De cantero a leyenda: la historia del gran Thomas Telford

Thomas Telford (1757-1834). https://es.wikipedia.org/wiki/Thomas_Telford

Thomas Telford (9 de agosto de 1757 – 2 de septiembre de 1834) fue un destacado ingeniero civil, arquitecto y cantero escocés, reconocido por sus contribuciones a la infraestructura británica mediante la construcción de caminos, puentes y canales. Nació cerca de Westerkirk, en Dumfries, en el seno de una familia humilde. Su padre, un pastor, murió poco después de su nacimiento, por lo que Thomas fue criado en condiciones de pobreza por su madre, Janet Jackson.

Comenzó su vida laboral como aprendiz de cantero a los 14 años y, de forma autodidacta, se formó en arquitectura y construcción. Todavía se conservan algunas de sus primeras obras, como un puente sobre el río Esk en Langholm. Tras pasar por Edimburgo, se trasladó a Londres en 1782, donde participó en la ampliación de Somerset House, uno de los grandes proyectos de la época, bajo la influencia de arquitectos como Robert Adam y William Chambers. En 1784 trabajó en el astillero naval de Portsmouth, donde consolidó su experiencia en grandes obras.

En 1786 fue nombrado inspector de obras públicas para el condado de Shropshire, cargo que implicaba la construcción de edificios y puentes. Durante este periodo, diseñó y construyó tres puentes sobre el río Severn: en Montford, Buildwas (de hierro fundido) y Bewdley. En esta misma época, restauró el castillo de Shrewsbury, trabajó en iglesias y prisiones y advirtió del inminente colapso de la iglesia de St Chad’s, lo que le ganó el respeto de la población local.

En 1787 se afilió a la logia masónica Salopian Lodge y, gracias al apoyo de William Pulteney, su carrera despegó. En 1788, la Sociedad Pesquera Británica lo envió a Escocia, donde diseñó el puerto de Ullapool. En 1790 fue nombrado inspector de puentes en Shropshire y, en 1793, se convirtió en agente e ingeniero de la compañía del canal Ellesmere. Su fama nacional le llegó con la construcción de los acueductos de Chirk y Pontcysyllte, en Gales, que cruzan los valles del Ceiriog y del Dee. En estas estructuras empleó por primera vez canales de planchas de hierro fundido ensambladas sobre mampostería, una innovación que revolucionó la ingeniería civil de su tiempo.

Ese mismo año, tras la muerte de Josiah Clowes, asumió el proyecto del canal de Shrewsbury, en el que destacó el acueducto de Longdon-on-Tern, uno de los primeros acueductos de hierro fundido del mundo. En 1795, reconstruyó el puente de Bewdley tras las inundaciones y reparó el de Tenbury. También participó en la mejora del abastecimiento de agua y en la reforma de los muelles de Londres.

En 1801, el Gobierno británico lo contrató para dirigir una gigantesca operación de mejora de las infraestructuras de las Tierras Altas de Escocia. Bajo su dirección se construyeron más de 1450 km de caminos, más de 1200 puentes, numerosos puertos, iglesias y servicios públicos. En este contexto, llevó a cabo el canal de Caledonia, inaugurado en 1822, y realizó importantes obras portuarias en Aberdeen, Dundee y otras localidades. Entre las obras viales más destacadas se encuentran el puente de Tongueland (34 m) y el de Cartland Crags (39 m), así como 296 km de nuevas carreteras en las Tierras Bajas.

En 1803, también inició obras de mejora en las rutas desde Chester y Shrewsbury hacia Holyhead, con el objetivo de agilizar las comunicaciones con Irlanda. Como parte de este proyecto, diseñó e inauguró dos puentes colgantes emblemáticos en Gales: el puente colgante sobre el río Conwy y su obra maestra, el puente de Menai (1819–1826), que con sus 176 m de longitud fue el más largo de su tipo en su tiempo y es considerado su logro más sobresaliente.

Puente de Menai. https://es.wikipedia.org/wiki/Puente_colgante_de_Menai

Durante este periodo también actuó como comisionado de préstamos del gobierno para obras públicas bajo la Public Works Loans Act de 1817, financiando proyectos de infraestructura y promoviendo el empleo. En paralelo, trabajó como consultor internacional y, en 1806, fue invitado por el rey de Suecia a colaborar en el canal Göta, al que viajó en 1810 para supervisar las primeras excavaciones.

Desde 1809, lideró obras en Irlanda, como la carretera de Howth a Dublín, el canal del Úlster y la formación de ingenieros como William Dargan. En las décadas siguientes, su enfoque se dirigió también a modernizar los canales para hacerles frente a los ferrocarriles, cada vez más competitivos. Entre estos proyectos destacan la construcción de un nuevo canal entre Wolverhampton y Nantwich y la construcción de un nuevo túnel en Harecastle, Staffordshire, sobre el canal Trent y Mersey.

A partir de 1815, diseñó y ejecutó mejoras en la ruta entre Glasgow y Carlisle (conocida posteriormente como A74), considerada un modelo de ingeniería vial. Entre sus trabajos más importantes en Londres se encuentra el desarrollo de los muelles de St Katharine, un proyecto fundamental para la expansión portuaria de la ciudad. También construyó puentes sobre el río Severn en Tewkesbury y Gloucester, y ejecutó diversas carreteras en las Tierras Bajas de Escocia.

En 1820 fue nombrado primer presidente de la Institución de Ingenieros Civiles, fundada en 1818, cargo que ocupó hasta su muerte. Ese mismo año fue elegido también miembro extranjero de la Real Academia de Ciencias de Suecia.

En 1823, a petición del Parlamento británico, diseñó un conjunto de iglesias y casas parroquiales para zonas rurales de Escocia. Se construyeron 32 de las 43 proyectadas, muchas de las cuales aún existen. En la década de 1830 finalizó proyectos como el puente Galton, el segundo túnel Harecastle, el canal de Gloucester y Berkeley y el canal Birmingham y Liverpool Junction, este último completado tras su fallecimiento.

Thomas Telford murió el 2 de septiembre de 1834 en su casa de Abingdon Street, Londres. Fue enterrado con honores en la abadía de Westminster, donde también hay una estatua en su memoria en la capilla de San Andrés. Nunca se casó, pero dejó una profunda huella en sus colegas y contemporáneos. Su amigo, el poeta Robert Southey, lo llamó «el coloso de las carreteras», y además de su carrera como ingeniero, también publicó poesía entre 1779 y 1784.

En su testamento dejó donaciones para bibliotecas de su región natal y para escritores como Southey y Thomas Campbell. Su legado perdura no solo en obras materiales, sino también en la educación: el Telford College de Edimburgo y la ciudad de Telford, en Shropshire, creada en el siglo XX, llevan su nombre. En 2009, su acueducto de Pontcysyllte fue declarado Patrimonio de la Humanidad por la Unesco, en reconocimiento a su ingenio técnico e innovación.

Os dejo algunos vídeos de este gran ingeniero escocés.

El Puente entre la Guerra y la Ingeniería: James B. Eads

James Buchanan Eads (1820-1887). https://es.wikipedia.org/wiki/James_Buchanan_Eads

James Buchanan Eads (23 de mayo de 1820 – 8 de marzo de 1887) fue un ingeniero e inventor estadounidense de renombre mundial, cuya vida estuvo marcada por la autodisciplina, la innovación técnica y una profunda comprensión del río Misisipi. Obtuvo más de 50 patentes y fue reconocido a nivel internacional. Diseñó y construyó el Puente Eads sobre el río Misisipi en San Luis, el cual fue declarado Monumento Histórico Nacional.

Primeros años y formación autodidacta

Eads nació en Lawrenceburg, Indiana, en 1820. Su segundo nombre, Buchanan, se lo pusieron en honor a James Buchanan, primo de su madre y congresista por Pensilvania y futuro presidente de Estados Unidos. La infancia de Eads fue nómada y difícil. La inestabilidad económica de su padre, involucrado en negocios poco exitosos, obligó a la familia a trasladarse repetidamente: primero a Cincinnati (Ohio), luego a Louisville (Kentucky) y, por último, a St. Louis (Misuri).

A los 13 años, Eads tuvo que dejar la escuela para ayudar a la familia. Uno de sus primeros empleos fue en Williams & Dühring, una tienda de comestibles en St. Louis. Su jefe, Barrett Williams, notó su inquietud intelectual y le permitió acceder libremente a su biblioteca personal, ubicada sobre la tienda. En su tiempo libre, el joven James devoraba libros de física, mecánica, maquinaria e ingeniería, convirtiéndose así en un ingeniero autodidacta.

Inicios en el río y éxito empresarial

A los 18 años, Eads se embarcó como sobrecargo en un barco de vapor que recorría el Misisipi, donde se familiarizó con los riesgos y desafíos de la navegación fluvial. Al observar la gran cantidad de naufragios y la pérdida de mercancías valiosas, comenzó a imaginar métodos para recuperar cargamentos hundidos.

A los 22 años, inventó un barco de salvamento revolucionario al que denominó «submarino». Aunque no era una nave sumergible en sí, permitía que Eads descendiera al fondo del río mediante una campana de buceo construida con un barril de whisky de cuarenta galones, adaptado con una manguera para el suministro de aire desde la superficie. Gracias a este invento, podía caminar por el fondo del río y recuperar objetos de valor, como lingotes de plomo y hierro. En una ocasión, incluso extrajo un tarro de mantequilla en buen estado de conservación.

Durante los doce años que estuvo al frente de su empresa de salvamento en el río Misisipi, esta prosperó tanto que, en 1857, Eads se retiró temporalmente con una considerable fortuna. Incursionó brevemente en la industria del vidrio, fundando la primera fábrica de vidrio en el oeste de EE. UU., pero este proyecto se vio interrumpido por la Guerra con México, por lo que volvió al negocio de salvamento en 1848. Con el tiempo, su flota alcanzó las diez embarcaciones y uno de sus barcos más avanzados logró bombear el agua y reflotar cascos hundidos desde el lecho del río.

Guerra Civil: la revolución de los ironclads

Con el estallido de la Guerra Civil en 1861, Eads fue convocado a Washington por el fiscal general Edward Bates, quien le había recomendado a causa de su amistad, para ofrecer su experiencia en la defensa fluvial del Misisipi. El gobierno federal aceptó finalmente su propuesta de construir una flotilla de buques acorazados con poco calado, propulsados por vapor y adecuados para los ríos del interior.

Eads fue contratado para construir una serie de ironclads y, en tan solo cinco meses, entregó siete embarcaciones. Además, transformó el vapor fluvial New Era en el acorazado Essex, que se convirtió en una pieza clave de la flota de la Unión. Atendió a las observaciones de los oficiales de la Flotilla Occidental e incorporó mejoras en cada iteración. A lo largo de la guerra, construyó más de 30 acorazados fluviales que participaron en batallas clave como las de Forts Henry y Donelson, Memphis, Vicksburg, Isla n.º 10 y Mobile Bay. Estas embarcaciones fueron los primeros acorazados en combatir en América y, junto con el famoso duelo del Monitor y el Merrimack, marcaron un hito en la historia naval.

El Puente Eads: obra maestra de la ingeniería

Tras la guerra, Eads fue seleccionado para liderar uno de los proyectos de ingeniería más ambiciosos de su tiempo: el primer puente ferroviario y de carretera que cruzaría el río Misisipi en San Luis. Las obras comenzaron el 20 de agosto de 1867 y se enfrentaron a numerosos desafíos técnicos y políticos.

El Puente Eads, concluido en 1874, fue el primero de gran tamaño construido con acero estructural y el más largo del mundo en su momento. Eads fue también pionero en emplear el sistema de vigas en voladizo (cantilever), lo que permitió mantener la navegación fluvial durante su construcción. Para cimentar sus tres arcos de acero de más de 500 pies cada uno, se excavó hasta el lecho rocoso a más de 30 metros bajo el río. Esto obligó a trabajar con cámaras de aire comprimido, lo que provocó casos de enfermedad por descompresión. Eads respondió instalando una clínica flotante, mejorando la alimentación del personal, aplicando una descompresión gradual y construyendo un elevador de acceso.

La calidad del acero también fue objeto de una supervisión estricta. Su proveedor, Andrew Carnegie, tuvo que volver a laminar algunas partidas hasta en tres ocasiones por no cumplir con la resistencia mínima exigida de 60 000 psi (414 MPa). Durante la construcción del arco central, una ola de calor deformó temporalmente la estructura, por lo que Eads tuvo que implementar su solución alternativa: un tapón roscado de hierro forjado que permitió ajustar y cerrar con precisión el último tramo del arco, tarea que se completó el 17 de septiembre de 1873. El puente se inauguró oficialmente el 4 de julio de 1874 y sigue en funcionamiento hasta hoy.

Puente Eads. https://es.wikipedia.org/wiki/James_Buchanan_Eads

El Puente Eads fue designado Monumento Histórico Nacional por el Departamento del Interior en 1964 y el 21 de octubre de 1974 fue inscrito como Monumento Histórico Nacional de Ingeniería Civil por la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles. También recibió un Premio Especial de Reconocimiento del Instituto Americano de Construcción en Acero en 1974, en el centenario de su puesta en servicio. Eads también diseñó los diques del paso sur del río Misisipi, que fueron declarados Monumentos Históricos Nacionales de Ingeniería Civil en 1982.

Espigones en Nueva Orleans y nuevos proyectos

Posteriormente, el Gobierno le solicitó ayuda para resolver otro problema crítico: garantizar un canal navegable permanente en Nueva Orleans. Eads propuso construir una serie de espigones para alterar el comportamiento sedimentario del río. El proyecto fue financiado inicialmente por Eads, bajo la condición de recibir el pago solo si tenía éxito. En menos de cinco años, en 1879, había creado un canal estable y profundo que facilitaba el comercio marítimo durante todo el año.

Inspirado por este logro, Eads presentó una alternativa al canal de Panamá: un ferrocarril interoceánico en Tehuantepec (México) que transportaría barcos sobre plataformas móviles. Sin embargo, pese a sus esfuerzos, el Congreso de EE. UU. rechazó dos proyectos de ley para financiar la obra.

Reconocimientos y últimos años

James B. Eads fue el primer ingeniero estadounidense en recibir la Medalla Albert de la Royal Society of Arts de Londres. También trabajó como consultor en obras de infraestructura en Liverpool (Inglaterra), Toronto (Canadá), Veracruz y Tampico (México). Se casó en dos ocasiones y tuvo dos hijas biológicas y tres hijastras.

Eads falleció el 8 de marzo de 1887 en Nassau (Bahamas), dejando tras de sí un legado que combinaba genialidad técnica, profundo conocimiento práctico e incansable espíritu innovador. Su vida y su obra continúan siendo referentes en la historia de la ingeniería civil y naval.

En 1920, Eads fue incluido en el Pabellón de la Fama de los Grandes Americanos, ubicado en los terrenos del Bronx Community College en Nueva York. Cada año, la Academia de Ciencias de St. Louis otorga el Premio James B. Eads para reconocer a una persona distinguida por sus logros sobresalientes en ciencia y tecnología. En 1927, los decanos de las facultades de ingeniería de Estados Unidos votaron a Eads como uno de los cinco mejores ingenieros de todos los tiempos, un honor que compartió con Leonardo da Vinci, James Watt, Ferdinand de Lesseps y Thomas A. Edison.

Os dejo unos vídeos de su figura.

Del sólido rígido al sólido verdadero: evolución del concepto de material en mecánica aplicada

Este artículo explora la evolución del concepto de material en mecánica aplicada, comenzando por el modelo idealizado de sólido rígido, que simplifica los cuerpos indeformables para análisis iniciales. Sin embargo, al abordar la mecánica aplicada, esta abstracción se rompe y es necesario introducir el sólido elástico, que permite la deformación reversible y el análisis de tensiones internas. Aunque este modelo asume isotropía, homogeneidad y continuidad, se reconoce que ningún material real cumple estas condiciones. Finalmente, se introduce el concepto de sólido verdadero, que reconoce la complejidad de los materiales reales y sus propiedades variables, aunque se puede simplificar para su estudio mediante la división en zonas homogéneas, cada una de las cuales se modela como un sólido elástico. Este tránsito conceptual es crucial para la ingeniería y la resistencia de materiales, ya que permite el diseño de estructuras seguras y funcionales que consideran la deformación y los límites de carga de los materiales reales.

En los primeros planteamientos de la mecánica teórica, los cuerpos materiales se consideran como sólidos indeformables, con independencia de si se encuentran en reposo o en movimiento. Esta hipótesis, evidentemente ideal, no se corresponde con ningún material real, pero resulta extraordinariamente útil por la simplificación conceptual y matemática que introduce en el análisis.

Pese a tratarse de una abstracción, sus resultados son, en muchos casos, aproximaciones aceptables del comportamiento físico real, especialmente cuando las cargas implicadas son pequeñas y las deformaciones son pequeñas. No obstante, cuando el estudio se adentra en el terreno de la mecánica aplicada, esta simplificación empieza a mostrar sus límites.

La ruptura del modelo ideal: la necesidad de una nueva definición de sólido

La observación experimental revela que no se pueden aplicar fuerzas indefinidamente a un cuerpo sin que se deforme o incluso se rompa. Esta evidencia obliga a revisar el concepto de sólido aceptado en la teoría mecánica.

Este proceso de revisión y refinamiento lleva a una evolución del modelo de sólido, especialmente a partir del estudio más profundo de los problemas de estática aplicada. En este contexto, es necesario distinguir entre tres concepciones del sólido:

  • Sólido rígido
  • Sólido elástico
  • Sólido verdadero

1. Sólido rígido: el modelo idealizado

Se denomina sólido rígido al que no altera su estructura interna por acción exterior, manteniendo constantes las distancias entre sus moléculas, independientemente de la magnitud o naturaleza del esfuerzo aplicado. Esta suposición permite abordar problemas mecánicos aplicando exclusivamente las condiciones de equilibrio:

donde las Ri son las componentes de la resultante de las fuerzas, y los M0i los momentos respecto de un punto cualquiera O, en un sistema cartesiano trirrectangular.

Sin embargo, este modelo resulta incompatible con la realidad física. Supongamos una viga AB, apoyada sobre dos pilares, que recibe una carga vertical P en un punto intermedio C. Si se asume que la viga es un sólido rígido, el problema se resuelve calculando las reacciones de los apoyos, sin que exista posibilidad de rotura, con independencia del valor de P. No obstante, la experiencia demuestra que, a partir de un cierto valor de P, la viga se rompe, incluso si las reacciones están equilibradas.

Esto pone de manifiesto una limitación estructural del modelo de sólido rígido, y evidencia la necesidad de estudiar no solo el equilibrio exterior, sino también la resistencia interna del material frente a esfuerzos aplicados.

2. Sólido elástico: deformabilidad reversible

La respuesta a esta necesidad se encuentra en el concepto de sólido elástico, entendido como aquel cuerpo que, al ser sometido a una fuerza exterior, se deforma, pero recupera su forma original cuando dicha acción cesa. Este modelo admite una deformación interna y, por tanto, un reparto espacial de los esfuerzos, lo que permite analizar no solo si el sistema está en equilibrio, sino también cómo se manifiestan las tensiones en su interior.

Para que el modelo elástico sea tratable matemáticamente, se hacen ciertas hipótesis simplificadoras que, si bien no se cumplen con exactitud en la práctica, ofrecen una base coherente para el cálculo:

  • Isotropía: el material presenta las mismas propiedades mecánicas en todas las direcciones.
  • Homogeneidad: cualquier porción del sólido tiene idéntica composición y comportamiento que otra cualquiera.
  • Continuidad: no existen huecos ni discontinuidades internas; la materia se distribuye de forma continua en el espacio.

Estas hipótesis están estrechamente relacionadas. Si se admite que un material es elástico en todas las direcciones, parece lógico suponer que su estructura es homogénea, y viceversa.

3. La realidad material: límites del modelo elástico

Ningún material real satisface de forma rigurosa estas condiciones.

  • La isotropía perfecta no existe, debido a que la estructura atómica o molecular del material presenta orientaciones privilegiadas.
  • La homogeneidad absoluta tampoco se cumple, pues siempre existen variaciones locales en la composición.
  • Finalmente, la materia no es continua: existen espacios vacíos entre moléculas, e incluso en el interior de los átomos, como muestran las teorías físicas actuales.

A pesar de ello, el hecho de considerar el sólido como continuo y elástico sigue siendo útil y válido a efectos prácticos. Permite suponer que las fuerzas aplicadas a una porción del material se transmiten de forma progresiva a sus regiones vecinas, generando un campo de tensiones continuo y calculable. Aunque la elasticidad no sea exacta a escala microscópica, funciona a escala macroscópica, como demuestra la experiencia acumulada en el diseño y comprobación de estructuras.

4. Sólido verdadero: el material tal como es

El último nivel de descripción lo proporciona el concepto de sólido verdadero, que reconoce explícitamente que los materiales reales no son ni rígidos ni elásticos ideales. Carecen de isotropía, homogeneidad y continuidad, por lo que requieren un tratamiento más refinado. En este caso, el material se considera un sólido deformable, con una estructura interna compleja y propiedades variables.

Aunque este enfoque representa la forma más fiel de representar un material real, su complejidad puede superarse dividiendo el material en zonas homogéneas. Entonces, cada una de estas zonas puede modelarse como un sólido elástico, lo que permite aplicar la teoría correspondiente de forma localizada.

Consideración final

En el estudio de la resistencia de materiales, nos ocupamos precisamente de determinar los límites de carga admisibles o las dimensiones necesarias de un elemento estructural para garantizar que, bajo los esfuerzos previsibles, no se produzca la rotura. Si existieran verdaderos sólidos rígidos, tales cálculos serían innecesarios, ya que bastaría con verificar el equilibrio de fuerzas y momentos. Sin embargo, dado que todos los materiales reales se deforman incluso antes del fallo, la teoría de la elasticidad y la resistencia de materiales resultan indispensables para la ingeniería civil.

Así, el tránsito desde el modelo de sólido rígido hasta el de sólido verdadero no solo es un refinamiento teórico, sino una adaptación necesaria a la realidad física de los materiales que permite a los ingenieros diseñar estructuras seguras, funcionales y duraderas.

Glosario de términos clave

  • Sólido rígido: Modelo idealizado de cuerpo material que se considera indeformable; mantiene constantes las distancias entre sus moléculas independientemente de las fuerzas aplicadas. Útil para análisis de equilibrio, pero no para predicción de resistencia o rotura.
  • Sólido elástico: Modelo de cuerpo que se deforma bajo la acción de una fuerza exterior, pero recupera su forma original cuando dicha acción cesa. Admite deformación interna y reparto de esfuerzos, permitiendo el análisis de tensiones.
  • Sólido verdadero: Concepto que reconoce la realidad física de los materiales, que no son ni rígidos ni elásticos ideales. Carecen de isotropía, homogeneidad y continuidad perfectas, y poseen una estructura interna compleja y propiedades variables.
  • Mecánica teórica: Campo de la mecánica que en sus primeros planteamientos consideraba los cuerpos materiales como sólidos indeformables, buscando simplificación conceptual y matemática.
  • Mecánica aplicada: Campo de la mecánica que se adentra en el estudio de problemas reales donde la simplificación del sólido rígido es insuficiente, requiriendo considerar la deformación y resistencia de los materiales.
  • Equilibrio (condiciones de): Principios que rigen la estática y dinámica de cuerpos, asegurando que la resultante de fuerzas y momentos sea cero. En el sólido rígido, son suficientes para la resolución de problemas.
  • Resistencia interna del material: Capacidad de un material para soportar esfuerzos aplicados sin romperse o deformarse permanentemente. Es un concepto clave en la mecánica aplicada y la teoría de la elasticidad.
  • Deformación: Cambio en la forma o dimensiones de un cuerpo bajo la acción de fuerzas externas.
  • Tensiones (campo de): Distribución interna de fuerzas por unidad de área dentro de un material deformado. El modelo elástico permite su cálculo.
  • Isotropía: Propiedad de un material que presenta las mismas propiedades mecánicas en todas las direcciones. Es una hipótesis simplificadora del modelo elástico.
  • Homogeneidad: Propiedad de un material que tiene idéntica composición y comportamiento en cualquier porción de su volumen. Es una hipótesis simplificadora del modelo elástico.
  • Continuidad: Hipótesis que asume que la materia se distribuye de forma continua en el espacio, sin huecos ni discontinuidades internas. Es una idealización del modelo elástico.
  • Resistencia de materiales: Rama de la ingeniería y la mecánica aplicada que estudia el comportamiento de los cuerpos sólidos deformables bajo diferentes tipos de carga, con el objetivo de determinar sus límites de carga admisibles y dimensiones necesarias para evitar la rotura.

Puentes ferroviarios de acero a finales del siglo XIX

En las últimas décadas del siglo XIX, el desarrollo de los puentes ferroviarios de acero se convirtió en uno de los pilares fundamentales de la ingeniería civil moderna. Esta evolución estuvo estrechamente relacionada con la necesidad de estructuras capaces de soportar trenes más pesados y mayores luces, y a la vez fue catalizadora de avances decisivos en la producción y uso estructural del acero. Desde los primeros arcos hasta las grandes estructuras continuas en voladizo, los puentes de acero no solo respondieron a una necesidad funcional, sino que impulsaron la transformación de la tecnología de construcción a escala global.

El puente Eads: origen del acero en la ingeniería ferroviaria

Puente Eads. https://es.wikipedia.org/wiki/Puente_Eads

El primer uso del acero en un puente se produjo en 1828, durante la construcción de un puente colgante en Viena (Austria), en el que se incorporaron cadenas de suspensión de acero fabricadas mediante el proceso de horno de solera abierta. El primer empleo del acero en un puente ferroviario se produjo en la construcción del puente de St. Louis, posteriormente conocido como puente Eads, entre 1869 y 1874. Este puente, que cruza el río Misisipi en Misuri, constaba de dos vanos laterales de 152 m y un vano central de 158,5 m, y supuso un hito técnico sin precedentes. Diseñado por James B. Eads, incorporó por primera vez miembros tubulares huecos en los cordones de las armaduras y empleó el método de cajones neumáticos para cimentaciones profundas, algo revolucionario para la época. Este método de construcción de pilas también fue utilizado por Brunel en la construcción del puente Royal Albert en Saltash (Reino Unido) en 1859. Thomas Telford había propuesto este método en 1800 para un puente de hierro fundido que cruzaría el río Támesis en Londres, y Robert Stephenson lo utilizó en 1846 para construir un puente ferroviario de arco de hierro para evitar el uso de cimbra en el concurrido canal del estrecho de Menai. Eads utilizó principios desarrollados por Galileo en el siglo XVII para explicar a los escépticos los fundamentos de la construcción en voladizo de arcos. Eads no tenía una formación académica en ingeniería, pero contó con la ayuda de Charles Pfeiffer para el diseño y de Theodore Cooper para la construcción.

Eads rechazó el uso del puente colgante —considerado demasiado flexible para cargas ferroviarias— y propuso en su lugar un puente de arcos de hierro fundido, sobre los cuales se dispuso una armadura adicional que aumentaba la rigidez del tablero ferroviario. En 1864, John Roebling propuso un puente colgante para este emplazamiento. La estructura generó tanto escepticismo público y mediático que, antes de su apertura, Eads realizó pruebas de carga con catorce de las locomotoras más pesadas disponibles en el país. La magnitud del proyecto fue tan grande que prácticamente agotó los recursos de la incipiente industria siderúrgica estadounidense.

Expansión de la industria del acero y el papel del ferrocarril

La demanda de puentes con mayores luces por parte de los ferrocarriles norteamericanos, junto con el aumento constante del peso de locomotoras y vagones, impulsó el crecimiento de la industria del acero. Figuras como Andrew Carnegie invirtieron decididamente en mejorar los procesos de producción del acero para conseguir materiales con mayor resistencia y ductilidad. Este impulso dio lugar, en 1879, a la construcción del primer puente ferroviario íntegramente de acero, con celosías tipo Whipple, por parte de la Chicago and Alton Railway en Glasgow, Misuri.

La transición del puente colgante al sistema en voladizos

Aunque algunos ingenieros estadounidenses siguieron diseñando puentes ferroviarios colgantes, la preocupación por su flexibilidad frente a cargas dinámicas y viento persistía. Aun así, el famoso puente de Brooklyn, finalizado en 1883, incluía dos líneas ferroviarias. Sin embargo, el aumento de la masa de las locomotoras y la necesidad de una mayor rigidez estructural provocaron el declive de los puentes colgantes como solución ferroviaria.

La solución técnica más eficaz se encontró en el diseño cantilever, o de avance en voladizo, que permitía construir grandes luces sin cimbra y con suficiente rigidez para cargas dinámicas. El primer puente ferroviario cantilever (también llamado tipo Gerber) construido en Estados Unidos fue el de la Cincinnati Southern Railway sobre el río Kentucky en 1877. En 1883, la Michigan Central and Canada South Railway completó un puente cantiléver de viga de tablero superior sobre el desfiladero del Niágara, paralelo al puente colgante ferroviario de Roebling de 1854. Poco después, en 1884, la Canadian Pacific Railway cruzó el río Fraser, en Columbia Británica, con el primer puente cantilever de acero completamente equilibrado de tablero superior.

Estas estructuras, con brazos en voladizo y tramos suspendidos, se convirtieron en la solución habitual para grandes luces, ya que permitían un diseño estáticamente determinado, rigidez adecuada frente a cargas móviles y la eliminación de la cimbra en el vano principal.

El impulso de Theodore Cooper y la estandarización del acero

En 1880, el ingeniero Theodore Cooper publicó un influyente artículo titulado The Use of Steel for Railway Bridges ante la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE), en el que promovía el uso exclusivo del acero para puentes ferroviarios. A raíz de ello, casi todos los puentes ferroviarios estadounidenses posteriores se construyeron con acero, y hacia 1895 este material también se utilizaba en otras tipologías de puentes. Para entonces, la producción de perfiles estructurales de acero para puentes ya estaba plenamente desarrollada en el país. Para 1895, las formas estructurales ya no se fabricaban en hierro, sino que se utilizaba acero de manera exclusiva.

El puente de Forth: el cantiléver monumental europeo

Puente de Forth. https://es.wikipedia.org/wiki/Puente_de_Forth

En el Reino Unido, el gobierno levantó la prohibición del uso del acero en puentes ferroviarios en 1877. Una década más tarde, el ingeniero Benjamin Baker, tras estudiar numerosos puentes cantiléver estadounidenses —especialmente los de la Canadian Pacific Railway—, propuso un diseño para el puente sobre el estuario del Forth, en Escocia. Antes de esto, Baker quizá no conocía el trabajo de los ingenieros C. Shaler Smith o C. C. Schneider, quienes ya habían diseñado y construido puentes ferroviarios en voladizo en Estados Unidos. El puente de Forth, completado en 1890, se convirtió en un hito de la ingeniería europea: un gigantesco puente cantiléver de acero con brazos de 207 m y un vano suspendido de 107 m.

Pese a las dudas de algunos ingenieros respecto a la fiabilidad del acero Bessemer por su posible fragilidad, Baker lo empleó en el proyecto. La estructura demostró una rigidez excepcional: la deflexión máxima medida con locomotoras pesadas fue de solo 90 mm, muy cerca del valor teórico previsto de 100 mm. También se sometió a pruebas con dos trenes de carbón largos y pesados en condiciones de viento extremas, con una deflexión inferior a 180 mm.

El puente de Quebec: tragedia, rediseño y récord mundial

Puente de Quebec. https://es.wikipedia.org/wiki/Puente_de_Quebec

La siguiente gran estructura cantiléver fue el puente de Quebec, sobre el río San Lorenzo. Con un vano central de 549 m, aún es en la actualidad el puente cantiléver de mayor luz del mundo. Sin embargo, su construcción estuvo marcada por dos catastróficos fallos: en 1907, un error en el cálculo de las tensiones de compresión durante la fase de voladizo provocó el colapso de la estructura. En la reconstrucción se utilizó acero con níquel como nuevo material. No obstante, en 1916, el vano suspendido cayó al ser izado. Finalmente, el puente se terminó y se abrió al tráfico ferroviario en 1917. Los proyectistas originales fueron Theodore Cooper y Peter Szlapka, de la empresa Phoenixville Bridge Company. Tras el colapso, H. E. Vautelet presentó un nuevo diseño, pero la remodelación del puente se licitó entre varias empresas constructoras y fue ejecutada por G. H. Duggan (St. Lawrence Bridge Company) bajo la dirección de C. C. Schneider, R. Modjeski y C. N. Monsarrat. El acero aleado con níquel se utilizó por primera vez en 1909 en el puente de Blackwell’s Island (hoy Queensboro), en Nueva York. El acero con níquel también fue empleado extensamente por J. A. L. Waddell en diseños de puentes ferroviarios de grandes luces. A. N. Talbot realizó ensayos de conexiones de acero con níquel para la reconstrucción del puente de Quebec.

Puentes de tramo continuo: una opción limitada en América

Mientras que en Europa los puentes de tramo continuo se hicieron más frecuentes, en América del Norte se evitaban por su carácter estáticamente indeterminado. Una excepción fue el puente ferroviario de la Canadian Pacific Railway en Montreal, construido en 1886 con tramos principales de 124,5 m. Se utilizó un método cantiléver para su construcción, controlando cuidadosamente las deformaciones en los cordones inferiores mediante tensores y tornillos ajustables. Estos vanos fueron reemplazados en 1912 debido a las preocupaciones sobre su comportamiento bajo cargas ferroviarias más pesadas. El extremo principal de las cerchas de reemplazo del vano simple se apoyó mediante cimbras sobre una barcaza móvil durante su instalación en un trazado adyacente.

El primer gran puente ferroviario de acero de Francia fue el Viaducto del Viaur, que se construyó en 1898. Este puente de arco en celosía tipo cantilever es inusual, ya que no tiene un vano suspendido, por lo que la estructura es estáticamente indeterminada. Muchos ingenieros consideran que el diseño no era apropiado para cargas ferroviarias.

Viaducto del Viaur. https://es.wikipedia.org/wiki/Viaducto_del_Viaur

La consolidación de nuevas técnicas: roblonado y acero de alto carbono

A principios del siglo XX, muchas estructuras de hierro y acero fueron sustituidas debido al aumento de peso de las locomotoras. El peso típico de las locomotoras era de aproximadamente 40 t en 1860, 70 t en 1880, 100 t en 1890, 125 t en 1900 y 150 t en 1910. Aunque el roblonado era común en Europa, en Estados Unidos no se estandarizó en puentes de gran luz hasta alrededor de 1915. El roblonado se utilizaba en vanos de menor luz a principios del siglo XX.

Uno de los primeros ejemplos destacados fue el Hell Gate Bridge en Nueva York, una estructura de arco de acero de 298 m completada en 1916 para soportar cuatro vías ferroviarias. Fue erigido sin cimbra y empleó por primera vez acero con alto contenido en carbono, principalmente, debido al alto coste del acero aleado.

Ese mismo año, la Chesapeake & Ohio Railroad terminó el puente de Sciotoville, en Ohio, con dos tramos continuos de 236,5 m, el más largo de su tipo hasta hoy.

Puente de Sciotoville. https://en.wikipedia.org/wiki/Sciotoville_Bridge

Un legado de 80.000 puentes

En 1910 se estimaba que había unos 80 000 puentes de hierro y acero en Estados Unidos, que sumaban un total de 2250 kilómetros sobre una red de 300 000 km de vías. La mayoría de los puentes eran de construcción de acero a principios del siglo XX. El ferrocarril, en su rápida expansión tras la Guerra Civil, se convirtió en el principal motor de innovación estructural, propiciando el paso de la madera y la mampostería al hierro y, finalmente, al acero.

El desarrollo de procesos como el Bessemer (1856) y el horno Siemens-Martin (1867) permitió la producción económica del acero. Así, los puentes ferroviarios de acero se convirtieron en una respuesta ingenieril al desafío logístico de la era industrial, marcando el inicio de la ingeniería estructural moderna.

 

Tesis doctoral: Optimización multicriterio para el diseño sostenible de puentes postesados mediante metamodelos

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

Hoy, 6 de junio de 2025, ha tenido lugar la defensa de la tesis doctoral de Dª. Lorena Yepes Bellver, titulada “Multi-criteria optimization for sustainable design of post-tensioned concrete slab bridges using metamodels”, dirigida por el profesor Julián Alcalá González. La tesis ha obtenido la máxima calificación de sobresaliente «cum laude». A continuación, presentamos un pequeño resumen de la misma.

Esta tesis utiliza técnicas de modelización sustitutiva para optimizar los costes económicos y medioambientales en puentes losa de hormigón postesado hormigonado in situ. El objetivo principal de esta investigación es desarrollar una metodología sistemática que permita optimizar el diseño de puentes, reduciendo los costes, las emisiones de CO₂ y la energía necesaria para construir este tipo de puentes sin comprometer la viabilidad estructural o económica. El marco de optimización propuesto consta de dos fases secuenciales: la primera se centra en ampliar el espacio de búsqueda y la segunda intensifica la búsqueda de soluciones óptimas. El metamodelo basado en Kriging realiza una optimización heurística que da como resultado un diseño con emisiones de CO₂ significativamente menores que los diseños convencionales. El estudio revela que una relación de esbeltez de aproximadamente 1/30 arroja resultados óptimos, ya que se reduce el consumo de material y se mantiene la integridad estructural. Además, el aumento de la armadura pasiva compensa la reducción de hormigón y armadura activa, lo que da como resultado un diseño más sostenible. Por otra parte, se identifica una compensación entre costes y emisiones que muestra que un modesto aumento de los costes de construcción (menos del 1 %) puede reducir sustancialmente las emisiones de CO₂ (más del 2 %), lo que demuestra que el diseño de puentes sostenibles puede ser económicamente viable.

La investigación explora más a fondo la optimización de la energía incorporada en la construcción de pasos elevados de carreteras anuladas mediante el uso de muestreo por hipercubo latino y optimización basada en Kriging. La metodología permite identificar los parámetros críticos de diseño, como los altos coeficientes de esbeltez (en torno a 1/28), el uso mínimo de hormigón y armadura activa, y el aumento de la armadura pasiva para mejorar la eficiencia energética. Aunque en el estudio se emplearon Kriging y redes neuronales artificiales (RNA), Kriging demostró ser más eficaz a la hora de identificar óptimos locales, a pesar de que las redes neuronales ofrecen predicciones absolutas más precisas. Esto pone de manifiesto la eficacia de los modelos sustitutos a la hora de orientar las decisiones de diseño sostenible, incluso cuando los modelos no ofrecen predicciones absolutas perfectamente exactas.

En el contexto de la optimización de costes para puentes de losa postesada, el estudio demuestra el potencial del modelado sustitutivo combinado con la simulación del recocido. Los resultados muestran que el método de optimización basado en Kriging conduce a una reducción de costes del 6,54 %, principalmente mediante la minimización del uso de materiales, concretamente de hormigón en un 14,8 % y de acero activo en un 11,25 %. Estas reducciones en el consumo de material se consiguen manteniendo la integridad estructural y la capacidad de servicio del puente, lo que convierte al modelado sustitutivo en una herramienta práctica y eficaz para la optimización económica en el diseño de puentes.

El estudio también evalúa la forma de optimizar las emisiones de CO₂ en pasos elevados de carreteras pretensadas. Se identifican los parámetros óptimos de diseño, como grados de hormigón entre C-35 y C-40 MPa, profundidades del tablero entre 1,10 y 1,30 m, y anchuras de base entre 3,20 y 3,80 m. La red neuronal mostró las predicciones más precisas entre los modelos predictivos analizados, con los errores medios absolutos (MAE) y cuadrados medios (RMSE) más bajos. Estos resultados subrayan la importancia de seleccionar el modelo predictivo adecuado para optimizar las emisiones de CO₂ en el diseño de puentes y destacan el valor de utilizar modelos sustitutivos para mejorar la sostenibilidad en los proyectos de ingeniería civil.

Por último, la investigación integra la toma de decisiones multicriterio (MCDM) con la optimización basada en Kriging para evaluar y optimizar los diseños de puentes en relación con objetivos económicos, medioambientales y estructurales. El enfoque MCDM permite evaluar de manera más exhaustiva las alternativas de diseño al tener en cuenta las compensaciones entre coste, impacto ambiental y rendimiento estructural. Esta integración contribuye al desarrollo sostenible de las infraestructuras, ya que facilita la selección de diseños óptimos que se ajusten a los objetivos de sostenibilidad.

En conclusión, esta tesis demuestra que el modelado sustitutivo, que utiliza explícitamente el Kriging y redes neuronales artificiales, es un enfoque práctico para optimizar las dimensiones medioambiental y económica del diseño de puentes. El marco de optimización en dos fases que aquí se presenta proporciona una metodología eficiente desde el punto de vista computacional que permite identificar soluciones de diseño óptimas y sostenibles que cumplen las restricciones estructurales y económicas. Los resultados sugieren que la metodología es aplicable a proyectos de infraestructuras a gran escala y sentarán las bases para futuras investigaciones. Futuros estudios podrían investigar el uso de algoritmos y modelos de optimización adicionales para perfeccionar aún más el proceso de optimización y mejorar la aplicabilidad de estas metodologías en proyectos reales.

Referencias:

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

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

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

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

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

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

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

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

Seguimiento inteligente de deslizamientos en suelos de loess: aplicaciones prácticas y lecciones para el ingeniero civil

Acaban de publicar un artículo en la revista, Geomechanics for Energy and the Environment, de la editorial Elsevier, indexada en el JCR. El presente artículo examina un estudio que combina medición en pilotes de hormigón armado, tecnologías GNSS e InSAR y simulaciones de elementos finitos para entender cómo interactúan factores como la presión, la temperatura y la humedad en la evolución de taludes colapsables.

Este trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal, junto con el profesor Julián Alcalá, en la Universitat Politècnica de València, y es fruto de la colaboración internacional con investigadores de la Hunan University of Science and Engineering (China).

Podéis descargar el artículo de forma gratuita, hasta el 22 de julio de 2025, en la siguiente dirección: https://authors.elsevier.com/c/1lCKs8MtfNSrg1

En entornos donde los suelos de loess presentan alta susceptibilidad a deslizamientos, disponer de información precisa y temprana resulta determinante para garantizar la estabilidad de las infraestructuras y la seguridad de las comunidades.  A partir de los datos de campo y de la validación numérica, se extraen conclusiones clave sobre cómo dimensionar sistemas de refuerzo, configurar umbrales de alerta temprana y optimizar el diseño de pilotes en proyectos reales. A lo largo del texto se detallan tanto la metodología empleada como las aportaciones más relevantes, la interpretación de los resultados y las líneas futuras de investigación, de modo que el profesional del sector disponga de criterios sólidos para aplicar en obra o en la elaboración de proyectos de contención y estabilización en loess.

Metodología

El estudio combina la vigilancia de campo y simulación numérica para caracterizar el comportamiento de deslizamientos en suelos de loess. Se diseñó una red de instrumentación que incluye:

  • Pilotes de hormigón armado con sensores de presión y temperatura instalados a distintas profundidades (entre 2 m y 16 m). Estos sensores registran continuamente variaciones de tensión y temperatura, permitiendo asociar cambios térmicos con redistribuciones de fricción lateral entre pilote y suelo.
  • Receptores GNSS de alta precisión para medir desplazamientos superficiales con cadencia diaria.
  • Técnicas InSAR destinadas a generar mapas de deformación de superficie con resolución milimétrica.
  • Sensores de alambre vibrante para detectar cambios en humedad y densidad del terreno, claves para evaluar la resistencia interna del suelo y su evolución ante variaciones de carga y humedad.

En paralelo, en laboratorio se realizaron ensayos geomecánicos sobre muestras de loess. Se determinaron parámetros fundamentales: cohesión, ángulo de fricción, módulo de deformación y relación de vacíos. Estos datos alimentaron un modelo tridimensional de elementos finitos de tipo termomecánico, que incorpora:

  1. Parámetros de resistencia al corte y rigidez del suelo, calibrados mediante comparación con los desplazamientos y tensiones reales observados en campo.
  2. Condiciones de contorno tomadas de las lecturas de GNSS, InSAR y sensores en pilotes, para reproducir las condiciones de carga estática y los ciclos térmicos naturales.
  3. Proceso de optimización iterativa, ajustando el modelo hasta que las predicciones de deformación coincidieran con los datos de monitorización (diferencia inferior al 5 % entre desplazamientos numéricos y medidos) .

Este enfoque dual—campo y simulación—garantiza que las conclusiones numéricas se basen en datos reales y que los sistemas de seguimiento puedan ser validados frente a un modelo predictivo confiable.

Aportaciones relevantes

El artículo introduce un método integral de monitorización inteligente que va más allá del registro de desplazamientos superficiales. Los aspectos más destacados, con aplicación directa para el ingeniero civil, son:

  • Medición de tensiones internas en profundidad: La instalación de sensores de presión en pilotes permite identificar aumentos de carga a diferentes niveles. Los resultados mostraron que la presión tiende a incrementarse de forma monótona con la profundidad, lo que indica que los estratos inferiores soportan una mayor carga estática. Este comportamiento aporta información valiosa para dimensionar pilotes y elementos de refuerzo, pues revela en qué zonas del talud se concentran esfuerzos críticos antes de que se trasladen a la superficie.
  • Indicadores térmicos de fricción lateral: Las variaciones de temperatura registradas en los pilotes resultan ser un indicador temprano de cambios en la interacción entre el hormigón y el terreno. Aumentos de temperatura intermedios de hasta 3 °C por ciclos diurnos se correlacionaron con un incremento momentáneo de fricción lateral, lo que puede retrasar o anticipar movimientos dependientes de la descompresión del terreno. Para el ingeniero, esto significa que el seguimiento térmico aporta información adicional sobre el estado crítico del pilote antes de observar movimientos visibles.
  • Integración de GNSS e InSAR: Al combinar medidas GNSS (desplazamientos puntuales diarios) con mapas InSAR (cobertura continua de la superficie), se obtiene una visión conjunta de movimientos tanto profundos como superficiales. En el estudio, los desplazamientos de superficie máximos alcanzaron 26,2 mm, con velocidades de 0,11 mm/día, mientras que en profundidad se observaron desplazamientos de hasta 5,64 mm. Estos resultados permiten calibrar sistemas de alerta temprana sobre umbrales de desplazamiento en superficie que reflejen con mayor fiabilidad la evolución interna del talud.
  • Validación del modelo numérico: La comparación entre las simulaciones de elementos finitos y los datos de campo mostró concordancia en las tendencias de deformación. El modelo predijo con precisión que los bloques con geometría más inclinada y menor cohesión interna sufrirían desplazamientos sustanciales (hasta 6,48 m en algunos tramos simulados), mientras que bloques de forma más estable presentaron desplazamientos medios inferiores a 0,20 m. Esta validación otorga credibilidad al modelo para anticipar magnitudes de deformación en función de propiedades geomecánicas y geometría del talud.

En conjunto, estas aportaciones proveen al ingeniero civil una base sólida para diseñar sistemas de protección y refuerzo, establecer niveles de alerta basados en parámetros internos (presión y temperatura) y optimizar diseños de pilotes según las condiciones específicas del terreno de loess.

Discusión de resultados

Los registros de presión en pilotes revelaron que a profundidades superiores a 10 m los valores oscilan entre 50 kPa y 65 kPa, mientras que en los primeros metros (2 m–5 m) se sitúan entre 5 kPa y 20 kPa. Estos gradientes de presión confirman que la mayor parte de la carga estática recae en los estratos inferiores, algo habitual en suelos colapsables. Para el ingeniero, esta información práctica implica que, al diseñar pilotes de refuerzo, debe dimensionarse la sección y longitud considerando un incremento significativo de esfuerzos por debajo de 10 m de profundidad.

Asimismo, las variaciones térmicas registradas mostraron que, durante días con escasa precipitación, las temperaturas del hormigón en pilotes oscilan en un rango de 2 °C a 3 °C en zonas intermedias. Este efecto térmico se traduce en un aumento temporal de la fricción entre el pilote y el suelo, lo que actúa como un freno temporal al movimiento. Sin embargo, tras eventos de lluvia intensa, la entrada de agua reduce la temperatura y, simultáneamente, se observa una disminución de la fricción lateral, provocando repentinamente un aumento de desplazamientos en la superficie. Para el diseño práctico, esto sugiere que los sistemas de alerta temprana deben incorporar sensores de temperatura en pilotes para correlacionar descensos térmicos con posibles incrementos de desplazamiento.

Los desplazamientos superficiales medidos mediante GNSS e InSAR confirman que los movimientos más significativos (hasta 26,2 mm) se producen después de periodos de lluvia intensa, cuando la capacidad de drenaje del loess se ve limitada y presta a la saturación parcial del estrato superior. En estos momentos, los desplazamientos profundos (hasta 5,64 mm) preceden a los superficiales, lo que indica que la evolución interna puede anticipar la inestabilidad. En la práctica, esto recomienda que el seguimiento continuo de movimientos profundos—detectables por un ligero desplazamiento en pilotes o por un ligero aumento de presión de poros—sea prioridad para emitir avisos antes de observar grandes desplazamientos en la superficie.

Desde el punto de vista de la simulación numérica, el modelo de elementos finitos calibrado con los parámetros geomecánicos del loess mostró que los desplazamientos máximos simulados en bloques con ángulos de inclinación superiores a 30° podrían alcanzar valores de hasta 6,48 m en escenarios extremos de carga gradual. En contraste, bloques con inclinación por debajo de 20° presentaron apenas 0,20 m de deformación promedio. Estos resultados empíricos permiten al ingeniero estimar rangos de deformación potenciales según la geometría del talud y decidir si es necesario instalar medidas de contención adicionales (muros de mampostería, gaviones o anclajes). Asimismo, la validación numérica asegura que, en proyectos futuros, el ingeniero pueda confiar en simulaciones previamente calibradas para evaluar la viabilidad de distintas intervenciones.

Futuras líneas de investigación

Con el objetivo de mejorar la práctica profesional, se proponen las siguientes líneas de estudio:

  1. Escenarios sísmicos y precipitaciones extremas: Ampliar la investigación hacia eventos sísmicos de magnitud superior a 5,0 Ritcher y lluvias prolongadas con más de 50 mm/día. Es preciso analizar la respuesta dinámica del suelo y del hormigón en pilotes, incorporando modelos viscoelásticos que reflejen el comportamiento frente a aceleraciones y ciclos de carga rápidos. Esto permitirá definir nuevos criterios de seguridad para zonas de riesgo sísmico y diseñar pilotes con mayor ductilidad o sistemas de disipación de energía.
  2. Control de humedad y nivel freático: Incluir sensores de humedad de alta frecuencia y piezómetros para registrar en tiempo real la evolución del nivel de agua en el subsuelo. Vincular estos datos con la variación de presión de poros y temperatura en pilotes facilitará una lectura más precisa de la dinámica agua-suelo, identificando umbrales de saturación que reduzcan drásticamente la cohesión del loess. Para la práctica, esto significa instar a la instalación de estaciones meteorológicas locales y piezómetros en proyectos en zonas colapsables.
  3. Algoritmos de aprendizaje automático: Desarrollar modelos que integren todos los datos multi-sensoriales (GNSS, InSAR, presión, temperatura, vibración y humedad) para detectar patrones tempranos de reactivación. Las redes neuronales profundas o las máquinas de soporte vectorial pueden clasificar con mayor antelación estados de riesgo, automatizando alertas y permitiendo intervenciones más eficientes. El ingeniero podría disponer de una herramienta que genere notificaciones automáticas al superar umbrales críticos combinados.
  4. Durabilidad de pilotes y fatiga térmica: Investigar la resistencia a largo plazo de los pilotes de hormigón sometidos a ciclos térmicos y mecánicos. Ensayos acelerados de fatiga térmica, por ejemplo, podrían simular 10 años de degradación en semanas de laboratorio, determinando la resistencia residual del hormigón y sus revestimientos. Estos estudios serían útiles para seleccionar aditivos o recubrimientos que impidan la aparición de fisuras por dilataciones y contracciones repetidas.
  5. Interacción entre tráfico e inestabilidades de talud: Analizar cómo las vibraciones generadas por tráfico rodado intenso afectan el desarrollo de grietas y concentraciones de tensión en suelos de loess. Mediante modelos acoplados vehículo-terreno, se podría determinar si reemplazar capas de refuerzo rígido por materiales con mayor capacidad disipadora de energía reduce los efectos adversos en taludes cercanos a carreteras. Esta línea resultará de utilidad para ingenieros de firmes y geotecnia que trabajen en infraestructuras viales cercanas a zonas inestables.

Conclusión

El estudio presenta una estrategia de seguimiento inteligente que combina mediciones de presión y temperatura en profundidad, datos GNSS e InSAR, y simulaciones numéricas termomecánicas para describir con detalle el comportamiento de deslizamientos en loess. Para el ingeniero civil, los hallazgos prácticos son:

  • La presión en pilotes crece significativamente con la profundidad, por lo que el dimensionado debe contemplar refuerzos más robustos bajo los 10 m.
  • Las variaciones térmicas en pilotes anticipan cambios de fricción lateral, recomendando el uso de sensores de temperatura para mejorar sistemas de alerta.
  • Los desplazamientos profundos preceden a los superficiales tras lluvias intensas, por lo que priorizar la monitorización interna puede prevenir movimientos de gran magnitud en superficie.
  • Los bloques con ángulos de inclinación superiores a 30° son más vulnerables y requieren medidas de contención adicionales, hecho que valida la simulación numérica como herramienta predictiva.

En definitiva, la combinación de datos de campo y modelización proporciona una base sólida para diseñar soluciones de refuerzo y sistemas de alerta temprana más ajustados a la realidad del terreno. Herramientas adicionales—como el seguimiento continuo de humedad, algoritmos de inteligencia artificial y estudios de fatiga térmica—podrían perfeccionar las estrategias de diseño y mantenimiento de infraestructuras en zonas de loess, favoreciendo la seguridad y la eficiencia de las intervenciones.

Referencia:

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

Valentín Vallhonrat: ingeniería estructural y modernidad técnica en los inicios del hormigón armado en España

https://www.aperos.es/2018/12/valentin-vallhonrat-y-gomez-ingeniero-y.html

A comienzos del siglo XX, el desarrollo del hormigón armado en España transformó de forma decisiva las técnicas constructivas, dando lugar a nuevas formas de proyectar y ejecutar edificios e infraestructuras. En este contexto, surgieron figuras que, aunque no siempre fueron reconocidas en el discurso oficial de la ingeniería o la arquitectura, desempeñaron un papel esencial en la consolidación del hormigón armado como material estructural preferente. Entre ellas destaca Valentín Vallhonrat y Gómez, ingeniero de formación y constructor por vocación, cuya obra anticipó muchos de los principios que rigen el diseño estructural moderno en la actualidad.

Examinamos brevemente la trayectoria técnica y profesional de Vallhonrat, poniendo énfasis en su capacidad para integrar innovación, funcionalidad y colaboración interdisciplinaria en una época de escasa estandarización normativa. Al revisar sus principales proyectos, métodos constructivos y decisiones técnicas, se pone de manifiesto que su enfoque no solo contribuyó a resolver los desafíos de su tiempo, sino también a sentar las bases de una ingeniería estructural más precisa, eficiente y adaptada a las necesidades arquitectónicas contemporáneas.

Desde sus primeros años, Vallhonrat demostró ser una persona con un talento especial para el estudio. Nacido en Almodóvar del Campo (Ciudad Real) en 1884, finalizó sus estudios de Ingeniería de Minas en 1906 como primero de su promoción. Este dato, además de reflejar su capacidad intelectual, pone de manifiesto la fuerte vocación por el conocimiento técnico de la persona que se esconde detrás del ingeniero.

Tras finalizar sus estudios, ingresó de manera inmediata en la Sociedad Hidroeléctrica Ibérica, donde inició su especialización en construcciones de hormigón, que derivó más adelante en la fundación de su propia empresa constructora. En este ámbito, desempeñó un papel destacado como uno de los introductores de esta tecnología constructiva en el panorama técnico español. El empleo del hormigón, un material que por entonces estaba surgiendo, le permitió incorporarse al sector de las grandes presas de embalse, infraestructuras estratégicas para el aprovechamiento de la energía hidráulica. En el desarrollo de estas obras, sustituyó progresivamente a los especialistas alemanes que hasta entonces monopolizaban este tipo de intervenciones y alcanzó el cargo de jefe de explotación, como señala Urrutia y Llano.

Entre las contribuciones técnicas más relevantes, destaca su papel como introductor del uso pionero del hormigón armado en varios ámbitos: estructuras en altura, rehabilitación de patrimonio histórico, edificación industrial y obras hidráulicas. Fue responsable de la ejecución de algunas de las primeras cimentaciones especiales con hormigón armado en suelos blandos, como en el edificio del Banco Pastor, y de naves industriales de gran luz, como las de Babcock & Wilcox. Asimismo, introdujo en España el hormigón seco (sand-cement) colocado por bombeo en la presa de Ordunte, lo que supuso un salto tecnológico equivalente al que se vivía en Estados Unidos en el mismo periodo.

En paralelo, impulsó sistemas constructivos propios y desarrolló patentes como la de forjados con cielo raso plano, que se aplicaron en obras emblemáticas como el hotel Nacional. Este enfoque proyectista, alejado de una ejecución meramente repetitiva, lo sitúa como un verdadero ingeniero de diseño estructural, capaz de desarrollar soluciones adaptadas al contexto y a las necesidades arquitectónicas.

Su colaboración con arquitectos como Modesto López Otero, Luis Gutiérrez Soto y Antonio Tenreiro demuestra que Vallhonrat asumía un papel activo en la definición estructural del proyecto, integrando criterios técnicos y formales, anticipando así el perfil del ingeniero contemporáneo. Así, participó en la creación de algunos de los edificios más emblemáticos de su época, como el cine Callao o el edificio de la Unión y el Fénix, ambos en Madrid.

Anuncio publicitario. Autor desconocido. 1917. Arquitectura y construcción, (1917),
p. 394

En términos empresariales, su compañía, Valentín Vallhonrat S. A., operó durante más de tres décadas, ejecutando tanto proyectos privados como grandes contratos de obra pública, incluyendo tramos ferroviarios y presas. Su capacidad para organizar equipos técnicos multidisciplinares y licitar proyectos de gran escala revela también un avanzado perfil empresarial para la época.

La obra de Valentín Vallhonrat es un conjunto coherente de soluciones técnicas adelantadas a su tiempo. No solo fue un constructor de éxito, sino también un profesional que intervino directamente en el desarrollo y aplicación de técnicas estructurales innovadoras en contextos muy diversos. El análisis de sus obras permite detectar líneas de continuidad en su método: racionalización de procesos, atención a los condicionantes del terreno, adaptación al diseño arquitectónico y mejora de la eficiencia constructiva.

En la construcción del Banco Pastor en A Coruña (1920-1922), Vallhonrat no solo resolvió con éxito la cimentación profunda en un terreno de baja capacidad portante, sino que además lo hizo con un ritmo de ejecución que evidencia una planificación rigurosa: una planta completa cada dos semanas y media. Este dato, unido a la precisión técnica de la ejecución, proyecta una imagen de modernidad organizativa muy poco común en ese momento.

Otro ejemplo significativo es la ejecución del cine Callao, donde se utilizaron vigas tipo Vierendeel con luces de hasta 22 metros. Gracias a esta solución, se pudo prescindir de diagonales estructurales, lo que permitió crear un espacio escénico libre y adaptable. Aquí, como en otras obras, se observa cómo la estructura no impone restricciones a la arquitectura, sino que la hace posible.

La rehabilitación del Palacio de Carlos V, dentro del conjunto de la Alhambra, es un caso singular. El uso de hormigón armado en un edificio renacentista evidencia una mentalidad integradora que entendía los materiales modernos como medios para recuperar condiciones de seguridad y usos sin alterar la autenticidad formal del patrimonio. Este tipo de intervenciones, que hoy son ampliamente aceptadas, eran poco frecuentes en el momento y requerían una visión técnica sensible al contexto.

El caso de la presa de Ordunte demuestra un salto técnico y logístico. La automatización parcial del proceso de producción del hormigón y su colocación mediante bombeo, junto con el uso de materiales in situ, indican un dominio avanzado del ciclo constructivo. El empleo de 220 000 m³ de hormigón, la ejecución de un túnel hidráulico de 6000 l/s de capacidad y una conducción ovoide de más de 30 km en un contexto tecnológico limitado posicionan esta obra como un hito de la ingeniería civil española de la época.

Su biografía se completa con su posterior retorno al servicio público y la docencia tras la disolución de su empresa en 1950. Como profesor de hidráulica en la Escuela de Minas de Madrid y posteriormente como presidente del Consejo de la Minería, Vallhonrat continuó ligado a la ingeniería desde una perspectiva institucional. En un contexto marcado por los efectos de la Guerra Civil y la transformación del Estado, esta trayectoria da cuenta de una figura que, más allá de sus realizaciones, encarnó una concepción amplia de la profesión.

La obra de Valentín Vallhonrat y Gómez articula una síntesis entre conocimiento técnico, capacidad ejecutiva e innovación formal que resultó determinante para el desarrollo del hormigón armado en España y anticipó prácticas y perfiles profesionales contemporáneos. Su legado no solo perdura en las estructuras que ha dejado, sino también en la manera en que enfrentó los desafíos constructivos: con un enfoque integrador, sistemático y técnicamente solvente.

Vallhonrat se posiciona como un agente clave en la transición hacia una construcción moderna en España. Desde una perspectiva contemporánea, su figura aporta también elementos valiosos para la formación de los estudiantes de ingeniería civil: capacidad crítica, rigor técnico, apertura a la innovación y voluntad de colaborar con otras disciplinas. Reivindicar a Valentín Vallhonrat no es solo un acto de memoria profesional, sino también una oportunidad para reflexionar sobre el papel del conocimiento técnico en la construcción de nuestras ciudades y territorios.

Os dejo a continuación un par de artículo que permiten profundizar en la figura de este ingeniero. Espero que os resulten de interés.

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¿Cuáles son las características de una buena estimación de costes?

En la ingeniería o la arquitectura, la estimación de costes no constituye únicamente una labor técnica, sino que representa un componente esencial en la planificación, gestión y toma de decisiones de todo proyecto. Ya sea para la construcción de una presa, una carretera o una infraestructura ferroviaria, es fundamental contar con una estimación precisa, bien fundamentada y comunicada adecuadamente, ya que esto puede marcar la diferencia entre el éxito y el fracaso de una iniciativa. En el presente artículo, se aborda la evaluación de las competencias que constituyen una estimación de costes sólida y conforme a las normas profesionales y las prácticas óptimas del sector.

Una estimación de costes sólida y confiable debe cumplir con cuatro características relevantes: exhaustividad, razonabilidad, credibilidad y solidez analítica. Estos principios aseguran que el análisis sea riguroso desde el punto de vista técnico, así como útil y comprensible para quienes toman decisiones.

En primer lugar, toda estimación sólida debe basarse en el rendimiento histórico de programas anteriores. Por lo tanto, es necesario utilizar datos de proyectos análogos como referencia, ya sean similares en alcance, naturaleza o contexto, para respaldar el análisis. Estas experiencias previas deben estar claramente identificadas como fuentes de datos, aportando así transparencia y reforzando la confianza en los resultados.

Sin embargo, si bien los datos históricos constituyen el punto de partida, es imperativo considerar las posibles mejoras en diseño, materiales y procesos constructivos que puedan incorporarse en el nuevo proyecto. A pesar de la ausencia de datos empíricos que respalden estos avances, es necesario evaluar su impacto de manera rigurosa y fundamentada. En tales circunstancias, se acude al juicio profesional o conocimiento experto (también denominado subject matter expertise), cuya aplicación debe estar debidamente documentada y justificada.

Otro aspecto clave es la claridad en la comunicación. Una estimación sólida debe ser comprensible, especialmente para los responsables de programas y directivos que, si bien toman decisiones estratégicas, pueden carecer del tiempo o del perfil técnico necesario para profundizar en los detalles metodológicos. Por ello, se recomienda optar por enfoques sencillos, evitando complejidades innecesarias, para que la estimación pueda ser fácilmente interpretada por sus destinatarios.

Asimismo, es preciso identificar las reglas de base y los supuestos. Como se suele decir en el ámbito del análisis: «Permítame realizar las suposiciones, y usted podrá realizar los cálculos». Esta frase resume la enorme influencia que tienen las hipótesis en cualquier estimación. Si bien es difícil que todos los agentes implicados compartan exactamente los mismos supuestos, la mejor estrategia consiste en incorporar análisis de sensibilidad. Estos instrumentos permiten evaluar la variación de la estimación ante diferentes escenarios y contribuyen a una gestión más eficiente de la incertidumbre.

Precisamente, una buena estimación debe abordar de forma explícita los riesgos y las incertidumbres inherentes al proyecto. Si bien el resultado final se manifiesta a través de una cifra concreta —conocida como «punto estimado»—, es importante destacar que dicha cifra es el resultado de una serie de supuestos. Por lo tanto, es posible que esta haya variado si los supuestos hubiesen sido distintos. Por tanto, es esencial señalar las sensibilidades del modelo y mostrar cómo afectan al resultado final, para ofrecer una visión más completa y realista del coste previsto.

Desde una perspectiva técnica, existen otras cualidades que refuerzan la validez y utilidad de la estimación. Una de las características esenciales que debe cumplir es que esté impulsada por los requisitos del proyecto. Resulta improcedente solicitar una estimación del coste de rehabilitar una cocina sin definir previamente el alcance de dicha rehabilitación. En el ámbito de los proyectos civiles de gran envergadura, resulta imperativo que los requisitos funcionales y técnicos se encuentren debidamente documentados, ya sea a través de especificaciones técnicas, documentos de alcance, solicitudes de propuesta (RFP) o, en el caso de proyectos públicos, mediante instrumentos normalizados como el «Cost Analysis Requirements Description» (CARD).

Otra condición esencial es que el proyecto esté suficientemente definido desde el punto de vista técnico y que se hayan identificado las áreas de mayor riesgo. De este modo, se garantizará una selección meticulosa de la metodología de estimación más apropiada y una aplicación precisa de las herramientas de análisis.

En proyectos de gran envergadura, especialmente en el ámbito público, se recomienda disponer de una estimación independiente. Esta función de validación externa contribuye a reforzar la credibilidad del análisis. De igual manera, es importante contar con estimaciones independientes que respalden los presupuestos en los grandes proyectos.

Finalmente, una estimación de calidad debe ser trazable y auditable. Por lo tanto, es imperativo que sea posible reconstruirla a partir de los datos, supuestos y fuentes utilizadas. Existe un consenso tácito entre los profesionales de la estimación, según el cual cualquier individuo con conocimientos básicos de análisis cuantitativo debería estar en condiciones de seguir los pasos del cálculo, aplicar los datos y reproducir el resultado. La transparencia, por tanto, no es solo un valor añadido, sino un requisito indispensable para asegurar la fiabilidad del proceso.

En el ámbito de la ingeniería civil, donde los proyectos conllevan frecuentemente inversiones significativas y pueden afectar a miles de personas, la estimación de costes deja de ser una tarea secundaria para convertirse en una herramienta estratégica esencial. El cálculo de cifras por sí solo no es suficiente; es imperativo comprender el proyecto en su totalidad, anticipar escenarios, comunicar con claridad y tomar decisiones con fundamento.

Invito a todas las personas —ya sean profesionales con experiencia o estudiantes en proceso de formación— a considerar la estimación de costes no como un mero trámite técnico, sino como una disciplina que integra ciencia, experiencia y criterio. Reflexionar sobre el proceso de construcción de nuestras estimaciones, los supuestos que las sustentan y la manera en que las comunicamos, puede resultar fundamental para mejorar la eficiencia, la transparencia y la sostenibilidad de nuestras infraestructuras.

Glosario de términos clave

  • Estimación de costes: Proceso de predecir el coste monetario de un proyecto o iniciativa, basándose en datos disponibles, supuestos y metodologías de análisis.
  • Exhaustividad: Característica de una estimación que implica considerar todos los elementos relevantes del proyecto y sus posibles costes asociados.
  • Razonabilidad: Característica que indica que la estimación está lógicamente estructurada y los valores utilizados tienen sentido dentro del contexto del proyecto y la experiencia previa.
  • Credibilidad: Característica que denota la confianza en la estimación, basada en la solidez de la metodología, la transparencia en los datos y supuestos, y la validación (interna o externa).
  • Solidez analítica: Característica que se refiere a que la estimación se basa en métodos de análisis cuantitativos rigurosos y bien aplicados.
  • Rendimiento histórico: Datos de coste y ejecución de proyectos anteriores similares que se utilizan como base empírica para una nueva estimación.
  • Juicio profesional (o conocimiento experto): Aplicación de la experiencia y conocimiento de expertos en la materia para realizar estimaciones o tomar decisiones cuando los datos empíricos son limitados.
  • Reglas de base y supuestos: Las hipótesis fundamentales y las condiciones iniciales que subyacen a una estimación y sobre las cuales se realizan los cálculos.
  • Análisis de sensibilidad: Técnica que evalúa cómo varía el resultado de una estimación cuando se modifican los supuestos o parámetros clave, ayudando a entender el impacto de la incertidumbre.
  • Punto estimado: La cifra única que representa el resultado más probable o esperado de la estimación de costes.
  • Requisitos del proyecto: Las especificaciones funcionales, técnicas y de rendimiento que definen el alcance y los objetivos de un proyecto, y que deben impulsar la estimación de costes.
  • Cost Analysis Requirements Description (CARD): Instrumento normalizado, especialmente en proyectos públicos, que documenta los requisitos necesarios para realizar un análisis de costes.
  • Estimación independiente: Una estimación de costes realizada por un equipo o entidad separada del equipo principal del proyecto, con el fin de validar o contrastar la estimación principal.
  • Trazabilidad: La capacidad de seguir y documentar el proceso de estimación, desde los datos y supuestos iniciales hasta el resultado final.
  • Auditabilidad: La capacidad de verificar la exactitud y fiabilidad de una estimación, examinando los datos, métodos y supuestos utilizados, de modo que otro analista pueda reproducirla.

Referencias:

Mislick, G. K., & Nussbaum, D. A. (2015). Cost estimation: Methods and tools. John Wiley & Sons.

Yepes, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Universidad Politécnica de Valencia.

Curso:

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

 

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

Os anuncio que el próximo miércoles, 28 de mayo de 2025, tendré la oportunidad de dar el discurso de apertura en el evento, presencial y en línea, Innotransfer “Infraestructuras resilientes frente a eventos climáticos extremos” centrada en los ámbitos de carreteras, ferrocarriles e infraestructuras hidráulicas, dentro del programa INNOTRANSFER, dedicado a facilitar conexión entre demandantes y oferentes de soluciones innovadoras en la Comunitat Valenciana. Este año, en particular, estamos enfocando estos eventos a necesidades puestas de manifiesto con la DANA.

En los últimos años, la frecuencia e intensidad de los fenómenos meteorológicos extremos han aumentado de manera sostenida. Episodios como lluvias torrenciales, vientos huracanados, tornados, olas de calor y frío o temporales marítimos han provocado un incremento de las catástrofes naturales asociadas, incluyendo inundaciones, destrucción y regresión litoral, incendios forestales y sequías prolongadas.

Esta tendencia, impulsada por el cambio climático, plantea un desafío creciente que exige soluciones innovadoras en el diseño de infraestructuras resilientes. Estas infraestructuras deben abarcar la planificación y construcción de carreteras, infraestructuras hidráulicas y redes de transporte ferroviario, garantizando no solo la resistencia ante situaciones críticas, sino también la capacidad de minimizar daños y asegurar una rápida recuperación.

En la Comunitat Valenciana, esta necesidad es especialmente relevante debido al incremento de fenómenos climáticos extremos como las DANAs (Depresiones Aisladas en Niveles Altos). La jornada tiene como objetivo abordar el desarrollo de infraestructuras urbanas y rurales capaces de adaptarse al clima cambiante, reduciendo el impacto negativo en la población y en los recursos económicos locales.

Esta jornada Innotransfer reunirá a expertos, empresas e instituciones para explorar soluciones innovadoras en infraestructuras resilientes, aprovechando el potencial de la Compra Pública de Innovación como herramienta clave para facilitar su adopción por parte de las Administraciones Públicas. Dichas propuestas han sido identificadas por la Ciudad Politécnica de la Innovación (CPI), parque científico de la Universitat Politècnica de València (UPV).

El objetivo de la jornada es crear oportunidades de colaboración y un networking de alto impacto entre los diferentes actores del ecosistema valenciano de innovación, fomentando el desarrollo conjunto de proyectos de I+D+i de alto impacto.

La participación en el evento es gratuita, y se puede hacer accediendo al siguiente enlace: https://innotransfer.org/evento/infraestructuras-resilientes-frente-a-eventos-climaticos-extremos/

Os dejo el programa, por si os interesa.

Tendencias futuras y retos de la inteligencia artificial en la ingeniería civil

La ingeniería civil se encuentra inmersa en un proceso de transformación profunda, impulsada por los avances en inteligencia artificial (IA) y tecnologías digitales emergentes. Estas innovaciones están redefiniendo los procesos de diseño y la gestión y operación de las infraestructuras, lo que permite la implementación de soluciones más eficientes, sostenibles y seguras. En este contexto, resulta imperativo explorar las principales tendencias que delinearán el futuro del sector en los próximos años, así como los desafíos que deberán superarse para lograr una adopción exitosa y generalizada.

Este artículo examina el impacto transformador de la IA y las tecnologías digitales en la ingeniería civil. Se destacan tendencias futuras clave como la creación de infraestructuras inteligentes con monitorización en tiempo real, el diseño generativo y la planificación asistida por inteligencia artificial. También se aborda el uso de la IA para la construcción sostenible, la proliferación de máquinas autónomas y robótica, y la mejora de la colaboración entre humanos y máquinas mediante la inteligencia aumentada. El documento también detalla los principales desafíos para la adopción exitosa de la IA, como la calidad de los datos, la integración con sistemas existentes, las consideraciones éticas y la escasez de talento. Por último, se destaca la importancia de abordar estos desafíos para lograr una transformación integral y sostenible del sector.

Tendencias futuras

La primera gran línea de evolución es la de las infraestructuras inteligentes, donde la IA combinada con el Internet de las Cosas (IoT) permitirá monitorizar en tiempo real el estado de puentes, túneles y redes de transporte, y adaptar automáticamente parámetros como la iluminación, el drenaje o la ventilación según la demanda.

El diseño generativo y la planificación asistida por IA tienen el potencial de transformar significativamente las etapas iniciales del proceso de diseño. Mediante algoritmos capaces de explorar un amplio espectro de alternativas, se optimizarán los criterios de costo, consumo de material y rendimiento estructural, reduciendo la subjetividad y acelerando la toma de decisiones.

En el ámbito de la construcción sostenible, la IA aportará análisis avanzados de consumo energético y huella de carbono, facilitando la selección de materiales y métodos constructivos de menor impacto ambiental, así como el dimensionado óptimo de sistemas de climatización y redes de servicios.

El despliegue de las máquinas autónomas y la robótica de obra continuará su curso: excavadoras, camiones y drones operarán con escasa supervisión humana, ejecutando movimientos precisos y recolectando datos topográficos que retroalimentan modelos predictivos de rendimiento y seguridad.

La colaboración entre humanos y máquinas se potenciará a través de la inteligencia aumentada, permitiendo a los profesionales liberarse de tareas repetitivas para enfocarse en la supervisión e interpretación de los resultados generados por sistemas de IA, combinando intuición y rigor analítico.

Las analíticas predictivas alcanzarán nuevas cotas de sofisticación, ofreciendo a los gestores de proyecto visibilidad temprana de desviaciones de costes, plazos y riesgos, y sugiriendo medidas preventivas basadas en patrones históricos.

La tecnología blockchain se explorará como garante de la trazabilidad, la transparencia y la inmutabilidad de los registros de obra, contratos y certificaciones, mitigando fraudes y disputas al proteger la integridad de los datos.

El edge computing permitirá procesar la información localmente en la obra —por ejemplo, en drones o en nodos IoT—, reduciendo la latencia y garantizando una respuesta inmediata en aplicaciones críticas, como la detección de fallos estructurales.

Los gemelos digitales, réplicas virtuales permanentemente actualizadas de activos reales, se consolidarán para simular escenarios de mantenimiento, rehabilitación y operación, optimizando ciclos de vida y costes asociados.

Por último, la personalización de soluciones IA permitirá adaptar herramientas y modelos a las necesidades específicas de cada proyecto, lo que facilitará una adopción más ágil y homogénea.

Retos asociados

No obstante, la plena materialización de estas tendencias se enfrenta a múltiples desafíos. En primer lugar, es preciso señalar que la calidad y la disponibilidad de los datos siguen siendo insuficientes. Los proyectos de gran envergadura generan información dispersa y heterogénea, lo que dificulta el entrenamiento fiable de modelos.

La integración con sistemas existentes, tales como software de gestión, bases de datos heredadas o flujos de trabajo manuales, puede ocasionar interrupciones en la operativa y en los cronogramas establecidos. Por lo tanto, se hace necesario implementar estrategias de migración y adaptación progresiva.

Las consideraciones éticas y el sesgo algorítmico obligan a implementar mecanismos de transparencia y gobernanza que garanticen la rendición de cuentas y la equidad en decisiones críticas.

La escasez de talento experto en IA y construcción limita la creación, el despliegue y el mantenimiento de estas soluciones, apuntando a la necesidad de planes de formación duales en ingeniería y ciencia de datos.

La ausencia de marcos regulatorios y legales claros genera incertidumbre en cuanto a las responsabilidades, licencias y cumplimiento normativo en caso de fallos o litigios.

El coste inicial de adquisición e implementación de tecnologías IA puede resultar prohibitivo para las pequeñas y medianas empresas (PYMES) y proyectos con márgenes ajustados. Por ello, es importante demostrar el retorno de la inversión a medio y largo plazo.

La privacidad y la seguridad de los datos, cada vez más extensos y sensibles, requieren arquitecturas robustas que eviten fugas y ciberataques, especialmente cuando se integran sensores IoT y servicios en la nube.

Los problemas de interoperabilidad entre plataformas, estándares y formatos de datos comprometen la colaboración multidisciplinar y el intercambio fluido de información.

La adaptación al ritmo vertiginoso de la evolución tecnológica exige un aprendizaje continuo y revisiones frecuentes de las infraestructuras de TI para no quedarse obsoletos.

Finalmente, la resistencia al cambio por parte de profesionales y directivos puede frenar la adopción, subrayando la importancia de campañas de sensibilización y casos de éxito tangibles.

Conclusión

El futuro de la IA en ingeniería civil se perfila como un escenario de grandes oportunidades para la creación de infraestructuras más inteligentes, eficientes y sostenibles. No obstante, es imperativo que se aborden con éxito los desafíos técnicos, éticos y organizativos para evitar que la implementación de estas tecnologías se limite a proyectos aislados y, en cambio, promueva una transformación integral y sostenible del sector.

Glosario de términos clave

  • Inteligencia artificial (IA): Sistemas o máquinas que imitan la inteligencia humana para realizar tareas, aprendiendo de la información que procesan.
  • Internet de las cosas (IoT): Red de objetos físicos (“cosas”) integrados con sensores, software y otras tecnologías que les permiten recopilar e intercambiar datos.
  • Infraestructuras inteligentes: Estructuras físicas (puentes, túneles, redes) equipadas con tecnología para monitorear y adaptar su funcionamiento en tiempo real.
  • Diseño generativo: Proceso de diseño que utiliza algoritmos para explorar múltiples soluciones basadas en un conjunto de parámetros y restricciones definidos.
  • Construcción sostenible: Prácticas de construcción que minimizan el impacto ambiental, optimizan el uso de recursos y consideran el ciclo de vida completo de las estructuras.
  • Máquinas autónomas: Equipos o vehículos capaces de operar sin supervisión humana directa, utilizando sensores y software para tomar decisiones.
  • Robótica de obra: Uso de robots para ejecutar tareas en el sitio de construcción, a menudo repetitivas o peligrosas para los humanos.
  • Inteligencia aumentada: Enfoque que combina las capacidades de la inteligencia artificial con la inteligencia humana para mejorar el rendimiento y la toma de decisiones.
  • Analíticas predictivas: Empleo de datos históricos, algoritmos y técnicas de aprendizaje automático para identificar la probabilidad de resultados futuros.
  • Blockchain: Tecnología de registro distribuido que permite transacciones transparentes, seguras e inmutables.
  • Edge Computing: Procesamiento de datos cerca de donde se generan (en el “borde” de la red) en lugar de enviarlos a un centro de datos central.
  • Gemelos digitales: Réplicas virtuales de activos físicos, procesos o sistemas que se actualizan en tiempo real y pueden usarse para simulación y análisis.
  • Sesgo algorítmico: Error sistemático en un algoritmo que produce resultados injustamente discriminatorios o sesgados.
  • Interoperabilidad: Capacidad de diferentes sistemas, plataformas o software para trabajar juntos e intercambiar datos sin problemas.
  • Resistencia al cambio: Falta de disposición de individuos u organizaciones para adoptar nuevas tecnologías, procesos o formas de trabajar.

Referencias:

DONAIRE-MARDONES, S.; BARRAZA ALONSO, R.; MARTÍNEZ-PAGÁN, P.; YEPES-BELLVER, L.; YEPES, V.; MARTÍNEZ-SEGURA, M.A. (2024). Innovación educativa con realidad aumentada: perspectivas en la educación superior en ingeniería. En libro de actas: X Congreso de Innovación Educativa y Docencia en Red. Valencia, 11 – 12 de julio de 2024. DOI: https://doi.org/10.4995/INRED2024.2024.18365

GARCÍA, J.; VILLAVICENCIO, G.; ALTIMIRAS, F.; CRAWFORD, B.; SOTO, R.; MINTATOGAWA, V.; FRANCO, M.; MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; YEPES, V. (2022). Machine learning techniques applied to construction: A hybrid bibliometric analysis of advances and future directions. Automation in Construction, 142:104532. DOI:10.1016/j.autcon.2022.104532

FERNÁNDEZ-MORA, V.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2022). Integration of the structural project into the BIM paradigm: a literature review. Journal of Building Engineering, 53:104318. DOI:10.1016/j.jobe.2022.104318.

YEPES, V.; KRIPKA, M.; YEPES-BELLVER, L.; GARCÍA, J. (2023). La inteligencia artificial en la ingeniería civil: oportunidades y desafíos. IC Ingeniería Civil, 642:20-23.