El blog de Víctor Yepes – Página 30 – Ingeniería civil, universidad, investigación, docencia

Optimización de inteligencia de enjambre híbrida para puentes mixtos de bajo consumo energético

Acaban de publicarnos un artículo en Mathematics, revista indexada en el primer decil del JCR. Se trata del empleo de métodos de optimización de inteligencia de enjambre híbrida para puentes mixtos de acero-hormigón de bajo consumo energético. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

La optimización de puentes es un reto matemático importante, dado el enorme número de configuraciones posibles del problema. Se ha considerado en este trabajo la energía incorporada y el coste como funciones objetivo en la optimización de vigas cajón mixtas de hormigón y acero. Se eligió la energía incorporada como criterio de sostenibilidad para comparar los resultados con el coste. Para lograr este objetivo se empleó el algoritmo TAMO de búsqueda global estocástica, la búsqueda de cuco (CS) de inteligencia de enjambre y los algoritmos seno-coseno (SCA). Para que las técnicas SCA y SC pudieran resolver el problema de optimización de puentes con variables discretas, se utilizó la discretización aplicando la técnica de agrupación k-means. Como resultado, se observó que SC producía valores objetivos de la función de energía comparables a TAMO, al tiempo que reducía el tiempo de cálculo en un 25,79%. Además, la optimización de costes y de la energía revelaron que cada euro ahorrado usando metodologías metaheurísticas disminuía el consumo de energía para este problema de optimización en 0,584 kW-h. Asimismo, al incluir celdas en las partes superior e inferior de las almas, se mejoró el comportamiento de la sección, así como los resultados de optimización para los dos objetivos de optimización. Este estudio concluye que el diseño de doble acción compuesta sobre apoyos hace innecesarios los rigidizadores longitudinales continuos en el ala inferior.

Abstract:

Bridge optimization is a significant challenge, given the huge number of possible configurations of the problem. Embodied energy and cost were taken as objective functions for a box-girder steel–concrete optimization problem, considering both as single-objective. Embodied energy was chosen as a sustainable criterion to compare the results with cost. The stochastic global search TAMO algorithm, the swarm intelligence cuckoo search (CS), and sine cosine algorithms (SCA) were used to achieve this goal. To allow the SCA and SC techniques to solve the discrete bridge optimization problem, the discretization technique applying the k-means clustering technique was used. As a result, SC was found to produce objective energy function values comparable to TAMO while reducing the computation time by 25.79%. In addition, the cost optimization and embodied energy analysis revealed that each euro saved using metaheuristic methodologies decreased the energy consumption for this optimization problem by 0.584 kW·h. Additionally, by including cells in the upper and lower parts of the webs, the behavior of the section was improved, as were the optimization outcomes for the two optimization objectives. This study concludes that double composite action design on supports makes the continuous longitudinal stiffeners in the bottom flange unnecessary.

Keywords:

Swarm intelligence; steel–concrete composite structures; bridges; optimization; metaheuristics; sustainability.

Reference:

MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; GARCÍA, J.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2023). Hybrid swarm intelligence optimization methods for low-embodied energy steel-concrete composite bridges. Mathematics, 11(1):140. DOI: 10.3390/math11010140

Dejo a continuación el artículo, que se puede descargar y compartir, pues está publicado en abierto.

Descargar (PDF, 1.07MB)

Plantas de áridos por vía seca

Figura 1. Planta de áridos. https://www.sotecma.es/maquinaria-planta-aridos/

Una instalación de procesado de áridos es una planta encargada de producir las distintas fracciones granulométricas necesarias para la onstrucción civil y otros sectores, como la cerámica, el vidrio y las fundiciones (Figura 1).

Existen dos tipos de plantas de procesamiento de áridos: vía seca y vía húmeda. Las plantas de vía húmeda suelen mejorar la finura y calidad del material, mientras que las de vía seca son más económicas y se utilizan en aplicaciones donde no se requiera una calidad excesiva en cuanto a las materias primas. En este artículo nos centramos en las plantas de áridos por vía seca.

Las plantas de áridos por vía seca tienen la ventaja de ser sencillas y flexibles, de tener un bajo costo de inversión y operación, una alta productividad y un ritmo elevado. Además, no requieren agua para su funcionamiento, lo que las hace fáciles de ubicar en cualquier terreno, y ocupan poco espacio. Sin embargo, su desventaja es la falta de capacidad para producir materiales finos bien clasificados y la poca eficiencia en la limpieza de los materiales más finos. Por lo tanto, deben tratar materiales secos con poca arcilla (canteras).

En este tipo de plantas se pueden distinguir tres procesos básicos, que son la trituración, la clasificación y otras operaciones auxiliares como la alimentación, transporte o almacenado.

Se pueden distinguir varios tipos de plantas de áridos por vía seca (Vázquez García, 1998):

Tipo 1: Planta de clasificación.
Tipo 2: Trituración primaria y clasificación.
Tipo 3: Trituración primaria, secundaria y clasificación.
Tipo 4: Trituración primaria, secundaria, terciaria y clasificación.

Veamos algunos esquemas de este tipo de plantas. No obstante, los procesos requeridos pueden hacer varias estos esquemas en función del tipo de necesidades.

Tipo 1. Planta de clasificación.

Este tipo de plantas se utiliza fundamentalmente en la producción de áridos para hormigones de obra, para zahorras en subbases de carreteras y para gravas empleadas en rellenos. Se alimenta con materiales de canteras con una baja proporción de arcilla y material suelto. Los materiales grandes (tamaños mayores a 100 mm) generalmente se descartan como estériles. Las Figuras 2 y 3 muestran los esquemas y diagramas de flujo correspondientes.

Figura 2. Esquema de una planta de clasificación por vía seca. Elaboración propia, basado en Vázquez García (1998).

Figura 3. Esquema de flujos de una planta de clasificación en seco. Elaboración propia, basado en Vázquez García (1998).

Tipo 2. Planta de trituración primaria y clasificación.

Las aplicaciones de este tipo de planta son parecidas al tipo 1, pero añadiendo la trituración, siempre que sea rentable. Se utilizan en zahorras para subbases y bases de carreteras y en suelos-cementos y gravas-cementos. En las Figuras 4 y 5 se reflejan los esquemas de este tipo de planta en circuito abierto. No obstante, se podría diseñar en circuito cerrado la trituración interponiendo una criba a través de unas cintas transportadoras.

Figura 4. Esquema de una planta de trituración primaria y clasificación en seco (circuito abierto). Elaboración propia, basado en Vázquez García (1998).

Figura 5. Esquema de flujos de una planta de trituración primaria y clasificación en seco (circuito abierto). Elaboración propia, basado en Vázquez García (1998).

Tipo 3. Planta de trituración primaria, secundaria y clasificación.

Se trata del sistema más empleado en la producción de áridos. Sus aplicaciones habituales son subbases y bases para carreteras, grava-cemento y suelo-cemento, aglomerados asfálticos y hormigones. Se trata de introducir una trituración secundaria a la planta tipo 2. Esta trituración adicional permite aprovechar bloques de gran tamaño y permite obtener fracciones de rango de gravilla (30/40 mm) en el caso de utilizar un triturador de cono. Suelen intercalarse silos o depósitos intermedios debido a que la producción de la trituración primaria suele ser mayor a la de la secundaria. La trituración primaria suele ser en circuito abierto y la secundaria, en circulación cerrada (Figuras 6 y 7).

Figura 6. Esquema de una planta de trituración primaria, secundaria y clasificación en seco (circuito cerrado). Elaboración propia, basado en Vázquez García (1998).

Figura 7. Esquema de flujos de una planta de trituración primaria, secundaria y clasificación en seco (circuito cerrado). Elaboración propia, basado en Vázquez García (1998).

Tipo 4. Planta de trituración primaria, secundaria, terciaria y clasificación.

Se trata de una planta parecida al tipo 3 donde se introduce una trituración terciaria, normalmente con conos o molinos de impactos o martillos para la producción de arenas. Es útil para la producción de finos. La trituración secundaria y terciaria se realiza en circuito cerrado.

Os he grabado un vídeo sobre este tema, que espero, sea de vuestro interés.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2005). Temas de procedimientos de construcción. Extracción y tratamiento de áridos. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2005.165. Valencia, 74 pp.

VÁZQUEZ GARCÍA, A. (1998). Plantas fijas para el tratamiento de áridos, en LÓPEZ JIMENO (ed.): Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. 3ª edición, E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, pp. 313-331.

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.

Optimización sostenible de marcos prefabricados articulados

Acaban de publicarnos un artículo en Materials, revista indexada en el primer cuartil del JCR. En este caso se han optimizado las emisiones de CO₂ de un marco prefabricado articulado, de sección en U, empleando para ello varias metaheurísticas. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

El desarrollo sostenible requiere mejoras en el uso de los recursos naturales. El objetivo principal del presente estudio es optimizar la utilización de materiales en la construcción de pórticos articulados prefabricados de hormigón armado. Se desarrolló un software propio en el lenguaje de programación Python. Esto permitió el cálculo, verificación y optimización de la estructura mediante la aplicación de técnicas metaheurísticas. El coste final es una representación directa del empleo de materiales. Así, se aplicaron tres algoritmos para resolver la optimización económica de la estructura. Mediante la aplicación de los algoritmos de recocido simulado, aceptación de umbrales y algoritmo del solterón, se consiguieron diseños sostenibles y no tradicionales. Estos hacen un empleo óptimo de los recursos naturales, manteniendo un coste final muy restringido. Para evaluar la mejora del impacto ambiental, se estudiaron las emisiones asociadas al dióxido de carbono y se compararon con una estructura de hormigón armado in situ de referencia. Los resultados mostraron diseños con una profundidad reducida de la losa superior y los muros laterales y un refuerzo pasivo denso. Con ellos se consiguió reducir hasta un 24% el coste final de la estructura, así como más del 30% de las emisiones asociadas.

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

Abstract:

Sustainable development requires improvements in the use of natural resources. The main objective of the present study was to optimize the use of materials in the construction of reinforced concrete precast hinged frames. Proprietary software was developed in the Python programming language. This allowed the structure’s calculation, verification, and optimization by applying metaheuristic techniques. The final cost is a direct representation of the use of materials. Thus, three algorithms were applied to solve the economic optimization of the frame. By applying simulated annealing, threshold accepting, and old bachelor’s acceptance algorithms, sustainable, non-traditional designs were achieved. These make optimal use of natural resources while maintaining a highly restricted final cost. The carbon-dioxide-associated emissions were studied and compared with a reference cast-in-place reinforced concrete frame to evaluate the environmental impact improvement. The results showed designs with reduced upper slab and lateral wall depth and dense passive reinforcement. These were able to reduce up to 24% of the final cost of the structure, as well as over 30% of the associated emissions.

Keywords:

Reinforced concrete; precast; hinged frame; metaheuristic; optimization; sustainability.

Reference:

RUIZ-VÉLEZ, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2023). Optimal design of sustainable reinforced concrete precast hinged frames. Materials, 16(1):204. DOI:10.3390/ma16010204.

Descargar (PDF, 2.85MB)

Longitud de avance sin sostenimiento en un túnel

https://www.sulzer.com/es-es/spain/shared/campaign/keeping-the-water-where-you-want-it-in-tunnel-construction

Para definir el tamaño de galería máximo que sea estable frente a las roturas en masa o roturas completas se pueden emplear métodos empíricos, el método de las curvas de confinamiento convergencia y el método de cálculo numérico con programas informáticos (por ejemplo, Plaxis o Abaqus, entre otros). Sin embargo, antes de empezar a calcular, sería interesante estimar el tamaño de galería estable frente al sostenimiento (Gallo et al., 2016).

A continuación os paso un problema resuelto que utiliza el índice Q de Barton y relación con el RMR (Rock Mass Rating) para estimar la longitud de pase (longitud de avance sin sostenimiento). Además, os explico cómo estimar la carga de roca o presión sobre el sostenimiento y cómo se puede predimensionar el tipo de excavación y sostenimiento a realizar. Espero que os sea de utilidad.

Descargar (PDF, 521KB)

Referencias:

BIENIAWSKI, Z. T. (1989). Engineering rock mass classifications: a complete manual for engineers and geologists in mining, civil, and petroleum engineering. Wiley-Interscience, pp. 40–47.

GALLO, J.; PÉREZ, H.; GARCÍA, D. (2016). Excavación, sostenimiento y técnicas de corrección de túneles, obras subterráneas y labores mineras. Universidad del País Vasco. Bilbao, España, 277 pp.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.

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

Fuerza de arranque en la excavación mecánica de túneles

Figura 1. Cabeza de una microtuneladora. https://sinducor.es/productos/marca/microtuneladoras-2/

Las máquinas de excavación mecánica de túneles, como por ejemplo las microtuneladoras, utilizan cabezales equipados con útiles de corte como rascadores, picas y discos de corte. Para conocer el rendimiento del corte en la excavación mecánica de un túnel necesitamos conocer la penetración específica (cociente entre la penetración y el empuje). De esta forma, el desgaste de un cortador se mide como el recorrido, en km, de un disco cortador o el consumo de discos cortadores por m³ de material excavado.

Javier Gallo propuso en su tesis doctoral (Gallo, 2011) un modelo empírico que estima la fuerza de arranque en este tipo de excavación. La ventaja de su propuesta es que es aplicable a todo tipo de útil en la excavación, tanto en suelos como en rocas. Permite obtener la fuerza normal a aplicar sobre el útil para romper un fragmento, denominado penetración, y que coincide con el avance la máquina por revolución del cabezal. La ecuación se ha obtenido empíricamente para túneles excavados en diámetros entre 2 y 2,5 m, con útiles de corte tipo disco de diámetros 280 mm y 305 mm, y rascadores de 60 mm de ancho. La ventaja es que no es necesario conocer el área de contacto entre el útil y el terreno. El método se ajusta a una ecuación que el autor denomina función T:

Donde

F Fuerza (kN)

P Penetración (mm)

RC Resistencia a compresión (MPa)

RT Resistencia a tracción (MPa)

De esta forma, conocida la resistencia a tracción y compresión del macizo rocoso y la penetración que se pretende realizar durante el avance, podemos determinar la fuerza que debe resistir el filo del cortador. Ello permite la selección más adecuada, según los datos del fabricante. Análogamente, si conocemos de antemano la fuerza, se puede obtener la penetración máxima con la que avanzaría la tuneladora. La penetración aumenta cuanto menor sea la resistencia del terreno (Gallo et al., 2016).

Os paso un problema resuelto que espero os sea de interés.

Descargar (PDF, 166KB)

Referencias:

GALLO, J. (2011) Definición de un modelo para la estimación de la fuerza de arranque en la excavación mecánica de túneles en suelos y rocas. Tesis doctoral. Universidad del País Vasco. Bilbao, España.

INSTITUTO TECNOLÓGICO Y GEOMINERO DE ESPAÑA (1994). Manual de perforación y voladura de rocas. Serie: Tecnología y Seguridad Minera. Segunda edición, Madrid, 541 pp.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.

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

Trituradoras de cilindros

Figura 1. Trituradora de cilindros. https://m.spanish.alibaba.com/p-detail/2015-Baichy-hot-selling-double-roller-60189900655.html

Las trituradoras de cilindros son equipos que fragmentan materiales mediante compresión entre dos cilindros paralelos y de igual diámetro, con una pequeña separación que permite el reglaje de la máquina. Antes del surgimiento de las trituradoras de cono, estas trituradoras eran muy comunes, pero presentan dos desventajas importantes: una baja capacidad y un desgaste rápido de la superficie del cilindro al triturar rocas abrasivas.

Los cilindros giran en direcciones opuestas, facilitando el transporte del material hacia la zona de trituración. Se controlan mediante motores eléctricos independientes para cada cilindro, conectados mediante una rueda dentada. Uno de los cilindros está instalado con un buje fijo, mientras que el otro está montado sobre un buje deslizante que se puede ajustar en posición respecto al primero. Por lo general, este bloque deslizante trabaja contra muelles en compresión, lo que brinda un sistema de seguridad contra sobrecargas o materiales intriturables. Los cilindros pueden ser lisos, estriados o dentados.

El tamaño de la salida está limitado por la separación entre los cilindros, mientras que la intensidad de fragmentación depende principalmente del diámetro y de la velocidad de giro de los cilindros. Como todas las trituradoras que funcionan de manera continua, las trituradoras de cilindros ofrecen buen rendimiento y pueden alcanzar fácilmente una producción de 1.000 t/h, aunque tienen bajas relaciones de reducción, generalmente alrededor de 5:1. Si los cilindros están dentados, son efectivos en rocas blandas y pegajosas.

Trituradoras de cilindros dentados

Los dientes en los cilindros provocan una cizalladura en el material, lo que ayuda en la fragmentación del material junto con la compresión. Estas trituradoras son comúnmente utilizadas en canteras al aire libre en la trituración primaria de “todo-uno”, pero también se encuentran en etapas secundarias o terciarias. En estas etapas secundarias, producen tamaños de producto inferiores a 50 mm. Tienen una capacidad de producción entre 50 y 5.000 t/h, aceptando bloques de hasta 1.700 mm en los equipos más grandes. La relación de reducción varía entre 3:1 y 6:1. Normalmente, el 80% a 85% de la producción pasa a través de una criba con un tamaño de abertura igual al reglaje.

Figura 2. Trituradora de rodillos dentados. https://litech-eu.com/es/roll-crusher/

Las trituradoras de cilindros dentados ofrecen la robustez, la simplicidad y la fácil mantenibilidad como principales ventajas. Son más económicas que las trituradoras de mandíbulas y manejan materiales húmedos, pegajosos y frágiles, sin problemas. Además, son equipos de altura reducida y cuentan con un dispositivo de seguridad eficaz. Proporcionan granulometrías regulares y generan muy poco polvo.

Sin embargo, no se recomiendan para materiales muy duros o abrasivos. La baja razón de reducción (aproximadamente 4:1) requiere varias etapas de trituración y la alimentación no permite una acumulación de material sobre los cilindros, lo que puede causar problemas de ahogamiento y producción de material fino. Para lograr buenas razones de reducción, se requieren diámetros de cilindro mayores en relación con el tamaño de las partículas de alimentación.

Trituradoras de cilindros lisos

La trituradora de rodillos presenta una estructura similar a la de los cilindros dentados. A veces, el cilindro presenta acanaladuras que aumentan la fricción y facilitan el desplazamiento del material hacia la zona de compresión y trituración. La alimentación puede ser a tragante lleno, de forma que siempre exista material sobre los rodillos. De esta forma, el equipo trabaja a su máxima capacidad, con el inconveniente de generar mayor cantidad de finos. Si se alimenta en una capa (Figura 3), entonces la compresión del material es casi pura entre los cilindros y se reduce la cantidad de finos, aunque entonces tenemos menor producción.

Figura 3. Alimentación en una capa. https://ocw.bib.upct.es/course/view.php?id=178&topic=3

Los trituradores con rodillos son eficientes en la reducción de materiales blandos o de dureza media, con una razón de reducción de 5:1 y capacidades de hasta 250 t/h. Se utilizan en etapas secundarias, terciarias y molienda gruesa (2-3 mm), y compiten con molinos de martillos en materiales blandos y conos en materiales duros y abrasivos. Normalmente, el paso del producto obtenido será de un 85 % por la criba de abertura igual al reglaje.

Sin embargo, debido a su razón de reducción en torno a 6:1 trabajando a tragante lleno, estos equipos generan una cantidad excesiva de finos, por lo que no se recomiendan para materiales muy duros o abrasivos. Pero, ofrecen granulometrías regulares y sin fragmentos grandes o finos si la alimentación es a una sola capa y en circuito cerrado.

Para los que estéis interesados, os dejo un problema resuelto sobre el tamaño máximo del material que puede alimentar a una trituradora de cilindros lisos: https://victoryepes.blogs.upv.es/2022/11/29/tamano-maximo-del-material-que-puede-alimentar-a-una-trituradora-de-cilindros-lisos/

Os dejo un par de vídeos que creo os pueden dar una visión de este tipo de trituradoras. Espero que os gusten.

Referencias:

LÓPEZ JIMENO, C. (ed.) (1998). Manual de áridos. Prospección, explotación y aplicaciones. E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, 607 pp.

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

Cálculo del peso específico saturado de un suelo mediante un nomograma

Figura 1. Nomograma para el cálculo del peso específico saturado de un suelo. Pesos específicos en kN/m3. Elaborado por Pedro Martínez Pagán.

El otro día estuve hablando con el profesor Pedro Martínez Pagán (Universidad Politécnica de Cartagena) sobre la utilidad actual de los nomogramas para el cálculo en la ingeniería. Un nomograma, ábaco o nomógrafo, es un instrumento gráfico de cálculo, un diagrama bidimensional que permite el cómputo gráfico y aproximado de una función de cualquier número de variables. Permite representar las ecuaciones que gobiernan un problema y el rango de las soluciones.

La nomografía se define como una rama de las matemáticas en la que se estudian métodos de representación gráfica de las dependencias funcionales. A lo largo del siglo pasado, esta rama de la ciencia experimentó un amplio desarrollo y uso en muchos contextos para ayudar a científicos e ingenieros con cálculos exactos y rápidos de fórmulas complejas con una precisión práctica. Sin embargo, la nomografía decayó a finales del siglo XX con el desarrollo y popularización de ordenadores personales y calculadoras de mano más capaces y potentes. A pesar de este contexto, la nomografía sigue siendo atractiva por su potencial para realizar cálculos gráficos rápidos y precisos que contribuyen a una mejor comprensión de las fórmulas complejas. No obstante, es posible que la repetición de un cálculo en numerosas ocasiones o bien el aprendizaje de los estudiantes de un tema determinado, hacen interesante su uso.

De hecho, puede desempeñar un papel importante en la aplicación práctica de la formulación de las ciencias y la ingeniería en una actividad de aprendizaje atractiva y creativa. Además, los estudiantes de ciencias e ingeniería podrían beneficiarse del hecho de que los nomogramas pueden ayudar a estudiar los efectos de las distintas variables de una fórmula. Estos nomogramas son útiles para efectuar estudios preliminares de sensibilidad y proporcionar las habilidades necesarias para interpretar aquellos nomogramas que aún están en uso.

A continuación os paso una pequeña demostración del cálculo de la fórmula que permite conocer el peso específico saturado de un suelo en función del índice de huecos y del peso específico de las partículas sólidas. Además, os paso un ábaco (Figura 1), realizado por el profesor Martínez-Pagán, que permite solucionar fácilmente este tipo de problemas. Espero que os sea de interés.

Descargar (PDF, 556KB)

Referencias:

MARTÍNEZ-PAGÁN, P.; ROSCHIER, L. (2022). Nomography: A renewed pedagogical tool to sciences and engineering high-education studies. Heliyon, 8(6):e09731. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e09731

YEPES, V. (1995). Maquinaria de movimiento de tierras. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-264. 144 pp.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente n.º 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 256 pág. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-0.

YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 155 pp. ISBN: 978-84-9048-301-5.

YEPES, V. (2021). Procedimientos de construcción para la compactación y mejora del terreno. Colección Manual de Referencia, 1ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 426 pp. Ref. 428. ISBN: 978-84-9048-603-0.

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

Ajuste de la proporción de ligante en plantas asfálticas continuas y discontinuas

Planta asfáltica. https://senorconstruccion.com/senor-sectores-de-actividad

En entradas anteriores hemos descrito en este blog cómo se elaboran las mezclas asfálticas. Esta vez vamos a resolver un par de problemas sobre el ajuste de la proporción de ligante en las plantas asfálticas continuas y discontinuas. Una vez se ha determinado la fórmula de trabajo, es sencillo ajustar la proporción de ligante. Pero para eso deberemos tener en cuenta el tipo de instalación disponible.

En el caso de plantas discontinuas, se suelen pesar los áridos acumulados según un orden preestablecido. La pesada del polvo mineral y la del ligante se realizan de forma independiente. Si el ligante se mide en volumen, entonces se debe proceder como el caso de las instalaciones continuas, pues allí se mide en volumen. En efecto, las instalaciones continuas dosifican generalmente el ligante por volumen, auxiliándose por una bomba rotativa o de engranajes.

Os dejo, por tanto, un par de problemas resueltos: uno para una planta asfáltica discontinua y otra continua. Espero que os sean útiles.

Descargar (PDF, 161KB)

Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria para la fabricación y puesta en obra de mezclas bituminosas. Apuntes Universitat Politècnica de València.

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

Producción combinada de un equipo con varias tareas: el caso de un buldócer

Buldócer Caterpillar D9T. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:CatD9T.jpg

Es habitual encontrarnos con equipos que, aunque trabajen de forma aislada, deban realizar varios tipos de trabajos consecutivos para acabar de terminar una tarea. Además, en cada uno de estos trabajos, su producción es diferente. El problema es calcular la producción combinada conjunta. Uno de los ejemplos usuales es la producción de un buldócer (bulldozer, en inglés), que primero debe escarificar un terreno y luego debe empujarlo hasta una distancia de transporte determinada.

A continuación os voy a dar resuelto un problema de este tipo. Se trata de uno de los muchos casos que explicamos en el Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción. Os animo a que, si estáis interesados, os informéis de este curso en línea.

Descargar (PDF, 258KB)

Referencias:

YEPES, V. (1995). Maquinaria de movimiento de tierras. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-264. 144 pp.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente n.º 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 256 pág. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-0.

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

Curso:

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

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

Desarrollo regional sostenible de la construcción basada en la teoría de la entropía

Acaban de publicarnos un artículo en Sustainability, revista indexada en el segundo cuartil del JCR. Se trata de aplicar la teoría de la entropía para evaluar el desarrollo sostenible de la construcción en una región determinada, en este caso, en China. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

La humanidad se enfrenta actualmente al problema cada vez más urgente de la contaminación del medio ambiente. Para gestionar de forma rigurosa el medioambiente, los distintos gobiernos nacionales deberían basarse en bases científicas prácticas para ajustar y formular políticas y medidas legales basadas en el análisis de los datos existentes. En este trabajo se realiza un análisis basado en la teoría de la entropía de la innovación para evaluar el impacto de ocho provincias chinas, incluyendo los impactos ambientales, los económicos y los sociales. Los resultados muestran que los impactos en China deberían crecer desde 2021 hasta 2044 aproximadamente. Después de 2045, se estabilizarían, habiendo un crecimiento negativo en un corto período. La evaluación global del ciclo de vida (ECV) y la evaluación del impacto social (EIS) siguen siendo positivas. No habrá crecimiento negativo en los datos agregados y las emisiones serán nulas o negativas antes de 2108. Los datos finales de la investigación se presentan en forma de emisiones anuales, que proporcionan una base teórica para que el gobierno formule normativas y planes medioambientales a medio y largo plazo.

Abstract:

Human beings are now facing the increasingly urgent problem of global ecological environment pollution. To verify the scientific nature of environmental governance by governments of various countries, researchers need to provide a scientific basis and practical support for governments to adjust and formulate new policies and regulatory measures at any time through data analysis. This paper applies visual literature, aggregate analysis, engineering data programming, advanced mathematical science algorithms, and innovation entropy theory, and through this study, obtains sustainable impact data from eight Chinese provinces in the 21st century, including environmental, economic, and social impacts. The results show that China’s sustainable data should grow from 2021 to about 2044. After 2045, it will be stable, and there will be negative growth in a short period. The overall life cycle assessment (LCA) and social impact assessment (SIA) remain positive. There will be no negative growth in aggregate data and zero or negative emissions before 2108. The final research data are accurately presented in the form of annual emissions, which provide a scientific and theoretical basis for the government to formulate medium- and long-term ecological regulations and plans.

Keywords:

life cycle cost (LCC); life cycle assessment; social impact assessment; environment; bridge; carbon emissions

Reference:

ZHOU, Z.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2022). Research on Sustainable Development of the Regional Construction Industry Based on Entropy Theory. Sustainability, 14(24): 16645. DOI:10.3390/su142416645

Como el artículo está publicado en abierto, os lo podéis descargar aquí mismo:

Descargar (PDF, 3.4MB)