Presentación de la tercera edición del libro: Análise estrutural para Engenharia Civil e Arquitetura. Estruturas isostáticas

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Víctor Yepes

Valencia, noviembre de 2019

 

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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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Open Access Book: Trends in Sustainable Buildings and Infrastructure

Tengo el placer de compartir con todos vosotros, totalmente en abierto, un libro que he editado junto con Ignacio J. Navarro. La labor de editar libros científicos es una oportunidad de poder seleccionar aquellos autores y temas que destacan en un ámbito determinado. En este caso, sobre las tendencias en las infraestructuras y la construcción sostenible.

Además, resulta gratificante ver que el libro se encuentra editado en abierto, por lo que cualquiera de vosotros os lo podéis descargar sin ningún tipo de problema en esta entrada del blog. También os lo podéis descargar, o incluso pedirlo en papel, en la página web de la editorial MPDI: https://www.mdpi.com/books/pdfview/book/3854

Referencia:

YEPES, V.; NAVARRO, I.J. (Eds.) (2021). Trends in Sustainable Buildings and Infrastructure. MPDI, 272 pp., Basel, Switzerland. ISBN: 978-3-0365-0914-3

 

Preface to ”Trends in Sustainable Buildings and Infrastructure”

The Sustainable Development Goals agreed by the United Nations in 2015 advocate for a profound paradigm shift in the way that infrastructures are designed. Actual practices usually fall short in assessing issues beyond the economic ones. Aspects such as the environmental impacts resulting from the life cycle of our structures, as well as the positive and negative effects that their construction and maintenance can have on society, are new criteria that need to be effectively included in our designs by 2030. To face such a challenging task, actual practices need to be reinvented, approaching the design of infrastructures from a holistic perspective that simultaneously integrates each of the three dimensions of sustainability, namely economy, environment and society. This book comprises 11 chapters that explore the actual sustainability-related trends in the construction sector. The chapters collect the papers included in the Special Issue “Trends in Sustainable Buildings and Infrastructure” of the International Journal of Environmental Research and Public Health. We would like to thank both the MDPI publishing and editorial staff for their excellent work, as well as the authors who have collaborated in its preparation. The papers included in this book cover a broad range of topics directly related to the sustainable design of infrastructures, addressing maintenance design criteria towards sustainability, life-cycle-oriented building and infrastructure design, design optimization based on sustainable criteria, inclusion of the social dimension in the design of infrastructures and the application of decision-making processes that effectively integrate the three dimensions of sustainability, resilience and the use of sustainable materials.

About the Editors

Víctor Yepes is a full professor of Construction Engineering; he holds a Ph.D. in civil engineering. He serves at the Department of Construction Engineering, Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain. He has been the Academic Director of the M.S. studies in concrete materials and structures since 2007 and a Member of the Concrete Science and Technology Institute (ICITECH). He is currently involved in several projects related to the optimization and life-cycle assessment of concrete structures, as well as optimization models for infrastructure asset management. He currently teaches courses in construction methods, innovation, and quality management. He has authored more than 250 journals and conference papers, including more than 100 published in journals quoted in JCR. He acted as an expert for project proposal evaluation for the Spanish Ministry of Technology and Science, and he is a main researcher in many projects. He currently serves as an Editor-in-Chief for the International Journal of Construction Engineering and Management and a member of the editorial board of 12 other international journals (Structure and Infrastructure Engineering, Structural Engineering and Mechanics, Mathematics, Sustainability, Revista de la Construcci´on, Advances in Civil Engineering, Advances in Concrete Construction, among others).

Ignacio Navarro Martíınez holds a Ph.D. degree in civil engineering. He works at the Department of Construction Engineering, Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain. He has published 11 articles and 9 conference papers in JCR journal. He combines his research activity with his professional career as a structural designer. During his professional experience, he has been dedicated to the calculation of steel and concrete structures related to renewable energies, especially in the field of wind energy, both onshore and offshore, as well as to the calculation of road and port structures. He has specialized in the numerical calculation of steel and concrete structures in onshore and offshore environments.

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Entrevista a Vicente Ibarra sobre ética en la práctica profesional de la ingeniería de caminos, canales y puertos

Os dejo a continuación una interesante entrevista a D. Vicente Ibarra Damiá, Vocal de la Junta de Gobierno del Colegio Oficial de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Comunidad Valencia, sobre la práctica profesional de la ingeniería civil. Se enmarca esta entrevista dentro del proyecto Ethos Living Lab – Ética y Profesiones está dirigido a establecer una plataforma de trabajo y colaboración entre los colegios profesionales valencianos, el estudiantado de la Universitat de València y la sociedad en general para impulsar la reflexión y el debate, fomentar la capacitación de equipos transdisciplinares con formación ética, desarrollar las buenas prácticas profesionales y el trabajo socialmente responsable, y promover el diseño de proyectos que den respuestas concretas a los retos que plantea el contexto actual. Con este proyecto pretendemos no solo impulsar en el ámbito académico la mejora de competencias transversales del estudiantado, la formación en valores, la igualdad de género, la formación del talento y la transferencia del conocimiento, sino también proyectar una renovada fuerza de la ética de las profesiones y su capacidad para crear riqueza humana y social, fomentando la inserción laboral y la cohesión social.

Conferencia invitada al XXI Congreso Nacional de Ingeniería Civil 2021

Os anuncio la invitación recibida por el Presidente del Comité Organizador del XXI Congreso Nacional de Ingeniería Civil, organizado por el Colegio de Ingenieros del Perú. Se trata de impartir una Conferencia Magistral en el eje temático de Transportes. La conferencia tendrá lugar el 30 de junio de 2021, de 9:50 a 10:30 horas (hora del Perú). El título de la conferencia es “Optimización aplicada a la gestión sostenible del mantenimiento de carreteras”.

El Congreso Nacional de Ingeniería Civil es el evento que reúne a profesionales, docentes, investigadores y empresarios del sector de la construcción en una jornada de capacitación acerca de las últimas innovaciones producto de las actividades de investigación  en el sector de la construcción. El CONIC 2021 se realizará del 28 de Junio al 02 de Julio en modalidad 100% virtual y tendrá invitados de más de 15 países y más de 50 conferencias magistrales distribuidas en 9 ejes temáticos transversales al sector de la construcción.  El enlace del congreso es el siguiente: https://conic21.com/

 

32 científicos de la Universidad Politécnica de Valencia, entre los 10 mejores de España en 21 disciplinas (incluida la ingeniería civil)

Avelino Corma, investigador de la UPV con el mejor índice h de España (h=152)

Avelino Corma, investigador con mejor índice h de España, Jaime Lloret y Rubén Ruiz, números 1 en sus respectivas disciplinas

Aparece hoy como noticia de portada en la web de la Universitat Politècnica de València la noticia de que 32 científicos de la UPV se encuentran en la élite nacional atendiendo a sus índices h de investigación. Es un auténtico orgullo comprobar que soy el único investigador de nuestra universidad que se encuentra en el top 10 del área de “ingeniería civil”. En el cuadro que os dejo a continuación se encuentra el ranking de esta disciplina. Os paso, por su interés, el contenido de esta noticia.

 

Los investigadores Avelino Corma, Jaime Lloret y Rubén Ruiz, que desarrollan su actividad en la Universitat Politècnica de València (UPV), son los mejores de España en sus respectivas disciplinas según el índice h, sistema que mide su calidad científica a partir del número de citaciones de sus artículos.

El ranking, elaborado por el Grupo para la Difusión del Índice h (DIH) a partir de la base de datos sobre publicaciones científicas ISI Web of Knowledge, establece una clasificación específica para cada una de las disciplinas enmarcadas dentro de las diez áreas de conocimiento consideradas: agricultura, biología, ciencias de los materiales, ciencias de la salud, ciencias de la tierra, física, informática, ingeniería, matemáticas y química.

La citada clasificación, cuya última actualización tuvo lugar durante el recién finalizado primer trimestre de 2021 en las ramas de agricultura, ciencias de los materiales, ciencias de la tierra, informática, ingeniería y matemáticas, detalla tanto el índice h de cada investigador como su factor h, es decir, la relación entre el valor h del científico y la media de los del ranking del campo al que pertenece.

Avelino Corma (UPV-CSIC), científico español con mejor índice h

Avelino Corma, profesor de investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas en el Instituto de Tecnología Química (ITQ, centro mixto UPV-CSIC), no solo encabeza el campo de química física sino que, además, es el científico español con mejor índice h. No en vano, su índice h de 152 es el único superior, en toda España, a 130.

También son líderes nacionales en sus respectivos ámbitos Jaime Lloret, investigador del Instituto de Investigación para la Gestión Integrada de Zonas Costeras (IGIC) del campus de Gandia UPV (en telecomunicaciones), y Rubén Ruiz, investigador del Instituto Universitario Mixto de Tecnología Informática y director del Área de Tecnologías y Recursos de la Información UPV (en investigación operativa y gestión).

3 investigadores más de la UPV, en segunda posición, y otros 4, terceros

Junto a los tres investigadores que lideran sus disciplinas, otros tantos científicos de la UPV aparecen en segunda posición de sus respectivos campos: Raúl Payri, del Instituto CMT-Motores Térmicos (en ingeniería mecánica); Sebastián Martorell, investigador del Grupo de Medioambiente y Seguridad Industrial (en ingeniería industrial); y Juan Carlos Cano, del Grupo de Redes de Computadores (en telecomunicaciones).

Completando los podios nacionales en sus disciplinas, figuran también Hermenegildo García (con un destacado índice h de 102, lo que le sitúa en el top 20 nacional), del ITQ (en química física); Francisco Javier Salvador, del CMT-Motores Térmicos (en ingeniería mecánica); José Duato, del Grupo de Arquitecturas Paralelas (en teoría informática y métodos); y Sandra Sendra, del IGIC (en telecomunicaciones).

A ellos hay que añadir a Jordi Payá, del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH), (en tecnologías de la construcción y la edificación); José Ramón Serrano, del CMT-Motores Térmicos (en ingeniería mecánica); y Josefa Mula Bru, del Centro de Investigación en Gestión e Ingeniería de la Producción (en ingeniería industrial); cuartos, los tres, en sus respectivos ámbitos.

Junto a todos los anteriores, en el top 5 nacional figuran también otros 6 científicos UPV: Luis María Guanter, del Instituto Universitario de Ingeniería del Agua y del Medio Ambiente (IIAMA), (en teledetección); José Capmany, del Instituto Universitario de Telecomunicación y Aplicaciones Multimedia (en óptica); Mª Victoria Borrachero, del ICITECH (en tecnologías de la construcción y la edificación); Jaime Gómez, del IIAMA (en recursos hídricos); Francisco Payri, del CMT-Motores Térmicos (en ingeniería mecánica); y Alberto José Ferrer, del Grupo de Ingeniería Estadística Multivariante (en probabilidad y estadística).

Un total de 32 científicos UPV, entre los 10 mejores de España en 21 disciplinas

Si se amplía la lista al top ten de cada disciplina, la UPV cuenta con 13 científicos clasificados más al margen de los ya citados, lo que supone un total de 32 entre los 10 mejores de España en 21 disciplinas (Martí, Lloret, Martorell y Ferrer aparecen, cada uno, en la élite de dos campos distintos).

Sextos a nivel nacional son Amparo Chiralt, del Instituto Universitario de Ingeniería de Alimentos para el Desarrollo (en ciencia y tecnología de la alimentación); Javier Martí, del Instituto Universitario de Tecnología Nanofotónica (en electrónica e ingeniería eléctrica); Víctor Yepes Piqueras, del ICITECH (en ingeniería civil); Alfred Peris, del Instituto Universitario de Matemática Pura y Aplicada (en matemáticas); y Alberto José Ferrer, del Grupo de Ingeniería Estadística Multivariante (en aplicaciones matemáticas interdisciplinares).

En séptimo lugar aparecen Ricardo Flores, del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), (en virología); Manuel Agustí, del Instituto Agroforestal Mediterráneo (en horticultura); Jaime Gimeno, del CMT-Motores Térmicos (en ingeniería mecánica); y Pedro Albertos, del Departamento de Ingeniería de Sistemas, Computadores y Automática (en sistemas de control y automatización); y en octavo, Ramón Martínez Máñez, secretario del Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (en química multidisciplinar); y José María Monzó, del ICITECH (en tecnologías de la construcción y la edificación).

Completan la lista de investigadores UPV destacados a nivel nacional José Luis Gómez, del Centro de Biomateriales e Ingeniería Tisular (en ciencia polimérica); y Javier Martí, del Instituto Universitario de Tecnología Nanofotónica (en óptica); ambos novenos en las disciplinas consideradas; y Jaime Lloret, del IGIC (en electrónica e ingeniería eléctrica); Sebastián Martorell, investigador del Grupo de Medioambiente y Seguridad Industrial (en investigación operativa y gestión); y José María Desantes y José Galindo, ambos del CMT-Motores Térmicos, en décimo lugar a nivel nacional.

Percepción de los estudiantes de postgrado de ingeniería y arquitectura sobre el diseño sostenible

 

La construcción es uno de los responsables de los niveles actuales de estrés ambiental, pero también se reconoce como un sector esencial para promover el bienestar humano, el acceso a la educación o la la erradicación de la pobreza mediante el desarrollo de infraestructuras y servicios. Por ello, desde el reciente establecimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible en 2015, los arquitectos e ingenieros civiles se han erigido como actores clave para el futuro sostenible al que aspiramos. Sin embargo, la complejidad de la sostenibilidad reclama cambios fundamentales en los actuales planes de estudio universitarios para formar profesionales que puedan afrontar dicho reto. Los cursos universitarios convencionales de ingeniería y arquitectura suelen quedarse cortos a la hora de proporcionar una educación holística en la que los estudiantes perciban adecuadamente la relevancia de considerar no sólo los requisitos funcionales de sus diseños, sino también sus consecuencias sociales y medioambientales. La presente comunicación pretende ofrecer una herramienta de evaluación para detectar las principales lagunas en la formación de estos profesionales a partir de las percepciones de los estudiantes de posgrado sobre el diseño sostenible. Se realiza una encuesta a los alumnos de los posgrados “Modelos predictivos y optimización de estructuras de hormigón” del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón, y “Gestión de la innovación en el sector de la construcción” del Máster en Planificación y Gestión en Ingeniería Civil, ambos impartidos en la Universidad Politécnica de Valencia. La consistencia de las respuestas se evalúa de forma objetiva a partir del método del Proceso Analítico Jerárquico, sacando a la luz los campos educativos en los que se debe poner especial empeño a la hora de adaptar los planes de estudio universitarios hacia la educación en sostenibilidad.

Figura. Matriz AHP completa

Referencia:

NAVARRO, I.J.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; YEPES, V. (2021). Engineering and architecture postgraduate student’s perceptions on sustainable design. 15th annual International Technology, Education and Development Conference (INTED 2021), 8th-9th March, 2021, pp. 2554-2563, Valencia, Spain. ISBN: 978-84-09-27666-0

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Docencia remota en ingeniería de la construcción durante el COVID-19

Este trabajo describe el impacto del cambio de clases presenciales a no presenciales de un curso de postgrado de la Universitat Politècnica de València. Se analizan las asignaturas de instalación, organización y aseguramiento de la calidad en la construcción, así como la de Procedimientos de Construcción, de los grados en Ingeniería de Obras Públicas e Ingeniería Civil. En ellas se desarrollan las competencias del estudiante para integrarse en una empresa constructora, como Jefe de Obra o Director de Producción, a partir de un recorrido por las diferentes fases del proceso de proyecto-construcción. Como parte de este tema, se discuten los métodos de programación de actividades en la obra. En el método tradicional, se resuelven los problemas en presencia del estudiante. Para ello deben haber aprendido previamente técnicas de programación: redes de flechas, redes de precedencias, y cómo aplicar el método PERT para obtener estadísticamente la probabilidad de finalización de una obra o la realización de actividades relacionadas. Debido a la situación actual de la pandemia causada por el COVID-19, la enseñanza presencial ha cambiado a clases virtuales en muy poco tiempo. Esto ha exigido un giro radical hacia la educación a distancia. Este trabajo explica cómo se ha realizado este cambio, qué nuevos métodos se han utilizado para impartir los contenidos correspondientes a la programación de las tareas, y cuál ha sido la percepción de los estudiantes. Se analiza la calidad de la enseñanza y las dificultades encontradas para adquirir los resultados de aprendizaje requeridos en estas asignaturas.

Referencia:

MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2021). Remote teaching in construction engineering management during COVID-19. 15th annual International Technology, Education and Development Conference (INTED 2021), 8th-9th March, 2021, pp. 879-887, Valencia, Spain. ISBN: 978-84-09-27666-0

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Ranking de investigadores en ingeniería civil 2021

https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%8Dndice_h

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/indice.html

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):

 

 

La inteligencia artificial en la ingeniería civil

https://www.chilecubica.com/revistas-de-construcci%C3%B3n/inteligencia-artificial/

La inteligencia artificial (IA)  – tecnologías capaces de realizar tareas que normalmente requieren inteligencia humana – constituye un enfoque alternativo a las técnicas de modelización clásicas. La IA es la rama de la ciencia de la computación que desarrolla máquinas y software con una inteligencia que trata de imitar las funciones cognitivas humanas. En comparación con los métodos tradicionales, la IA ofrece ventajas para abordar los problemas asociados con las incertidumbres y es una ayuda efectiva para resolver problemas de elevada complejidad, como son la mayoría de problemas reales en ingeniería. Además, las soluciones aportadas por la IA constituyen buenas alternativas para determinar los parámetros de diseño cuando no es posible realizar ensayos, lo que supone un ahorro importante en tiempo y esfuerzo dedicado a los experimentos. La IA también es capaz de acelerar el proceso de toma de decisiones, disminuye las tasas de error y aumenta la eficiencia de los cálculos. Entre las diferentes técnicas de IA destacan el aprendizaje automático (machine learning), el reconocimiento de patrones (pattern recognition) y el aprendizaje profundo (deep learning), técnicas que han adquirido recientemente una atención considerable y que se están estableciendo como una nueva clase de métodos inteligentes para su uso en la ingeniería civil.

Todos conocemos problemas de ingeniería civil cuya solución pone al límite las técnicas computacionales tradicionales. Muchas veces se solucionan porque existen expertos con la formación adecuada capaces de intuir la solución más adecuada, para luego comprobarla con los métodos convencionales de cálculo. En este contexto, la inteligencia artificial está tratando de capturar la esencia de la cognición humana para acelerar la resolución de estos problemas complejos. La IA se ha desarrollado en base a la interacción de varias disciplinas, como son la informática, la teoría de la información, la cibernética, la lingüística y la neurofisiología.

Figura 1. Interrelación entre diferentes técnicas computacionales inteligentes. Elaboración propia basada en Salehi y Burgueño (2018)

A veces el concepto de “inteligencia artificial (IA)” se confunde con el de “inteligencia de máquina (IM)” (machine intelligence). En general, la IM se refiere a máquinas con un comportamiento y un razonamiento inteligente similar al de los humanos, mientras que la IA se refiere a la capacidad de una máquina de imitar las funciones cognitivas de los humanos para realizar tareas de forma inteligente. Otro término importante es la “computación cognitiva (CC)” (cognitive computing), que se inspira en las capacidades de la mente humana. Los sistemas cognitivos son capaces de resolver problemas imitando el pensamiento y el razonamiento humano. Tales sistemas se basan en la capacidad de las máquinas para medir, razonar y adaptarse utilizando la experiencia adquirida.

Las principales características de los sistemas de CC son su capacidad para interpretar grandes datos, el entrenamiento dinámico y el aprendizaje adaptativo, el descubrimiento probabilístico de patrones relevantes. Técnicamente, la IA se refiere a ordenadores y máquinas que pueden comportarse de forma inteligente, mientras que el CC se concentra en la resolución de los problemas utilizando el pensamiento humano. La diferencia más significativa entre la IA y la CC puede definirse en función de su interactuación con los humanos. Para cualquier sistema de IA, hay un agente que decide qué acciones deben tomarse. Sin embargo, los sistemas de CC aprenden, razonan e interactúan como los humanos.

Por otra parte, los “sistemas expertos” son una rama de la IA. Un sistema experto se definiría como un programa de ordenador que intenta imitar a los expertos humanos para resolver problemas que exigen conocimientos humanos y experiencia. Por tanto, la IA incluye diferentes ramas como los sistemas expertos, el aprendizaje automático, el reconocimiento de patrones y la lógica difusa.

La IA se ha usado en estas últimas décadas de forma intensiva en las investigaciones relacionadas con la ingeniería civil. Son notables las aplicaciones de las redes neuronales, los algoritmos genéticos, la lógica difusa y la programación paralela. Además, la optimización heurística ha tenido una especial relevancia en muchos campos de la ingeniería civil, especialmente en el ámbito de las estructuras y las infraestructuras. Sin embargo, los métodos más recientes como el reconocimiento de patrones, el aprendizaje automático y el aprendizaje profundo son método totalmente emergentes en este ámbito de la ingeniería. Éstas técnicas emergentes tienen la capacidad de aprender complicadas interrelaciones entre los parámetros y las variables, y así permiten resolver una diversidad de problemas que son difíciles, o no son posibles, de resolver con los métodos tradicionales.

El aprendizaje automático es capaz de descubrir información oculta sobre el rendimiento de una estructura al aprender la influencia de diversos mecanismos de daño o degradación y los datos recogidos de los sensores. Además, el aprendizaje automático y el aprendizaje profundo tienen una elevada potencialidad en el dominio de la mecánica computacional, como por ejemplo, para optimizar los procesos en el método de elementos finitos para mejorar la eficiencia de los cálculos. Estos métodos también se pueden utilizar para resolver problemas complejos a través del novedoso concepto de la Internet de las Cosas. En este contexto del Internet de las Cosas, se pueden utilizar estas técnicas emergentes para analizar e interpretar grandes bases de datos. Esto abre las puertas al desarrollo de infraestructuras, ciudades o estructuras inteligentes.

Sin embargo, aún nos encontramos con limitaciones en el uso de estos métodos emergentes. Entre esas limitaciones figura la falta de selección racional del método de IA, que no se tenga en cuenta el efecto de los datos incompletos o con ruido, que no se considere la eficiencia de la computación, el hecho de que se informe sobre la exactitud de la clasificación sin explorar soluciones alternativas para aumentar el rendimiento, y la insuficiencia de la presentación del proceso para seleccionar los parámetros óptimos para la técnica de IA. Con todo, a pesar de estas limitaciones, el aprendizaje automático, el reconocimiento de patrones y el aprendizaje profundo se postulan como método pioneros para aumentar la eficiencia de muchas aplicaciones actuales de la ingeniería civil, así como para la creación de usos innovadores.

Referencias:

GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; FRANGOPOL, D.M. (2017). Multi-Objective Design of Post-Tensioned Concrete Road Bridges Using Artificial Neural Networks. Structural and Multidisciplinary Optimization, 56(1):139-150.

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2019). A review of multi-criteria assessment techniques applied to sustainable infrastructures design. Advances in Civil Engineering, 2019: 6134803.

SALEHI, H.; BURGUEÑO, R. (2018). Emerging artificial intelligence methods in structural engineering. Engineering Structures, 171:170-189.

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Os dejo a continuación un informe sobre cómo la inteligencia de máquina permite crear valor y se postula como una herramienta de primer nivel en todos los ámbitos.

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