Perspectivas de la ingeniería y su desarrollo global

La Revista del Colegio de Ingenieros de Chile, en su número 215 de 2016, ha publicado un resumen de una entrevista que me hicieron hace poco. La entrevista la han adaptado a formato de artículo y en él se analiza brevemente las perspectivas de la ingeniería y su desarrollo, especialmente enfocado desde el punto de vista de la formación y la innovación en la construcción. El gran desafío consiste en formar a profesionales que van a trabajar en un horizonte de cinco a diez años, por lo que es necesario plantear los conocimientos que necesitarán para abordar nuevos retos en un mundo en constante cambio. Os dejo a continuación el artículo y el enlace de la revista por si queréis tener acceso al número completo.

El enlace es el siguiente: http://www.ingenieros.cl/2016-edicion-215/

Referencia:

Yepes, V. (2016). Perspectivas de la ingeniería y su desarrollo global. Revista Ingenieros, 215:29-31.

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Ponte Fabricio (Roma)

Puente Fabricio. Imagen: V. Yepes (2016)

El puente Fabricio, o ponte dei Quattro Capi, es un puente que se construyó en el año 62 d.C. sobre el río Tíber. Se trata de un puente de piedra que comunica el Campo de Marte con el lado este de la isla Tiberina. Su nombre se debe a Lucio Fabricio, curator viarum al que se encargó su construcción. Sirvió para reemplazar un puente de madera anterior que se destruyó en un incendio.

El puente tiene una longitud de 62 m y 5,5 m de ancho. Dispone de dos arcos de 24 m de longitud, apoyado en un pilar central en medio del cauce. El pilar central se encuentra aligerado con una gran ventana que permite aumentar el desagüe hidráulico. Los tímpanos están revestidos con ladrillo  los arcos son de piedra caliza blanca, lo cual supone un contraste visual de interés estético. Los arcos son muy esbeltos, lo que unido a sus arranques verticales que quedan debajo de la lámina de agua, dan una imagen ciertamente moderna. Debajo del ladrillo se ve la sillería romana y el interior de las bóvedas también es original. El puente se restauró en el año 1679 por el Papa Inocencio XI.

Uno de los aspectos más interesantes de este puente, desde el punto de vista estructural, es que los arcos no son los típicos de medio punto, sino que se encuentran cerrados sobre sí mismos, formando unas bóvedas circulares que distribuyen las cargas al fondo del cauce y no a la pila, como es habitual. Esta disposición proporciona una fortaleza estructural excepcional reforzada por una doble rosca y arcos que quedan sumergidos por debajo del cauce.

Sección vertical del Puente Fabricio

 

Puente Fabricio. Imagen. V. Yepes (2016)

Miniexcavadoras

Máquina autopropulsada sobre ruedas o sobre cadenas, metálicas o de goma. Presenta una superestructura capaz de efectuar una rotación al menos de 360º, que excava o carga, eleva, gira y descarga material por la acción de una cuchara fijada a un conjunto de pluma y balancín, sin que la estructura portante se desplace y con un peso no superior a los 6.000 kg.

Se emplean en obras de servicios públicos urbanos, demoliciones, acondicionamiento de calles, etc. En la industria se usan en trabajos de desescombro, limpieza, jardinería, etc. Su característica fundamental es el servicio de apoyo que realizan.

Os dejo varios vídeos explicativos sobre esta máquina que espero os gusten.

Algunas de estas máquinas son extremadamente pequeñas.

Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia,  158 pp.

YEPES, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 243 pp. Ref. 442. ISBN: 978-84-1396-046-3

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

Cursos:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

Diseño heurístico óptimo de puentes artesa y puentes losa

Viaducto St. Cloud, Francia – 2000. http://vslmex.com.mx/

En estos momentos es posible automatizar completamente el diseño óptimo de puentes usando algoritmos heurísticos. A continuación os dejo, en abierto, un capítulo de libro en el que se explica tanto la optimización de un puente de vigas artesas prefabricado como otro construido «in situ» como losa de hormigón postesado. Se trata de un trabajo incluido dentro del proyecto de investigación BRIDLIFE. Este tipo de técnicas acabarán imponiéndose en unos años en los paquetes informáticos de cálculo. Sin embargo, resulta muy importante resaltar que el proyectista es el que tiene la última palabra en el diseño.

Referencia:

Martí, J.V.; Alcalá, J.; García-Segura, T.; Yepes, V. (2016). Heuristic design of a precast-prestressed concrete U-beam and post-tensioned cast-in-place concrete slab road bridges. In: Hernández, S.; Brebbia, C.A.; de Wilde, W.P. (eds.), High Performance and Optimum Design of Structures and Materials II. WIT Transactions on The Built Environment, Vol. 166. WIT Press, pp. 17-28. ISBN: 978-1-78466-143-4.

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El control del hormigón

Probetas de hormigón.

El control del hormigón y sus componentes se encuentra en el articulado de la instrucción EHE-08 de hormigón estructural. Entre otras, la instrucción actual tuvo que contemplar aspectos como la incorporación del marcado CE (Directiva Europea 89/106/CEE), la aprobación del Código Técnico de Edificación y la incorporación de nuevos hormigones (reciclados, autocompactantes, no estructurales, ligeros o con fibras). Todo ello se enmarca dentro de un entorno en el que la sociedad demanda mayor calidad en los productos, surgen nuevas exigencias como la durabilidad y la sostenibilidad, y se extiende el control de calidad a todo el proceso constructivo.

En este sentido, es necesario diferenciar entre aquellos hormigones que posean el Distintivo de Calidad Oficialmente Reconocido (DCOR) y aquellos que no lo posean. La relación de distintivos reconocidos y de centrales puede consultarse en la página web de la Comisión Permanente del Hormigón (enlace).

A continuación os dejo un enlace a la «Guía para el control en obra del hormigón según la instrucción EHE-08 y metodología para actuaciones con resultados de control en obra desfavorables», de ANEFHOP, y unos vídeos explicativos del profesor Antonio Garrido, que espero os sean de interés y utilidad. También os recomiendo el siguiente enlace sobre control de conformidad del hormigón: https://estonocumple.wordpress.com/2011/03/17/control-de-conformidad-de-un-hormigon/ 

 

 

El elevador de cangilones

Elevador de cangilones. A. Zona de carga; B. Zona de descarga.

Se entiende por elevador de cangilones el conjunto de una cadena sinfín de la cual van colgados cangilones iguales para el transporte del material. Consta de los siguientes elementos (ver figura):

  • Cangilones de transporte del material.
  • Un elemento sinfín sobre el cual se fijan los cangilones.
  • Una rueda motora superior y otra inferior, cuyos ejes de giro están en la misma vertical.
  • Un grupo motor de accionamiento, acoplado a la rueda superior.
  • Una caja, dentro de la cual se sitúan el elemento sinfín, los cangilones y las ruedas. En su parte superior lleva una boca de descarga, y en la inferior, la de carga.

La forma de los cangilones y la velocidad del elevador depende de los materiales a transportar. Suelen tener forma de cubeta con la parte superior abierta. Los cangilones se sujetan espaciados sobre una banda de algodón y goma o sobre una o dos cadenas. Aunque son normalmente verticales, pueden disponerse en planos inclinados. El sistema de descarga puede ser por gravedad o centrífugo.

Las velocidades de elevación varían entre 0,5 y 4 m/s. La anchura de los cangilones puede llegar a 1,5 m. La altura de elevación puede ser de 50 m y más; y su capacidad, hasta 500 o 600 m3/hora.

A continuación os dejo vídeo de su funcionamiento.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

 

Muros de gaviones flexibles

Gaviones flexibles. Fuente: http://gavionesflexibles.com/

Los muros de gaviones propiamente dichos consisten en un recipiente de forma prismática rectangular, relleno de material granular de distintos tamaños, de enrejado metálico de malla hexagonal, que puede ser de triple torsión o electrosoldada dependiendo de las características de la obra.

Sin embargo, se pueden fabricar muros flexibles utilizando la misma idea pero con otros materiales. Son los llamados muros de gaviones flexibles. Consisten en unas celdas realizadas con materiales geosintéticos, que permiten su relleno con tierras u otros materiales como mezclas de grava-cemento, de tierras con cal, etc. Se obtiene de esta forma un muro de tierra sostenida, que funciona por gravedad. Además, constituyen barreras de contención muy flexibles que pueden resultar de gran interés en actuaciones de emergencia como ante desbordamiento de ríos. También pueden ser de gran interés como complemento de obras civiles o ambientales.

Gaviones flexibles. Fuente: http://gavionesflexibles.com/

Os dejo unos vídeos de la empresa Contflexdique gaviones flexibles donde se puede ver cómo se monta un muro flexible de estas características. Espero que os gusten:

Os dejo un documento que creo de interés sobre el tema.

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Referencia:

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

Cursos:

Curso de Procedimientos de Construcción de cimentaciones y estructuras de contención en obra civil y edificación.

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Motores endotérmicos o de combustión interna

03Un motor es la parte de una máquina capaz de hacer funcionar algo, transformando algún tipo de energía (eléctrica, de combustibles fósiles, etc.), en energía mecánica capaz de realizar un trabajo. En los automóviles este efecto es una fuerza que produce el movimiento. De hecho, gran parte de la maquinaria empleada en ingeniería civil utiliza motores de combustión interna para su funcionamiento, especialmente motores diesel turboalimentado. En este post vamos a repasar muy brevemente este tipo de motores y dejaremos alguna animación para su mejor comprensión. En otros artículos profundizaremos en la explicación y funcionamiento más detallado.

Los motores térmicos producen trabajo aprovechando la energía de los cuerpos que se encuentran a una temperatura elevada. A este tipo pertenecen los motores de combustión, en el que el medio de trabajo o sustancia a la que se le va a extraer la energía térmica ha adquirido su alta temperatura aprovechando el calor desprendido de una combustión. En la Tabla 1  se clasifican los motores térmicos de combustión.

    MOTORES TÉRMICOS     Combustión interna     Combustión externa
  Alternativos   De explosión Diesel    Máquina de vapor
  Rotativos   De explosión Turbina de gas    Turbina de vapor

Tabla 1.- Clasificación de los motores térmicos de combustión.

Los motores endotérmicos o de combustión interna aprovechan la energía generada por la expansión de un combustible en el interior de una cámara, transformándola en movimiento. Si bien existen antecedentes a mediados del siglo XVII con Huygens y Papin con motores de pólvora, no fue hasta 1794 en el que el inglés Robert Street patentó el primer motor alternativo de combustión interna que utilizaba una mezcla de aire y combustible gaseoso. El primer motor de este tipo capaz de soportar una utilización continuada en el ámbito industrial fue construido por el francés Etienne Lenoir en 1859, siendo mejorado notablemente por el alemán Nikolaus Otto en 1876 con su motor de cuatro tiempos.

El primer motor de gasolina fue diseñado y patentado por el ingeniero alemán Gottlieb Daimler en 1885, y en 1892 su compatriota Rudolf Diesel patenta el primer motor de encendido de compresión.

Los motores de combustión interna pueden clasificarse atendiendo a diferentes conceptos:

  • Por la forma de iniciar la combustión: Motores Otto (motores de explosión: encendido por chispa) y motores Diesel (encendido por compresión).
  • Por el ciclo de trabajo: Motores de 4 tiempos y motores de 2 tiempos.
  • Por el movimiento del pistón: Motores de pistón alternativo y motores de pistón rotativo.

El motor de combustión interna alternativo es una máquina térmica de desplazamiento positivo que permite la transformación de energía térmica obtenida mediante un proceso de combustión en el propio fluido operante, en energía mecánica mediante el movimiento lineal de un émbolo. El fluido comprime y expande un volumen cerrado deformable formado por el cilindro, el pistón y la culata.

Motor de explosión de cuatro tiempos

Dentro de los motores de combustión interna rotativos, el motor Wankel, cuya patente data de 1936, se diferencia enormemente de los motores convencionales. Conserva el producto, la compresión, la potencia y el ciclo familiar del extractor, pero utiliza, en vez de un pistón, de un cilindro y de válvulas mecánicas, un rotor triangular que gira alrededor del excéntrico. Otro tipo son las turbinas de gas, que son motores compuestos por uno o varios compresores, una o varias cámaras de combustión dispuestas anularmente alrededor del eje de la máquina. Una turbina de uno o varios escalones que acciona el compresor y una turbina de potencia donde el trabajo producido se puede emplear para generar energía eléctrica, mover la hélice de una aeronave, etc. Además, lleva un pequeño motor de arranque y un sistema de inyección del combustible en la cámara de combustión y de regulación del régimen de la máquina.

Motor Wankel

En próximos artículos profundizaremos algo más en el funcionamiento detallado de estos motores, en especial, en los ciclos Otto y Diesel.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Reflexiones de Rogelio de Inchaurrandieta en 1899 sobre la teoría y la práctica

D. Rogelio de Inchaurrandieta (1836-1915)

En mis manos ha caído una reproducción del número extraordinario editado el 12 de junio de 1899 por la Revista de Obras Públicas, con motivo del centenario de la creación del Cuerpo de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos y de su Escuela especial. En dicho número se recogen reflexiones del director de la Escuela, en aquel momento, D. Rogelio de Inchaurrandieta. No me he resistido a reproducir algunas de dichas reflexiones que, con la distancia y con sentido crítico, deberíamos repasar para disponer de la perspectiva necesaria que supone la actual crisis que atraviesa nuestra profesión. Más en este momento, en el que el cambio de modelo (ingeniería de grado, según Bolonia) provoca la renuncia (o la evolución, según otros) a un modelo de enseñanza distinto del que dio origen a la profesión. Son reflexiones sobre la teoría y la práctica en las enseñanzas del ingeniero de caminos de finales del XIX (sic):

Algunos Ingenieros sostienen que la Escuela de Caminos nació con un carácter científico demasiado pronunciado, y que esto ha influído constantemente en el predominio de la teoría sobre la práctica en todas las transformaciones por las que ha pasado.

Creo que mientras haya Ingenieros de Caminos ha de sobreponerse á esa crítica el caluroso aplauso á los fundadores de la enseñanza, que la hicieron arrancar de la expresión más acabada y completa de las ciencias exactas y físicas, como se conocían en aquellos tiempos.

Ya se ha hecho justicia por todos los hombres pensadores al profesorado de las primeras épocas y al ilustre Director de venerada memoria, D. Juan Subercase, no sólo por el éxito alcanzado, sino por la influencia qeu tuvo la Escuela en el cultivo y adelante en España de las ciencias exactas.

El desequilibrio, si lo hubo, entre la teoría y la práctica, obedeció á razones circunstanciales, y no fué óbice para que nuestra profesión naceise pujante y respetada. Timbre preclaro de aquella época, será constantemente la formación del espíritu de Cuerpo, del culto del deber, de la disciplina administrativa y del entusiasmo por la carrera”.

Y añade lo siguiente (sic):

Considero una exageración reñida con la realidad, la supuesta falta de aptitud práctica de los jóvenes que terminan nuestra carrera. Confúndese en esto por mucho el embarazo del que se encuentra por vez primera ante los problemas prácticos, con la carencia de medios para acometer la resolución de los mismos. Lo primero se vence á los muy pocos meses, lo segundo no lo vencerá en muchos años el que no lleve en sí los elementos científicos que esto requiere, y los llamados prácticos confesarán mil veces su impotencia ante problemas mecánicos ó hidráulicos de fácil resolución para nuestros aspirantes.

Contribuyen á mantener ciertas falsas creencias los mismos Ingenieros, que confunden esa pasajera dificultad, fácilmente dominable, con el infranqueable obstáculo del que tuviera que proyectar obras sin el copioso arsenal de enseñanza teórico-práctica que se adquiere en este centro.

No pretende con todo esto decir que los programas de las asignaturas estén todos en su justa medida; lejos de eso, sostengo que hay mucho por hacer, y que esta tarea es perfectible y continua, tratando siempre de arrancar á la ciencia sus más selectas teorías, y establecer el necesario equilibrio entre ese estudio y el amplio campo de las aplicaciones; mantengo, por tanto, ideas reformistas, en lo que no hago más que seguir de lejos á los grandes modelos que he citado; pero al lado de esta opinión, consigno mi protesta contra la tendencia que he visto en algunos, pocos por fortuna, que quisieran sacrificar la teoría á una práctica que, entiéndase bien, jamás sería completa, y que transformaría nuestra Escuela de Ingenieros, verdaderamente tales, en una Escuela de Artes y Oficios”.

Dejo a criterio de cada uno extraer las conclusiones que les parezcan oportunas.

 

 

Aplicación de los métodos de decisión multicriterio al diseño sostenible de puentes

Puente en cajón postesado sobre el Turia (Quart de Poblet). Proyectado por Javier Manterola y construido por Dragados y Construcciones en 1991.

Actualmente, existe una tendencia clara hacia la sostenibilidad en los proyectos de estructuras, para lo cual es necesario equilibrar los criterios que apoyan esta sostenibilidad: la economía, el medio ambiente y la sociedad. Estos pilares básicos tienen objetivos diferentes y, habitualmente, enfrentados entre sí. Esta realidad lleva a la necesidad de adoptar procesos de toma de decisiones que permitan encontrar soluciones capaces de satisfacer, en la mejor medida posible, los principios de sostenibilidad mencionados. Los puentes son infraestructuras básicas de comunicación entre los distintos territorios. Por lo tanto, es imprescindible garantizar la sostenibilidad de este tipo de estructuras a lo largo de su ciclo de vida.

A continuación se presenta un artículo recién publicado que tiene como objetivo principal revisar la aplicación de las técnicas de decisión multicriterio al caso de los puentes. Esta investigación se enmarca dentro del proyecto BRIDLIFE (BIA2014-56574-R), en el cual participan los autores. La revisión se ha realizado atendiendo a las fases del ciclo de vida del puente, teniendo en cuenta los trabajos que proponen soluciones y toman decisiones directamente respecto a estas soluciones. También se han tenido en cuenta las aportaciones que, a pesar de no seleccionar una solución entre varias, aplican un método para evaluar una solución en particular. La relevancia de estos trabajos radica en la forma en que se llevan a cabo los procesos de evaluación, que constituyen la piedra angular para el proyecto de un puente desde el punto de vista de la sostenibilidad, teniendo en cuenta todas y cada una de las fases de su ciclo de vida.

Este artículo lo podéis descargar en el siguiente enlace: http://www.mdpi.com/2071-1050/8/12/1295, aunque también os lo dejo en el post para vuestra descarga directa.

Referencia:

Penadés-Plà, V.; García-Segura, T.; Martí, J.V.; Yepes, V. A Review of Multi-Criteria Decision-Making Methods Applied to the Sustainable Bridge Design. Sustainability 2016, 8, 1295.

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