El blog de Víctor Yepes

Método de la Dirección General de Carreteras para la determinación del tiempo disponible para el trabajo

Figura 1. Isolíneas de coeficientes de reducción de los días de trabajo (MOP, 1964).

En todo proyecto constructivo suele aparecer un anejo que trata del Plan de Obra donde se planifica la duración de cada una de las actividades que se van a desarrollar en una obra. Para ello, además de conocer las mediciones y los rendimientos de los equipos, es necesario establecer el número de días útiles para el trabajo, considerando tanto los datos climáticos como el calendario laboral del lugar.

La previsión de los días trabajables en función de la climatología puede estimarse de acuerdo con las recomendaciones de la publicación “Isolíneas de coeficientes de reducción de los días de trabajo”, editada por la División de Construcción de la Dirección General de Carreteras del M.O.P.T., actual Ministerio de Fomento. Los datos climáticos necesarios para su redacción pueden obtenerse de la publicación “Datos climáticos para Carreteras”, editada asimismo por la División de Construcción de la Dirección General de M.O.P.T. (1964). Según este método, para calcular el tiempo disponible en las distintas clases de obra, se establecen coeficientes de reducción aplicables al número de días laborables de cada mes.

Figura 2. Portada de la publicación “**Datos climáticos para Carreteras**” (MOP, 1964)

No obstante, si se dispone de datos recientes de los regímenes de precipitación y temperatura de estaciones meteorológicas lo suficientemente próximas a las obras, deben utilizarse dichos datos. Se trata de dar un orden de magnitud, pues en la práctica, durante la ejecución de las obras, la evolución del tiempo atmosférico en cada momento resulta impredecible. Sin embargo, con los resultados de este cálculo se podrá elaborar un plan de obra lo más ajustado posible, de modo que se reduzcan las desviaciones de plazo.

En la Figura 3 se muestra cómo los condicionantes climatológicos y los imprevistos influyen en el plazo de la obra. También es necesario conocer el desglose de las actividades, sus mediciones y el rendimiento de los equipos seleccionados.

Figura 3. Condicionantes para determinar el plazo de una obra.

Días aprovechables en la ejecución de las obras

Para estimar el número de días hábiles en la jornada laboral, se analizan los datos climáticos históricos de estaciones meteorológicas cercanas al área de trabajo.

Condiciones límite

Para cada clase de obra, se entiende por día útil de trabajo, en cuanto a la climatología se refiere, el día en que la precipitación y la temperatura del ambiente sean inferior y superior, respectivamente, a los límites que se definen a continuación.

No se consideran las altas del ambiente que impidan la puesta en obra del hormigón, tanto por el número inapreciable de días que se registran como por su caída dentro del microclima de una zona reducida.

Los límites que se presentan a continuación corresponden al método del MOP (1964). No obstante, se deberían adaptar a los condicionantes de las distintas disposiciones técnicas vigentes, así como a lo que el propio proyecto pudiese considerar.

Temperatura límite para la ejecución de unidades bituminosas: Es la temperatura por debajo de la cual no se pueden ejecutar riegos, tratamientos superficiales, por penetración ni mezclas bituminosas. Normalmente, se consideran 10 °C para tratamientos superficiales o de penetración y 5 °C para mezclas bituminosas.

Temperatura límite para la manipulación de materiales húmedos: Se determina en 0 °C la temperatura límite del ambiente para la manipulación de materiales naturales húmedos.

Precipitación límite diaria: Se definen dos valores: 1 mm/día, que limita el trabajo en ciertas unidades sensibles a la lluvia ligera; y 10 mm/día para el resto de los trabajos. Se considera que, con 10 mm de precipitación al día, es necesaria una protección especial para realizar cualquier trabajo.

Coeficientes de reducción por condiciones climáticas durante los trabajos

El número total de días hábiles disponibles para cada tipo de trabajo se calcula multiplicando el número de días laborables del mes por sus respectivos coeficientes reductores. A continuación, se enumeran dichos coeficientes:

Cálculo de los días utilizables para cada clase de obra en la fase constructiva

Para obtener los coeficientes de reducción promedio para cada tipo de trabajo y su ubicación, se asocia un factor meteorológico que afecta a la obra, tal y como se representa en la Tabla 1.

Tabla 1. Factores climáticos

Suponiendo que estos sucesos son independientes entre sí, como el trabajo debe cancelarse cuando se presente una de las condiciones adversas, los coeficientes de reducción se aplican de forma reiterada. La Tabla 2 muestra el coeficiente de reducción de los días laborables por clase de obra.

Tabla 2. Coeficientes reductores

Tras aplicar las fórmulas anteriores, se obtienen los valores correspondientes a cada mes y a cada coeficiente para un determinado lugar y año.

Para determinar los días utilizables netos de cada mes se contemplan dos factores de reducción; uno, el de los días de climatología adversa, cuyo coeficiente de reducción coincide con c_m, para cada clase de obra y, otro, el de los días no laborables c_f y que dependen de los días festivos que varían según el año, la localidad y los convenios laborales. El coeficiente c_f es el cociente entre los días laborables y los días totales del mes correspondiente.

Dado que los días festivos también pueden presentar condiciones meteorológicas adversas, se puede adoptar el criterio propuesto en la publicación de la Dirección General de Carreteras. En ese caso (1-c_m) representa la probabilidad de que un día cualquiera del mes presente climatología adversa para dicha clase de obra; y (1-c_m)·c_f, la probabilidad de que un día laborable presente una climatología adversa.

El coeficiente de reducción total será, por tanto:Para obtener una mayor precisión que la obtenida en el coeficiente de reducción arriba indicado, se podría emplear la fórmula siguiente:que representa la probabilidad de que un día del mes presente climatología favorable (c_m) y que sea laborable (c_f).

En la Figura 4 se recoge el número de días aprovechables del 2015 para la ejecución de las principales de obra para Ourense, tal y como figura en el “Proyecto de Trazado. Autovía A-76 Ponferrada-Ourense. Tramo: A Veiga de Cascallá-O Barco de Valdeorras”, elaborado por INECO.

Figura 4. Días aprovechables del 2015 para la ejecución de las principales de obra para Ourense. “Proyecto de Trazado. Autovía A-76 Ponferrada-Ourense. Tramo: A Veiga de Cascallá-O Barco de Valdeorras”, elaborado por INECO

Referencias:

MINISTERIO DE OBRAS PÚBLICAS (1964). Datos Climáticos para Carreteras. Dirección General de Carreteras.

YEPES, V. (2008). Productivity and Performance, in Pellicer, E. et al.: Construction Management. Construction Managers’ Library Leonardo da Vinci: PL/06/B/F/PP/174014. Ed. Warsaw University of Technology, pp. 87-101. ISBN: 83-89780-48-8.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 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

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

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.

Número de observaciones a realizar en un cronometraje

El cronometraje, junto con las observaciones instantáneas, constituye un procedimiento de medición del trabajo que permite determinar los tiempos improductivos y sus causas, y eliminarlas mediante su análisis. Se emplea como auxiliar del estudio de métodos para reducir o eliminar el tiempo de trabajo. El cronometraje es más apropiado para trabajos muy sistematizados y repetitivos, realizados por una o pocas unidades de recurso. En cambio, las observaciones instantáneas cubren el resto de los escenarios posibles, como trabajos poco sistematizados, con ciclos largos o realizados por numerosos recursos.

Una medición del tiempo requerido para una operación elemental en la que se divide un trabajo debe brindar cierta seguridad de que se recogen todas las posibles causas que pueden influir en los tiempos, incluidos los datos que se producen de forma esporádica. Para ello, las medidas se basan en una muestra representativa formada por un número determinado de ciclos sucesivos.

La Oficina Internacional del Trabajo recomienda cronometrar al menos 50 ciclos en operaciones breves y entre 20 y 30 ciclos en operaciones más largas. Sin embargo, es posible que con un número de lecturas superior a 10, el valor medio pueda cambiar tan poco que no merezca la pena aumentar el número de observaciones.

El número de ciclos a cronometrar depende, entre otros, de la duración de los elementos, de la precisión que se quiera para los tiempos representativos y de la estabilidad del operario o de la máquina cronometrada.

Duración de los elementos

Cuanto mayor sea la duración de los elementos, menor será la influencia de las causas de variación. Aunque los errores tengan el mismo valor absoluto, su valor relativo será menor. La Tabla 1 proporciona un ejemplo del número de lecturas según la duración de la operación (Alonso y Ruiz, 1982) .

Sin embargo, muchas empresas se basan en su propia experiencia o consideran la repetibilidad de la operación. Se otorga mayor importancia y se busca mayor exactitud en los trabajos más frecuentes.

Precisión deseada

Suponiendo que la distribución de probabilidad de los tiempos es normal, entonces se puede determinar el número de observaciones a realizar, de forma que la mayoría de los valores individuales no se desvíen del valor medio más allá de unos límites aceptables de variabilidad. Por lo tanto, se puede determinar el número de observaciones considerando el margen de error y una probabilidad fija de no excederlo.

Si tenemos n medidas, la media muestral se expresa como:

La desviación típica muestral sería:

Y se define el error cuadrático de la media, o desviación típica de la media, como:

Teniendo en cuenta las propiedades de la distribución normal, el 95,45 % de los valores probables de la media se encuentran en el intervalo de ±2Δx de la media.

De esta forma, si se hacen n lecturas, se puede calcular la media y su error cuadrático, lo cual nos indicará el error de cada lectura. Por aproximaciones sucesivas, se podría aumentar el número de lecturas hasta que el error no superara un límite determinado.

Supongamos, por ejemplo, que el error no sobrepase el 5%, con el nivel de confianza del 95,45%, entonces, el número n’ de observaciones será:

Y por tanto,

Si el número inicial de observaciones, n, es insuficiente al aplicar la fórmula, entonces se debe aumentar las observaciones a n’ y volver a comprobar.

Estabilidad del operario

Como se ha visto anteriormente, el número de observaciones n necesarias dependerá de la desviación típica muestral. Si el tiempo medido varía poco, se requieren pocas observaciones. Por tanto, es conveniente cronometrar a los operarios que realicen su trabajo de la forma más uniforme posible, en condiciones normalizadas. De esta forma, con un número relativamente bajo de medidas, se obtendrá el tiempo estándar como el promedio de las observaciones.

Sin embargo, no es posible desterrar la variabilidad, pues siempre existen ligeros errores en la lectura del cronómetro, pequeños cambios en el material o en la posición de la herramienta, variaciones en las propiedades del material o pequeñas variaciones no intencionadas en el ritmo del operario o en el patrón de movimientos.

Os paso un vídeo explicativo al respecto.

Referencias:

ALONSO, J.; RUIZ, J.M. (1982). Ingeniería de producción. Ediciones Deusto, Bilbao.

SERPELL, A. (2002). Administración de operaciones de construcción. Alfaomega, Ediciones Universidad Católica de Chile, Colombia.

Curso:

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

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Estudio del layout o de la distribución en planta de los almacenes en obra

Figura 1. Aspecto de una instalación de obra y acopios de material al aire libre. https://es.dreamstime.com/foto-de-archivo-editorial-kaliningrado-rusia-almac%C3%A9n-temporal-del-almacenamiento-de-los-productos-y-de-los-materiales-de-la-construcci%C3%B3n-image58934568

Los almacenes de materiales y maquinaria, tanto en una obra como en los parques de maquinaria, deben considerar una gran variedad de problemas interrelacionados relacionados con la sistematización física y contable. Es por ello que un almacén debería diseñarse para reducir costes y retrasos, así como interferir lo menos posible en el proceso productivo. Para ello, un sistema de almacenamiento debería cumplir los siguientes requisitos:

Posibilidad de una recepción cómoda de los materiales.
Instalaciones adecuadas al tipo de material almacenado y a sus exigencias de manipulación.
Posibilidad de una fácil distribución.
Minimizar los registros contables correspondientes a los movimientos físicos.

Para proyectar correctamente un almacén, deberíamos realizar un estudio del layout o de la distribución en planta, siendo los elementos de inventario y el espacio disponible los factores más importantes a tener en cuenta.

En la asignación del espacio de almacenamiento se deben considerar una serie de criterios relacionados con el tipo de existencias y el movimiento de materiales o maquinaria:

Separar las áreas destinadas a los materiales que, por su naturaleza, vayan a ser manipulados en grandes lotes o con gran frecuencia, de los que se mueven con poca frecuencia o en pequeños lotes, aunque de forma reiterada.
Reservar las zonas más accesibles o más próximas a los puntos de carga y descarga para el almacenamiento de los elementos de desplazamiento más frecuente.
Considerar qué elementos pueden almacenarse al aire libre, con o sin cobertura protectora.

Figura 2. Almacenamiento mediante estantes, con pasillos para transporte. https://www.ohra.es/sectores/materiales-de-construccion

Un buen estudio planimétrico debe considerar, entre otros, los siguientes objetivos:

Las instalaciones deben proyectarse para asegurar su máxima utilización.
Debe minimizarse los tiempos muertos y reducir la congensión del flujo de trabajo.
Debe preverse un mantenimiento eficiente de las áreas e instalaciones del almacén, que no obstaculice el desarrollo de los trabajos.
Debe garantizarse la mayor velocidad del flujo de materiales y la reducción de los tiempos de trabajo.
Se deben considerar las condiciones del trabajo del personal, respetando las exigencias de seguridad e higiene, así como la ergonomía.

Los almacenes de materiales en obra o en el parque de maquinaria normalmente utilizan sistemas con silos y cisternas, sistemas de estanterías de diversas clases (Figura 2) o sistemas paletizados (Figura 3). Sin embargo, también son habituales los almacenes al aire libre o en áreas no provistas de edificios. En este último caso, en las obras encontramos depósitos desordenados o a granel de materiales tales como los áridos.

Figura 3. Almacenamiento paletizados de sacos de cemento. https://www.cuevadelcivil.com/2013/03/almacenamiento-de-materiales.html

Para realizar un almacenamiento adecuado se debe planificar la distribución o layout incluyendo las actividades que se indican en la Figura 4 (Serpell, 2002). De esta forma, se conseguirá una distribución eficiente de los sistemas de almacenaje que contribuirá a la mejora de la productividad en la ejecución de la obra.

Figura 4. Diseño de la distribución en obra de los materiales (Serpell, 2002).

Analicemos brevemente cada uno de los elementos indicados en la Figura 3 (Serpell, 2002):

Materiales necesarios para la ejecución de la obra: la naturaleza de los materiales influye en el espacio requerido en el almacén.
Formas de almacenamiento y otras exigencias: el material que entra en un almacén pasa por varios movimientos que van desde el envío y descarga en la obra hasta el despacho y carga para llevarlo al tajo correspondiente. Por tanto se pueden usar tres tipos de almacenes en obra: un área temporal que minimice la distancia al tajo, un área de acopio de materiales, de mayores dimensiones y para materiales a granel no afectados por las condiciones ambientales, y almacenes cerrados o bodegas. A parte también se encuentran en obra otras instalaciones como talleres de fabricación (ferralla, encofrados, prefabricados, etc.).
Cantidad a almacenar y tamaño de la instalación: la cantidad de materiales a almacenar determinará el tamaño del almacén. Sin embargo, la planificación de la obra lamina el volumen necesario. En el layout, deberá minimizarse las áreas dedicadas a acceso, manipulación y otras actividades complementarias al propio almacenaje.
Calidad de las instalaciones: las características, y por tanto, el coste del almacén será función, entre otros factores, del tipo y duración de la obra, de las condiciones ambientales, de la protección contra el fuego, disponibilidad de material, reutilización de la instalación, la protección de los materiales o las exigencias de la propiedad.
Cercanía relativa: Se refiere a la proximidad de la instalación a los tajos y a la facilidad para recibir los materiales que llegan a obra.
Relaciones entre áreas de almacenamiento: Se trata de reducir al máximo el movimiento de operarios, materiales y equipos entre las distintas instalaciones.
Consideraciones varias: la flexibilidad de las instalaciones y la seguridad ante el robo como las correspondientes a los operarios, deberá considerarse en la planificación de los almacenes.

Os dejo un vídeo donde se explica el diseño de layout orientado al proceso.

Referencias:

PÉREZ GOROSTEGUI, E. (2021). Dirección de empresas. Editorial Universitaria Ramón Areces, 754 pp.

SERPELL, A. (2002). Administración de operaciones de construcción. Alfaomega, Ediciones Universidad Católica de Chile, Colombia.

Curso:

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

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Control eficiente de almacenes en obras: El método ABC

Figura 1. Método ABC para gestionar los inventarios

Ya hemos hablado de los almacenes de obra y su gestión en un artículo anterior. Ahora vamos a explicar brevemente cómo se pueden gestionar de forma eficiente a través del conocido método ABC.

Todos los sistemas de inventarios presentan un sistema de control cuya función es mantener un registro actualizado de los elementos almacenados, informar sobre el nivel de existencias, notificar las situaciones anormales y elaborar informes (Pérez Gorostegui, 2021). Sin embargo, un control minucioso solo sería necesario en unos pocos artículos, atendiendo al Principio de Pareto, según el cual, unos pocos artículos tienen mucha importancia, y muchos de ellos, poca. Este principio también suele llamarse como regla 80/20, que aplicado a un inventario significa que el 20 % de los elementos supone el 80 % de la inversión total, mientras que el 80 % de todos ellos, apenas supone el 20% de toda la inversión en stocks.

Se puede aplicar el Método ABC para controlar los elementos almacenados. Para ello se clasifican según su valor de uso anual (podría ser cualquier otro periodo), agrupándolos de acuerdo con el coste de su gasto anual: cantidad utilizada (consumida, vendida, empleada, etc.) coste unitario (o precio unitario). Para ello se dividen los elementos en tres grupos:

Grupo A: Suponen un porcentaje alto de la inversión total, de forma que, controlando este grupo, se tiene controlado casi todo el almacén. Representa generalmente el 10 % de los artículos, estando su valor de uso entre el 60 % y el 80 % del total.
Grupo C: Son aquellos cuyo control es poco interesante, pues siendo muy numeroso, su valor es pequeño. Suele ser el 50-70 % del total de artículos, significando solo entre el 5-10 % del valor total de uso
Grupo B: Tienen una importancia en relación al número de unidades del almacén parecida a la que tienen con referencia al valor total de la inversión del inventario. Abarca generalmente al 25 % de los artículos, y representa entre el 15-30 % del valor total de uso.

Lo sorprendente en este tipo de análisis es la similitud de la forma de las curvas ABC. En efecto, si el número de variedades es lo suficientemente grande, es similar con independencia del tipo de elementos almacenados.

Os dejo un vídeo explicativo al respecto.

Referencias:

PÉREZ GOROSTEGUI, E. (2021). Dirección de empresas. Editorial Universitaria Ramón Areces, 754 pp.

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Optimización de la vía en placa mediante metamodelos para mejorar la sostenibilidad de la construcción ferroviaria

Acaban de publicarnos un artículo en el Journal of Construction Engineering and Management-ASCE, revista indexada en el primer cuartil del JCR. Se trata de optimizar la vía en placa mediante metamodelos para mejorar la sostenibilidad de la construcción ferroviaria. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Este artículo no está publicado en abierto, pero podéis encontrarlo, solicitándolo, en esta dirección: https://www.researchgate.net/publication/360243758_Slab_Track_Optimization_Using_Metamodels_to_Improve_Rail_Construction_Sustainability o bien descargarlo directamente de la página web de ASCE: https://ascelibrary.org/doi/full/10.1061/%28ASCE%29CO.1943-7862.0002288

El ferrocarril es un medio de transporte eficaz, sin embargo, la construcción y el mantenimiento de las vías férreas tienen un impacto medioambiental importante en términos de emisiones de CO2 y uso de materias primas. Esto es especialmente cierto en el caso de la vía en placa, pues necesitan grandes cantidades de hormigón. También son más caras de construir que las vías convencionales con balasto, pero requieren menos mantenimiento y presentan otras ventajas que las convierten en una buena alternativa, especialmente para las líneas de alta velocidad. Para contribuir a un ferrocarril más sostenible, este trabajo pretende optimizar el diseño de una de las tipologías de vía en placa más comunes: RHEDA 2000. El objetivo principal es reducir la cantidad de hormigón necesaria para construir la losa sin comprometer su rendimiento y durabilidad. Para ello, se utilizó un modelo basado en el método de los elementos finitos (MEF) de la vía, emparejado con un metamodelo de kriging que permite analizar múltiples opciones de espesor de la losa y resistencia del hormigón de forma puntual. Mediante kriging, se obtuvieron soluciones óptimas que se validaron a través del modelo MEF para garantizar el cumplimiento de las restricciones mecánicas y geométricas predefinidas. Partiendo de una configuración inicial con una losa de 30 cm de hormigón con una resistencia característica de 40 MPa, se llegó a una solución optimizada, consistente en una losa de 24 cm de hormigón con una resistencia de 45 MPa, que arroja una reducción de costes del 17,5%. Este proceso puede aplicarse ahora a otras tipologías de losas para obtener diseños más sostenibles.

Abstract:

Railways are an efficient transport mode, but building and maintaining railway tracks have a significant environmental impact in terms of CO2 emissions and the use of raw materials. This is particularly true for slab tracks, which require large quantities of concrete. They are also more expensive to build than conventional ballasted tracks, but require less maintenance and have other advantages that make them a good alternative, especially for high-speed lines. To contribute to more sustainable railways, this paper aims to optimize the design of one of the most common slab track typologies: RHEDA 2000. The main objective is to reduce the amount of concrete required to build the slab without compromising its performance and durability. To do so, a model based on the finite-element method (FEM) of the track was used, paired with a kriging metamodel to allow analyzing multiple options of slab thickness and concrete strength in a timely manner. By means of kriging, optimal solutions were obtained and then validated through the FEM model to ensure that predefined mechanical and geometrical constraints were met. Starting from an initial setup with a 30-cm slab made of concrete with a characteristic strength of 40 MPa, an optimized solution was reached, consisting of a 24-cm slab made of concrete with a strength of 45 MPa, which yields a cost reduction of 17.5%. This process may be now applied to other slab typologies to obtain more sustainable designs.

Keywords:

Slab track; Optimization; Latin hypercube; Kriging; Finite-element method (FEM).

Reference:

MARTÍNEZ FERNÁNDEZ, P.; VILLALBA SANCHIS, I.; INSA FRANCO, R.; YEPES, V. (2022). Slab track optimisation using metamodels to improve rail construction sustainability. Journal of Construction Engineering and Management, 148(7):04022053. DOI:10.1061/(ASCE)CO.1943-7862.0002288

La medida de la productividad en las empresas constructoras

La productividad constituye uno de los elementos determinantes en la competitividad de cualquier empresa, y sobre todo de aquellas dedicadas a la construcción. Ello se debe al elevado margen de mejora que tiene esta actividad económica. De ello ya hemos hablado en varios artículos en este blog.

Recordemos que este concepto se define como la relación entre la producción y la cantidad de recursos consumidos en un periodo. Al tratarse de un concepto técnico, y no financiero, tanto la producción como los recursos se deben medir en unidades físicas.

Si existe un solo tipo de producto y de recurso, es sencillo calcular este ratio. Pero en una empresa nos interesa la productividad global, que es la relación entre su producción total, de todos sus productos, y el conjunto de factores empleados para conseguirla. Se hace notar que las unidades son heterogéneas, tanto en los productos como en los recursos. Para solucionar el problema, se deben valorar en unidades monetarias.

Al ser la productividad una medida técnica, ésta no se ve influenciada por la variación de precios en un periodo. Por eso es necesario que la productividad se pueda comparar de un periodo a otro, sin que las variaciones de los precios de productos y recursos interfieran en los resultados.

Para medir la productividad, por tanto, vamos a definir la terminología empleada (Pérez Gorostegui, 2021).

P_j: número de unidades físicas del producto j en el periodo 0, y p_j su precio unitario en ese periodo;

F_i: cantidad del factor i en el periodo 0, en unidades físicas, y f_i su coste unitario en dicho periodo;

Δ: variación experimentada por la variable en el periodo 1 respecto al periodo 0.

De esta forma se puede calcular la productividad de una empresa que utiliza m factores para realizar n productos valorando con los precios del año 0 (p_i y f_i):

siendo la del periodo 1:

Con estos cálculos, ya se puede definir el índice de productividad global (IPG) como:

La tasa de productividad global (TPG) medirá la proporción de variación de la productividad entre los dos periodos:

Asimismo, también puede interesar en qué proporción ha variado la producción de un periodo a otro. Mantenemos para ello los precios constantes. Con ello se define el índice de evolución de la cantidad de producción de Laspeyres:

Análogamente se podría establecer el índice de evolución de la cantidad de factores empleados:

Comparando las expresiones, es fácil deducir que:

Para el lector curioso, le dejo comprobar que si una empresa constructora elevó su producción un 15% el año pasado y tuvo que emplear un 5% menos de recursos, su productividad global subió un 21,05%.

Os dejo un vídeo donde se explica cómo se calcula la productividad global de una empresa.

En este otro vídeo se explica cómo se calcula el índice de productividad global.

Referencias:

HARRIS, F.; McCAFFER, R. (1999). Construction Management. Manual de gestión de proyecto y dirección de obra. Ed. Gustavo Gili, S.A., Barcelona, 337 pp. ISBN: 84-252-1714-8.

JORDAN, M.; BALBONTIN, E. (1986). Organización, planificación y control. Escuela de la Edificación, UNED, Madrid. ISBN: 84-86957-39-7.

PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.C.; MOURA, H.P.; CATALÁ, J. (2014). Construction Management. Wiley Blackwell, 316 pp. ISBN: 978-1-118-53957-6.

PÉREZ GOROSTEGUI, E. (2021). Dirección de empresas. Editorial Universitaria Ramón Areces, 754 pp.

VELASCO, J. (2014). Organización de la producción. Distribuciones en planta y mejora de los métodos y los tiempos. 3ª edición, Ed. Pirámide, Madrid. ISBN: 978-84-368-3018-7.

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Valoración del impacto social de puentes de hormigón y mixtos

Acaban de publicarnos un artículo en Sustainability, revista indexada en el JCR. Se trata de valorar distintas alternativas de puentes de hormigón o mixtos desde el punto de vista de la sostenibilidad social. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

La definición de sostenibilidad incluye tres pilares fundamentales: económico, medioambiental y social. Los estudios sobre el impacto económico en las infraestructuras de ingeniería civil se han centrado en la reducción de costes. No está necesariamente en consonancia con la sostenibilidad económica, pues no se cosideran otros factores económicos. Además, la evaluación del pilar social se ha desarrollado poco en comparación con la económica y la medioambiental. Es esencial centrarse en la sostenibilidad social y evaluar indicadores claros que permitan a los investigadores comparar alternativas. Además, los estudios de evaluación del ciclo de vida de los puentes se han centrado hasta ahora en soluciones de hormigón. Esto ha dado lugar a una falta de análisis del impacto de las alternativas de puentes mixtos. Este estudio se realiza en dos fases. La primera parte evalúa la sostenibilidad social y medioambiental de «la cuna a la tumba» con las bases de datos SOCA v2 y ecoinvent v3.7.1. Esta evaluación se realiza sobre cuatro alternativas de puentes de hormigón y mixtos con luces entre 15 y 40 m. Para obtener los indicadores sociales y medioambientales se ha utilizado ReCiPe y el método de ponderación del impacto social. La segunda parte del estudio compara los resultados obtenidos de la evaluación social y medioambiental de las alternativas variando la tasa de reciclaje del acero. Las alternativas de puente son la losa maciza de hormigón pretensado, la losa aligerada de hormigón pretensado, el cajón-viga de hormigón pretensado y el cajón-viga mixto. Los resultados muestran que las opciones compuestas son las mejores en cuanto al impacto medioambiental, pero las soluciones de viga cajón de hormigón son mejores en cuanto al impacto social. Además, un aumento de la tasa de reciclaje del acero aumenta el impacto social y disminuye el medioambiental.

Abstract

The definition of sustainability includes three fundamental pillars: economic, environmental, and social. Studies of the economic impact on civil engineering infrastructures have been focused on cost reduction. It is not necessarily in line with economic sustainability due to the lack of other economic factors. Moreover, the social pillar assessment has been weakly developed compared to the economic and the environmental ones. It is essential to focus on the social pillar and evaluate clear indicators that allow researchers to compare alternatives. Furthermore, bridge life cycle assessment studies have been focused on concrete options. This has resulted in a lack of analysis of the impact of composite bridge alternatives. This study is conducted in two stages. The first part of the study makes a cradle-to-grave social and environmental sustainability evaluation with the SOCA v2 and ecoinvent v3.7.1 databases. This assessment is carried out on four concrete and composite bridge alternatives with span lengths between 15 and 40 m. The social impact weighting method and recipe have been used to obtain the social and environmental indicators. The second part of the study compares the results obtained from the social and environmental assessment of the concrete and the composite alternatives varying the steel recycling rate. The bridge alternatives are prestressed concrete solid slab, prestressed concrete lightened slab, prestressed concrete box-girder, and steel-concrete composite box-girder. The results show that composite options are the best for environmental impact, but the concrete box girder solutions are better for social impact. Furthermore, an increase in the steel recycling rate increases the social impact and decreases the environmental one.

Keywords

Sustainability; bridges; structures; LCA; ReCiPe; SOCA

Reference:

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

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Integración del proyecto estructural en BIM. Estado del arte

Acaban de publicarnos en la revista Journal of Building Engineering, que está en el primer decil del JCR, un artículo de revisión sobre la integración del proyecto estructural en BIM. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Podéis descargar el artículo gratuitamente al tratarse de una publicación en acceso abierto: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S235271022200331X

La revolución hacia la Industria 4.0 en el sector AECO ha tomado como uno de sus puntos centrales el Building Information Modelling (BIM). Las capacidades de BIM para la automatización, la interoperabilidad y la sostenibilidad juegan un papel clave en este cambio. En este artículo se presenta una revisión bibliográfica sobre la adopción de BIM para el proyecto estructural. El objetivo de la revisión presentada es establecer el estado actual del conocimiento de la implementación de la metodología BIM en el campo del análisis estructural. Se han seleccionado trabajos relacionados con estos dos temas simultáneamente, BIM y análisis de estructuras, durante los últimos 10 años. La literatura se ha analizado desde dos enfoques diferentes. En primer lugar, se ha realizado un análisis bibliométrico, estudiando la producción sobre el tema. En segundo lugar, se han seleccionado y analizado 81 artículos representativos, estableciendo áreas temáticas a través del análisis de clúster. También se han clasificado los artículos a partir de varias categorizaciones basadas en el ciclo de vida estructural y su objetivo. Por último, se efectúa un análisis DAFO a partir de estos datos para crear un marco completo que muestre el estado de la integración del proyecto estructural en entornos BIM y los posibles desarrollos y riesgos futuros. Este conjunto de estudios muestra una tendencia hacia las herramientas de diseño y las nuevas construcciones. Mientras que la automatización y el diseño asistido por ordenador han sido una tendencia en la investigación durante varios años, se ha señalado una laguna en la investigación sobre el análisis estructural a través de BIM para los edificios existentes y del patrimonio, mostrando su capacidad para mejorar el análisis de los edificios existentes y su mantenimiento.

Highlights:

The state-of-art of the integration of the structural project into BIM environments has been performed.
A quantitative approach has been performed studying the scientific production of the topic.
A qualitative analysis through proof-reading 81 articles relates the design phase and the agent involved in it to weigh the received attention.
A cluster analysis on keywords of 81 articles reveal the trends in BIM research.
Discussion through SWOT system reveals the different trends, weaknesses and further opportunities in the research area.

Abstract:

The revolution towards Industry 4.0 in the AECO Industry has taken Building Information Modelling (BIM) as one of its central points. BIM abilities for automatization, interoperability and sustainability play a key role in this change. In this paper, a literature review about BIM adoption for the structural project is presented. The aim of the presented review is to clearly establish the current state of knowledge of the implementation of the BIM methodology in the field of structural analysis. Papers related to these two topics simultaneously, BIM and structure analysis, during the last 10 years have been selected. The literature has been analysed from two different approaches. First, bibliometric analysis has been performed, studying the production on the topic. Secondly, 81 representative papers have been selected and analysed, establishing thematic areas via cluster analysis. The articles have also been classified upon several categorizations based on the structural life cycle and their aim. Finally, a SWOT analysis is performed from this data to create a complete framework that shows the state of the integration of the structural project in BIM environments and possible future developments and risks. This set of studies shows a tendency towards design tools and new buildings. While automatization and computer-aided design have been a trend in the research for several years, a research gap on the structural analysis via BIM for existing and heritage buildings has been pointed out, showing its ability to improve the analysis of existing buildings and its maintenance.

Keywords: BIM; Structural project; Building performance; Literature review; Life cycle

Referencia:

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

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Primer Congreso CONSTRUC LATAM 2022

Tengo el honor de anunciar la invitación recibida por parte de los organizadores del Primer Congreso CONTRUC LATAM 2022 para impartir una conferencia el lunes 16 de mayo de 2022, a las 15:00 horas (hora de Colombia) cuyo tema es «Gestión del mantenimiento de las carreteras con presupuestos restringidos«, en la Sala 2: pavimentos. La conferencia se realizará en línea.

El evento lo organiza el Instituto de Especialización en Construcción y Vialidad, que es un instituto de enseñanza especializada que cuenta con la colaboración de docentes nacionales e internacionales de reconocido prestigio. Cuenta con sedes en Perú y Bolivia. Los temas de los que tratará el congreso son los de geotecnia, puentes, construcción, transporte y tránsito, obras de infraestructura y pavimentos.

El enlace a la página web del congreso con la información correspondiente se encuentra en: https://www.construclatam.com/

Plan de calidad de obra del constructor en el Código Estructural

Figura 1. Entendiendo lo que es el plan de calidad de una obra

En el ámbito de la gestión de la calidad siempre se ha llamado «Plan de Calidad» a la aplicación del sistema de calidad de una empresa a un producto determinado. En efecto, según la norma ISO 9000:2015 “Fundamentos y vocabulario”, un plan de calidad es una especificación de los procedimientos y recursos asociados a aplicar, cuándo deben aplicarse y quién tiene que aplicarlos a un objeto específico. Por tanto, una empresa constructora que disponga de un sistema de calidad, desarrollará un plan de calidad que se adapte a cada obra. Si subcontratara una parte, debería el subcontratista tener su propio plan de calidad o bien asumir el de la empresa principal.

Lo habitual es que la empresa certifique su sistema de gestión de la calidad según la norma UNE-EN ISO 9001, pero podría hacerlo bajo cualquier otro modelo. Sin embargo, esta certificación es voluntaria, salvo que el cliente la exija para un contrato determinado. En efecto, la gestión del sistema de calidad se materializa y documenta en un Manual de Calidad, en un Manual de Procedimientos (obligatorios y específicos de la actividad) y en el Plan de Calidad. Es la llamada pirámide documental del sistema de calidad.

De hecho, el Código Estructural exige al constructor en determinados casos la posesión de un sistema certificado conforme a la UNE-EN ISO 9001. Por ejemplo, en el Artículo 22.4 esta exigencia se aplica al caso de un control de ejecución a nivel intenso. También aparece en el Anejo 2 referido al índice de contribución de la estructura a la sostenibilidad. Sin embargo, se deslizan erratas en la redacción como en el Anejo 18 de bases de cálculo, donde se refiere a la norma en la versión del año 2000, cuando la versión vigente es la del 2015.

Pues bien, el Código Estructural, en vez de simplificar los términos y acogerse al vocabulario internacionalmente aceptado, utiliza conceptos similares que resultan confusos. Estamos hablando del plan de obra (cronograma) y el programa (procedimiento) de autocontrol del constructor. He tenido que utilizar los paréntesis para señalar que el plan de obra también se puede llamar cronograma, y que el programa de autocontrol también se llama procedimiento de autocontrol (véase el Artículo 19 Plan y programa de control). De estos términos confusos ya hemos hablado anteriormente en otros artículos. De hecho, no es posible diferenciar si el plan de obra y el programa de autocontrol son dos documentos diferentes o es uno solo. Parece que cada administración pública o gremio en la construcción ha querido redefinir los conceptos sobre la calidad de forma particular. Curioso es el nombre de Plan de Aseguramiento de la Calidad (P.A.C.) de la Dirección General de Carreteras (1995).

El Artículo 17 sobre criterios generales de la calidad de las estructuras indica que el «sistema de aseguramiento de la calidad aplicado al proyecto en sí, se describirá en el denominado procedimiento de autocontrol del constructor«. El Artículo 22.1 sobre control de la ejecución mediante comprobación del control de producción del constructor determina que «el programa de autocontrol contemplará las particularidades concretas de la obra, relativas a medios, procesos y actividades y se desarrollará el seguimiento de la ejecución de manera que permita a la dirección facultativa comprobar la conformidad con las especificaciones del proyecto y lo establecido en el Código. Para ello, los resultados de todas las comprobaciones realizadas serán documentados por el constructor, en los registros de autocontrol«. También añade lo siguiente: «en función del nivel de control de la ejecución, el constructor definirá un sistema de gestión de los acopios suficiente para conseguir la trazabilidad requerida de los productos y elementos que se colocan en la obra«. Además, dicho programa de autocontrol del constructor deberá ser aprobado por la dirección facultativa antes del inicio de las obras. Es decir, que lo que internacionalmente se conoce como «Plan de Calidad» se llama en el Código Estructural «Procedimiento de autocontrol«.

Por tanto, ya que no es posible diferenciar el plan de obra (cronograma) y el programa (procedimiento) de autocontrol del constructor como dos documentos separados, nos referiremos a ellos como plan de calidad de obra, elaborado por el constructor y aprobado por la dirección facultativa.

Figura 2. El control de la calidad de la obra según el Código Estructural. Elaboración propia.

Para la redacción del plan de calidad de obra se debe tener en cuenta el Plan de Control, que es un documento del proyecto. Aunque resulta implícito, es evidente que este plan de control del proyecto debe ser coherente con el resto de documentos de dicho proyecto, y en particular, con el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares. Es en el proyecto donde se deben recoger las condiciones del control de recepción de los materiales, las de ejecución de las unidades de obra y las condiciones de aceptación y rechazo. De esta forma, el constructor puede desarrollar dentro de su plan de calidad un Programa de Puntos Críticos de Inspección (PPI) donde se determinan los puntos de parada donde la dirección facultativa realiza el control exterior en la fecha prevista para que no se produzcan retrasos. Es por eso que también se llama cronograma al plan de obra del constructor. El Artículo 22.1 deja al constructor de documentar todas las comprobaciones realizadas en los llamados «registros de autocontrol«, que, evidentemente, se asocian de forma implícita a los PPI.

Sin embargo, el Código Estructural, para liar un poco más este tema, asocia el PPI al llamado «Programa de Control«. El objetivo es que el PPI englobe no solo el autocontrol del constructor sino que aparezcan todos los agentes implicados. Y si fuera poca la confusión, en el Artículo 19 nos dice que en el caso de obras de puentes de carretera, el programa de control puede estar incluido en el llamado «esquema director de la calidad«.

La única forma de entender este galimatías es dar una interpretación simple a lo que el Código Estructural dice. Digamos que el plan de calidad de una obra es un documento que redacta el constructor para adaptar su sistema de gestión de la calidad a lo recogido por el proyecto. Dicho documento recoge las condiciones aceptación de materiales y unidades de obra, para lo cual incluye un PPI asociado al cronograma de la obra para evitar interrupciones y el sistema de gestión de los acopios. Cuando la dirección facultativa aprueba dicho documento, entonces cambia de nombre y se llama, a partir de ese momento, Programa de Control que incluye, como hemos visto, el PPI. Como podéis ver he tenido que simplificar bajo el nombre «plan de calidad de una obra» al «plan de obra (cronograma) y el programa (procedimiento) de autocontrol» del constructor. No solo es simple, sino que utiliza la nomenclatura internacional en el ámbito de la calidad. En la Figura 3 figura la pirámide documental de un sistema de gestión de la calidad de una empresa y las definiciones particulares que emplea el Código Estructural.

Figura 3. Equivalencia entre la nomenclatura internacional sobre calidad y la empleada por el Código Estructural. Elaboración propia.

García Valcarce et al. (2004) indican que un plan de calidad de obra debería incluir las formas de trabajar, los recursos y la secuencia de actividades que tienen que realizarse. Por lo tanto, debería recoger lo siguiente:

Datos generales de la obra (propiedad, proyectista, dirección facultativa, contrato, etc.)
Documentación para la ejecución
Documentación del proyecto
Organigramas nominales de producción y calidad
Partes de obra subcontratadas
Procedimientos de ejecución
Medios de trabajo necesarios, propios o ajenos
Organización y funcionamiento del control interno (PPI y fichas de autocontrol)
Registros de todas las inspecciones y controles
No conformidades detectadas y acciones correctivas aplicadas

El resultado de aplicar el plan de calidad es una serie de documentos que sirven para demostrar la gestión realizada. A modo de ejemplo, se podrían citar los siguientes (García Valcarce et al., 2004): acta de replanteo, certificado final de obra, informes del control de calidad realizado, certificados de calidad de los materiales, resultados de los ensayos de los materiales, certificados parciales del control sobre la calidad de la ejecución, planos definitivos de lo realmente ejecutado, instrucciones de uso y mantenimiento.

Os he grabado un vídeo explicativo que espero resulte de interés.

Os dejo algún vídeo explicativo genérico sobre el plan de calidad de una obra.

Referencias:

DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS (1995). Libro de la calidad. Ministerio de Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente, Madrid, 132 pp.

GARCÍA VALCARCE, A.; SÁNCHEZ-OSTIZ, A.; GONZÁLEZ, P.; CONRADI, E.; LÓPEZ, J.A. (2004). Manual de dirección y organización de obras. Editorial Dossat 2000, Madrid, 362 pp.

YEPES, V. (2001). Garantía de calidad en la construcción. Tomo 1. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-660. Depósito Legal: V-3150-2001.

YEPES, V. (2001). Garantía de calidad en la construcción. Tomo 2. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-961. Depósito Legal: V-3151-2001.

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