un volcán. Podemos instalar sensores y construir diques para desviar la lava (infraestructuras), pero la verdadera seguridad depende de no construir los dormitorios en el camino de la colada (ordenación del territorio) y de que todos los habitantes sepan exactamente qué mochila coger y hacia dónde correr cuando suene la alarma (concienciación comunitaria).
  • Gestionar el riesgo de inundaciones hoy en día es como conducir un coche moderno por una autopista peligrosa: no basta con tener un motor potente (infraestructuras hidráulicas), también es necesario que los cinturones de seguridad y el airbag funcionen (alertas y protección civil), que el conductor esté capacitado (concienciación comunitaria) y que las normas de circulación se adapten a las condiciones meteorológicas de la vía, y no a cómo era el asfalto hace cincuenta años.

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Evaluación multidimensional de losas aligeradas con plástico reciclado.

Acaban de publicar un artículo nuestro en Environmental Impact Assessment Review, una de las revistas de mayor impacto científico, dentro del primer decil del JCR. En este trabajo se sintetizan los resultados de un estudio exhaustivo sobre un sistema constructivo innovador: las losas biaxiales de hormigón armado aligeradas con esferas o discos de plástico 100 % reciclado (Losa Aligerada, VS). La investigación se enmarca en el proyecto RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. A continuación, se presenta un resumen del trabajo y de la información de contexto.

La investigación aborda la necesidad crítica de reducir el impacto ambiental del sector de la construcción, responsable de casi la mitad del consumo mundial de materias primas y de más de un tercio del consumo de energía. El estudio integra un análisis estadístico multivariado basado en datos empíricos de 67 edificios reales, así como una evaluación del ciclo de vida ambiental (E-LCA) y una evaluación del ciclo de vida social (S-LCA), para ofrecer una valoración multidimensional completa.

Hallazgos clave:

  • Modelo predictivo robusto: se desarrolló un modelo estadístico de alta precisión (R² ajustado = 98,26 %) para el predimensionamiento del espesor de las losas aligeradas, utilizando como variables clave el canto del aligerante, la sobrecarga de uso y el cuadrado de la luz. Este modelo ofrece una herramienta práctica para optimizar el diseño en las etapas iniciales.
  • Ahorro sustancial de materiales: en comparación con un sistema de losa reticular convencional con bloques de EPS (losas convencionales), el sistema VS reduce el consumo de hormigón entre un 23 % y un 33 % y el de acero de refuerzo hasta un 29 %.
  • Beneficios ambientales cuantificados: el sistema VS demuestra una reducción media del 25 % en el impacto ambiental total a nivel de punto final. El potencial de calentamiento global (PCG) se reduce en media en un 24 %, alcanzando un 30 % en luces de seis metros. El hormigón sigue siendo el principal contribuyente de emisiones en ambos sistemas.
  • Mejoras en el desempeño social: la S-LCA revela que el sistema VS disminuye los riesgos sociales hasta en un 20 % en la categoría de «Comunidad local» y en un 19 % en la de «Trabajadores». Estas mejoras se deben a una menor demanda de mano de obra en obra, a la reducción de los movimientos de materiales pesados y a una mayor seguridad laboral.

En conclusión, el estudio demuestra empíricamente que el sistema de losas aligeradas con plástico reciclado es una alternativa materialmente eficiente y sostenible que promueve los principios de la economía circular. Los resultados proporcionan una base de pruebas sólida que respalda la adopción de esta tecnología, informa sobre el desarrollo de códigos de construcción y guía las políticas públicas hacia prácticas constructivas más resilientes y con bajas emisiones de carbono.

1. Contexto: El desafío de la sostenibilidad en la construcción.

El sector de la construcción es un importante motor económico a nivel mundial, pero también uno de los principales contribuyentes al cambio climático y al agotamiento de los recursos. Es responsable de aproximadamente el 50 % del uso de materiales y del 36 % del consumo total de energía a nivel mundial. Solo la producción de cemento representa entre un 5 % y un 7 % de las emisiones globales de CO₂. Se prevé que la demanda de materiales superará los 90 mil millones de toneladas para 2050, por lo que resulta imperativo alinear las prácticas constructivas con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) en el marco de la Economía Circular (EC).

Dentro de los edificios, los forjados y las losas estructurales son los elementos que más impacto ambiental tienen debido a la gran cantidad de hormigón y acero que se emplea en su fabricación. Las innovaciones en los sistemas de losas, como los métodos modernos de construcción (MMC), son fundamentales para la descarbonización. Sin embargo, la adopción de estas tecnologías se ve obstaculizada por la falta de marcos de evaluación estandarizados que integren de manera coherente las tres dimensiones de la sostenibilidad: ambiental, social y económica. En particular, la dimensión social a menudo se pasa por alto.

2. Análisis de sistemas constructivos.

El estudio realiza una evaluación comparativa entre un sistema de losa innovador (VS) y otro convencional (CS) desde un enfoque de ciclo de vida integral.

Sistema innovador: losa aligerada biaxial (VS).

  • Descripción: consiste en una losa plana de hormigón armado bidireccional y sin vigas, aligerada mediante la inclusión de elementos huecos. Dichos aligerantes son esferas o discos fabricados con polietileno de alta densidad (HDPE) reciclado al 100 %. El sistema está diseñado para ser totalmente reciclable al final de su vida útil.
  • Configuración: Los discos se utilizan en losas de entre 16 y 28 cm de espesor, mientras que las esferas se emplean en losas de entre 28 y 42 cm de espesor. Al eliminar el hormigón no estructural del núcleo de la losa, el peso propio se reduce hasta un 35 % respecto a una losa maciza.
  • Ventajas: permite luces más largas, reduce las cargas sísmicas, simplifica los encofrados, acelera la ejecución y puede disminuir la altura total del edificio.
Losa aligerada biaxial (VS) mediante la inclusión de elementos huecos.

Sistema de referencia: losa convencional (CS).

  • Descripción: se define como una losa reticular bidireccional (también llamada «waffle») de hormigón armado, aligerada con bloques de poliestireno expandido (EPS).
  • Configuración: Este sistema se apoya sobre vigas y presenta nervios visibles en su cara inferior (intradós), ya que los bloques de EPS que conforman dichos nervios quedan expuestos.

3. Metodología de evaluación integrada.

El estudio emplea un marco metodológico triple para evaluar y comparar exhaustivamente los sistemas de losas. El análisis abarca «de la cuna a la tumba» y la unidad funcional se define como 1 m² de losa diseñada para 50 años de servicio.

3.1. Análisis estadístico multivariado.

Para compensar la ausencia de códigos de diseño estandarizados para el sistema VS, se ha desarrollado un modelo predictivo para dimensionar su espesor.

  • Base de datos: El análisis se basa en datos empíricos de 75 tipos de losas procedentes de 67 edificios reales construidos principalmente en Argentina. El conjunto de datos abarca luces de entre 5,2 y 15 metros y espesores de entre 16 y 42 centímetros.
  • Proceso: se realizó un análisis de regresión multivariado en tres etapas, comenzando por una regresión lineal simple y avanzando hasta un modelo más complejo que considera múltiples variables predictoras.
  • Validación: La solidez del modelo final se verificó mediante pruebas estadísticas, como la prueba de Durbin-Watson (para detectar autocorrelación), el análisis de residuos estudiantados (para detectar valores atípicos) y la comprobación de la homocedasticidad y la normalidad de los residuos.

3.2. Evaluación del ciclo de vida ambiental (E-LCA)

  • Metodología: se utilizó el método ReCiPe 2016 con una perspectiva jerárquica (H), evaluando los impactos a nivel de punto medio (18 categorías específicas) y de punto final (agrupados en tres áreas de daño: salud humana, ecosistemas y disponibilidad de recursos).
  • Bases de datos y software: el inventario del ciclo de vida se modeló con el programa informático OpenLCA, utilizando la base de datos Ecoinvent v3.2.
  • Asignación de cargas: para el plástico reciclado, se aplicó el método de asignación «cut-off», según la norma ISO 14044. Esto significa que los aligerantes de HDPE reciclado solo heredan las cargas ambientales de su propio proceso de reciclaje y no las de la producción de plástico virgen.

3.3. Evaluación del ciclo de vida social (S-LCA).

  • Metodología: el análisis se realizó siguiendo las directrices de UNEP/SETAC y utilizando un modelo coherente con el de la E-LCA.
  • Bases de datos y software: se utilizó la base de datos SOCA v2, una ampliación de Ecoinvent que adapta el marco de PSILCA (Evaluación del ciclo de vida del impacto social de los productos).
  • Indicadores y grupos de interés: los riesgos sociales se cuantificaron mediante el indicador de Riesgo Medio por Hora (MRH). Se evaluaron cuatro grupos de interés (trabajadores, comunidades locales, sociedad y actores de la cadena de valor) mediante veinte subcategorías relevantes para el sector de la construcción.

4. Resultados clave y hallazgos

4.1. Modelo predictivo para el predimensionamiento de losas VS.

El análisis estadístico culminó en un modelo de regresión múltiple robusto y preciso para estimar el espesor de la losa (t).

  1. Precisión del modelo: el modelo final (ecuación 3) alcanzó un coeficiente de determinación ajustado (R²) del 98,26 %, lo que indica un poder explicativo excepcional.
  2. Variables significativas: las variables con mayor influencia estadística en el espesor de la losa fueron las siguientes:
    – Canto del aligerante de plástico (He).
    – Cuadrado de la luz principal (L²).
    – Sobrecarga de uso característica (Q₁).

Fórmula simplificada: para facilitar su aplicación práctica en el diseño preliminar, se derivó una fórmula simplificada (ecuación 4) que reemplaza los coeficientes decimales por fracciones simples, manteniendo una alta precisión con un margen conservador.

Ecuación refinada (3): 𝑡 (cm) = 6,0064 + (0,7717 ∙ 𝐻𝑒) + (0,3679 ∙ 𝑄1) + (0,0553 ∙ 𝐿2)

Ecuación simplificada (4): 𝑡 (cm) = 6 + (4/5 ∙ 𝐻𝑒) + (2/5 ∙ 𝑄1) + (𝐿/√18)²

4.2. Resultados de la evaluación ambiental (E-LCA)

La E-LCA demuestra claras ventajas ambientales del sistema VS frente al CS.

Indicador clave Reducción lograda por el sistema VS Observaciones
Ahorro de hormigón 23 % – 33 % La mayor reducción se observa en luces más cortas (6 m).
Ahorro de acero Hasta 29 % La mayor reducción se observa en luces de 6 m.
Potencial de calentamiento global (PCG) 24 % (promedio), hasta 30 % (luz de 6 m) El hormigón es el principal contribuyente (53,5 % en VS, 55,8 % en CS).
Impacto ambiental total (punto final) 25 % (promedio) Reducciones de hasta el 29 % en salud humana y del 31% en recursos.
Etapa del ciclo de vida dominante Fabricación Representa el 89 % del impacto total en ambos sistemas.
  • Análisis de punto medio: el sistema VS muestra un mejor rendimiento en 17 de las 18 categorías de impacto evaluadas. La única excepción es la categoría «Ocupación de suelo agrícola», ya que la base de datos Ecoinvent atribuye el uso del suelo a los plásticos (incluidos los reciclados). Las reducciones más notables se observan en el agotamiento de fósiles (29 %) y en la formación de oxidantes fotoquímicos (28 %).

4.3. Resultados de la evaluación social (S-LCA)

El sistema VS también genera beneficios sociales cuantificables, principalmente gracias a su eficiencia en el uso de materiales y a la simplificación de los procesos de construcción.

  • Principales reducciones del riesgo social:
    • Comunidad local: reducción de hasta un 20 % (para una luz de 6 m).
    • Trabajadores: reducción de hasta un 19 % a una altura de 6 m.
  • Causas de las mejoras: estas reducciones se deben a la disminución de las horas de trabajo en obra, a la reducción del transporte y del movimiento de materiales pesados y a una menor exposición a riesgos laborales.
  • Focos de riesgo del sector: para ambos sistemas, las categorías con mayor riesgo social son:
    • Trabajadores: factores relacionados con la carga de trabajo, como las contribuciones a la Seguridad Social, los riesgos de trabajo infantil y los gastos sindicales (77 % del impacto en el VS).
    • Sociedad: la falta de educación es el factor predominante (76 % del impacto en ambos casos)

5. Implicaciones, limitaciones y conclusiones

Este estudio aporta una validación empírica rigurosa que demuestra que el sistema de losas aligeradas con plástico reciclado constituye un avance significativo hacia una construcción circular y de bajo carbono.

Implicaciones clave:

  • Para diseñadores e ingenieros, el modelo de predimensionamiento ofrece una herramienta fiable para acelerar la toma de decisiones en las primeras fases del diseño, optimizar el uso de materiales sin comprometer la seguridad.
  • Para la industria y los reguladores, los datos cuantitativos sobre los beneficios ambientales y sociales pueden informar la creación de nuevos códigos de construcción, guías de diseño y políticas de compra pública verde que incentiven la adopción de la construcción modular.
  • Contribución a la economía circular: el sistema no solo reduce el consumo de materiales vírgenes, sino que también otorga un uso de alto valor a los residuos de plástico HDPE, inmovilizándolos de forma segura en la estructura del edificio durante décadas y evitando que contaminen los ecosistemas.

Limitaciones reconocidas:

  • Análisis económico: no se realizó una evaluación del coste del ciclo de vida (LCCA) debido a la falta de datos económicos detallados, lo cual es crucial para su adopción en el mercado.
  • Contexto geográfico: la mayoría de los casos de estudio (63 de 67) provienen de Argentina, por lo que los resultados reflejan las prácticas constructivas y la combinación energética de este país. Para extrapolar los resultados a otras regiones, sería necesario validarlos con datos locales.
  • Alcance del análisis: el estudio se centra en el componente (1 m² de losa) y no cuantifica los impactos per cápita según la tipología de vivienda.

Conclusión final:

El sistema de losas aligeradas (VS) con plástico reciclado es una tecnología superior en términos de sostenibilidad multidimensional en comparación con un sistema convencional. Al combinar un análisis estructural empírico con una evaluación medioambiental y social exhaustiva, esta investigación aporta las pruebas necesarias para superar las barreras normativas y acelerar la transición hacia un entorno construido más eficiente en el uso de los recursos, socialmente responsable y alineado con los objetivos de sostenibilidad global.

Referencia:

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Multivariate Environmental and Social Life Cycle Assessment of Circular Recycled-Plastic Voided Slabs for Data-Driven Sustainable Construction. Environmental Impact Assessment Review, 118, 108297. DOI:10.1016/j.eiar.2025.108297

En esta conversación se pueden escuchar algunas de las ideas más importantes del trabajo.

Este vídeo sintetiza algunos de los conceptos y resultados del artículo.

Aquí os dejo un documento de síntesis.

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5 lecciones sorprendentes de la IA para construir puentes más sostenibles y económicos.

La tesis doctoral leída recientemente por Lorena Yepes Bellver se centra en la optimización del diseño de puentes de losa de hormigón pretensado para pasos elevados con el fin de mejorar la sostenibilidad económica y ambiental mediante la minimización de costes, energía incorporada y emisiones de CO₂. Con el fin de reducir la elevada carga computacional del análisis estructural, la metodología emplea un marco de optimización de dos fases asistido por modelos sustitutos, en el que se destaca el uso de Kriging y redes neuronales artificiales (RNA).

En concreto, la optimización basada en Kriging condujo a una reducción de costes del 6,54 % al disminuir significativamente el consumo de hormigón y acero activo sin comprometer la integridad estructural. Si bien las redes neuronales demostraron una mayor precisión predictiva global, el modelo Kriging resultó más eficaz para identificar los óptimos locales durante el proceso de búsqueda. El estudio concluye que las configuraciones de diseño óptimas priorizan el uso de altos coeficientes de esbeltez y suponen una reducción del hormigón y del acero activo en favor del acero pasivo, con el fin de mejorar la eficiencia energética. Finalmente, la investigación integra la toma de decisiones multicriterio (MCDM, por sus siglas en inglés) para evaluar de manera integral los diseños en función de sus objetivos económicos, estructurales y ambientales.

Cuando pensamos en la construcción de grandes infraestructuras, como los puentes, suele venirnos a la mente la imagen de proyectos masivos, increíblemente caros y con un gran impacto ambiental. Son gigantes de hormigón y acero que, aunque necesarios, parecen irrenunciablemente vinculados a un alto coste económico y ecológico.

Sin embargo, ¿y si la inteligencia artificial nos estuviera mostrando un camino para que estos gigantes de hormigón fueran más ligeros, económicos y respetuosos con el planeta? Una reciente tesis doctoral sobre la optimización de puentes está desvelando hallazgos impactantes y, en muchos casos, sorprendentes. Este artículo resume esa compleja investigación en cinco lecciones clave y a menudo sorprendentes que no solo se aplican a los puentes, sino que anuncian una nueva era en el diseño de infraestructuras.

1. La sostenibilidad cuesta mucho menos de lo que crees.

Uno de los descubrimientos más importantes de la investigación es que la idea de que la sostenibilidad siempre implica un alto sobrecoste es, en gran medida, un mito. La optimización computacional demuestra que la viabilidad económica y la reducción del impacto ambiental no son objetivos opuestos.

La tesis doctoral lo cuantifica con precisión: un modesto aumento de los costes de construcción (inferior al 1 %) puede reducir sustancialmente las emisiones de CO₂ (en más de un 2 %). Este dato es muy relevante, ya que demuestra que con un diseño inteligente asistido por modelos predictivos se puede conseguir un beneficio medioambiental significativo con una inversión mínima. La sostenibilidad y la rentabilidad pueden y deben coexistir en el diseño de las infraestructuras del futuro.

2. El secreto está en la esbeltez: cuanto más fino, más eficiente.

En el diseño de un puente, la «relación de esbeltez» es un concepto clave que define la proporción entre la altura del tablero (su grosor) y la longitud del vano principal. Tradicionalmente, podríamos pensar que «más robusto es más seguro», pero la investigación demuestra lo contrario.

El estudio identificó una relación de esbeltez óptima para minimizar el impacto ambiental. Concretamente, el estudio halló una relación de esbeltez de aproximadamente 1/30 para optimizar las emisiones de CO₂ y de aproximadamente 1/28 para optimizar la energía incorporada. Esto significa que, en lugar de construir puentes masivos por defecto, los modelos de IA demuestran que un diseño más esbelto y afinado no solo es estructuralmente sólido, sino también mucho más eficiente en el uso de materiales. Este diseño más esbelto se logra no solo usando menos material en general, sino también mediante un sorprendente reequilibrio entre los componentes clave de la estructura, como veremos a continuación.

3. El equilibrio de materiales: menos hormigón, más acero (pasivo).

Quizás uno de los descubrimientos más sorprendentes es que el diseño más sostenible no consiste simplemente en utilizar menos cantidad de todos los materiales. La solución óptima es más un reequilibrio inteligente que una simple reducción general.

La investigación revela que los diseños optimizados lograron reducir el uso de hormigón en un 14,8 % y de acero activo (el acero de pretensado que tensa la estructura) en un 11,25 %. Sin embargo, este descenso se compensa con un aumento de la armadura pasiva (el acero convencional que refuerza el hormigón). Esto resulta contraintuitivo, ya que la intuición ingenieril a menudo favorece una reducción uniforme de los materiales. Sin embargo, los modelos computacionales identifican un complejo intercambio —sacrificar un material más barato (hormigón) por otro más caro (acero pasivo)— para alcanzar un diseño globalmente óptimo en términos de coste y emisiones de CO₂, un equilibrio que sería extremadamente difícil de lograr con métodos de diseño tradicionales.

4. Precisión frente a dirección: El verdadero poder de los modelos predictivos.

Al comparar diferentes modelos de IA, como las redes neuronales artificiales y los modelos Kriging, la tesis doctoral reveló una lección fundamental sobre su verdadero propósito en ingeniería.

El estudio reveló que, si bien las redes neuronales ofrecían predicciones absolutas más precisas, el modelo Kriging era más eficaz para identificar las regiones de diseño óptimas. Esto pone de manifiesto un aspecto crucial sobre el uso de la IA en el diseño: su mayor potencial no radica en predecir un valor exacto, como si fuera una bola de cristal, sino en guiar al ingeniero hacia la «región» del diseño donde se encuentran las mejores soluciones posibles. La IA es una herramienta de exploración y dirección que permite navegar por un universo de posibilidades para encontrar de forma eficiente los diseños más prometedores.

5. La optimización va directo al bolsillo: reducción de costes superior al 6 %.

Más allá de los objetivos medioambientales, la investigación demuestra que estos modelos de IA son herramientas muy potentes para la optimización económica directa. Este descubrimiento no se refiere al equilibrio entre coste y sostenibilidad, sino a la reducción pura y dura de los costes del proyecto.

La tesis doctoral muestra que el método de optimización basado en Kriging consigue una reducción de costes del 6,54 %. Esta importante reducción se consigue principalmente minimizando el uso de materiales: un 14,8 % menos de hormigón y un 11,25 % menos de acero activo, el acero de pretensado más especializado y costoso. Esto demuestra de forma contundente que los modelos sustitutivos no solo sirven para alcanzar metas ecológicas, sino que también son una herramienta de gran impacto para la optimización económica en proyectos a gran escala.

Conclusión: Diseñando el futuro, un puente a la vez.

La inteligencia artificial y los modelos de optimización han dejado de ser conceptos abstractos para convertirse en herramientas prácticas que permiten descubrir formas novedosas y eficientes de construir la infraestructura del futuro. Los resultados de esta investigación demuestran que es posible diseñar y construir puentes que sean más económicos y sostenibles al mismo tiempo.

Estos descubrimientos no solo se aplican a los puentes, sino que abren la puerta a una nueva forma de entender la ingeniería. Si la IA puede rediseñar algo tan grande como un puente para hacerlo más sostenible, ¿qué otras grandes industrias están a punto de transformarse con un enfoque similar?

En este audio podéis escuchar una conversación sobre este tema.

Este vídeo resume las ideas principales.

Aquí tenéis un documento resumen de las ideas básicas.

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Referencias:

YEPES-BELLVER, L.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Predictive modeling for carbon footprint optimization of prestressed road flyovers. Applied Sciences, 15(17), 9591. DOI:10.3390/app15179591

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

ZHOU, Z.; WANG, Y.J.; YEPES-BELLVER, L.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Intelligent monitoring of loess landslides and research on multi-factor coupling damage. Geomechanics for Energy and the Environment, 42:100692. DOI:10.1016/j.gete.2025.100692

ZHOU, Z.; YEPES-BELLVER, L.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Study on the failure mechanism of deep foundation pit of high-rise building: comprehensive test and microstructure coupling. Buildings, 15(8), 1270. DOI:10.3390/buildings15081270

YEPES-BELLVER, L.; BRUN-IZQUIERDO, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Surrogate-assisted cost optimization for post-tensioned concrete slab bridges. Infrastructures, 10(2): 43. DOI:10.3390/infrastructures10020043.

BLIGHT, T.; MARTÍNEZ-PAGÁN, P.; ROSCHIER, L.; BOULET, D.; YEPES-BELLVER, L.; YEPES, V. (2025). Innovative approach of nomography application into an engineering educational context. Plos One, 20(2): e0315426. DOI:10.1371/journal.pone.0315426

NAVARRO, I.J.; VILLALBA, I.; YEPES-BELLVER, L.; ALCALÁ, J. Social Life Cycle Assessment of Railway Track Substructure Alternatives. J. Clean. Prod. 2024, 450, 142008.

YEPES-BELLVER, L.; BRUN-IZQUIERDO, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2024). Artificial neural network and Kriging surrogate model for embodied energy optimization of prestressed slab bridges. Sustainability, 16(19), 8450. DOI:10.3390/su16198450

YEPES-BELLVER, L.; BRUN-IZQUIERDO, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2023). Embodied energy optimization of prestressed concrete road flyovers by a two-phase Kriging surrogate model. Materials, 16(20); 6767. DOI:10.3390/ma16206767

YEPES-BELLVER, L.; BRUN-IZQUIERDO, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2022). CO₂-optimization of post-tensioned concrete slab-bridge decks using surrogate modeling. Materials, 15(14):4776. DOI:10.3390/ma15144776

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Tesis doctoral: Optimización sostenible y resiliente de edificios con estructuras híbridas y mixtas

De izquierda a derecha: Fermín Navarrina, Víctor Yepes, Iván Negrín, Tatiana García y Rasmus Rempling.

Hoy, 19 de diciembre de 2025, ha tenido lugar la defensa de la tesis doctoral de D. Iván Antonio Negrín Díaz, titulada “Metaheuristic optimization for the sustainable and resilient design of hybrid and composite frame building structures with advanced integrated modeling”, dirigida por los profesores Víctor Yepes y Moacir Kripka. La tesis ha obtenido la máxima calificación de sobresaliente «cum laude». A continuación, presentamos un breve resumen de la misma.

El cambio climático y la rápida expansión de las áreas urbanas han intensificado el impacto ambiental del sector de la construcción, responsable de cerca del 37 % de las emisiones globales de CO₂ y de más de un tercio del consumo energético mundial. Por tanto, mejorar la sostenibilidad y la resiliencia de las estructuras de edificios se ha convertido en una prioridad esencial, plenamente alineada con los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas. Esta tesis doctoral aborda este reto mediante el desarrollo de un marco de diseño optimizado que permite obtener soluciones innovadoras, sostenibles y resilientes para estructuras porticadas.

El objetivo principal de la investigación es crear y validar metodologías avanzadas que integren tipologías estructurales híbridas y mixtas con estrategias de optimización de vanguardia apoyadas en modelos estructurales de alta fiabilidad. Para ello, se formulan problemas de optimización que consideran conjuntamente criterios económicos, ambientales, constructivos, de durabilidad y de seguridad estructural, e incorporan, además, aspectos frecuentemente ignorados, como la interacción suelo-estructura, la robustez frente al colapso progresivo y el desempeño ambiental a lo largo del ciclo de vida de la estructura. Entre los objetivos específicos, destacan los siguientes: evaluar metaheurísticas avanzadas y técnicas de optimización asistida por metamodelos; cuantificar los riesgos de modelos estructurales simplificados; integrar la resiliencia como restricción de diseño; valorar los beneficios de tipologías híbridas y mixtas; explorar estrategias de optimización multiobjetivo; y comparar enfoques de diseño basados en fases iniciales y en el ciclo de vida.

Los resultados muestran que las estrategias metaheurísticas avanzadas y asistidas por metamodelos (como BBO-CINS, enfoques basados en Kriging y Optimización Escalarizada de Pareto) superan claramente a los algoritmos tradicionales, ya que logran reducciones de hasta el 90 % en el coste computacional en problemas de un solo objetivo y mejoras de hasta el 140 % en la calidad del frente de Pareto en problemas de varios objetivos. Asimismo, se evidencia el riesgo de simplificar en exceso los modelos estructurales: omitir aspectos críticos, como la interacción suelo-estructura o los elementos secundarios (forjados, muros), puede distorsionar el diseño, comprometer la seguridad (por ejemplo, al subestimar la resistencia al colapso) y aumentar los impactos ambientales a largo plazo, debido al deterioro acelerado y a las mayores necesidades de mantenimiento. También se demuestra que, al incorporar la resiliencia como restricción de diseño en lugar de tratarla como un objetivo de optimización, es posible mejorar la robustez frente al colapso progresivo sin perjudicar la sostenibilidad y reducir la carga ambiental del diseño robusto en torno al 11 % al considerar elementos estructurales secundarios.

A nivel de componentes estructurales, la optimización de las vigas de acero soldadas confirmó las ventajas de la hibridación y de las geometrías variables, lo que dio lugar a la tipología Transversely Hybrid Variable Section (THVS), que reduce los costes de fabricación hasta en un 70 % respecto a las vigas I convencionales. Su integración en pórticos compuestos de hormigón armado y elementos THVS proporcionó mejoras adicionales en sostenibilidad, con reducciones del 16 % en emisiones y del 11 % en energía incorporada en las fases iniciales de diseño, y hasta un 30 % en emisiones de ciclo de vida en comparación con los sistemas tradicionales de hormigón armado. La inclusión de forjados y muros estructurales amplificó estos beneficios, reduciendo los impactos del ciclo de vida hasta en un 42 % respecto a configuraciones de pórticos en las que solo el esqueleto trabaja estructuralmente (omitiendo forjados y muros).

En conjunto, esta tesis demuestra que las metodologías de diseño basadas en la optimización, apoyadas en modelos estructurales realistas y en estrategias computacionales avanzadas, permiten concebir edificios que, al mismo tiempo, son más sostenibles y resilientes. Al resaltar las ventajas de las tipologías híbridas y mixtas e integrar la resiliencia sin comprometer la sostenibilidad, la investigación establece un marco claro para el diseño contemporáneo. Además, al enfatizar la optimización a lo largo de todo el ciclo de vida, ofrece una base metodológica sólida para impulsar una nueva generación de edificaciones alineadas con los objetivos globales de sostenibilidad y de acción climática.

Referencias:

  1. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Life-cycle environmental impact optimization of an RC-THVS composite frame for sustainable construction. Engineering Structures, 345, 121461. DOI:10.1016/j.engstruct.2025.121461
  2. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Manufacturing cost optimization of welded steel plate I-girders integrating hybrid construction and tapered geometry. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 140, 1601-1624. DOI:10.1007/s00170-025-16365-2
  3. NEGRÍN, I.; CHAGOYÉN, E.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). An integrated framework for Optimization-based Robust Design to Progressive Collapse of RC skeleton buildings incorporating Soil-Structure Interaction effects. Innovative Infrastructure Solutions, 10:446. DOI:10.1007/s41062-025-02243-z
  4. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Design optimization of a composite typology based on RC columns and THVS girders to reduce economic cost, emissions, and embodied energy of frame building construction. Energy and Buildings, 336:115607. DOI:10.1016/j.enbuild.2025.115607
  5. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Metamodel-assisted design optimization of robust-to-progressive-collapse RC frame buildings considering the impact of floor slabs, infill walls, and SSI implementation. Engineering Structures, 325:119487. DOI:10.1016/j.engstruct.2024.119487
  6. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2024). Optimized Transverse-Longitudinal Hybrid Construction for Sustainable Design of Welded Steel Plate Girders. Advances in Civil Engineering, 2024:5561712. DOI:10.1155/2024/5561712.
  7. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2023). Multi-criteria optimization for sustainability-based design of reinforced concrete frame buildings. Journal of Cleaner Production, 425:139115. DOI:10.1016/j.jclepro.2023.139115
  8. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2023). Metamodel-assisted meta-heuristic design optimization of reinforced concrete frame structures considering soil-structure interaction. Engineering Structures, 293:116657. DOI:10.1016/j.engstruct.2023.116657
  9. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2023). Design optimization of welded steel plate girders configured as a hybrid structure. Journal of Constructional Steel Research, 211:108131. DOI:10.1016/j.jcsr.2023.108131
  10. TERREROS-BEDOYA, A.; NEGRÍN, I.; PAYÁ-ZAFORTEZA, I.; YEPES, V. (2023). Hybrid steel girders: review, advantages and new horizons in research and applications. Journal of Constructional Steel Research, 207:107976. DOI:10.1016/j.jcsr.2023.107976.
  11. NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2023). Metamodel-assisted design optimization in the field of structural engineering: a literature review. Structures, 52:609-631. DOI:10.1016/j.istruc.2023.04.006

 

Optimización multiobjetivo de pasarelas mixtas: un equilibrio entre sostenibilidad y protección frente al fuego

Acaban de publicar un artículo nuestro en Structural Engineering and Mechanics, una de las revistas de referencia del JCR. Este trabajo sintetiza los resultados de un estudio en el que se presenta un marco de optimización multiobjetivo innovador para el diseño de pasarelas peatonales con estructuras mixtas de acero y hormigón.

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 contextual.

El objetivo principal de esta investigación ha sido equilibrar la eficiencia económica y medioambiental con la seguridad estructural y el confort del usuario, integrando de manera única la resiliencia ante incendios. A diferencia de investigaciones previas, este trabajo incorpora seis escenarios distintos de exposición al fuego, desde 320 hasta 720 segundos, para evaluar el rendimiento de la estructura en condiciones extremas.

Los resultados revelan una relación directa y lineal entre el coste y las emisiones de CO₂, lo que demuestra que por cada dólar estadounidense (1 USD) ahorrado en el coste por metro de la estructura, se reduce la emisión de 0,7727 kg de CO₂. Este descubrimiento posiciona la optimización de costes como una estrategia que favorece la sostenibilidad económica y medioambiental.

Un descubrimiento clave es que se pueden lograr mejoras sustanciales en la seguridad contra incendios con inversiones moderadas. Un aumento del 23 % en el coste permite que la estructura resista casi 8 minutos (460 segundos) de exposición al fuego antes de colapsar, mientras que incrementos menores, del 3,91 % y 15,06 %, aseguran la estabilidad durante 320 y 400 segundos, respectivamente. El estudio también pone de manifiesto un cambio fundamental en la configuración del diseño óptimo: mientras que los diseños esbeltos son más eficientes en términos de coste y emisiones en condiciones normales, las configuraciones más compactas son necesarias para garantizar la seguridad en caso de exposición prolongada al fuego. Estos resultados ofrecen directrices prácticas para el desarrollo de infraestructuras urbanas más seguras, resilientes y sostenibles.

1. Marco de optimización multiobjetivo.

El estudio aborda una brecha crítica en ingeniería estructural: la falta de investigaciones que apliquen métodos de optimización a infraestructuras reales, integrando simultáneamente criterios de sostenibilidad (económicos, medioambientales y sociales) y de seguridad, especialmente en condiciones extremas, como la exposición al fuego.

1.1. Metodología aplicada

El análisis se centra en una pasarela peatonal de estructura mixta de acero y hormigón, con una luz de 17,5 metros, ubicada en el sur de Brasil. Con el fin de hallar las soluciones óptimas, se empleó un algoritmo de Búsqueda de Armonía Multiobjetivo (MOHS, por sus siglas en inglés), desarrollado a medida en Python. El proceso de optimización busca minimizar simultáneamente tres funciones objetivo:

  • Coste: coste de los materiales necesarios para construir la estructura, basado en los precios del mercado brasileño.
  • Emisiones de CO₂: el impacto ambiental, medido por las emisiones de CO₂ asociadas a la producción de los materiales, para lo que se han utilizado indicadores específicos de la región objeto de estudio.
  • Aceleración vertical máxima: medida del confort de los peatones, calculada a partir de las vibraciones inducidas por su movimiento.

El modelo tiene en cuenta ocho variables de diseño discretas, como el espesor de la losa de hormigón y las dimensiones de las vigas de acero, lo que da como resultado un espacio de búsqueda de 7×10¹¹ soluciones posibles.

Ilustración de la pasarela mixta

1.2. Escenarios de exposición al fuego.

Una de las innovaciones centrales del estudio es incorporar la resiliencia al fuego en el proceso de optimización. Se ha simulado un escenario de incendio de un vehículo debajo de una pasarela utilizando una curva tiempo-temperatura específica, desarrollada a partir de pruebas experimentales realizadas en puentes no confinados. Además de la condición a temperatura ambiente (0 segundos), se analizaron seis periodos de exposición al fuego que provocaron una degradación significativa de las propiedades mecánicas del acero.

Periodo de exposición al fuego (s) Temperatura del acero (°C) Factor de reducción (límite elástico) Factor de reducción (módulo de elasticidad)
0 20 1,00 1,00
320 200 1,00 0,90
400 300 1,00 0,80
460 400 1,00 0,70
510 500 0,78 0,60
560 600 0,47 0,31
720 700 0,23 0,13

2. Hallazgos clave y análisis de resultados.

El proceso de optimización generó un frente de Pareto tridimensional que muestra los equilibrios entre coste, emisiones y confort en los distintos escenarios de incendio.

2.1. Relación lineal entre el coste y las emisiones de CO₂.

Se identificó una relación directa y consistente entre el coste de fabricación y las emisiones de CO₂ en todos los escenarios analizados. Los datos demuestran que cada real brasileño (R$) ahorrado mediante la optimización equivale a una reducción de 0,1358 kg de CO₂. Convertido a dólares estadounidenses, esto equivale a una reducción de 0,7727 kg de CO₂ por cada dólar estadounidense ahorrado por metro de pasarela.

Esta correlación confirma que la optimización económica es una herramienta eficaz para promover la sostenibilidad medioambiental, especialmente en regiones que necesitan desarrollar infraestructuras sin sacrificar la eficiencia económica.

2.2. Intercambio entre la resistencia al fuego y el coste.

Como era de esperar, aumentar la resistencia de la estructura al fuego implica un mayor coste y, por tanto, más emisiones. Sin embargo, el estudio demuestra que es posible lograr mejoras significativas en la seguridad con incrementos de coste relativamente bajos o moderados.

  • Un incremento del 3,91 % en el coste permite que la estructura resista durante 320 segundos (5 minutos) de fuego.
  • Un incremento del 15,06 % extiende la resistencia a 400 segundos (6,5 minutos).
  • Un incremento moderado del 23 % evita el colapso durante casi ocho minutos (460 segundos), lo que proporciona un tiempo valioso para la evacuación.
  • Diseñar para resistir un incendio de 12 minutos (720 segundos) incrementa el coste en más del 400 %, por lo que resulta inviable en la mayoría de los casos.

2.3. Impacto en el confort de los peatones.

Los objetivos de coste y confort son conflictivos: un mayor confort (menor aceleración vertical) exige una mayor rigidez estructural, lo que se traduce en un mayor consumo de materiales.

  • Pasar de un nivel de confort «mínimo» a «medio» implica un aumento del coste promedio del 44 %.
  • Mejorar el nivel de confort de «medio» a «máximo» solo requiere un aumento promedio del 6 % en el coste, lo que sugiere que es una inversión factible en la mayoría de los escenarios.
  • La excepción es el escenario de 12 minutos de fuego, en el que alcanzar el nivel de confort «máximo» supone un 68 % más que el «medio», debido a la grave degradación del rendimiento del acero.

3. Implicaciones prácticas y configuraciones óptimas de diseño.

El análisis de las variables de diseño de las soluciones óptimas revela patrones claros y ofrece implicaciones prácticas para la ingeniería.

3.1. Evolución del diseño en función de la exposición al fuego.

La configuración geométrica óptima de la pasarela varía drásticamente según el tiempo de exposición al fuego considerado.

  • En ausencia de fuego o con una exposición breve, la solución más eficiente es un diseño de alta esbeltez, con vigas de acero altas y delgadas que se acercan a los límites normativos. Así se minimiza el consumo de material, lo que reduce costes y emisiones.
  • Con una exposición prolongada al fuego (es decir, superior a 510 segundos), la solución óptima se desplaza hacia configuraciones más compactas y menos esbeltas. Se observa un aumento considerable del espesor del alma y de las alas de las vigas de acero.

Este cambio se debe a que, a altas temperaturas, el límite de esbeltez (que depende del módulo de elasticidad y del límite elástico del acero) disminuye considerablemente. En los escenarios más extremos, el límite de esbeltez deja de ser una restricción activa y el algoritmo prioriza la robustez geométrica para cumplir con otros requisitos de diseño.

Periodo de exposición (s) Esbeltez óptima / Límite de esbeltez
0 99,17 %
460 99,54 %
560 68,45 %
720 46,98 %

3.2. Estrategias de materiales.

  • Preferencia por el acero: el estudio revela que, para aumentar la seguridad contra incendios, es más rentable y sostenible incrementar el consumo de acero (a pesar de la degradación de sus propiedades) que aumentar la rigidez mediante una losa de hormigón más gruesa.
  • Interacción total: en todas las soluciones óptimas de menor coste, el grado de interacción entre la viga de acero y la losa de hormigón es del 100 % (α = 1,0), lo que indica que el comportamiento compuesto completo es la opción más eficiente.

4. Conclusiones principales

El estudio presenta un marco sólido para el diseño de pasarelas mixtas de acero y hormigón y demuestra que es posible equilibrar sostenibilidad, economía y seguridad. Las conclusiones más relevantes son las siguientes:

  • Sostenibilidad y coste vinculados: existe una relación lineal y cuantificable entre la reducción de costes y la disminución de las emisiones de CO₂, por lo que la optimización económica puede utilizarse como herramienta para la sostenibilidad ambiental.
  • Seguridad contra incendios asequible: es posible mejorar significativamente la seguridad de una pasarela ante un incendio con incrementos de coste moderados y económicamente viables.
  • El diseño se adapta al riesgo: la configuración óptima de una estructura no es universal; los diseños esbeltos son ideales para condiciones normales, pero las configuraciones compactas son cruciales para la resiliencia en escenarios de incendio prolongados.
  • Implicaciones para el diseño: los resultados subrayan la importancia de incorporar escenarios de riesgo extremo en las primeras fases del diseño estructural para crear infraestructuras más seguras y resilientes sin comprometer desproporcionadamente los recursos.

Estas conclusiones se aplican únicamente a la tipología de estructura y al escenario de incendio estudiados, así como a los costes y a los factores de emisión regionales. Por tanto, se requieren más investigaciones para validar y extender estos resultados a otros contextos.

Referencia:

TRES JUNIOR, F.L.; DE MEDEIROS, G.F.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2025). Designing for Safety and Sustainability: Optimization of Fire-Exposed Steel-Concrete Composite Footbridges. Structural Engineering and Mechanics, 96 (4):337-350. DOI:10.12989/sem.2025.96.4.337

En esta conversación puedes escuchar información interesante sobre este tema.

En este vídeo se resumen las ideas más importantes de esta investigación.

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Un nuevo enfoque para mejorar el diseño sostenible de cimentaciones tipo losa

Acaban de publicar nuestro artículo en la revista Environmental Impact Assessment Review (primer cuartil del JCR), en el que se propone un método directo y más riguroso para calcular el módulo de balasto en losas de cimentación, que incorpora un nuevo enfoque de seguridad y criterios de sostenibilidad para mejorar el diseño suelo-estructura.

Este trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal, junto con el profesor Julián Alcalá, en la Universitat Politècnica de València.

En las últimas décadas, el diseño de cimentaciones ha evolucionado hacia soluciones más seguras, eficientes y sostenibles. Sin embargo, el módulo de balasto vertical (Ks), uno de los parámetros más utilizados en la modelización del contacto suelo-estructura, sigue empleándose en muchos proyectos como si se tratara de una propiedad intrínseca del terreno. El artículo analizado sugiere un cambio de paradigma en esta práctica, al introducir un método directo para estimar Ks a partir de la relación carga-asentamiento, así como un nuevo marco de seguridad orientado al diseño sostenible. Esta aportación es especialmente relevante en el caso de las cimentaciones tipo losa, habituales en edificios y estructuras industriales.

El estudio parte de una cuestión fundamental: ¿cómo se puede estimar de forma rigurosa el módulo de balasto vertical (Ks) en losas de cimentación, considerando parámetros geotécnicos habitualmente ignorados y, al mismo tiempo, integrando criterios de sostenibilidad y seguridad en el diseño?

Esta cuestión surge de las deficiencias detectadas en los métodos indirectos y semidirectos que se emplean comúnmente, ya que no consideran aspectos clave como la profundidad de la influencia o los efectos de compensación de cargas.

Los autores desarrollan una metodología directa que combina varias herramientas avanzadas de análisis geotécnico:

  • Teoría del semiespacio elástico para representar el comportamiento del terreno.

  • Análisis de asientos por capas, con el fin de capturar la variabilidad en profundidad.

  • Mecánica de consolidación basada en ensayos edométricos, que permite incorporar la respuesta deformacional del suelo bajo carga.

  • Consideración explícita de la profundidad de la influencia y de la compensación de cargas, factores que rara vez se incluyen en los métodos tradicionales.

Con este planteamiento, se obtiene directamente un valor de Ks coherente con los principios de la energía elástica y adecuado para modelos avanzados de interacción suelo-estructura. El valor resultante, 5,30 MN/m³, se sitúa entre los límites inferiores y superiores calculados, lo que confirma la consistencia del método.

El estudio no se limita al aspecto puramente geotécnico, sino que también integra una evaluación de la sostenibilidad del ciclo de vida de tres alternativas de losa de hormigón armado. Para ello, combina un proceso jerárquico analítico neutrosófico (NAHP-G) con el método de decisión multicriterio ELECTRE III, considerando dimensiones estructurales, ambientales y socioeconómicas.

Además, se introduce un coeficiente de seguridad específico para Ks, calibrado para considerar la variabilidad espacial del subsuelo y mejorar el diseño en términos de servicio.

Los resultados del trabajo son especialmente significativos:

  • El método directo permite obtener un Ks más representativo del comportamiento real del terreno y de la losa bajo carga.

  • El nuevo coeficiente de seguridad proporciona un diseño más fiable y coherente con la incertidumbre del subsuelo.

  • Se logra una mejora de 2,5 veces en el índice de seguridad social y una reducción del 50 % en los impactos ambientales respecto a metodologías convencionales.

  • El estudio redefine Ks como una variable de diseño, no como una constante del suelo, corrigiendo así décadas de uso inapropiado en la ingeniería geotécnica.

Las conclusiones del artículo tienen un impacto directo en la práctica profesional:

  1. Mejora del diseño de losas: el método permite ajustar mejor los modelos numéricos y evitar tanto el sobredimensionamiento como los fallos por asientos excesivos.

  2. Integración de la sostenibilidad en fases tempranas del proyecto: el marco NAHP-G + ELECTRE IS proporciona una herramienta objetiva para comparar alternativas de cimentación no solo por criterios técnicos, sino también por criterios ambientales y sociales.

  3. Mayor seguridad y fiabilidad: el nuevo coeficiente de seguridad para Ks ayuda a gestionar la incertidumbre y aumenta los márgenes de seguridad de forma cuantificada.

  4. Aplicación en proyectos con elevada heterogeneidad del terreno: el enfoque resulta especialmente útil en suelos con variabilidad marcada, donde los métodos simplificados generan resultados poco fiables.

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

Os dejo el artículo completo para su descarga, ya que está publicado en abierto.

Pincha aquí para descargar

 

5 lecciones sorprendentes de ingeniería avanzada para construir puentes más sostenibles y económicos

Cuando pensamos en la construcción de grandes infraestructuras, como los puentes, a menudo nos viene a la mente una imagen de fuerza bruta: toneladas de hormigón y acero ensambladas con una precisión monumental. Se trata de una proeza de la ingeniería física, un testimonio de la capacidad humana para dominar los materiales y la geografía.

Sin embargo, detrás de esta fachada de poderío industrial se está produciendo una revolución silenciosa. La inteligencia artificial y los modelos computacionales avanzados, que pueden ejecutar el equivalente a décadas de diseño y pruebas de ingeniería en cuestión de horas, están redefiniendo las reglas del juego. Lejos de ser un mero ejercicio teórico, estas herramientas permiten a los ingenieros diseñar puentes que son no solo más resistentes, sino también sorprendentemente más económicos y respetuosos con el medio ambiente.

Las lecciones que siguen se basan en los hallazgos de una tesis doctoral, defendida por la profesora Lorena Yepes Bellver, innovadora en la optimización de puentes. La tesis obtuvo la máxima calificación de sobresaliente «cum laude». Las lecciones demuestran que el futuro de la construcción no radica únicamente en nuevos materiales milagrosos, sino en la aplicación de una inteligencia que permita aprovechar los ya existentes de forma mucho más eficiente.

De izquierda a derecha: Julián Alcalá, Salvador Ivorra, Lorena Yepes, Tatiana García y Antonio Tomás.

1. El pequeño coste de un gran impacto ecológico: pagar un 1 % más para emitir un 2 % menos de CO₂.

Uno de los principales obstáculos para la adopción de prácticas sostenibles ha sido siempre la creencia de que «ser verde» es significativamente más caro. Sin embargo, la investigación en optimización de puentes revela una realidad mucho más alentadora. Gracias a los diseños perfeccionados mediante metamodelos, es posible lograr reducciones significativas de la huella de carbono con un impacto económico mínimo.

El dato clave del estudio es contundente: «Un modesto aumento de los costes de construcción (menos del 1 %) puede reducir sustancialmente las emisiones de CO₂ (más del 2 %)». Este hallazgo demuestra que la sostenibilidad no tiene por qué ser un lujo, sino el resultado de una ingeniería más inteligente.

 

«Esto demuestra que el diseño de puentes sostenibles puede ser económicamente viable».

Esta lección es fundamental, ya que pone fin a una falsa dicotomía entre la economía y la ecología. Demuestra que no es necesario elegir entre un puente asequible y otro respetuoso con el medio ambiente. Gracias a las decisiones de diseño inteligentes, guiadas por la optimización avanzada, es posible alcanzar ambos objetivos simultáneamente, de modo que la sostenibilidad se convierte en una ventaja competitiva y no en una carga.

2. La paradoja de los materiales: añadir más componentes para reducir el consumo global.

La lógica convencional nos diría que, para construir de forma más sostenible, el objetivo debería ser reducir la cantidad total de materiales utilizados. Menos hormigón, menos acero, menos de todo. Sin embargo, uno de los hallazgos más sorprendentes de la tesis es una paradoja que desafía esta idea tan simple.

El diseño óptimo y más sostenible aumenta, de hecho, la cantidad de uno de sus componentes: la armadura pasiva (el acero de refuerzo convencional). A primera vista, esto parece contradictorio: ¿cómo puede ser más ecológico añadir más material?

La explicación se debe a un enfoque sistémico. Este aumento estratégico y calculado del refuerzo pasivo permite reducir considerablemente el consumo de otros dos materiales clave: el hormigón y la armadura activa (el acero de pretensado). La producción de estos materiales, especialmente la del cemento y del acero de alta resistencia, es intensiva en energía y, por tanto, genera numerosas emisiones de CO₂. En esencia, se sacrifica una pequeña cantidad de un material de menor impacto para ahorrar una cantidad mucho mayor de materiales de alto impacto.

Este enfoque, que podría describirse como «sacrificar una pieza para ganar el juego», es un ejemplo perfecto de cómo la optimización avanzada supera las reglas simplistas de reducción. En lugar de aplicar un recorte general, se analiza el sistema en su conjunto y se determina el equilibrio más eficiente. Este equilibrio inteligente de materiales solo es posible si se afina otro factor clave: la geometría de la estructura.

Retos en la optimización de puentes con metamodelos

3. Más esbelto es mejor: el secreto de la «delgadez» estructural para la sostenibilidad.

En el ámbito de la ingeniería de puentes, el concepto de «esbeltez» es fundamental. En términos sencillos, se refiere a la relación entre el canto de la losa y la luz que debe cubrir. Una mayor esbeltez implica un diseño estructural, en palabras comunes, más «delgado» o «fino».

La investigación revela un hallazgo crucial: los diseños que son óptimos tanto en términos de emisiones de CO₂ como de energía incorporada se logran con relaciones de esbeltez altas, concretamente de entre 1/30 y 1/28. En otras palabras, los puentes más sostenibles son también los más delgados y se complementan con hormigones óptimos situados entre 35 y 40 MPa de resistencia característica.

¿Por qué es esto tan beneficioso? Un diseño más esbelto requiere, inherentemente, una menor cantidad de materiales, principalmente de hormigón. Lo realmente notable es cómo se consigue. Los métodos tradicionales suelen basarse en reglas generales y márgenes de seguridad amplios, mientras que la optimización computacional permite a los ingenieros explorar miles, e incluso millones, de variaciones para acercarse al límite físico de la eficiencia sin sacrificar la seguridad. El resultado es una elegancia estructural casi contraintuitiva: puentes que alcanzan su fuerza no a través de la masa bruta, sino mediante una delgadez inteligentemente calculada, donde la sostenibilidad es una consecuencia natural de la eficiencia.

4. La optimización inteligente genera ahorros reales: una reducción de costes de hasta un 6,5 %.

Más allá de los beneficios medioambientales, la aplicación de estas técnicas de optimización tiene un impacto económico directo y medible. El diseño de infraestructuras deja de ser un arte basado únicamente en la experiencia para convertirse en una ciencia precisa que busca la máxima eficiencia económica.

El resultado principal del estudio sobre la optimización de costes es claro: el uso de modelos sustitutos (metamodelos Kriging) guiados por algoritmos heurísticos, como el recocido simulado, logró una reducción de costes del 6,54 % en comparación con un diseño de referencia.

Estos ahorros no son teóricos, sino que provienen directamente de la reducción de materiales. En concreto, se consiguió una disminución del 14,8 % en el uso de hormigón y del 11,25 % en el acero activo (pretensado). Es crucial destacar que estas reducciones se consiguieron sin afectar a la integridad estructural ni a la capacidad de servicio del puente. No se trata de sacrificar la calidad por el precio, sino de diseñar de manera más inteligente. Esta metodología convierte la optimización del diseño en una tarea académica en una herramienta práctica y altamente eficaz para la gestión económica de grandes proyectos de ingeniería civil.

5. No todos los cerebros artificiales piensan igual; la clave está en elegir el modelo computacional adecuado.

Una de las lecciones más importantes de esta investigación es que no basta con aplicar «inteligencia artificial» de forma genérica. El éxito de la optimización depende de elegir la herramienta computacional adecuada para cada tarea específica.

La tesis comparó dos potentes metamodelos: las redes neuronales artificiales (RNA) y los modelos de Kriging. Se descubrió una diferencia crucial en su rendimiento: si bien las RNA ofrecían predicciones absolutas más precisas sobre el comportamiento de un diseño concreto, el modelo de Kriging demostró ser mucho más eficaz para identificar los «óptimos locales», es decir, las zonas del mapa de diseño donde se encontraban las mejores soluciones.

Esto revela una capa más profunda de la optimización inteligente. Un modelo puede ser excelente para predecir un resultado (RNA), mientras que otro es más eficaz para guiar la búsqueda del mejor resultado posible (Kriging). No se trata solo de utilizar IA, sino de comprender qué «tipo de pensamiento» artificial es el más adecuado para cada fase del problema: predecir frente a optimizar. La verdadera maestría de la ingeniería moderna consiste en saber elegir las herramientas adecuadas para cada fase del problema.

Conclusión: la nueva frontera del diseño de infraestructuras.

La construcción de nuestras infraestructuras entra en una nueva era. La combinación de la ingeniería estructural clásica con el poder de los modelos computacionales avanzados, como el metamodelado Kriging y las redes neuronales artificiales, está abriendo una nueva frontera en la que la eficiencia y la sostenibilidad no son objetivos opcionales, sino resultados intrínsecos de un buen diseño.

Como hemos visto, los grandes avances no siempre provienen de materiales revolucionarios. A menudo, los «secretos» mejor guardados residen en la optimización inteligente de los diseños y materiales que ya conocemos. Obtener un mayor beneficio ecológico pagando menos, utilizar estratégicamente más de un material para reducir el consumo global o diseñar estructuras más esbeltas y elegantes son lecciones que van más allá de la construcción de puentes.

Nos dejan con una pregunta final que invita a la reflexión: si podemos lograr esto con los puentes, ¿qué otras áreas de la construcción y la industria están esperando a ser reinventadas por el poder de la optimización inteligente?

Os dejo un audio en el que se discuten las ideas de la tesis doctoral. Espero que os guste.

Y en este vídeo, tenemos resumidas las ideas principales de esta tesis.

Referencias:

YEPES-BELLVER, L.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Predictive modeling for carbon footprint optimization of prestressed road flyovers. Applied Sciences, 15(17), 9591. DOI:10.3390/app15179591

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

ZHOU, Z.; WANG, Y.J.; YEPES-BELLVER, L.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Intelligent monitoring of loess landslides and research on multi-factor coupling damage. Geomechanics for Energy and the Environment, 42:100692. DOI:10.1016/j.gete.2025.100692

ZHOU, Z.; YEPES-BELLVER, L.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Study on the failure mechanism of deep foundation pit of high-rise building: comprehensive test and microstructure coupling. Buildings, 15(8), 1270. DOI:10.3390/buildings15081270

YEPES-BELLVER, L.; BRUN-IZQUIERDO, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Surrogate-assisted cost optimization for post-tensioned concrete slab bridges. Infrastructures, 10(2): 43. DOI:10.3390/infrastructures10020043.

BLIGHT, T.; MARTÍNEZ-PAGÁN, P.; ROSCHIER, L.; BOULET, D.; YEPES-BELLVER, L.; YEPES, V. (2025). Innovative approach of nomography application into an engineering educational context. Plos One, 20(2): e0315426. DOI:10.1371/journal.pone.0315426

NAVARRO, I.J.; VILLALBA, I.; YEPES-BELLVER, L.; ALCALÁ, J. Social Life Cycle Assessment of Railway Track Substructure Alternatives. J. Clean. Prod. 2024, 450, 142008.

YEPES-BELLVER, L.; BRUN-IZQUIERDO, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2024). Artificial neural network and Kriging surrogate model for embodied energy optimization of prestressed slab bridges. Sustainability, 16(19), 8450. DOI:10.3390/su16198450

YEPES-BELLVER, L.; BRUN-IZQUIERDO, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2023). Embodied energy optimization of prestressed concrete road flyovers by a two-phase Kriging surrogate model. Materials, 16(20); 6767. DOI:10.3390/ma16206767

YEPES-BELLVER, L.; BRUN-IZQUIERDO, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2022). CO₂-optimization of post-tensioned concrete slab-bridge decks using surrogate modeling. Materials, 15(14):4776. DOI:10.3390/ma15144776

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Primer aniversario de la DANA de Valencia: Anatomía de un desastre

Vista del barranco del Poyo, en Paiporta, 17 de octubre de 2025. Imagen: V. Yepes

Hoy, 29 de octubre de 2025, se cumple el primer aniversario de la DANA de Valencia de 2024, un evento que ha sido catalogado como una de las mayores catástrofes naturales ocurridas en España en décadas. La tragedia se produjo por unas precipitaciones históricas que pulverizaron récords nacionales, con máximos de más de 770 l/m² acumulados en 24 horas en Turís, lo que demuestra que el riesgo cero no existe en un contexto de cambio climático. El desastre no se explica únicamente por la cantidad de lluvia caída, sino por la trágica multiplicación entre el evento extremo, sobrealimentado por el calentamiento global, y el fallo estructural de un urbanismo que, durante décadas, ha ignorado las zonas de riesgo. Aunque la respuesta inmediata y los esfuerzos por restablecer las infraestructuras críticas han sido notables, la ingeniería de la reconstrucción no puede limitarse a reponer lo perdido, ya que replicar el estado previo implica aceptar que los efectos se repetirán. En este contexto, un medio de comunicación me ha solicitado una entrevista para abordar si, un año después, hemos avanzado hacia las soluciones de resiliencia y prevención que el conocimiento técnico lleva tiempo demandando. Os dejo la entrevista completa, por si os resulta de interés.

¿Cómo describiría desde un punto de vista técnico lo que ocurrió el 29 de octubre en Valencia? ¿Qué falló?

Desde el punto de vista técnico e ingenieril, el suceso del 29 de octubre en Valencia fue un evento de inundación extremo provocado por una DANA con un carácter pluviométrico extraordinario, ya que se registraron cifras extremas, como los 771,8 l/m² en 24 horas en Turís, y caudales en la Rambla del Poyo de hasta 2.283 m³/s antes de que los sensores fueran arrastrados, superando con creces cualquier expectativa de diseño y demostrando que el riesgo cero no existe. La magnitud del impacto fue consecuencia de una serie de factores concurrentes. El factor principal se produjo en la cuenca de la Rambla del Poyo, donde la virulencia del agua (con caudales medidos superiores a 2.200 m³/s y estimaciones simuladas que superan los 3.500 m³/s) se encontró con la ausencia de infraestructuras hidráulicas suficientes para la laminación de avenidas y otras medidas complementarias. Los proyectos de defensa contra inundaciones, que llevaban años planificados y con estudios previos, no se ejecutaron a tiempo. En contraste, el Nuevo Cauce del Turia y las presas de Forata y Buseo funcionaron eficazmente, protegiendo la ciudad de Valencia y otras poblaciones. Además de estas vulnerabilidades latentes, el impacto humano y material se vio agravado por desafíos en la respuesta, incluyendo la efectividad en los sistemas de alerta temprana (SAIH) bajo condiciones tan extremas y en la implantación de los planes de emergencia municipales, así como en la emisión de avisos con suficiente antelación a la población, impidiendo que esta pudiera reaccionar a tiempo.

¿Qué papel jugaron las infraestructuras y la planificación urbana en la magnitud de los daños? ¿Hubo zonas especialmente vulnerables o mal planificadas?

Las infraestructuras y la planificación urbana jugaron un papel determinante en la magnitud de los daños. Por un lado, las obras estructurales, como el Nuevo Cauce del Turia y las presas de Forata y Buseo, resultaron fundamentales, mitigando las inundaciones y protegiendo la ciudad de Valencia y otras poblaciones. Sin embargo, la magnitud de los daños se vio agravada por la ausencia de medidas integrales de defensa diseñadas para la laminación de avenidas, especialmente en la cuenca de la Rambla del Poyo, donde los proyectos planificados no se ejecutaron a tiempo. Los caudales extraordinarios superaron con creces la capacidad existente. Además, las infraestructuras lineales (carreteras, ferrocarriles y puentes) actuaron como puntos de estrangulamiento, reteniendo arrastres y aumentando el nivel de destrucción. Las zonas más vulnerables se concentraron en el cono aluvial de L’Horta Sud, una zona de alto riesgo urbanizada principalmente entre la riada de 1957 y la década de 1970, sin planificación adecuada ni infraestructuras de saneamiento suficientes. La falta de unidad de criterio en la ordenación territorial municipal y la prevalencia de intereses de desarrollo sobre las directrices de restricción de usos en zonas inundables (a pesar de instrumentos como el PATRICOVA) aumentaron la vulnerabilidad social y material del territorio. Aunque algunos hablan de emergencia hidrológica, probablemente sea más adecuado hablar de un profundo desafío urbanístico y de ordenación territorial.

Vista del barranco del Poyo, en Paiporta, 17 de octubre de 2025. Imagen: V. Yepes

Desde entonces, ¿qué medidas reales se han tomado —si las hay— para reducir el riesgo de que vuelva a suceder algo similar?

Desde la DANA de octubre de 2024, las medidas adoptadas se han enfocado en la reconstrucción con criterios de resiliencia y atención a urgencias, aunque las soluciones estructurales de gran calado, que requieren plazos de ejecución más largos, siguen mayormente pendientes. En la fase inmediata, se activaron obras de emergencia, destacando la reparación y refuerzo de infraestructuras críticas como las presas de Forata y Buseo, y la recuperación de cauces y del canal Júcar-Turia. Un ejemplo de reconstrucción en curso es la mejora de la red de drenaje de Paiporta, que forma parte de las primeras actuaciones tras la catástrofe. En el ámbito normativo, el Consell aprobó el Decreto-ley 20/2024 de medidas urbanísticas urgentes y se ha puesto sobre la mesa la revisión de normativas como el Código Técnico de la Edificación (CTE) para incluir requisitos para edificaciones en zonas inundables. También se prevé que los sistemas de comunicación y alerta estén coordinados en todas las cuencas mediterráneas, lo que podría evitar muertes en caso de repetirse el fenómeno. Sin embargo, es un hecho que, meses después, la legislación urbanística de fondo sigue sin cambios estructurales y que, en cuanto a las obras hidráulicas estructurales de prevención, como las presas de laminación, sus plazos de tramitación y ejecución impiden que se hayan materializado avances significativos todavía, dificultando el avance de proyectos críticos. Por tanto, existe una etapa de reconstrucción que debería ser inteligente y no dejar las infraestructuras como estaban antes de la DANA, pues eso implicaría asumir los mismos riesgos, y otra a medio y largo plazo que permita defender a la población, minimizando los riesgos.

¿Qué actuaciones considera urgentes o prioritarias para evitar repetir los errores del pasado?

Para evitar repetir los errores del pasado, es necesario un cambio de modelo que combine inversión estructural urgente con planificación territorial resiliente. En ingeniería hidráulica, la acción prioritaria es acelerar e implementar las obras de laminación contempladas en la planificación hidrológica, como la construcción de presas en las cuencas de la Rambla del Poyo y el río Magro, y destinar recursos extraordinarios para construir las estructuras de prevención necesarias y corregir el déficit de infraestructuras de prevención. También es prioritario eliminar obstáculos urbanísticos, como puentes y terraplenes insuficientes, y reconstruir infraestructuras lineales con criterios resilientes, permitiendo el paso seguro del agua. En urbanismo, la enseñanza principal es devolverle el espacio al agua, retirando estratégicamente infraestructuras de las zonas de flujo preferente para reducir la exposición al riesgo más elevado e iniciando un plan a largo plazo para reubicar infraestructuras críticas y viviendas vulnerables. Se recomienda revisar la normativa sobre garajes subterráneos en llanuras de inundación. Asimismo, es esencial invertir en sistemas de alerta hidrológica robustos, con más sensores y modelos predictivos que traduzcan la predicción en avisos concretos y accionables. Por último, es fundamental que la gobernanza supere la inercia burocrática mediante un modelo de ejecución de urgencia que priorice el conocimiento técnico y garantice que el riesgo no se convierta de nuevo en catástrofe humana.

Vista del barranco del Poyo, en Paiporta, 17 de octubre de 2025. Imagen: V. Yepes

¿Hasta qué punto Valencia está preparada para afrontar lluvias torrenciales o fenómenos extremos de este tipo en el futuro?

Desde una perspectiva técnica e ingenieril, a día de hoy, la vulnerabilidad de fondo persiste y no estamos preparados para afrontar una nueva DANA de la magnitud de la ocurrida en 2024. La situación es similar a la de una familia que circula en coche por la autopista a 120 km/h sin cinturones de seguridad: bastaría un obstáculo inesperado (una DANA) para que el accidente fuera mortal. Aceptar la reposición de lo perdido sin añadir nuevas medidas de protección estructural implicaría aceptar que los efectos del desastre se repetirán, algo inasumible. El problema principal es que prácticamente no se han ejecutado las grandes obras de laminación planificadas, especialmente en las cuencas de la Rambla del Poyo y del Magro, que constituyen la medida más eficaz para proteger zonas densamente pobladas mediante contención en cabecera. La DANA expuso un problema urbanístico severo. Meses después, mientras no se modifique la legislación territorial de fondo y se actúe sobre el territorio, el riesgo latente de la mala planificación persiste ante el próximo fenómeno extremo. La única forma de eliminar esta vulnerabilidad es mediante una acción integral que combine inversión urgente en obras estructurales con retirada estratégica de zonas de flujo preferente.

Os dejo un pequeño vídeo didáctico donde se resume lo acontecido en la DANA del 29 de octubre de 2024.

En las noticias de hoy, aparezco en varios reportajes:

En el Telediario de TVE, en horario de máxima audiencia, a las 21:00 h, se hizo un programa especial sobre la DANA donde tuve la ocasión de participar. Os dejo un trozo del vídeo.

 

Reconstruir Valencia un año después: «cirugía urbana» y zonas verdes para protegerse de futuras danas

Un año después de la DANA del 29-O, los expertos advierten: «Podría volver a pasar»

Valencia: expertos advierten que la región aún no está preparada para afrontar otro episodio climático extremo

Valencia se blinda frente al agua: garajes elevados e ingeniería verde tras la DANA

One year after Valencia’s deadly flooding experts warn ‘it could happen again’

Një vit pas përmbytjeve vdekjeprurëse në Valencia, ekspertët paralajmërojnë se ‘mund të ndodhë përsëri’

Egy évvel a valenciai árvíz után a szakértők figyelmeztetnek: «Ez újra megtörténhet»

Egy évvel a spanyol árvizek után: Tanulságok és kihívások a Valenciai Közösség számára

 

También os dejo los artículos que he ido escribiendo sobre este tema en este blog. Espero que os resulten de interés.

Lo que la catástrofe de Valencia nos obliga a repensar: cuatro lecciones. 30 de septiembre de 2025.

Resiliencia en las infraestructuras: cómo prepararnos para un futuro de incertidumbre. 26 de septiembre de 2025.

Iniciativa Legislativa Popular para la Modificación de la Ley de Aguas. 17 de julio de 2025.

Posibles consecuencias de una nueva DANA en el otoño de 2025. 16 de julio de 2025.

Discurso de apertura en el evento Innotransfer “Infraestructuras resilientes frente a eventos climáticos extremos”. 26 de mayo de 2025.

Ya son 6 meses desde el desastre de la DANA en Valencia. 29 de abril de 2025.

Jornada sobre infraestructuras resilientes al clima. 8 de abril de 2025.

Entrevista en Levante-EMV sobre la reconstrucción tras la DANA. 17 de marzo de 2025.

La ingeniería de la reconstrucción. 6 de marzo de 2025.

Lecciones aprendidas: proteger a la población es la prioridad. 25 de diciembre de 2024.

DANA 2024. Causas, consecuencias y soluciones. 3 de diciembre de 2024.

Qué es una presa. «La via verda», À Punt. 28 de noviembre de 2024.

Aplicación del modelo del queso suizo en la gestión de desastres. 10 de noviembre de 2024.

Gestión del riesgo de inundación en infraestructuras críticas: estrategias y medidas de resiliencia. 8 de noviembre de 2024.

Presas y control de inundaciones: estrategias integradas para la reducción de riesgos hídricos. 7 de noviembre de 2024.

Defensa integral contra inundaciones: un esbozo de las estrategias para la gestión de riesgos. 6 de noviembre de 2024.

Introducción a las crecidas en ingeniería hidráulica. 5 de noviembre de 2024.

Precipitación en ingeniería hidráulica: conceptos, medición y análisis. 4 de noviembre de 2024.

Efectos de las inundaciones en las estructuras de las edificaciones. 2 de noviembre de 2024.

Valencia frente a la amenaza de una nueva inundación: análisis, antecedentes y estrategias para mitigar el riesgo. 1 de noviembre de 2024.

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