El blog de Víctor Yepes

Diseño regenerativo y métodos modernos de construcción: La crisis del paradigma de la sostenibilidad

Figura 1. Edificio Media-TIC. Enric Ruiz Geli. El Poblenou, Barcelona. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Edificio_Media-TIC._Enric_Ruiz_Geli.jpg

La construcción y gestión de infraestructuras constituyen un sector económico clave, tanto por sí mismo como por su papel fundamental en el soporte de la actividad social. Sin embargo, la creciente conciencia de la necesidad de construir de manera sostenible ha impulsado la puesta en marcha de nuevas tecnologías y materiales. Entre las tecnologías clave para hacer más sostenibles las infraestructuras se encuentran el uso de materiales de construcción ecológicos y sostenibles, la adopción de energías renovables, como paneles solares y aerogeneradores, la iluminación LED, los sistemas urbanos de drenaje sostenible, los materiales de aislamiento térmico y los sistemas de sensorización y automatización. El empleo de estos materiales y tecnologías puede ayudar a reducir la huella de carbono de las infraestructuras, disminuir el consumo de energía y de recursos no renovables, generar ahorros económicos y mejorar la calidad del agua. Además, estas opciones pueden favorecer la eficiencia de la infraestructura y la calidad de vida de los usuarios. Pero es claramente insuficiente.

El paradigma de la sostenibilidad está en crisis. Ya no se considera suficiente la reducción de los impactos ambientales asociados a la actividad humana, sino que también deben contemplarse los aspectos económicos y sociales. Alcanzar este equilibrio resulta complejo, pues a veces la sostenibilidad ambiental no es compatible con la social ni con la económica. No obstante, el reto es claro: preservar los recursos naturales, el patrimonio, la cultura, el equilibrio social, los ecosistemas y muchos otros aspectos para las generaciones futuras.

Por tanto, el paradigma actual se cuestiona cuando el antiguo canon de “reciclar, reducir y reutilizar” ya no es suficiente y debe ser reemplazado por otro que consiste en “restaurar, renovar y reponer”. Este enfoque representa un nuevo paradigma para mejorar el entorno construido: el Diseño Regenerativo, también conocido como “regenerative design” en inglés. En la actualidad, reducir los impactos ambientales resulta insuficiente ante la aceleración del cambio, por lo que es necesario adoptar un enfoque de diseño regenerativo que genere impactos positivos a lo largo de todo el ciclo de vida de una infraestructura.

El diseño regenerativo implica la restauración de los ecosistemas y fomenta el desarrollo de los ecosistemas naturales y humanos. Para lograrlo, se requiere un cambio de pensamiento y de diseño, con un enfoque holístico e integrado. Además, este nuevo paradigma exige incorporar un alto nivel de conocimientos científicos que no se encuentran en el diseño convencional. No podemos ignorar la herencia de etapas anteriores, pero los proyectistas y los encargados de tomar decisiones necesitan ampliar sus horizontes. El nuevo desafío requiere un profundo conocimiento de diversas áreas y, en algunos casos, la colaboración de varios especialistas, así como herramientas apropiadas, nuevos métodos de investigación, pautas y estrategias de diseño.

Figura 2. Ciudad del Puerto de Malmö. Autor: Jorge Franganillo
https://www.flickr.com/photos/franganillo/43494905904

Los Métodos Modernos de Construcción (Modern Methods of Construction, en inglés) se refieren a un enfoque que emplea tecnologías y procesos innovadores para mejorar la eficiencia y la calidad de la construcción. Incluyen la prefabricación de componentes en una fábrica, el uso de materiales más ligeros y resistentes y la adopción de técnicas constructivas más rápidas y precisas. Estos nuevos procedimientos se relacionan con el diseño regenerativo, pues ambos buscan promover prácticas más sostenibles y responsables con el medio ambiente. Este enfoque se basa en la comprensión de que los edificios y la infraestructura pueden tener un impacto positivo al proporcionar servicios ecosistémicos como la purificación del aire y del agua, la protección contra inundaciones y la mitigación del cambio climático.

Por tanto, estamos ante un cambio de paradigma, ya que los métodos modernos de construcción pueden ser herramientas valiosas para el diseño regenerativo. Al emplear materiales más sostenibles, reducir los residuos de construcción y disminuir la huella de carbono, estos nuevos métodos pueden contribuir a crear edificios y comunidades más sostenibles y eficientes. Además, pueden contribuir a la construcción de infraestructuras que promuevan la regeneración del medio ambiente y la salud de la comunidad.

La investigación y la innovación en este ámbito están siendo punteras en España, tanto en las universidades como en los institutos tecnológicos y en las empresas. En el Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) de la Universitat Politècnica de València, el grupo de investigación que dirijo se enfoca en promover la sostenibilidad de las infraestructuras en todas las etapas de su ciclo de vida, desde el diseño hasta la demolición, mediante técnicas de optimización heurística multiobjetivo, toma de decisiones y análisis del ciclo de vida social y ambiental.

Figura 3. Puente de la Gran Belt, Dinamarca. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:GreatBeltBridgeTRJ1-edit.JPG

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Prototipo de examen para la asignatura de Procedimientos de Construcción

Mis estudiantes agradecen que les proporcione exámenes muy parecidos a los que tendrán que hacer. Estoy en este momento impartiendo las primeras clases de la asignatura de Procedimientos de Construcción a los estudiantes del doble grado de Matemáticas-Ingeniería Civil de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Valencia.

El nivel de dificultad del examen real será muy similar. Además, este tipo de ejercicios permite a los estudiantes enfrentarse a los problemas, consultar al profesor sobre su resolución y aprender del proceso de evaluación.

De momento, solo he tenido la oportunidad de realizar tres unidades correspondientes a sondeos y perforaciones, técnicas de mejora del terreno y control del nivel freático. El tipo de examen es el que dejo a continuación.

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Trabajo Fin de Máster sobre análisis del ciclo de vida y optimización del puente de la Bahía de Zhanjiang (China)

Acaba de defender su Trabajo Fin de Máster el estudiante Zijian Cao para obtener el Máster Universitario en Planificación y Gestión en Ingeniería Civil. Se trata del análisis del ciclo de vida y de la optimización aplicados al puente de la Bahía de Zhanjiang, en China. He tenido la oportunidad de ser su director de máster, aunque ha sido un verdadero reto debido a la dificultad del idioma. Al cabo de unos años, Zijian ya habla español con fluidez. Ha obtenido la calificación de sobresaliente. Mi más sentida enhorabuena.

El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación HYDELIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. Os paso el resumen de su trabajo. Espero que os sea de interés.

En la actualidad, el mundo está avanzando hacia un modelo de desarrollo más sostenible para hacer frente al grave impacto ambiental. En este sentido, los investigadores tienen que enfocarse en la innovación de materiales, el manejo del personal y el uso de maquinaria, con el fin de controlar y reducir la contaminación ambiental mediante métodos científicos y medidas eficaces de optimización, logrando así un desarrollo sostenible y respetuoso con el medio ambiente en las construcciones.

Puente de la Bahía de Zhanjiang. https://megaconstrucciones.net/?construccion=puente-bahia-zhanjiang

Para llevar a cabo este trabajo, se ha realizado una investigación exhaustiva sobre los factores que influyen en el impacto ambiental de las construcciones, analizando la información actual sobre los impactos ambientales en China y en países europeos. Posteriormente, se ha establecido un modelo teórico efectivo que permita aplicar un Análisis de Ciclo de Vida (ACV) y se han utilizado modelos de cálculo y software de análisis para alcanzar los objetivos de la investigación.

El enfoque principal del trabajo consiste en el análisis teórico y el estudio de casos. A través del modelo teórico establecido, se realiza un análisis detallado de los impactos de los materiales, la planificación y el diseño, la instalación, el mantenimiento, la operación y la demolición de puentes complejos. Sobre la base del modelo teórico original, se han contemplado métodos de diseño, métodos de construcción y gestión, que se benefician del ahorro de costos y la reducción de emisiones. Este trabajo no solo aporta resultados concretos, sino que también establece un marco para futuras investigaciones en este campo. Además, proporciona datos, modelos y métodos de investigación sobre la sostenibilidad en la construcción.

Gestión del mantenimiento de carreteras con presupuesto limitado

Tengo el placer de anunciar una conferencia invitada que impartiré el próximo día 3 de marzo de 2023, a las 17:00 h, titulada “Gestión del mantenimiento de carreteras con presupuesto limitado”.

Esta charla está auspiciada por el Instituto Tecnológico de la Construcción. Se trata de una institución de educación superior de habla hispana, radicada en México, especializada en el ramo de la construcción, que logra una formación teórico-práctica de sus alumnos y es reconocida por el liderazgo y la calidad de sus egresados.

Este instituto, como se puede ver en su página web, nace en 1983 como respuesta de la Cámara Mexicana de la Industria de la Construcción a las necesidades de sus afiliados de contar con profesionales especializados en materia de construcción. Así, se logra que el proceso de vinculación escuela-industria de la construcción sea total, pues gracias a los estudios universitarios impartidos se ha formado a ejecutivos y gestores de empresas constructoras.

Existe un formulario para quienes queráis participar en este evento. El enlace es el siguiente: https://t.co/oHzVxz6iQ6

Mejora de la gestión del paisaje en un puerto deportivo mediante la participación pública

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Land, indexada en el JCR. En este caso, se ha analizado la mejora de la gestión del paisaje en un puerto deportivo de Granada mediante la participación pública en la identificación y evaluación de los valores paisajísticos. El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación HYDELIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Los valores paisajísticos se refieren a los atributos percibidos en un paisaje y son importantes para los usuarios de los puertos deportivos, pues reflejan sus percepciones y pueden ayudar a los gestores a medir su grado de satisfacción. Este estudio se centró en identificar y evaluar los valores paisajísticos de Marina del Este (Granada, España), utilizando entrevistas y un cuestionario para aumentar la participación de las partes interesadas y los usuarios.

Primero, se realizó un análisis DAFO a partir de las entrevistas con la dirección para recopilar sus percepciones. Luego, se aplicó una encuesta que recibió 104 respuestas de visitantes y usuarios para recoger los valores paisajísticos del puerto deportivo. Se emplearon los métodos ANOVA y PCA para comprobar su adecuación.

Los resultados indicaron que el puerto deportivo debe transmitir una atmósfera de tranquilidad y bienestar, pero también se debe mejorar la hospitalidad y el mantenimiento relacionados con el turismo náutico. Se identificaron problemas relacionados con la falta de espacio y con el exceso de urbanización del entorno. Los gestores deben analizar estos resultados para identificar las causas de las discrepancias y proponer soluciones al modelo de gestión establecido. La percepción de las partes interesadas y de los usuarios puede ayudar a implementar políticas más consensuadas, con mayor aceptación e implicación.

Vista general de Marina del Este con el Peñón de las Caballas como elemento estructurante

Abstract:

Landscape values are related to people’s attributes of a perceived landscape. They reflect marina user perceptions, thus serving as a feedback tool for marina managers to assess user satisfaction. This study focused on identifying and assessing a marina’s landscape values. We took Marina del Este (Granada, Spain) as a case study. We considered interviews and a questionnaire to devise methods to enhance stakeholder and user participation. First, the SWOT analysis from stakeholder interviews enabled us to collect management’s perceptions. Second, the survey collected the marina’s landscape values from 104 respondents, including visitors and users. ANOVA and PCA methods were applied to check the suitability of the values. The results showed that the marina should be in keeping with an atmosphere of tranquility and well-being. Nevertheless, there was a need to improve values related to nautical tourism, such as hospitality and maintenance, dealing with the lack of space and an excess of urbanization in the surroundings. Marina managers should consider these outcomes and analyze the points of improvement to establish the causes of these disagreements and propose solutions for the established management model. The perception of stakeholders and users can enable more consensual policies with greater acceptance and involvement.

Keywords:

Landscape value; marina; management; SWOT; ANOVA; PCA.

Reference:

MARÍN, R.; YEPES, V. (2023). Landscape values in a marina in Granada (Spain): Enhancing landscape management through public participation. Land, 12(2):492. DOI:10.3390/land12020492

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Evaluación del coste del ciclo de vida mediante la función de densidad espectral de potencia en un puente de hormigón en ambiente costero

Acaban de publicarnos un artículo en el Journal of Marine Science and Engineering, 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 un ambiente costero. El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación HYDELIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

En los últimos tiempos, se han llevado a cabo reparaciones y mantenimiento en estructuras para prevenir el colapso súbito y los consiguientes daños económicos y humanos. La presencia de iones cloruro es un factor natural que contribuye a la degradación de las estructuras en entornos marinos, reduciendo su vida útil. Por lo tanto, es esencial supervisar con regularidad el estado de los edificios costeros de hormigón para repararlos a tiempo. El objetivo de este estudio es evaluar el método de densidad espectral de potencia (PSD) como un método no destructivo de detección de daños para monitorizar la ubicación y la cantidad de daños causados por los iones cloruro durante la vida útil de una estructura. Se utilizan diferentes enfoques, como la evaluación del ciclo de vida (LCA) y su coste (LCCA).

En este sentido, en primer lugar, se calculó el daño por corrosión causado por los cloruros en función de la distancia de la zona al agua de mar para determinar la vida útil de cada parte de un puente de hormigón en ambiente marino mediante el método convencional. A continuación, se estimó el deterioro del hormigón, basándose en la corrosión de las barras de refuerzo cada año. El método PSD permitió controlar la pérdida anual de sección transversal de la armadura, las variaciones en las características dinámicas (como la rigidez y la masa) y la vida útil de la estructura del puente mediante ecuaciones de sensibilidad y un algoritmo de mínimos cuadrados lineales. Por último, se compararon los costes del ciclo de vida (CCV) y los de mantenimiento y reparación del método PSD con el método convencional, en función de la ubicación y la calidad de los daños, en cada año de vida del puente hasta el final de su vida útil. Los resultados mostraron que esta estrategia fue muy eficaz para reducir y optimizar los costes de mantenimiento y reparación derivados de la corrosión por cloruros.

Figura 1. Dimensiones de un vano del puente de Arosa

Abstract:

Repairs and maintenance have recently been necessary to prevent sudden structural collapses, which can cause human and financial damage. Chloride ions are natural factors in marine environments that degrade structures and reduce lifespan. Therefore, it is essential to regularly monitor the condition of concrete coastal buildings to ensure timely repairs. This study aims to evaluate the performance of the power spectral density (PSD) method as a non-destructive damage-detection technique for monitoring the location and extent of damage caused by chloride ions throughout a structure’s lifespan. The study employs different approaches, including life-cycle assessment (LCA) and life-cycle cost assessment (LCCA). The conventional method calculates chloride corrosion damage based on the distance from seawater to determine the service life of each part of a coastal concrete bridge. The next stage forecasts the bridge’s concrete deterioration based on the rebar corrosion each year. The PSD method monitors the annual loss of reinforcement cross-sectional area, dynamic characteristics such as stiffness and mass changes, and the bridge structure’s lifespan using sensitivity equations and the linear-least-squares algorithm. Finally, the LCCA and maintenance and repair costs of the PSD method are compared with those of the conventional method, based on the location and severity of damage, for each year of the bridge’s life until the end of its service life. The results show that this strategy effectively reduces and optimizes the maintenance and repair costs caused by chloride corrosion.

Keywords:

Life-cycle cost assessment (LCCA); non-destructive damage-detection technique; chloride ion attack; steel corrosion; power spectral density method (PSD); concrete coastal bridge.

Reference:

HADIZADEH-BAZAZ, M.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2023). Life-cycle cost assessment using the power spectral density function in a coastal concrete bridge. Journal of Marine Science and Engineering, 11(2):433. DOI:10.3390/jmse11020433

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Tipos de perforación rotopercutiva con martillos hidráulicos

Figura 1. https://www.monografias.com/trabajos68/tubos-exploracion-taladros-explotacion-subterranea/tubos-exploracion-taladros-explotacion-subterranea2

La perforación rotopercutiva con martillos hidráulicos es el método predominante en las voladuras a cielo abierto. Dentro de esta técnica se identifican tres grupos principales. De los dos primeros ya hemos hablado en sendos artículos de este blog.

El primer grupo son los martillos en cabeza, donde la rotación y la percusión ocurren fuera del barreno y se transmiten mediante la espiga y la sarta hasta la boca de perforación. Los martillos pueden ser neumáticos o hidráulicos, siendo estos últimos los más comunes. El rango de perforación es hasta 89 mm de diámetro y profundidades máximas de 15-20 m debido a las pérdidas de energía que se producen en la transmisión de la percusión a través del varillaje, siendo la desviación que es mayor en comparación con otros grupos. Las ventajas incluyen un menor coste de equipo y de energía, accesorios de perforación más económicos que los de los martillos de fondo, mayor velocidad de perforación y mayor facilidad de automatización de los equipos. Sin embargo, sus desventajas son una mayor desviación y un mantenimiento más complejo.

El segundo grupo es el martillo en fondo, donde la percusión se realiza directamente sobre la boca de perforación y la rotación se realiza en el exterior del barreno. El pistón se acciona mediante aire comprimido o agua, mientras que la rotación puede ser neumática o hidráulica. El rango de perforación va de 89 mm a 250 mm de diámetro y una profundidad máxima de 60 m. Las ventajas incluyen una velocidad de perforación constante a lo largo de la profundidad, menor desgaste en la boca y mayor vida útil del varillaje. Las desventajas son una menor velocidad de perforación y mayores costos de los fungibles, como los tubos y las bocas. Además, se puede perder el martillo si se atranca en el fondo del barreno.

El tercer grupo es el Sistema COPROD, que combina la tecnología de martillo en cabeza y en fondo para la perforación. Se utilizan perforadoras similares a las de martillo en cabeza, pero se llevan a cabo la percusión y la rotación del martillo por separado, lo que une la velocidad de perforación del martillo en cabeza con la menor desviación del martillo en el fondo. El varillaje transmite la percusión y el aire de barrido necesarios hasta la boca del pozo. La rotación también se realiza desde la superficie mediante una tubería exterior unida al varillaje mediante guías, lo que proporciona mayor rigidez y peso y reduce el espacio entre las paredes del barreno y el varillaje. Entre las ventajas se incluyen el aumento del diámetro de perforación, el menor riesgo de atranques, el menor consumo de energía, la mayor vida útil de los accesorios de perforación y la menor desviación en comparación con otros métodos. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el COPROD puede resultar más costoso que otros métodos.

Os dejo algunos vídeos explicativos sobre la perforación COPROD que espero que os sean de interés.

Referencias:

DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS (1998). Manual para el control y diseño de voladuras en obras de carreteras. Ministerio de Fomento, Madrid, 390 pp.
INSTITUTO TECNOLÓGICO GEOMINERO DE ESPAÑA (1994). Manual de perforación y voladura de rocas. Serie Tecnológica y Seguridad Minera, 2ª Edición, Madrid, 541 pp.
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.
UNIÓN ESPAÑOLA DE EXPLOSIVOS (1990). Manual de perforación. Rio Blast, S.A., Madrid, 206 pp.
YEPES, V. (2022). Maquinaria para sondeos, movimientos de tierras y construcción de firmes. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 22.

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Ponencia invitada en CEVISAMA: Nuevas técnicas para reducir costes y mejorar la sostenibilidad de los elementos constructivos

Me complace anunciar que he sido invitado a impartir una ponencia en CEVISAMA, titulada “Nuevas técnicas para reducir costos y mejorar la sostenibilidad de los elementos constructivos”, que tendrá lugar el jueves 2 de marzo de 2023 a las 10:00 h. Esta ponencia se llevará a cabo en el Foro Cevisama Build, en el Nivel 3 del Pabellón 1 de Feria Valencia, que acogerá a numerosos profesionales y empresas del sector de la construcción sostenible y de la bioconstrucción. El programa completo del evento se puede encontrar en el siguiente enlace: https://cevisama.feriavalencia.com/actividades/programa-completo/.

Durante mi intervención, repasaré los principales logros que ha alcanzado nuestro grupo de investigación en los últimos 15 años y destacaré las posibilidades que tienen las empresas para incorporar las nuevas tecnologías y reducir los costos de producción, a la vez que mejoran la sostenibilidad de sus productos, especialmente en el sector de la construcción.

Cevisama 2023 reunirá a marcas insignia del sector cerámico, del baño y de la piedra natural, y contará con novedades como “Cevisama Tech”, un área exclusiva que mostrará las últimas soluciones en innovación y tecnología aplicadas a la industria cerámica.

En su última edición, celebrada en 2020, Cevisama reunió a más de 800 firmas y marcas y recibió la visita de 90.000 profesionales, de los cuales más de 21.000 fueron visitantes extranjeros.

Optimización multiobjetivo de pasarelas atendiendo a criterios de sostenibilidad y confort del usuario

Acaban de publicarnos un artículo en el International Journal of Environmental Research and Public Health, revista indexada en el JCR. Se trata de la optimización multiobjetivo de pasarelas atendiendo al coste, a las emisiones de CO₂ y a la aceleración vertical causada por el paso humano. El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación HYDELIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. Se trata de una colaboración con la Universidad Passo Fundo, de Brasil.

La tendencia hacia estructuras más sostenibles se está convirtiendo en una demanda creciente y los ingenieros pueden aplicar técnicas de optimización para mejorar el proceso de diseño y dimensionamiento. Esto permitirá encontrar soluciones que reduzcan los costos y los impactos ambientales y sociales. En el caso de las pasarelas peatonales, es esencial garantizar el bienestar de los usuarios, así como cumplir con los estándares de seguridad, especialmente en lo relativo a las vibraciones humanas. Con este objetivo en mente, se llevó a cabo una optimización multiobjetivo de un puente peatonal de acero y hormigón. Se buscó minimizar el costo, las emisiones de dióxido de carbono y la aceleración vertical causada por la actividad humana. Se aplicó la técnica de Búsqueda de Armonía Multiobjetivo (MOHS) para obtener soluciones no dominadas y generar un Frente de Pareto. Se analizaron dos escenarios con diferentes emisiones unitarias obtenidas a partir de una evaluación de su ciclo de vida en la literatura. Los resultados demuestran que, al aumentar el costo de la estructura en un 15%, la aceleración vertical disminuye de 2,5 a 1,0 m/s². Para ambos escenarios, la relación óptima entre la altura del alma y la luz total se sitúa entre Le/20 y Le/16. La altura del alma, la resistencia del hormigón y el espesor de la losa son las variables de diseño con mayor impacto en la aceleración vertical. Las soluciones Pareto-óptimas mostraron una sensibilidad considerable a los parámetros variados en cada escenario, lo que se tradujo en cambios en el consumo de hormigón y en las dimensiones de la viga de acero soldado. Esto destaca la importancia de realizar un análisis de sensibilidad en los problemas de optimización.

Abstract:

The demand for more sustainable structures has been shown to be growing. Engineers can use optimization techniques to aid in designing and sizing, achieving solutions that minimize cost and environmental and social impacts. In pedestrian bridges subjected to human-induced vibrations, it is also important to ensure user comfort, in addition to security verification. In this context, this paper aims to perform a multi-objective optimization of a steel-concrete composite pedestrian bridge, minimizing cost, carbon dioxide emissions, and vertical acceleration caused by human walking. For this, the Multi-Objective Harmony Search (MOHS) was applied to obtain non-dominated solutions and compose a Pareto Front. Two scenarios were considered, each with different unit emissions obtained from a life-cycle assessment in the literature. Results show that increasing the structure cost by 15% reduces the vertical acceleration from 2.5 to 1.0 m/s². In both scenarios, the optimal ratio of web height to total span (L_e) lies between L_e/20 and L_e/16. The web height, concrete strength, and slab thickness were the design variables with the most influence on the vertical acceleration value. The Pareto-optimal solutions were considerably sensitive to the parameters varied in each scenario, changing concrete consumption and dimensions of the welded steel I-beam, evidencing the importance of carrying out a sensitivity analysis in optimization problems.

Keywords:

Multi-objective optimization; pedestrian bridge; sustainability; harmony search; carbon emissions

Reference:

TRES JUNIOR, F.L.; YEPES, V.; MEDEIROS, G.F.; KRIPKA, M. (2023). Multi-objective Optimization Applied to the Design of Sustainable Pedestrian Bridges. International Journal of Environmental Research and Public Health, 20(4), 3190. DOI:10.3390/ijerph20043190

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Influencia de la ubicación en la selección de equipos de dragado

Figura 1. Draga de cuchara. https://pxhere.com/es/photo/1274135

El emplazamiento influye en la selección del equipo de dragado. Entre los factores que intervienen se incluyen las dimensiones del área a dragar, la profundidad de dragado, la exposición ambiental, la ubicación de los puntos de descarga, las restricciones medioambientales del lugar, entre otros. A continuación, se presenta una breve descripción de cada uno de ellos.

Dimensiones de la zona a dragar

Las dimensiones de la zona donde se llevará a cabo el dragado condicionan la selección de los equipos. En espacios reducidos, como canales estrechos, no es posible emplear máquinas de gran tamaño, que requieren cierto espacio para funcionar de manera óptima. Además, las grandes dimensiones a menudo requieren grandes volúmenes de dragado, por lo que el uso de dragas de cuchara no suele recomendarse debido a su baja producción real.

Profundidad de dragado

El calado de la zona de trabajo es crucial, ya que las dragas están diseñadas para operar a una profundidad específica. Aunque es posible aumentar el calado, suele encarecer el costo de la draga. Este desafío se agrava en dragados de pequeña escala, donde elegir equipos grandes para aumentar la profundidad de dragado puede provocar un sobredimensionamiento excesivo y un aumento significativo de los costes.

Las bombas sumergibles modernas permiten que los equipos de dragado hidráulico alcancen calados significativos. Si bien los equipos mecánicos también alcanzan grandes profundidades, su rendimiento se ve limitado por la mayor duración del ciclo de trabajo.

La profundidad del área de trabajo afecta la maniobrabilidad del equipo. La draga autoportante opera en aguas profundas y es capaz de excavar a 30 m o incluso más. Sin embargo, con menor profundidad, los equipos grandes pueden encallar, ya que alcanzan calados de 6 a 10 m cuando están cargados. A profundidades reducidas, se recomienda el uso de cualquier tipo de draga equipada sobre pontón, debido al pequeño calado nominal que presenta.

Algunos equipos son capaces de trabajar en cauces de calado más bajo del necesario para su desplazamiento, pues van abriendo camino mientras realizan el dragado. Este es el caso de las dragas de pala o de retroexcavadora cuando operan en avance.

Grado de agitación

En zonas con oleaje fuerte, no se recomiendan las dragas estacionarias, ya que el oleaje puede dañar la embarcación y los anclajes. Igualmente, el uso de barcazas presenta riesgos, pues pueden sufrir daños durante la maniobra de acercamiento por choques con los gánguiles.

Al usar una draga estacionaria, se deben tomar precauciones adicionales y mantener un remolcador disponible para trasladar la embarcación a un lugar seguro ante un temporal inesperado. Además, los anclajes de la draga y las tuberías de vertido pueden causar problemas de navegación para las embarcaciones cercanas, por lo que es importante considerar el tráfico marítimo antes de seleccionar el equipo y los métodos de operación.

En resumen, las condiciones del agua, como las mareas y las tormentas, son factores críticos en dragados en aguas interiores, costeras o ríos caudalosos. Por ejemplo, en la regeneración de playas y la excavación de zanjas cercanas a la costa, las condiciones del mar dictarán el método y el rendimiento del trabajo.

Ubicación del punto de vertido

El emplazamiento del vertido es un factor crucial al elegir el equipo de dragado. Cuando los puntos de vertido se encuentran cerca de la zona de extracción, se recomienda utilizar una draga con cabezal cortador. Sin embargo, si no es posible instalar tuberías flotantes, las mejores opciones son las dragas de rosario o de succión.

Por otro lado, si los puntos de vertido se alejan más de un kilómetro de la zona de dragado, se deben descartar las tuberías o el vertido por impulsión. En este caso, se recomiendan las dragas de succión si el material decanta adecuadamente en la cántara; de lo contrario, las dragas mecánicas combinadas con gánguiles de transporte.

Requerimientos medioambientales de la zona

Las restricciones medioambientales en la zona a dragar y en el recorrido del transporte pueden condicionar los proyectos de dragado. En algunos casos, la presencia de fauna y flora protegidas impide llevar a cabo estas operaciones, mientras que en otros se requieren equipos especiales para evitar el enturbiamiento del agua, como dragas de succión o cucharas cerradas para terrenos fangosos. Por este motivo, es necesario utilizar sistemas de posicionamiento precisos. Además, es importante valorar los impactos de las operaciones de dragado en los núcleos urbanos cercanos. Esto incluye considerar los olores y ruidos generados por el uso de equipos mecánicos, en especial cuando se dragan rocas.

Figura 2. Conducciones de dragado en playa. https://www.publicdomainpictures.net/es/view-image.php?image=93081&picture=playa-de-dragado

Referencias:

BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2^nd edition, Willey, 434 pp.

CLEMENTE, J.J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2010). Temas de procedimientos de construcción. Equipos de dragado. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 2010.4038.

SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno. Madrid, 323 pp.

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