18 años de la lectura de mi tesis doctoral: Optimización heurística económica aplicada a las redes de transporte del tipo VRPTW

Hoy 4 de septiembre, pero del año 2002, tuve la ocasión de defender mi tesis doctoral titulada “Optimización heurística económica aplicada a las redes de transporte del tipo VRPTW“. La tesis la dirigió el profesor Josep Ramon Medina Folgado, el tribunal lo presidió José Aguilar, acompañado por José Vicente Colomer, Francesc Robusté, Francisco García Benítez y Jesús Cuartero. La calificación fue de sobresaliente “cum laude” por unanimidad.

Por tanto, mi tesis ya ha cumplido la mayoría de edad. Es un buen momento de reflexionar sobre lo que este trabajo supuso para mí. Fue una tesis tardía, pues la leí con 38 años, teniendo ya una buena trayectoria profesional en la empresa privada (Dragados y Construcciones) y en la administración pública (Generalitat Valenciana). De alguna forma, ya tenía la vida más o menos solucionada, con experiencia acumulada, pero con muchas inquietudes. En aquel momento era profesor asociado a tiempo parcial y, en mis ratos libres, me dediqué a hacer la tesis doctoral. Ni decir tiene las dificultades que supone para cualquiera el sacar tiempo de donde no lo hay para hacer algo que, en aquel momento, era simplemente vocacional. No hubo financiación de ningún tipo, ni reducción de jornada laboral, ni nada por el estilo. En aquel momento ni se me ocurrió que acabaría, años después, como catedrático de universidad. Del 2002 al 2008 seguí como profesor asociado trabajando en la administración pública. Por último, por el sistema de habilitación nacional, accedí a la universidad directamente de profesor asociado a profesor titular, cosa bastante rara en aquel momento. Gracias a que era una verdadera oposición con el resto de candidatos, tuve la oportunidad de mostrar mis méritos ante un tribunal. Luego la cátedra vino por el sistema de acreditación, y la plaza, tras una penosa espera a causa de la crisis y por las cuotas de reposición. Pasé en 6 años de ser profesor asociado a tiempo parcial a estar habilitado como catedrático de universidad (12 de mayo del 2014). Todo eso se lo debo, entre otras cosas, a la gran producción científica que pude llevar a cabo y que tuvo su origen en esta tesis doctoral.

Por cierto, en aquella época la tesis doctoral tenía que ser inédita, es decir, no tenía que haberse publicado ningún artículo de la tesis. Hoy día es todo lo contrario, conviene tener 3-4 artículos buenos antes de pasar por la defensa. Luego publiqué al respecto algunos artículos en revistas nacionales e internacionales, pero sobre todo, comunicaciones a congresos.

La tesis supuso, en su momento, aprender en profundidad lo que era la algoritmia, el cálculo computacional y, sobre todo, la optimización heurística. En aquel momento, al menos en el ámbito de la ingeniería civil, nada o muy poco se sabía al respecto, aunque era un campo abonado a nivel internacional. Luego comprobé que todo lo aprendido se pudo aplicar al ámbito de las estructuras, especialmente a los puentes, pero eso es otra historia.

Os dejo las primeras páginas de la tesis y la presentación que utilicé en Powerpoint. Para que os hagáis una idea del momento, la presentación también la imprimí en acetato, pues aún se utilizada en ese momento en las clases la proyección de transparencias.

Referencia:

YEPES, V. (2002). Optimización heurística económica aplicada a las redes de transporte del tipo VRPTW. Tesis Doctoral. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Universitat Politècnica de València. 352 pp. ISBN: 0-493-91360-2.

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Sesión temática en CMN2021: Optimization, metaheuristics and evolutionary algorithms in civil engineering

En el marco del próximo congreso CMN2021 (Congress on Numerical Methods in Engineering) que se celebrará en Las Palmas de Gran Canaria del 28 al 30 de junio de 2021, hemos organizado una sesión temática coordinada por David Greiner, Diogo Ribeiro y Víctor Yepes que versa sobre optimización, metaheurísticas y algoritmos evolutivos en ingeniería civil. Os dejo a continuación una breve descripción del congreso y un resumen de la sesión temática propuesta.

El objetivo del Congreso de Métodos Numéricos en Ingeniería (CMN) es actuar como un foro en que se recopilen los trabajos científicos y técnicos más relevantes en el área de los métodos numéricos y la mecánica computacional, así como sus aplicaciones prácticas. CMN 2021, organizado conjuntamente por las sociedades de métodos numéricos española (SEMNI), portuguesa (APMTAC) y por el Instituto Universitario de Sistemas Inteligentes y Aplicaciones Numéricas en Ingeniería (SIANI) de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC). Los anteriores congresos conjuntos de ambas sociedades fueron celebrados en Madrid (2002), en Lisboa (2004), en Granada (2005), Porto (2007), Barcelona (2009), Coimbra (2011), Bilbao (2013), Lisboa (2015), Valencia (2017) y Minho (2019). Habiendo sido Las Palmas de Gran Canaria la sede del Primer Congreso CMN organizado por SEMNI en 1990, (General Chairs: Gabriel Winter y Miguel Galante), retorna 31 años después a su primera sede. El programa científico del CMN 2021 estará estructurado en sesiones temáticas según las distintas especialidades de los métodos numéricos. Las comunicaciones presentadas en el congreso constituirán una referencia de los avances recientes y de las líneas de trabajo futuras. Asimismo, investigadores internacionales de reconocido prestigio impartirán una serie de conferencias plenarias. El enlace a la web del congreso es la siguiente: https://congress.cimne.com/cmn2021

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La dimensión social en la optimización sostenible del mantenimiento de puentes

Acabamos de presentar una comunicación en el 10th International Conference on High Performance and Optimum Design of Structures and Materials HPSM/OPTI 2020, que se tuvo que desarrollar en Praga (República Checa) del 3 al 5 de junio, pero que por motivos del coronavirus, se ha desarrollado virtualmente del 2 al 4 de septiembre. A continuación os paso un resumen de la misma, así como la presentación que hemos realizado.

En los objetivos de desarrollo sostenible recientemente establecidos se reconoce la importancia de las infraestructuras para lograr un futuro sostenible. A lo largo de su largo ciclo de vida, las infraestructuras generan una serie de impactos cuya reducción ha sido uno de los principales focos de atención de los investigadores en los últimos años. La optimización de los intervalos de mantenimiento de las estructuras, como los puentes, ha despertado la atención del sector de la ingeniería civil, pues la mayoría de los impactos de las infraestructuras se producen durante su fase operativa. Así pues, actualmente los puentes se diseñan para atender a los efectos económicos y ambientales derivados de las actividades de mantenimiento. Sin embargo, en esos análisis se suele descuidar el pilar social de la sostenibilidad. Dado que todavía no existe una metodología universalmente aceptada para su evaluación coherente, la dimensión social no se incluye efectivamente en las evaluaciones del ciclo de vida de las infraestructuras. En la presente comunicación se evalúan los efectos del ciclo vital de diseños alternativos de los tableros de hormigón de los puentes en un entorno cercano a la costa que requiere mantenimiento. Los intervalos de mantenimiento derivados de la fiabilidad se optimizan primero minimizando los impactos económicos y ambientales. En una segunda etapa del análisis, se incluye la dimensión social en el proceso de optimización y se comparan los resultados. Los resultados de optimización de estas evaluaciones combinadas se obtienen aplicando la técnica de toma de decisiones multicriterio AHP-TOPSIS. En el presente documento se demuestra cómo la inclusión de la dimensión social puede conducir a estrategias de mantenimiento óptimo diferentes y más orientadas a la sostenibilidad. El enfoque tridimensional que se aplica aquí ha dado lugar a que se prefieran otras alternativas a las derivadas de la evaluación convencional que considera las perspectivas económica y ambiental. Esa conclusión apoya la idea de que se requieren evaluaciones holísticas del ciclo vital para el diseño sostenible de las infraestructuras y que es necesario hacer más esfuerzos urgentes para integrar la dimensión social en las evaluaciones de la sostenibilidad de las estructuras.

Figure 1: Product system boundaries (Navarro et al., 2020)

ABSTRACT

The recently established Sustainable Development Goals recognize the importance of infrastructures for achieving a sustainable future. Along their long-lasting life cycle, infrastructures generate a series of impacts, the reduction of which has been one of the main focus of researchers’ attention in the past years. The optimization of maintenance intervals of structures, such as bridges, has aroused the attention of the civil engineering sector, since most of the impacts of infrastructures occur during the operational phase. Thus, bridges are currently designed to attend the economic and environmental impacts derived from maintenance activities. However, the social pillar of sustainability is usually neglected in those analyses. Since no universally accepted methodology does yet exist for its consistent evaluation, the social dimension is not effectively included in the life cycle assessments of infrastructures. This communication evaluates the life cycle impacts of alternative concrete bridge deck designs in a maintenance-demanding environment near shore. Reliability-derived maintenance intervals are first optimized by minimizing the economic and environmental impacts. In a second stage of the analysis, the social dimension is included in the optimization process and results are compared. Optimization results from these combined assessments are obtained applying the Multi-Criteria Decision-Making technique AHP-TOPSIS. The present paper demonstrates how the inclusion of the social dimension may lead to different, more sustainability-oriented optimal maintenance strategies. The three-dimensional approach applied here has resulted in other alternatives to be preferred against those derived from the conventional assessment that considers the economic and environmental perspectives. Such finding supports the idea that holistic life cycle assessments are required for sustainable designs of infrastructures and that more efforts are urgently needed to integrate the social dimension in sustainability assessments of structures.

KEYWORDS

Life cycle assessment, bridges, maintenance, reliability, social impacts, sustainable design, sustainability, corrosion, Multi-Criteria Decision Making, AHP.

REFERENCE

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2020). Social dimension on the sustainability-oriented maintenance optimization of bridges in coastal environments. 10th International Conference on High Performance and Optimum Design of Structures and Materials HPSM/OPTI 2020, 3-5 June 2020, Prague, Czech Republic, 11 pp.

 

Special Issue “Deep Learning and Hybrid-Metaheuristics: Novel Engineering Applications”

 

 

 

 

 

Mathematics (ISSN 2227-7390) is a peer-reviewed open access journal which provides an advanced forum for studies related to mathematics, and is published monthly online by MDPI. The European Society for Fuzzy Logic and Technology (EUSFLAT) and International Society for the Study of Information (IS4SI) are affiliated with Mathematics and their members receive a discount on article processing charges.

  • Open Access—free for readers, with article processing charges (APC) paid by authors or their institutions.
  • High Visibility: Indexed in the Science Citation Indexed Expanded – SCIE (Web of Science) from Vol. 4 (2016) and Scopus.
  • Rapid Publication: manuscripts are peer-reviewed and a first decision provided to authors approximately 16.4 days after submission; acceptance to publication is undertaken in 4.6 days (median values for papers published in this journal in the first half of 2020).
  • Recognition of Reviewers: reviewers who provide timely, thorough peer-review reports receive vouchers entitling them to a discount on the APC of their next publication in any MDPI journal, in appreciation of the work done.

 

Impact Factor: 1.747 (2019) (First decile JCR)

Special Issue “Deep Learning and Hybrid-Metaheuristics: Novel Engineering Applications”

Deadline for manuscript submissions: 30 April 2021.

Special Issue Editors

Prof. Dr. Víctor Yepes Website SciProfiles
Guest Editor
ICITECH, Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain
Interests: multiobjective optimization; structure optimization; lifecycle assessment; social sustainability of infrastructures; reliability-based maintenance optimization; optimization and decision-making under uncertainty
Special Issues and Collections in MDPI journals
Dr. José Antonio García Website
Guest Editor
Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Chile
Interests: optimization; deep learning; operations research; artificial intelligence applications to industrial problems

Special Issue Information

Dear Colleagues,

Hybrid metaheuristic methods have shown very good performances in different combinatorial problems. Additionally, the rise of machine learning techniques has created a space to develop metaheuristic algorithms that use these techniques in order to tackle NP-hard problems and improve the convergence of algorithms. In this Special Issue, we invite researchers to submit papers in this optimization line, applying hybrid algorithms to industrial problems, including but not limited to industrial applications, and challenging problems arising in the fields of big data, construction, sustainability, transportation, and logistics, among others.

Deep learning techniques have also been important tools in extracting features, classifying situations, predicting events, and assisting in decision making. Some of these tools have been applied, for example, to Industry 4.0. Among the main techniques used are feedforward networks (FNN), convolutional networks (CNN), long-term short memory (LSTM), autoencoders (AE), enerative adversarial networks, and deep Q-networks (DQNs). Contributions on practical deep learning applications and cases are invited to this Special Issue, including but not limited to applications to the industry of computational vision, natural language processing, supervised learning applied to industry, unsupervised learning applied to industry, and reinforcement learning, among others.

Prof. Dr. Víctor Yepes
Dr. José Antonio García
Guest Editors

 

Manuscript Submission Information

Manuscripts should be submitted online at www.mdpi.com by registering and logging in to this website. Once you are registered, click here to go to the submission form. Manuscripts can be submitted until the deadline. All papers will be peer-reviewed. Accepted papers will be published continuously in the journal (as soon as accepted) and will be listed together on the special issue website. Research articles, review articles as well as short communications are invited. For planned papers, a title and short abstract (about 100 words) can be sent to the Editorial Office for announcement on this website.

Submitted manuscripts should not have been published previously, nor be under consideration for publication elsewhere (except conference proceedings papers). All manuscripts are thoroughly refereed through a single-blind peer-review process. A guide for authors and other relevant information for submission of manuscripts is available on the Instructions for Authors page. Mathematics is an international peer-reviewed open access monthly journal published by MDPI.

Please visit the Instructions for Authors page before submitting a manuscript. The Article Processing Charge (APC) for publication in this open access journal is 1200 CHF (Swiss Francs). Submitted papers should be well formatted and use good English. Authors may use MDPI’s English editing service prior to publication or during author revisions.

Keywords

  • Construction
  • Smart cities
  • Optimization
  • Deep learning

Todo lo que usted quería saber sobre la limpieza de las playas, pero no se atrevió a preguntar

https://www.flickr.com/photos/presidenciard/21355126699/

Nadie duda hoy en día de la importancia económica, social y medioambiental de las playas. Muy relacionada con su gestión, se encuentra su limpieza. En artículos anteriores ya vimos aspectos de la limpieza mecánica de las playas, la relevancia de la limpieza en la pérdida de arenas en playas encajadas, entre otros artículo que podéis encontrar en mi blog.

A continuación os paso un vídeo explicativo al respecto, que forma parte de un curso que he preparado online sobre la gestión de las playas. Este curso es una ampliación respecto a algunos cursos presenciales que he tenido la oportunidad de dirigir, el último, en Oporto (Portugal). Espero que os sea de interés.

 

 

Barreras dinámicas en la protección de taludes

Figura 1. Barrera dinámica http://www.geotalud.es/barreras.php

Las barreras dinámicas están formadas por una estructura de geometría variable diseñadas para detener bloques de gran tamaño que se desprenden de un talud. Estos sistemas se fundamentan en la absorción de impactos mediante la progresiva disipación de su energía cinética, convirtiéndola en trabajo de frenado. Para ello se dispone una malla de cables de acero montada sobre postes metálicos articulados en su base, a los que van unidos cables de disipación de energía, que son los que efectúan la detención. Las pantallas dinámicas para la retención de rocas en laderas inestables están formadas por una red de intercepción, postes anclados al terreno, cables de conexión y elementos disipadores de energía. Estos elementos, gracias a su capacidad de deformación, permiten que el sistema soporte una gran energía de impacto. Durante el impacto el sistema asegura que la energía de la caída de las rocas sea disipada, impidiendo movimientos adicionales.

En el mercado existen en la actualidad barreras cuyo rango de capacidad de absorción de energía  varía entre 250 kJ y 3.500 kJ, con capacidades aún mayores que pueden llegar a 5.000 kJ, 8.600 kJ y 10.000 kJ, según la norma ETAG27. Para que os hagáis una idea, un bloque de 1 m3, que puede pesar 2,5 t, en caída libre desde 100 m, desarrolla una energía cinética de unos 2500 kJ. El 16 de octubre de 2017 en Walenstadt, St. Gallen/Suiza, una barrera de protección contra la caída de rocas de la empresa suiza Geobrugg logró soportar una energía de impacto de 10.000 kJ. Un nuevo récord mundial.

Figura 2. Barrera tipo Debris Flow, para la detención de flujos de escombros y lodo. http://www.mallatalud.com/obracivil/iberobarrera.php

Os dejo algunos vídeos explicativos de este sistema de protección y estabilización de laderas.

En este vídeo podemos ver una prueba de detención de una masa de 20 toneladas mediante un sistema de la firma Geobrugg.

Recurso didáctico: one-minute paper

Una innovación docente efectiva no tiene por qué ser difícil de aplicar en clase. Estamos hablando del One-minute paper, que en español se podría traducir como “trabajos de un minuto”, aunque todo el mundo conoce el término popularizado en inglés.

Este es un recurso didáctico, probablemente reinventado muchas veces, pero que es extraordinariamente sencillo. Se trata de preguntar al final de la clase a los alumnos dos cosas:

  1. ¿Qué ha sido para tí  lo más importante que has aprendido en esta clase?
  2. ¿Qué es lo que te ha quedado más confuso?

Para contestar se reparten a los alumno unas papeletas, sin demasiado espacio, donde queda reflejada la fecha y, si se estima oportuno, el nombre del alumno. Aunque muchas veces funciona mejor si es anónimo. Otras veces se puede realizar una pequeña actividad grupal para que se puedan comentar las respuestas entre los compañeros antes de entregar la papeleta.

Es una forma sencilla de que el profesor reciba una retroalimentación de la clase anterior y que pueda, al comienzo de la siguiente clase, comentar alguna de las preguntas que quedaron menos claras. Las preguntas suelen referirse sobre todo a opiniones, sentimientos o percepción, más que a verificar un aprendizaje de conocimientos en sentido propio. Además, se puede utilizar la técnica no sólo al final de una clase, sino al final de un trabajo, una evaluación, etc.

Este método tiene muchas ventajas: indica al profesor si los alumnos nos van siguiendo en las explicaciones, nos da una oportunidad para comentar “otras” cosas en clase, mejora el clima en clase, e incluso puede servirnos para “pasar lista” de una forma discreta. A los alumnos les obliga a adoptar una actitud reflexiva, aprenden a aprender en clase, se prolonga la retención de lo explicado, se ejercitan en redactar y puede ser una oportunidad para los más tímidos para exponer sus opiniones.

Una posible forma de evaluar la efectividad de la estrategia sería que, al final del curso, se cumplimentara un pequeño cuestionario con una escala Likert de 5 punos (1: Muy de acuerdo, 2: De acuerdo, 3: A medias, 4: En desacuerdo, 5: Muy en desacuerdo) con las siguientes afirmaciones:

  • El Minute Paper mejora mi comprensión de los temas difíciles
  • El Minute Paper quita un tiempo valioso de clase
  • Me gusta tener el Minute Paper como parte de la enseñanza en esta clase
  • Yo creo que los Minute Papers son muy beneficiosos para la clase
  • Creo que los Minute Paper muestran el interés del profesor por nuestro aprendizaje
  • Deberíamos dejar de hacer los Minute Papers
  • Si los Minute Papers yo creo que haría preguntas en clase con la misma frecuencia
  • No me ayuda de manera especial el ver las respuestas de mis compañeros al Minute Paper
  • Preferiría que las respuestas al Minute Paper se hicieran por correo electrónico

En este vídeo podemos ver una pequeña explicación de la técnica:

Referencias:

Morales Vallejo, Pedro (2011). Escribir para aprender, tareas para hacer en casa. Guatemala: Universidad Rafael  Landívar. Disponible en http://www.upcomillas.es/personal/peter/otrosdocumentos/OneMinutePaper.pdf

La limpieza mecánica de las playas

Figura 1. Ejemplo de máquina de limpieza de playas remolcada mediante tractor. Imagen: V. Yepes

Resulta difícil poner en tela de juicio la gran trascendencia social y económica que tiene el turismo para España, especialmente en situaciones de coyuntura económica y sanitaria tan complicadas como las actuales. Esta actividad se ha basado, fundamentalmente, en la explotación de su zona costera. La sociedad del ocio actual genera una presión de usos que, concentrada en los periodos estivales, genera impactos ambientales significativos. En particular, la arena de las playas y el espacio litoral son dos recursos naturales críticos para la pervivencia económica y medioambiental de las regiones costeras (Yepes y Medina, 2005). Ello justifica la necesidad de conciliar la funcionalidad de estos espacios, frecuentados de forma masiva en algunos lugares, con los problemas de conservación y estabilidad de la ribera del mar a corto y largo plazo.

El reconocimiento de la importancia de las playas se ha traducido en estrategias, tanto europeas como nacionales, dirigidas a aumentar la excelencia de estas áreas naturales mediante directivas que atienden a la calidad higiénica de la arena y del agua de baño, así como en la adopción de diferentes distintivos de calidad y normas internacionales con una clara orientación hacia el usuario (Yepes, 2005, 2007; Ariza et al., 2008a). Una derivación de todo lo anterior es que muchos procesos formales de gestión de playas se están poniendo en marcha todos los días (James, 2000).

Así, la limpieza de los arenales constituye una pieza fundamental para ofrecer unos espacios singulares en buenas condiciones higiénico-sanitarias para los usuarios, especialmente en aquellos municipios donde su uso es intensivo. De hecho, los estándares exigidos a las playas por el distintivo Bandera Azul y otras normativas (ISO, ICTE) suponen una garantía de calidad en este sector. Sin embargo, el uso masivo de medios mecanizados para la limpieza exhaustiva de las playas puede provocar impactos que implican tanto una reducción de los sedimentos como una alteración del equilibrio de la biodiversidad existente. Las playas urbanas encajadas de uso masivo (Yepes y Medina, 2007), o las playas semiurbanas con sistemas dunares (Roig, 2004) pueden ser ejemplos extremos donde las consecuencias de estos impactos pueden ser significativos, tal y como se verá a continuación.

El objeto del presente artículo, basado en Yepes y Cardona (2008, 2009) es establecer una serie de criterios o medidas correctoras que minimicen de algún modo los impactos producidos por la limpieza mecanizada de las playas, de forma que sean considerados en las distintas normas o manuales de calidad propios de los municipios costeros que gestionan sistemáticamente sus playas. Para ello, en primer lugar, se repasarán someramente los requisitos exigidos por algunos sistemas de gestión de playas; a continuación, se describirán brevemente las características principales de las máquinas de limpieza; posteriormente, se analizarán las consecuencias de una gestión inadecuada de este tipo de equipos y, por último, se establecerán ciertos criterios y recomendaciones que traten de minimizar dichos impactos.

Requisitos de limpieza de playas en los sistemas de gestión

Los instrumentos voluntarios de gestión de la calidad y del medio ambiente han contribuido a transformar positivamente la forma de entender las playas turísticas en muchas zonas de nuestro litoral (Yepes, 2007). En el ámbito del control y del aseguramiento de la calidad cobran especial importancia las normas que definen las características de un producto, un servicio o un proceso. Cuando el objeto de una norma es una playa, éstas se pueden clasificar en normas de producto o servicio, centradas en las características, especificaciones y atributos que debe cumplir una playa (Banderas Azules o del Sistema de Gestión del Uso Público de las Playas, desarrollado por el Instituto para la Calidad Turística Española –ICTE-), y en normas del sistema de gestión, que inciden en las especificaciones que deben cumplir las actividades que conforman los procesos (normas ISO 9000 en calidad e ISO 14000 en medio ambiente constituyen los referentes internacionales de gestión).

Tanto los requisitos de Banderas Azules como los del sistema del ICTE priman la satisfacción de los usuarios por encima de otro tipo de consideraciones. Es por ello que la limpieza de las playas, del agua del mar y de las instalaciones durante la temporada de baño constituye una condición de cumplimiento mínimo. Un municipio que pretenda ostentar alguno de estos distintivos en sus playas debe realizar labores de prevención con la dotación del número mínimo de papeleras que deberán ser vaciadas con la suficiente periodicidad, tareas regulares de limpieza de la arena y un control sistemático del agua de baño y de la arena que aseguren las buenas condiciones higiénico-sanitarias.

La norma del sistema del ICTE (ver Yepes, 2005), define las características de gestión y los requisitos internos aplicables a los procesos de limpieza de la superficie de la playa, de sus instalaciones y a la recogida selectiva de residuos. Se exige un equipo de trabajo, propio del Ayuntamiento o de un proveedor de servicios, que realice los servicios de limpieza, asegurándose que se respetan las instrucciones establecidas para alcanzar los niveles de calidad y servicio indicados en la norma. Uno de los aspectos novedosos de este documento consiste en la obligación de establecer un conjunto de indicadores, a partir de los cuales se hará un seguimiento del nivel de servicio ofrecido y del nivel de satisfacción percibido por el usuario.

La norma del ICTE obliga a establecer un Plan de Limpieza de la superficie seca y húmeda de la playa y del agua que incluya, al menos, los recursos humanos y materiales disponibles, la frecuencia del servicio, el horario de prestación, las rutinas de limpieza y de recogida de residuos naturales (si la legislación aplicable lo permite), las pautas de actuación frente a residuos peligrosos y la relación de gestores o vertederos autorizados. Durante la temporada de baño, la ejecución de este plan implicará la recogida de residuos de la superficie seca de la playa, la oxigenación de la arena y su reubicación en caso de necesidad y la retirada de residuos no naturales del agua. Fuera de la temporada de baño, al menos se deberá realizar la recogida de residuos de la superficie seca de la playa y la reubicación, cuando corresponda, de la arena. En la Tabla 1 se recoge un ejemplo típico de limpieza de una playa en función de la temporada de baño.

El Ente Gestor contemplará en el Plan de Limpieza las actividades que garanticen que se alcanzan los niveles de limpieza de la superficie seca requeridos tras la celebración de eventos especiales y otras situaciones no habituales. Durante la temporada de baño, la frecuencia mínima del servicio será diaria en la superficie seca, manteniéndose registros de las actividades de limpieza. Asimismo, el Ente Gestor supervisará el cumplimiento del plan de limpieza establecido, y en caso de producirse desviaciones tomará las acciones correctoras necesarias. Para garantizar este mecanismo de control, se elaborará y mantendrá un registro actualizado de las inspecciones realizadas, dedicando una especial atención al grado de cumplimiento de las rutinas de limpieza y a la comprobación de la eficacia del Plan de Limpieza.

La maquinaria empleada en la limpieza de las playas

El mercado ofrece equipos para la limpieza de playas que se basan en la succión y en el rastrillado o cribado. El primer método se emplea con playas de árido grueso, mientras que el segundo, más frecuente, se utiliza para las playas de arena fina. Existen equipos de distinta complejidad que penetran en la arena hasta profundidades típicas de 30 cm, realizando un intenso y continuo batido que permite el secado y la ventilación de la arena gracias a la acción del aire y los rayos ultravioletas. El material recogido atraviesa unas mallas cribadoras de diferentes calibres que separan los desperdicios para depositarlos en unas tolvas que se vacían hidráulicamente sobre un vehículo contenedor o en el lugar de vertido. Existen opciones que incorporan equipos de desinfección, para actuar contra hongos, bacterias y virus.

En el mercado se pueden encontrar distintos tamaños de máquinas que tratan de adaptarse a las dimensiones de cada playa. Existen modelos con anchos de trabajo típicos de 2,2 m y tolvas de hasta 2,5 m3, adecuados para playas largas y anchas. Estas dimensiones se reducen a valores de 1,2 m para el ancho de trabajo y 0,5 m3 cuando se trata de pequeñas calas y zonas de difícil acceso por presencia de toldos, sillas, etc. Para municipios pequeños, algunas firmas comerciales ofrecen equipos polivalentes capaces de operar como barredoras, mediante la sustitución del rulo de limpieza por cepillos, con el objetivo de aumentar la rentabilidad del equipo, en los meses de invierno. En la Figura 1 se recoge un ejemplo de máquina de limpieza remolcada mediante tractor.

Los requisitos funcionales deseables para la maquinaria de limpieza de playas podrían ser, entre otros, los siguientes (ver Yepes y Cardona, 2000):

  • Recoger residuos de cualquier tamaño y naturaleza.
  • Dejar la arena en el mismo lugar.
  • Capacidad para limpiar tanto la arena seca como húmeda.
  • Manejabilidad
  • Buen rendimiento con poco mantenimiento.

Es difícil encontrar una máquina lo suficientemente versátil para cumplir con todos los requisitos anteriores. Normalmente hay que alternar unidades de gran rendimiento –que suelen ser remolcadas por un tractor-, junto con pequeñas máquinas autopropulsadas capaces de realizar la limpieza en pequeños espacios, junto a las pasarelas, los bordes de los paseos marítimos, áreas de juego y otros. También resulta complicado compatibilizar su uso en la arena seca y húmeda. Los procedimientos de recogida de residuos incluyen desde cintas con resortes de aleación capaces de barrer superficialmente hasta técnicas de cribado por bandejas o mallas. Si bien con el primer método la recogida de arenas es mínima, la profundidad de limpieza está limitada. Utilizando el segundo, se recoge una gran cantidad de arenas y resulta inviable, en numerosas ocasiones, para la zona húmeda de la playa. En cualquier caso, se recomienda que la máquina tenga un recipiente de almacenamiento basculante, así como que el mantenimiento y las piezas de recambio sean accesibles.

En determinadas ocasiones resulta muy efectiva la remoción superficial de las arenas (unos 15 cm) a primera hora de la mañana con un rastrillo acoplado al tractor, pues la oxigenación, la desecación y la radiación solar de las arenas favorecen su desinfección, disminuye su compacidad y mejora el aspecto visual y la comodidad de la playa. Ahora bien, esta operación no puede sustituir, evidentemente, a la recogida de los residuos. Asimismo, es conveniente que cada playa disponga de maquinaria capaz de reubicar la arena que normalmente se almacena junto al pretil de los paseos marítimos. En la Tabla 2 se han recogido una serie de características básicas de la maquinaria de limpieza de las playas de arena, con algunas ventajas e inconvenientes.

Consecuencias de la limpieza mecánica de las playas

Roig (2004) argumenta que la limpieza mecanizada de las playas realizada de forma exhaustiva y sin aplicar criterios geomorfológicos y ambientales de gestión reduce la biodiversidad costera, altera los perfiles de playa y provoca una pérdida de sedimentos. En efecto (ver Figura 2), la reducción de la materia orgánica natural disminuye tanto el desarrollo de microorganismos y fauna intersticial como la cantidad de nutrientes necesarios para las comunidades vegetales (Llewellyn y Shackley, 1996; Gheskiere et al., 2006). Otros trabajos, como el de Malm et al. (2004) indican que si bien la limpieza mecánica reduce el contenido orgánico de la arena, mejorando la calidad del agua de baño y reduciendo la producción microbiana, no es significativo el efecto en la biodiversidad sobre la macrofauna. La retirada de plantones afecta negativamente a las dunas embrionarias, y por ende, a la estabilización natural del sedimento. La compactación de la arena cambia su rugosidad natural y elimina geomorfologías efímeras de playa (ripples y shadow tongues), acrecentando el ángulo de incidencia del viento y su erosión. En la zona húmeda de la playa (swash) aumenta la probabilidad de retirada de las arenas por su grado mayor de cohesión; al mismo tiempo, la compactación favorece la entrada del oleaje, incrementando los procesos erosivos. Asimismo, la limpieza mecanizada descalza el pie de talud de las dunas, con la consiguiente eliminación vegetal; ello facilita la acción directa de viento en su proceso erosivo.

Figura 2. Consecuencias de la limpieza mecánica de la playa sin criterios de gestión. Elaboración propia a partir de Roig (2004).

Sin embargo, a pesar de las evidencias aportadas por estos autores, las razones esgrimidas no suponen el grueso de las pérdidas de sedimentos originados por una mala gestión de la limpieza mecánica de las playas. En efecto, la limpieza diaria en zonas de uso intensivo y la eliminación periódica de residuos naturales acumulados (algas y restos de Posidonia oceanica) supone una retirada de arena involuntaria que se ha podido estimar (Yepes y Medina, 2007) en unos 500 m3 por kilómetro y año en playas no muy intensivas y con un sistema de gestión relativamente bien organizado; las pérdidas en playas sin un sistema de aseguramiento de la calidad de la limpieza pueden ser mucho mayores y derivar en extracciones encubiertas de arena para usos agrícolas y ganaderos, jardinería, etc. La Figura 3 muestra una acumulación en ecoparque de restos de Posidonia oceanica (obsérvese la gran cantidad de arena retirada involuntariamente). Una mala interpretación sobre las consecuencias de una mala gestión no puede derivar en la completa eliminación de la limpieza de las arenas por parte de los municipios. Este argumento se ha empleado demagógicamente por parte de algunos responsables municipales, los cuales, debido a la grave crisis económica actual, han decidido eliminar o reducir la limpieza de las playas por razones de índole medioambiental.

Ariza et al. (2008b) constatan deficiencias en la limpieza mecanizada de las playas catalanas, especialmente en la recogida de residuos de pequeño tamaño tales como colillas y en la excesiva retirada de arena. En su trabajo, estos autores recogen cifras proporcionadas por el Servei de Prevenció i Medi Ambient de una retirada de más de 163 toneladas de arena en la limpieza de las playas de Barcelona en la temporada de junio a septiembre de 2005. En algunos casos se retiraron, junto con los residuos, más de 50 kg de arena por hora de trabajo, suponiendo ésta un 80% en peso del total del material recogido. Por estas razones, se propone una revisión de las operaciones de la limpieza mecánica de las playas.

Figura 3. Posidonia acumulada durante los últimos 5 años en el ecoparque de Benissa. Se aprecia la gran cantidad de arena almacenada

Con el objeto de colaborar con los diversos municipios en la limpieza y mantenimiento de sus playas, desde el año 1996, la Generalitat Valenciana ha venido contemplando, dentro de su Plan de Turismo Litoral, la adquisición de máquinas de limpieza, las cuales son cedidas a las corporaciones locales e incluso a las diputaciones (ver Yepes y Cardona, 2000). La importancia que tiene la retirada de arena de la playa por parte de estos equipos aconsejó a la Conselleria de Turismo a establecer pruebas “in situ” que sirvieran en sus concursos de adquisición de estas máquinas para discriminar mediante criterios técnicos la idoneidad de cada una de ellas. En efecto, dicha Conselleria adquiere máquinas para luego cederlas a los ayuntamientos y así fomentar la limpieza y calidad de las playas de la Comunitat Valenciana. Los aspectos críticos a la hora de realizar dichas pruebas consisten en la determinación de los rendimientos en la limpieza, tanto en arena seca como húmeda, con obstáculos y sin ellos. A parte de evaluar la efectividad de la retirada de residuos con elementos normalizados (tacos de madera, canicas de vidrio, etc.), se mide la cantidad de arena retirada durante la limpieza (ver Figuras 4 y 5). Estas pruebas normalizadas se han realizado a través de la Universidad Politécnica de Valencia, asesorado por profesores de Procedimientos de Construcción y de Maquinaria y Medios Auxiliares del Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil (ver Figuras 6 y 7). Conviene destacar que, en estas pruebas, la pericia del conductor de la máquina y su buen hacer influyen decisivamente en la calidad de la limpieza conseguida.

Figuras 4 y 5. Elementos normalizados y muestra de restos recogidos por una de las máquinas (arena incluida). Imágenes: V. Yepes
Figuras 6 y 7. Pruebas de rendimiento y limpieza realizada por la Conselleria de Turismo de la Generalitat Valenciana. Imágenes: V. Yepes

Los accesos de la maquinaria a la playa pueden empeorar la situación descrita. La conjunción del viento junto con un inadecuado diseño del paseo marítimo y de la trama urbana, pueden provocar la pérdida de sedimentos que, en algunos casos, puede ser tan importante como la limpieza directa de la playa. Finalmente, el volumen de arena que retira cada usuario de forma involuntaria (dependiendo de la granulometría, unos 20 gramos/bañista/salida) supone una pérdida del orden de 10 m3/km/año. En conjunto, las operaciones de limpieza pueden significar, en el caso de la inexistencia de aportes de sedimentos –playas encajadas, por ejemplo-, un retroceso medio sostenido a largo plazo de la línea de orilla del orden de 10 cm/año con un buen control de las operaciones de limpieza y mucho más sin control (ver Yepes y Medina, 2007). A corto plazo el efecto es imperceptible, pero a largo plazo las consecuencias son significativas.

Propuestas de mejora en la gestión de la limpieza mecánica

Todo lo anteriormente expuesto justifica el establecimiento de una serie de medidas correctoras en la gestión de la limpieza mecanizada que reduzca, en la medida de lo posible, los impactos realizados sobre los arenales. Estas propuestas deberían introducirse como requisitos en las normas de calidad y en los manuales de gestión de las playas turísticas:

  • La limpieza mecánica sólo se permitirá si la superficie se encuentra seca (7-10 cm). La limpieza en la zona húmeda se centrará en los residuos antrópicos.
  • Se evitará la limpieza mecánica cuando exista previsión de viento fuerte, con el fin de reducir el transporte eólico.
  • No se aceptarán prácticas de roturación y arado en profundidad de la playa.
  • En playas con sistemas dunares, se establecerán franjas de reserva (3-5 m) donde la limpieza será manual y selectiva.
  • Se asegurará un sistema de control de las operaciones de limpieza para evitar el fraude y las extracciones sistemáticas de arena para usos no autorizados.
  • Se realizarán periódicamente pruebas “in situ” con las máquinas de limpieza mecánica que midan el volumen de arena retirada, con la elaboración de indicadores de seguimiento. Este será un criterio que prime a la hora de adquirir nuevos equipos.
  • Los conductores de los equipos de limpieza realizarán cursos de adiestramiento, pues su pericia influye decisivamente en la reducción de la arena retirada.
  • Se limitará la frecuencia de retirada de restos naturales (Posidonia oceanica), depositando los restos dentro de la propia playa (zona dunar).
  • Se adecuará el diseño de paseos marítimos y rampas de acceso a playas para minimizar las pérdidas debidas al transporte eólico.
  • En playas de uso masivo, se colocarán duchas o lavapiés que eliminen los sedimentos adheridos a los bañistas.

Como recomendación final se debería incluir el incremento de las actividades de educación ambiental. En efecto, Rodríguez-Santos et al. (2005) comprobaron que el comportamiento del usuario afecta a la cantidad de basura generada en las playas. Se trata de una medida cualitativa con un gran efecto cuantitativo.

Conclusiones

El reconocimiento de la importancia de las playas se ha traducido en estrategias dirigidas a aumentar su excelencia mediante directivas que atienden a la calidad higiénica de la arena y del agua de baño, así como en la adopción de diferentes distintivos de calidad y normas internacionales con una clara orientación hacia el usuario. Esta situación ha provocado la limpieza sistemática con medios mecánicos de estos espacios naturales que, realizada de forma exhaustiva y sin aplicar criterios geomorfológicos y ambientales de gestión, reduce la biodiversidad costera, altera los perfiles de playa y provoca una pérdida de sedimentos. A ello hay que añadir la importante pérdida de arena provocada por la falta de efectividad de algunas máquinas en la limpieza diaria y la eliminación periódica de residuos naturales acumulados (algas y restos de Posidonia oceanica). Todo ello supone una retirada de arena involuntaria estimada en unos 500 m3 por kilómetro y año en playas no muy intensivas y con un sistema de gestión relativamente bien organizado. Estas pérdidas pueden ser mucho mayores y derivar en extracciones encubiertas de arena para usos agrícolas y ganaderos, jardinería, etc. Para minimizar los impactos producidos por una gestión ineficiente de la limpieza mecánica, se proponen una serie de medidas correctoras que deberían introducirse como requisitos en las normas de calidad y en los manuales de gestión de las playas turísticas. Entre ellas destacan la adopción de zonas de reserva en sistemas dunares y la adopción de indicadores que midan, de forma objetiva, la efectividad de la maquinaria para evitar la retirada excesiva de arena junto con los residuos. Todo ello se debería completar con un incremento de la educación ambiental de los usuarios que, sin duda, redundaría en una reducción importante de los residuos generados en estos espacios naturales.

Referencias

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Ariza, E., Jiménez, J.A. y Sardá, R. 2008b. Seasonal evolution of beach waste and litter during the bathing season on the Catalan coast. Waste Management, 28(12): 2604-2613..

James, R.J. 2000. From beaches to beach environments: linking the ecology, human-use and management of beaches in Australia, Ocean & Coastal Management, 43: 495-514.

Llewellyn, P.J. y Shackley, S.E. 1996. The effect of mechanical beach-cleaning on invertebrate populations. British Wildlife, 7(3): 147-155.

Malm, T., Raberg, S., Fell, S. y Carlsson, P. 2004. Effects of beach cast cleaning on beach quality, microbial food web, and littoral macrofaunal biodiversity. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 60: 339-347.

Medina, J.R. 2007. PLAYEN (Informe Nº 2): Estudio de la gestión de arenas dentro de playas urbanas encajadas. Informe para la Dirección General de Costas del Ministerio de Medio Ambiente. Abril de 2007.

Gheskiere, T., Magda, V., Greet, P. and Steven, D. 2006. Are strandline meiofaunal assemblages affected by a once-only mechanical beach cleaning? Experimental findings. Marine Environmental Research, 61: 245–264.

Rodríguez-Santos, I., Friedrich, A.C., Wallner-Kersanach, M. y Fillmann, G. 2005. Influence of socio-economic characteristics of beach users on litter generation. Ocean and Coastal Management, 48: 742-752.

Roig, F.X. 2004. Análisis y consecuencias de la modificación artificial de perfil playa-duna provocado por el efecto mecánico de su limpieza. Investigaciones Geográficas, 33: 87-103.

Yepes, V. 2002. Ordenación y gestión del territorio turístico. Las playas. En Blanquer, D. (ed.). Ordenación y gestión del territorio turístico: 549-579. Ed. Tirant lo Blanch. Valencia.

Yepes, V. 2005. Gestión del uso público de las playas según el sistema de calidad turístico español. Actas de las VIII Jornadas Españolas de Ingeniería de Costas y Puertos. CD-ROM, 10 pp.

Yepes, V. 2007. Gestión del uso y explotación de las playas. Cuadernos de Turismo, 19: 245-257.

Yepes, V. y Cardona, A. 2000. Mantenimiento y explotación de las playas como soporte de la actividad turística. El Plan de Turismo Litoral 1991-99 de la Comunidad Valenciana. Actas de las V Jornadas Españolas de Ingeniería de Costas y Puertos: 857-876. Ed. Universidad Politécnica de Valencia.

Yepes, V. y Medina, J.R. 2005. Land Use Tourism Models in Spanish Coastal Areas. A Case Study of the Valencia Region. Journal of Coastal Research, SI 49: 83-88.

Yepes, V. y Medina, J.R. 2007. Gestión de playas encajadas de uso intensivo. Actas de las IX Jornadas Españolas de Ingeniería de Costas y Puertos: 297-304. San Sebastián, 29-30 de mayo.

Yepes, V. y Cardona, A. (2008). Incidencia de la limpieza mecánica en la pérdida de arena en las playas. Actas del X Congreso y Exposición Internacional de Playas. 15-17 octubre, Vigo (España).

Yepes, V. y Cardona, A. (2009). La limpieza mecánica de las playas. Equipamientos y servicios municipales, 141: 20-30.

 

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Análisis de ciclo de vida del puente atirantado sobre el río Hun He en Liaoning, China

Acaban de publicarnos un artículo en la revista International Journal of Environmental Research and Public Health (revista indexada en el JCR, en el primer cuartil) sobre la propuesta de indicadores de sostenibilidad para el proyecto de puentes de pequeña luz.

El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación DIMALIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

En este trabajo se estudió impacto ambiental de un puente atirantado de tres torres mediante el software openLCA, y se analizaron más de 23.680 grupos de datos utilizando la cadena de Markov y otros métodos de investigación. La conclusión muestra que el control de la contaminación de los vehículos que pasan y la mejora de la durabilidad de los materiales de construcción son la clave para reducir la contribución del carbono.

ABSTRACT

Due to the rapid growth of the construction industry’s global environmental impact, especially the environmental impact contribution of bridge structures, it is necessary to study the detailed environmental impact of bridges at each stage of the full life cycle, which can provide optimal data support for sustainable development analysis. In this work, the environmental impact case of a three-tower cable-stayed bridge was analyzed through openLCA software, and more than 23,680 groups of data were analyzed using Markov chain and other research methods. It was concluded that the cable-stayed bridge contributed the most to the global warming potential value, which was mainly concentrated in the operation and maintenance phases. The conclusion shows that controlling the exhaust pollution of passing vehicles and improving the durability of building materials were the key to reducing carbon contribution and are also important directions for future research.

KEYWORDS

Greenhouse gas; environmental impact; cable-stayed bridge; life-cycle assessment; sustainable construction

REFERENCE:

ZHOU, Z.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2020). Bridge Carbon Emissions and Driving Factors Based on a Life-Cycle Assessment Case Study: Cable-Stayed Bridge over Hun He River in Liaoning, China. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17(16):5953. DOI:10.3390/ijerph17165953

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Sistema integral de protección de escaleras

Sistema integral de protección de escaleras red tipo Perona.

La prevención de riesgos laborales en la construcción es una de las preocupaciones más importantes que debe tener cualquier profesional del ramo. Uno de los problemas más habituales es proteger las escaleras en fase de construcción. Un sistema interesante que puede solucionar este problema es el sistema integral de protección de escaleras-red tipo Perona.

Los componentes de este sistema de protección son fáciles y económicos de conseguir en cualquier tipo de obra y  circunstancias, pues tan solo son necesarios para su instalación:

  • un paño de red (similar a las del tipo “horca”),
  • tablas de madera de 2’00 cm. de espesor , 10 cm. de ancha y de una longitud inferior en 20 cm. a la del largo de cada tramo de la escalera.
  • clavos de acero de 10 mm. (tres/cuatro unidades en cada tabla).

No es necesaria mano de obra especializada, ni condiciones especiales algunas para su montaje. El sistema permite y garantiza la protección de todos los operarios, desde el inicio de la construcción de la losa de escalera (fase de estructura), hasta la colocación de la barandilla definitiva, pasando por todas las etapas intermedias, como son: revestido de peldaños, enlucidos o acabados de caja de escalera, pintura e incluso colocación de la barandilla definitiva, sin que estorbe la protección en ningún trabajo, ni sea factible para retirarla ningún operario, por su propia constitución.  El sistema es apto para escaleras de un solo tramo, de dos, de tres o de cuatro, incluso se puede instalar en escaleras de tramos curvos.

Si queréis información adicional sobre las redes de seguridad, os recomiendo una publicación del Instituto Vasco de Seguridad y Riesgos Laborales que podéis enlazar aquí. Otra publicación interesante es de Mapfre. Además, os paso un vídeo explicativo sobre el sistema Perona que espero que os guste: