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Ingeniero, matemático y visionario: la historia de Saint-Venant

Adhémar Jean Claude Barré de Saint-Venant (1797 – 1886). https://en.wikipedia.org/wiki/

Adhémar Jean Claude Barré de Saint-Venant (Villiers-en-Bière, Seine-et-Marne, Francia, 23 de agosto de 1797 – Saint-Ouen, Loir-et-Cher, Francia, enero de 1886) fue un ingeniero, matemático y científico de la mecánica de medios continuos francés que contribuyó de manera decisiva al nacimiento de esta disciplina, tanto en la mecánica de sólidos deformables como en la mecánica de fluidos. Aunque su apellido completo era Barré de Saint-Venant, en la bibliografía no francesa suele aparecer simplemente como Saint-Venant.

Fue un pionero en el estudio de los esfuerzos en estructuras. Su nombre está vinculado al principio de Saint-Venant para sistemas de cargas equivalentes, al teorema de Saint-Venant, que establece que el círculo es la sección maciza más efectiva contra la torsión, y a la condición de compatibilidad de Saint-Venant, que garantiza la integrabilidad de los tensores de deformación. En mecánica de fluidos, desarrolló las ecuaciones que describen el flujo unidimensional no estacionario de un fluido en lámina libre para aguas poco profundas, conocidas como ecuaciones de Saint-Venant. También fue el primero en «identificar adecuadamente el coeficiente de viscosidad y su papel como factor multiplicador de los gradientes de velocidad en un flujo».

Además, desarrolló un cálculo vectorial similar al de Grassmann (hoy considerado una forma de cálculo exterior), que publicó en 1845. Esto dio lugar a una disputa sobre la prioridad con Grassmann, quien había publicado sus resultados un año antes, en 1844, aunque Saint-Venant afirmó haber ideado el cálculo en 1832.

Vida

Nació el 23 de agosto de 1797 en el Château de Fortoiseau, en Villiers-en-Bière (Seine-et-Marne). Su padre, Jean Barré de Saint-Venant (1737-1810), fue oficial colonial en la isla de Santo Domingo y su madre, Marie-Thérèse Josèphe Laborie, nació en Haití en 1769.

En 1813, con tan solo dieciséis años, ingresó en la École Polytechnique, donde estudió bajo la dirección de Gay-Lussac. Ese mismo año, París se preparaba para resistir la invasión tras la derrota de Napoleón en Leipzig. Todos los estudiantes fueron movilizados, pero Saint-Venant se negó a combatir diciendo: «Mi conciencia me prohíbe luchar por un usurpador». Por esta negativa, tuvo que abandonar la escuela. No obstante, en 1816 logró graduarse como ingeniero tras completar los estudios interrumpidos.

A partir de ese momento, trabajó como ingeniero durante 27 años. Inicialmente, su afición por la química le llevó a ser élève-commissaire del Service des Poudres et Salpêtres (Servicio de Pólvoras y Nitratos), donde trabajó durante los primeros siete años. Posteriormente, durante los veinte años siguientes, ejerció como ingeniero civil en el Corps des Ponts et Chaussées (Cuerpo de Puentes y Caminos). Al mismo tiempo, asistió a cursos en el Collège de France y todavía se conservan sus detalladas notas de las clases de Liouville de 1839-1840.

En 1823 obtuvo permiso para reincorporarse formalmente a la École des Ponts et Chaussées, donde se graduó en 1825 y llegó a ser ingeniero jefe de segunda clase. En 1837 se casó con Rohaut Fleury, de París. Tras un desacuerdo con la administración municipal, se retiró del servicio público el 1 de abril de 1848.

En 1850 ganó por concurso la cátedra de ingeniería agronómica en el Instituto Agronómico de Versalles, que ocupó durante dos años. En ese contexto, en 1851 publicó Principes de Mécanique fondés sur la Cinématique, donde defendía una concepción atomista de la materia y presentaba las fuerzas como entidades cinemáticas, desligadas de las nociones metafísicas o fisiológicas que, en su opinión, oscurecían el concepto físico de fuerza. Su uso del cálculo vectorial, introducido en estas lecciones, fue adoptado por el sistema escolar francés. Posteriormente, sucedió a Coriolis como profesor de matemáticas en la École des Ponts et Chaussées.

En 1868, con 71 años, fue elegido para ocupar la plaza de la sección de Mecánica de la Academia de Ciencias de Francia, en sustitución de Poncelet. En 1869, el papa Pío IX le concedió el título de conde. En 1883, a los 86 años, tradujo (junto con A. Flamant) al francés la Théorie de l’élasticité des corps solides de Clebsch, añadiendo él mismo notas originales al texto. Flamant también redactó su necrológica oficial con otros colegas.

Saint-Venant murió en enero de 1886 en Saint-Ouen (Loir-et-Cher). Las fuentes discrepan sobre la fecha exacta: algunas señalan el 6 de enero y otras el 22.

Obra científica

Saint-Venant trabajó principalmente en mecánica, elasticidad, hidrostática e hidrodinámica. Fue uno de los primeros en aplicar rigurosamente el concepto de esfuerzos internos en sólidos y en describir las condiciones para la integrabilidad de los campos de deformación. En la década de 1850, desarrolló soluciones para la torsión de cilindros no circulares y amplió el trabajo de Navier sobre la flexión de vigas, publicando en 1864 un tratado exhaustivo sobre el tema.

Su contribución más destacada fue probablemente su trabajo de 1843, en el que redescubrió correctamente las ecuaciones de Navier-Stokes para flujos viscosos. En palabras de Anderson:

Siete años después de la muerte de Navier, Saint-Venant rederivó sus ecuaciones para un flujo viscoso, considerando las tensiones internas viscosas y descartando por completo el enfoque molecular de Navier. Su artículo de 1843 fue el primero en identificar adecuadamente el coeficiente de viscosidad y su papel como factor que multiplica los gradientes de velocidad en el flujo, interpretando estos productos como tensiones viscosas debidas a la fricción interna. Saint-Venant lo hizo bien y lo documentó. Que su nombre no quedara asociado a estas ecuaciones es un misterio, sin duda una injusticia técnica.

Stokes también las derivó correctamente, pero su publicación se produjo dos años más tarde, en 1845.

En el ámbito de la hidrodinámica, desarrolló las ecuaciones para el flujo no estacionario en lámina libre, que hoy llevan su nombre (ecuaciones de Saint-Venant). En 1871, derivó las ecuaciones para el flujo no estacionario en canales abiertos.

En 1845, publicó una versión del cálculo vectorial similar a la de Grassmann, quien había publicado en 1844. Saint-Venant defendió que ya había desarrollado estas ideas en 1832 y utilizó este cálculo vectorial en sus clases en el Instituto Agronómico y en su obra de 1851. Aunque sus concepciones atomistas no prosperaron, su enfoque vectorial se adoptó en la enseñanza francesa.

Saint-Venant es recordado como un ingeniero, matemático y científico mecánico excepcional, pionero de la mecánica de medios continuos, del estudio del esfuerzo y la deformación en estructuras, de la hidrodinámica y del cálculo vectorial. Sus contribuciones fundamentales a la elasticidad, los flujos viscosos, la torsión de estructuras y el cálculo cinemático lo sitúan como uno de los grandes fundadores de la ingeniería y la mecánica moderna.

 

Orígenes del estudio de la vibración: de la música a la ciencia

Representación medieval de Pitágoras evaluando las consonancias perfectas regidas por relaciones matemáticas simples. https://bustena.wordpress.com/2013/09/16/la-sombra-de-pitagoras-armonia-composicion-ciencia-y-religion-en-la-musica-medieval/

Desde tiempos remotos, la humanidad ha observado y utilizado los fenómenos naturales para crear herramientas, expresar emociones y generar conocimiento. Uno de estos fenómenos, la vibración, ha estado presente en aspectos tan diversos como la música, la detección de terremotos, la ingeniería y la arquitectura.

En términos sencillos, una vibración consiste en el movimiento repetido de un objeto alrededor de una posición de equilibrio. Esa posición de equilibrio es el lugar al que tiende a volver el objeto cuando no actúa sobre él ninguna fuerza. Cuando todo el objeto se mueve al mismo tiempo y en la misma dirección, se habla de vibración de cuerpo entero. En este caso, todas sus partes oscilan juntas sin moverse de forma independiente.

Este artículo repasa de forma cronológica y accesible cómo distintas civilizaciones abordaron el estudio de la vibración, desde la intuición musical hasta los primeros intentos científicos de comprender el sonido y el movimiento. Este viaje histórico nos muestra cómo una misma pregunta puede tener múltiples respuestas a lo largo del tiempo y de las culturas.

El interés del ser humano por la vibración es tan antiguo como la propia civilización. De hecho, el primer contacto del ser humano con este fenómeno probablemente se produjo a través del sonido, cuando nuestros antepasados comenzaron a crear instrumentos musicales rudimentarios, como silbatos y tambores. Desde entonces, músicos, artesanos y pensadores han tratado de entender las reglas que hay detrás de la producción del sonido, han perfeccionado los instrumentos y han transmitido su conocimiento de generación en generación.

La vibración en las culturas antiguas

Hacia el año 4000 a. C., la música ocupaba un lugar destacado en civilizaciones como la china, la hindú, la japonesa y la egipcia. Estos pueblos seguían ciertas reglas musicales empíricas, aunque su conocimiento todavía no podía considerarse científico.

En el antiguo Egipto, por ejemplo, el arco del cazador, un arma común en sus ejércitos, pudo inspirar la creación de instrumentos de cuerda. Entre estos instrumentos, destaca la nanga, un arpa primitiva de tres o cuatro cuerdas, cada una de las cuales producía una sola nota. Un ejemplar de este tipo, fechado en torno al año 1500 a. C., se conserva en el Museo Británico. También se han encontrado en tumbas egipcias de alrededor del 3000 a. C. representaciones de arpas de hasta 11 cuerdas, lo que demuestra un nivel notable de sofisticación.

Una de las piezas más impresionantes es un arpa decorada en oro con una caja de resonancia en forma de cabeza de toro hallada en una tumba real de Ur (Mesopotamia) que data aproximadamente del año 2600 a. C.

La Grecia clásica: primeros pasos hacia la ciencia del sonido

Nuestro sistema musical actual tiene sus raíces en la antigua Grecia. Allí se inició el estudio sistemático del sonido, en particular del sonido musical. El filósofo y matemático Pitágoras (582-507 a. C.) fue probablemente el primero en abordar este fenómeno desde una perspectiva científica.

Mediante un instrumento denominado monocordio, Pitágoras llevó a cabo experimentos que pusieron de manifiesto la existencia de relaciones entre la longitud de una cuerda y el tono que produce. Por ejemplo, descubrió que, si dos cuerdas están sometidas a la misma tensión, la más corta emite un sonido más agudo. Además, descubrió que si una cuerda tiene la mitad de la longitud de otra, produce un sonido una octava más agudo. Aunque Pitágoras no dejó escritos sobre sus experimentos, sus ideas han sido transmitidas por otros autores.

Monocordio básico —diapasón—. https://es.wikipedia.org/wiki/Monocordio

Hacia el 350 a. C., Aristóteles escribió tratados sobre la música y el sonido, incluyendo observaciones cualitativas como «La voz es más dulce que el sonido de los instrumentos». Poco después, Aristógenes, uno de sus alumnos, redactó Elementos de armonía, una obra en tres volúmenes que es quizá el tratado musical más antiguo que se conserva y que fue escrito por un músico-investigador. Por su parte, Euclides abordó brevemente el tema musical en Introducción a la armonía, aunque sin hacer referencia a la física del sonido.

A pesar del prometedor inicio, los griegos no avanzaron más allá en la comprensión científica de las vibraciones.

Los romanos y el largo silencio

Los romanos heredaron la mayor parte de sus conocimientos musicales de los griegos. La notable excepción fue el arquitecto del siglo I a. C. Vitruvio, quien escribió sobre la acústica de los teatros en su obra De Architectura Libri Decem (Diez libros sobre arquitectura). Este tratado se perdió durante siglos y no fue redescubierto hasta el Renacimiento. Aparte de él, no se produjeron avances significativos en la teoría del sonido ni de la vibración durante los 16 siglos siguientes.

China y el nacimiento de la detección sísmica

Al mismo tiempo que en el mundo grecorromano, en la antigua China se mostró un interés temprano por los fenómenos vibratorios relacionados con los movimientos sísmicos. De hecho, los primeros detectores de movimiento de los que se tiene constancia provienen de esta civilización.

En el año 132 d. C., el astrónomo e historiador chino Zhang Heng inventó el primer sismógrafo de la historia. Este ingenioso dispositivo, fabricado en bronce fundido, tenía forma de jarra de vino y medía aproximadamente 1,9 metros de diámetro. En su interior albergaba un péndulo central rodeado por un sistema de ocho palancas dispuestas en direcciones cardinales.

Réplica del detector de terremotos de Zhāng Héng. https://es.wikipedia.org/wiki/Zhang_Heng

En el exterior, el aparato tenía ocho figuras de dragones, cada una con una esfera de bronce en la boca. Debajo de cada dragón había una rana de metal con la boca abierta. Cuando se producía un terremoto, incluso uno muy leve, el péndulo interno se desplazaba en la dirección de la onda sísmica, activando una de las palancas. Esta hacía que la boca del dragón correspondiente se abriera y liberara la esfera, que caía en la rana con un sonido metálico. De este modo, el dispositivo no solo detectaba la ocurrencia del seísmo, sino que también indicaba con precisión la dirección de propagación del movimiento. Este invento de Zhang Heng no solo es considerado el primer sismógrafo funcional, sino también uno de los primeros ejemplos del uso ingenieril del fenómeno de la vibración.

Hacia una comprensión científica: Galileo y la frecuencia

Aunque Pitágoras había dado los primeros pasos, la verdadera comprensión de la relación entre tono y frecuencia tuvo que esperar muchos siglos. Galileo Galilei dio el salto decisivo en el siglo XVI al vincular científicamente la vibración con el sonido audible. A partir de entonces, el estudio de las vibraciones se consolidó como un campo fundamental dentro de la física y la ingeniería, con aplicaciones que abarcan desde la música hasta la detección de terremotos y el diseño de estructuras resistentes. Pero eso ya lo trataremos en futuros artículos.

Referencia:

Rao, S. S., García, D. S., Figueroa, R. R., & Muñoz, G. D. V. D. (2012). Vibraciones mecánicas (Vol. 776). Pearson educación.

El Puente entre la Guerra y la Ingeniería: James B. Eads

James Buchanan Eads (1820-1887). https://es.wikipedia.org/wiki/James_Buchanan_Eads

James Buchanan Eads (23 de mayo de 1820 – 8 de marzo de 1887) fue un ingeniero e inventor estadounidense de renombre mundial, cuya vida estuvo marcada por la autodisciplina, la innovación técnica y una profunda comprensión del río Misisipi. Obtuvo más de 50 patentes y fue reconocido a nivel internacional. Diseñó y construyó el Puente Eads sobre el río Misisipi en San Luis, el cual fue declarado Monumento Histórico Nacional.

Primeros años y formación autodidacta

Eads nació en Lawrenceburg, Indiana, en 1820. Su segundo nombre, Buchanan, se lo pusieron en honor a James Buchanan, primo de su madre y congresista por Pensilvania y futuro presidente de Estados Unidos. La infancia de Eads fue nómada y difícil. La inestabilidad económica de su padre, involucrado en negocios poco exitosos, obligó a la familia a trasladarse repetidamente: primero a Cincinnati (Ohio), luego a Louisville (Kentucky) y, por último, a St. Louis (Misuri).

A los 13 años, Eads tuvo que dejar la escuela para ayudar a la familia. Uno de sus primeros empleos fue en Williams & Dühring, una tienda de comestibles en St. Louis. Su jefe, Barrett Williams, notó su inquietud intelectual y le permitió acceder libremente a su biblioteca personal, ubicada sobre la tienda. En su tiempo libre, el joven James devoraba libros de física, mecánica, maquinaria e ingeniería, convirtiéndose así en un ingeniero autodidacta.

Inicios en el río y éxito empresarial

A los 18 años, Eads se embarcó como sobrecargo en un barco de vapor que recorría el Misisipi, donde se familiarizó con los riesgos y desafíos de la navegación fluvial. Al observar la gran cantidad de naufragios y la pérdida de mercancías valiosas, comenzó a imaginar métodos para recuperar cargamentos hundidos.

A los 22 años, inventó un barco de salvamento revolucionario al que denominó «submarino». Aunque no era una nave sumergible en sí, permitía que Eads descendiera al fondo del río mediante una campana de buceo construida con un barril de whisky de cuarenta galones, adaptado con una manguera para el suministro de aire desde la superficie. Gracias a este invento, podía caminar por el fondo del río y recuperar objetos de valor, como lingotes de plomo y hierro. En una ocasión, incluso extrajo un tarro de mantequilla en buen estado de conservación.

Durante los doce años que estuvo al frente de su empresa de salvamento en el río Misisipi, esta prosperó tanto que, en 1857, Eads se retiró temporalmente con una considerable fortuna. Incursionó brevemente en la industria del vidrio, fundando la primera fábrica de vidrio en el oeste de EE. UU., pero este proyecto se vio interrumpido por la Guerra con México, por lo que volvió al negocio de salvamento en 1848. Con el tiempo, su flota alcanzó las diez embarcaciones y uno de sus barcos más avanzados logró bombear el agua y reflotar cascos hundidos desde el lecho del río.

Guerra Civil: la revolución de los ironclads

Con el estallido de la Guerra Civil en 1861, Eads fue convocado a Washington por el fiscal general Edward Bates, quien le había recomendado a causa de su amistad, para ofrecer su experiencia en la defensa fluvial del Misisipi. El gobierno federal aceptó finalmente su propuesta de construir una flotilla de buques acorazados con poco calado, propulsados por vapor y adecuados para los ríos del interior.

Eads fue contratado para construir una serie de ironclads y, en tan solo cinco meses, entregó siete embarcaciones. Además, transformó el vapor fluvial New Era en el acorazado Essex, que se convirtió en una pieza clave de la flota de la Unión. Atendió a las observaciones de los oficiales de la Flotilla Occidental e incorporó mejoras en cada iteración. A lo largo de la guerra, construyó más de 30 acorazados fluviales que participaron en batallas clave como las de Forts Henry y Donelson, Memphis, Vicksburg, Isla n.º 10 y Mobile Bay. Estas embarcaciones fueron los primeros acorazados en combatir en América y, junto con el famoso duelo del Monitor y el Merrimack, marcaron un hito en la historia naval.

El Puente Eads: obra maestra de la ingeniería

Tras la guerra, Eads fue seleccionado para liderar uno de los proyectos de ingeniería más ambiciosos de su tiempo: el primer puente ferroviario y de carretera que cruzaría el río Misisipi en San Luis. Las obras comenzaron el 20 de agosto de 1867 y se enfrentaron a numerosos desafíos técnicos y políticos.

El Puente Eads, concluido en 1874, fue el primero de gran tamaño construido con acero estructural y el más largo del mundo en su momento. Eads fue también pionero en emplear el sistema de vigas en voladizo (cantilever), lo que permitió mantener la navegación fluvial durante su construcción. Para cimentar sus tres arcos de acero de más de 500 pies cada uno, se excavó hasta el lecho rocoso a más de 30 metros bajo el río. Esto obligó a trabajar con cámaras de aire comprimido, lo que provocó casos de enfermedad por descompresión. Eads respondió instalando una clínica flotante, mejorando la alimentación del personal, aplicando una descompresión gradual y construyendo un elevador de acceso.

La calidad del acero también fue objeto de una supervisión estricta. Su proveedor, Andrew Carnegie, tuvo que volver a laminar algunas partidas hasta en tres ocasiones por no cumplir con la resistencia mínima exigida de 60 000 psi (414 MPa). Durante la construcción del arco central, una ola de calor deformó temporalmente la estructura, por lo que Eads tuvo que implementar su solución alternativa: un tapón roscado de hierro forjado que permitió ajustar y cerrar con precisión el último tramo del arco, tarea que se completó el 17 de septiembre de 1873. El puente se inauguró oficialmente el 4 de julio de 1874 y sigue en funcionamiento hasta hoy.

Puente Eads. https://es.wikipedia.org/wiki/James_Buchanan_Eads

El Puente Eads fue designado Monumento Histórico Nacional por el Departamento del Interior en 1964 y el 21 de octubre de 1974 fue inscrito como Monumento Histórico Nacional de Ingeniería Civil por la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles. También recibió un Premio Especial de Reconocimiento del Instituto Americano de Construcción en Acero en 1974, en el centenario de su puesta en servicio. Eads también diseñó los diques del paso sur del río Misisipi, que fueron declarados Monumentos Históricos Nacionales de Ingeniería Civil en 1982.

Espigones en Nueva Orleans y nuevos proyectos

Posteriormente, el Gobierno le solicitó ayuda para resolver otro problema crítico: garantizar un canal navegable permanente en Nueva Orleans. Eads propuso construir una serie de espigones para alterar el comportamiento sedimentario del río. El proyecto fue financiado inicialmente por Eads, bajo la condición de recibir el pago solo si tenía éxito. En menos de cinco años, en 1879, había creado un canal estable y profundo que facilitaba el comercio marítimo durante todo el año.

Inspirado por este logro, Eads presentó una alternativa al canal de Panamá: un ferrocarril interoceánico en Tehuantepec (México) que transportaría barcos sobre plataformas móviles. Sin embargo, pese a sus esfuerzos, el Congreso de EE. UU. rechazó dos proyectos de ley para financiar la obra.

Reconocimientos y últimos años

James B. Eads fue el primer ingeniero estadounidense en recibir la Medalla Albert de la Royal Society of Arts de Londres. También trabajó como consultor en obras de infraestructura en Liverpool (Inglaterra), Toronto (Canadá), Veracruz y Tampico (México). Se casó en dos ocasiones y tuvo dos hijas biológicas y tres hijastras.

Eads falleció el 8 de marzo de 1887 en Nassau (Bahamas), dejando tras de sí un legado que combinaba genialidad técnica, profundo conocimiento práctico e incansable espíritu innovador. Su vida y su obra continúan siendo referentes en la historia de la ingeniería civil y naval.

En 1920, Eads fue incluido en el Pabellón de la Fama de los Grandes Americanos, ubicado en los terrenos del Bronx Community College en Nueva York. Cada año, la Academia de Ciencias de St. Louis otorga el Premio James B. Eads para reconocer a una persona distinguida por sus logros sobresalientes en ciencia y tecnología. En 1927, los decanos de las facultades de ingeniería de Estados Unidos votaron a Eads como uno de los cinco mejores ingenieros de todos los tiempos, un honor que compartió con Leonardo da Vinci, James Watt, Ferdinand de Lesseps y Thomas A. Edison.

Os dejo unos vídeos de su figura.

Siempre han existido grandes inventos

En la clase de «Gestión de la innovación en el sector de la construcción«, del Máster Universitario en Gestión y Planificación en Ingeniería Civil, muchas veces se debate sobre los inventos. Si éstos se deben a mentes brillantes, a la casualidad o a un proceso planificado de innovación en las empresas. Incluso si los inventos o la innovación deben originarse en la investigación y el desarrollo tecnológico. Pero incluso en épocas anteriores al desarrollo del método científico, ya se inventaban cosas.

Os paso un documental donde se muestra cómo los grandes inventos a veces son muy antiguos: la pila eléctrica de Bagdad, las máquinas griegas para hacer cálculos astronómicos, la máquina de vapor de Herón de Alejandría, las técnicas de construcción de las pirámides de Gizeh y del Machu Picchu Inca, o los conocimientos de neurocirugía y de aviación de los indios Nazca, inventos todos ellos que permanecieron ocultos miles de años y que hubieran podido cambiar el destino de la humanidad.

Francesc Macià y la primera obra de hormigón armado en España

Francesc Macià (1859-1933) https://es.wikipedia.org/wiki/Francesc_Maci%C3%A0

Francesc Macià i Llussà es conocido por su faceta política y como presidente de la Generalitat de Cataluña. Pero menos conocida es su vertiente como ingeniero militar y como autor de la primera obra construida en España con hormigón armado. Aquí vamos a hablar de los inicios de este novedoso material.

En efecto, fueron los ingenieros militares y los ingenieros de caminos los que mostraron en sus inicios un mayor interés por el empleo del hormigón armado, aunque sus trabajos no tuvieron mucha repercusión. Un ejemplo sería la propuesta del ingeniero de caminos José Nicolau en 1891 con el empleo de carriles embutidos en hormigón para crear un nuevo tipo de traviesas en una línea de ferrocarril catalana.

Pero es el depósito de agua de 1000 m3 construido en 1893 en Puigverd de Lleida por el capitán de ingenieros Francesc Macià, la primera construcción donde se utilizó el hormigón armado. Con 1.000 m³ de capacidad, descubierto y de planta circular de 25,30 m de diámetro, llama la atención el pequeño espesor de sus paredes de 6 cm, reforzadas con la malla de alambres característica del sistema Monier. Macià se decidió a introducir el hormigón armado en España, primero patentando un sistema similar y luego utilizando los derechos del sistema Monier, que comercializará en los siguientes años junto con los empresarios Batlle y Lecanda.

Depósito de agua de Puigverd de Lleida, construido en 1893 por Françesc Macià y aún en uso. http://www.cehopu.cedex.es/hormigon/fichas/img_ficha.php?id_img=52

Una inmensa dificultad para el desarrollo del hormigón lo suponía la inexistencia de fábricas de cemento Portland ya que hasta 1900 no se construyó la primera en Tudela-Veguín (Asturias), con 50 años de retraso en relación con instalaciones similares erigidas en Francia o Inglaterra. Posteriormente iniciaron su andadura las fábricas de Quinto (Zaragoza) y Añorga-Txiki de Rezola (San Sebastián), también en 1900, ya en 1902 la de “Asland”, en Barcelona y en 1903 la de Olatzagutia (Navarra).

Dado que la primera planta de cemento no se construyó en Tudela-Veguín (Asturias) hasta 1900, la ausencia de la Planta de Cemento Portland supuso para el desarrollo del hormigón grandes dificultades. Tengamos en cuenta que estas instalaciones aparecieron 50 años atrás de unas instalaciones similares construidas en Francia o Reino Unido. Posteriormente, también en 1900, las fábricas de Quinto (Zaragoza) y Añorga-Txiki de Rezola (San Sebastián) iniciaron su actividad, comenzando en 1902 la de «Asland» en Barcelona en «Asland» y, en 1903, la de Olatzagutia (Navarra).

Pero si queremos hablar realmente de los inicios del hormigón armado en España, no hay que olvidar a sus verdaderos impulsores, los ingenieros de caminos José Eugenio Ribera y Juan Manuel de Zafra y Esteban. Pero eso será objeto de otro artículo.

 

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Evolución histórica en la construcción de puentes

DSC01596Edelmiro Rúa, catedrático de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Caminos, Canales y Puertos de Madrid nos ilustra mediante un vídeo la evolución histórica de la construcción de puentes. Os lo recomiendo.

El vídeo ha sido producido por el Gabinete de Tele-Educación de la Universidad Politécnica de Madrid.

 

 

 

 

El Puente del Real sobre el viejo cauce del Turia en Valencia. Una aproximación histórica, estética y constructiva

El Puente del Real (Valencia). Fotografía: V. Yepes (2010)

El Puente del Real, también llamado del Temple, ha sido una estructura que ha comunicado la ciudad de Valencia, a través de la puerta de Montesa, con el desaparecido Palacio Real y sus jardines. Tanto el arranque del puente, entre el convento de Santo Domingo y el monasterio sacro-militar “del Temple”, como su destino en el Palacio Real, supuso, en palabras de Garín (1983:92-93): “…el diseño del puente más bello, el mejor decorado, el más audaz y gallardo en sus clásicos perfiles y en sus añadiduras barrocas”. Con anterioridad al puente actual, existieron otros anteriores que fueron destruidos por las riadas del Turia. De hecho, el Palacio Real tuvo un origen musulmán, la almunia real de la Vilanova, construida por Abd al-Aziz ibn Amir (1021-1061), que fue transformándose con el tiempo (Arciniega, 2005-2006:130). Es posible, tal y como indica Melió (1997:62), que el primer Puente del Real fuese posterior al primer Puente de Serranos, siendo razonable una estructura que comunicase el palacio musulmán con la ciudad. Benito (2009:284) reseña cómo el historiador y geógrafo musulmán al-Udrí se refiere a las tan loadas murallas de la ciudad y a la almunia extramuros, al otro lado del río, comunicada mediante un puente de barcas con el recinto murado de al-Balansiya. Lo cierto es que, tras la conquista de Valencia por el rey Don Jaime, un tal Bernardo Cardona legó en su testamento diez sueldos para la obra del puente Inferior y otros tantos para la del Superior (1254). Hay autores (Melió 1997:63) que, atendiendo los calificativos a su posición topográfica en dirección al mar, suponen que el puente “inferior” sería el del Real, siendo el “superior” el de Serranos. Sin embargo, tal y como apuntan Rosselló y Esteban (2000:80), esta hipótesis supone obviar el Puente de la Trinidad, que formaría parte de la entrada a la ciudad por la Vía Augusta. En este caso, el puente “inferior” sería el de la Trinidad, que también podría haber servido de nexo con el citado palacio musulmán.

Artículo completo descargable.

Referencia:

YEPES, V. (2010). El Puente del Real sobre el viejo cauce del Río Turia en Valencia. Una aproximación histórica, estética y constructiva. Universitat Politècnica de València, 23 pp. DOI:10.13140/RG.2.2.14103.39843

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La ingeniería clásica y su influencia en el urbanismo actual

Fernando Sáenz Ridruejo. https://www.juaneloturriano.com/noticias/2019/01/17/fernando-saenz-ridruejo.-colegiado-de-honor

Quisiera dejaros en mi blog la última clase magistral de D. Fernando Sáenz Ridruejo, profesor de la ETS Caminos Canales y Puertos de la Universidad Politécnica de Madrid.

Sáenz Ridruejo es Colegiado de Honor de los Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Fernando Gutiérrez de Vera, en su laudatio, afirmó con rotundidad que “Fernando es el historiador de los ingenieros de Caminos, el relator de sus obras, su entrega y sacrificio, sus intereses y campos de desarrollo. Así, ha puesto a nuestra disposición un caudal único de conocimiento sobre sus hombres y sus realizaciones, colaborando en más de 200 obras, con 5 libros propios, doblando su tarea de historiador con la de académico correspondiente y profesor en la Escuela de Madrid”.

La clase trata sobre la ingeniería clásica y su influencia en el urbanismo actual. Es un vídeo producido por el Gabinete de Tele-Educación de dicha universidad. Espero que os guste.

Antecedentes de las conducciones de fundición dúctil

Figura 1. Tubería de fundición. Palacio de Versalles (1748). https://www.pamline.es/tuberia-fundicion-traves-historia

No se puede entender una civilización sin estudiar el desarrollo tecnológico de las tuberías para el transporte del agua, pues esta infraestructura define fuertemente la calidad de vida de sus habitantes. Si ya se utilizaban tuberías de arcilla cruda 4000 años A.C. en Babilonia, se han utilizado otros materiales desde la antigua Roma como la cerámica, la madera y el plomo. Sin embargo, tuvo que ser la fundición gris la que trajo un material seguro que tuviese una vida útil suficientemente larga bajo tierra. La fundición gris era conocida ya en la prehistoria. El arte de la fundición en arena llegó a Europa desde China, donde el acero se fundía en moldes de arena hacía más de 2500 años.

La fundición es una aleación hierro-carbono en la que el contenido de carbono en forma de grafito varía entre un 3,4 y un 4,5% en peso. Con un porcentaje de carbono inferior al 1,7%, tendríamos un acero. Si el grafito se presenta en forma laminar se obtiene una fundición gris y si es esferoidal, se tiene una función nodular o fundición dúctil (Figura 2). La fundición gris presenta buena moldeabilidad y resistencia a la abrasión, pero es frágil. La fundición dúctil es un material con buena moldeabilidad y que resulta muy dúctil, es decir, se puede deformar plásticamente con grandes deformaciones bajo la acción de una fuerza.

Figura 2. Fundición gris (izquierda) y función dúctil (derecha). https://www.construtec.com/que-es-la-fundicion-ductil-que-quiere-decir-ductil/

Se ha documentado que la primera tubería de fundición gris se instaló en Alemania en 1455, para conducir agua al castillo Dillenberg. Aunque este mismo tipo de canalizaciones se utilizaron en las fuentes del palacio de Versalles (Francia), ordenadas construir entre 1664 por Luis XIV (Figura 1);  o en España en el Palacio de la Granja de San Ildefonso en 1720, por orden de Felipe V. Los 35 km  de tuberías de fundición de Versalles se sellaban entre sí con juntas de plomo o cuero, permitiendo el funcionamiento, a una presión máxima de 15 bar, de las instalaciones del palacio por casi trescientos años. En Londres, hacia el año 1746, se instaló la primera tubería de fundición de Inglaterra, y en Estados Unidos se usó por vez primera en Filadelfia en 1817, usando tubos importados de Inglaterra.

Sin embargo, los tubos de fundición dúctil, tal y como se conocen actualmente, se instalaron por primera vez en 1948 en Europa, y se usaron ya de forma habitual a partir de 1955. Tuvieron tal éxito que en la década de los años setenta del siglo XX sustituyeron prácticamente a la antigua fundición gris, de menor resistencia y susceptibles de rotura frágil. La fundición debe ser dulce, tenaz y dura, sin embargo debe poder ser cortada y taladrada. En general, los tubos de fundición pueden obtenerse en foso de colada o por centrifugación, siendo estos últimos de calidad superior. Además de centrifugados, para obtener características mecánicas de mayor nivel, los tubos se someten a un tratamiento térmico de grafitización y ferritización. En la actualidad, las excelentes propiedades mecánicas de la fundición dúctil hace que su uso se extienda a las canalizaciones de agua potable, regadío y saneamiento en una gran parte del mundo.

Figura 3. Tubería de fundición dúctil. https://www.pamline.es

Entre las ventajas de la conducción de fundición dúctil destacan la elevada resistencia al choque y a los asentamientos del terreno, capacidad para aguantar altas presiones (tanto interiores como exteriores), amortiguan los golpes de ariete, se ven poco afectadas por la corrosión del suelo (incluso en terrenos húmedos), la mayoría de los terrenos no los atacan químicamente, no se oxidan por las acciones del agua o la atmósfera, y como consecuencia de todo lo anterior, estas tuberías tienen una larga vida útil. Por contra, son caras respecto a otras tuberías no metálicas para diámetros inferiores a 140 mm, su peso es comparativamente mayor, presentan incrustaciones interiores (especialmente con aguas duras). Además, en conducciones de gran longitud, que atraviesan terrenos de diversa naturaleza, pueden producirse fenómenos electro químicos (que se pueden evitar con juntas aislantes). Para evitar estos problemas, los tubos de conducción dúctil presentan un revestimiento exterior de zinc metálico con una capa de acabado de producto bituminoso o resina sintética y un revestimiento interior de mortero de cemento.

En el vídeo que sigue se puede ver la fabricación de los tubos de fundición dúctil de la empresa Saint-Gobain PAM. Espero que os sea de interés.

 

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El puente de madera de Cofrentes (Valencia)

Puente de madera de Cofrentes, sobre el río Cabriel, junto al puente nuevo construido en 1911 (Sanchis, 1993).

Dentro de cierta labor de arqueología de la ingeniería civil, vamos a recuperar en esta entrada vamos un puente de madera por la que pasaba el camino antiguo de Cofrentes, o camino de Alicante, sobre el río Cabriel. Hoy correspondería a la actual carretera N-330 de Alicante a Somport. Se trataba de un puente de madera apoyado sobre pilares de manpostería y troncos, de la cual se pueden ver algunas imágenes de principios del siglo XX. En la fotografía vemos este puente y, al fondo, el puente nuevo en celosía construido en el año 1911.

El diccionario de Madoz nos habla del puente diciendo que «es de cuatro arcos y suele destruirse con frecuencia en las desbordaciones. Se cobra 4 mrs. por persona o caballería como arbitrio municipal«. Hay noticias de su reconstrucción en 1850 y en 1863.

Esta tipología de puente de madera sobre pilas de mampostería debe haberse repetido numerosas veces a lo largo de la historia. Sería reconstruido en numerosas ocasiones y acabaría con un puente más robusto de piedra, tal y como ocurriría en los primeros puentes sobre el Turia a su paso por la ciudad de Valencia (Yepes, 2013).

Puente sobre el río Cabriel en la carretera de Requena a Cofrentes : Balneario de cofrentes. (s.a.) – Anónimo.http://bivaldi.gva.es/es/consulta/registro.cmd?id=10436

Referencias:

SANCHIS, C. (1993). Els ponts valencians antics. Col·lecció «Els valencians i el territori», Generalitat Valenciana, 167 pp.

YEPES, V. (2013). Conjetura sobre la existencia de puentes romanos sobre el Turia a su paso por Valencia. Cuadernos de diseño en la obra pública, 5:14-19.