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Cambio en el enfoque del Código Estructural respecto a los criterios generales para la gestión de la calidad de las estructuras

Vamos a dedicar unas líneas a revisar las novedades formales y de fondo de las bases para la gestión de la calidad que aporta el nuevo Código Estructural. Lo primero que llama la atención es el cambio de nombre que recibe el actual Artículo 17 «Criterios generales para la gestión de la calidad de las estructuras» respecto a lo dispuesto en la anterior instrucción EHE-08 en su Artículo 78 «Criterios generales de control».

Si bien es cierto que en el ámbito de la calidad es diferente el concepto de control respecto al de gestión de la calidad, veamos si han existido cambios sustanciales que justifiquen el paso del control a la gestión de la calidad.

Para ello hay que aclarar algunos conceptos en torno a la calidad que aparecen mezclados a lo largo del Código Estructural y que difieren en su significado. Se trata de control, aseguramiento y gestión de la calidad. Sin entrar en mayores detalles, diremos que el control de calidad se asocia a la inspección y se enfoca a la detección de errores. El aseguramiento de la calidad se centra en la prevención de los defectos y, por tanto, trata de garantizar un determinado nivel de calidad. La gestión de la calidad presenta un enfoque más amplio que se utiliza para describir un sistema que relaciona un conjunto de variables relevantes para implementar principios, prácticas y técnicas para la mejora de la calidad. Cuando estamos en el entorno de las normas ISO 9000, también se define el concepto de Sistema de Gestión de Calidad, que sería el conjunto de políticas, procesos y procedimientos documentados que definen la forma en que la empresa elaborará y entregará el producto o servicio a sus clientes para asegurarse su satisfacción. Por tanto, vemos que existen diferencias de fondo entre los conceptos que no se distinguen bien en el Código Estructural. Para los que estéis interesados en ampliar este tema, os dejo un artículo denominado «Evolución de la gestión de la calidad» en este mismo blog.

Lo primero que destaca en el nuevo Código Estructural es el cambio en el foco de atención respecto a la calidad de las estructuras. En la EHE-08 es la dirección facultativa la que se responsabiliza, en representación de la propiedad, de las comprobaciones de control suficientes para asumir la conformidad de la estructura en relación con los requisitos básicos del proyecto. El Código Estructural da un giro que introduce diversos aspectos a tener en cuenta:

El Código Estructural se centra en la calidad de conformidad a la recepción de la estructura, de acuerdo con los requisitos exigibles en el proyecto. Este énfasis implica una elevada responsabilidad en la calidad del proyecto. Cualquier errata u omisión, o bien una modificación posterior en obra, son aspectos que no vendrían recogidos en el proyecto original.
La responsabilidad de la dirección facultativa en relación con la aceptación de la estructura queda limitada a su ámbito competencial y siempre que se derive de la aplicación de un sistema de gestión de la calidad acorde con lo establecido en el Código. Esta posición implicaría la existencia de aspectos en la aceptación de la calidad de la estructura que quedaría fuera de la responsabilidad de la dirección facultativa. No queda claro a qué sistema de gestión de calidad se refiere, ¿de la constructora?, ¿del propietario?, ¿de la dirección facultativa? El sistema de gestión de la calidad, tal y como se entiende actualmente, sería el certificado mediante la norma ISO 9001.
El artículo 17.2.1 del Código Estructural introduce dos novedades respecto a las obligaciones y responsabilidades del control de la dirección facultativa en relación con la EHE-08: (1) control de los productos una vez recepcionados hasta su colocación y (2) recopilar y archivar la documentación del control realizado.
La responsabilidad de la garantía de la calidad de la estructura recae en el constructor. Para ello el Código obliga a que el constructor disponga de un sistema de aseguramiento de la calidad propio que evidencie el cumplimiento a los requerimientos de control e inspección establecidos por el proyecto y por el Código. La particularización del sistema de aseguramiento de la calidad del constructor aplicado a una obra específica se llama procedimiento de autocontrol del constructor. Surge una duda razonable cuando las faltas de conformidad en la calidad de recepción debida a la existencia de defectos u omisiones en el proyecto de la estructura, o modificaciones posteriores del mismo, siguen siendo responsabilidad del constructor.
Otro de los aspectos importantes que se incorpora en el código es que la propiedad tiene la responsabilidad de la consecución de la garantía suficiente en la comprobación de las estructuras. Para ello deberá elegir entre un control llevado a cabo por un laboratorio o entidad de control independiente que desarrolle su actividad para la dirección facultativa, o bien un control combinado entre el llevado por el constructor y un control externo llevado por la dirección facultativa, que podrá estar asistida por laboratorios o entidades de control independientes. Aunque la dirección facultativa podría optar, bajo su supervisión y responsabilidad, por una alternativa de control diferente pero equivalente. El Código Estructural ya no asume de forma explícita un sistema de control equivalente por parte de la dirección facultativa mediante el empleo de materiales, productos y procesos en posesión de distintivos de calidad oficialmente reconocidos según el anterior Anejo nº 19, a los que se les podría aplicar consideraciones especiales.
Por último, el Código Estructural deja claro que el coste del control de calidad efectuado por la dirección facultativa y estimado en el plan de control se considere de forma independiente en el presupuesto, retribuyéndose directamente por la propiedad y no por la constructora. Este último aspecto es novedoso respecto a la EHE-08, donde el abono de las actividades de control por parte de la propiedad era solo una recomendación. Tampoco debería abonarse estos importes por parte de la dirección facultativa o del autor del proyecto.

En apretada síntesis, hemos presenciado en el nuevo Código Estructural una deriva explícita de responsabilidades hacia la empresa constructora y hacia la propiedad, matizando mucho más las responsabilidades exigibles a la dirección facultativa. También se detecta una evolución del control al aseguramiento de la calidad, dentro de un entorno de gestión de la calidad donde se comparten en mayor medida las responsabilidades. No obstante, la filosofía del control de la calidad descansa fundamentalmente en la propiedad y en la dirección facultativa, mientras que el aseguramiento de la calidad se encuentra más centrado en el constructor.

Os dejo un vídeo que he grabado explicando este tema.

Os transcribo a continuación la parte inicial del Artículo 17 del Código Estructural, para que comprobéis como queda el texto definitivo. Este artículo se complementa con 17.1 Definiciones y 17.2 Agentes del control de la calidad.

Artículo 17. Criterios generales para la gestión de la calidad de las estructuras.

Las estructuras deberán presentar para su recepción una calidad conforme con los criterios y especificaciones definidos en su proyecto, de forma que pueda asumirse el cumplimiento, con una garantía suficiente, de los requisitos exigibles a la estructura en su proyecto.

La dirección facultativa en representación de la propiedad, deberá asumir desde su ámbito competencial dicho cumplimiento para la aceptación de la estructura, cuando así se derive de la aplicación de un sistema de gestión de la calidad de acuerdo con los criterios establecidos en este Código.

La garantía de la calidad de dicha estructura será responsabilidad del constructor. Para ello, el constructor de una estructura dispondrá de un sistema de aseguramiento de la calidad propio que incluya las evidencias necesarias para dar cumplimiento a los requerimientos del control e inspección establecidos en el correspondiente proyecto de ejecución y en este Código Estructural. Este sistema de aseguramiento de la calidad aplicado al proyecto en sí, se describirá en el denominado procedimiento de autocontrol del constructor.

La dirección facultativa, en representación de la propiedad, deberá velar porque se efectúen las comprobaciones de control suficientes que le permitan asumir la conformidad de la estructura en relación con los requisitos básicos para los que ha sido concebida y proyectada.

Cuando la propiedad decida la realización de un control del proyecto de la estructura, podrá comprobar su conformidad de acuerdo con lo indicado en la tabla 17.1.

La conformidad de la estructura precisará también de la realización de los controles efectuados durante su ejecución que se señalan en la tabla 17.1.

Tabla 17.1 Definición de tipos de conformidad

Este Código contempla una serie de comprobaciones que permiten desarrollar los controles anteriores.

La propiedad, en función de las características de la estructura, establecerá la sistemática general para conseguir la garantía suficiente en la comprobación de la conformidad de los productos y procesos incluidos en este Código, para lo que podrá optar por una de las siguientes alternativas:

a) un control basado en una comprobación estadística del producto o proceso, llevada a cabo por un laboratorio o entidad de control independiente que desarrolle su actividad para la dirección facultativa, o
b) un control basado en una comprobación estadística del producto o proceso, llevada a cabo directamente por el constructor, combinado con un control externo del anterior llevado a cabo por la dirección facultativa, asistida o no por laboratorios o entidades de control independientes.

No obstante, la dirección facultativa podrá también optar, por otras alternativas de control siempre que demuestre, bajo su supervisión y responsabilidad, que son equivalentes a las establecidas en este código.

Las decisiones que se deriven del control se orientaran a garantizar el buen funcionamiento y seguridad de la estructura durante el periodo de vida útil definido en el proyecto.

Siempre que la legislación aplicable lo permita, el coste del control de calidad efectuado por la dirección facultativa y estimado en el plan de control deberá considerarse de forma independiente en el presupuesto de cualquiera de las actuaciones referentes a la obra y será retribuido directamente por la propiedad y no por la empresa constructora.

En cualquier caso, los agentes responsables del control deberán estar en disposición de demostrar su capacidad para realizar las labores de control establecidas, de acuerdo con lo contemplado al efecto en la normativa vigente que sea aplicable.

Por su interés, también recogemos los comentarios que del Artículo 17 realiza el propio Código para interpretar mejor su contenido:

«Las actividades de control que prescribe este Código tienen como objetivo conseguir un determinado nivel de garantía para el usuario, basándose para ello en:

- - la identificación de las obligaciones y responsabilidades de cada uno de los agentes, durante la construcción de la estructura y
  - la aplicación de unos principios que permitan asumir a la dirección facultativa, en representación de la propiedad, el cumplimiento de las especificaciones establecidas en el proyecto, en su caso con un determinado nivel de significación.

Las comprobaciones de control definidas en este Código se refieren exclusivamente a actividades relativas a la estructura. Al ser ésta un elemento integrado normalmente en una obra de mayor envergadura (edificio, carretera, etc.), la dirección facultativa debe velar por la coordinación de este control con el del resto de la obra.

En el caso de los productos, los criterios definidos para su aceptación están, normalmente, definidos para mantener en valores suficientemente bajos la probabilidad global β_G de aceptar un lote de producto no conforme con la especificación definida en el proyecto (riesgo global del usuario).

La comprobación de que se respetan dichos valores de probabilidad debe efectuarse mediante la aplicación del control de recepción. No obstante, cuando el control de producción permita avalar al menos un cierto nivel de la garantía requerida para el usuario, este Código permite que se consideren complementariamente el control de recepción y el control de producción.

En función de las partes a las que representa pueden distinguirse los siguientes tipos de control:

a. Control interno. Se lleva a cabo por el proyectista, el contratista, subcontratista o el proveedor, cada uno dentro del alcance de su tarea específica en el proceso de producción, pudiendo ser realizado por propia iniciativa o de acuerdo con las reglas establecidas ya sea por el cliente o por una organización independiente. Se suele asimilar al autocontrol o control de producción.

b. Control externo o de recepción es el realizado por un agente independiente del proceso de producción y el llevado a cabo por un profesional u organización independiente encargado de esta labor por la Propiedad o por la autoridad competente. Consiste en comprobar las medidas del control interno y establecer procedimientos adicionales de control independientes con criterios de aceptación o rechazo que complementan los sistemas de control interno.

El control de contraste de la dirección facultativa es de aplicación especialmente en el proceso de control de ejecución de las estructuras, según los capítulos 14 y 24 de este Código».

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

Laboratorios y entidades de control de calidad en el Código Estructural

https://www.geotecnia.org/gmd/laboratorio-de-control-de-calidad

Dentro de los agentes clave del control de la calidad en las estructuras están los denominados «laboratorios y entidades de control de calidad«. No es una novedad que en Código Estructural dedique un apartado específico a su definición (Art. 17.2.2), pues la anterior Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08 también se ocupaba de este tema (Art. 78.2.2). No obstante, con el nuevo código, el alcance del articulado relacionado con los laboratorios y entidades de control de calidad se extiende a las estructuras de acero y mixtas, no solo a las de hormigón.

Comparando ambas normas, no ha habido cambios de gran calado de fondo, aparte de la corrección ortográfica de algunas palabras (poner en minúscula, por ejemplo «Dirección Facultativa» o «Propiedad»). Vamos a analizar a continuación los cambios que se han realizado.

Una de las primeras modificaciones detectadas se refiere a la independencia de los laboratorios de control. En la EHE-08 se establecía que la independencia no era necesaria en el caso de laboratorios pertenecientes a la propiedad. Es evidente que la intención era referirse exclusivamente a la Administración cuando actúa como propiedad. Esto se aclara en el nuevo Código Estructural cuando establece que la independencia se extiende a la propiedad de la obra, salvo en el caso que se trate de obras promovidas por una Administración. De todos modos, tanto los laboratorios como las entidades de control deberán demostrar su independencia respecto al resto de los agentes involucrados en una obra de edificación (Capítulo III de la Ley 38/1999, de 5 de noviembre, de Ordenación de la Edificación).
Otra novedad en relación con los laboratorios de control es la posibilidad de que la propiedad o su representante pueda visitar los laboratorios para verificar su idoneidad. Se trata de que pueda comprobar los equipos e instalaciones, capacitación de los trabajadores y procedimientos de trabajo. Antes podía ser objeto de conflicto, pues no quedaba clara dicha posibilidad.
También aparece la obligatoriedad de que, si el constructor quisiera contrastar los resultados del control externo, el laboratorio implicado debe cumplir los requisitos de capacidad e independencia anteriormente mencionados.
La acreditación de los laboratorios privados pasan a regirse por el Reglamento (CE) N.º 765/2008 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 9 de julio para los ensayos correspondientes; o, bien, mediante el cumplimiento de los requisitos establecidos por el Real Decreto 410/2010, de 31 de marzo, que tengan declarados los ensayos correspondientes. Se considerará su inscripción en el Registro General del CTE en la Sección correspondiente a Laboratorios de Ensayo para el Control de Calidad de la Edificación. Ya no se contempla en el Código Estructural el Real Decreto 2200/1995 o la acreditación que otorgaban las Administraciones Autonómicas en las áreas de hormigón. Tampoco se contempla la inclusión de estos laboratorios en el registro general establecido por el Real Decreto 1230/1989, ya derogado.
También hacemos referencia al cambio introducido respecto a las entidades de control de calidad. Con el Código Estructural, en el caso de obras de edificación, deberán justificar su capacidad mediante el cumplimiento de los requisitos establecidos en el Real Decreto 410/2010, de 31 de marzo.
Por último, creemos que hay un error en la redacción del Código Estructural en relación con las entidades de control. En efecto, en la EHE-08, tanto para los laboratorios como para las entidades, se explicitaba lo siguiente: «Esta independencia no será condición necesaria en el caso de laboratorios/entidades de control de calidad pertenecientes a la propiedad». Este párrafo se ha cambiado para los laboratorios en el Código Estructural, tal y como hemos explicado en el punto 1, pero no se ha modificado para las entidades de control. Solo tiene sentido si la propiedad es la Administración, pero no en otros casos, salvo que sea un autocontrol. Baste recordar que los intereses de la propiedad y de los usuarios últimos no tienen porqué coincidir.

Tengamos en cuenta, además, que el laboratorio será independiente del que utilice el fabricante de hormigón preparado para su control de producción conforme al Real Decreto 163/2019, de 22 de marzo.

Os reproduzco a continuación los correspondientes artículos del Código Estructural, para que comprobéis como queda el texto definitivo.

17.2.2 Laboratorios y entidades de control de calidad.

La propiedad encomendará la realización de los ensayos de control a un laboratorio que sea conforme a lo establecido en el apartado 17.2.2.1. Asimismo, podrá encomendar a entidades de control de calidad otras actividades de asistencia técnica relativas al control de proyecto, de los productos o de los procesos de ejecución empleados en la obra, de conformidad con lo indicado en 17.2.2.2. En su caso, la toma de muestras podrá ser encomendada a cualquiera de los agentes a los que se refiere este apartado siempre que disponga de la correspondiente acreditación, salvo que esta no sea exigible de acuerdo con la reglamentación específica aplicable.

Los laboratorios y entidades de control de calidad deberán poder demostrar su independencia respecto al resto de los agentes involucrados en la obra. Previamente al inicio de la misma, entregarán a la propiedad una declaración, firmada por persona física, que avale la referida independencia y que deberá ser incorporada por la dirección facultativa a la documentación final de la obra.

17.2.2.1 Laboratorios de control.

Los ensayos que se efectúen para comprobar la conformidad de los productos a su recepción en la obra en cumplimiento de este Código, serán encomendados a laboratorios privados o públicos con capacidad suficiente e independientes del resto de los agentes que intervienen en la obra. Esta independencia se extiende a la propiedad de la obra, salvo en el caso que se trate de obras promovidas por una Administración.

La propiedad o la persona en quien delegue podrá visitar a los laboratorios con objeto de verificar su idoneidad para desarrollar los trabajos encomendados. El alcance de la visita recogería la adecuación de los equipos e instalaciones, capacitación de los trabajadores y procedimientos de trabajo.

En el caso de que el constructor realice ensayos para contrastar los resultados del control externo, como medida adicional para asegurar la calidad de la obra, el laboratorio implicado deberá cumplir los requisitos de capacidad e independencia reflejados en el primer párrafo de este apartado.

Los laboratorios privados deberán justificar su capacidad mediante su acreditación obtenida conforme al Reglamento (CE) N.º 765/2008 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 9 de julio para los ensayos correspondientes; o, bien, mediante el cumplimiento de los requisitos establecidos por el Real Decreto 410/2010, de 31 de marzo, que tengan declarados los ensayos correspondientes. Se considerará su inscripción en el Registro General del CTE en la Sección correspondiente a Laboratorios de Ensayo para el Control de Calidad de la Edificación.

Podrán emplearse también laboratorios de control con capacidad suficiente y perteneciente a cualquier centro directivo de las Administraciones Públicas con competencias en el ámbito de la edificación o de la obra pública.

En el caso de que un laboratorio no pudiese realizar con sus medios alguno de los ensayos establecidos para el control, podrá subcontratarlo a un segundo laboratorio, previa aprobación de la dirección facultativa, siempre que este último pueda demostrar una independencia y una capacidad suficiente de acuerdo con lo indicado en este artículo. En el caso de laboratorios situados en obra, deberán estar ligados a laboratorios que puedan demostrar su capacidad e independencia conforme a lo indicado en los párrafos anteriores de este apartado, que los deberán integrar en sus correspondientes sistemas de calidad.

17.2.2.2 Entidades de control de calidad.

El control de recepción de los productos, el control de ejecución y, en su caso, el control de proyecto, podrán ser realizados con la asistencia técnica de entidades de control de calidad con capacidad suficiente e independientes del resto de los agentes que intervienen en la obra. Esta independencia no será condición necesaria en el caso de entidades de control de calidad pertenecientes a la propiedad.

En el caso de obras de edificación, las entidades de control de calidad serán aquellas a las que hace referencia el Artículo 14 de la Ley 38/1999, de Ordenación de la Edificación. Estas entidades deberán justificar su capacidad mediante el cumplimiento de los requisitos establecidos en el Real Decreto 410/2010, de 31 de marzo.

Podrá emplearse también una entidad pública de control de calidad, con capacidad suficiente y perteneciente a cualquier centro directivo de las Administraciones Públicas con competencias en el ámbito de la edificación o de la obra pública.

Por otra parte, resulta de interés los comentarios que aparecen en el Código respecto a los laboratorios y entidades de control de calidad, pues permiten aclarar e interpretar el contenido:

«Este artículo se refiere exclusivamente a los laboratorios o entidades de control que realizan las comprobaciones ligadas a la recepción de productos o a la ejecución de la obra. En el caso de los ensayos para el control de producción del fabricante, los laboratorios pueden ser propios o contratados.

Además, este apartado solo es de aplicación en el caso de los laboratorios que efectúan su actividad de realización de ensayos para el control externo por indicación de la dirección facultativa, por lo que sus indicaciones no son exigibles a los laboratorios de autocontrol de los que dispone el constructor, dentro de sus sistema de calidad.

La independencia a la que se refiere el articulado implica que los laboratorios y entidades de control deben poder demostrar que no existen relaciones empresariales con el resto de los agentes relacionados con la estructura (autor del proyecto, constructor, suministrador de los productos, etc.). Esto no impide que una misma entidad de control pueda efectuar varias actividades en la misma obra como, por ejemplo, el control de proyecto y el control de ejecución.

En el ámbito de la edificación la reglamentación específica vigente será el Real Decreto 410/2010″.

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¿Se debe controlar el espesor de tongada y el número de pasadas en la compactación?

Compactador Bomag de rodillo con patas apisonadoras. https://www.interempresas.net/ObrasPublicas/Articulos/145132-Bomag-presenta-la-quinta-generacion-de-rodillos-autopropulsados.html

Suele ser habitual en este blog hacer preguntas como título al contenido de lo que se explica a continuación. La pregunta aquí expuesta tiene que ver con el control del proceso de la compactación de los suelos. En un artículo anterior ya hablamos del control de la calidad de la compactación, distinguiendo el control de recepción del control del proceso. En España el control de recepción parece que es el que prevalece para el cliente, mientras que la empresa constructora suele ocuparse del control del proceso para no incurrir en costes innecesarios. Pero esta forma de actuar no es común en todos los países, y menos con las nuevas tecnologías.

En efecto, atendiendo al control del proceso, hoy día la tecnología incorpora un control de la compactación automático que guía al conductor de la máquina a saber si ha cumplido con las especificaciones exigidas. Se trata de una compactación inteligente que evita un número de pasadas excesivo y, por tanto, aumenta el rendimiento y reduce el coste de esta unidad de obra. Por tanto, el control del proceso claramente se puede automatizar. Pero no siempre ha sido esto así.

En España, el «control de procedimiento» queda descrito en el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3), que establece en su artículo 330 que “cuando lo indique el Proyecto o lo aconsejen las características del material o de la obra, y previa autorización del Director de las Obras, las determinaciones “in situ” de densidad, humedad, y módulo de deformación se complementarán por otras, como los ensayos de huella ejecutados según NLT 256 o el método de “Control de procedimiento” a partir de bandas de ensayo previas. En estas últimas deberán quedar definidas, para permitir su control posterior, las operaciones de ejecución, equipos de extendido y compactación, espesores de tongada, humedad del material y número de pasadas, debiendo comprobarse en esas bandas de ensayo que se cumplen las condiciones de densidad, saturación, módulo de deformación y relación de módulos que se acaban de establecer. En estas bandas o terraplenes de ensayo el número de tongadas a realizar será, al menos, de tres (3)”. Es decir, se trata de realizar un tramo de prueba donde poder determinar, para un material con unas condiciones determinadas, el espesor de tongada, la humedad del material y el número de pasadas.

Sin embargo, la determinación del espesor de capa y número de pasadas puede ser un quebradero de cabeza. En efecto, es posible que el espesor real sea muy diferente al previsto. Suele estar asociado a la elección del equipo de transporte y extensión de tierras. Esta variabilidad obliga a recalcular cada vez el número de pasadas necesario para cada capa. Evidentemente, esto complica la ejecución de la obra, y por ello, raramente se hace este cálculo. Además, la maquinaria puede realizar a la vez la extensión y la compactación, con lo que este control se vuelve poco realista.

Las recomendaciones francesas ofrecen una alternativa inteligente a este tipo de problema. Se trata de fijar un espesor máximo de tongada para cada tipo de suelo y de maquinaria empleada. Pero en vez de exigir un número de pasadas, se recurre al parámetro Q/S, donde Q es el volumen de suelo que se compacta durante un tiempo determinado y S es la superficie cubierta por el compactador para ese tiempo. El cuentakilómetros del compactador nos indica la distancia recorrida en el tiempo de referencia. Basta saber la anchura eficaz de compactación para conocer la superficie S cubierta, pues basta multiplicar dicha anchura eficaz por la distancia indicada.

El parámetro Q/S es más sencillo de medir y controlar que la determinación del número de pasadas. De hecho, Q/S tiene la ventaja de que no hay que realizar ajustes (al menos en primera aproximación), pues el esfuerzo de compactación al que corresponde una superficie S está relacionado con el volumen total Q, en vez de estar definido por tongada elemental, tal y como sucede en el caso en el que se indica el número de pasadas (Morilla, 2012).

Os dejo a continuación varios vídeos donde se explica la solución para el control automático de la compactación. Espero que os gusten.

Referencias:

MORILLA, I. (2012). Interpretación de los ensayos geotécnicos en suelos. 627 pp., Madrid.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente n.º 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág. ISBN: 84-7721-551-0.

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

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

Cursos:

Curso de compactación superficial y profunda de suelos en obras de ingeniería civil y edificación.

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

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Diseño de experimentos por bloques aleatorizados. Aplicación al control de calidad del hormigón

Laboratorio de materiales de ICITECH. https://icitech.blogs.upv.es/index.php/home/laboratorio-de-materiales/

En la asignatura de “Modelos predictivos y de optimización de estructuras de hormigón”, del Máster en Ingeniería del Hormigón, se desarrollan laboratorios informáticos. En este caso, os traigo un ejemplo de aplicación de un diseño de experimentos. En este caso, un diseño de experimentos por bloques aleatorizados resuelto con SPSS y MINITAB.

Se pretende comparar la resistencia a compresión simple a 28 días obtenidos por cuatro laboratorios diferentes. Para ello se realizan cinco amasadas diferentes y se obtienen las resistencias medias para cada amasada por cada uno de los laboratorios. Los resultados se encuentran en la tabla que sigue.

Os paso la resolución de este laboratorio informático. Espero que os sea de interés.

Pincha aquí para descargar

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Ejecución e interpretación de ensayos no destructivos de pilotes y pantallas «in situ»

A través del blog de Carlos Fernández Tadeo se puede acceder a la descarga gratuita de la monografía del Cedex denominada «Recomendaciones para la ejecución e interpretación de ensayos no destructivos para el control de la integridad de pilotes y pantallas in situ». Esta monografía también se puede descargar gratuitamente de la página de publicaciones de la web de Aetess. No obstante, la monografía se publicó en 2006, y si bien los conceptos básicos permanecen vigentes, la instrumentación y los equipos ha avanzado considerablemente. Os remito a Carlos Fernández Tadeo, gran especialista en este tema, para más información al respecto.

Pincha aquí para descargar

Diseño de experimentos en cuadrado grecolatino. Ejemplo aplicado al hormigón

Figura 1. Cuadrado grecolatino de orden cuatro. Wikipedia

Un cuadrado greco-latino, cuadrado de Euler o cuadrados latinos ortogonales de orden n se denomina, en matemáticas, a la disposición en una cuadrícula cuadrada n×n de los elementos de dos conjuntos S y T, ambos con n elementos, cada celda conteniendo un par ordenado (s, t), siendo s elemento de S y t de T, de forma que cada elemento de S y cada elemento de T aparezca exactamente una vez en cada fila y en cada columna y que no haya dos celdas conteniendo el mismo par ordenado. Si bien los cuadrados grecolatinos eran una curiosidad matemática, a mediados del siglo XX Fisher demostró su utilidad para el control de experimentos estadísticos.

El diseño de experimentos en cuadrado grecolatino constituye una extensión del cuadrado latino. En este caso se eliminan tres fuentes extrañas de variabilidad, es decir, se controlan tres factores de bloques y un factor de tratamiento. Se trata de un diseño basado en una matriz de «n» letras latinas y «n» letras griegas, de forma que cada letra latina aparece solo una vez al lado de cada letra griega. Lo interesante de este diseño es que se permite la investigación de cuatro factores (filas, columnas, letras latinas y letras griegas), cada una con «n» niveles en solo «n²» corridas. Se llama cuadrado grecolatino porque los cuatro factores involucrados se prueban en la misma cantidad de niveles, de aquí que se pueda escribir como un cuadro. En la Figura 1 se presenta el aspecto de los datos del diseño de orden cuatro. El inconveniente de este modelo es que su utilización es muy restrictiva. El análisis de la varianza permite comprobar las hipótesis de igualdad de letras latinas (tratamientos), de las filas, de las columnas y de las letras griegas.

Si a un cuadrado latino p x p se le superpone un segundo cuadrado latino n x n en el que los tratamientos se denotan con letras griegas, entonces los dos cuadrados tienen la propiedad de que cada letra griega aparece una y sólo una vez con cada letra latina. Este diseño permite controlar sistemáticamente tres fuentes de variabilidad extraña. Ello permite la investigación de cuatro factores (filas, columnas, letras latinas y letras griegas), cada una con p niveles en sólo n² ensayos.

Por tanto, el diseño de experimentos en cuadrado grecolatino se caracteriza por lo siguiente:

Es un diseño con cuatro factores a n niveles
Se asume que no hay interacciones entre los factores
Requiere de n² observaciones
Cada nivel de un factor aparece una vez con cada nivel de los otros factores
Se trata de la superposición de dos cuadrados latinos (ver Figura 2)

Figura 2. Superposición de dos cuadrados latinos

En un diseño en cuadrado greco-latino la variable respuesta y_ij(hp) viene descrita por la siguiente ecuación:

A continuación os presento un caso para aclarar la aplicabilidad de este diseño de experimentos. Se trata de averiguar si la resistencia característica del hormigón a flexocompresión (MPa) varía con cuatro dosificaciones diferentes. Para ello se han preparado amasadas en cuatro amasadoras diferentes, se han utilizado cuatro operarios de amasadora y los ensayos se han realizado en cuatro laboratorios diferentes. Los resultados se encuentran en la tabla que sigue. Se quiere analizar el diseño de experimentos en cuadrado grecolatino realizado.

En el caso que nos ocupa, la variable de respuesta de la resistencia característica del hormigón a flexocompresión (MPa). El factor que se quiere estudiar es la dosificación a cuatro niveles (A, B, C y D). El bloque I es el tipo de amasadora, con cuatro niveles (α, β, γ y δ). El bloque II es el operario de la amasadora, con cuatro niveles (1, 2, 3 y 4). El bloque III es el laboratorio, con cuatro niveles (las filas). Se supone que no hay interacción entre el factor y los bloques entre sí.

Lo que se quiere averiguar es si hay diferencias significativas entre las dosificaciones (el factor a estudiar). De paso, se desea saber si hay diferencias entre los laboratorios, los operarios y las amasadoras (los bloques).

Os paso un pequeño vídeo donde se explica, de forma muy resumida, este caso, tanto para SPSS como para MINITAB.

Os dejo otro vídeo donde también se explica este tipo de diseño de experimentos.

Referencias:

Gutiérrez, H.; de la Vara, R. (2004). Análisis y Diseño de Experimentos. McGraw Hill, México.
Vicente, MªL.; Girón, P.; Nieto, C.; Pérez, T. (2005). Diseño de Experimentos. Soluciones con SAS y SPSS. Pearson, Prentice Hall, Madrid.
Pérez, C. (2013). Diseño de Experimentos. Técnicas y Herramientas. Garceta Grupo Editorial, Madrid.

Tablas de contingencia aplicadas al hormigón

Figura 1. ¿Depende la calidad del hormigón de un proveedor determinado?

En ocasiones nos encontramos con un par de variables cualitativas que, a priori, no sabemos si se encuentran relacionadas entre sí, o si pertenecen a una misma población estadística. Recordemos que las variables cualitativas son aquellas cuyo resultado es un valor o categoría de entre un conjunto finito de respuestas (tipo de defecto, nombre del proveedor, color, etc.).

En el ámbito del hormigón, por ejemplo, podríamos tener varios proveedores de hormigón preparado en central y un control del número de cubas-hormigonera aceptadas, aceptadas con defectos menores o rechazadas. Otro ejemplo sería contabilizar el tipo de incumplimiento de una tolerancia por parte de un equipo que está encofrando un muro de contención. En estos casos, se trata de saber si existe dependencia entre los proveedores o los equipos de encofradores respecto a los defectos detectados. Esto sería interesante en el ámbito del control de la calidad para tomar medidas, como pudiese ser descartar a determinados proveedores o mejorar la formación de un equipo de encofradores.

Así, podríamos tener un problema como el siguiente: Teniendo en cuenta el punto 5.6 del Anejo 11 de la EHE, donde se definen las tolerancias de muros de contención y muros de sótano, se quiere comprobar si tres equipos de encofradores producen de forma homogénea en la ejecución de muros vistos, o por el contrario, unos equipos producen más defectos de un tipo que otro. Todos los equipos emplean el mismo tipo de encofrado. Las tolerancias que deben cumplirse son:

1. Desviación respecto a la vertical
2. Espesor del alzado
3. Desviación relativa de las superficies planas de intradós o de trasdós
4. Desviación de nivel de la arista superior del intradós, en muros vistos
5. Tolerancia de acabado de la cara superior del alzado, en muros vistos

Los equipos han estado trabajando durante año ejecutando este tipo de unidad de obra. Durante este tiempo el número de defectos en relación con la tolerancia dimensional ha sido pequeño, pero se han contabilizado 375 defectos. El control de calidad ha dado como resultado el conteo de la tabla de la Figura 2.

Figura 2. Conteo de incumplimientos según el equipo de encofradores. En paréntesis figura el valor esperado.

En la Figura 2 se ha representado también la frecuencia esperada para cada uno de los casos. Por ejemplo, la fracción esperada del incumplimiento «1» es de 89/375, mientras que la fracción esperada de defectos del equipo A es de 150/375. Ello implica que el valor esperado de incumplimientos del tipo «1» para el equipo de encofradores «A» sería: (89/375)·(150/375)·375=89·150/375=35,60.

La pregunta que nos podríamos hacer es la siguiente: ¿Influye el tipo de proveedor en la calidad de la recepción del hormigón? Para ello plantearíamos la hipótesis nula: El tipo de proveedor no influye en la calidad de la recepción del hormigón. La hipótesis alternativa sería que sí que existe dicha influencia o dependencia entre las variables cualitativas.

Para ello necesitamos una prueba estadística, en este caso es la prueba χ². El fundamento de la prueba χ² es comparar la tabla de las frecuencias observadas respecto a la de las frecuencias esperadas (que sería la que esperaríamos encontrar si las variables fueran estadísticamente independientes o no estuvieran relacionadas). Esta prueba permite obtener un p-valor (probabilidad de equivocarnos si rechazamos la hipótesis nula) que podremos contrastar con el nivel de confianza que determinemos. Normalmente el umbral utilizado es de 0,05. De esta forma, si p<0,05 se rechaza la hipótesis nula y, por tanto, diremos que las variables son dependientes. Dicho de forma más precisa, en este caso no existe un nivel de significación suficiente que soporte la independencia de las variables.

Las conclusiones que se obtienen de la prueba son sencillas de interpretar. Si no existe mucha diferencia entre los valores observados y los esperados, no hay razones para dudar de que las variables sean independientes.

No obstante, hay algunos problemas con la prueba χ², uno de ellos relacionado con el tamaño muestral. A mayor número de casos analizados, el valor de la χ² tiende a aumentar. Es decir, si la muestra es excesivamente grande, será más fácil que rechacemos la hipótesis nula de independencia, cuando a lo mejor podrían ser las variables independientes.

Por otra parte, cada una de las celdas de la tabla de contingencia debería tener un mínimo de 5 observaciones esperadas. Si no fuera así, podríamos agrupar filas o columnas (excepto en tablas 2×2). También se podría eliminar la fila que da una frecuencia esperada menor de 5.

Por último, no hay que abusar de la prueba χ². Por ejemplo, podríamos tener una variable numérica, como la resistencia característica del hormigón, y agruparla en una variable categórica en grupos tales como 25, 30, 35, 40, 45 y 50 MPa. Lo correcto cuando tenemos una escala numérica sería aplicar la prueba t-Student, siendo incorrecto convertir la escala numérica en una ordinal o incluso binaria.

A continuación os dejo el problema anterior resuelto, tanto con el programa SPSS como con MINITAB.

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Os dejo un par de vídeos explicativos, que espero os sean de interés.

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Control de calidad en recepción. Planes de muestreo

En una entrada anterior resolvimos un problema concreto de un plan de muestreo por atributos. Sin embargo, para los que no estén familiarizados con la jerga y las definiciones de la estadística empleada en el control de calidad, me he decidido por subir unas transparencias que a veces utilizamos en clase para cuando tenemos que explicar los planes de muestreo.

Pero antes, voy a comentar brevemente algunos conceptos relacionados con el control de calidad, el control estadístico, el control de aceptación y el control del proceso, entre otros. Vamos a ello.

El control de calidad es la parte de la gestión de la calidad orientada al cumplimiento de los requisitos de los productos o los servicios. Se trata de un método de trabajo que permite medir las características de calidad de una unidad, compararlas con los estándares establecidos e interpretar la diferencia entre lo obtenido y lo deseado para poder tomar decisiones conducentes a la corrección de estas diferencias.

En el proceso proyecto-construcción, la comprobación de los requisitos exigibles de calidad se basa fundamentalmente en el control de la calidad. Los pliegos de condiciones técnicas definen, para cada unidad de obra, qué tipo de controles deben realizarse para dar por buena la correcta ejecución de una obra, atendiendo no sólo a los materiales, sino a su puesta en obra y terminación. La misma filosofía es aplicable a la propia redacción de los proyectos de construcción por parte de las empresas de consultoría.

Una forma de controlar la calidad se basa en la inspección o la verificación de los productos terminados. Se trata establecer un filtro sobre los productos antes que éstos lleguen al cliente, de forma que los que no cumplen se desechan o se reparan. Este control en recepción normalmente se realiza por personas distintas a las que realizan el trabajo de producción, en cuyo caso los costes pueden ser elevados y pueden no considerarse las actividades de prevención ni los planes de mejora. Se trata de un control final, situado entre el productor y el cliente, que presenta la ventaja de ser imparcial, pero que adolece de muchos inconvenientes como son el desconocimiento de las circunstancias de la producción, la no-responsabilización de producción por la calidad, la lentitud en el flujo de la información, etc.

Sin embargo, una inspección al 100% de todas las unidades producidas puede ser materialmente imposible cuando los ensayos a realizar son destructivos. En estos casos, se hace necesario tomar decisiones de aceptación o rechazo de un lote completo de producto en función de la calidad de una muestra aleatoria. Este control estadístico (Statistical Control) proporciona una menor información, e incluso presenta riesgos propios del muestreo, pero sin embargo resulta más económico, requiere menos inspectores, las decisiones se toman con mayor rapidez y el rechazo a todo el lote estimula a los proveedores a mejorar la calidad.

El control estadístico se asentó plenamente a partir de la Segunda Guerra Mundial, caracterizándose por la consideración de las características de calidad como variables aleatorias, por lo que se centra básicamente en la calidad de fabricación o de producción. Este tipo de control también se identifica con el interés en conocer las causas de variación y establecer, como consecuencia, procedimientos de eliminación sistemática de dichas causas para la mejora continua de la calidad.

El control estadístico puede aplicarse en el producto final, lo que sería el control de aceptación, o bien a lo largo del proceso de producción, lo cual comprende el control del proceso. El control estadístico de recepción supone el establecimiento de planes de muestreo con criterios de aceptación o rechazo claros sobre lotes completos en función de los ensayos realizados sobre una muestra aleatoria. Este control por muestreo puede realizarse por atributos basándose en la norma ISO-2859, o bien por variables según ISO-3951. En cuanto al control estadístico de procesos, herramientas como los gráficos de control (Quality Control Chart) permiten tomar decisiones cuando el proceso se encuentra fuera de control. Igualmente, los estudios de capacidad de los procesos permiten decidir la capacidad de éstos de producir dentro de los límites de las especificaciones de calidad contratadas.

Una empresa constructora debería reducir al mínimo los costes de una mala calidad asegurándose que el resultado de sus procesos cumplieran los requisitos pactados con el cliente. Por ello, para garantizar que el control de aceptación de los productos presenta éxito –el denominado control externo-, la empresa constructora debería organizar como una actividad propia, un conjunto de controles en su cadena de producción que garantizase la calidad de las unidades de obra –actividad que recibe el nombre de control interno-.

Tanto el control interno como el externo puede ser realizado por la propia empresa constructora, por el cliente o por una organización independiente contratada al efecto. Así, por ejemplo, el control del hormigón recibido por el contratista puede ser realizado por una entidad independiente, la ejecución de la ferralla puede controlarse por parte de la dirección facultativa, o bien, la propia empresa constructora puede realizar un control interno de la ejecución de la obra.

Os paso, por tanto, la presentación que he utilizado alguna vez en clase.

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Muestreo de aceptación por atributos. Ejemplo de caso resuelto.

El muestreo de aceptación constituye uno de los campos más amplios del control de calidad estadístico en recepción. Se trata de aceptar o rechazar un lote atendiendo a una serie de criterios establecidos. No se trata de determinar la calidad que presenta un lote, sino de determinar la forma de actuar. El muestreo de aceptación determina, por tanto, un procedimiento que si se aplica a una serie de lotes dará un riesgo especificado en cuanto a la aceptación de lotes de una calidad dada. Por tanto, el muestreo de aceptación proporciona un margen de seguridad en cuanto a la calidad.

Tampoco el muestreo de aceptación constituye un control de calidad propiamente dicho. Para ello tenemos otras herramientas como los diagramas de control, que pueden guiar al ingeniero en cuanto a la modificación de la producción con el objeto de mejorar los productos. Este punto debe tenerse muy en cuenta. Un muestreo de aceptación, tal y como hemos indicado antes, aceptará o rechazará lotes. Suponiendo que todos los lotes son de la misma calidad, aceptará unos y rechazará otros, sin que los aceptados sean mejores que los rechazados.

Sin embargo, esta práctica de muestreo proporciona un efecto indirecto muy importante. Si a un proveedor se le rechaza frecuentemente sus lotes, o cambia radicalmente su forma de producción, o el cliente buscará un nuevo proveedor.

A continuación os paso, totalmente resuelto, una práctica resuelta propuesta en clase de un muestreo de aceptación por atributos. En este caso, el producto es defectuoso o no lo es. Es evidente que, si se disponen de datos cuantitativos, sería mejor utilizar un muestreo de aceptación por variables, pero la filosofía y la estrategia es la misma.

En el caso del control de calidad en recepción por atributos, se han utilizado las tablas de la norma UNE 66-020 (actualmente la familia de normas vigentes son las UNE-ISO 2859), que proceden de la norma MIL-STD-105. Esta era una norma de defensa de los Estados Unidos que proporcionaba procedimientos y tablas para el muestreo por atributos basadas en las teorías de inspección de muestreo de Walter A. Shewhart, Harry Romig y Harold Dodge y fórmulas matemáticas.

Aunque el ejemplo trata de una producción industrial, el campo de aplicación podría extrapolarse a otros como la recepción de lotes en carreteras, que no deja de ser el resultado de un proceso de producción. En futuros artículos publicaré algunos ejemplos más. Por otra parte, para entender bien la resolución del problema, se recomienda al lector algún curso básico sobre estadística avanzada aplicada al control de calidad.

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¿Penalizaciones económicas por una mala compactación?

En un artículo anterior tuvimos ocasión de hablar en detalle de los aspectos básicos del control de calidad en la compactación de un suelo. Pero, ¿qué pasa si existe una desviación entre los resultados que esperábamos y los realmente obtenidos? Es un tema que suscita fuertes discusiones, sobre todo por su repercusión económica y funcional. Mi opinión es que hay que ser muy cauteloso con la aceptación de unidades de obra con mermas de calidad, pero a veces se admiten excepciones que deben estar documentadas y razonadas. Una posibilidad es imponer una penalización económica lo suficientemente fuerte como para desaconsejar al contratista que entre en esa zona cercana a la aceptación, pero ligeramente por debajo de las especificaciones.

A veces, el incumplimiento de las especificaciones que afecten a una parte determinada de la obra de terraplén puede dar lugar a penalizaciones en forma de deducción en la relación valorada, siempre que, a criterio del Director Facultativo, estos defectos no impliquen una pérdida significativa de la funcionalidad y seguridad de la obra o parte de la obra y no sea posible subsanarlos posteriormente. Esta posibilidad no debe implicar nunca una aceptación sin más de la merma de calidad, sino que solo es aplicable en casos excepcionales.

A modo de ejemplo, y sin que ello suponga que esta penalización sea la más adecuada para todos los casos, el artículo 32.31 del Pliego de Condiciones Técnicas Generales 1988, del Ayuntamiento de Madrid propone las siguientes fórmulas, que podrán ser modificadas o complementadas en el Pliego de Condiciones Técnicas Particulares:

P₁ = 0,04 ·ΔC · P (por defecto de compactación)

P₂ = 0,20 · N · P (por cambio de calidad en el material)

siendo:

P₁ y P₂ deducción unitaria por penalización €/m³

P precio unitario del terraplén €/m³

ΔC defecto en % del grado de compactación en relación con el especificado.

N coeficiente por cambio de calidad.

— de seleccionado a adecuado, N=1

— de seleccionado a tolerable, N=4

— de adecuado a tolerable, N=2.

Referencias:

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág. ISBN: 84-7721-551-0.

YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 155 pp. ISBN: 978-84-9048-301-5. Ref. 402.

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