Special Issue “2nd Edition of Trends in Sustainable Buildings and Infrastructure”

Es un placer y todo un honor recibir la invitación del Prof. Moacir Kripka para presentar la tercera edición de su libro «Análise estrutural para Engenharia Civil e Arquitetura. Estruturas isostáticas«. Se trata de una edición, recién publicada este año 2021 (ISBN: 978-65-86235-11-1).

El profesor Kripka, es catedrático de estructuras en la Universidade de Passo Fundo, en Brasil, donde ejerce de profesor desde el año 1991. Ha sido director del Departamento de Ingeniería Civil y del Grado en Ingeniería, siendo actualmente editor de la revista Journal of Applied and Technological Sciences – CIATEC/UPF. Su área de investigación se centra fundamentalmente en la optimización de estructuras, por lo que ha sido de gran productividad para nosotros compartir experiencias durante su estancia de investigación (septiembre a diciembre de 2018). Fruto de esta colaboración, a parte de los relacionados con la investigación, se extienden al futuro intercambio de estudiantes y profesorado entre nuestras respectivas universidades y en la participación conjunta en proyectos de investigación y de transferencia tecnológica.

Las estructuras isostáticas son el sustento de la ingeniería como el suelo es el sustento de la vida o el lenguaje lo es para la comunicación. Una lectura atenta de este libro permite comprender el comportamiento de las estructuras isostáticas y su diseño. El libro abarca los conceptos fundamentales necesarios para el funcionamiento de las estructuras y los modelos estructurales, las reacciones de apoyo, las acciones en las estructuras y los esfuerzos solicitados. Didáctico, con explicaciones paso a paso para el análisis de vigas, pórticos, cerchas y rejillas, facilitará la apropiación de los conocimientos por parte de los estudiantes. Esta tercera edición incluye un nuevo capítulo sobre el cálculo de los desplazamientos en las estructuras. La teoría y los cálculos se acompañan de ejemplos e ilustraciones de obras civiles y, al final de cada capítulo, los ejercicios ayudan a comprender y fijar los conceptos involucrados, así como su aplicación en cualquier situación que se presente. Este libro está dirigido a los estudiantes de Ingeniería Civil y Arquitectura y sirve de guía para los profesores que imparten la asignatura.

Os dejo a continuación mi presentación a la tercera edición del libro en español (el original está en portugués). Espero que os sea de interés.

La ingeniería es algo vivo que se aplica y se transmite a las futuras generaciones. Nunca se empieza desde cero y, como le dijo Isaac Newton en una carta a Robert Hook “si he visto más lejos es porque estoy sentado sobre los hombros de gigantes”. Por tanto, la labor docente en ingeniería sustenta el avance técnico. Sin embargo, este progreso no es gratuito; necesita un esfuerzo ingente para resolver los problemas cada día más complejos a los que se enfrentan los ingenieros y requiere de una fuerte dedicación. Por ello, la docencia en ingeniería es algo vivo, debe nutrirse de la actividad profesional y de la investigación.

Una de las grandes satisfacciones que permite el mundo académico es encontrar almas gemelas cuyas preocupaciones técnicas y científicas son similares a las tuyas. Es el caso del profesor Moacir Kripka. Tuvimos la ocasión de mantener largas charlas durante una estancia de investigación que realizó hace unos meses en la Universitat Politècnica de València. El amor por las estructuras, la optimización o la sostenibilidad son campos comunes que permitieron un intercambio de ideas y experiencias que se plasmaron en varios artículos científicos de impacto internacional. Lo que empezó siendo un encuentro entre colegas terminó, al cabo de unos meses, en una complicidad y amistad que pervive en el tiempo.

Ha sido esta complicidad la que me ha hecho imposible rechazar la petición que me hizo para redactar el prólogo de su nuevo libro sobre análisis estructural. Todo un honor para mí, y por ello le estoy muy agradecido, pues se trata de introducir un libro redactado por un extraordinario docente en el ámbito de las estructuras en ingeniería civil y en arquitectura. Se trata de un texto capaz de explicar de forma sencilla los a veces complejos aspectos que presenta el análisis estructural. El libro aborda mediante ilustraciones y ejemplos los conceptos fundamentales del comportamiento de las estructuras, y por tanto, de su dimensionamiento. Aunque se trata de un texto orientado a la formación universitaria en el ámbito técnico, seguro que es una guía de apoyo para aquellos otros que se encuentran desarrollando plenamente su profesión.

Por último, y antes de que el lector empiece con avidez la lectura de este libro, me gustaría reflexionar sobre la necesidad de establecer fuertes cimientos conceptuales en el ámbito del análisis estructural. En efecto, hoy día estamos inmersos en la Cuarta Revolución Industrial, también conocida como Industria 4.0. Este concepto, acuñado en 2016 por Klaus Schwab, fundador del Foro Económico Mundial, incluye las tendencias actuales de automatización y de intercambio de datos. En este contexto se incluye la inteligencia artificial, la minería de datos, el Internet de las cosas, los sistemas ciberfísicos y los gemelos digitales, entre otros.

Pues bien, la simulación numérica, la modelización y la experimentación han sido los tres pilares sobre los que se ha desarrollado la ingeniería en el siglo XX. La modelización numérica, que sería el nombre tradicional que se ha dado al “gemelo digital” presenta problemas prácticos por ser modelos estáticos, pues no se retroalimentan de forma continua de datos procedentes del mundo real a través de la monitorización continua. Estos modelos numéricos (usualmente elementos finitos, diferencias finitas, volumen finito, etc.) son suficientemente precisos si se calibran bien los parámetros que lo definen. La alternativa a estos modelos numéricos son el uso de modelos predictivos basados en datos masivos big-data, constituyendo “cajas negras” con alta capacidad de predicción debido a su aprendizaje automático “machine-learning“, pero que esconden el fundamento físico que sustentan los datos (por ejemplo, redes neuronales). Sin embargo, la experimentación es extraordinariamente cara y lenta para alimentar estos modelos basados en datos masivos.

El cambio de paradigma, por tanto, se basa en el uso de datos inteligentes “smart-data paradigm“. Este cambio se debe basar, no en la reducción de la complejidad de los modelos, sino en la reducción dimensional de los problemas, de la retroalimentación continua de datos del modelo numérico respecto a la realidad monitorizada y el uso de potentes herramientas de cálculo que permitan la interacción en tiempo real, obteniendo respuestas a cambios paramétricos en el problema. Dicho de otra forma, deberíamos poder interactuar en tiempo real con el gemelo virtual. Por tanto, estamos ante otra realidad, que es el gemelo virtual híbrido.

Pues bien, todo este cambio de paradigma no debe olvidar los fundamentos en los que se basan los modelos. En el caso de las estructuras, la comprensión de los principios básicos que fundamentan su análisis resulta clave para la modelización numérica y la experimentación. Una buena base para estos cimientos es, por tanto, este libro del profesor Kripka sobre análisis estructural. Espero que disfruten de su lectura.

Víctor Yepes

Valencia, noviembre de 2019

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