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¿Prefabricado o «in situ»? El dilema del ciclo de vida en los marcos de hormigón

Para comprender la magnitud del desafío al que se enfrenta la infraestructura moderna, basta con observar un dato: para encontrar el equilibrio perfecto entre eficiencia y ética, la ingeniería ha tenido que analizar hasta 50 configuraciones optimizadas de una estructura que la mayoría de nosotros apenas notamos. Nos referimos a los pasos inferiores y a los marcos de carretera: ese esqueleto invisible de hormigón que sostiene nuestras vías de comunicación.

Como ingenieros, nos enfrentamos a una pregunta recurrente: ¿es mejor construir in situ (ISRCF), vertiendo el hormigón directamente en la obra, o apostar por sistemas prefabricados modulares (PRCAF)? La respuesta no es una verdad absoluta, sino un complejo mapa de compromisos en el que la geometría de la obra decide quién gana la batalla por la sostenibilidad.

Los resultados que presentamos son fruto de la siguiente publicación:

RUIZ-VÉLEZ, A.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2026). Life-cycle environmental and social trade-offs in concrete road frame systems. Cleaner Environmental Systems, 22, 100462. DOI:10.1016/j.cesys.2026.100462

El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

La prefabricación: el campeón ambiental (con matices).

Si analizamos los datos con la metodología ReCiPe 2016, el sistema prefabricado (PRCAF) se presenta como el líder indiscutible en términos ambientales. Las cifras del estudio son claras: estas soluciones logran reducir el potencial de calentamiento global (GWP) entre un 9 % y un 17 % en comparación con los marcos construidos in situ.

Esta ventaja se debe principalmente a la optimización de las secciones transversales. Al producirse en entornos industriales controlados, el carbono embebido se reduce significativamente al emplear secciones más esbeltas y eficientes. Sin embargo, como expertos, debemos ser cautos al generalizar. Como bien señala la investigación original:

«No existe una tipología de construcción universalmente preferible; el rendimiento ambiental y social del ciclo de vida varía según la escala geométrica».

El factor de escala: por qué la longitud es el verdadero enemigo.

Al estudiar configuraciones de entre 8 y 16 metros de vano (longitud), hemos descubierto que la geometría dicta el impacto ambiental con una severidad implacable. El hallazgo técnico es contundente: aumentar el vano en solo dos metros incrementa el GWP entre un 23 % y un 25 %, mientras que cada metro adicional de profundidad del suelo solo lo incrementa en un 11 %.

¿Por qué ocurre esto? La respuesta se basa en la mecánica estructural básica del Eurocódigo 2. El aumento de la longitud del vano obliga a un incremento cuadrático de la demanda de material para contrarrestar los momentos flectores y garantizar la funcionalidad (control de grietas). En cambio, la profundidad del suelo genera principalmente cargas verticales, cuya relación con el consumo de material es mucho más lineal y moderada. En ingeniería, la longitud no solo es distancia, sino que también representa una carga exponencial para el planeta.

El sorprendente «giro» social: lo tradicional recupera terreno.

Aquí es donde el análisis técnico, realizado bajo los marcos PSILCA y la plataforma SOCA v2, revela una realidad contraintuitiva. Aunque el prefabricado es mejor desde el punto de vista ambiental, el sistema in situ (ISRCF) recupera una ventaja competitiva social en proyectos a gran escala.

Al alcanzar vanos de entre 14 y 16 metros, se presentan los denominados «puntos de cruce» (crossover points). En estas dimensiones, el sistema tradicional tiene un impacto social hasta un 10,8 % menor. Esto sucede porque, a gran escala, los riesgos de la cadena de suministro y de la logística de transporte de piezas prefabricadas en masa empiezan a superar la eficiencia industrial. El sistema ISRCF, al ser más intensivo en mano de obra local, actúa como un motor de resiliencia para la comunidad.

Para entender este impacto, debemos considerar los cuatro grupos de partes interesadas definidos por el modelo PSILCA: trabajadores, comunidad local, actores de la cadena de valor y sociedad.

Beneficios sociales según la escala del proyecto:

  • Vanos pequeños (8-10 metros): el sistema PRCAF es superior. La mecanización reduce los riesgos laborales para los trabajadores y minimiza las molestias (ruido, tráfico) para la comunidad local.
  • Vanos grandes (14-16 metros): el sistema ISRCF es preferible. Fomenta el empleo directo en la zona y fortalece a los actores locales de la cadena de valor (canteras y plantas cercanas), reduce la dependencia de riesgos globales y optimiza el impacto en la sociedad local.

 Estos resultados, evidentemente, dependen de las circunstancias locales. Por tanto, pueden variar según la región o las prioridades de cada caso concreto.

El ciclo de vida completo: del cemento a la carbonatación.

Para tomar una decisión ética, debemos aplicar un enfoque de «cuna a tumba» (cradle-to-grave). En los sistemas PRCAF, el impacto se concentra principalmente en la fase de fabricación, que representa entre el 89 % y casi el 100 % del total debido a la intensidad energética de las plantas industriales. En cambio, los sistemas ISRCF distribuyen su huella de forma más equilibrada entre la construcción y el fin de vida útil.

Un factor vital en este ciclo es la carbonatación. Durante los 100 años de vida útil definidos para estas estructuras, el hormigón actúa como una esponja química que secuestra CO₂. Este proceso se intensifica en la fase de desmantelamiento, cuando el hormigón triturado maximiza su superficie expuesta.

«El enfoque «de la cuna a la tumba» es esencial, ya que nos permite considerar no solo el impacto de fabricar hormigón, sino también su capacidad para absorber carbono y su facilidad de reciclaje al final de su vida útil».

Conclusión: hacia una ingeniería de precisión ética.

La elección entre el prefabricado y el in situ no debe tomarse a la ligera. Depende de la escala geométrica y de las prioridades del proyecto. Si buscamos la máxima eficiencia en GWP para un paso inferior pequeño, la opción es el PRCAF. Sin embargo, si nos enfrentamos a una estructura de gran vano en la que el tejido social es una prioridad, el ISRCF puede ser la opción más sostenible en términos integrales.

El futuro nos exige emplear la optimización paramétrica desde las primeras fases del diseño. Solo así podremos avanzar hacia una infraestructura que no solo soporte el tráfico, sino que también sostenga de manera equilibrada nuestro entorno y nuestras comunidades.

Como ciudadanos y profesionales, nos queda una reflexión pendiente: ¿deberíamos priorizar siempre la eficiencia industrial y la rapidez del prefabricado o es momento de dar más peso a la resiliencia social y al empleo local en las obras públicas que definen nuestro futuro?

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes de esta investigación.

Este vídeo resume bien el contenido del artículo científico al que hacemos referencia.

Infrastructure_Sustainability_Scaling

El artículo completo, al estar publicado en abierto, puede obtenerse haciendo clic en 1-s2.0-S2666789426000681-main.

Referencia:

RUIZ-VÉLEZ, A.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2026). Life-cycle environmental and social trade-offs in concrete road frame systems. Cleaner Environmental Systems, 22, 100462. DOI:10.1016/j.cesys.2026.100462

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

De la ceguera reactiva a la infraestructura inteligente: cómo los sensores están revolucionando la ingeniería civil.

En nuestras costas, el aire salino no solo es una característica del paisaje, sino también un enemigo invisible que trabaja sin descanso. El hormigón armado de nuestras infraestructuras sufre la silenciosa penetración de iones de cloruro que corroen las armaduras de acero y comprometen la estabilidad de los puentes mucho antes de que se vea la primera grieta. Tradicionalmente, la ingeniería ha actuado, más de una vez, a ciegas, esperando a que se manifestaran los síntomas visibles antes de actuar. Sin embargo, estamos ante una revolución en la medicina preventiva de las infraestructuras: hoy podemos dotar a los puentes de un «sistema nervioso» que les permite hablarnos a través de sus propias vibraciones.

Esta transformación es una urgencia global. La industria de la construcción no es un actor menor en la crisis climática: consume el 30 % de la energía mundial, el 40 % de los recursos naturales y genera el 30 % de las emisiones de gases de efecto invernadero. En este contexto, optimizar el mantenimiento de estructuras emblemáticas deja de ser un reto técnico para convertirse en un imperativo ético y económico.

El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Más que una inspección, un diálogo con la estructura (PSD)

La técnica de densidad espectral de potencia (PSD, por sus siglas en inglés) supone un gran avance respecto a los métodos tradicionales. En lugar de extraer núcleos de hormigón (métodos destructivos), utilizamos sensores que captan el «ritmo» del puente. La clave está en entender las fases del daño: mientras que los modelos tradicionales se centran en la fase de iniciación (acumulación de cloruros), la tecnología PSD detecta cambios sutiles en la fase de propagación temprana.

Al analizar la frecuencia y la amplitud de las vibraciones, la IA identifica cuándo la corrosión empieza a reducir la rigidez de los elementos estructurales. Detectamos la «arritmia» antes de que se convierta en un «infarto» estructural. Como destaca la investigación científica:

«El análisis basado en la frecuencia desarrollado permite identificar eficazmente el deterioro provocado por la corrosión en sus primeras fases, lo que ofrece un método no destructivo y fiable para la monitorización del estado de las estructuras (SHM)».

El ahorro del 40 % del coste a lo largo del ciclo de vida.

Como estrategas de infraestructura, no medimos el éxito por el coste de hoy, sino por la resiliencia a largo plazo. Al aplicar un análisis de costes del ciclo de vida (LCCA) sobre un horizonte de 100 años, los datos para un tramo del puente de la Isla de la Arosa son irrefutables:

  • Mantenimiento convencional: 470 113,12 €
  • Mantenimiento basado en PSD: 248 001,19 €

Esta gestión inteligente genera un ahorro de 222 111,92 € por tramo, lo que equivale a una reducción del 40 % en los costes totales. Al «escuchar» las vibraciones, pasamos de reparaciones masivas y traumáticas a intervenciones quirúrgicas y precisas, y eliminamos el gasto superfluo de las reconstrucciones de emergencia.

Un respiro para el planeta (E-LCA).

Mantener es, por definición, más ecológico que reconstruir. Gracias a la Evaluación del Ciclo de Vida Ambiental (E-LCA) y a la base de datos Ecoinvent, hemos cuantificado que el método PSD reduce el impacto ambiental en un 14,33 % en el tablero del puente y en un sorprendente 29,62 % en las pilas.

Este ahorro se traduce en métricas concretas de bienestar:

  • Calidad del ecosistema: reducción de 61 449,68 puntos de impacto en el tablero.
  • Salud humana: disminución de 118 802,69 puntos de impacto negativo.
  • Eficiencia de recursos: reducción drástica de la extracción de materias primas y del consumo energético, abordando directamente ese 40 % del consumo de recursos naturales que mencionábamos al inicio.

Priorizando la seguridad y el bienestar humano (S-LCA).

La sostenibilidad no solo es verde, sino también humana. El análisis del ciclo de vida social (S-LCA) revela que el mantenimiento proactivo protege la vida y el tiempo de las personas. Al evitar grandes obras reactivas, reducimos drásticamente las «horas de riesgo» para todos los implicados.

La comparativa de riesgo (en horas) es impactante:

  • Trabajadores: 45 650,65 (PSD) frente a 200 365,10 (convencional).
  • Comunidad local: 40 283,37 (PSD) frente a 176 807,60 (convencional).

Esta reducción de riesgos para la sociedad y los actores de la cadena de valor no solo es una estadística de seguridad laboral, sino también una apuesta por la equidad social y la resiliencia de las comunidades que dependen de una conectividad ininterrumpida.

 

La «orquesta de las ciencias» detrás de la decisión (MCDM).

Para un estratega moderno, tomar una decisión no consiste solo en mirar el presupuesto. Es lo que llamamos la «orquesta de las ciencias»: el uso de modelos matemáticos avanzados (AHP y TOPSIS) para equilibrar intereses que a menudo parecen opuestos: el dinero, la salud humana y la salud del planeta.

Mediante estas técnicas de toma de decisiones multicriterio, hemos ponderado cada variable para obtener un veredicto científico unánime. En una escala de sostenibilidad global, los resultados son contundentes: el método basado en vibraciones (PSD) obtuvo una puntuación perfecta de 1,00, mientras que el método convencional obtuvo 0,00. La ciencia nos dice que ya no hay debate posible sobre qué camino seguir.

Conclusión: hacia una infraestructura autoconsciente.

La integración de la monitorización de la salud estructural (SHM) y la evaluación del ciclo de vida (LCA) está transformando la ingeniería civil en una disciplina de conservación de recursos de alta tecnología. El puente de la Isla de la Arosa es solo el principio; estamos ante una nueva era de infraestructuras autoconscientes que nos alertan de sus necesidades.

Debemos ser conscientes de que ignorar los datos de vibración no solo es un error técnico, sino también una negligencia fiscal y ética. La cuestión ya no es si la tecnología funciona, sino si estamos listos como sociedad para dejar que los datos dicten las políticas públicas de transporte que protegerán nuestro futuro. Los datos indican que no podemos permitirnos esperar.

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre este tema.

Este vídeo resume bien los conceptos más importantes de este artículo.

Smart_Sustainable_Bridge_Maintenance

Referencia:

HADIZADEH-BAZAZ, M.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Smart Integration of Non-Destructive Damage Detection and Life-Cycle Assessment for Sustainable Maintenance of Coastal Bridges. Smart and Sustainable Built Environment DOI 10.1108/SASBE-11-2025-0691

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Compromisos ambientales y sociales del ciclo de vida en marcos de hormigón para carreteras

Acaban de publicarnos un artículo en Cleaner Environmental Systems, una revista indexada en el primer cuartil del JCR. El trabajo analiza las compensaciones ambientales y sociales a lo largo del ciclo de vida de los sistemas de marcos de hormigón para carreteras y compara dos tipologías constructivas predominantes: los marcos de hormigón armado ejecutados in situ (ISRCF) y los marcos articulados modulares prefabricados (PRCAF). Tras evaluar 50 configuraciones optimizadas en coste (con luces de entre 8 y 16 metros y profundidades de cobertura de suelo de entre 1 y 5 metros), el estudio revela que no existe una tipología universalmente superior.

Los resultados principales indican que los sistemas prefabricados (PRCAF) reducen las emisiones de gases de efecto invernadero entre un 9 % y un 17 % en comparación con las alternativas in situ. Sin embargo, el desempeño social depende de la escala: los marcos prefabricados son preferibles para configuraciones pequeñas (luces ≤ 12 m), mientras que los marcos in situ muestran menores impactos sociales en luces mayores (≥ 14 m) debido a una mayor intensidad de mano de obra local y a la estructura de la cadena de suministro.

El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

1. Introducción y marco de referencia.

La ingeniería contemporánea prioriza la sostenibilidad de las infraestructuras para aumentar su resiliencia frente a las crisis globales y cumplir los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030. La industria de la construcción es responsable de aproximadamente el 9 % de las emisiones antropogénicas globales de CO₂, lo que sitúa al carbono embebido como una métrica crítica.

Tipologías estructurales evaluadas

  • ISRCF (In-situ Reinforced Concrete Frames): marcos cerrados monolíticos construidos íntegramente in situ. Son la solución estándar, especialmente en suelos de baja capacidad portante.
  • PRCAF (Precast Reinforced Concrete Articulated Frames): marcos abiertos modulares, ensamblados a partir de piezas prefabricadas en forma de U, que ofrecen ventajas operativas, como tiempos de instalación más cortos y una mejor utilización de los recursos.
Marco prefabricado articulado. https://forte.es/productos/marcos-articulados/

2. Metodología de evaluación.

La investigación utiliza un enfoque integrado de evaluación del ciclo de vida (LCA) que abarca las dimensiones ambiental (E-LCA) y social (S-LCA) bajo un marco de «cuna a tumba» (cradle-to-grave).

Parámetros de la evaluación

  • Unidad funcional: un metro lineal de marco de carretera.
  • Alcance: fabricación de materiales, transporte, construcción, uso (100 años de vida útil, incluida la carbonatación) y fin de vida útil (desmantelamiento y reciclaje).
  • Herramientas y datos:
    • E-LCA: método ReCiPe 2016, bases de datos Ecoinvent 3.7.1 y BEDEC.
    • S-LCA: marco PSILCA/SOCA v2, que mide el riesgo en horas de riesgo medio (MRH).
    • Optimización: Los 50 casos analizados se optimizaron previamente en términos de coste mediante un algoritmo metaheurístico (simulated annealing).

3. Análisis del rendimiento ambiental (E-LCA).

Los resultados demuestran que la geometría es el principal factor determinante del impacto ambiental. El aumento de la luz (vanos) influye mucho más en el potencial de calentamiento global (GWP) que la profundidad de la cobertura del suelo.

Hallazgos clave por categoría de daño

Categoría de impacto Rendimiento de PRCAF vs. ISRCF
GWP (calentamiento global) Reducción consistente en PRCAF (9-17%).
Integridad de ecosistemas Reducción promedio del 15,4% en PRCAF.
Salud humana PRCAF es superior en 24 de 25 configuraciones (un 9,9% de mejora).
Agotamiento de recursos Reducción promedio del 6,5% en PRCAF.

Sensibilidad geométrica y fases del ciclo de vida

  • Influencia de la geometría: aumentar la luz en 2 m eleva el GWP en un 23-25 % para ISRCF y en un 25 % para PRCAF. Cada metro adicional de cobertura terrestre aumenta el GWP en un 11 %.
  • Dominancia de fases:
    • En los sistemas PRCAF, los impactos se concentran en gran medida en la fase de fabricación (entre el 89 % y casi el 100 %) debido a la naturaleza intensiva en energía de la prefabricación.
    • En los sistemas ISRCF, la fabricación contribuye entre el 78 % y el 88 %, con una mayor participación relativa de la fase de construcción.
  • Efecto de carbonatación: durante las fases de uso y de fin de vida, el hormigón actúa como sumidero de CO₂. Al final de la vida útil de los PRCAF, la fijación de carbono mejora los efectos ambientales entre un 16,7 % y un 17,6 %.

4. Análisis del rendimiento social (S-LCA).

A diferencia de los resultados ambientales, el desempeño social muestra una tendencia opuesta y compleja según la escala geométrica.

Desempeño por escala y grupos de interés

  • Luces pequeñas (8-10 m): los sistemas prefabricados (PRCAF) son preferibles, ya que reducen el impacto social en un 6,1 %. En la categoría de trabajadores, los beneficios alcanzan el 18,8 %.
  • Luces grandes (14-16 m): los sistemas in situ (ISRCF) son los más habituales, con reducciones de daño social de hasta el 10,8 %. Esto se debe a una mayor intensidad de mano de obra local y a una distribución distinta de los riesgos a lo largo de la cadena de suministro.
  • Impacto por categoría (S-LCA):
    • Actores de la cadena de valor: PRCAF es favorable en luces cortas (reducción del 8,9 %), pero pierde ventaja en luces > 12 m.
    • Comunidad local y sociedad: el ISRCF prevalece en luces grandes (14-16 m) con mejoras de hasta el 10 %.

5. Discusión de los compromisos entre las soluciones (trade-offs).

El estudio identifica una divergencia crítica entre la eficiencia ambiental y la sostenibilidad social.

  1. Industrialización frente a impacto social: mientras que la prefabricación se beneficia de economías de escala en términos de eficiencia de materiales y optimización de procesos, estas ganancias no se traducen directamente en menores impactos sociales a gran escala.
  2. Riesgos en la cadena de suministro: en los sistemas PRCAF, los impactos sociales están vinculados a actividades de fabricación aguas arriba y a cadenas de valor globalizadas, lo que conlleva una mayor intensidad de riesgo social.
  3. Localización del trabajo: los sistemas ISRCF dependen más de procesos de construcción localizados, lo que distribuye de manera más equilibrada los riesgos sociales entre los trabajadores y las comunidades locales en proyectos de gran envergadura.

6. Conclusiones y recomendaciones de diseño.

La investigación concluye que la selección de la tipología constructiva debe basarse en las prioridades específicas del proyecto y en la escala geométrica.

  • Prioridad ambiental: los sistemas prefabricados (PRCAF) son la opción más adecuada en casi todas las configuraciones, especialmente en luces cortas y medias con coberturas de suelo moderadas.
  • Prioridad social: los sistemas in situ (ISRCF) pueden ser más adecuados para proyectos de gran escala (luces ≥ 14 m), en los que los criterios sociales y la generación de empleo local resultan fundamentales.
  • Factores determinantes: La luz de la estructura y la profundidad del suelo son los parámetros que rigen el rendimiento a lo largo del ciclo de vida. Las decisiones tomadas en las etapas iniciales del diseño tienen un impacto irreversible en el perfil de sostenibilidad de la infraestructura.

Este marco de evaluación comparativa permite a los responsables de la toma de decisiones equilibrar objetivos contrapuestos, fomentando diseños alineados con la responsabilidad ambiental y la equidad social a largo plazo.

El artículo completo, al estar publicado en abierto, puede obtenerse haciendo clic en 1-s2.0-S2666789426000681-main.

Referencia:

RUIZ-VÉLEZ, A.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2026). Life-cycle environmental and social trade-offs in concrete road frame systems. Cleaner Environmental Systems, 22, 100462. DOI:10.1016/j.cesys.2026.100462

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Integración inteligente de detección de daños y evaluación de sostenibilidad en puentes costeros.

Acaban de publicar un artículo en Smart and Sustainable Built Environment, una de las revistas ubicadas en el primer cuartil del JCR. Este documento técnico sintetiza una investigación avanzada sobre el mantenimiento sostenible de puentes de hormigón armado en entornos costeros, sometidos a una degradación acelerada por la corrosión inducida por cloruros. La propuesta principal se basa en un enfoque integral que combina el monitoreo de la salud estructural (SHM) mediante el análisis de la densidad espectral de potencia (PSD), las evaluaciones de sostenibilidad del ciclo de vida (LCSA) y la toma de decisiones multicriterio (MCDM).

Los principales hallazgos demuestran que la implementación de métodos no destructivos basados en vibraciones, como el PSD, permite identificar el deterioro en etapas tempranas con mayor precisión que los métodos convencionales. Los resultados indican que este enfoque puede reducir los costes de mantenimiento y reparación hasta un 40 % a lo largo de una vida útil de 100 años, lo que supone una disminución significativa de los impactos ambientales y de los riesgos sociales para los trabajadores y las comunidades locales.

La investigación se enmarca en el proyecto RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. A continuación, se presenta un resumen del trabajo y de la información de contexto.

La pregunta de investigación que abordamos fue la siguiente:

¿Cómo podemos superar las limitaciones de los modelos de deterioro predefinidos y de las inspecciones visuales mediante la integración de la monitorización de la salud estructural (SHM) basada en vibraciones y de un análisis de sostenibilidad del ciclo de vida para optimizar el mantenimiento?

Hasta ahora, la literatura científica abordaba la detección de daños y la sostenibilidad de forma independiente; nuestro trabajo es la «orquestación de ciencias» que los une en un solo marco de decisión.

Contexto y problemática de la infraestructura costera.

La industria de la construcción es responsable de aproximadamente el 30 % del consumo de energía mundial, del 40 % del consumo de recursos naturales y de cerca del 30 % de las emisiones de gases de efecto invernadero. En este contexto, los puentes costeros son activos críticos y costosos cuya durabilidad se ve comprometida por la penetración de iones de cloruro.

Desafíos identificados en el mantenimiento tradicional:

  • Inadecuación de las estimaciones: Los métodos convencionales de estimación de costes y de mantenimiento resultan insuficientes para las necesidades complejas actuales.
  • Detección tardía: los enfoques tradicionales a menudo no logran identificar el daño interno hasta que es visible o estructuralmente grave.
  • Falta de integración: Existe una brecha significativa entre las técnicas de detección de daños en ingeniería estructural y los marcos de evaluación de sostenibilidad (economía y ecología).

Marco metodológico: el método PSD y la monitorización estructural.

La investigación propone el uso de la densidad espectral de potencia (PSD) como herramienta de identificación no destructiva basada en el dominio de la frecuencia.

Funcionamiento del método PSD:

  • Análisis de señales: transforma la respuesta vibratoria de la estructura (estimulada de forma periódica o aleatoria) al dominio de la frecuencia mediante la transformada de Fourier.
  • Relación rigidez-frecuencia: los picos en el espectro PSD corresponden a las frecuencias naturales de la estructura. La corrosión por cloruros reduce la sección transversal de las barras de refuerzo y aumenta el agrietamiento, lo que disminuye la rigidez local y altera estas frecuencias.
  • Ventajas técnicas: es una función de segundo orden altamente no lineal y sensible a los parámetros estructurales, lo que permite localizar y cuantificar el daño con precisión.

El modelo de predicción de vida útil (Tuutti):

El marco utiliza el modelo de Tuutti para vincular la vida útil con la corrosión. Este proceso se divide en dos fases:

  • Iniciación: tiempo hasta que los cloruros alcanzan el umbral crítico en el refuerzo (estimado mediante la segunda ley de Fick).
  • Propagación: tiempo durante el cual la corrosión se extiende hasta causar daños graves o fallos.

Evaluación de la sostenibilidad del ciclo de vida (LCSA).

El estudio evalúa el impacto de las estrategias de mantenimiento en tres pilares fundamentales, integrados mediante bases de datos como Ecoinvent y programas informáticos como OpenLCA.

Evaluación de costes a lo largo del ciclo de vida (LCCA)

El análisis económico tiene en cuenta todos los gastos, desde la construcción hasta la eliminación final, y ajusta los costes futuros a su valor presente con una tasa de descuento del 5 %.

  • Componentes del coste: inspección, reparación, demolición de partes dañadas, reciclaje de escombros e instalación de nuevo refuerzo.
  • Resultado: el uso de PSD permite optimizar los tiempos de intervención y evitar reparaciones prematuras o fallos catastróficos.

Evaluación ambiental (E-LCA)

Utilizando el método ReCiPe, se analizan las categorías de impacto en tres puntos finales:

  • Salud humana: reducción de la toxicidad y de los contaminantes.
  • Ecosistemas: minimización de la ocupación del suelo y de la eutrofización.
  • Recursos: eficiencia en el uso de materias primas y de energía.

Evaluación social (S-LCA).

Se emplea el complemento SOCA para evaluar las «horas de riesgo» de diversos grupos de interés.

  • Grupos evaluados: trabajadores, comunidad local, sociedad y actores de la cadena de valor.
  • Subcategorías: seguridad y salud, salarios justos, horas de trabajo y derechos indígenas.

Análisis de resultados: PSD frente a métodos convencionales.

El estudio aplicó el marco a un modelo simulado del puente de Galicia (España), de 1980 metros de longitud y 40 tramos, y obtuvo los siguientes resultados comparativos:

Dimensión de impacto Método convencional Método PSD Mejora/ahorro
Coste total (LCC) 470,113.12 € 248,001.19 € ~222,111.92 € (40%)
Impacto ambiental (puntos) Mayor impacto en todas las categorías Reducción significativa 14.33% (Tablero) / 29.62% (Columnas)
Riesgo social (horas de riesgo) Muy elevado (ej. 200,365 para trabajadores) Reducción drástica (ej. 45,650 para trabajadores) Reducción de hasta el 32%

Análisis de la toma de decisiones (AHP-TOPSIS).

Para consolidar estos datos, se utilizó el Proceso de Jerarquía Analítica (AHP) para asignar pesos a los criterios y la Técnica para el Orden de Preferencia por Similitud con la Solución Ideal (TOPSIS) para clasificar las estrategias.

El método basado en PSD obtuvo una puntuación de 1,00 (proximidad ideal), mientras que el método convencional obtuvo 0,00, lo que confirma la superioridad absoluta del enfoque inteligente.

Conclusiones e implicaciones prácticas.

La integración del análisis PSD con la evaluación de sostenibilidad transforma el mantenimiento de «reactivo» a «proactivo y eficiente en recursos».

Hallazgos fundamentales:

  • Detección temprana: la sensibilidad del análisis basado en la frecuencia permite identificar deterioros antes de que comprometan la seguridad estructural.
  • Robustez: el análisis de sensibilidad confirmó que los resultados son estables frente a variaciones en la tasa de descuento (3-7 %) y en los niveles de ruido de las señales (5-15 %).
  • Sostenibilidad integral: el marco no solo ahorra capital financiero, sino que también reduce la huella de carbono y mejora el bienestar social al minimizar las interrupciones y los riesgos para la comunidad.

Recomendaciones para la gestión de activos:

Se sugiere que las autoridades de transporte y los gestores de infraestructura adopten sistemas de monitorización adaptativos basados en vibraciones. Aunque el estudio se basa en simulaciones, la «orquestación de ciencias» propuesta ofrece una hoja de ruta clara para lograr una infraestructura costera resiliente y alineada con los objetivos de desarrollo sostenible globales.

«El método basado en PSD va más allá de sus capacidades diagnósticas y ofrece un camino hacia prácticas de mantenimiento predictivas, preventivas y eficientes en términos de recursos.»

Referencia:

HADIZADEH-BAZAZ, M.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Smart Integration of Non-Destructive Damage Detection and Life-Cycle Assessment for Sustainable Maintenance of Coastal Bridges. Smart and Sustainable Built Environment DOI 10.1108/SASBE-11-2025-0691

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Evaluación multidimensional de losas aligeradas con plástico reciclado.

Acaban de publicar un artículo nuestro en Environmental Impact Assessment Review, una de las revistas de mayor impacto científico, dentro del primer decil del JCR. En este trabajo se sintetizan los resultados de un estudio exhaustivo sobre un sistema constructivo innovador: las losas biaxiales de hormigón armado aligeradas con esferas o discos de plástico 100 % reciclado (Losa Aligerada, VS). La investigación se enmarca en el proyecto RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. A continuación, se presenta un resumen del trabajo y de la información de contexto.

La investigación aborda la necesidad crítica de reducir el impacto ambiental del sector de la construcción, responsable de casi la mitad del consumo mundial de materias primas y de más de un tercio del consumo de energía. El estudio integra un análisis estadístico multivariado basado en datos empíricos de 67 edificios reales, así como una evaluación del ciclo de vida ambiental (E-LCA) y una evaluación del ciclo de vida social (S-LCA), para ofrecer una valoración multidimensional completa.

Hallazgos clave:

  • Modelo predictivo robusto: se desarrolló un modelo estadístico de alta precisión (R² ajustado = 98,26 %) para el predimensionamiento del espesor de las losas aligeradas, utilizando como variables clave el canto del aligerante, la sobrecarga de uso y el cuadrado de la luz. Este modelo ofrece una herramienta práctica para optimizar el diseño en las etapas iniciales.
  • Ahorro sustancial de materiales: en comparación con un sistema de losa reticular convencional con bloques de EPS (losas convencionales), el sistema VS reduce el consumo de hormigón entre un 23 % y un 33 % y el de acero de refuerzo hasta un 29 %.
  • Beneficios ambientales cuantificados: el sistema VS demuestra una reducción media del 25 % en el impacto ambiental total a nivel de punto final. El potencial de calentamiento global (PCG) se reduce en media en un 24 %, alcanzando un 30 % en luces de seis metros. El hormigón sigue siendo el principal contribuyente de emisiones en ambos sistemas.
  • Mejoras en el desempeño social: la S-LCA revela que el sistema VS disminuye los riesgos sociales hasta en un 20 % en la categoría de «Comunidad local» y en un 19 % en la de «Trabajadores». Estas mejoras se deben a una menor demanda de mano de obra en obra, a la reducción de los movimientos de materiales pesados y a una mayor seguridad laboral.

En conclusión, el estudio demuestra empíricamente que el sistema de losas aligeradas con plástico reciclado es una alternativa materialmente eficiente y sostenible que promueve los principios de la economía circular. Los resultados proporcionan una base de pruebas sólida que respalda la adopción de esta tecnología, informa sobre el desarrollo de códigos de construcción y guía las políticas públicas hacia prácticas constructivas más resilientes y con bajas emisiones de carbono.

1. Contexto: El desafío de la sostenibilidad en la construcción.

El sector de la construcción es un importante motor económico a nivel mundial, pero también uno de los principales contribuyentes al cambio climático y al agotamiento de los recursos. Es responsable de aproximadamente el 50 % del uso de materiales y del 36 % del consumo total de energía a nivel mundial. Solo la producción de cemento representa entre un 5 % y un 7 % de las emisiones globales de CO₂. Se prevé que la demanda de materiales superará los 90 mil millones de toneladas para 2050, por lo que resulta imperativo alinear las prácticas constructivas con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) en el marco de la Economía Circular (EC).

Dentro de los edificios, los forjados y las losas estructurales son los elementos que más impacto ambiental tienen debido a la gran cantidad de hormigón y acero que se emplea en su fabricación. Las innovaciones en los sistemas de losas, como los métodos modernos de construcción (MMC), son fundamentales para la descarbonización. Sin embargo, la adopción de estas tecnologías se ve obstaculizada por la falta de marcos de evaluación estandarizados que integren de manera coherente las tres dimensiones de la sostenibilidad: ambiental, social y económica. En particular, la dimensión social a menudo se pasa por alto.

2. Análisis de sistemas constructivos.

El estudio realiza una evaluación comparativa entre un sistema de losa innovador (VS) y otro convencional (CS) desde un enfoque de ciclo de vida integral.

Sistema innovador: losa aligerada biaxial (VS).

  • Descripción: consiste en una losa plana de hormigón armado bidireccional y sin vigas, aligerada mediante la inclusión de elementos huecos. Dichos aligerantes son esferas o discos fabricados con polietileno de alta densidad (HDPE) reciclado al 100 %. El sistema está diseñado para ser totalmente reciclable al final de su vida útil.
  • Configuración: Los discos se utilizan en losas de entre 16 y 28 cm de espesor, mientras que las esferas se emplean en losas de entre 28 y 42 cm de espesor. Al eliminar el hormigón no estructural del núcleo de la losa, el peso propio se reduce hasta un 35 % respecto a una losa maciza.
  • Ventajas: permite luces más largas, reduce las cargas sísmicas, simplifica los encofrados, acelera la ejecución y puede disminuir la altura total del edificio.
Losa aligerada biaxial (VS) mediante la inclusión de elementos huecos.

Sistema de referencia: losa convencional (CS).

  • Descripción: se define como una losa reticular bidireccional (también llamada «waffle») de hormigón armado, aligerada con bloques de poliestireno expandido (EPS).
  • Configuración: Este sistema se apoya sobre vigas y presenta nervios visibles en su cara inferior (intradós), ya que los bloques de EPS que conforman dichos nervios quedan expuestos.

3. Metodología de evaluación integrada.

El estudio emplea un marco metodológico triple para evaluar y comparar exhaustivamente los sistemas de losas. El análisis abarca «de la cuna a la tumba» y la unidad funcional se define como 1 m² de losa diseñada para 50 años de servicio.

3.1. Análisis estadístico multivariado.

Para compensar la ausencia de códigos de diseño estandarizados para el sistema VS, se ha desarrollado un modelo predictivo para dimensionar su espesor.

  • Base de datos: El análisis se basa en datos empíricos de 75 tipos de losas procedentes de 67 edificios reales construidos principalmente en Argentina. El conjunto de datos abarca luces de entre 5,2 y 15 metros y espesores de entre 16 y 42 centímetros.
  • Proceso: se realizó un análisis de regresión multivariado en tres etapas, comenzando por una regresión lineal simple y avanzando hasta un modelo más complejo que considera múltiples variables predictoras.
  • Validación: La solidez del modelo final se verificó mediante pruebas estadísticas, como la prueba de Durbin-Watson (para detectar autocorrelación), el análisis de residuos estudiantados (para detectar valores atípicos) y la comprobación de la homocedasticidad y la normalidad de los residuos.

3.2. Evaluación del ciclo de vida ambiental (E-LCA)

  • Metodología: se utilizó el método ReCiPe 2016 con una perspectiva jerárquica (H), evaluando los impactos a nivel de punto medio (18 categorías específicas) y de punto final (agrupados en tres áreas de daño: salud humana, ecosistemas y disponibilidad de recursos).
  • Bases de datos y software: el inventario del ciclo de vida se modeló con el programa informático OpenLCA, utilizando la base de datos Ecoinvent v3.2.
  • Asignación de cargas: para el plástico reciclado, se aplicó el método de asignación «cut-off», según la norma ISO 14044. Esto significa que los aligerantes de HDPE reciclado solo heredan las cargas ambientales de su propio proceso de reciclaje y no las de la producción de plástico virgen.

3.3. Evaluación del ciclo de vida social (S-LCA).

  • Metodología: el análisis se realizó siguiendo las directrices de UNEP/SETAC y utilizando un modelo coherente con el de la E-LCA.
  • Bases de datos y software: se utilizó la base de datos SOCA v2, una ampliación de Ecoinvent que adapta el marco de PSILCA (Evaluación del ciclo de vida del impacto social de los productos).
  • Indicadores y grupos de interés: los riesgos sociales se cuantificaron mediante el indicador de Riesgo Medio por Hora (MRH). Se evaluaron cuatro grupos de interés (trabajadores, comunidades locales, sociedad y actores de la cadena de valor) mediante veinte subcategorías relevantes para el sector de la construcción.

4. Resultados clave y hallazgos

4.1. Modelo predictivo para el predimensionamiento de losas VS.

El análisis estadístico culminó en un modelo de regresión múltiple robusto y preciso para estimar el espesor de la losa (t).

  1. Precisión del modelo: el modelo final (ecuación 3) alcanzó un coeficiente de determinación ajustado (R²) del 98,26 %, lo que indica un poder explicativo excepcional.
  2. Variables significativas: las variables con mayor influencia estadística en el espesor de la losa fueron las siguientes:
    – Canto del aligerante de plástico (He).
    – Cuadrado de la luz principal (L²).
    – Sobrecarga de uso característica (Q₁).

Fórmula simplificada: para facilitar su aplicación práctica en el diseño preliminar, se derivó una fórmula simplificada (ecuación 4) que reemplaza los coeficientes decimales por fracciones simples, manteniendo una alta precisión con un margen conservador.

Ecuación refinada (3): 𝑡 (cm) = 6,0064 + (0,7717 ∙ 𝐻𝑒) + (0,3679 ∙ 𝑄1) + (0,0553 ∙ 𝐿2)

Ecuación simplificada (4): 𝑡 (cm) = 6 + (4/5 ∙ 𝐻𝑒) + (2/5 ∙ 𝑄1) + (𝐿/√18)²

4.2. Resultados de la evaluación ambiental (E-LCA)

La E-LCA demuestra claras ventajas ambientales del sistema VS frente al CS.

Indicador clave Reducción lograda por el sistema VS Observaciones
Ahorro de hormigón 23 % – 33 % La mayor reducción se observa en luces más cortas (6 m).
Ahorro de acero Hasta 29 % La mayor reducción se observa en luces de 6 m.
Potencial de calentamiento global (PCG) 24 % (promedio), hasta 30 % (luz de 6 m) El hormigón es el principal contribuyente (53,5 % en VS, 55,8 % en CS).
Impacto ambiental total (punto final) 25 % (promedio) Reducciones de hasta el 29 % en salud humana y del 31% en recursos.
Etapa del ciclo de vida dominante Fabricación Representa el 89 % del impacto total en ambos sistemas.
  • Análisis de punto medio: el sistema VS muestra un mejor rendimiento en 17 de las 18 categorías de impacto evaluadas. La única excepción es la categoría «Ocupación de suelo agrícola», ya que la base de datos Ecoinvent atribuye el uso del suelo a los plásticos (incluidos los reciclados). Las reducciones más notables se observan en el agotamiento de fósiles (29 %) y en la formación de oxidantes fotoquímicos (28 %).

4.3. Resultados de la evaluación social (S-LCA)

El sistema VS también genera beneficios sociales cuantificables, principalmente gracias a su eficiencia en el uso de materiales y a la simplificación de los procesos de construcción.

  • Principales reducciones del riesgo social:
    • Comunidad local: reducción de hasta un 20 % (para una luz de 6 m).
    • Trabajadores: reducción de hasta un 19 % a una altura de 6 m.
  • Causas de las mejoras: estas reducciones se deben a la disminución de las horas de trabajo en obra, a la reducción del transporte y del movimiento de materiales pesados y a una menor exposición a riesgos laborales.
  • Focos de riesgo del sector: para ambos sistemas, las categorías con mayor riesgo social son:
    • Trabajadores: factores relacionados con la carga de trabajo, como las contribuciones a la Seguridad Social, los riesgos de trabajo infantil y los gastos sindicales (77 % del impacto en el VS).
    • Sociedad: la falta de educación es el factor predominante (76 % del impacto en ambos casos)

5. Implicaciones, limitaciones y conclusiones

Este estudio aporta una validación empírica rigurosa que demuestra que el sistema de losas aligeradas con plástico reciclado constituye un avance significativo hacia una construcción circular y de bajo carbono.

Implicaciones clave:

  • Para diseñadores e ingenieros, el modelo de predimensionamiento ofrece una herramienta fiable para acelerar la toma de decisiones en las primeras fases del diseño, optimizar el uso de materiales sin comprometer la seguridad.
  • Para la industria y los reguladores, los datos cuantitativos sobre los beneficios ambientales y sociales pueden informar la creación de nuevos códigos de construcción, guías de diseño y políticas de compra pública verde que incentiven la adopción de la construcción modular.
  • Contribución a la economía circular: el sistema no solo reduce el consumo de materiales vírgenes, sino que también otorga un uso de alto valor a los residuos de plástico HDPE, inmovilizándolos de forma segura en la estructura del edificio durante décadas y evitando que contaminen los ecosistemas.

Limitaciones reconocidas:

  • Análisis económico: no se realizó una evaluación del coste del ciclo de vida (LCCA) debido a la falta de datos económicos detallados, lo cual es crucial para su adopción en el mercado.
  • Contexto geográfico: la mayoría de los casos de estudio (63 de 67) provienen de Argentina, por lo que los resultados reflejan las prácticas constructivas y la combinación energética de este país. Para extrapolar los resultados a otras regiones, sería necesario validarlos con datos locales.
  • Alcance del análisis: el estudio se centra en el componente (1 m² de losa) y no cuantifica los impactos per cápita según la tipología de vivienda.

Conclusión final:

El sistema de losas aligeradas (VS) con plástico reciclado es una tecnología superior en términos de sostenibilidad multidimensional en comparación con un sistema convencional. Al combinar un análisis estructural empírico con una evaluación medioambiental y social exhaustiva, esta investigación aporta las pruebas necesarias para superar las barreras normativas y acelerar la transición hacia un entorno construido más eficiente en el uso de los recursos, socialmente responsable y alineado con los objetivos de sostenibilidad global.

Referencia:

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2026). Multivariate Environmental and Social Life Cycle Assessment of Circular Recycled-Plastic Voided Slabs for Data-Driven Sustainable Construction. Environmental Impact Assessment Review, 118, 108297. DOI:10.1016/j.eiar.2025.108297

En esta conversación se pueden escuchar algunas de las ideas más importantes del trabajo.

Este vídeo sintetiza algunos de los conceptos y resultados del artículo.

Aquí os dejo un documento de síntesis.

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Más allá del coste inicial: cómo elegir la mejor estrategia de refuerzo sísmico con criterios de sostenibilidad

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Mathematics, revista indexada en el primer decil del JCR. Desarrolla un marco de decisión multicriterio que integra análisis del ciclo de vida (económico, ambiental y social) con técnicas avanzadas de decisión en entornos de incertidumbre (DEMATEL, DANP y TOPSIS en entornos difusos). El modelo se ha aplicado a un caso real de refuerzo de pilares de hormigón armado en Quito, una ciudad expuesta a riesgos sísmicos y volcánicos, por lo que los resultados son especialmente relevantes para la práctica profesional. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación RESILIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València, y es fruto de la colaboración con la Universidad Central de Ecuador. A continuación se recoge un resumen sintético del trabajo.

En los últimos años, la ingeniería civil ha tenido que replantear las estrategias de intervención en el patrimonio edificado. En regiones con alta peligrosidad sísmica, es imperioso reforzar las estructuras de hormigón armado construidas conforme a normativas antiguas. La demolición y reconstrucción, aunque técnicamente es posible, tiene un gran impacto ambiental y social, y supone un coste elevado. Por este motivo, la investigación reciente se orienta hacia metodologías que permitan adoptar soluciones integrales que equilibren la seguridad estructural, la sostenibilidad ambiental, la viabilidad económica y la aceptación social.

Un objetivo ambicioso: tomar decisiones informadas y sostenibles.

El objetivo del estudio es proporcionar a los ingenieros un procedimiento para priorizar técnicas de refuerzo sísmico de pilares de hormigón armado que tenga en cuenta de manera simultánea los siguientes aspectos:

  • Costes de ciclo de vida (LCC): diseño, construcción, mantenimiento y demolición.
  • Impactos ambientales (LCA): consumo de recursos, emisiones con efectos sobre la salud humana y daños a los ecosistemas.
  • Impactos sociales (S-LCA): seguridad de los trabajadores, derechos laborales, efectos sobre la comunidad local, compatibilidad arquitectónica y tiempo de interrupción del uso.

Lo novedoso es que estos criterios no se tratan como compartimentos estancos, sino como un sistema interdependiente en el que las decisiones económicas repercuten en lo social y lo ambiental, y viceversa.

La metodología paso a paso

  1. Selección de criterios: se identificaron nueve indicadores distribuidos en tres dimensiones (económica, ambiental y social).
  2. Análisis de relaciones causales (fuzzy DEMATEL): permitió visualizar qué criterios actúan como causa (por ejemplo, el coste de construcción influye en varios indicadores) y cuáles como efecto (por ejemplo, la salud humana se ve afectada por las decisiones ambientales y económicas).
  3. Determinación de pesos relativos (DANP): se asignó importancia a cada criterio teniendo en cuenta esas interdependencias. La dimensión social emergió como la de mayor peso global (44,6%), seguida de la ambiental (32,2%) y la económica (23,1%).
  4. Evaluación de alternativas (TOPSIS): se compararon tres técnicas habituales de refuerzo de pilares:
    • Encamisado con hormigón armado.
    • Encamisado con acero.
    • Revestimiento con CFRP (polímeros reforzados con fibra de carbono).
      Cada una se evaluó en todas las fases del ciclo de vida, desde la extracción de materias primas hasta el final de vida.

Resultados: el CFRP como mejor opción global

El análisis mostró perfiles muy diferenciados:

  • Hormigón armado (RC):
    • Ventaja: la alternativa más barata en coste inicial y en LCC.
    • Inconveniente: presenta los mayores impactos ambientales y sociales, debido al uso intensivo de materiales (cemento y áridos) y a la mayor duración y molestias de obra.
  • Acero (ST):
    • Ventaja: menor impacto social que el hormigón, reducción moderada de impactos ambientales.
    • Inconveniente: costes significativamente más altos, sobre todo en mantenimiento y fin de vida (protecciones contra corrosión, demolición).
  • CFRP:
    • Ventaja: mejor desempeño ambiental (hasta un 81% menos de consumo de recursos respecto al RC) y social (reducción de hasta un 85% en impactos sobre la sociedad). Además, tiempos de ejecución mucho más cortos, con mínima afectación al uso del edificio.
    • Inconveniente: coste inicial muy superior (un 154% más que el RC).
    • Resultado: pese a ese mayor coste inicial, es la alternativa mejor valorada globalmente cuando se consideran los 50 años de vida útil.

La conclusión es clara: el criterio de sostenibilidad a largo plazo favorece el uso del CFRP, aunque su adopción aún depende de la disponibilidad económica y de la madurez del mercado en cada contexto.

Aplicaciones prácticas en la ingeniería real

Para el proyecto de refuerzo de una estructura, este estudio ofrece varias lecciones prácticas:

  • Justificación técnica y económica: el marco permite presentar a clientes y administraciones un análisis riguroso que va más allá del presupuesto inicial, considerando impactos a 50 años.
  • Planificación de obra: la valoración de los tiempos de intervención y la compatibilidad arquitectónica muestra que soluciones como el CFRP pueden reducir notablemente la interrupción de la actividad en edificios de uso crítico (hospitales, colegios, edificios administrativos).
  • Selección de materiales: el análisis evidencia cómo el acero requiere medidas de protección adicionales frente a la corrosión, mientras que el hormigón aumenta considerablemente la huella de carbono. Esto impulsa a considerar materiales compuestos, incluso con su mayor precio, cuando la sostenibilidad y el servicio a la comunidad son prioritarios.
  • Diseño normativo y políticas públicas: al integrar impactos sociales, el modelo puede orientar normativas de rehabilitación sísmica en países con gran stock de edificaciones vulnerables, priorizando soluciones que maximicen beneficios sociales, además de estructurales.

Conclusiones y recomendaciones para la práctica profesional

  1. Mirar más allá del coste inicial: la ingeniería actual debe adoptar un enfoque de ciclo de vida para que las decisiones sean sostenibles y no hipotequen a futuras generaciones.
  2. Dar peso a lo social: en muchos contextos, el impacto en trabajadores y usuarios pesa tanto como la seguridad estructural. Reducir los tiempos de obra y las afecciones al entorno puede ser determinante.
  3. Promover materiales innovadores: el CFRP se posiciona como un referente en refuerzos sísmicos por su durabilidad, bajo impacto ambiental y beneficios sociales.
  4. Aplicar marcos multicriterio: metodologías como la propuesta permiten al ingeniero defender decisiones complejas con base científica y transparencia.
  5. Aprovechar el modelo en la planificación pública: puede guiar programas de rehabilitación masiva en países sísmicamente activos, optimizando recursos y beneficios.

En definitiva, este trabajo no solo aporta un modelo matemático, sino también una forma de pensar y justificar nuestras decisiones como ingenieros civiles. Es un claro ejemplo de cómo la integración de herramientas de análisis avanzado con criterios de sostenibilidad puede transformar la práctica profesional y alinearla con los retos del siglo XXI.

Este audio os puede servir para entender el trabajo realizado.

Os dejo un vídeo que resume este trabajo.

Referencia:

VILLALBA, P.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.; YEPES-BELLVER, L.; YEPES, V. (2025). A Hybrid Fuzzy DEMATEL–DANP–TOPSIS Framework for Life Cycle-Based Sustainable Retrofit Decision-Making in Seismic RC Structures. Mathematics, 13(16), 2649. DOI:10.3390/math13162649

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Pasarelas peatonales sostenibles: cómo optimizar su diseño para reducir costes económicos y ambientales

Este artículo se centra en la aplicación práctica de la evaluación del ciclo de vida (LCA) para optimizar el impacto ambiental y los costes de los puentes peatonales compuestos de acero y hormigón. Los autores utilizan el algoritmo de búsqueda de armonía multiobjetivo (MOHS) para identificar soluciones de diseño que minimicen simultáneamente las emisiones de CO₂, la energía incorporada y los costes de construcción. Los resultados muestran una relación directa y lineal entre el coste, las emisiones de CO₂ y la energía incorporada, lo que sugiere que las soluciones económicamente eficientes también son beneficiosas para el medio ambiente. Se analizan escenarios alternativos, como variaciones en la resistencia del hormigón y fluctuaciones en el precio de los materiales, para evaluar su impacto en los resultados de la optimización. En última instancia, el estudio demuestra la eficacia de combinar la optimización estructural con la evaluación del ciclo de vida para fomentar un diseño de infraestructura más sostenible.

El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación RESILIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. Se trata de una colaboración internacional de nuestro grupo con investigadores brasileños. A continuación se recoge un resumen sintético del trabajo.

El sector de la construcción es uno de los que más recursos consume y más emisiones de gases de efecto invernadero genera. Según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, este sector consume alrededor del 34 % de la energía mundial y es responsable de aproximadamente el 37 % de las emisiones de CO₂. Ante esta realidad, mejorar la sostenibilidad de las infraestructuras es fundamental para alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la ONU. En este contexto, el artículo «Aplicación práctica de la evaluación del ciclo de vida para optimizar el impacto ambiental de los puentes peatonales de acero y hormigón», de Fernando Luiz Tres Junior y colaboradores, muestra cómo la combinación de la optimización estructural multiobjetivo y la evaluación del ciclo de vida permite diseñar un puente peatonal que reduce simultáneamente su coste económico, las emisiones de CO₂ y la energía incorporada, sin sacrificar la seguridad ni la funcionalidad.

El trabajo aporta varias conclusiones relevantes. Una de las más importantes es que los objetivos de minimizar el coste y el impacto ambiental no son opuestos, sino que las soluciones más baratas también son más sostenibles. Además, el estudio cuantifica con precisión la relación entre estos factores, por lo que es posible estimar cómo varía el impacto ambiental en función del presupuesto. Otra aportación destacable es la validación práctica de la metodología: la combinación de técnicas de optimización y bases de datos de evaluación del ciclo de vida (LCA, por sus siglas en inglés) conduce a soluciones óptimas y robustas, incluso ante cambios en parámetros como la resistencia del hormigón o las fluctuaciones de precios.

El caso de estudio consiste en un puente peatonal de 17,5 m de luz y 3 m de ancho ubicado en el sur de Brasil. La estructura combina vigas de acero soldadas y una losa de hormigón armado, unidas mediante conectores de corte. Las variables de diseño incluyen el espesor y la resistencia del hormigón, las dimensiones de las vigas de acero y el grado de interacción entre ambos materiales. Estas variables pueden adoptar distintos valores discretos, lo que da lugar a más de 700 000 millones de combinaciones posibles. El objetivo de la optimización es hallar las mejores soluciones en términos de coste económico, emisiones de CO₂ y energía incorporada, cumpliendo siempre con la normativa brasileña sobre seguridad estructural y confort frente a vibraciones.

Para evaluar el impacto ambiental de los materiales, los autores utilizaron dos bases de datos. En el caso del acero de las vigas, utilizaron una base de datos internacional, que contiene datos globales sobre emisiones y consumo de energía. En el caso del hormigón y las armaduras, recurrieron a datos locales de producción del sur de Brasil. Además, analizaron dos escenarios alternativos para comprobar la solidez de las soluciones: uno con hormigón de menor resistencia (20 MPa en lugar de 40 MPa) y otro con precios más altos para los materiales (como ocurrió durante la pandemia en 2022).

Todas las soluciones se verificaron para garantizar que cumplían los requisitos normativos de seguridad y servicio, incluidos los estados límite últimos, las deformaciones y las vibraciones. Las soluciones que no superaban estas comprobaciones eran penalizadas y el algoritmo de optimización las descartaba. Para la optimización, utilizaron el algoritmo Multiobjective Harmony Search (MOHS), inspirado en la improvisación musical, que busca soluciones que «armonizan» los distintos objetivos. Este algoritmo genera y mejora iterativamente las soluciones hasta construir la denominada «frontera de Pareto», que recoge las mejores alternativas posibles sin que ninguna sea mejor en todos los objetivos a la vez.

Los resultados muestran que estos tres objetivos —coste, emisiones de CO₂ y energía incorporada— están estrechamente relacionados y no entran en conflicto entre sí. Se evita la emisión de 1 kg de CO₂ por cada 6,56 reales brasileños ahorrados por metro de puente, y se reducen 1 MJ de energía por cada 0,70 reales. Además, por cada 9,3 MJ ahorrados se evita la emisión de 1 kg de CO₂. Estas relaciones lineales reflejan que, al reducir el consumo de materiales, se consigue simultáneamente un ahorro económico y un menor impacto medioambiental.

Las soluciones óptimas obtenidas tienen características muy similares entre sí. La losa de hormigón tiene un espesor de 12 cm y la viga de acero mide aproximadamente 860 mm de altura, con un espesor del alma de 6,35 mm, y mantiene la clásica proporción luz/altura cercana a 20. La anchura de las alas superior e inferior de la viga varía, siendo la inferior más ancha y gruesa. En todos los casos, la interacción entre el acero y el hormigón es completa (grado de interacción igual a 1).

Al considerar el escenario con hormigón de menor resistencia, se observó un aumento del coste total del 3 %, debido a que fue necesario añadir más acero para compensar la menor resistencia del hormigón. En cuanto al impacto ambiental, las emisiones de CO₂ apenas se redujeron (menos de un 1 %), mientras que la energía incorporada aumentó alrededor de un 4 %. En el escenario con precios más altos de los materiales, se obtuvieron dos soluciones óptimas: una más barata, pero con mayores emisiones, y otra más cara y sostenible. En ambos casos, las diferencias entre las soluciones fueron pequeñas y se mantuvo la relación lineal entre los objetivos.

En conclusión, este trabajo demuestra que es posible diseñar puentes peatonales más económicos y sostenibles combinando optimización estructural y LCA. La reducción del consumo de materiales no solo abarata la estructura, sino que también disminuye las emisiones de CO₂ y la energía incorporada. Además, el uso de hormigón de alta resistencia reduce la cantidad de acero necesaria, lo que tiene un impacto positivo en el coste y la sostenibilidad. Las soluciones óptimas resultaron muy similares al modificar las condiciones del diseño o del mercado, lo que confirma la solidez de la metodología.

Este tipo de estudios es especialmente valioso en los países en desarrollo, donde las necesidades de infraestructuras son elevadas y los recursos económicos, limitados. El diseño de estructuras asequibles y sostenibles contribuye al desarrollo regional y a la lucha contra el cambio climático. Los autores recomiendan ampliar futuras investigaciones para incluir también el impacto social y considerar así los tres pilares de la sostenibilidad: el económico, el ambiental y el social. También recomiendan analizar el ciclo de vida completo de la estructura, incluyendo el mantenimiento y la demolición. Por último, esta metodología podría aplicarse fácilmente a otros tipos de infraestructuras, como puentes para vehículos o edificios.

En definitiva, este trabajo no solo muestra cómo reducir costes y emisiones en un puente peatonal concreto, sino que también abre la puerta a un diseño más sostenible de nuestras infraestructuras. Es un claro ejemplo de cómo la ingeniería civil puede ser una aliada clave en el desarrollo sostenible.

Referencia:

Tres Junior, F.L., Yepes, V., de Medeiros, G.F., Kripka, M. (2025). Practical Application of LCA to Optimize Environmental Impacts of Steel–concrete Footbridges. In: Brandli, L., Rosa, F.D., Petrorius, R., Veiga Avila, L., Filho, W.L. (eds) The Contribution of Life Cycle Analyses and Circular Economy to the Sustainable Development Goals. World Sustainability Series. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-85300-5_22

Glosario de términos clave

  • Evaluación del ciclo de vida (LCA): Una metodología para estimar los impactos ambientales resultantes de la fabricación de un producto o servicio, examinando cada etapa de su ciclo de vida, desde la extracción de recursos naturales hasta su eliminación.
  • Emisiones de CO2: La cantidad de dióxido de carbono liberada a la atmósfera, utilizada como un criterio clave para evaluar el impacto ambiental en este estudio.
  • Energía incorporada: La suma total de energía necesaria para producir un producto, desde la extracción de las materias primas hasta el final del proceso de fabricación, utilizada como otro criterio de impacto ambiental.
  • Optimización multi-objetivo: Un proceso de optimización que considera múltiples funciones objetivo que deben minimizarse o maximizarse simultáneamente. Produce un conjunto de soluciones no dominadas o Pareto-óptimas.
  • Algoritmo de búsqueda de armonía multi-objetivo (MOHS): Un algoritmo metaheurístico basado en la improvisación musical, adaptado para resolver problemas de optimización multi-objetivo.
  • Pasarela mixta de hormigón y acero: Una estructura que combina elementos de acero y hormigón de manera que trabajen juntos como una sola unidad para soportar cargas, aprovechando las fortalezas de ambos materiales.
  • Frontera de Pareto: Una representación gráfica que conecta el conjunto de soluciones no dominadas (Pareto-óptimas) en un problema de optimización multi-objetivo, lo que permite analizar las compensaciones entre los objetivos.
  • Solución no dominada (Pareto-Óptima): Una solución para la cual no existe otra solución admisible que mejore simultáneamente todas las funciones objetivo. Mejorar un objetivo solo es posible a expensas de al menos otro.
  • Grado de interacción (α): Una variable de diseño en vigas compuestas que representa el nivel de conexión entre el acero y el hormigón, influyendo en su comportamiento estructural combinado.
  • Estado límite último (ULS): Verificaciones relacionadas con la capacidad de la estructura para resistir las cargas máximas sin colapsar, incluyendo la tensión de cizallamiento y el momento de flexión.
  • Estado límite de servicio (SLS): Verificaciones relacionadas con el rendimiento de la estructura bajo cargas normales para garantizar la comodidad y la funcionalidad, como la limitación de los desplazamientos y las aceleraciones.
  • Penalización: Un método utilizado en algoritmos de optimización para hacer que las soluciones que no cumplen con las restricciones de diseño sean menos atractivas para el algoritmo, agregando un valor a la función objetivo.

Evaluación del ciclo de vida en viviendas sociales: un enfoque multicriterio para decisiones sostenibles

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Building and Environment, revista indexada en el JCR en el primer decil. Presenta un análisis integral del impacto ambiental, económico y técnico de cinco soluciones estructurales aplicables a viviendas sociales. La investigación cobra especial relevancia en contextos como el peruano, donde la elevada demanda de vivienda y las limitaciones presupuestarias requieren soluciones eficientes, sostenibles y ampliamente replicables. Este trabajo se inscribe dentro del marco de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), y aporta criterios objetivos para la toma de decisiones en el diseño y ejecución de programas como Techo Propio y Fondo Mi Vivienda.

El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación RESILIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. A continuación se recoge un resumen sintético del trabajo.

Este artículo describe una investigación que evalúa la sostenibilidad de diferentes sistemas estructurales para viviendas sociales, enfocándose en su impacto ambiental, económico y técnico a lo largo de todo su ciclo de vida. La metodología empleada integra el Análisis del Ciclo de Vida (LCA), el Coste del Ciclo de Vida (LCC) y la Toma de Decisiones Multicriterio (MCDM) para proporcionar una visión completa. Los hallazgos principales indican que los sistemas de Light Steel Frame (LSF) son los más equilibrados en términos de sostenibilidad y rentabilidad, lo que ofrece criterios objetivos para la planificación de proyectos de vivienda social, especialmente en contextos como el peruano. El estudio resalta la importancia de una evaluación holística para la toma de decisiones en el sector de la construcción.

La principal aportación del artículo es la integración de tres herramientas de evaluación: el Análisis del Ciclo de Vida (LCA), el Coste del Ciclo de Vida (LCC) y la Toma de Decisiones Multicriterio (MCDM). El análisis se realiza con un enfoque cradle-to-grave, es decir, considerando todas las etapas del ciclo de vida de una vivienda: desde la extracción de materias primas hasta la demolición y el tratamiento de residuos. Esta perspectiva ofrece una visión más completa y realista del impacto de cada sistema constructivo, en contraste con los estudios más limitados comúnmente aplicados en América Latina.

Los cinco sistemas estructurales analizados fueron los siguientes: (1) estructuras de hormigón armado con muros de ladrillo (RCF-M), (2) muros hormigonados in situ (RCW), (3) sistemas industrializados de acero ligero tipo Light Steel Frame (LSF), (4) estructuras de hormigón armado con paneles sándwich prefabricados (RCF-CP) y (5) paneles sándwich de hormigón atornillados (LBSPS). Todas las alternativas se diseñaron siguiendo las normas técnicas peruanas de edificación (RNE), incluidos los requisitos sísmicos y de eficiencia energética. La unidad funcional utilizada fue el metro cuadrado de vivienda construida, con una vida útil de 50 años.

Desde el punto de vista ambiental, el sistema LSF resultó ser el de menor impacto global, incluso por debajo de soluciones convencionales como el RCF-M, que destacó por su alto consumo energético y emisiones durante la etapa de fabricación, principalmente debido a la producción de ladrillos cerámicos. En contraste, los sistemas prefabricados como LBSPS, aunque reducen los tiempos de ejecución, presentaron impactos ambientales elevados debido al uso intensivo de maquinaria y transporte especializado. El potencial de calentamiento global (GWP) fue la categoría con mayor peso ambiental, seguida del consumo de recursos naturales.

En cuanto al análisis económico, el sistema LSF también demostró ser el más competitivo. Su menor coste de construcción, el reducido mantenimiento y la facilidad de desmontaje le confieren ventajas económicas importantes. El sistema RCF-M, aunque tiene un bajo coste inicial, tiene mayores costes durante la fase de uso y al final de su vida útil debido a su elevada generación de residuos y dificultad de reciclaje. Las alternativas basadas en hormigón (RCW y RCF-CP) mostraron costes intermedios, con un mayor gasto en mantenimiento preventivo debido a la necesidad de recubrimientos anticorrosivos y anticarbonatación.

Para integrar todas estas variables, se emplearon seis métodos de decisión multicriterio (AHP, DEMATEL, TOPSIS, WASPAS, EDAS, MABAC y MARCOS), y a cada criterio se le asignaron pesos según la experiencia de un panel de expertos. Los criterios que más influyeron en la toma de decisiones fueron el coste de construcción, la necesidad de mano de obra especializada y el impacto ambiental sobre los recursos. La consistencia entre los métodos aplicados y los análisis de sensibilidad realizados confirma la solidez de los resultados: en más del 90 % de los escenarios simulados, el sistema LSF se mantuvo como la mejor opción global.

Las conclusiones del estudio son claras: ningún sistema constructivo es perfecto en todos los aspectos, pero el LSF se posiciona como la solución más equilibrada en términos de sostenibilidad, coste y eficiencia técnica. Esto tiene implicaciones directas para la planificación de proyectos de vivienda social, donde la rapidez de ejecución, la reducción de emisiones y la viabilidad económica deben ir de la mano. Además, el marco metodológico propuesto en este trabajo puede replicarse en otros países o contextos donde se busque optimizar la selección de sistemas constructivos en función de múltiples criterios.

En definitiva, este artículo supone un avance significativo en la evaluación integral de las tecnologías constructivas para la vivienda social. Proporciona a ingenieros, arquitectos y responsables de políticas públicas una herramienta sólida para fundamentar sus decisiones, superando enfoques tradicionales centrados únicamente en el coste o la rapidez constructiva. La aplicación de metodologías multicriterio, combinadas con análisis del ciclo de vida, se consolida así como un enfoque clave para impulsar una construcción social verdaderamente sostenible.

Referencia:

LUQUE-CASTILLO, X.; YEPES, V. (2025). Life Cycle Assessment of Social Housing Construction: A Multicriteria Approach. Building and Environment, 282:113294. DOI:10.1016/j.buildenv.2025.113294

Os paso el artículo, pues está publicado en abierto.

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Glosario de términos clave

  • Análisis del ciclo de vida (LCA – Life Cycle Assessment): Una herramienta para evaluar los impactos ambientales asociados con todas las etapas de la vida de un producto, desde la extracción de la materia prima hasta la disposición final.
  • Coste del ciclo de vida (LCC – Life Cycle Costing): Una herramienta de evaluación económica que considera todos los costes relevantes de un producto o sistema a lo largo de su vida útil, incluyendo diseño, construcción, operación, mantenimiento y disposición.
  • Toma de decisiones multicriterio (MCDM – Multi-Criteria Decision-Making): Un conjunto de métodos y técnicas utilizados para evaluar y clasificar alternativas cuando hay múltiples criterios en conflicto, permitiendo tomar decisiones más informadas.
  • Enfoque «Cradle-to-Grave»: Una metodología de análisis que abarca todas las etapas del ciclo de vida de un producto o sistema, desde la «cuna» (extracción de materias primas) hasta la “tumba” (disposición final o reciclaje).
  • Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS): Un conjunto de 17 objetivos globales establecidos por las Naciones Unidas para lograr un futuro más sostenible para todos, abordando desafíos como la pobreza, la desigualdad, el cambio climático y la degradación ambiental.
  • RESILIFE: El proyecto de investigación en el marco del cual se realizó este estudio, dirigido por el investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
  • Techo Propio y Fondo Mi Vivienda: Programas de vivienda social en Perú mencionados como contextos clave donde los hallazgos del estudio pueden aplicarse para la toma de decisiones.
  • RCF-M (Hormigón armado con muros de ladrillo): Uno de los sistemas estructurales analizados, que representa una solución constructiva convencional.
  • RCW (Muros hormigonados in situ): Uno de los sistemas estructurales analizados, caracterizado por el vertido de hormigón directamente en el lugar de la obra.
  • LSF (Light Steel Frame): Un sistema industrializado de acero ligero, destacado en el estudio por su eficiencia ambiental y económica.
  • RCF-CP (Estructuras de hormigón armado con paneles sándwich prefabricados): Un sistema que combina hormigón armado con paneles prefabricados.
  • LBSPS (Paneles sándwich de hormigón atornillados): Un sistema prefabricado de paneles sándwich de hormigón que se ensamblan mediante atornillado.
  • Unidad funcional: El parámetro de referencia utilizado en el LCA y LCC para comparar diferentes alternativas, en este caso, el metro cuadrado de vivienda construida con una vida útil de 50 años.
  • Potencial de calentamiento global (GWP – Global Warming Potential): Una medida del impacto de una sustancia en el calentamiento global, expresada en equivalentes de CO₂. Fue la categoría de mayor peso ambiental en el estudio.

Evaluación de sistemas de cerramiento en naves industriales de acero: impacto ambiental y estrategias de final de vida.

Acaban de publicar nuestro artículo en la revista Buildings, de la editorial Elsevier, indexada en el JCR. El trabajo se realiza un exhaustivo análisis comparativo, basado en la metodología de Análisis de Ciclo de Vida (LCA) «de la cuna a la tumba», de tres soluciones de cerramiento para naves industriales de acero (chapas de acero, combinación de acero y ladrillo de arcilla y combinación de acero y bloque de hormigón) bajo dos escenarios de fin de vida (vertedero y reciclaje). Partiendo de una unidad funcional de 500 m² de envolvente lateral y utilizando el método ReCiPe 2016 Midpoint en 18 categorías de impacto, se desglosan detalladamente los inventarios de materiales, factores de reposición, procesos de extracción y fabricación, así como las repercusiones de distintas rutas de gestión de residuos. El estudio identifica los puntos críticos en las fases preoperativa, operativa y postoperativa, cuantifica las ventajas ambientales del reciclaje frente al vertido y evidencia que, pese a la preponderancia del acero, los indicadores de toxicidad humana y ecotoxicidad superan ampliamente la huella de carbono en importancia relativa. Por último, se discuten las limitaciones, se destacan las conclusiones clave y se proponen líneas de actuación futuras para enriquecer la sostenibilidad en el diseño y la gestión de las naves industriales.

Este trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València, y es fruto de la colaboración internacional con investigadores de la Universidad Tecnológica Federal de Paraná (Universidade Tecnológica Federal do Paraná, UTFPR), de Brasil.

En el sector de la construcción existe una fuerte demanda de sustituir las técnicas tradicionales por sistemas más sostenibles que cuantifiquen y reduzcan sus impactos ambientales más allá de las simples emisiones de CO₂ o la energía incorporada. Sin embargo, son escasos los estudios comparativos de LCA en naves industriales de acero que contrasten diversas opciones de cerramiento y analicen simultáneamente distintos escenarios de fin de vida. Este trabajo compara tres sistemas de cerramiento en naves de acero (SW: paneles de acero, SClaW: acero + ladrillo de arcilla y SConW: acero + bloque de hormigón) bajo dos rutas de fin de vida (vertedero frente a reciclaje), evaluando su desempeño en 18 categorías de impacto del método ReCiPe 2016 Midpoint. El objetivo es determinar qué combinaciones de materiales y gestión de residuos ofrecen el menor impacto ambiental global y, en consecuencia, orientar futuras decisiones de diseño y gestión.

Siguiendo la norma ISO 14040/44, se define el alcance como el ciclo completo de vida de las naves (extracción de materias primas, producción, construcción, uso y fin de vida). La unidad funcional elegida es 500 m² de cerramiento lateral equivalente a la envolvente de dos muros completos de la nave (superficie total: 600 m², 30 m × 20 m × 5 m). Se excluyó el tratamiento de los residuos generados en la obra y en el mantenimiento por falta de datos fiables y para garantizar la comparabilidad entre los tres diseños.

Las naves comparten estructura de perfiles de acero (ASTM A36 y A572 Gr. 50) y techo de chapa trapezoidal galvanizada de 0,5 mm de espesor y una pendiente del 5 %. Los cerramientos varían únicamente:

  • SW: chapa de acero (2500,78 kg).
  • SClaW: chapa (1190,85 kg) + ladrillo de arcilla (17 503,33 kg) + mortero (10 860,95 kg).
  • SConW: chapa (1190,85 kg) + bloque de hormigón (51 102,57 kg) + mortero (11 235,08 kg).

Para la etapa de uso, se asumió una vida útil de la nave de 50 años y de 40 años para el cerramiento (ABNT NBR 15575), por lo que se calculó un factor de reposición RF = 50/(40−1) = 0,25. Es decir, durante la explotación se sustituyó el 25 % de los materiales del cerramiento.

Se empleó SimaPro 9.6.0.1 con la base de datos Ecoinvent 3.10 y el método ReCiPe 2016 Midpoint (perspectiva jerárquica), con el que se caracterizaron 18 categorías: desde el «potencial de calentamiento global» o GWP hasta la toxicidad humana y la ecotoxicidad (terrestre, dulce y marina), pasando por la eutrofización, el agotamiento de recursos y el consumo de agua. El análisis abarca las fases preoperacional, operativa (incluido el RF) y postoperativa (vertederos inertes/sanitarios según la norma CONAMA 307/2002 frente a rutas de reciclaje).

Resultados: fases preoperativa y operativa

  • SW presenta los mayores impactos en seis categorías clave (eutrofización, ecotoxicidad y toxicidad humana), debido a la extracción y procesamiento intensivos del acero, con liberación de metales pesados y compuestos que elevan la eutrofización de las aguas continentales, la eutrofización marina, la ecotoxicidad terrestre, la ecotoxicidad de las aguas continentales, la eutrofización marina y la toxicidad carcinógena humana.
  • SClaW es el más perjudicial en otras seis categorías (escasez de recursos fósiles, escasez de recursos minerales, GWP, formación de partículas finas, radiación ionizante y toxicidad no carcinógena humana) debido al alto consumo de combustibles fósiles y materias primas en la cocción de ladrillos.
  • SConW lidera las 6 categorías restantes (ozonación, ozonización humana y terrestre, acidificación terrestre, consumo de agua, uso del suelo), atribuibles a la producción de cemento y hormigón (SO₂, NO_x, consumo de áridos y agua).

El impacto operativo equivale a un 25 % del preoperacional en todas las categorías, debido al RF uniforme, por lo que se suma directamente para el análisis conjunto.

Resultados: fase postoperativa

  • En el Escenario 1 (vertedero), SW arroja los mayores impactos en GWP, escasez de recursos fósiles, toxicidad y consumo de agua al verter acero (100 % reciclable) en un vertedero sanitario, lo que aumenta la demanda de material virgen y las emisiones asociadas.
  • En el Escenario 2 (reciclaje), todos los impactos se reducen drásticamente para los tres proyectos; la magnitud de esta reducción es mayor en SW debido a su alta proporción de acero, lo que penaliza severamente su perfil ambiental en el vertedero.

Este contraste evidencia que la estrategia de gestión de residuos (vertedero frente a reciclaje) tiene un efecto igual o más importante que la elección del material de cerramiento.

Resultados: ciclo de vida completo y comparativa cuantitativa.

En el ciclo de vida completo bajo el escenario 2, el SW + reciclaje obtiene el mejor desempeño ambiental en 9 de las 18 categorías. Por ejemplo, en GWP registra 7 823,752 kg CO₂ eq, con el SClaW al 98,34 % y el SConW al 72,66 % de ese valor; en Ozone Depletion es 0,00126 kg CFC11 eq (SClaW al 78,62 %, SConW al 176,45 %); en Ionizing Radiation registra 221,576 kBq Co-60 eq (33,85 % y −4,54 % respectivamente).

En contraste, el SW + vertedero es la peor alternativa en siete categorías (ecotoxicidad terrestre y acuática, carcinogenicidad y eutrofización), lo que subraya el impacto negativo de no reciclar el acero.

La normalización revela que las categorías de ecotoxicidad (terrestre, dulce y marina) y toxicidad no carcinógena para los humanos dominan el impacto total, superando ampliamente a la de GWP. Esto indica que existen riesgos locales y laborales por exposición a contaminantes pesados y compuestos tóxicos, que a menudo quedan fuera de los debates centrados únicamente en el cambio climático.

Discusión de los resultados

  • La opción más favorable en la mitad de las categorías ambientales evaluadas es la elección de chapas de acero reciclables, combinada con un programa de reciclaje efectivo.
  • El estudio demuestra la relevancia de ampliar el alcance de los indicadores más allá del CO₂, ya que categorías como la ecotoxicidad y la toxicidad humana pueden ser hasta 20 veces más significativas en términos normalizados.
  • La disposición de materiales reciclables (acero, ladrillo, hormigón) en vertederos supone un «punto caliente» que puede anular parcialmente las ventajas de un diseño ligero o materialmente eficiente.

Limitaciones y futuras líneas de investigación

Los autores reconocen que el estudio presenta varias limitaciones derivadas del ámbito de los datos y del alcance metodológico. En primer lugar, se ha excluido del inventario la generación de residuos durante las fases de construcción y mantenimiento, debido a la falta de datos fiables y específicos para proyectos de naves industriales. Además, la dependencia de procesos y materiales modelados en la base de datos genérica Ecoinvent, sin tener en cuenta los inventarios locales brasileños, puede afectar a la representatividad regional de los resultados y sesgar las conclusiones. Por último, el análisis se ha centrado exclusivamente en indicadores ambientales, dejando fuera las dimensiones económica y social, como los costes de ciclo de vida y el impacto social, así como aspectos operativos clave, como el confort térmico y la eficiencia energética durante el uso de las naves.

Para superar estas limitaciones y enriquecer la sostenibilidad de futuros estudios, se proponen una serie de recomendaciones. En primer lugar, se sugiere incorporar inventarios primarios locales que reflejen de manera más precisa los procesos y materiales de cada región, especialmente en contextos como el brasileño. En segundo lugar, se debe ampliar el abanico de sistemas constructivos analizados, incluyendo soluciones con aislantes y materiales híbridos que puedan ofrecer mejores prestaciones ambientales. En tercer lugar, se debe avanzar hacia un análisis integrado de costes y aspectos sociales mediante una metodología LCSA (Life Cycle Sustainability Assessment), que combine las dimensiones económica, ambiental y social. Por último, se debe evaluar el rendimiento en uso de las naves y relacionar los resultados de la LCA ambiental con parámetros de eficiencia energética y confort térmico para ofrecer una visión más completa del ciclo de vida del edificio.

Referencia:

VITORIO JUNIOR, P.C.; YEPES, V.; ONETTA, F.; KRIPKA, M. (2025). Comparative Life Cycle Assessment of Warehouse Construction Systems under Distinct End-of-Life Scenarios. Buildings, 15(9), 1445. DOI:10.3390/buildings15091445

Como el artículo está publicado en abierto, lo dejo para su descarga.

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Rehabilitación de vigas de hormigón armado deficientes a cortante en zonas sísmicas

Acaban de publicar nuestro artículo en la revista Applied Sciences, indexada en Q1 del JCR. El estudio desarrolla una metodología integral para seleccionar estrategias de rehabilitación sísmica en vigas de hormigón armado con deficiencias a cortante.

Este trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal, junto con el profesor Julián Alcalá, en la Universitat Politècnica de València.  A continuación, explicamos brevemente el contenido del artículo que podéis descargar gratuitamente.

Se analizan cinco alternativas de refuerzo: encamisado de hormigón (CJ), encamisado con hormigón proyectado (SCJ), encamisado de acero adherido con resina epoxi (STE), encamisado de acero anclado mecánicamente (STA) y refuerzo con fibra de carbono (CFRP). Estas soluciones se evalúan mediante un análisis del ciclo de vida (LCA), que incorpora dimensiones económicas, ambientales, sociales y funcionales.

Entre las principales contribuciones del artículo, destaca la aplicación combinada de métodos de toma de decisiones multicriterio (MCDM), como EDAS, MABAC, CODAS y MARCOS, que permiten jerarquizar las alternativas basándose en criterios cuantificables. Para la ponderación de criterios se utilizó el Best-Worst Method (BWM), lo que garantiza la consistencia en la toma de decisiones. Los resultados indican que los refuerzos con CFRP y STE presentan ventajas significativas en términos de impacto ambiental y social, además de menores tiempos de ejecución y menor impacto arquitectónico. Por otro lado, las soluciones de hormigón presentan un mayor impacto ambiental y social debido al volumen de material necesario y a la duración del proceso constructivo.

El análisis del ciclo de vida muestra que la fase de construcción representa, de media, el 82 % de los costes totales de rehabilitación. El SCJ es la opción más económica, con una reducción del 45 % en los costes respecto al CJ. En contraste, el CFRP presenta el coste más alto, superando ligeramente al CJ. El STE y el STA requieren un mayor coste de mantenimiento debido a la necesidad de aplicar recubrimientos anticorrosivos y protección contra incendios. En cuanto al fin de vida, las soluciones basadas en hormigón presentan costes significativamente más altos debido a la necesidad de trituración y transporte a plantas de reciclaje.

En la evaluación ambiental, los impactos en las categorías de ecosistemas, salud humana y recursos son menores en las alternativas basadas en acero y CFRP, con una reducción del 77 % y 59 %, respectivamente, en el impacto ambiental total en comparación con el CJ. El SCJ logra una reducción del 19 % en impacto ambiental, mientras que el STE y el STA alcanzan reducciones de hasta el 62 % y el 77 %, respectivamente. A nivel social, el CJ presenta los mayores impactos, mientras que el STA obtiene la menor afectación, con una reducción del 75 % respecto al CJ.

La evaluación funcional indica que CJ y SCJ presentan los tiempos de ejecución más largos y un mayor impacto arquitectónico. Por el contrario, los materiales CFRP y STE destacan por su rapidez de instalación y por no alterar la estructura original. En general, el CFRP es la mejor alternativa si se tienen en cuenta los criterios económicos, ambientales, sociales y funcionales.

Se sugiere explorar materiales innovadores, como morteros reforzados con fibras o combinaciones de refuerzos híbridos, para mejorar la eficiencia estructural y la sostenibilidad de las intervenciones. Además, se podría analizar la integración de refuerzos activos, como tendones externos pretensados, para aumentar la capacidad sísmica. También se recomienda ampliar el análisis a otros elementos estructurales, como columnas y conexiones viga-columna, para evaluar la efectividad de estos refuerzos en estructuras completas.

Otro aspecto relevante para futuras investigaciones es mejorar la aplicación de la MCDM, integrando enfoques que gestionen la incertidumbre en la opinión de los expertos y teniendo en cuenta la interacción entre los criterios. Se podrían incorporar modelos de optimización basados en inteligencia artificial para mejorar la precisión en la selección de alternativas.

El estudio aporta una metodología replicable para evaluar estrategias de rehabilitación sísmica de vigas de hormigón armado con deficiencias a cortante. Su análisis del ciclo de vida confirma la relevancia de tener en cuenta el impacto económico, medioambiental y social a la hora de seleccionar la alternativa óptima. El uso combinado de BWM y MCDM demuestra su utilidad para abordar problemas de decisión complejos en ingeniería civil. En resumen, los resultados respaldan la necesidad de seguir investigando soluciones más eficientes y sostenibles en el campo de la rehabilitación estructural.

Referencia:

VILLALBA, P.; GUAYGUA, B.; YEPES, V. (2025). Optimal seismic retrofit alternative for shear deficient RC beams: a multiple criteria decision-making approach. Applied Sciences, 15(5):2424. DOI:10.3390/app15052424

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