La ingeniería humanitaria y la teoría del cisne negro: Totalán, DANA, Zaldibar y el coronavirus nos dan las claves

Fotografía con Ángel García Vidal, en la Escuela de Ingeniería de Caminos de Valencia

La primera vez que oí a alguien hablar de “ingeniería humanitaria” fue a Ángel García Vidal en una conferencia que impartió, junto con Mauricio Delgado, en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Valencia el 24 de septiembre de 2019. Tal fue la impresión que me causó su relato de la tragedia de Totalán, que escribí un artículo en The Conversation sobre las lecciones aprendidas del rescate de Julen.

Después de ese día, Ángel y yo hemos conversado largo y tendido sobre el tema. Ángel intuía que el concepto de “ingeniería humanitaria” era especialmente importante, pero que se tenía que profundizar más en él. Todas nuestras conversaciones, junto con la de otros compañeros como Eugenio Pellicer, le hicieron reflexionar en una mesa redonda que tuvo lugar en el VIII Congreso Nacional de Ingeniería Civil que tuvo lugar en Madrid los días 17 y 18 de febrero de 2020. El escritor y articulista del diario El País Manuel Jabois escribía el 23 de enero de 2019 lo siguiente en referencia al concepto de Ingeniería Civil Humanitaria haciendo referencia a Ángel en una declaración que queda en las hemerotecas para la historia: “Esto no es una operación de rescate, sino una obra de Ingeniería Civil Humanitaria“.

Un cisne de la especie Cygnus atratus, desconocido en Occidente hasta el siglo XVIII. Wikipedia

Desde esos días de enero de 2019 han pasado muchos acontecimientos que deberían ocurrir solo de muy de vez en cuando. Según la teoría del cisne negro, desarrollada por el investigador Nassim Taleb, esta teoría es una metáfora que describe un suceso sorpresivo (para el observador), de gran impacto socioeconómico y que, una vez pasado el hecho, se racionaliza por retrospección (haciendo que parezca predecible o explicable, y dando impresión de que se esperaba que ocurriera).

Las características de la teoría del cisne negro es que determinados acontecimientos ocurren de forma sorpresiva, pues como los cisnes negros, son sucesos muy extraños. Estos acontecimientos presentan un alto impacto desproporcionado y es difícil de predecir, teniendo un papel dominante en la historia. Sin duda, la crisis actual del coronavirus (COVID-19) es un cisne negro.

Sin embargo, en solo unos meses, además han ocurrido impactos tales como el DANA (Depresión Aislada en Niveles Altos) que puso en jaque a nuestro país, con grandes desastres económicos y pérdidas de vidas humanas, o la desgracia del vertedero de Zaldibar, donde en estos momentos aún siguen dos personas sepultadas.

Todo parece indicar que sucesos de emergencia local, regional o global van a ser recurrentes y pueden poner en muy alto riesgo no solo vidas humanas, sino la economía y el futuro de las generaciones actuales y futuras.

¿Y cuál es el papel de la ingeniería ante estos sucesos que son emergentes? ¿Qué es la ingeniería civil humanitaria? Tras muchas reflexiones, aquí escribo alguna de ellas. Animo a Ángel a que publique el texto íntegro de su comunicación en el congreso al que hice antes referencia.

¿Cómo se podría definir el concepto de ingeniería civil humanitaria? Se trata de una idea que, si bien de una u otra forma existía de forma difusa desde el origen de los tiempos, cuando los humanos usaban su ingenio y su rudimentaria tecnología en ayudar al resto de sus congéneres, ha cobrado una gran actualidad con motivo del rescate del niño Julen en Totalán.

Pero antes de intentar dar una definición, debemos aclarar unas cuantas ideas y, sobre todo, debemos descartar algunas cosas que no deberían incluirse en este concepto. No toda la ingeniería civil tiene carácter humanitario, y es justamente el adjetivo humanitario el que permite caracterizar mejor esa parte de la ingeniería que tiene ciertas características que la diferencia del resto de ingeniería que hacemos los ingenieros civiles. Por otra parte, tampoco el carácter humanitario es exclusivo de la ingeniería civil. Otros ámbitos de la ingeniería, de la técnica y de cualquier actividad humana también puede tener este carácter. Por tanto, hay que buscar entre las características de una ingeniería muy específica, que es la civil, qué rasgos o características definen su carácter humanitario.

Humanitario es un adjetivo que, según la Real Academia de la Lengua, tiene tres acepciones. La primera nos dice “que mira o se refiere al bien del género humano”. Esta primera acepción entraría de lleno en los objetivos de la ingeniería civil en general. En efecto, si la ingeniería civil tiene como objeto el diseño, construcción y mantenimiento de todo tipo de infraestructuras, éstas son el soporte del progreso y bienestar de la sociedad y, por tanto, toda la ingeniería civil sería humanitaria con esta primera acepción. Por tanto, no es esta acepción la que nos interesa destacar.

La segunda acepción identifica humanitario con “benigno, caritativo, benéfico”. En nuestro caso se trataría de la ingeniería civil que es solidaria con el sufrimiento ajeno, que presta auxilio a los necesitados. De alguna forma, se trata de una ingeniería que dispone de los recursos técnicos y materiales que ayuda a aquellos que la necesitan. Esta idea se relaciona también con la tercera acepción del diccionario donde humanitario tiene “como finalidad aliviar los efectos que causan la guerra u otras calamidades en las personas que las padecen”.

Por tanto, en todas las acepciones humanitario siempre se relaciona con el auxilio a personas que necesitan dicha ayuda. Sin embargo, hay un aspecto de especial relevancia, y es que la ayuda sea desinteresada. En caso contrario, se trata de la ingeniería civil habitual, es decir, una actividad económica que, si bien tiene como fin el bien común, precisa de un beneficio económico para mantenerse en el tiempo. ¿Pero puede existir una ingeniería civil desinteresada que ayude a los demás?

Para responder a esta pregunta, antes hay que contestar otra más importante. Se trata de saber si, como dicen algunos, el hombre es malo por naturaleza y gracias al Estado reprime su impulso egoísta. Esta es una tesis del filósofo Thomas Hobbes que, afortunadamente, no se puede afirmar que sea cierta. En efecto, algunas investigaciones realizadas con niños han demostrado que más del 95% de ellos ayudaban a los demás sin recibir ningún tipo de orden o instrucción (https://www.elmundo.es/elmundo/2012/11/16/ciencia/1353063447.html). Esta tendencia innata al altruismo ya está presente en los ancestros comunes que tenemos los humanos con los chimpancés, que también tienen esta tendencia altruista. Impacta saber que un mono prefiere quedarse sin comer varios días antes que ver a los compañeros sufrir. Algunos han justificado este comportamiento de cooperación como una de las claves de nuestra supervivencia como especie. Por tanto, la cooperación, el altruismo y la moral, forman parte de lo más profundo de nuestro cableado humano. No obstante, contraejemplos de maldad intrínseca se encuentran por doquier, pero ello no justifica la maldad intrínseca del ser humano.

Otro de los aspectos que también interesa sacar a colación es averiguar si la ingeniería civil humanitaria tiene que estar planificada o bien debe actuar de forma inmediata ante un problema puntual. Pues las dos cosas.

Cuando existe un problema importante en una comunidad, por ejemplo, falta de agua por sequía, carencias de infraestructuras sanitarias o educativas, la ingeniería civil se pone al servicio de los programas de ayuda humanitaria y, de forma planificada, con recursos escasos, pero bien dirigidos, se pueden realizar infraestructuras que generan un beneficio extraordinario a la comunidad que los recibe.

Por otra parte, y es el caso de la tragedia de Totalán, una emergencia requiere de toda la voluntad y recursos disponibles para, de forma urgente, ayudar en lo posible a resolver un grave problema humanitario. Aquí la ingeniería civil actúa, como se ha podido comprobar, de forma directa con todos los recursos técnicos disponibles.

En ambos casos, con proyectos planificados o en situación de emergencia, la ingeniería civil ofrece todos sus recursos técnicos, humanos y materiales para ayudar, de forma desinteresada, a otras personas.

Pues bien, aquí tenemos una de las claves del concepto de ingeniería civil humanitaria. Se podría definir como el conjunto de recursos técnicos, humanos y materiales disponibles por la ingeniería civil para ayudar, de forma desinteresada, a las personas que lo necesitan, ya sea en forma de proyectos de ayuda o en situaciones de emergencia.

Todo esto es posible gracias a la naturaleza intrínsecamente buena del ser humano y al avance en la técnica disponible de la ingeniería civil puesta al servicio de la sociedad por parte de personas que, sin esperar nada a cambio, se ofrecen para auxilio de los demás.

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Curso en línea de “Procedimientos de contención y control del agua subterránea en obras de ingeniería civil y edificación”

La Universitat Politècnica de València, en colaboración con la empresa Ingeoexpert, ha elaborado un Curso online sobre “Procedimientos de Construcción de cimentaciones y estructuras de contención y control del agua subterránea en obra civil y edificación”. El curso, totalmente en línea, se desarrollará en 6 semanas, con un contenido de 75 horas de dedicación del estudiante. Empieza el 23 de marzo de 2020 y termina el 4 de mayo de 2020. Hay plazas limitadas.

Toda la información la puedes encontrar en esta página: https://ingeoexpert.com/cursos/curso-de-procedimientos-de-contencion-y-control-del-agua-subterranea-en-obras/?fbclid=IwAR0d1Ga2q6tuY_AfplyREj4TIOjMztLSRsy6aykXT-X4X903Mc8ERBw6TyY

Os paso un vídeo explicativo y os doy algo de información tras el vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=Z1mkod8SPns

Este es un curso básico de procedimientos de contención y control del agua subterránea en obras civiles y de edificación. Se trata de un curso que no requiere conocimientos previos especiales y está diseñado para que sea útil a un amplio abanico de profesionales con o sin experiencia, estudiantes de cualquier rama de la construcción, ya sea universitaria o de formación profesional. Además, el aprendizaje se ha escalonado de modo que el estudiante puede profundizar en aquellos aspectos que más les sea de interés mediante documentación complementaria y enlaces de internet a vídeos, catálogos, etc.

En este curso aprenderás las distintas tipologías y aplicabilidad de los procedimientos de contención y control del agua utilizados en obras de ingeniería civil y de edificación. El curso índice especialmente en la comprensión de los procedimientos constructivos y la maquinaria específica necesaria para la ejecución de los distintos tipos de sistemas de control del agua (ataguías, pantallas, escudos, drenajes superficiales, bombeos profundos, congelación del suelo, electroósmosis, inyecciones, etc.). Es un curso de espectro amplio que incide especialmente en el conocimiento de la maquinaria y procesos constructivos, y por tanto, resulta de especial interés desarrollar el pensamiento crítico del estudiante en relación con la selección de las mejores soluciones constructivas para un problema determinado. El curso trata llenar el hueco que deja la bibliografía habitual donde los aspectos de proyecto, geotecnia, hidrogeología, estructuras, etc., oscurecen los aspectos puramente constructivos. Además, está diseñado para que el estudiante pueda ampliar por sí mismo la profundidad de los conocimientos adquiridos en función de su experiencia previa o sus objetivos personales o de empresa.

El contenido del curso está organizado en 50 lecciones, que constituyen cada una de ellas una secuencia de aprendizaje completa. La dedicación aproximada para cada lección se estima en 1-2 horas, en función del interés del estudiante para ampliar los temas con el material adicional. Además, al finalizar cada Lección didáctica, el estudiante afronta una batería de preguntas cuyo objetivo fundamental es afianzar los conceptos básicos y provocar la duda o el interés por aspectos determinados del tema abordado. Al final se han diseñado tres unidades adicionales cuyo objetivo fundamental consiste en afianzar los conocimientos adquiridos a través del desarrollo de casos prácticos, donde lo importante es desarrollar el espíritu crítico y la argumentación a la hora de decidir la conveniencia de un procedimiento de control del agua u otro. Por último, al finalizar el curso se realiza una batería de preguntas tipo test cuyo objetivo es conocer el aprovechamiento del curso, además de servir como herramienta de aprendizaje.

El curso está programado para una dedicación de 75 horas de dedicación por parte del estudiante. Se pretende un ritmo moderado, con una dedicación semanal en torno a las 10-15 horas, dependiendo de la profundidad de aprendizaje requerida por el estudiante, con una duración total de 6 semanas de aprendizaje.

Éste curso único impartido Víctor Yepes, Catedrático de Universidad en el área de ingeniería de la construcción en la Universitat Politècnica de València, se presenta mediante contenidos multimedia interactivos y de alta calidad dentro de la plataforma virtual Moodle, combinado con la realización de ejercicios prácticos. Así mismo, se realizarán clases en directo mediante videoconferencias, que podrán ser vistas en diferido en caso de no poder estar presente en las mismas.

Objetivos

Al finalizar el curso, los objetivos de aprendizaje básicos son los siguientes:

  1. Comprender la utilidad y las limitaciones de los procedimientos de contención y control del agua en obras de ingeniería civil y de edificación
  2. Evaluar y seleccionar el mejor tipo de procedimiento necesario para una construcción con problemas de agua en unas condiciones determinadas, considerando la economía, la seguridad y los aspectos medioambientales

Programa

  • – Lección 1. Conceptos básicos del agua en medio poroso
  • – Lección 2. El problema del agua en las excavaciones
  • – Lección 3. La magia de las tensiones efectivas en geotecnia
  • – Lección 4. El sifonamiento en las excavaciones: el efecto Renard
  • – Lección 5. Clasificación de las técnicas de control del agua en excavaciones
  • – Lección 6. Selección del sistema de control del nivel freático
  • – Lección 7. Drenaje de excavaciones mediante bombeos superficiales y sumideros
  • – Lección 8. Drenaje de excavaciones mediante zanjas perimetrales
  • – Lección 9. Descenso del nivel freático por bombeo: fórmula de Dupuit-Thiem
  • – Lección 10. Cálculo de un agotamiento mediante pozos
  • – Lección 11. Tipología de las estaciones de bombeo
  • – Lección 12. Altura neta positiva de aspiración de una bomba
  • – Lección 13. Bombas empleadas en el control del nivel freático de una excavación
  • – Lección 14. Procedimientos constructivos de pozos profundos para drenaje
  • – Lección 15. Drenaje en excavaciones sobre acuíferos confinados: pozos de alivio
  • – Lección 16. Drenaje de excavaciones mediante bombeo desde pozos filtrantes
  • – Lección 17. Drenaje de excavaciones mediante bombeo desde pozos eyectores
  • – Lección 18. Drenajes horizontales instalados mediante zanjadoras
  • – Lección 19. Pozos horizontales ejecutados mediante perforación horizontal dirigida
  • – Lección 20. Drenes de penetración transversal: drenes californianos
  • – Lección 21. Control del nivel freático mediante lanzas de drenaje (wellpoints)
  • – Lección 22. Drenaje horizontal con pozos radiales
  • – Lección 23. Galerías de drenaje en el control del nivel freático
  • – Lección 24. Electroósmosis como técnica de drenaje del terreno
  • – Lección 25. Procedimientos para la contención del agua
  • – Lección 26. Evaluación aproximada de caudales de bombeo en excavación de solares
  • – Lección 27. Contención de aguas mediante ataguías en excavaciones
  • – Lección 28. Contención del agua mediante ataguías de tierras y escollera
  • – Lección 29. Contención del agua mediante tablestacas
  • – Lección 30. Contención del agua mediante ataguías celulares
  • – Lección 31. Contención del agua mediante cajones indios
  • – Lección 32. Contención del agua mediante cajones de aire comprimido
  • – Lección 33. Contención del agua mediante muros pantalla
  • – Lección 34. Contención del agua mediante pantallas de pilotes secantes
  • – Lección 35. Contención del agua mediante pantallas plásticas de bentonita-cemento
  • – Lección 36. Contención del agua mediante pantallas de suelo-bentonita
  • – Lección 37. Contención del agua mediante pantallas de suelo-cemento con hidrofresa
  • – Lección 38. Contención del agua mediante pantallas de lodo autoendurecible armado
  • – Lección 39. Contención del agua mediante pantallas realizadas por mezcla profunda de suelos
  • – Lección 40. Contención del agua mediante pantallas delgadas de lodo ejecutadas mediante vibración de perfiles
  • – Lección 41. Contención del agua mediante pantallas de geomembranas
  • – Lección 42. Contención del agua mediante inyección del terreno
  • – Lección 43. Contención del agua mediante inyección de lechadas de cemento
  • – Lección 44. Contención del agua mediante inyección de lechadas de arcilla
  • – Lección 45. Contención del agua mediante inyección de lechadas químicas
  • – Lección 46. Contención del agua mediante inyecciones de alta presión: jet-grouting
  • – Lección 47. Contención del agua mediante congelación de suelos
  • – Lección 48. Contención del agua mediante escudos presurizados con aire comprimido
  • – Lección 49. Contención del agua mediante escudos presurizados con lodos
  • – Lección 50. Contención del agua mediante escudos de presión de tierras
  • – Supuesto práctico 1.
  • – Supuesto práctico 2.
  • – Supuesto práctico 3.
  • – Batería de preguntas final

Profesorado

Víctor Yepes Piqueras

Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Universitat Politècnica de València

Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos (1982-1988). Número 1 de promoción (Sobresaliente Matrícula de Honor). Especialista Universitario en Gestión y Control de la Calidad (2000). Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos, Sobresaliente “cum laude”. Catedrático de Universidad en el área de ingeniería de la construcción en la Universitat Politècnica de València y profesor, entre otras, de las asignaturas de Procedimientos de Construcción en los grados de ingeniería civil y de obras públicas. Su experiencia profesional se ha desarrollado fundamentalmente en Dragados y Construcciones S.A. (1989-1992) como jefe de obra y en la Generalitat Valenciana como Director de Área de Infraestructuras e I+D+i (1992-2008). Ha sido Director Académico del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (2008-2017), obteniendo durante su dirección la acreditación EUR-ACE para el título. Profesor Visitante en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Investigador Principal en 5 proyectos de investigación competitivos. Ha publicado más de 87 artículos en revistas indexadas en el JCR. Autor de 8 libros, 22 apuntes docentes y más de 250 comunicaciones a congresos. Ha dirigido 14 tesis doctorales, con 4 más en marcha. Sus líneas de investigación actuales son las siguientes: (1) optimización sostenible multiobjetivo y análisis del ciclo de vida de estructuras de hormigón, (2) toma de decisiones y evaluación multicriterio de la sostenibilidad social de las infraestructuras y (3) innovación y competitividad de empresas constructoras en sus procesos. Tiene experiencia contrastada en cursos a distancia, destacando el curso MOOC denominado “Introducción a los encofrados y las cimbras en obra civil y edificación”, curso que ya ha tenido cuatro ediciones. También destaca el curso sobre “Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención en obra civil y edificación”, que ya va por su segunda edición.

Ranking de investigadores en ingeniería civil 2020

https://labibliotecainforma.wordpress.com/

Hoy día se hacen listas de todo tipo, especialmente en las redes sociales. Se catalogan a las universidades, a las empresas, a las personas. También se hace lo mismo con los investigadores. Son listas en las que los criterios de evaluación son a veces discutibles, especialmente en el ámbito científico.

En un artículo anterior discutí brevemente el índice h como indicador de la calidad investigadora de un científico. Basándose en este índice, viene siendo habitual que a principios de cada año se publiquen listados sobre los “influencers” en investigación científica en España. Una de las páginas más famosas es http://indice-h.webcindario.com/

Lo interesante de esta página es su metodología de evaluación, que se puede consultar aquí:  http://indice-h.webcindario.com/P+F.html. Se trata de una página elaborada por el Grupo para la Difusión del Índice h (DIH), que intenta dar a conocer a los científicos con mayor índice h de entre los que trabajan en España. Según sus autores, este índice aumenta con la calidad de la investigación que se publica y, por tanto, permite establecer rankings de los mejores investigadores. La información la elaboran de una base de datos de gran prestigio (ISI Web of Knowledge).

Pues bien, en el ámbito de la ingeniería civil, los investigadores con mayor índice h en España, a fecha de hoy, son los siguientes (se limita el número de investigadores a aquellos que tengan un valor mínimo de h que sea la mitad del que encabeza la lista):

 

Computación cuántica y gemelos híbridos digitales en ingeniería civil y edificación

La ciudad Estado de Singapur desarrolla una copia virtual de sí misma, un proyecto basado en big data, IoT, computación en la nube y realidad virtual. https://www.esmartcity.es/2019/03/22/singapur-gemelo-digital-posibilidades-ofrece-ciudad-inteligente-tener-copia-virtual-exacta

En menos de una década, gran parte de los ingenieros dejarán de hacer proyectos, tal y como lo conocemos ahora, y pasarán a ser gestores de gemelos híbridos digitales de infraestructuras.

Este podría ser un buen titular periodístico que, incluso podría parecer ciencia ficción, pero que tiene todos los visos de convertirse en realidad en menos tiempo del previsto. Se podría pensar que las tecnologías BIM o los modelos digitales actuales ya son una realidad, es decir, se trata de dar un nuevo nombre a lo que ya conocemos y está en desarrollo, pero de lo que estamos hablando es de un nuevo paradigma que va a revolver los cimientos de la tecnología actual en el ámbito de la ingeniería. Voy a desgranar esta conclusión explicando cada uno de los avances y los conceptos que subyacen al respecto.

La semana pasada tuve la ocasión de escuchar la conferencia magistral, en el Congreso CMMoST, de Francisco Chinesta, catedrático en la ENSAM ParisTech e ingeniero industrial egresado por la Universitat Politècnica de València. Trataba de un nuevo paradigma en la ingeniería basada en datos y no era otra que la de los gemelos híbridos digitales, un paso más allá de la modelización numérica y de la minería de datos. Este hecho coincidió con el anuncio en prensa de que Google había publicado en la prestigiosa revista Nature un artículo demostrando la supremacía cuántica, un artículo no exento de polémica, pues parece ser que se diseñó un algoritmo que tiene como objetivo generar números aleatorios mediante un procedimiento matemático muy complejo y que obligaría al superordenador Summit, que es actualmente el más potente del mundo gracias a sus 200 petaflops, a invertir 10.000 años en resolver el problema, que que el procesador cuántico Sycamore de 54 qubits de Google habría resuelto en tres minutos y 20 segundos.

Si nos centramos en la supuesta supremacía cuántica de Google, se debería matizar la noticia al respecto. En efecto, IBM ya se ha defendido diciendo que su ordenador Summit no se encuentra tan alejado, pues se ha resuelto un problema muy específico relacionado con generar números aleatorios y que parece que Sycamore sabe resolver muy bien. De hecho, IBM afirma que ha reajustado su superordenador y que ahora es capaz de resolver ese mismo problema en 2,5 días con un margen de error mucho menor que el ordenador cuántico. Aquí lo importante es saber si esta computación cuántica estará, sin trabas o límites, accesible a cualquier centro de investigación o empresa para resolver problemas de altísima complejidad computacional (problemas NP-hard como pueden ser los de optimización combinatoria). Tal vez los superordenadores convencionales servirán para resolver unos problemas específicos en tareas convencionales, y los cuánticos, imparables en resolver otro tipo de problemas. Todo se andará, pero parece que esto es imparable.

Por tanto, parece que el hardware necesario para la una computación ultrarrápida está o estará a nuestro alcance en un futuro no muy lejano. Ahora se trata de ver cómo ha cambiado el paradigma de la modelización matemática. Para ello podríamos empezar definiendo al “gemelo digital”, o digital twin. Se trata de un modelo virtual de un proceso, producto o servicio que sirve de enlace entre un ente en el mundo real y su representación digital que está utilizando continuamente datos de los sensores. A diferencia del modelado BIM, el gemelo digital no representa exclusivamente objetos espaciales, sino que también podría representar procesos, u otro tipo de entes sin soporte físico. Se trata de una tecnología que, según todos los expertos, marcarán tendencia en los próximos años y que, según el informe “Beyond the hype“, de KPMG, será la base de la cuarta Revolución Industrial.

https://www.geofumadas.com/por-que-usar-gemelos-digitales-en-la-construccion/

Sin embargo, el gemelo digital no es una idea nueva, pues a principios de este siglo ya la introdujo Michael Grieves, en colaboración con John Vickers, director de tecnología de la NASA. Esta tecnología se aplica al Internet de las Cosas, que se refiere a la interconexión digital de objetos cotidianos con internet. Además, se encuentra muy relacionada con la inteligencia artificial y con la minería de datosdata-mining“. Empresas como Siemens ya están preparando convertir sus plantas industriales en fábricas de datos con su gemelo digital, o General Electric, que cuenta ya con 800.000 gemelos digitales para monitorizar virtualmente la cadena de suministro.

Con todo, tal y como explicó el profesor Chinesta (Chinesta et al., 2018), existe actualmente un cambio de paradigma hacia los gemelos digitales híbridos que, extrapolando su uso, va a significar la gran revolución en la forma de proyectar y gestionar las infraestructuras, tal y como avancé al principio del artículo.

En efecto, los modelos utilizados en ciencia y en ingeniería son muy complejos. 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 automáticomachine-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 paradimg“. 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 a tiempo real con el gemelo virtual. Por tanto, estamos ante otra realidad, que es el gemelo virtual híbrido.

Por tanto, estamos ahora en disposición de centrarnos en la afirmación que hice al principio. La nueva tecnología en gemelos digitales híbridos, junto con la nueva capacidad de cálculo numérico en ciernes, va a transformar definitivamente la forma de entender, proyectar y gestionar las infraestructuras. Ya no se trata de proyectar, por ejemplo, un puente. Ni tampoco estamos hablando de diseñar un prototipo en 3D del mismo puente, ni siquiera de modelar en BIM dicha estructura. Estamos hablando de crear un gemelo digital que se retroalimentará continuamente del puente real, que estará monitorizado. Se reajustarán los parámetros de cálculo del puente con los resultados obtenidos de la prueba de carga, se podrán predecir las labores de mantenimiento, se podrá conocer con antelación el comportamiento ante un fenómeno extraordinario como una explosión o un terremoto. Por tanto, una nueva profesión, que será la del ingeniero de gemelos virtuales híbridos de infraestructuras será una de las nuevas profesiones que reemplazarán a otras que quedarán obsoletas.

Se tratará de gestionar el gemelo durante el proyecto, la construcción, la explotación e incluso el desmantelamiento de la infraestructura. Se podrán analizar cambios de usos previstos, la utilización óptima de recursos, monitorizar la seguridad, y lo más importante, incorporar nuevas funciones objetivo como son la sostenibilidad económica, medioambiental y social a lo largo del ciclo de vida completo. Este tipo de enfoque es el que nuestro grupo de investigación tiene en el proyecto DIMILIFE. Proyectos como puentes, presas, aeropuertos, redes de carreteras, redes de ferrocarriles, centrales nucleares, etc. tendrán su gemelo digital. Para que sea efectivo, se deberá prever, desde el principio, la monitorización de la infraestructura para ayudar a la toma de decisiones. Además, servirá para avanzar en la aproximación cognitiva en la toma de decisiones (Yepes et al., 2015).

Os paso a continuación un vídeo sobre el uso de los gemelos digitales en la ciudad de Singapur.

A continuación os pongo un vídeo sacado de la página de Elías Cueto, de la Universidad de Zaragoza, en la que vemos cómo se interactúa con un gemelo virtual de un conejo.

 

En este otro vídeo, el profesor Chinesta explica el cambio de paradigma del que hemos hablado anteriormente en el artículo.

¿Qué es la computación cuántica? Aquí tenemos un vídeo de Eduardo Sáenz de Cabezón:

Referencias:

Chinesta, F.; Cueto, E.; Abisset-Chavanne, E.; Duval, J.L. (2018). Virtual, Digital and Hybrid Twins: A New Paradigm in Data-Based Engineering and Engineered Data. Archives of Computational Methods in Engineering, DOI: 10.1007/s11831-018-9301-4

Yepes, V.; García-Segura, T.; Moreno-Jiménez, J.M. (2015). A cognitive approach for the multi-objective optimization of RC structural problems. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 15(4):1024-1036. DOI:10.1016/j.acme.2015.05.001

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El uso de las técnicas de optimización en ingeniería civil

Los que sois seguidores habituales de mi blog conocéis mis artículos y trabajos de investigación en optimización heurística. Esta aventura, además de ser gratificante, te permite conocer gente de gran talento y colegas en el ámbito internacional. Y, a veces, nos juntamos y escribimos alguna cosa conjunta, como es el caso de esta recopilación de artículos sobre el uso de técnicas de optimización en el ámbito de la ingeniería civil. Esta recopilación sirve de muestra de las posibilidades de la optimización y también puede aportar referencias de interés a aquellos que estén iniciándose en estos temas. Os dejo este artículo en abierto que acabamos de publicar en abierto.

Referencia:

DEDE, T.; KRIPKA, M.; TOGAN, V.; YEPES, V:, VENKATA RAO, R. (2019). Usage of optimization techniques civil engineering during the last two decades. Current Trends in Civil & Structural Engineering, 2(1): 1-17.

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¿Es el índice h la mejor forma de medir a un investigador?

Índice h a partir de un gráfico de citas decrecientes para artículos estimados. Wikipedia

En algunos artículos anteriores he comentado las dificultades que se tienen para medir de una forma objetiva, por ejemplo, a las universidades. Resulta una tarea muy compleja, pues la calidad de una institución de este tipo es poliédrica, depende de muchos indicadores y resulta difícil ponderar y comparar resultados para establecer listas ordenadas que reflejen la calidad final.

Lo mismo ocurre con la valoración que se tendría que dar a los profesores universitarios, pues éstos conjugan labores docentes, investigadoras, de gestión y de transferencia tecnológica. El problema es que estas mediciones presentan consecuencias importantes. Por ejemplo, un estudiante puede disponer de una beca para determinada institución en función de su posición en el ranking correspondiente a su área de conocimiento. Del mismo modo, un profesor universitario puede promocionar en su carrera profesional dependiendo de la forma en que se mida su curriculum. Y como siempre, estas medidas pueden ser cuantitativas, pero también cualitativas. Y ahí está el principal problema.

En este artículo me voy a centrar en la medición de la calidad de los investigadores científicos. Esta tarea ya se presupone que va a ser difícil y depende, como no puede ser de otra forma, del área de conocimiento y perfil de cada uno de los investigadores. Voy a centrarme en el índice h propuesto por Jorge Hirsch, de la Universidad de California.  Se trata de medir la calidad de los trabajos realizados por los científicos, en función de la cantidad de citas que han recibido sus artículos científicos. Un científico o investigador tiene índice h si ha publicado h trabajos con al menos h citas cada uno.

Este índice, muy extendido a nivel internacional, presenta debilidades o inconvenientes, sobre todo cuando se trata de evaluar a los investigadores jóvenes. Una forma de paliar este problema es el uso del índice m, también propuesto por Hirsch, que es la relación h/n, donde n es el número de años transcurridos desde la fecha de la primera publicación hasta el momento actual. Sin embargo, no sirve para medir lo mismo que el índice h.

Otras críticas del índice es que éste depende del área de conocimiento. Esto sería fácilmente subsanable si se realizan comparaciones entre científicos del mismo área de conocimiento. De esta forma, el índice h se valora de forma relativa y no absoluta. Para aquellos de vosotros que queráis una discusión a fondo sobre las ventajas e inconvenientes de este indicador, os recomiendo la página https://indice-h.webcindario.com/, realizada por el Grupo DIH (Grupo para la Difusión del Índice h) en base a la versión ISI Web of Knowledge) que la FECYT ofrece gratuitamente a las universidades españolas. Es evidente que el índice h depende de la base de datos utilizada, por tanto un ranking solo tiene sentido si se usa la misma base de datos para todos los investigadores. En los trabajos realizados por el Grupo DIH, el protocolo “Web of Science Core Collection” (“Colección principal de Web of Science“) y la base de datos “Science Citation Index Expanded (SCI-EXPANDED) –1900-present”. En las áreas de COMPUTER SCIENCE, PSICOLOGY, PSYCHIATRY y BEHAVIORAL SCIENCES, se usa, además, “Social Sciences Citation Index (SSCI)”.

Para poner un ejemplo de cómo se pueden ver los listados de científicos de un área determinada, voy a utilizar la relativa a CIVIL ENGINEERING, que es a la que pertenezco por mis líneas de investigación. En la imagen de abajo se puede ver el listado correspondiente a los investigadores residentes en España de este área de conocimiento. En dicha lista solo aparecen los investigadores con un índice h igual o superior a 19. En este caso, aparecen 13 investigadores, cuyo índice h medio es de 25. En cambio, en otra área como es CONSTRUCTION & BUILDING TECHNOLOGY, el indicador h medio es de 30. De esta forma, se puede calcular un índice relativo Fh, como cociente entre el índice h de este campo respecto a la media de esta lista. De esta forma, se pueden comparar investigadores de distintas áreas de conocimiento (por ejemplo, un investigador con h=21 en CIVIL ENGINEERING, está mejor posicionado de forma relativa en su Fh que otro con h=25 en CONSTRUCTION & BUILDING TECHNOLOGY). Os recomiendo que visitéis la página del Grupo DIH para que veáis todo el estudio y los detalles.

Como siempre, nunca este tipo de indicadores gustan a todos, especialmente a aquellos cuyo perfil no se adapta a lo que se está midiendo. Por ejemplo, un profesor universitario no puede medirse exclusivamente con este índice. Pero igual sí que se pueden establecer criterios de calidad para seleccionar, en ambientes muy competitivos de proyectos de investigación, qué tipo de puntuación se puede dar a la calidad científica de un equipo. Os dejo, por tanto, con la reflexión.

“Whether you like it or not, … the h-index is here to stay”. However, … “it is always a problem to reduce research work to one number. We should be careful using it and should be aware of its limitations.” (Michael Schreiber, citado por Phillip Ball, Nature 448, 16, 2007)

 

 

 

Impacto de la crisis económica en la construcción: lo que opinan los estudiantes

ABSTRACT:

The current economic crisis has specially affected the Spanish construction industry, causing the loss of 1.2 million jobs in the last four years. The increase in the unemployment rate is particularly worrisome for recent graduates in the construction industry. This fact leads to changes in the university degrees related to construction: undergraduate students should be prepared for a new professional environment and recent graduate find it hard to enter the labor market. Low employment opportunities entail a lack of motivation that can cause a significant decrease in the achievement of learning outcomes. This paper seeks to analyze the impact of the crisis in the construction industry from the point of view of the students of a M.Sc. in Construction Management, analyzing the evolution of student’s perception on unemployment and their motivations to enroll in the master degree. For this purpose, a questionnaire was handed out to students of three consecutive classes of the M.Sc. in Construction Management at the Universitat Politècnica de València (Spain) from 2010 to 2012. A statistical analysis of the survey was developed. This way, some interesting points can be highlighted on the impact of crisis on young construction professionals.

KEYWORDS:

Construction; Economic Crisis; Employment; Motivation; Labor Market; M.Sc. Degree

REFERENCIA:

TORRES-MACHÍ, C.; PELLICER, E.; YEPES, V.; PICORNELL, M. (2013). Impact of the economic crisis in construction: a perspective from graduate students. Procedia – Social and Behavioral Sciences, 89:640-645.

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La revolución de la digitalización en la ingeniería civil

En una entrada anterior que denominé “La ingeniería de caminos en el siglo XXI, ¿quo vadis?, puse de manifiesto la incertidumbre que suponía la desaparición de la titulación de ingeniero de caminos, canales y puertos con motivo de la reestructuración de las enseñanzas universitarias en grado y máster. Las preguntas que dejaban en el aire adquirían un tinte dramático cuando se contextualizaban en una situación de profunda crisis económica, especialmente fuerte en el sector de la construcción.

Otra reflexión sobre el futuro de la profesión la dejé en la entrada “¿Qué entendemos por “Smart Construction”? ¿Una nueva moda?“. Allí dejé constancia de las modas que igual que aparecen, desaparecen, pero que suponen cambios sustanciales en una profesión como la de ingeniero civil. Allí expresé mi esperanza de que el término de “construcción inteligente” tuviera algo más de recorrido y pudiera suponer un punto de inflexión en nuestro sector. Este término presenta, como no podía ser de otra forma, numerosas interpretaciones y tantas más aplicaciones. Es un concepto que se asocia al diseño digital, a las tecnologías de la información y de la comunicación, la inteligencia artificial, al BIM, al Lean Construction, la prefabricación, los drones, la robotización y automatización, a la innovación y a la sostenibilidad, entre otros muchos conceptos. Entre estos conceptos, uno que me interesa especialmente es la asociación con el de los nuevos métodos constructivos (término que incluye nuevos productos y nuevos procedimientos constructivos). Su objetivo es mejorar la eficiencia del negocio, la calidad, la satisfacción del cliente, el desempeño medioambiental, la sostenibilidad y la previsibilidad de los plazos de entrega. Por lo tanto, los métodos modernos de construcción son algo más que un enfoque particular en el producto. Involucran a la gente a buscar mejoras, a través de mejores procesos, en la entrega y ejecución de la construcción.

Al hilo de estas reflexiones, me ha gustado especialmente el vídeo ganador del concurso de la Asociación de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, ingeniería en 200 segundos, que presenta Juan Antonio Martínez Ortega, y que trata del impacto de la digitalización en la ingeniería civil. Atento al “diablillo de Laplace“. ¡Enhorabuena para Juan Antonio!

 

Correspondencia jerárquica entre las competencias y los resultados de aprendizaje. El caso de “Procedimientos de Construcción”

El mes pasado se desarrolló en la Universitat Politècnica de València el IV Congreso Nacional de Innovación Educativa y Docencia en Red. A parte de pertenecer al Comité Científico de dicho congreso. En este congreso, la mayor parte de las comunicaciones se presentan en formato póster y solo una pocas se presentan en comunicación oral. Ese ha sido el caso de la presentación oral que hice de una comunicación que presenté una propuesta jerárquica sobre las competencias y los resultados de aprendizaje. Esa comunicación es la que os dejo a continuación.

 

Para los que queráis tener acceso directo a todas las comunicaciones del congreso, podéis acceder a través del siguiente enlace: http://ocs.editorial.upv.es/index.php/INRED/INRED2018/schedConf/presentations

Resumen

El objetivo del artículo es establecer una estructuración de correspondencias jerárquicas entre las competencias y los resultados de aprendizaje de una asignatura. Para ello, tras comprobar las distintas interpretaciones que existen entre ambos conceptos, se opta por considerar que los resultados del aprendizaje son concreciones de las competencias para un determinado nivel y que son el resultado del proceso de enseñanza-aprendizaje. Además, el necesario alineamiento entre los programas de una asignatura, la adquisición de competencias y resultados de aprendizaje y la evaluación del estudiante, aconseja jerarquizar los resultados de aprendizaje en dos niveles. Como resultado de lo anterior, se muestra la aplicabilidad de esta correspondencia jerárquica a dos asignaturas del Grado de Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de València: “Procedimientos de Construcción I y II”.

Palabras clave

Competencias, resultados de aprendizaje, correspondencia jerárquica, procedimientos de construcción, ingeniería civil.

Referencia

YEPES, V. (2018). Correspondencia jerárquica entre las competencias y los resultados de aprendizaje. El caso de “Procedimientos de Construcción”. Congreso Nacional de Innovación Educativa y Docencia en Red IN-RED 2018, Valencia, pp. 1-15. ISSN 2603-5863

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Mantenimiento de puentes

Imagen del “Silver Bridge” tras el colapso (1967). Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2500886

En general, las necesidades de los trabajos de mantenimiento y conservación han ido creciendo en todos los países desarrollados con redes de infraestructuras importantes. En principio, estas labores estaban enfocadas desde el punto de vista de resolver problemas de la estructura ya deteriorada, mediante reparaciones y acciones puntuales, para pasar, actualmente, en los sistemas de gestión más desarrollados, a tratarse de labores preventivas que eviten llegar a la situación de degradación última de la estructura, en la cual se disparan los costes de adecuación.

Mapa conceptual sobre sistemas de gestión de puentes. Elaborado por V. Yepes

Os dejo a continuación la presentación de una clase sobre mantenimiento de puentes que impartí recientemente en la asignatura “Gestión del mantenimiento de infraestructuras”, del Grado en Ingeniería Civil de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Valencia.

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