Este simposio tiene como objetivo divulgar e impulsar el desarrollo de trabajos de investigaciones en el campo de las estructuras, la geotecnia, las obras viales y las obras hidráulicas, en el marco de la IV Convención Científica Internacional “Ciencia, Tecnología y Sociedad “CCI 2023” a celebrarse del 13 al 17 de noviembre de 2023 en el Destino Turístico Cayos de Villa Clara, Cuba. Agradezco al Prof. Dr. Ernesto Chagoyen, de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Méndez, de Cuba, su invitación al evento.
La conferencia tiene como título “Optimización híbrida del ciclo de vida de puentes y estructuras mixtas y modulares de alta eficiencia social y medioambiental bajo presupuestos restrictivos (HYDELIFE)”. En este caso se trata de ofrecer la motivación y los resultados obtenidos de nuestro último proyecto de investigación competitivo.
Resumen de la conferencia:
La sostenibilidad económica y el desarrollo social de la mayoría de los países dependen, entre otros, del comportamiento fiable y duradero de sus infraestructuras. HYDELIFE aborda el reto de la sostenibilidad social y medioambiental de las estructuras a lo largo de su ciclo de vida. Para ello se propone una metodología híbrida emergente entre Deep Learning (DL) procedente de la inteligencia artificial, metamodelos y metaheurísticas de optimización multiobjetivo y técnicas de toma de decisión multicriterio. El foco se centra en el diseño robusto y resiliente aplicado a la construcción industrializada modular, tanto en edificación, como en puentes mixtos de hormigón y acero y en estructuras híbridas de acero. Las emergentes metaheurísticas híbridas son capaces de extraer información no trivial de las inmensas bases de datos procedentes de la optimización y mejorar la calidad y el tiempo de cálculo tanto en el diseño automático como en el mantenimiento óptimo de puentes y estructuras. Esta hipótesis debe extenderse a los procesos de toma de decisión multicriterio que atienda a la sostenibilidad social y ambiental del ciclo de vida completo, que contemple las fluctuaciones tanto de los parámetros como de los escenarios posibles, especialmente en el caso de fuertes restricciones presupuestarias. Esta metodología presenta, no obstante, serias dificultades, por lo que se deben explorar metamodelos y DL capaces de acelerar los complejos procesos de cálculo. Los resultados esperados detallan qué tipologías, actuaciones concretas de conservación y alternativas de demolición y reutilización son adecuadas para minimizar los impactos ambientales y sociales considerando la variabilidad.
Os dejo la presentación que he grabado. La presentación será en directo dentro del congreso, pero la he grabado para que podáis escucharla. Espero que os sea interesante.
En el prólogo de obras anteriores, mencioné que la enseñanza de “Procedimientos de Construcción” es complicada, ya que implica instruir a futuros ingenieros civiles sobre la realización de obras. Este proceso abarca no solo las fases constructivas, sino también aspectos de gran relevancia, como el manejo de maquinaria y medios auxiliares, la seguridad y salud, el impacto ambiental de las obras, y sobre todo, conocimientos fundamentales en geotecnia, resistencia de materiales, mecánica, cálculo de estructuras, gestión de empresas, planificación de obras y economía. Todo este conjunto de conocimientos es esencial para tomar decisiones acertadas al seleccionar el mejor proceso constructivo para un proyecto específico. Además, debemos abordar toda esta información, considerando que la mayoría de los alumnos tienen poca o nula experiencia práctica en relación con el entorno físico de las obras.
Una dificultad adicional radica en la creación de un conjunto ordenado y coherente de problemas resueltos que no sean meramente teóricos, sino que se acerquen al mundo real de la profesión. Esta tarea resulta compleja en ocasiones, pues los procedimientos constructivos requieren conocimientos que abarcan casi todas las áreas de la ingeniería. En consecuencia, explicar esta asignatura en los primeros cursos de un grado universitario puede parecer arriesgado, debido a la amplia gama de conocimientos necesarios. Sin embargo, los planes de estudio a veces presentan estas incongruencias y desafíos en la enseñanza de esta materia.
Al final ha salido un volumen extenso, con una amplia variedad de problemas resueltos, que intenta abarcar todo el campo de conocimiento de los procedimientos de construcción, incluyendo la maquinaria y los medios auxiliares utilizados tanto en la ingeniería civil como en la edificación, e incluso en algunos casos, en la minería.
Esta colección forma parte del conjunto de materiales, libros y documentación que he elaborado como autor, complementando así el contenido teórico de la asignatura. Por esta razón, recomiendo al lector que acuda a manuales, libros o apuntes para reforzar la parte teórica de los problemas. No obstante, he incluido una extensa bibliografía que espero sea útil para este propósito. Además, me complace recomendar mi blog, que cuenta con
una trayectoria de casi 12 años y ha recopilado cerca de 2.000 artículos relacionados con aspectos de la ingeniería de la construcción. Puedes encontrarlo en el siguiente enlace: https://victoryepes.blogs.upv.es/.
El libro ofrece una completa colección de 300 problemas resueltos, abarcando aspectos relacionados con la maquinaria, medios auxiliares y procedimientos de construcción. Su contenido se enfoca en la mecanización de las obras, costos, disponibilidad, fiabilidad y mantenimiento de equipos, estudio del trabajo, producción de maquinaria, sondeos y perforaciones, técnicas de mejora del terreno, control y abatimiento del nivel freático, movimiento de tierras, equipos de dragado, explosivos y voladuras, excavación de túneles, instalaciones de tratamiento de áridos, compactación de suelos, ejecución de firmes, maquinaria auxiliar como bombas, compresores o ventiladores, cables y equipos de elevación, cimentaciones y vaciados, encofrados y cimbras, fabricación y puesta en obra del hormigón, organización y planificación de obras.
Es un libro, por tanto, muy enfocado a los ámbitos de la ingeniería de la construcción, tanto en el ámbito de la edificación, de la minería o de la ingeniería civil. Además, se incluyen 27 nomogramas originales y 19 apéndices para apoyar tanto a estudiantes de ingeniería o arquitectura, como a profesionales que enfrentan desafíos similares en su práctica diaria en obra o proyecto. La colección se complementa con un listado de referencias bibliográficas que respaldan los aspectos teóricos y prácticos abordados en los problemas. Estos problemas son similares a los tratados durante las clases de resolución de casos prácticos en la asignatura de Procedimientos de Construcción del Grado en Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de València (España). Por tanto, el libro resulta adecuado tanto para estudiantes de grado como para cursos de máster relacionados con la ingeniería civil, la edificación y las obras públicas.
Por último, y a pesar de que he puesto todo el empeño en resolver y revisar cada uno de los problemas, es posible que existan erratas o errores. Por ello, agradezco de antemano cualquier sugerencia o mejora que pueda ser útil para futuras ediciones. Espero sinceramente que este libro que tiene en sus manos contribuya a mejorar la calidad de la enseñanza de este tipo de asignaturas y que se convierta en una herramienta valiosa tanto para estudiantes como para profesionales. Su éxito en el aprendizaje y aplicación de los procedimientos de construcción es mi mayor deseo.
Acaban de publicarnos un artículo en la revista Materials, revista indexada en el JCR. El objetivo del estudio es optimizar la energía empleada en la construcción de pasos elevados de carreteras aligeradas mediante la identificación de las principales variables de diseño y el desarrollo de una metodología que utilice el muestreo latino de hipercubos y la optimización basada en el método Kriging. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
El artículo establece una metodología para optimizar la energía incorporada en la construcción de pasos elevados de carreteras aligeradas mediante la identificación de las principales variables de diseño y el uso del hipercubo latino y la optimización basada en el método Kriging.
El estudio recomienda emplear índices de esbeltez elevados, minimizar el uso de hormigón y armaduras activas y aumentar la cantidad de armaduras pasivas para mejorar la eficiencia energética.
El artículo utiliza una técnica estadística llamada muestreo de hipercubo latino para muestrear variables y crear una superficie de respuesta, que luego se ajusta con precisión mediante un metamodelo Krixing.
La metodología desarrollada en el trabajo reduce el coste energético de la construcción de puentes de losas aligeradas.
El estudio contribuye al campo de la optimización energética en la construcción al proporcionar una metodología específica para los puentes de losas de hormigón pretensado aligerado, especialmente en los pasos elevados de carreteras postesadas.
Abstract:
This study aims to establish a methodology for optimizing embodied energy while constructing lightened road flyovers. A cross-sectional analysis is conducted to determine design parameters through an exhaustive literature review. Based on this analysis, key design variables that can enhance the energy efficiency of the slab are identified. The methodology is divided into two phases: a statistical technique known as Latin Hypercube Sampling is initially employed to sample deck variables and create a response surface; subsequently, the response surface is fine-tuned through a Kriging-based optimization model. Consequently, a methodology has been developed that reduces the energy cost of constructing lightened slab bridge decks. Recommendations to improve energy efficiency include employing high slenderness ratios (approximately 1/28), minimizing concrete and active reinforcement usage, and increasing the amount of passive reinforcement.
Anuncio con satisfacción haber sido seleccionado en cuatro candidaturas a los Premios de Investigación UPV 2023. Este es el segundo año consecutivo que me nominan al Premio a la Trayectoria Excelente en Investigación. Sin embargo, también hemos sido seleccionados al Premio a la Publicación Excelente de Investigación en la categoría Ingeniería – Engineering Civil and Structural junto con los profesores de nuestro grupo de investigación Ignacio J. Navarro y José V. Martí.
Otro de los premios a los que he sido seleccionado, en el ámbito de la Ingeniería Civil, es el Premio al Impacto Excelente en Investigación, siendo el único candidato en la categoría Engineering, dentro de la disciplina Arquitecture/Building and Construction/Civil and Structural Engineering. Por último, también me han seleccionado al Premio a la Divulgación Científica.
El esfuerzo ha sido enorme durante estos últimos años, y nada de esto hubiera sido posible sin el equipo de investigación que ha trabajado conmigo en la realización de sus respectivas tesis doctorales. No hay mayor satisfacción que ver cómo muchas carreras académicas y profesionales han salido de nuestro pequeño grupo. A diferencia de otros grupos, el nuestro realiza investigación “artesanal”, muy cuidada y con medios muy ajustados a nuestro trabajo.
Teniendo en cuenta que la Universitat Politècnica de València cuenta con casi 2.500 profesores e investigadores, el hecho de estar nominado es un logro que agradezco mucho, pues se tratan de unos premios donde no hay que presentar una candidatura, sino que se analizan los méritos alcanzados por cada uno de los profesores que integran la universidad.
Además, con la clasificación actualizada de los investigadores españoles con mayor índice de impacto en el ámbito de la Ingeniería Civil, según la Web of Science, estoy en la tercera posición, siendo el único profesor de la Universitat Politècnica de València entre los 13 primeros de este ranking.
Os dejo la resolución por la que se publica la relación de candidaturas admitidas a estos premios.
Se trata de un foro donde el personal docente e investigador de universidad pueda compartir experiencias y continuar avanzando en la mejora de la docencia de la mano de la innovación y la tecnología.
Una de las cosas positivas que ha traído la crisis de la pandemia es la aparición de nuevos enfoques metodológicos cuyo éxito nos anima a incorporarlos de forma definitiva en las aulas. Estos enfoques, junto con otros estudios y prácticas innovadoras de interés para la mejora de la calidad de la docencia, son el objetivo de esta nueva edición de las jornadas que estarán organizadas sobre los siguientes ejes:
Metodologías docentes y de evaluación, tutorización y seguimiento.
Trabajos fin de título en ingeniería.
Formación en competencias transversales.
Otros temas de interés relacionados con la innovación y buenas prácticas docentes en las enseñanzas técnicas.
Las Jornadas tendrán lugar en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad de Granada, un centro líder en la formación en Ingeniería Civil y en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos.
La conferencia inaugural de INDOTEC 2023, presentada por Víctor Yepes, aborda la crucial necesidad de innovación en las titulaciones técnicas en el contexto de un mundo en constante cambio. La presentación justifica esta necesidad, propone criterios para seleccionar innovaciones docentes y analiza la gestión del conocimiento en el ámbito universitario. Se explora el concepto de «cliente» de la universidad, el objetivo de las titulaciones técnicas, y el cambio de paradigma en el proceso de aprendizaje, pasando de un modelo tradicional centrado en el profesor a uno centrado en el estudiante y el aprendizaje activo. Se identifican los cambios necesarios en profesores, estudiantes y universidades para adaptarse a este nuevo paradigma. Se discuten las características de las técnicas de innovación docente, incluyendo el miedo al cambio y la confusión entre tecnología e innovación. Finalmente, se aborda la «Economía del Conocimiento» en la docencia y se presentan ejemplos prácticos de técnicas utilizadas por el ponente.
Os dejo la presentación que voy a realizar en este conferencia inaugural.
Glosario de términos clave
Innovación docente: Introducción de novedades o mejoras en las prácticas de enseñanza y aprendizaje para aumentar la efectividad y relevancia educativa.
Titulaciones técnicas: Programas académicos universitarios orientados a preparar a los estudiantes con conocimientos, habilidades y competencias específicas para campos profesionales que requieren formación técnica, científica o tecnológica (ingenierías, arquitectura, etc.).
Cambio de paradigma en el proceso de aprendizaje: Transformación fundamental de un modelo de enseñanza centrado en el profesor y la transmisión unidireccional de información a un enfoque centrado en el estudiante, el aprendizaje activo y la comprensión profunda.
Economía del conocimiento: En el contexto universitario, implica gestionar y aprovechar la información y el saber de manera eficiente y efectiva en la docencia, priorizando conocimientos y habilidades clave y utilizando la tecnología.
Agentes (en el proceso educativo): Las diferentes partes interesadas que participan e influyen en el proceso educativo, incluyendo profesorado, estudiantes y la institución universitaria.
Competencias: Conjunto de conocimientos, habilidades y actitudes que un estudiante debe adquirir para desempeñarse exitosamente en un campo profesional específico.
Evaluación formativa: Proceso de evaluación continua que busca medir el progreso del estudiante a lo largo del curso y proporcionar retroalimentación para mejorar.
Aprendizaje a lo largo de la vida: Mentalidad que promueve la actualización constante de conocimientos y habilidades y la disposición a seguir aprendiendo después de completar la formación inicial.
Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC): Herramientas y recursos digitales utilizados para mejorar el acceso al conocimiento, la colaboración y el aprendizaje.
Gamificación: Integración de elementos de juego en entornos de no juego (como la educación) para aumentar la motivación, el compromiso y el aprendizaje de los estudiantes.
Teoría del Cisne Negro: Concepto que describe eventos inesperados y de gran impacto que alteran significativamente la situación y requieren tomar decisiones fuera de la norma.
Proceso de Bolonia: Iniciativa europea que busca crear un Espacio Europeo de Educación Superior armonizando las estructuras de los sistemas educativos universitarios.
Comunicación bidireccional (en docencia): Interacción en la que tanto el profesor como el estudiante son emisores y receptores, permitiendo el diálogo, la retroalimentación y la discusión.
Estadísticas (en medición de la innovación docente): Técnicas cuantitativas utilizadas para analizar objetivamente el impacto y la efectividad de las técnicas de innovación educativa.
MAPA mental / MAPA conceptual: Herramientas visuales para organizar información y conceptos, donde el mapa mental se centra en un tema central y ramificaciones, mientras que el mapa conceptual organiza ideas y relaciones de forma jerárquica.
Brain writing (6-3-5): Técnica de generación de ideas en grupo donde cada participante escribe 3 ideas en una hoja, la pasa a la siguiente persona y repite 5 veces.
SCAMPER: Técnica de pensamiento creativo para generar nuevas ideas a partir de una idea existente mediante la aplicación de verbos de acción (Sustituir, Combinar, Adaptar, Modificar, Poner en otro uso, Eliminar, Reorganizar).
Seis sombreros para pensar: Técnica de pensamiento lateral que permite analizar un problema o situación desde seis perspectivas diferentes representadas por sombreros de distintos colores.
MOOC (Massive Open Online Course): Cursos en línea masivos y abiertos, a menudo gratuitos, ofrecidos por universidades y otras instituciones.
Booklab / Mentimeter: Herramientas digitales de participación interactiva que permiten a los ponentes hacer preguntas a la audiencia en tiempo real y mostrar los resultados.
Figura 1. Compactador monocilíndrico vibratorio autopropulsado Cat CS10 GC. https://www.interempresas.net/ObrasPublicas/Articulos/346172-Caterpillar-presenta-sus-nuevos-compactadores-vibratorios-de-suelos-de-un-solo-tambor.html
La producción de un compactador es directamente proporcional a su velocidad de trabajo, al ancho eficaz del compactador y al espesor de la tongada una vez compactada, e inversamente proporcional al número de pasadas necesarias. El ancho eficaz sería la diferencia entre la anchura del órgano de trabajo del compactador y el solape necesario para garantizar la compactación entre los distintos carriles.
Debido a la multitud de factores que influyen en la compactación, para grandes volúmenes de obra, se aconseja la realización de tramos de prueba, donde se pueden establecer los criterios que, bajo la perspectiva económica, sean óptimos para llegar a la compactación especificada. Los tramos de prueba no suelen estar justificados en el caso de que los materiales sean suficientemente homogéneos y siempre resulta interesante cuando nos encontramos ante yacimientos importantes. En otro caso, no resulta económica su ejecución. Estos tramos de prueba están formados por una cuña, cuyo espesor llega hasta el máximo que se considere para el equipo empleado.
A continuación os dejo un par de nomogramas que permiten el cálculo directo de esta producción. En uno de ellos se han utilizado tanto las unidades del sistema internacional como las anglosajonas. Estos nomogramas se han elaborado en colaboración con el profesor Pedro Martínez Pagán, de la Universidad Politécnica de Cartagena.
Referencias:
MORILLA, I. (2012). Interpretación de los ensayos geotécnicos en suelos. 627 pp., Madrid.
Nos acaban de publicar en la revista Environmental Impact Assessment Review (primer cuartil del JCR) un artículo relacionado con la optimización por acoplamiento térmico del impacto ambiental de un puente. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
El objetivo del artículo es minimizar el impacto ambiental del mantenimiento de los puentes durante una vida útil de 100 años mediante el desarrollo de un modelo de optimización termomecánica dinámica tridimensional. La fiabilidad del modelo se demuestra mediante un estudio de caso, que muestra una reducción de 49,9 millones de toneladas de emisiones, lo que equivale al 1,91% de las emisiones totales de diseño, durante un período de mantenimiento de 100 años.
Los resultados de la investigación pueden servir de base para futuros estudios y proporcionar un enfoque para evaluar el impacto ambiental de los cambios de temperatura a largo plazo en las estructuras. Esto puede contribuir al desarrollo de enfoques más eficaces para mitigar la contaminación ambiental en la industria de la construcción.
Infrastructure is a crucial aspect of promoting worldwide economic integration. However, the construction of infrastructure often results in high energy consumption and substantial emissions of greenhouse gases. Over time, the environment can also cause significant damage to bridges, leading to repeated repairs and replacements that further harm the environment. This research aims to minimize the environmental impact of bridge maintenance over a 100-year lifespan. The study utilizes a three-dimensional dynamic thermo-mechanical optimization model developed through comprehensive research and interdisciplinary collaboration in various fields such as Bibliometrics, Fluid Mechanics, Structural Dynamics, Thermoelectricity, and Damage Mechanics. From examining single crystal structures at a microscopic level to examining system components under extreme temperatures, this study provides a system for reducing environmental pollution. The model’s reliability is shown through a case study, demonstrating a reduction of 49.9 million tonnes of emissions, equivalent to 1.91% of total design emissions, over a 100-year maintenance period. This research provides a foundation for future studies and presents an approach for evaluating the environmental impact of long-term temperature changes in structures.
Keywords:
Construction industry; Structure; Temperature; Topology optimization; Stress; Sensitivity
Acaban de publicarnos un artículo en Structures, revista indexada en el JCR. Se trata de la evaluación del coste del ciclo de vida mediante la función de densidad espectral de potencia en un puente de hormigón en ambiente costero. El artículo presenta una metodología que utiliza el aprendizaje profundo para acelerar los cálculos de las restricciones estructurales en un contexto de optimización, específicamente para un puente mixto de hormigón y acero. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
El modelo de aprendizaje profundo óptimo está integrado por tres metaheurísticas: el método Obamo (Old Bachelor Acceptance with a Mutation Operator), el Cuckoo Search (CS) y los algoritmos de coseno sinusoidal (SCA). Esta integración da como resultado un posible aumento de 50 veces en la velocidad computacional en ciertos escenarios. El estudio destaca la viabilidad económica, las ramificaciones ambientales y las evaluaciones del ciclo de vida social de las soluciones de diseño optimizadas. Demuestra las ventajas de combinar el aprendizaje profundo con la optimización del diseño de la ingeniería civil, especialmente en lo que respecta al aumento del límite elástico del acero para cumplir objetivos medioambientales y sociales. La metodología propuesta en el documento se puede adaptar a una variedad de otras configuraciones estructurales, por lo que es aplicable más allá del caso específico del puente compuesto
The ability to conduct life cycle analyses of complex structures is vitally important for environmental and social considerations. Incorporating the life cycle into structural design optimization results in extended computational durations, underscoring the need for an innovative solution. This paper introduces a methodology leveraging deep learning to hasten structural constraint computations in an optimization context, considering the structure’s life cycle. Using a composite bridge composed of concrete and steel as a case study, the research delves into hyperparameter fine-tuning to craft a robust model that accelerates calculations. The optimal deep learning model is then integrated with three metaheuristics: the Old Bachelor Acceptance with a Mutation Operator (OBAMO), the Cuckoo Search (CS), and the Sine Cosine Algorithms (SCA). Results indicate a potential 50-fold increase in computational speed using the deep learning model in certain scenarios. A comprehensive comparison reveals economic feasibility, environmental ramifications, and social life cycle assessments, with an augmented steel yield strength observed in optimal design solutions for both environmental and social objective functions, highlighting the benefits of meshing deep learning with civil engineering design optimization.
Keywords:
Deep learning; Sustainability; Optimization; Bridges; Machine learning; Composite structures
Os presento el libro que he publicado sobre maquinaria y procedimientos de construcción. Se trata de una completa colección de 300 problemas resueltos, abarcando aspectos relacionados con la maquinaria, medios auxiliares y procedimientos de construcción. Su contenido se enfoca en la mecanización de las obras, costos, disponibilidad, fiabilidad y mantenimiento de equipos, estudio del trabajo, producción de maquinaria, sondeos y perforaciones, técnicas de mejora del terreno, control y abatimiento del nivel freático, movimiento de tierras, equipos de dragado, explosivos y voladuras, excavación de túneles, instalaciones de tratamiento de áridos, compactación de suelos, ejecución de firmes, maquinaria auxiliar como bombas, compresores o ventiladores, cables y equipos de elevación, cimentaciones y vaciados, encofrados y cimbras, fabricación y puesta en obra del hormigón, organización y planificación de obras.
Es un libro, por tanto, muy enfocado a los ámbitos de la ingeniería de la construcción, tanto en el ámbito de la edificación, de la minería o de la ingeniería civil. Además, se incluyen 27 nomogramas originales y 19 apéndices para apoyar tanto a estudiantes de ingeniería o arquitectura, como a profesionales que enfrentan desafíos similares en su práctica diaria en obra o proyecto. La colección se complementa con un listado de referencias bibliográficas que respaldan los aspectos teóricos y prácticos abordados en los problemas. Estos problemas son similares a los tratados durante las clases de resolución de casos prácticos en la asignatura de Procedimientos de Construcción del Grado en Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de València (España). Por tanto, el libro resulta adecuado tanto para estudiantes de grado como para cursos de máster relacionados con la ingeniería civil y la edificación.
Sobre el autor:Víctor Yepes Piqueras. Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Catedrático de Universidad del Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de València. Número 1 de su promoción, ha desarrollado su vida profesional en empresas constructoras, en el sector público y en el ámbito universitario. Ha sido director académico del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (acreditado con el sello EUR-ACE®), investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) y profesor visitante en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Imparte docencia en asignaturas de grado y posgrado relacionadas con procedimientos de construcción y gestión de obras, calidad e innovación, modelos predictivos y optimización en la ingeniería. Sus líneas de investigación actuales se centran en la optimización multiobjetivo, la sostenibilidad y el análisis de ciclo de vida de puentes y estructuras de hormigón.
Figura 1. Torre de trabajo móvil. https://lecasaprofesional.com/producto/dos%C2%B765-torre-movil-industrial/
En la industria en general, y especialmente en el sector de la construcción, se realizan numerosos trabajos de acabado, reparación y mantenimiento que no requieren la instalación de un andamio fijo. En cambio, resulta más adecuado emplear una torre de trabajo móvil. Estos equipos se ensamblan de manera sencilla y, debido a su capacidad de movilidad, pueden permanecer montados de forma continua y ser almacenados en un lugar apropiado cuando no están en uso.
El desarrollo de las torres móviles de acceso y trabajo tiene sus raíces en dos fuentes principales: en un lado, fabricantes de andamios que innovaron al diseñar andamios prefabricados sin necesidad de anclaje, equipados con cuatro apoyos y ruedas para una movilidad óptima; por otro lado, fabricantes de escaleras incursionaron en la creación de torres móviles de acceso mediante la combinación de escaleras ligeras con marcos de aluminio y ruedas, dando origen a una solución versátil y eficiente para trabajos en altura.
Las torres de trabajo y acceso móviles son estructuras temporales autoestables constituidas por elementos prefabricados, ya sean de tipo marco o multidireccionales. Estas estructuras colaboran de manera conjunta entre sus elementos, lo que las hace altamente versátiles. Pueden utilizarse de manera independiente, sin necesidad de ser ancladas, y gracias a las ruedas pivotantes que se encuentran en sus patas, pueden desplazarse manualmente sobre superficies lisas, firmes y uniformes. Su estabilidad proviene de sus apoyos en el suelo, y en caso necesario, pueden anclarse a una construcción vertical adyacente mediante una barra transversal. La superficie de apoyo para las torres de trabajo móviles debe ser nivelada y sin irregularidades, preferiblemente horizontal o con una inclinación mínima (no más del 1 al 2%, a menos que se usen ruedas con regulación de desnivel), además de estar despejada de objetos. El suelo debe ser sólido y resistente para asegurar un desplazamiento adecuado.
Conforme a la norma UNE-EN 1004-1, las torres móviles se clasifican en dos categorías de carga. La Clase de Carga 2 se caracteriza por una carga uniformemente distribuida de 1,50 kN/m², mientras que la Clase de Carga 3 tiene una carga uniformemente distribuida de 2,00 kN/m².
En su configuración más sencilla, estas torres se apoyan en cuatro ruedas pivotantes equipadas con sistemas de frenado. Los montantes se nivelan mediante husillos de nivelación, garantizando una capacidad de carga adecuada para resistir las fuerzas aplicadas. Además, pueden configurarse con una o varias plataformas de trabajo y escaleras de acceso, según las dimensiones requeridas en el proyecto.
Estas estructuras encuentran aplicaciones en una variedad de contextos, abarcando inspecciones, tareas de ejecución rápida y operaciones que no demandan un gran almacenamiento de materiales, sino el uso inmediato de una cantidad limitada de ellos. Entre estas actividades se incluyen instalaciones eléctricas, albañilería, pintura, limpieza de cristales, carpintería, trabajos en tejados, revestimientos, enyesados, saneamiento y pequeñas obras de rehabilitación de fachadas, entre otros.
En la industria en general, se emplean para tareas de mantenimiento en alturas, en proyectos de construcción industrial y en otros contextos que requieren un andamio ligero, al mismo tiempo que proporciona una superficie de trabajo cómoda y una capacidad de carga específica. Estos andamios suelen tener alturas que oscilan entre 2,5 m y 12 m en interiores, donde no están expuestos al viento, como en el interior de naves industriales, y entre 2,5 m y 8 m en exteriores, donde las condiciones de viento pueden ser un factor a considerar.
Figura 2. Torre de andamio. https://www.sacalmaco.com/torre-de-andamio-evolutiva/
Las plataformas de trabajo pueden ser de madera contrachapada con marcos de aluminio o metálicas antideslizantes. En caso de tener el pavimento perforado, la apertura máxima de los intersticios no debe superar los 25 mm. Además, deben estar equipadas con garras de encaje que cuenten con un seguro antidesmontaje para evitar que el viento las pueda levantar. Algunas de estas plataformas también disponen de una trampilla abatible para facilitar el acceso. En cuanto a la estructura de los andamios, esta debe estar conformada por tubos de aluminio o acero, que pueden estar pintados o galvanizados, con un diámetro de 48 mm. Es esencial que los materiales estén en perfecto estado, sin ninguna anomalía que pueda afectar a su rendimiento, como deformaciones en los tubos, madera agrietada en los rodapiés, o garras defectuosas, entre otros.
Estos equipos de trabajo deben construirse de acuerdo con la norma UNE-EN1004-1. Las torres móviles de acceso y trabajo deben consistir en una estructura de un solo módulo y estar diseñadas para facilitar el montaje, modificación y desmontaje sin requerir el uso de equipos de protección individual contra caídas. Además, solo se permite una plataforma de trabajo en cada torre móvil, donde la plataforma superior debe ser exclusivamente una plataforma de trabajo, mientras que las plataformas inferiores se consideran plataformas intermedias, con la posibilidad de convertirse en plataformas de trabajo si se les añade protección lateral, incluyendo un rodapié. Las distancias entre las plataformas de trabajo, donde la distancia desde la base hasta el primer piso debe ser igual o menor a 3,40 m, y la distancia entre plataformas sucesivas debe ser igual o menor a 2,25 m . Asimismo, la superficie de la base, cuando esté presente, no debe ubicarse a más de 0,60 m del suelo.
Figura 3. Andamio torre móvil con escalera interior. https://www.ascandamios.es/andamio-torre-movil-con-escalera-interior-135x190cm-altura-430
Entre los componentes más relevantes de este tipo de andamio, se encuentran los siguientes:
Rueda pivotante: es una rueda giratoria que se encuentra asegurada en la base de un elemento, permitiendo la movilidad de la torre. Esta rueda está equipada con un sistema de bloqueo o freno. Las ruedas deben estar firmemente unidas a la estructura, evitando cualquier posibilidad de desprendimiento accidental. Estas ruedas pueden ser de acero macizo, material plástico u otro similar, y se les permite estar recubiertas con una banda de goma para prevenir daños en las superficies de uso.
Pata regulable: parte integrada en la estructura que se utiliza exclusivamente para nivelar una torre cuando se encuentra en un terreno irregular o en pendiente. Esta pata está equipada con una rueda pivotante.
Elemento de anclaje: medio empleado para reforzar la estructura. Usualmente, se emplea una barra o un perfil hueco tubular dispuesto transversalmente. Un extremo de este elemento se conecta a la torre, mientras que el otro se fija a una pared o estructura vertical cercana. De esta manera, proporciona una restricción compresiva que previene el posible vuelco de la torre debido a fuerzas horizontales que actúen sobre ella.
Estabilizadores y puntales inclinados: son componentes que posibilitan la extensión de la altura de la torre y, en algunos casos, pueden estar equipados con ruedas. Se conectan a los montantes de la estructura mediante grapas y deben ser diseñados como elementos esenciales de la estructura principal. Además, deben contar con mecanismos de ajuste que garanticen un contacto firme con el suelo.
Plataforma de trabajo: compuesta por una superficie circundada por barandillas, barras intermedias y rodapiés. Su longitud recomendada puede variar entre 1 m como mínimo y hasta 3 m, con una anchura mínima de 0,60 m. Se exige una altura libre mínima entre pisos de 1,90 m y una capacidad de carga mínima de 150 kg/m², junto con una indicación clara de la carga máxima permitida. Esta plataforma se construye sobre una estructura metálica de acero o aluminio, que sostiene una chapa o contraplacado como superficie de trabajo. Para garantizar la seguridad, se requiere que la plataforma esté rodeada en los cuatro lados por una barandilla de al menos 90 cm de altura, aunque se sugiere una altura de 1 m ± 50 mm. Además, debe incluir una barra intermedia a una altura mínima de 0,45 m y un rodapié de al menos 0,15 m de altura. Es importante destacar que los elementos de las barandillas de seguridad no deben ser extraíbles, excepto mediante una acción intencionada directa.
Medios de acceso: el acceso a las plataformas de trabajo se efectúa desde el interior mediante los marcos estructurales diseñados para ello o a través de escaleras, ya sean de tramos, escalones o escalas de progresión vertical o inclinada. Estos medios de acceso deben cumplir con requisitos generales esenciales, como estar firmemente asegurados a la estructura para evitar desprendimientos accidentales, no apoyarse en el suelo, mantener una distancia máxima desde el suelo hasta el primer escalón de 0,4 m (o 0,6 m si el primer escalón es un piso) y no exceder los 4 m entre niveles de trabajo. Además, la distancia entre los peldaños debe ser uniforme en todos los tramos de las escaleras, y los peldaños deben contar con superficies antideslizantes para garantizar la seguridad.
Trampillas de acceso: deben ser abatibles y cumplir con dimensiones mínimas de 0,40 m de ancho por 0,60 m de largo, aunque se recomienda una anchura de 0,50 m en la práctica. Además, es fundamental que estas trampillas cuenten con un mecanismo de cierre automático de seguridad y se abran de manera que no obstruyan el paso. Después de utilizarlas para ascender o descender, es necesario cerrarlas de inmediato.
El uso de andamios y torres móviles se ve influenciado por diversos factores cruciales. Las condiciones meteorológicas, como fuertes vientos, lluvia o nieve, pueden limitar su utilización de manera segura, representando un riesgo para los trabajadores. La estabilidad de estos andamios, especialmente en torres móviles, es una prioridad fundamental, y en la mayoría de los casos, sobre todo a alturas considerables, requieren ser anclados a la pared para garantizar la seguridad en el trabajo. Además, es esencial contar con una superficie de apoyo adecuada, lo que a menudo implica la presencia de estabilizadores o anclajes a la pared, junto con la necesidad de que esta superficie esté nivelada y libre de obstáculos. Algunos andamios incorporan husillos reguladores que permiten sortear desniveles comunes, como aceras o bordillos, obstáculos típicos en trabajos en fachadas, por ejemplo.
En las torres de trabajo móviles, los principales riesgos incluyen caídas a diferentes niveles debido a montajes incorrectos, falta de seguridad en las plataformas, acceso inadecuado, vuelcos, rotura de plataformas y alteraciones en las trampillas de acceso. También existe el peligro de derrumbe debido a problemas en la superficie de apoyo, deformaciones o montajes deficientes, así como riesgos de caídas de materiales. La proximidad a líneas eléctricas y caídas al mismo nivel por falta de orden, golpes o sobreesfuerzos también son factores de riesgo. Es fundamental tomar medidas preventivas para mitigar estos peligros y garantizar la seguridad en el trabajo en torres de trabajo móviles.
ARCENEGUI, G.A. (2005). Disposiciones mínimas de seguridad y salud en la utilización de andamios (I y II). Revista del Colegio de Aparejadores y Arquitectos Técnicos de Alicante.
FUENTES GINER, B.; MARTÍNEZ BOQUERA, J.J.; OLIVER FAUBEL, I. (2001). Equipos de obra, instalaciones y medios auxiliares. Editorial UPV. Ref.: 2001-700.
Es un placer anunciar la invitación recibida para impartir una Conferencia Magistral dentro del XIII Coloquio de análisis, diseño y monitoreo estructural, en particular en el 13rd International Symposium on Structures, Geotechnics and Construction Materials STRUCTURES 2023. Mi ponencia tendrá lugar el martes 14 de noviembre del 2023 dentro de la sesión sobre diseño óptimo de estructuras.
