Más allá del algoritmo: el auge de la toma de decisiones multicriterio (MCDM)

Nunca antes en la historia de la humanidad habíamos poseído una cantidad de datos tan grande y, paradójicamente, tomar una decisión «correcta» nunca había supuesto un desafío tan sistémico. En un entorno definido por la sobrecarga informativa y objetivos frecuentemente contrapuestos, la toma de decisiones multicriterio (MCDM) ha dejado de ser un ejercicio académico para convertirse en una infraestructura intelectual indispensable.

Este análisis, concebido como una instantánea estructurada basada en los registros de ORCID de los miembros de la International Society on MCDM, disecciona la evolución de los últimos 25 años en la base de datos Scopus. Los resultados no solo muestran el crecimiento de una disciplina, sino también la mayoría de edad de un campo que hoy en día orquesta la gestión de la complejidad global.

Este informe presenta un análisis bibliométrico del campo de la toma de decisiones multicriterio (MCDM) en los últimos 25 años. El estudio revela un crecimiento exponencial de la producción científica y destaca que más de la mitad de los artículos indexados se publicaron a partir de 2020. La investigación se centra en autores vinculados a la Sociedad Internacional de MCDM y examina sus áreas temáticas predominantes, como las ciencias de la decisión y la sostenibilidad. Además, el texto identifica las revistas académicas más influyentes y describe una red global de colaboración con nodos clave en Europa, Asia y América. Finalmente, los resultados subrayan la evolución de esta disciplina, que ha pasado de ser un nicho especializado a convertirse en un campo de estudio global y multidisciplinar.

La eclosión del conocimiento: una década de consolidación.

La trayectoria de la MCDM en el último cuarto de siglo no es lineal, sino exponencial. Con una tasa de crecimiento anual compuesta del 10 %, la disciplina ha experimentado una transición fascinante desde los márgenes de la investigación operativa hasta el centro del debate científico transdisciplinar.

La aceleración es particularmente notable en el lustro más reciente: el 52,9 % de toda la producción científica acumulada en 25 años se ha concentrado entre 2020 y 2025. Este dato indica que nos encontramos ante una fase de madurez en la que la necesidad de marcos lógicos para la toma de decisiones ha superado cualquier previsión histórica.

«El volumen anual de publicaciones indexadas en Scopus escaló de 38 registros en 2001 a 476 en 2025, lo que representa un incremento superior a diez veces en tan solo un cuarto de siglo».

El nuevo atlas del poder académico: el liderazgo de la India, y tras ella, España

El mapa del liderazgo intelectual ha experimentado una reconfiguración sísmica. Si bien las potencias occidentales tienen una tradición consolidada, el dinamismo actual se ha desplazado hacia el este. India lidera hoy la producción global con un 9,4 %, situándose por encima de referentes históricos como España (8,2 %) y Estados Unidos (4,2 %).

Este fenómeno de internacionalización se manifiesta en una red de colaboración en la que seis naciones —India, España, Turquía, Portugal, el Reino Unido y Polonia— aglutinan cerca del 40 % de la producción total. La aparición de nuevos centros en Oriente Medio, como Arabia Saudita e Irán, refleja una respuesta estratégica a desafíos regionales críticos, que van desde la gestión de los recursos hídricos hasta la transición energética en economías históricamente dependientes del carbono.

Del rigor matemático al imperativo de la sostenibilidad.

Uno de los hallazgos más profundos del análisis es el «giro pragmático» de la disciplina. La MCDM ha trascendido el confinamiento del laboratorio matemático para erigirse en pilar de la sostenibilidad y de la economía circular.

La prominencia de revistas en enfoques metodológicos como European Journal of Operational Research, Annals of Operations Research y Computers and Operations Research, así como revistas con enfoques de aplicación como Sustainability, Expert Systems with Applications y Journal of Cleaner Production en el corpus analizado demuestra que los modelos de decisión ya no se limitan a optimizar procesos industriales, sino que también se aplican a sistemas sociotécnicos complejos, en los que el impacto ambiental y la equidad social son criterios fundamentales.

El campo ha evolucionado desde un enfoque «metodológicamente arraigado» en las ciencias formales hasta convertirse en una disciplina «orientada a aplicaciones» críticas en energía, logística verde y políticas públicas.

Los cinco pilares: la convergencia disciplinaria.

La solidez de la MCDM radica en su naturaleza híbrida. La producción científica se articula en la actualidad en torno a cinco núcleos que garantizan su viabilidad y relevancia en el tejido tecnológico actual:

Ciencias de la computación: el motor algorítmico y la infraestructura de procesamiento.
Ciencias de la decisión: el corazón teórico y la epistemología del análisis.
Matemáticas: el lenguaje de la optimización y el rigor que sustenta los modelos.
Ingeniería: el terreno para la ejecución y la validación de soluciones prácticas.
Negocios, gestión y contabilidad: el espacio donde la teoría se traduce en valor estratégico y en ventaja competitiva.

La ingeniería de la resiliencia ante la incertidumbre.

El análisis de las tendencias temáticas revela una preocupación creciente por la vulnerabilidad de nuestros sistemas. El auge de conceptos como los «conjuntos difusos» y el análisis de robustez sugiere que la comunidad científica está diseñando el lenguaje necesario para un futuro impredecible.

En un contexto de «policrisis» —cambio climático, volatilidad en las cadenas de suministro e inestabilidad geopolítica—, estas herramientas proporcionan la ingeniería matemática de la resiliencia. Ya no se busca la decisión perfecta en un vacío teórico, sino la más sólida, capaz de resistir las perturbaciones de un mundo no lineal.

Conclusión: hacia una nueva frontera de decisiones inteligentes.

Tras veinticinco años de evolución, la toma de decisiones con criterios múltiples se ha consolidado como una disciplina global y profundamente conectada con la realidad operativa. Su transformación refleja nuestra necesidad de encontrar orden en el caos de los datos.

Al observar la integración definitiva de estos modelos en la gestión de recursos vitales, surge una pregunta inevitable para las próximas décadas: ante la inminencia de los límites del planeta, ¿estamos asistiendo a la sustitución de la intuición humana o a su fortalecimiento definitivo mediante una simbiosis con estos modelos matemáticos de alta precisión? La respuesta definirá no solo cómo gestionamos el presente, sino también nuestra capacidad para garantizar un futuro viable.

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre este tema.

En este vídeo se resumen las tendencias destacables del MCDM.

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A continuación, os dejo un listado de artículos científicos de nuestro grupo de investigación publicados en la última década sobre MCDM. Se pueden descargar pinchando en el enlace correspondiente.

Referencias:

Estados del arte

VILLALBA, P.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.; YEPES, V. (2024). A review of multi-criteria decision-making methods for building assessment, selection, and retrofit. Journal of Civil Engineering and Management, 30(5):465-480. DOI:10.3846/jcem.2024.21621

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2022). Multi-criteria decision-making applied to the sustainability of building structures based on Modern Methods of Construction. Journal of Cleaner Production, 330:129724. DOI:10.1016/j.jclepro.2021.129724

NAVARRO, I.J.; PENADÉS-PLÀ, V.; MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; REMPLING, R.; YEPES, V. (2020). Life cycle sustainability assessment for multi-criteria decision making in bridge design: A review. Journal of Civil Engineering and Management, 26(7):690-704. DOI:10.3846/jcem.2020.13599.

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2019). A review of multicriteria assessment techniques applied to sustainable infrastructure design. Advances in Civil Engineering, 2019: 6134803. DOI:10.1155/2019/6134803

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. DOI:10.1016/j.jclepro.2018.03.022

ZAMARRÓN-MIEZA, I.; YEPES, V.; MORENO-JIMÉNEZ, J.M. (2017). A systematic review of application of multi-criteria decision analysis for aging-dam management. Journal of Cleaner Production, 147:217-230. DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.01.092

PENADÉS-PLÀ, V.; GARCÍA-SEGURA, T.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2016). A review of multi-criteria decision making methods applied to the sustainable bridge design. Sustainability, 8(12):1295. DOI:10.3390/su8121295

Artículos JCR

RUIZ-VÉLEZ, A.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2026). Life-cycle environmental and social trade-offs in concrete road frame systems. Cleaner Environmental Systems, 22, 100462. DOI:10.1016/j.cesys.2026.100462

GUAYGUA, B.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.; YEPES-BELLVER, L.; YEPES, V. (2026). A multi-criteria life-cycle decision framework for sustainable modular hospitals in seismic regions. Results in Engineering, 30, 110371. DOI:10.1016/j.rineng.2026.110371

FERNÁNDEZ-MORA, V.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Extending Building Lifespan: Integrating BIM and MCDM for Strategic Rehabilitation. Journal of Information Technology in Construction, 31:398-419. DOI:10.36680/j.itcon.2026.018

LUQUE CASTILLO, X.; YEPES-BELLVER, L.; YEPES, V. (2026). Towards Sustainable Social Housing: An Integrative Life Cycle and Multi-Criteria Approach. Sustainable Cities and Society, 137, 107164. DOI:10.1016/j.scs.2026.107164

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

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. DOI:10.3846/jcem.2025.24425

LUQUE CASTILLO, X.; YEPES, V. (2025). Life Cycle Assessment of Social Housing Construction: A Multicriteria Approach. Building and Environment, 282:113294. DOI:10.1016/j.buildenv.2025.113294

VILLALBA, P.; GUAYGUA, B.; YEPES, V. (2025). Optimal seismic retrofit alternative for shear deficient RC beams: a multiple criteria decision-making approach. Applied Sciences, 15(5):2424. DOI:10.3390/app15052424

RUIZ-VÉLEZ, A.; GARCÍA, J.; PARTSKHALADZE, G.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2024). Enhanced Structural Design of Prestressed Arched Trusses through Multi-Objective Optimization and MCDM. Mathematics, 12(16), 2567. DOI:10.3390/math12162567

RUIZ-VÉLEZ, A.; GARCÍA, J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2024). Sustainable Road Infrastructure Decision-Making: Custom NSGA-II with Repair Operators for Multi-objective Optimization. Mathematics, 12(5):730. DOI:10.3390/math12050730

NAVARRO, I.J.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2023). Enhancing sustainability assessment of bridges in aggressive environments through multi-criteria group decision-making. DYNA, 98(5):477-483. DOI:10.6036/10816

NAVARRO, I.J.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2022). Analytic Network Process-based sustainability life cycle assessment of concrete bridges in coastal regions. Sustainability, 14(17):10688. DOI:10.3390/su141710688

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; NAVARRO, I.J.; GARCÍA, J.; YEPES, V. (2022). An Adaptive ANP & ELECTRE IS-based MCDM Model Using Quantitative Variables. Mathematics, 10(12):2009. DOI:10.3390/math10122009

VITORIO, P.C., Jr.; YEPES, V.; KRIPKA, M. (2022). Comparison of Brazilian Social Interest Housing Projects considering Sustainability. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19(10):6213. DOI:10.3390/ijerph19106213

MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2022). Social Impact Assessment Comparison of Composite and Concrete Bridge Alternatives. Sustainability, 14(9):5186. DOI:10.3390/su14095186.

SIERRA, L.; ARAYA, F.; YEPES, V. (2021). Consideration of uncertainty and multiple disciplines in the determination of sustainable criteria for rural roads using neutrosophic logic. Sustainability, 13(17):9854. DOI:10.3390/su13179854

HOOSE, A.; YEPES, V.; KRIPKA, M. (2021). Selection of Production Mix in the Agricultural Machinery Industry considering Sustainability in Decision Making. Sustainability, 13(16), 9110. DOI:10.3390/su13169110

BIANCHI, P.F.; YEPES, V.; VITORIO, P.C., Jr.; KRIPKA, M. (2021). Study of alternatives for the design of sustainable low-income housing in Brazil. Sustainability, 13(9):4757. DOI:10.3390/su13094757

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2021). Neutrosophic multi-criteria evaluation of sustainable alternatives for the structure of single-family homes. Environmental Impact Assessment Review, 89:106572. DOI:10.1016/j.eiar.2021.106572

NAVARRO, I.J.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2021). Neutrosophic completion technique for incomplete higher-order AHP comparison matrices. Mathematics, 9(5):496. DOI:10.3390/math9050496

MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2020). Steel-concrete composite bridges: design, life cycle assessment, maintenance and decision making. Advances in Civil Engineering, 2020:8823370. DOI:10.1155/2020/8823370

PENADÉS-PLÀ, V.; YEPES, V.; GARCÍA-SEGURA, T. (2020). Robust decision-making design for sustainable pedestrian concrete bridges. Engineering Structures, 209: 109968. DOI:10.1016/j.engstruct.2019.109968

PENADÉS-PLÀ, V.; GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V. (2020). Robust design optimization for low-cost concrete box-girder bridge. Mathematics, 8(3): 398. DOI:10.3390/math8030398

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; YEPES, V. (2020). Multi-criteria assessment of alternative sustainable structures for a self-promoted, single-family home. Journal of Cleaner Production, 258: 120556. DOI:10.1016/j.jclepro.2020.120556

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2020). Sustainability assessment of concrete bridge deck designs in coastal environments using neutrosophic criteria weights. Structure and Infrastructure Engineering, 16(7): 949-967. DOI:10.1080/15732479.2019.1676791

GARCÍA-SEGURA, T.; PENADÉS-PLÀ, V.; YEPES, V. (2018). Sustainable bridge design by metamodel-assisted multi-objective optimization and decision-making under uncertainty. Journal of Cleaner Production, 202: 904-915. DOI:10.1016/j.jclepro.2018.08.177

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2018). Life cycle impact assessment of corrosion preventive designs applied to prestressed concrete bridge decks. Journal of Cleaner Production, 196: 698-713. DOI:10.1016/j.jclepro.2018.06.110

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2018). Social life cycle assessment of concrete bridge decks exposed to aggressive environments. Environmental Impact Assessment Review, 72:50-63. DOI:10.1016/j.eiar.2018.05.003

SIERRA, L.A.; YEPES, V.; GARCÍA-SEGURA, T.; PELLICER, E. (2018). Bayesian network method for decision-making about the social sustainability of infrastructure projects. Journal of Cleaner Production, 176:521-534. DOI:10.1016/j.jclepro.2017.12.140

TORRES-MACHÍ, C.; CHAMORRO, A.; PELLICER, E.; YEPES, V.; VIDELA, C. (2015). Sustainable pavement management: Integrating economic, technical, and environmental aspects in decision making. Transportation Research Record, 2523:56-63. DOI:10.3141/2523-07

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¿Cómo se mueve el aire a cientos de metros de profundidad? El arte de la ventilación minera.

Trabajar a cientos de metros bajo la superficie terrestre no solo supone un desafío logístico o geológico, sino también uno biológico. En un entorno donde la circulación natural del aire es inexistente y los gases nocivos representan una amenaza constante, la supervivencia depende de una ingeniería que suele pasar desapercibida: los sistemas de ventilación. Lo que a simple vista parece un «ventilador gigante» es, en realidad, una pieza de precisión crítica diseñada para aportar aire al interior de la roca.

A continuación, se analiza cómo estas máquinas electromecánicas son esenciales para movilizar aire y gases y garantizar la seguridad de los trabajadores al compensar las pérdidas de presión en los circuitos mineros. Con un enfoque práctico, se detallan las propiedades físicas del aire, los distintos tipos de tecnologías, como los ventiladores axiales y centrífugos, y la importancia de la eficiencia energética en su funcionamiento.

También se analizan criterios fundamentales, como el rendimiento mecánico, los métodos de regulación del caudal y las normativas de mantenimiento preventivo. Finalmente, se subraya que una elección técnica y económica adecuada permite optimizar la productividad y la ventilación en entornos de excavación profunda.

No todos los «sopladores» son iguales (la jerarquía de la presión).

En el lenguaje coloquial, suele llamarse «ventilador» a cualquier equipo que mueve aire. Sin embargo, en la ingeniería de minas, la precisión terminológica es el primer paso para evitar fallos de diseño. La distinción fundamental no radica en el tamaño, sino en el rango de presión que el equipo es capaz de generar para superar las resistencias del circuito.

Ventiladores: son equipos que operan a presiones inferiores a 100 mbar. Son los caballos de batalla que mueven volúmenes masivos de aire y compensan las pérdidas naturales del sistema.
Soplantes: operan en un rango intermedio, entre 100 y 2000 mbar.
Compresores: diseñados para presiones elevadas, superiores a 2000 mbar.

Subestimar esta clasificación pone en riesgo la calidad del aire respirable.

«El ventilador es parte esencial de un sistema de ventilación en minería subterránea, ya que está diseñado para generar una diferencia de presión que permite su desplazamiento».

El dilema axial vs. centrífugo (caudal, presión y reversibilidad).

La elección de la tipología de ventilador no solo depende del volumen, sino también de la estrategia operativa. Aquí es donde cobran sentido los conceptos de ventiladores principales, secundarios y auxiliares.

Ventiladores centrífugos (radiales): el aire entra axialmente y se expulsa perpendicularmente a la entrada debido a la fuerza centrífuga. Generan presiones muy altas, por lo que son ideales como ventiladores principales en minas profundas o en redes con configuraciones geométricas complejas de alta resistencia. Son robustos y toleran bien el polvo, aunque su rendimiento decae drásticamente fuera de su punto de diseño.
Ventiladores axiales: el flujo es paralelo al eje. Tradicionalmente se les ha considerado equipos de «bajo esfuerzo», pero la realidad técnica es más compleja: los modelos modernos pueden alcanzar presiones estáticas superiores a las de los centrífugos, con una eficiencia global mucho más elevada. Su gran ventaja estratégica es la reversibilidad, una característica vital en los protocolos de emergencia para revertir el flujo de aire ante un incendio. Además, su versatilidad en la regulación los hace perfectos tanto para funciones principales en trayectos rectos como para la ventilación secundaria o auxiliar.

En este análisis, se deben considerar las pérdidas por choque y la capacidad de regulación, ya que elegir el equipo equivocado puede provocar la acumulación de gases, incluso si el ventilador parece «mover aire».

El «híbrido» inteligente (el flujo mixto).

Cuando la red minera presenta una complejidad moderada —ni tan simple como la de un axial básico ni tan restrictiva como la de un centrífugo masivo—, surge el ventilador de flujo mixto. Su diseño impulsa el aire en una dirección oblicua, combinando lo mejor de ambos tipos.

La verdadera «verdad» detrás del flujo mixto es su eficiencia operativa: este equipo requiere menos RPM (revoluciones por minuto) que un centrífugo para alcanzar el mismo caudal y la misma presión. Esto se traduce directamente en un menor nivel de ruido y un menor desgaste mecánico, por lo que es la opción inteligente para optimizar el rendimiento global en sistemas de ventilación secundaria de trayectos largos.

La geometría es el enemigo (el «punto de funcionamiento»).

Un ventilador nunca trabaja en el vacío, sino que lucha constantemente contra la mina. La rugosidad de las rocas, los codos de las galerías y los obstáculos de los túneles crean una «curva característica del sistema».

El éxito de la ventilación radica en encontrar el punto de funcionamiento, es decir, la intersección exacta entre la curva de rendimiento del ventilador y la de resistencia de la mina. Si estas curvas no coinciden, el sistema será ineficiente o inestable. Un diseño que ignore el rendimiento manométrico (es decir, la eficiencia con la que se genera presión útil) acabará desperdiciando energía y comprometiendo la seguridad en los frentes de trabajo.

Un ventilador mal dimensionado no solo es un error técnico, sino también una zona mal ventilada que permite la acumulación de gases peligrosos y una fuga constante de capital en la factura eléctrica.

El poder de la velocidad variable (VSD).

La minería del futuro es dinámica, no estática. Las necesidades de aire varían según la fase en la que nos encontremos: perforación, voladura, carga o sostenimiento. Aquí es donde los sistemas de velocidad variable (VSD) marcan la diferencia.

A diferencia de los ventiladores de velocidad fija, que operan a un régimen constante e ignoran la demanda real, los VSD permiten ajustar el caudal en tiempo real. Este control no solo mejora el rendimiento global del sistema, sino que también es fundamental para la minería sostenible, ya que permite ahorrar energía y prolongar la vida útil del motor al reducir el estrés mecánico.

Conclusión: hacia una responsabilidad ética.

La ventilación minera es un ejercicio de equilibrio entre la física de los fluidos y la economía de la explotación. Sin embargo, más allá de los mbar y los caudales, existe una responsabilidad que ningún programa informático de cálculo puede sustituir. Como se enseña en el ámbito académico de la ingeniería:

«La respuesta ante un caso particular requerirá siempre un análisis específico para dictaminar la idoneidad de la solución y los riesgos asumidos, así como las incidencias en los costes de explotación».

Nuestra prioridad no debe ser el equipo más económico del catálogo, sino aquel que garantice que cada trabajador regrese a casa con los pulmones limpios.

En un entorno en el que el aire fresco es el recurso más valioso y vital de la operación, ¿elegimos nuestras máquinas por su precio de compra o por su capacidad para mantenernos a salvo en las profundidades?

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre este tema.

Este vídeo resume bien los conceptos básicos de la ventilación.

Underground_Mining_Fans

Referencias:

ŁUSZCZEWSKI, A. (1999). Redes industriales de tubería. Bombas para agua, ventiladores y compresores. Diseño y construcción. Reverté Ediciones. México. 302 pp.

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.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Compromisos ambientales y sociales del ciclo de vida en marcos de hormigón para carreteras

Acaban de publicarnos un artículo en Cleaner Environmental Systems, una revista indexada en el primer cuartil del JCR. El trabajo analiza las compensaciones ambientales y sociales a lo largo del ciclo de vida de los sistemas de marcos de hormigón para carreteras y compara dos tipologías constructivas predominantes: los marcos de hormigón armado ejecutados in situ (ISRCF) y los marcos articulados modulares prefabricados (PRCAF). Tras evaluar 50 configuraciones optimizadas en coste (con luces de entre 8 y 16 metros y profundidades de cobertura de suelo de entre 1 y 5 metros), el estudio revela que no existe una tipología universalmente superior.

Los resultados principales indican que los sistemas prefabricados (PRCAF) reducen las emisiones de gases de efecto invernadero entre un 9 % y un 17 % en comparación con las alternativas in situ. Sin embargo, el desempeño social depende de la escala: los marcos prefabricados son preferibles para configuraciones pequeñas (luces ≤ 12 m), mientras que los marcos in situ muestran menores impactos sociales en luces mayores (≥ 14 m) debido a una mayor intensidad de mano de obra local y a la estructura de la cadena de suministro.

El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación RESILIFE , que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

1. Introducción y marco de referencia.

La ingeniería contemporánea prioriza la sostenibilidad de las infraestructuras para aumentar su resiliencia frente a las crisis globales y cumplir los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030. La industria de la construcción es responsable de aproximadamente el 9 % de las emisiones antropogénicas globales de CO₂, lo que sitúa al carbono embebido como una métrica crítica.

Tipologías estructurales evaluadas

ISRCF (In-situ Reinforced Concrete Frames): marcos cerrados monolíticos construidos íntegramente in situ. Son la solución estándar, especialmente en suelos de baja capacidad portante.
PRCAF (Precast Reinforced Concrete Articulated Frames): marcos abiertos modulares, ensamblados a partir de piezas prefabricadas en forma de U, que ofrecen ventajas operativas, como tiempos de instalación más cortos y una mejor utilización de los recursos.

Marco prefabricado articulado. https://forte.es/productos/marcos-articulados/

2. Metodología de evaluación.

La investigación utiliza un enfoque integrado de evaluación del ciclo de vida (LCA) que abarca las dimensiones ambiental (E-LCA) y social (S-LCA) bajo un marco de «cuna a tumba» (cradle-to-grave).

Parámetros de la evaluación

Unidad funcional: un metro lineal de marco de carretera.
Alcance: fabricación de materiales, transporte, construcción, uso (100 años de vida útil, incluida la carbonatación) y fin de vida útil (desmantelamiento y reciclaje).
Herramientas y datos:
- E-LCA: método ReCiPe 2016, bases de datos Ecoinvent 3.7.1 y BEDEC.
- S-LCA: marco PSILCA/SOCA v2, que mide el riesgo en horas de riesgo medio (MRH).
- Optimización: Los 50 casos analizados se optimizaron previamente en términos de coste mediante un algoritmo metaheurístico (simulated annealing).

3. Análisis del rendimiento ambiental (E-LCA).

Los resultados demuestran que la geometría es el principal factor determinante del impacto ambiental. El aumento de la luz (vanos) influye mucho más en el potencial de calentamiento global (GWP) que la profundidad de la cobertura del suelo.

Hallazgos clave por categoría de daño

Categoría de impacto	Rendimiento de PRCAF vs. ISRCF
GWP (calentamiento global)	Reducción consistente en PRCAF (9-17%).
Integridad de ecosistemas	Reducción promedio del 15,4% en PRCAF.
Salud humana	PRCAF es superior en 24 de 25 configuraciones (un 9,9% de mejora).
Agotamiento de recursos	Reducción promedio del 6,5% en PRCAF.

Sensibilidad geométrica y fases del ciclo de vida

Influencia de la geometría: aumentar la luz en 2 m eleva el GWP en un 23-25 % para ISRCF y en un 25 % para PRCAF. Cada metro adicional de cobertura terrestre aumenta el GWP en un 11 %.
Dominancia de fases:
- En los sistemas PRCAF, los impactos se concentran en gran medida en la fase de fabricación (entre el 89 % y casi el 100 %) debido a la naturaleza intensiva en energía de la prefabricación.
- En los sistemas ISRCF, la fabricación contribuye entre el 78 % y el 88 %, con una mayor participación relativa de la fase de construcción.
Efecto de carbonatación: durante las fases de uso y de fin de vida, el hormigón actúa como sumidero de CO₂. Al final de la vida útil de los PRCAF, la fijación de carbono mejora los efectos ambientales entre un 16,7 % y un 17,6 %.

4. Análisis del rendimiento social (S-LCA).

A diferencia de los resultados ambientales, el desempeño social muestra una tendencia opuesta y compleja según la escala geométrica.

Desempeño por escala y grupos de interés

Luces pequeñas (8-10 m): los sistemas prefabricados (PRCAF) son preferibles, ya que reducen el impacto social en un 6,1 %. En la categoría de trabajadores, los beneficios alcanzan el 18,8 %.
Luces grandes (14-16 m): los sistemas in situ (ISRCF) son los más habituales, con reducciones de daño social de hasta el 10,8 %. Esto se debe a una mayor intensidad de mano de obra local y a una distribución distinta de los riesgos a lo largo de la cadena de suministro.
Impacto por categoría (S-LCA):
- Actores de la cadena de valor: PRCAF es favorable en luces cortas (reducción del 8,9 %), pero pierde ventaja en luces > 12 m.
- Comunidad local y sociedad: el ISRCF prevalece en luces grandes (14-16 m) con mejoras de hasta el 10 %.

5. Discusión de los compromisos entre las soluciones (trade-offs).

El estudio identifica una divergencia crítica entre la eficiencia ambiental y la sostenibilidad social.

Industrialización frente a impacto social: mientras que la prefabricación se beneficia de economías de escala en términos de eficiencia de materiales y optimización de procesos, estas ganancias no se traducen directamente en menores impactos sociales a gran escala.
Riesgos en la cadena de suministro: en los sistemas PRCAF, los impactos sociales están vinculados a actividades de fabricación aguas arriba y a cadenas de valor globalizadas, lo que conlleva una mayor intensidad de riesgo social.
Localización del trabajo: los sistemas ISRCF dependen más de procesos de construcción localizados, lo que distribuye de manera más equilibrada los riesgos sociales entre los trabajadores y las comunidades locales en proyectos de gran envergadura.

6. Conclusiones y recomendaciones de diseño.

La investigación concluye que la selección de la tipología constructiva debe basarse en las prioridades específicas del proyecto y en la escala geométrica.

Prioridad ambiental: los sistemas prefabricados (PRCAF) son la opción más adecuada en casi todas las configuraciones, especialmente en luces cortas y medias con coberturas de suelo moderadas.
Prioridad social: los sistemas in situ (ISRCF) pueden ser más adecuados para proyectos de gran escala (luces ≥ 14 m), en los que los criterios sociales y la generación de empleo local resultan fundamentales.
Factores determinantes: La luz de la estructura y la profundidad del suelo son los parámetros que rigen el rendimiento a lo largo del ciclo de vida. Las decisiones tomadas en las etapas iniciales del diseño tienen un impacto irreversible en el perfil de sostenibilidad de la infraestructura.

Este marco de evaluación comparativa permite a los responsables de la toma de decisiones equilibrar objetivos contrapuestos, fomentando diseños alineados con la responsabilidad ambiental y la equidad social a largo plazo.

El artículo completo, al estar publicado en abierto, puede obtenerse haciendo clic en 1-s2.0-S2666789426000681-main.

Referencia:

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Claves para el dimensionamiento y optimización de grupos electrógenos en obra.

En el ecosistema de una obra, el grupo electrógeno, es a menudo el corazón invisible que mantiene el ritmo de la producción. Sin embargo, su presencia suele darse por sentada hasta que ocurre un fallo. Ya sea en proyectos remotos, donde la infraestructura pública es inexistente, en trazados lineales como túneles y carreteras, o en las fases iniciales de la edificación, la dependencia de estos equipos es total. Cuando la red falla o no puede cubrir los picos de demanda de la maquinaria pesada, la continuidad del proyecto depende de estas máquinas.

Aunque a primera vista puedan parecer simples cajas ruidosas compuestas por un motor térmico y un alternador síncrono, los generadores esconden una compleja ciencia de optimización técnica y económica. Una gestión energética deficiente no solo implica un mayor consumo de combustible, sino que también puede comprometer la rentabilidad debido a averías prematuras y paradas no planificadas. Como ingeniero, he comprobado cómo un error de cálculo en el cuadro de control puede arruinar un presupuesto. Por ello, a continuación se exponen cinco lecciones para convertir la generación autónoma en una ventaja estratégica.

A continuación se revisan los criterios técnicos para la selección de equipos en función de la potencia nominal requerida, y se incluye la consideración de los picos de arranque y de factores ambientales como la altitud y la temperatura. Se recomienda el uso de sistemas en paralelo para garantizar la redundancia y facilitar el mantenimiento mediante la estandarización de los componentes. Asimismo, se advierte sobre los riesgos mecánicos del subdimensionamiento y del funcionamiento a baja carga, también conocido como «wet stacking».

El peligro de la «fuerza excesiva»: por qué un generador demasiado grande es un error costoso.

Existe la creencia errónea de que alquilar más potencia garantiza la seguridad. En realidad, el sobredimensionamiento es uno de los errores más perjudiciales. Para generar una frecuencia de 50 Hz, el motor debe mantener una velocidad constante de 1500 rpm. Si el equipo opera habitualmente por debajo del 30 % de su capacidad nominal, la temperatura interna de los cilindros no alcanza el nivel necesario para una combustión eficiente.

Este régimen de baja carga provoca el fenómeno técnico conocido como «wet stacking».

«La combustión es incompleta, ya que la temperatura interior de los cilindros no alcanza el nivel necesario para quemar todo el combustible inyectado. Esto provoca la acumulación de residuos de hidrocarburos no quemados en el sistema de escape, así como la vitrificación de las paredes de los cilindros y la obstrucción de los inyectores y las válvulas. Este fenómeno conduce a averías frecuentes».

Para los responsables del mantenimiento, la solución de ingeniería es clara: si la operación a baja carga es inevitable, deben realizarse ciclos periódicos de carga elevada para limpiar los depósitos acumulados y preservar la integridad del motor.

La regla de oro de la redundancia: mejor muchos pequeños que uno grande.

Desde el punto de vista de la fiabilidad, es más ventajoso utilizar una batería de generadores en paralelo que una única unidad de mayor capacidad. Esta configuración modular requiere sistemas de sincronización de tensión y frecuencia gestionados por un cuadro de sincronismo, pero ofrece una redundancia crítica: si un equipo falla, los demás equipos mantienen activos los servicios esenciales (bombas de achique o iluminación de seguridad).

Un diseño experto debe seguir dos pautas adicionales:

La reserva del 15 %: la capacidad total de los grupos debe cubrir la demanda total, manteniendo siempre una reserva de potencia de al menos el 15 % para absorber picos imprevistos.
Gestión de carga activa: esta configuración permite desconectar unidades excedentes durante periodos de baja actividad, de modo que las unidades restantes operen en sus rangos de carga más eficientes y seguros.

Es fundamental estandarizar la marca y el modelo para simplificar la logística de repuestos (filtros, inyectores y correas) y unificar los protocolos del personal técnico.

El «salto de corriente» que nadie planea: el desafío del arranque.

Un error común es dimensionar únicamente en función de la potencia nominal. Los motores eléctricos de grúas o de bombas presentan un comportamiento transitorio crítico. En los motores con arranque directo, la demanda de corriente puede ser de tres a siete veces la corriente nominal durante unos segundos.

Si el alternador no tiene suficiente capacidad de respuesta transitoria, se producirá una caída de tensión que puede dañar el motor diésel. Como ingenieros, mitigamos este problema sin sobredimensionar masivamente el equipo mediante el uso de arrancadores suaves o variadores de frecuencia, que «suavizan» esa curva de demanda y protegen la estabilidad de toda la red de la obra.

El «impuesto» de la naturaleza: la reducción de la potencia debida al calor y a la altitud.

La potencia de placa es una cifra teórica que el entorno suele penalizar mediante factores de reducción de potencia (derating).

Calor: el aire caliente es menos denso, lo que empeora la combustión y la refrigeración. La penalización estándar es del 3 % por cada 5 °C que se superen los 40 °C de referencia.
Altitud: a mayor altura, menos oxígeno. Un motor de aspiración natural pierde un 3,5 % de potencia cada 300 metros. No obstante, la ingeniería ofrece una solución: los motores sobrealimentados con turbocompresor resisten mucho mejor este efecto que los de aspiración natural.

En obras situadas a más de 2000 metros de altitud, la pérdida puede aumentar un 4 % por cada 300 metros adicionales, lo que explica por qué un equipo que brilla en la costa puede fracasar estrepitosamente en un proyecto de montaña.

Gasolina vs. diésel: una cuestión de escala y eficiencia.

La elección del combustible depende del par motor y de la robustez. La gasolina se reserva para grupos portátiles ligeros (de 0,5 a 10 kVA). Para el estándar industrial de hasta 2000 kVA, el diésel es el más eficiente.

Sin embargo, hay un factor económico que pocos consideran: el salto de 200 kVA. Al superar este umbral, el coste de adquisición y mantenimiento aumenta significativamente, ya que los equipos empiezan a incorporar sistemas de control avanzados, cuadros de sincronización y componentes de alta gama necesarios para gestionar dichas potencias. Independientemente del tamaño, en entornos polvorientos es fundamental mantener limpios los radiadores de los sistemas de refrigeración líquida para evitar la recirculación de aire caliente.

Conclusión: hacia una gestión energética inteligente.

Dimensionar la energía requiere un estudio preciso con un coeficiente de simultaneidad adecuado (habitualmente, 0,8). Aunque el límite mecánico peligroso es del 30 %, el umbral de rentabilidad económica comienza por encima del 50 % de carga y el «punto dulce» de consumo y rendimiento se sitúa entre el 75 % y el 100 %.

La energía autónoma no es un gasto inevitable, sino una decisión estratégica. Un generador bien dimensionado protege sus activos y garantiza los plazos de entrega.

En su próxima obra, ¿está dimensionando para el éxito o simplemente comprando el equipo más grande que permite el presupuesto?

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre los generadores en obra.

Este vídeo resume bien los conceptos básicos de estos generadores eléctricos.

Construction_Power_Engineering

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.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.;

Special Issue: Multi-Objective Optimization: Theory, Methods, and Applications

Mathematics is a peer-reviewed, open-access journal that provides an advanced forum for studies related to mathematics. It is published online by MDPI semimonthly. The European Society for Fuzzy Logic and Technology (EUSFLAT) and the 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 within Scopus, SCIE (Web of Science), RePEc, and other databases.
Journal Rank: JCR – Q1 (Mathematics) / CiteScore – Q1 (General Mathematics)
Rapid Publication: manuscripts are peer-reviewed, and a first decision is provided to authors approximately 16.9 days after submission; acceptance to publication is undertaken in 2.6 days (median values for papers published in this journal in the second half of 2023).
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.
Sections: published in 13 topical sections.
Companion journals for Mathematics include: Foundations, AppliedMath, Analytics, International Journal of Topology, Geometry and Logics.

Impact Factor: JCR – Q1 (Mathematics) / CiteScore – Q1 (General Mathematics)

Special Issue: Multi-Objective Optimization: Theory, Methods, and Applications

A special issue of Mathematics (ISSN 2227-7390). This special issue belongs to the section «E: Applied Mathematics«.

Deadline for manuscript submissions: 28 February 2027

Special Issue Editors

Prof. Dr. Víctor Yepes E-Mail Website Guest Editor

Institute of Concrete Science and Technology (ICITECH), Construction Engineering Department, Universitat Politècnica de València, 46022 València, Spain
Interests: multiobjective optimization; structures optimization; lifecycle assessment; social sustainability of infrastructures; reliability-based maintenance optimization; optimization and decision-making under uncertainty
Special Issues, Collections and Topics in MDPI journals

Prof. Dr. Moacir Kripka E-Mail Website Guest Editor

Civil and Environmental Engineering Graduate Program (PPGEng), University of Passo Fundo, Passo Fundo CEP 99052-900, Brazil
Interests: structural analysis; optimization; engineering optimization; linear programming; mathematical programming; heuristics; structural optimization; concrete; combinatorial optimization; structural engineering; multiobjective optimization; reinforced concrete; optimization methods; discrete optimization; optimization theory; optimization software
Special Issues, Collections and Topics in MDPI journals

Dr. José Antonio García E-Mail Website Guest Editor

Escuela de Ingeniería en Construcción, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Avenida Brasil 2147, Valparaíso 2362804, Chile
Interests: optimization; deep learning; operations research; artificial intelligence applications to industrial problems
Special Issues, Collections and Topics in MDPI journals

Special Issue Information

Dear Colleagues,

As a result of increased competitiveness driven by globalization, the use of optimization techniques has increased in recent decades. With the development of new methods and the greater availability of computer resources, applications across the most diverse fields of knowledge have spread, from academic research to the day-to-day operations of companies. However, a more realistic approach can be achieved if several objectives are integrated into the process. Thus, an exciting strategy cannot only meet cost requirements, for example, but must also address durability, efficiency, reliability, and sustainability. Given that several objectives are involved, which are usually in conflict with each other, new strategies are needed, along with new, more complete applications. In this sense, the Special Issue, titled “Multi-Objective Optimization: Theory, Methods, and Applications”, aims to provide a platform for the dissemination of knowledge related to multi-objective optimization. Research articles that employ efficient, innovative optimization methods and explore new applications across diverse areas of expertise are sought, promoting the exchange of ideas and trends related to the subject.

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

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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 manuscript submission is available on the Instructions for Authors page. Mathematics is an international, peer-reviewed, open-access, semimonthly journal published by MDPI.

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Keywords

multi-objective optimization
optimization methods
optimization applications
innovative methods and algorithms

Published Papers

This special issue is now open for submission.

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Ventiladores axiales

Ventilador axial. https://oa.upm.es/88126/1/TVSB4T1_Ventiladores_R0-20250304.pdf

El ventilador axial es una máquina de diseño aerodinámico que se caracteriza porque el flujo de aire entra y sale en dirección paralela al eje del impulsor. Consiste esencialmente en una hélice encerrada en una envolvente cilíndrica o en un conducto, sin que el aire experimente un cambio brusco de dirección al atravesar el equipo.

Puede funcionar en un amplio rango de volúmenes de aire, generando presiones estáticas bajas a medias y resulta muy adecuado para casos en los que se requiere mover grandes caudales con baja o moderada resistencia de la red. Aprovechando la conversión de la corriente de aire en un componente rotativo, este ventilador puede alcanzar una presión estática ligeramente superior a la de un ventilador de hélice de aspas rectas, a la misma velocidad axial, y hacerlo de forma más eficiente.

La facilidad de montaje y el flujo de aire en línea recta los hacen ideales para numerosas aplicaciones en ventilación industrial, edificación, túneles y minería subterránea, tanto en instalaciones de impulsión como de extracción. Por encima de aproximadamente 75–100 mm.c.a. de presión estática, los ventiladores axiales se utilizan poco en servicios de ventilación general, ya que el rendimiento y la estabilidad del punto de trabajo tienden a deteriorarse; en cambio, se prefieren ventiladores centrífugos o de flujo mixto, más adecuados para presiones más altas.

Cuando se trata de alcanzar presiones elevadas a través de un circuito con alta resistencia, como largos conductos o túneles de evacuación de humos, se recurre, en muchos casos, a ventiladores centrífugos, que permiten generar presiones totales más altas a costa de un mayor tamaño y peso. No obstante, los ventiladores axiales se prefieren a los centrífugos en numerosas aplicaciones de ingeniería civil y minería, porque su sistema de canalización no requiere codos pronunciados ni grandes cambios de dirección, lo que reduce las pérdidas y simplifica el diseño constructivo.

Además, su tamaño es notablemente menor que el de un ventilador centrífugo de caudal similar, lo que los hace muy útiles en obras donde el espacio es limitado, como túneles, estaciones de metro, locales técnicos de edificios o galerías mineras. En minería subterránea, los axiales se emplean tanto como ventiladores principales de superficie como auxiliares, generalmente en combinación con conductos flexibles que dirigen el aire limpio hasta los frentes de trabajo, donde el requisito prioritario suele ser el caudal más que la presión.

En esta conversación puedes escuchar las características más destacadas de este ventilador.

El vídeo recoge las ideas más relevantes sobre esta máquina.

También os dejo un vídeo explicativo.

The_Axial_Blueprint

Referencias:

ŁUSZCZEWSKI, A. (1999). Redes industriales de tubería. Bombas para agua, ventiladores y compresores. Diseño y construcción. Reverté Ediciones. México. 302 pp.

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.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Análisis técnico y comparativo de grúas y derricks.

https://www.liebherr.com/es-int/p/71977-5378441

El presente artículo sintetiza las características fundamentales, las diferencias operativas y las aplicaciones industriales de las grúas convencionales y de las grúas derrick, basándose en la normativa internacional y en las especificaciones técnicas de los fabricantes.

Las grúas derrick se definen como estructuras fijas de gran simplicidad y bajo coste, caracterizadas por un mástil central arriostrado que soporta una pluma. Por otro lado, las grúas se distinguen por integrar el mecanismo de izado como parte fundamental de su estructura y, en general, por ofrecer mayor movilidad.

Los puntos clave identificados son:

Capacidad y alcance: los derricks pueden elevar hasta 200 toneladas y alcanzar 20 metros, aunque estas cifras varían según el diseño y los requisitos de seguridad.
Diferenciación estructural: la presencia de un mástil vertical o torre central es el rasgo distintivo del derrick (que a menudo forma una «V» con la pluma), mientras que en la grúa, la pluma constituye el soporte principal.
Especialización operativa: los derricks sobresalen en instalaciones fijas a largo plazo (como puertos) y en trabajos en azoteas debido a su ligereza, mientras que las grúas modernas dominan en movilidad y en los límites superiores de la carga bruta.
Seguridad: el despliegue de estos equipos exige protocolos rigurosos de evaluación de riesgos diarios y de análisis de peligros en el lugar de trabajo para cumplir con los estándares de la OSHA y la MSHA.

«Un derrick es un aparato que consiste en un mástil o miembro equivalente sostenido en la cabeza por vientos o tirantes, con o sin pluma, para su uso con un mecanismo de elevación y cables de maniobra»

Definición y estructura de la grúa derrick.

La grúa derrick es una máquina fija apreciada por su sencillez y su alta capacidad de carga en relación con su coste. Según la terminología técnica, está compuesta por un mástil o elemento equivalente sujeto por vientos o tirantes.

Componentes principales:

Mástil: elemento vertical fijo a una plataforma o a un zócalo.
Pluma: apoyada en la base, puede girar mediante una rótula o una corona giratoria. Trabaja en conjunto con el mástil en un sistema de gran simplicidad estructural.
Base o zócalo: lugar donde se sitúan el motor, los cabestrantes y los contrapesos.
Sistema de arriostramiento: utiliza tornapuntas o tirantes que suelen formar un tetraedro indeformable. En otros casos, se emplean vientos (cables) o patas rígidas.
Mecanismo de elevación: El izado se realiza mediante cables y poleas y el cabrestante puede estar separado de la estructura principal.

Diferenciación técnica: grúas frente a derricks.

La distinción entre ambos aparatos de elevación está recogida en las regulaciones de la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA).

Característica	Grúa (Crane)	Derrick
Definición OSHA	Máquina para elevar, bajar y mover cargas horizontalmente con mecanismo de izado integral.	Aparato con mástil sostenido por vientos o tirantes, usado con un mecanismo de izado y cables.
Estructura principal	La pluma es el soporte principal del sistema de elevación.	Posee un mástil o una torre central en el que se fija la pluma.
Movilidad	Pueden ser fijas o móviles (hidráulicas), lo que permite su reposicionamiento.	Generalmente estacionarias y altamente especializadas.
Configuración visual	Perfil integrado del brazo/pluma con la maquinaria.	Perfil en forma de «V» entre el mástil vertical y la pluma inclinada.

Capacidades operativas y aplicaciones industriales

Tanto las grúas como los derricks son fundamentales en proyectos de infraestructura, en puertos, en la industria petrolera y en la manufactura. No obstante, sus ventajas competitivas varían según el escenario.

Aplicaciones específicas

Instalaciones a largo plazo: los derricks son el estándar para cargas repetitivas y uniformes, como la carga y descarga de buques en puertos.
Operaciones en azoteas: debido a su construcción más ligera, los derricks son preferibles para trabajos en azoteas. Es más seguro y económico que utilizar una grúa de gran tamaño desde el suelo.
Maniobras pesadas y montaje industrial: se emplean derricks, tanto fijos como semimóviles, en entornos portuarios para el izado de cargas de gran tonelaje.

Límites de carga y alcance

Capacidad de carga: se han registrado derricks capaces de elevar hasta 200 toneladas. Sin embargo, las grúas modernas tienden a superar a los derricks en los límites máximos de peso absoluto.
Alcance: de hasta 20 metros, aunque no existen límites universales, ya que dependen del radio de trabajo, del diseño del arriostramiento y de las condiciones de seguridad.

http://gruisacr.com/producto/especial-dr-derrick/

Limitaciones de giro y variantes de diseño.

La geometría del derrick condiciona su radio de acción. El diseño clásico presenta limitaciones que la ingeniería moderna ha resuelto mediante diversas configuraciones.

Limitación de 270°: en configuraciones con soportes rígidos (tirantes), el mástil no puede realizar un giro completo para evitar colisionar con los anclajes.
Solución de giro total (360°):
- Sustitución de soportes rígidos por tres o más cables (vientos) dispuestos en forma de paraguas.
- El diseño de la pluma tiene una altura inferior a la del mástil para permitir el paso libre bajo los cables.
Variantes modernas: existen diseños en los que el mástil no es completamente vertical, lo que permite un movimiento completo. Estas configuraciones de derrick se integran a menudo en grúas sobre orugas o móviles de gran capacidad para potenciar el izado pesado mediante sistemas de lastre de derrick.

Grúa Derrick. https://www.liebherr.com/es-int/gr%C3%BAas-automotrices-y-sobre-orugas/gr%C3%BAas-sobre-orugas/gr%C3%BAas-sobre-orugas-lr/tecnolog%C3%ADa/derrick-y-sistemas-de-lastre-5387347

Seguridad y gestión de riesgos en operaciones de izado

La operación de estos equipos conlleva riesgos significativos que requieren una gestión profesional y el cumplimiento de normativas como las de la OSHA y la MSHA.

Medidas de seguridad imprescindibles

Para garantizar una filosofía de «cero accidentes», se deben realizar los siguientes procedimientos en cada proyecto:

Evaluaciones previas al izado: análisis detallado del trabajo antes de iniciar las maniobras.
Evaluaciones diarias de riesgo: revisión constante de las condiciones del lugar y del equipo.
Análisis de peligros in situ: identificación de obstáculos o de condiciones climáticas adversas.
Auditorías de gestión rutinarias: supervisión de los procesos para asegurar el cumplimiento de los estándares de seguridad.

La experiencia del operador y la comunicación efectiva son las herramientas más importantes para la seguridad, más allá de las especificaciones técnicas del equipo.

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre este tema.

Este vídeo resume bien los conceptos fundamentales de esta distinción entre grúas y derricks.

Derrick_Strategic_Blueprint

En este vídeo se distinguen las grúas torre y los derricks.

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.

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

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Integración inteligente de detección de daños y evaluación de sostenibilidad en puentes costeros.

Acaban de publicar un artículo en Smart and Sustainable Built Environment, una de las revistas ubicadas en el primer cuartil del JCR. Este documento técnico sintetiza una investigación avanzada sobre el mantenimiento sostenible de puentes de hormigón armado en entornos costeros, sometidos a una degradación acelerada por la corrosión inducida por cloruros. La propuesta principal se basa en un enfoque integral que combina el monitoreo de la salud estructural (SHM) mediante el análisis de la densidad espectral de potencia (PSD), las evaluaciones de sostenibilidad del ciclo de vida (LCSA) y la toma de decisiones multicriterio (MCDM).

Los principales hallazgos demuestran que la implementación de métodos no destructivos basados en vibraciones, como el PSD, permite identificar el deterioro en etapas tempranas con mayor precisión que los métodos convencionales. Los resultados indican que este enfoque puede reducir los costes de mantenimiento y reparación hasta un 40 % a lo largo de una vida útil de 100 años, lo que supone una disminución significativa de los impactos ambientales y de los riesgos sociales para los trabajadores y las comunidades locales.

La investigación se enmarca en el proyecto RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. A continuación, se presenta un resumen del trabajo y de la información de contexto.

La pregunta de investigación que abordamos fue la siguiente:

¿Cómo podemos superar las limitaciones de los modelos de deterioro predefinidos y de las inspecciones visuales mediante la integración de la monitorización de la salud estructural (SHM) basada en vibraciones y de un análisis de sostenibilidad del ciclo de vida para optimizar el mantenimiento?

Hasta ahora, la literatura científica abordaba la detección de daños y la sostenibilidad de forma independiente; nuestro trabajo es la «orquestación de ciencias» que los une en un solo marco de decisión.

Contexto y problemática de la infraestructura costera.

La industria de la construcción es responsable de aproximadamente el 30 % del consumo de energía mundial, del 40 % del consumo de recursos naturales y de cerca del 30 % de las emisiones de gases de efecto invernadero. En este contexto, los puentes costeros son activos críticos y costosos cuya durabilidad se ve comprometida por la penetración de iones de cloruro.

Desafíos identificados en el mantenimiento tradicional:

Inadecuación de las estimaciones: Los métodos convencionales de estimación de costes y de mantenimiento resultan insuficientes para las necesidades complejas actuales.
Detección tardía: los enfoques tradicionales a menudo no logran identificar el daño interno hasta que es visible o estructuralmente grave.
Falta de integración: Existe una brecha significativa entre las técnicas de detección de daños en ingeniería estructural y los marcos de evaluación de sostenibilidad (economía y ecología).

Marco metodológico: el método PSD y la monitorización estructural.

La investigación propone el uso de la densidad espectral de potencia (PSD) como herramienta de identificación no destructiva basada en el dominio de la frecuencia.

Funcionamiento del método PSD:

Análisis de señales: transforma la respuesta vibratoria de la estructura (estimulada de forma periódica o aleatoria) al dominio de la frecuencia mediante la transformada de Fourier.
Relación rigidez-frecuencia: los picos en el espectro PSD corresponden a las frecuencias naturales de la estructura. La corrosión por cloruros reduce la sección transversal de las barras de refuerzo y aumenta el agrietamiento, lo que disminuye la rigidez local y altera estas frecuencias.
Ventajas técnicas: es una función de segundo orden altamente no lineal y sensible a los parámetros estructurales, lo que permite localizar y cuantificar el daño con precisión.

El modelo de predicción de vida útil (Tuutti):

El marco utiliza el modelo de Tuutti para vincular la vida útil con la corrosión. Este proceso se divide en dos fases:

Iniciación: tiempo hasta que los cloruros alcanzan el umbral crítico en el refuerzo (estimado mediante la segunda ley de Fick).
Propagación: tiempo durante el cual la corrosión se extiende hasta causar daños graves o fallos.

Evaluación de la sostenibilidad del ciclo de vida (LCSA).

El estudio evalúa el impacto de las estrategias de mantenimiento en tres pilares fundamentales, integrados mediante bases de datos como Ecoinvent y programas informáticos como OpenLCA.

Evaluación de costes a lo largo del ciclo de vida (LCCA)

El análisis económico tiene en cuenta todos los gastos, desde la construcción hasta la eliminación final, y ajusta los costes futuros a su valor presente con una tasa de descuento del 5 %.

Componentes del coste: inspección, reparación, demolición de partes dañadas, reciclaje de escombros e instalación de nuevo refuerzo.
Resultado: el uso de PSD permite optimizar los tiempos de intervención y evitar reparaciones prematuras o fallos catastróficos.

Evaluación ambiental (E-LCA)

Utilizando el método ReCiPe, se analizan las categorías de impacto en tres puntos finales:

Salud humana: reducción de la toxicidad y de los contaminantes.
Ecosistemas: minimización de la ocupación del suelo y de la eutrofización.
Recursos: eficiencia en el uso de materias primas y de energía.

Evaluación social (S-LCA).

Se emplea el complemento SOCA para evaluar las «horas de riesgo» de diversos grupos de interés.

Grupos evaluados: trabajadores, comunidad local, sociedad y actores de la cadena de valor.
Subcategorías: seguridad y salud, salarios justos, horas de trabajo y derechos indígenas.

Análisis de resultados: PSD frente a métodos convencionales.

El estudio aplicó el marco a un modelo simulado del puente de Galicia (España), de 1980 metros de longitud y 40 tramos, y obtuvo los siguientes resultados comparativos:

Dimensión de impacto	Método convencional	Método PSD	Mejora/ahorro
Coste total (LCC)	470,113.12 €	248,001.19 €	~222,111.92 € (40%)
Impacto ambiental (puntos)	Mayor impacto en todas las categorías	Reducción significativa	14.33% (Tablero) / 29.62% (Columnas)
Riesgo social (horas de riesgo)	Muy elevado (ej. 200,365 para trabajadores)	Reducción drástica (ej. 45,650 para trabajadores)	Reducción de hasta el 32%

Análisis de la toma de decisiones (AHP-TOPSIS).

Para consolidar estos datos, se utilizó el Proceso de Jerarquía Analítica (AHP) para asignar pesos a los criterios y la Técnica para el Orden de Preferencia por Similitud con la Solución Ideal (TOPSIS) para clasificar las estrategias.

El método basado en PSD obtuvo una puntuación de 1,00 (proximidad ideal), mientras que el método convencional obtuvo 0,00, lo que confirma la superioridad absoluta del enfoque inteligente.

Conclusiones e implicaciones prácticas.

La integración del análisis PSD con la evaluación de sostenibilidad transforma el mantenimiento de «reactivo» a «proactivo y eficiente en recursos».

Hallazgos fundamentales:

Detección temprana: la sensibilidad del análisis basado en la frecuencia permite identificar deterioros antes de que comprometan la seguridad estructural.
Robustez: el análisis de sensibilidad confirmó que los resultados son estables frente a variaciones en la tasa de descuento (3-7 %) y en los niveles de ruido de las señales (5-15 %).
Sostenibilidad integral: el marco no solo ahorra capital financiero, sino que también reduce la huella de carbono y mejora el bienestar social al minimizar las interrupciones y los riesgos para la comunidad.

Recomendaciones para la gestión de activos:

Se sugiere que las autoridades de transporte y los gestores de infraestructura adopten sistemas de monitorización adaptativos basados en vibraciones. Aunque el estudio se basa en simulaciones, la «orquestación de ciencias» propuesta ofrece una hoja de ruta clara para lograr una infraestructura costera resiliente y alineada con los objetivos de desarrollo sostenible globales.

«El método basado en PSD va más allá de sus capacidades diagnósticas y ofrece un camino hacia prácticas de mantenimiento predictivas, preventivas y eficientes en términos de recursos.»

Referencia:

HADIZADEH-BAZAZ, M.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Smart Integration of Non-Destructive Damage Detection and Life-Cycle Assessment for Sustainable Maintenance of Coastal Bridges. Smart and Sustainable Built Environment DOI 10.1108/SASBE-11-2025-0691

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Más que metal: Revelaciones que cambian tu forma de ver un cable de acero

Mira a tu alrededor: puentes colgantes, grúas que desafían la gravedad y ascensores que nos desplazan sin cesar. Los cables de acero son los gigantes invisibles que sustentan nuestra modernidad.

Aunque parezcan simples «cuerdas metálicas», en realidad son mecanismos complejos con piezas móviles. Cada alambre interno es un componente que se desliza y roza contra sus vecinos en una coreografía mecánica constante.

Te invito a descubrir la «magia» técnica que permite que estos dispositivos trabajen en armonía absoluta y transformen el metal rígido en una máquina flexible y poderosa.

El «alma» del cable: no todo es acero en su interior.

En el corazón de cada cable se encuentra el alma, el eje central sobre el que se asientan los cordones. Su función es actuar como un soporte firme que mantiene la geometría del sistema bajo cargas extremas.

Las almas de fibras naturales (sisal) son fundamentales en los ascensores, ya que absorben los esfuerzos residuales durante los arranques y las paradas. Sin embargo, el sisal es higroscópico, por lo que absorbe humedad y puede provocar oxidación interna.

Por otro lado, el alma de acero (IWRC) es una opción robusta que aumenta la carga de rotura entre un 10 % y un 15 % respecto a la de fibra y evita el aplastamiento de los cordones.

El alma del cable es un soporte de tamaño y consistencia adecuados para ofrecer un apoyo firme a los cordones, de modo que, incluso con la carga máxima, los alambres de los cordones no se entallen entre sí.

El dilema de la torsión: ¿cruzado o Lang?

El carácter de un cable se define por su hélice. En el arrollamiento cruzado, los cordones se enrollan en sentido opuesto al de los alambres. Es el estándar de oro por su estabilidad y resistencia al aplastamiento.

En el arrollamiento Lang, los alambres y los cordones van en el mismo sentido. Es más flexible y resistente al roce, pero «peligroso»: tiende a descablearse o destrenzarse si no se fijan sus extremos.

Lo fascinante es que esta «fiera» mecánica del tipo Lang solo pudo ser domesticada gracias a un avance que mencionaremos a continuación: el proceso de preformado, que estabiliza su estructura interna.

Preformado: La «memoria» que salva vidas

Un cable suele estar sometido a un esfuerzo permanente. Si cortas uno sin ligaduras, los alambres intentarán recuperar su forma original, recta, y el cable «explotará» visualmente debido a la tensión elástica.

El preformado elimina este problema mediante una deformación permanente durante la fabricación. Los alambres y cordones adoptan su forma de hélice definitiva antes de ser trenzados, lo que elimina las tensiones internas.

Esta «memoria» geométrica es la que combate la fatiga por flexión, el enemigo silencioso que provoca la rotura de los hilos tras ciclos repetidos. Un cable preformado es más seguro, duradero y fácil de manipular.

El arte de medir: por qué algunos lo hacen mal.

Medir un cable requiere la precisión de un laboratorio. El diámetro no se toma entre los valles de los cordones, sino que corresponde al círculo circunscrito que abarca toda la sección, y siempre se mide con un calibre.

Para garantizar una precisión de ingeniero, la medición debe realizarse en una sección recta y con una carga que no supere el 5 % de la carga mínima de rotura. Si no se realiza con tensión ni en curvas, el dato no será real.

Un error milimétrico puede destruir poleas. La norma ISO 4308 exige que el canal de la polea mida entre 1,05 y 1,1 veces el diámetro del cable. Si el canal es más estrecho (zona A), el cable se degüella; si es muy ancho (zona C), se aplasta.

La «Jaula de Pájaro»: cuando la física se rebela.

La «jaula de pájaro» (bird cage) es una de las fallas más dramáticas. No se trata solo de un defecto visual, sino de una ruina estructural en la que los cordones externos se separan violentamente del núcleo.

Este fenómeno se produce por estrepadas, es decir, descargas repentinas de peso o paradas violentas que liberan la energía acumulada. La inercia es tan implacable que obliga a los componentes internos a desplazarse de su lugar.

Cualquier cable que presente esta deformación debe desecharse de inmediato. Es la prueba física de que la estructura interna ha perdido su capacidad para trabajar en equipo, lo que supone un riesgo inminente.

El factor de seguridad: el margen entre el éxito y el desastre.

En ingeniería, el factor de seguridad es la barrera que nos separa del abismo. Mientras que un tirante estático puede operar con un factor de seguridad de 3, las grúas industriales requieren un mínimo de 6 para operar de manera segura.

En los ascensores de personas, este margen se eleva drásticamente hasta 12 o 15, no solo por el peso, sino también por la frecuencia de uso y los innumerables ciclos de fatiga acumulados a lo largo del día.

Esta sobredimensión garantiza que, incluso ante un desgaste imprevisto o una carga inusual, la vida humana nunca dependa de un solo hilo de acero trabajando al límite de su resistencia.

Mantenimiento: la lubricación no es opcional.

Al tratarse de una máquina con alambres que rozan entre sí, es fundamental lubricarla para evitar el desgaste y la corrosión química. Un buen lubricante debe ser insoluble en el entorno de trabajo y no contener ácidos.

La presencia de ácidos o de agentes alcalinos iniciaría un proceso de corrosión interna invisible. Además, el lubricante debe tener la viscosidad adecuada para penetrar en los intersticios más profundos entre los torones.

Antes de aplicar grasa nueva, es obligatorio limpiar la zona. Limpiar el cable con un cepillo firme o con aire comprimido es esencial, ya que aplicar lubricante sobre la suciedad abrasiva sería como frotar papel de lija en el interior del mecanismo.

Conclusión: la ingeniería de lo que nos sostiene.

Entender estas máquinas de acero marca la diferencia entre la eficiencia operativa y el desastre industrial. Desde la elección del alma de sisal hasta la precisión del diámetro de la polea, cada detalle es un pilar de seguridad.

La próxima vez que sientas el suave tirón de un ascensor, ¿te detendrás a pensar en la compleja danza de cables preformados y en la lubricación precisa que te mantienen en el aire?

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre los cables.

Este vídeo resume bien los conceptos básicos sobre los cables.

Wire_Rope_Engineering_Manual

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.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Ventilador de hélice o helicoidal

Ventilador helicoidal. https://www.qdpsfan.com/es/skf-customized-axial-flow-fan986

El ventilador helicoidal consiste en una hélice montada dentro de un anillo o marco de fijación, de modo que la dirección de la corriente de aire sea paralela al eje del ventilador. Se emplea para mover grandes caudales de aire a baja presión estática, especialmente cuando la resistencia del circuito es baja y no existe una red de conductos larga ni compleja.

La acción impulsora del ventilador se acentúa cuanto mayor es el ángulo de ataque de las paletas que forman la hélice, aunque un aumento excesivo del ángulo puede provocar pérdidas aerodinámicas, atascamiento y ruido excesivo; por tanto, el diseño debe buscar un compromiso entre caudal, presión, ruido y rendimiento.

Se utiliza generalmente cuando el aire no se impulsa a través de una canalización y, en muchos casos, el equipo está adosado a la pared. También puede instalarse en conductos cortos o en configuraciones tubulares y es muy habitual en aplicaciones de ventilación general, de extracción localizada y de ventilación auxiliar. Su empleo se vincula especialmente con la ventilación de locales cerrados, talleres, aparcamientos y naves, y es frecuente que estos ventiladores sean reversibles.

Las prestaciones de los ventiladores de hélice están muy influidas por la resistencia al flujo de aire; un pequeño incremento de la presión estática provoca una reducción importante del caudal. La curva característica de presión‑caudal es descendente: al aumentar la presión estática, disminuye el caudal disponible en el punto de trabajo.

Son capaces de manejar grandes volúmenes de aire a presiones estáticas bajas, que rara vez superan los 25 mm.c.a. Como referencia práctica, algunos equipos murales comerciales operan con caudales de varios miles de m³/h y presiones muy modestas; por tanto, la cifra de 25 mm.c.a. es razonable como orden de magnitud para ventiladores de hélice simple, aunque no debe presentarse como un límite universal.

El caudal de aire de un ventilador axial es elevado en relación con su tamaño. Por ejemplo, con hélices de 0,8 m de diámetro se pueden alcanzar caudales del orden de 30 000 m³/h; sin embargo, esta magnitud depende de manera decisiva del régimen de giro, del perfil de las palas y de las pérdidas de carga del sistema.

Generalmente se emplea un número reducido de aspas en ventiladores de baja presión, mientras que el ancho de las paletas, su ángulo de ataque, la velocidad axial del aire y el número de etapas son factores que inciden de forma significativa en el diseño y en la capacidad del ventilador. En aplicaciones mineras se recurre a veces a ventiladores axiales de varias etapas para aumentar la presión disponible, aunque ello conlleva una mayor longitud, complejidad y pérdidas aerodinámicas.

Ventilador helicoidal montado sobre anillo. https://airelimpioglobal.com/tipos-de-ventiladores/

Los ventiladores helicoidales se clasifican en dos grandes tipos según el perfil de las palas de la hélice:

De perfil delgado o de paletas planas: son palas de gran superficie y grosor relativamente constante, que proporcionan altos caudales pero con menor presión disponible. Es una configuración sencilla, asociada a ventiladores de baja presión y de bajo coste de fabricación, aunque con menor rendimiento aerodinámico.
De perfil sustentador o aerodinámico: son palas más estrechas, con espesor grueso y forma no uniforme, pensadas para generar un efecto de sustentación similar al de un perfil alar. Proporcionan un caudal menor que el de las palas planas, pero con mayor presión disponible y un mejor rendimiento, por lo que son más habituales en la ventilación industrial y minera.

En ingeniería civil y edificación, estos ventiladores resultan muy útiles para la ventilación de aparcamientos, locales técnicos, naves, túneles en obra y la extracción general, con baja pérdida de carga. En minería subterránea y en túneles, se emplean tanto en ventiladores auxiliares como en instalaciones de ventilación principal, donde se exigen grandes caudales y robustez, y en las que las configuraciones axiales reversibles y de varias etapas resultan especialmente relevantes.

Esta conversación te permitirá conocer los conceptos básicos de estos ventiladores.

En este vídeo se resumen las ideas fundamentales sobre los ventiladores axiales.

Dinámica_de_Ventiladores_Helicoidales

Referencias:

ŁUSZCZEWSKI, A. (1999). Redes industriales de tubería. Bombas para agua, ventiladores y compresores. Diseño y construcción. Reverté Ediciones. México. 302 pp.

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.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.