Este interesante proyecto TFM nos explica el Modelado BIM para la construcción de una nueva carretera de acceso a las playas del sur de la Isla Menorca.

Ante el creciente requerimiento de la metodología BIM en proyectos de ingeniería civil, hace dos años decidí completar mi formación realizando el Máster BIM aplicado a Ingeniería Civil impartido por Structuralia, donde he realizado el Trabajo Fin de Máster titulado “Modelado BIM para la Construcción de una Nueva Carretera de Acceso a las Playas del Sur de la Isla de Menorca”, realizando un profundo análisis flujo de trabajo para diseñar esta obra lineal y evaluación de la interoperabilidad entre softwares disponibles.

A lo largo de este post se describe el objetivo del proyecto, el flujo de trabajo seguido, los softwares empleados y las conclusiones obtenidas.

¿Cuál era el objetivo de mi trabajo fin de máster?

Lo que se ha perseguido con este proyecto ha sido analizar el flujo de trabajo a seguir para realizar una obra lineal, que incluye el diseño de un puente, y evaluar la interoperabilidad entre los diferentes softwares disponibles.

Para ello se ha realizado una nueva carretera de acceso a las Playas del Sur de la Isla de Menorca que conecte la carretera Me-24 (entre Ciudadela y Cala en Bosc) con la carretera Me-22 (entre Ferreries y Cala Galdana). Actualmente el acceso a las calas se realiza desde los diferentes caminos que parten de la carretera Me-1, no existiendo comunicación directa entre las calas. En su tramo final se ha planteado la ejecución de un puente para atravesar una zona de vaguada. La Imagen 1 muestra, en amarillo, la carretera a diseñar.

Flujo de trabajo y softwares empleados

En primer lugar, se realizó un pre-diseño de la carretera y el diseño del puente mediante el software Infraworks (v.2021). Este programa está orientado al campo de la pre-ingeniería y se focaliza en realizar una planificación previa del encaje y en el análisis del impacto de las infraestructuras sobre el terreno. Su utilidad se centra en proporcionar información para la toma de decisiones en las etapas tempranas de diseño. Uno de los puntos negativos de este software es que la información que se obtiene no es válida para generar proyectos, aunque permite realizar importantes estimaciones para determinar los movimientos de tierras, y su encaje en el terreno.

A continuación, se empleó AutoCAD Civil 3D (v.2021) para adaptar la carretera prediseñada en Infraworks a la Normativa de Trazado 3.1-IC, definir la sección tipo y calcular los movimientos de tierras.

Por su parte, el puente se exportó desde Infraworks a Structural Bridge Design (v.2020) para analizar la compatibilidad entre ambos softwares desde el cual se podría llevar a cabo el análisis estructural del mismo. A su vez, se empleó Revit (v.2021) para crear planos de detalle y tablas de planificación de los elementos que componen el puente.

Diseño preliminar de la carretera mediante Infraworks

Como se ha comentado, la herramienta Infraworks se utilizó para el diseño conceptual, gracias a su rápida generación y análisis de diseños, terreno y características del entorno.

Como paso previo a realizar el diseño preliminar de la carretera mediante Infraworks, se descargó desde la página del Instituto Geográfico Nacional, el modelo digital del terreno en la zona de actuación, la ortofoto de máxima actualidad del PNOA y los archivos shape que contenían la información de las carreteras existentes.

A continuación, se creó un modelo en Infraworks (versión 2021), se eligió el sistema de coordenadas ETRS89.UTM-31N correspondiente a la zona de actuación y se importaron los archivos que se habían descargado previamente en la página del IGN.

El siguiente paso fue crear una carretera de diseño que fuera pasando próxima a los parkings existentes de acceso a las calas del Sur, evitando, siempre que fuera posible, cruzar cerca de las edificaciones existentes en la zona. Una vez realizada la carretera de diseño, ésta se transformó a carretera compuesta y se creó un puente para salvar el desnivel existente en una vaguada que se debía atravesar.

Indicar que en la versión de 2018 de Civil 3D se disponía de la herramienta Bridge Module que permitía introducir, de manera sencilla, modelos de puentes simples en la obra lineal. Sin embargo, en las últimas versiones de C3D no se ha seguido desarrollando esta herramienta debido a la aparición de Infraworks, que permite diseñar puentes con diferentes componentes de tablero, contrafuerte, pilar, jácena y apoyo del puente. También destacar que, en la última versión de Civil 3D (2021), los puentes se incorporan como un nuevo tipo de objeto de puente cuyos componentes son elementos individuales y se encuentran identificados, aspecto que no ocurría en la versión 2020 donde los puentes se importaban como un único objeto 3D. A pesar de todo esto, en ninguna de estas versiones los puentes son elementos editables por lo que el diseño del puente se ha realizado íntegro desde Infraworks.

Una vez finalizado el modelo, se exportaron los archivos .imx para su posterior importación al resto de softwares.

Diseño de la carretera con Civil 3D

El diseño de la obra lineal se realizó mediante Civil 3D, versión 2021, siguiendo el esquema de trabajo mostrado en la Imagen 4.

Empleando la misma versión de Civil que en el Infraworks, se importaron ambos archivos .imx.

El primer aspecto a corregir es que la carretera fue diseñada en Infraworks siguiendo la normativa AASHTO por lo que se modificó la alineación para adaptarla a la normativa de trazado 3.1-IC. Para ello se fue editando la alineación importada, generando una nueva alineación compuesta de una sucesión de rectas, clotoides y curvas cuyos parámetros cumplieran con la normativa de trazado. Indicar que el archivo de normativa española disponible para Civil 3D no contiene todas las comprobaciones establecidas por la misma por lo que se hicieron comprobaciones adicionales específicas de las líneas, curvas o clotoides mediante la creación de estilos. El mismo proceso se siguió para adaptar la rasante a la norma de trazado.

Respecto a la sección tipo, se modificó la importada desde Infraworks para ajustarla a la sección mostrada en la Imagen 5 y así poder crear las distintas capas de firme y ajustar los taludes de desmonte y terraplén a los deseados. En Civil 3D, para realizar el diseño de la Sección Tipo de una obra lineal se crea primero un objeto de ensamblaje al que se le añaden objetos de subensamblaje que una vez configurados permiten el diseño de las secciones tipo deseadas. La sección tipo empleada en este trabajo está compuesta de los siguientes subensamblajes: Carriles 🡪 “LanersuperelevationAOR”, Arcenes y bermas 🡪 “ShoulderExtendAll”, Taludes 🡪 “BasicSideSlopeCutDitch”.

Una vez que ya tenemos todos los elementos, podemos obtener el modelo de la obra lineal. En la obra lineal se emplea la superficie del terreno, alineaciones, perfiles y ensamblajes. La herramienta C3D se encarga de gestionar los datos, uniendo los ensamblajes a la alineación y al correspondiente perfil longitudinal.

Se ha diseñado una obra lineal formada por varias líneas base y se ha creado la intersección de los taludes con la superficie al seleccionar la superficie “terreno natural” como objetivo en el cuadro de diálogo de crear obra lineal. Para crear la superficie de la obra modificada, se ha tenido en cuenta que se va a empezar a ejecutar el paquete de firmes del proyecto a partir del terreno natural cortado por la última capa de nuestro paquete de firmes, por tanto, se ha creado una superficie con el código de esa línea que en nuestro caso es “datum” y coincide para todos los subensamblajes. Por último, se añadió el contorno exterior con el que la obra lineal interseca con el terreno natural indicando el código del subensamblaje de los taludes que en este caso era “intersección”.

Al importar el modelo 3D del puente desde Infraworks, cada componente aparece representado como un objeto 3D no editable por lo que podemos decir que solo sirve para visualizar el encaje del puente ya que no llega a tener interacción con la obra lineal. Es decir, en la región donde se encuentra el puente, la obra lineal tiene desactivada la superficie “objetivo” y no reconoce el puente a la hora de hacer las transiciones de los taludes en las zonas de estribos. Para evitar que el paso de la carretera al puente se realice de un modo brusco, se modelaron los taludes siguiendo el siguiente proceso:

• En primer lugar, se dividió en regiones la obra lineal, creando una región de transición antes y después de la zona del puente de unos 40 m de longitud y se asignó una nueva sección tipo sin el subensamblaje de taludes. Además, se quitaron los objetivos de superficie en esta región y se redujo la frecuencia en esta parte, para que la transición se generara con mayor precisión.
• Se aisló la región de transición y se extrajeron, de esta zona, las líneas características que interesaban, es decir, las líneas que recorren la subbase de la obra lineal en los laterales y el estribo, para a partir de ellas realizar la explanación.
• Una vez obtenida la línea característica, con las herramientas de creación de explanación, se generó un grupo de explanación y se creó una explanación siendo la superficie base del volumen el terreno natural.
• Por último, en el menú desplegable de las herramientas de creación de explanación, se seleccionó “Desmonte-Terraplén de Superficie”, y una vez seleccionada esta opción, se eligió la línea característica creada anteriormente. Se aplicó la explanación a toda la línea característica con los mismos taludes que disponemos en los terraplenes y desmontes de la obra lineal obteniendo el resultado mostrado en la Imagen 7.

Exportación del Puente a Structural Bridge Design

La Versión 2021 de Infraworks permite verificar la resistencia estructural de las jácenas de los puentes. Cuando se selecciona el puente en el modelo y se inicia un análisis de líneas de jácenas, InfraWorks valida la composición inicial basada en reglas de las jácenas del puente y compara los diseños con los estándares de diseño de puentes elegidos, incluidos AASHTO LRFD, Británico, Australiano y Eurocódigos. Esto permite verificar desde una fase muy preliminar, la validez de las mismas.

Se ha probado a utilizar esta herramienta y abrir posteriormente los resultados en el software Structural Bridge Design 2020. Indicar que el objeto de este proyecto no era realizar un dimensionamiento estructural del puente sino evaluar la interoperabilidad entre los diferentes softwares disponibles, por lo que se ha realizado el cálculo con las cargas que venían por defecto en el programa verificando la interoperabilidad entre ambos softwares.

Gestión de cambios

Se analizó cómo sería el proceso a seguir en el caso de que se hicieran modificaciones en el modelo del puente generado desde Infraworks. En primer lugar, se modificó la profundidad a la que se situaba la zapata y se utilizó el comando “Publicar estructuras civiles” 🡪 “Actualizar existente en InfraWorks” para actualizar los datos de estructuras civiles conectadas en Civil 3D (esto sería de aplicación también a Revit).

Cuando se abre el modelo en Civil 3D, aparece una notificación que indica que el conjunto de datos de InfraWorks se ha modificado y que es necesario volver a cargarlo. Cuando seleccionamos “Administrar conjuntos de datos de Infraworks”, nos aparecen los comentarios sobre los cambios realizados desde Infraworks y la opción de actualizar el archivo que ha sido modificado. Al volver a cargar el archivo modificado desde InfraWorks en Civil 3D, se actualiza de forma dinámica el modelo, actualizándose en este caso la profundidad de la zapata.

Exportación del puente a revit

Desde Infraworks se seleccionó el puente, y se eligió la opción “Publicar estructuras civiles”. Para poder abrir desde Revit el archivo .imx generado se instaló el complemento “Revit InfraWorks Updater 2021”.

A continuación, se creó un nuevo proyecto de Revit con una plantilla “Estructural” y se configuró, para cada componente del puente de InfraWorks, la categoría de Revit que se quería asignar durante el proceso de importación (ver Imagen 9). Desde la ficha Complementos de la cinta de opciones de Revit se eligió la opción “Importar estructuras civiles” seleccionando el archivo .imx que había sido previamente generado desde Infraworks. 

Indicar que, a pesar de haber elegido categorías de tipo estructural (pilares estructurales, cimentación estructural, etc.) para la importación de los elementos que componen el puente, Revit no los reconoce como elementos estructurales propiamente dichos y no se activa la casilla “Habilitar modelo analítico”. Debido a esto no es posible generar, de manera automática, un modelo analítico para su posterior exportación a un programa de cálculo. Una posibilidad sería ir colocando elementos estructurales en las posiciones donde se sitúan cada uno de los elementos importados con el fin de generar un modelo analítico pero el problema de esta solución sería que, ante posibles modificaciones en el modelo, habría que realizar los cambios de manera manual en Revit.

Además, se ha empleado Revit para crear planos de detalle y tablas de planificación de cada uno de los elementos estructurales que componen el puente (ver Imagen 10).

Conclusiones

A continuación, se resumen las conclusiones obtenidas del Proyecto realizado:

• Cuando se diseña una obra lineal con Civil 3D hay que tener en cuenta que el archivo de normativa española disponible no contiene todas las comprobaciones de diseño, siendo necesario realizar comprobaciones adicionales específicas de las líneas, curvas o clotoides mediante la creación de estilos. Este proceso resulta algo tedioso, por lo que, para obras lineales de longitud notable el empleo del software Istram sería más aconsejable ya que facilita la comprobación de la normativa.
• No existe un módulo especifico en Civil 3D para el diseño de puentes o túneles por lo que, para realizar este tipo de estructuras, se deben utilizar otros softwares como pueden ser Infraworks o Revit.
• Al importar el puente a Revit, éste no reconoce sus componentes como elementos estructurales propiamente dichos y no se activa la casilla “Habilitar modelo analítico”. Debido a esto no es posible generar, de manera automática, un modelo analítico para su posterior exportación a un programa de cálculo. La forma de hacerlo de manera automática sería a través de Structural Bridge Design.
• Los cambios realizados en Infraworks son notificados a los distintos programas (en este caso Civil 3D y Revit) de manera que resulta sencillo tener los modelos actualizados a los últimos cambios con tan solo volver a cargar el archivo importado.

En Structuralia agradecemos el enorme desempeño e iniciativa de Aida Santos Santamaría y su proyecto TFM. ¿Quieres desarrollar tu futuro profesional igual que Alan? Puedes ingresar a nuestra sitio de Structuralia e investigar la importante cantidad de material formativo en este sector, y adicionalmente la variedad de maestrías especializadas que necesitas para conseguir tus objetivos. 

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RESEÑA DEL AUTOR:

Aida Santos Santamaría es graduada en Ingeniería Civil y Territorial, y Máster en Ingeniería de Caminos, Canales y        Puertos por la Universidad Politécnica de Madrid habiendo cursado el segundo año del máster y el proyecto final de            carrera en la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH). Habla 3 idiomas: español, inglés y alemán. Recientemente ha        finalizado el Máster “BIM aplicado a la Ingeniería Civil”, impartido por Structuralia.

Desde hace 6 años desarrolla su trabajo profesional en Geocontrol, donde forma parte del departamento de Túneles y      Obras Subterráneas. Entre las tareas o funciones desempeñadas se puede destacar la realización de proyectos de obra civil vinculados a la disciplina de obras subterráneas tanto a nivel nacional como internacional. Participa activamente en todas las fases de diseño tanto de túneles como de las estructuras vinculadas a este tipo de proyectos (muros, pantallas, falsos túneles, cimentaciones, etc.) Además, actualmente es la vicepresidenta del grupo de jóvenes de la Asociación Española de Túneles y Obras Subterráneas (AETOS).

TESTIMONIO DEL AUTOR:

1. ¿Qué es lo que más destacarías del máster?

«El máster combina teoría con ejercicios prácticos que ayudan a aplicar la metodología aprendida a través de los distintos softwares. Esto resulta muy útil para su posterior aplicación en un ámbito laboral.«

2. ¿En crees que te va ayudar en tu desarrollo profesional?

«Desde hace unos años, la aplicación de la metodología BIM es un requisito a cumplir en los proyectos de ingeniería. A través del máster he adquirido una visión general en diversas áreas (trazado, estructuras, presupuestos etc) que me serán de ayuda a la hora de enfrentar un proyecto donde se deba aplicar la metodología BIM «

3. ¿Por qué elegiste Structuralia?

» En primer lugar buscaba un máster que pudiera compatibilizar con una jornada laboral a tiempo completo y en segundo lugar quería que dicho máster fuera específico de Ingeniería civil ya que muchos de los máster que se ofrecen en la actualidad están más enfocados a la edificación.«

Este interesante TFM elaborado por nuestro ex alumno Emilio Camino nos explica: cómo abordar una estrategia de modelado para obras viales proponiendo una estructura de modelado y comprobando las funcionalidades del IFC.

Proyecto TFM: Estrategia de modelado para obras viales

Hoy en día, la metodología BIM tiene un gran desarrollo en el mundo e incluso es reconocida como una herramienta central en las políticas nacionales de ejecución de obras tanto de edificación como de infraestructura. En este sentido, existen países que ya lo consideran como obligatorio para la ejecución de proyectos. Sin embargo, esta no es una realidad que sea homogénea en todos los países. 

En Argentina, si bien existe un impulso desde 2017 con la creación del Sistema de Implementación BIM (SIBIM) y se han desarrollado documentos, proyectos pilotos, diferentes planes de adopción, aún no se observan requerimientos BIM en las licitaciones tanto públicas como privadas.

En la Dirección Nacional de Vialidad de Argentina, que es la repartición publica encargada de la construcción y mantenimiento de todas las carreteras del país, la implementación se inició en el año 2020.

En el desarrollo de cada uno de los casos de estudio y proyectos pilotos, se pudo advertir que uno de los aspectos fundamentales en este tipo de obras de infraestructuras radica en la estrategia de modelado.

En una obra vial, se va a requerir que la información del modelo viaje de un software a otro en muchas oportunidades, sin existir, muchas veces, una conexión automatizada de dicho proceso. Este aspecto resalta la importancia de planificar detalladamente la estrategia a utilizar para evitar perdidas de información o dificultades de compatibilidad cuando el modelo se encuentra en desarrollo.

Por otra parte, otro de los aspectos fundamentales para una organización publica, así como también para la privada, es la posibilidad de utilizar formatos abiertos. Esto se refiere a la posibilidad utilizar cualquier marca a la hora de realizar un modelo, como así también, permitirle a la parte publica, ahorros en los costos de las licencias con la utilización de software libres, que son ejes fundamentales a la hora de implementar BIM.

Sin embargo, en lo que se refiere a obras viales, así como también a otras infraestructuras, dichos formatos abiertos se encuentran en desarrollo. Esto no significa que no se pueda trabajar con lo existente, sino que se debe poner el foco y estudiar en detalle las posibilidades existentes.

De esta forma, este trabajo pretende abordar las dos temáticas mencionadas, proponiendo una estructura de modelado y comprobando las funcionalidades del IFC para las obras viales.

Descripción del proyecto

El trabajo consiste en realizar el modelado de un anteproyecto de una obra vial urbana acotada con la metodología BIM en la ciudad de Sarandí, Argentina.

Para ello se realizará un puente para conectar la rotonda del área comercial con el área residencial (flecha amarilla), generando otra rotonda de la otra margen del arroyo Sarandí y desde allí conectar con las diferentes calles urbanas.

Se propone entonces modelar el modelo digital del terreno, las diferentes vías y la rotonda, el puente de cruce, así como también las obras de drenaje transversal y la señalización, obteniendo los cómputos métricos de dicho modelo y realizando un BEP simplificado acerca de cómo fue realizado el modelo BIM a partir de las plantillas de SIBIM Argentina y, por último, generar los entregables en formato IFC, evaluando las posibilidades de este último con los avances hasta la fecha.

Consideraciones previas

Vale destacar, que para realizar este trabajo se contaba únicamente con una licencia activa de una marca determinada, por lo que, todo el desarrollo se ha realizado con los softwares de esta compañía.

Es por ello que las conclusiones y la validez de la propuesta aquí realizada se enmarca en las posibilidades que ofrecen estos programas.

Sin embargo, existen otros, que tienen diferentes virtudes y limitaciones, que funcionan de una manera distinta y que deben analizarse en detalle, para realizar otra propuesta de estrategia de modelado y para evaluar las funcionalidades de los IFC pero que excede el alcance del presente trabajo.

Objetivos y alcances

• Elaborar un anteproyecto vial urbano acotado mediante la metodología BIM
• Proponer una estrategia de modelado desde la concepción de la obra hasta el computo de cada uno de los ítems de obra.
• Elaborar un BEP simplificado, donde se establezcan los principales criterios de modelado, siguiendo las plantillas del SIBIM de Argentina.
• Generar los entregables en IFC y determinar la funcionalidad que tienen actualmente para obras viales.

Definición de CDE

Para comenzar con el modelado, se definió como entorno común de datos la nube One Drive donde se almacenarán todos los archivos, hasta su archivo y comunicación.

Dicho CDE tendrá una nomenclatura de proyecto según lo establecido en el BEP (2021-4567-01-AUA001-CONEXIÓN VIAL A° SARANDÍ).

En cuento a la Estructuración de Carpetas se realizará de la siguiente forma:

Estrategia de Modelado

Para realizar el modelado del proyecto que involucra desde el modelo digital del terreno hasta los cómputos métricos finales, se definió la siguiente estrategia que está compuesta de 4 módulos: SITIO, OBRA, INSTALACIONES Y COORDINACIÓN.

Modelo de Sitio:

Para realizar el modelo de sitio se comenzó definiendo el sistema de Coordenadas en el Civil 3D y se definió una superficie de estudio con polígonos que luego será utilizada para generar el modelo de Infraworks.

En este modelo generado se incorporaron las imágenes satelitales y rasters del Instituto Geográfico Nacional y datos GIS, y se trabajó y definió el entorno.

Luego, mediante formato IMX, se importó en el Civil 3D, donde se ajustaron las superficies, y se incorporaron los relevamientos topográficos, para obtener finalmente el modelo digital del terreno. Además, se incluyeron las imágenes satelitales y planimetrías de hechos existentes.

Una vez finalizadas las correcciones necesarias, la superficie, así como también el relevamiento del entorno, se incorporaron a Infraworks, donde finalmente quedó definido el emplazamiento de la obra a realizar.https://www.autodesk.com/latam/products/civil-3d/overview

Modelo de Obra:

A partir del Modelo Digital del Terreno y del relevamiento del entorno realizado en el modelo de sitio se incorporaron mediante shortcut a un nuevo archivo de Civil 3D, donde se realizó el diseño geométrico y obra básica de la rotonda. 

Para este fin y evitar archivos de gran extensión, se dividió esta tarea en dos, por un lado, el modelo de diseño geométrico donde se definieron las planimetrías y altimetrías y por el otro el de obra básica, donde se determinaron las estructuras de pavimentos y los perfiles tipo.

Todos estos modelos se incorporaron a Infraworks, donde a partir de las carreteras compuestas se definió el puente que cruza el arroyo Sarandí. Allí se realizó todo el predimensionado previo, se realizaron pequeñas modificaciones, y luego se exportó en IMX donde a partir de un complemento de Revit, se pudo terminar de definirlo, incorporarle información e incluso definir las armaduras.

En cuanto a la coordinación de todos estos modelos, se realizó a través de Navisworks, así como también a través de Civil 3D, donde se incorporaron todas las obras de arte mayores detalladas en Revit, y se verificó que todo se encuentre correctamente definido realizando análisis de interferencias.

Modelo de Obra:

Para el modelado de las obras de drenaje transversal, en una primera medida, se realizaron las familias correspondientes a los tipos de alcantarillas según los planos tipo vigentes en la Dirección Nacional de Vialidad.

Para poder colocarlos en el espacio georreferenciado correspondientes se utilizaron las coordenadas compartidas, para ello se generó en Civil 3D, otro archivo, en donde se definieron las ubicaciones de las mismas y las cotas de entrada y salida correspondientes.

Luego en Revit, se procedió a establecer las coordenadas, y se importó el cad con la información mencionada. Se colocaron las familias de alcantarilla, cada una de ellas con su correspondiente extensión y cotas.

Modelo de Coordinación:

Finalmente se proponen dos modelos de coordinación con diferentes funcionalidades. Por un lado, un Modelo Federado en Infraworks, que permitió realizar todo lo referido a visual y presentación, para la generación de videos e incluso con posibilidades de interoperar con GIS.

En dicho modelo se importaron los archivos de modelo digital del terreno, obra básica y diseño geométrico en formato .dwg, el puente en formato .imx mientras que las alcantarillas se importaron en formato .fbx.

Por otro lado, un Modelo Federado en Navisworks que permitió realizar el análisis de interferencias, Planificación, así como también obtener el computo métrico.

BIM Execution Plan

Junto con el modelado del proyecto de la Rotonda Urbana, se realizó el Plan de Ejecución BIM siguiendo las plantillas de SIBIM de Argentina.

Este documento en líneas generales establece la principal información del proyecto, información del modelado, información de referencia, todos los entregables a producir, la tecnología utilizada, todo lo referente al modelado, así como también un cronograma de avance. 

A los efectos del presente trabajo, se procedió a realizar dicho BEP completando aquellos aspectos fundamentales en particular en lo referido a la estrategia de modelado. 

Es importante destacar que, al día de la fecha, en la Dirección Nacional de Vialidad, aun no se cuentan con estándares ni lineamientos propios de la repartición, así como tampoco experiencia en este tipo de proyectos.

Además, la plantilla utilizada para realizar el BEP fue realizada para obras de arquitectura por lo cual, se debió realizar alguna adaptación para el caso de las obras viales que tienen sus propias características.

Formato de Intercambios Abiertos

Una vez finalizado el anteproyecto, se realizó la exportación del modelo de coordinación a través del formato abierto más utilizado y con mayor desarrollo para las obras de arquitectura que es IFC. 

El objetivo de dicho trabajo fue verificar que posibilidades exportación se pueden realizar y que capacidad de visualización tiene.

Para ello en un primer paso se realizó la exportación de los alineamientos a través de la versión IFC 4×1, que permite esta posibilidad. Sin embargo, luego de varios intentos no se pudo lograr su visualización en visualizadores de IFC.

Paso siguiente se realizó la exportación en IFC 4×1, IFC 4 e IFC 2×3 de la estructura de pavimento. Para ello el primer paso fue generar Psets de con la información del modelo y transformar dicha estructura en solidos 3D como se ve en la imagen siguiente.

Luego, mediante exportar en IFC en el Civil 3D, se definieron las diferentes versiones de IFC (IFC 4×1, IFC 4 e IFC 2×3) y se pudo setear algunos parámetros generales del proyecto, como autor, empresa, repartición entre otras.

Finalmente se comenzaron a realizar pruebas de apertura de los archivos con diferentes programas para ver sus posibilidades de uso.

La importación de dicho formato abierto en visores de IFC se observa de la siguiente manera:

La visualización es correcta, los Psets configurados se observan y se mantienen, y, además, las cantidades de los diferentes objetos que conforman los modelos se encuentran correctamente incluidos. Sin embargo, no se pudieron definir IFC Entity y Type. Dichos espacios figuran como ifcBuildingelementProxy y el segundo vacío.

En el caso de apertura con Civil 3D, la visualización es correcta, sin embargo,  el solido 3d que fue exportado a IFC, es importando como Multi-View Block References. Vale mencionar que contiene toda la información seteada anteriormente.

Se intentó realizar la apertura en otros softwares como Navisworks y Revit, pero se tuvieron problemas para la importación que pueden estar originados por las coordenadas del proyecto. Cuando se realizó la importación (únicamente acepta el IFC 4 y versiones anteriores) del mismo proyecto, pero desplazado, en coordenadas próximas al (0, 0, 0), se pudo realizar sin problemas.

Las principales diferencias que se observaron entre la exportación de IFC con Revit y con Civil 3d es que el primero tiene un gran reconocimiento de sus familias de los diferentes parámetros IFC, mientras que el segundo, se puede setear información externa para que quede contenida en el archivo, pero sin discriminar los diferentes parámetros IFC. Esto permite que al abrir un IFC generado en Revit se pueda continuar trabajando e incorporando información, mientras que en Civil 3D se debe reconstruir el modelo nuevamente.

Conclusiones

En la actualidad mediante una estrategia de modelado concreta y sistematizada, se pueden realizar proyectos ejecutivos de obras viales con procesos y tareas automatizadas, disminuyendo al máximo los errores de transmisión de información y los errores de tareas manuales.

Además, muchas de las herramientas más conocidas y utilizadas a nivel mundial, no se encuentran preparadas para obras lineales de gran extensión. Sin embargo, generando procesos de trabajos bien estandarizados pueden resultar muy útiles y necesarias y ser un gran complemento de las propiamente desarrolladas para este tipo de obras.

Por último, mencionar que, si bien se encuentran en desarrollo para obras lineales, los IFC son necesarios, pero no suficientes para la confección de entregables de proyectos. Estos deben estar acompañados de otros como los landxml que brindan aquella información que aún no se pueden incorporar en los anteriores (alineamientos, MDT).

De esta forma, se podría reconstruir el modelo, además de utilizarlo para las funcionalidades que se detallen en los EIR y BEPs, sin depender de ningún software en particular y sin perder información necesaria para cada una de las etapas.

En Structuralia agradecemos el enorme desempeño e iniciativa de Emilio Camino y su proyecto TFM. ¿Quieres desarrollar tu futuro profesional igual que Alan? Puedes ingresar a nuestra sitio de Structuralia e investigar la importante cantidad de material formativo en este sector, y adicionalmente la variedad de maestrías especializadas que necesitas para conseguir tus objetivos. 

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RESEÑA DEL AUTOR:

Emilio Camino es Ingeniero Civil graduado de la Universidad Nacional de La Plata. Recientemente ha finalizado el Máster BIM aplicado a la Ingeniería Civil”, impartido por Structuralia y se encuentra cursando la Maestría en Planificación y Gestión de la Ingeniería Urbana en la Universidad Nacional de Buenos Aires.

Desarrolla su trabajo profesional en la Dirección Nacional de Vialidad, donde forma parte del área de estudios y proyectos y del equipo de implementación BIM. Entre las tareas que desarrolla se destacan: revisión de proyectos viales en general, evaluación de solicitaciones de obras o mejoras por otras áreas de la Repetición o terceros, análisis de documentación técnica y sus especificaciones Particulares y Generales utilizando programas específicos, evaluación de alternativas de proyectos e implementar la Metodología BIM en la repartición.

Además, es miembro activo del BIM Fórum Argentina y miembro de la comisión IRAM “Modelado de la Información en Obras de Edificación (BIM – ISO TC 59/SC13)”

TESTIMONIO DEL AUTOR:

1. ¿Qué es lo que más destacarías del máster?

«Las cuestiones más interesantes para destacar, luego de haber finalizado el Máster “BIM aplicado a la ingeniería” son la modalidad de aprendizaje y la concepción de BIM como metodología y no como software.

En cuanto a lo referido al aprendizaje, me sentí muy a gusto con la plataforma, que era muy interactiva y con los contenidos. Además, la posibilidad de ir desarrollando los contenidos en forma independiente, con un calendario global de guía, permite a aquellos que nos encontramos trabajando con una gran carga horaria poder compatibilizar nuestros estudios con lo laboral y capacitarnos en lo que nos apasiona.

Por otra parte, el curso está orientado a comprender la metodología y entender cuáles son las mejores formas de trabajar y no a generar el dominio de uno o varios softwares, que a mi criterio es lo mas importante a la hora de enfrentar los proyectos en la vida profesional.«

2. ¿En crees que te va ayudar en tu desarrollo profesional?

« Este master ha sido muy útil en mi desarrollo profesional ya que me encuentro realizando la implementación BIM y a través de las diferentes materias he logrado adquirir conocimientos y experiencias de los diferentes docentes para aplicar y aprender de los errores ya cometidos en otros lugares.«

3. ¿Por qué elegiste Structuralia?

» Luego de realizar un “estudio de mercado” de las diferentes opciones, que son muchas, observe que Structuralia ofrecía un programa académico muy completo, que no buscaba capacitar en software, sino entender la metodología y sus aplicaciones. Además, la posibilidad de contar con diferentes becas, me decidió en favor de Structuralia.«

¿Qué es una curva clotoide?

Una clotoide, también conocida como espiral de Cornu o espiral de Euler, es una curva geométrica cuya curvatura varía de manera lineal con respecto a su longitud. Es decir, a medida que avanzamos a lo largo de la curva, la curvatura cambia gradualmente, comenzando desde un valor inicial nulo (recta) hasta alcanzar una curvatura máxima, lo que la hace ideal para transiciones suaves entre rectas y curvas.

Matemáticamente, una clotoide se define a través de sus parámetros de longitud de arco s, curvatura k y el parámetro de la clotoide A, donde k=1Rk = \frac{1}{R}k=R1​ (siendo R el radio de curvatura en un punto dado). La relación entre el arco de la curva y la curvatura se expresa como:

k(s)=sA2k(s) = \frac{s}{A^2}k(s)=A2s​

Aquí, A es un parámetro de escala que define la «rigidez» de la curva, mientras que sss es la distancia a lo largo de la curva desde el origen. Esta propiedad de la clotoide permite una transición suave y controlada de una recta a una curva circular, lo que reduce los efectos negativos asociados con cambios bruscos en la curvatura.

Aplicación de la clotoide en la seguridad vial

En la seguridad vial, la clotoide juega un papel crucial en el diseño de carreteras, especialmente en la configuración de las curvas. Uno de los mayores desafíos al diseñar curvas en las carreteras es mitigar los efectos de la fuerza centrífuga que actúa sobre los vehículos cuando transitan a altas velocidades. Si la curva se diseña sin una transición adecuada, como una curva simple de radio constante, los conductores pueden experimentar un cambio repentino en la fuerza lateral, lo que puede llevar a la pérdida de control del vehículo.

Aquí es donde la clotoide se convierte en una herramienta esencial. Al implementar curvas clotoides en las transiciones entre rectas y curvas circulares, se logra una variación gradual en la fuerza centrífuga experimentada por los conductores. Esta transición suave reduce significativamente el riesgo de accidentes al proporcionar un cambio progresivo en la curvatura que los conductores pueden anticipar y manejar con mayor seguridad. La clotoide permite, por lo tanto, un diseño de carreteras más seguro y predecible, especialmente en autopistas y carreteras de alta velocidad.

Otras aplicaciones de las curvas clotoides

Aunque la clotoide es ampliamente reconocida en la ingeniería vial, su aplicación no se limita a este campo. Las curvas clotoides también se utilizan en el diseño de vías férreas, donde es fundamental garantizar transiciones suaves entre rectas y curvas para evitar esfuerzos excesivos en los rieles y proporcionar un viaje más cómodo para los pasajeros. Además, en el campo de la óptica, la clotoide se emplea en la fabricación de lentes y sistemas ópticos para controlar la propagación de la luz, aprovechando su capacidad de generar transiciones suaves en la dirección de los rayos de luz.

Otro uso interesante de la clotoide se encuentra en la arquitectura y el diseño urbano, donde las formas curvas y transiciones suaves son preferidas por razones estéticas y funcionales. La geometría de la clotoide se presta para la creación de espacios que no solo son visualmente atractivos, sino que también facilitan el movimiento de personas y vehículos de manera más natural y cómoda.

En conclusión, la clotoide demuestra cómo una solución geométrica relativamente sencilla puede tener un impacto significativo en la seguridad y funcionalidad de las infraestructuras viales y en otros campos de la ingeniería. Este ejemplo subraya la importancia de la formación continua y la especialización en temas que realmente marcan la diferencia en la sociedad. Como ingenieros y arquitectos, es crucial no dejar de lado la formación en áreas que pueden parecer simples, pero que ofrecen soluciones poderosas. Por ello, es recomendable explorar el catálogo de cursos y maestrías online que Structuralia ofrece en ingeniería e innovación, para seguir contribuyendo a la construcción de un futuro más seguro y eficiente.

En un mundo donde la infraestructura define el progreso, la ingeniería civil juega un papel clave en la transformación de nuestras ciudades y la conexión entre territorios. Sin embargo, a pesar de su impacto, el sector de la ingeniería y la construcción sigue enfrentando desafíos en materia de equidad de género. Aunque cada vez son más las mujeres que eligen carreras STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas), su representación en posiciones de liderazgo aún es un reto por superar.

En el marco del Día Internacional de la Mujer, Structuralia lanza la campaña #EllaEsSTEM, una iniciativa que busca dar visibilidad a mujeres que están marcando la diferencia en el sector. A través de entrevistas con exalumnas y docentes destacadas, queremos inspirar a nuevas generaciones y demostrar que el talento femenino es una pieza clave en la innovación y el desarrollo.

Hoy conocemos la historia de Aida Santos Santamaría, una referente en el mundo de la ingeniería civil y el diseño de túneles. Ingeniera de Caminos, Canales y Puertos por la Universidad Politécnica de Madrid, con un Máster BIM aplicado a Ingeniería Civil, Aida ha participado en el diseño de más de 20 túneles a nivel nacional e internacional. Actualmente, lidera el área de diseño de túneles en el departamento de Geotecnia de TYPSA, y en 2022 fue reconocida con el prestigioso premio “35 under 35”, que distingue a los mejores ingenieros civiles y arquitectos españoles menores de 35 años. Además, preside el grupo de jóvenes de la Asociación Española de Túneles y Obras Subterráneas (AETOS) y forma parte del comité de jóvenes de la Asociación Internacional de Túneles (ITA).

Su trayectoria es un testimonio de perseverancia, liderazgo y pasión por la ingeniería. En esta entrevista, Aida comparte su visión sobre el papel de la mujer en STEM, los desafíos que ha enfrentado en su carrera y su perspectiva sobre el futuro de la ingeniería.

Descubre cómo esta mujer STEM está redefiniendo el futuro de la ingeniería subterránea.

¿Cómo describirías tu camino hasta llegar al sector STEM?

«Mi trayectoria hacia el sector STEM ha sido una mezcla de pasión, dedicación y aprendizaje continuo. Durante mis estudios de Ingeniería de Caminos, tuve la oportunidad de realizar prácticas en una empresa especializada en el diseño de túneles, lo que despertó en mí un interés particular por este campo. Desde ese momento, supe que quería dedicarme al diseño de túneles y estructuras subterráneas.

A lo largo de mi carrera, he trabajado en proyectos desafiantes tanto a nivel nacional como internacional, en países tan diversos como Chile, Argentina, Canadá, Arabia Saudí y Australia, entre otros muchos. Colaborar con profesionales de diversas disciplinas ha enriquecido mi experiencia y me ha permitido crecer tanto personal como profesionalmente.»

¿Qué te motivó a elegir una carrera en Ingeniería Civil, Ingeniería de Caminos y BIM?

«Elegí la carrera de Ingeniería Civil porque, dentro de las carreras de ingeniería, es una de las que ofrece un abanico de opciones más amplio para luego orientar la carrera profesional. Además, me atraía la idea de construir infraestructuras que mejoren la calidad de vida de las personas.

El BIM apareció en mi vida durante mi carrera profesional. Cada vez más proyectos requerían la aplicación de esta metodología, por lo que decidí formarme en este campo. Hoy en día, casi todos los proyectos nos exigen usar BIM. La tecnología avanza rápidamente y es crucial mantenerse actualizado para no quedarse atrás.«

¿Cuáles han sido los principales desafíos que has encontrado en tu trayectoria profesional?

«El sector de los túneles, al igual que la geotecnia, se caracteriza por su dinamismo. Cada proyecto te obliga a reinventarte y diseñar nuevas soluciones porque no hay dos proyectos iguales, lo cual es un desafío, especialmente al cambiar de país. Enfrentarse a diferentes comportamientos del terreno, nuevas normativas y documentación de referencia, muchas veces en un idioma desconocido, añade complejidad.

Por suerte, siempre he contado con magníficos compañeros de los que aprender. Gracias a ellos, los desafíos a lo largo de mi carrera profesional me han permitido crecer y desarrollarme continuamente.

Uno de los proyectos más bonitos, pero también más complejos fue la Refuncionalización del túnel del Cristo Redentor. Este paso carretero bajo la cordillera de los Andes conecta Chile con Argentina, y el diseño de los túneles tuvo que enfrentar altas coberteras, zonas de fallas, terrenos expansivos y la complejidad de trabajar con normativas de dos países.»

¿Qué momentos han sido clave en tu carrera y te han impulsado a seguir adelante?

«Uno de los momentos clave en mi carrera fue mi primer trabajo en Geocontrol, donde estuve durante 7 años. Geocontrol es una empresa muy especializada en el sector de los túneles y tuve la oportunidad de trabajar en grandes proyectos a nivel internacional. Esta experiencia me permitió aprender mucho y desarrollar una base técnica muy sólida sobre la que ir asentando mi carrera

Igual de importante fue mi cambio a TYPSA hace un par de años, donde estoy complementando la base técnica que ya tenía con nuevas responsabilidades, especialmente en la gestión de proyectos y equipos.

Además, mi participación en asociaciones ha sido fundamental. Unirme a la Asociación Española de Túneles y Obras Subterráneas (AETOS) y formar parte de la creación del grupo de jóvenes me permitió conectar con otros profesionales del sector, divulgar a través de clases en la universidad y ponencias, asistir a congresos internacionales y ganar visibilidad en el sector. Desde hace un año, formo parte del comité de dirección joven de la Asociación Internacional de Túneles (ITA), lo que me ha brindado oportunidades adicionales para seguir desarrollándome y contribuir al sector.»

¿Qué tipo de apoyos crees que son fundamentales para que más mujeres se desarrollen en STEM?

«Creo que, independientemente del género, es fundamental contar con profesores que motiven a los estudiantes desde el colegio y hagan que sus asignaturas sean interesantes. Además, es crucial traer a profesionales del sector para que compartan con los alumnos, de manera inspiradora, lo que hacen en sus trabajos, ya que esto puede motivar a los estudiantes a decantarse por una profesión u otra.

Por último, una vez en el ámbito laboral, es imprescindible contar con mentores y compañeros con más experiencia que puedan enseñar y guiar en la trayectoria profesional.»

¿Cuáles son las oportunidades más interesantes que ves en el sector para el crecimiento profesional?

«El sector STEM, y en particular la ingeniería, ofrece una amplia gama de oportunidades para el crecimiento profesional. Una de las áreas más prometedoras es la adopción de nuevas tecnologías. La digitalización y el uso de herramientas avanzadas como el BIM, la inteligencia artificial y la automatización están revolucionando la manera en que se diseñan y gestionan los proyectos de ingeniería. Esto abre oportunidades para especializarse en estas tecnologías y liderar proyectos innovadores.

Además, la creciente demanda de infraestructuras más complejas, resilientes y sostenibles está creando una necesidad de ingenieros que puedan diseñar y construir proyectos que minimicen el impacto ambiental y mejoren la eficiencia energética. La sostenibilidad es un área en auge.

La globalización también ofrece oportunidades únicas. Trabajar en proyectos internacionales permite a los ingenieros adquirir experiencia en diferentes contextos y normativas, lo que enriquece su conocimiento y habilidades. Esta experiencia internacional es altamente valorada en las empresas.

Para todo esto, la formación continua es esencial en un campo que está en constante evolución, donde la innovación es clave para el éxito. Mantenerse actualizado y adquirir nuevas competencias permite a los ingenieros estar preparados y aprovechar al máximo las oportunidades emergentes.»

¿Cómo ha cambiado tu percepción del sector desde que comenzaste hasta hoy?

«Mi percepción del sector de la ingeniería ha evolucionado significativamente desde que comencé mi carrera. Al principio, veía estos campos principalmente como disciplinas técnicas centradas en la resolución de problemas específicos y en el desarrollo de infraestructuras y tecnologías. Sin embargo, con el tiempo, he llegado a apreciar la amplitud y el impacto que tienen en la sociedad. Además, el sector se ha vuelto más dinámico y abierto a nuevas ideas y tecnologías, que están transformando la manera en que trabajamos, permitiéndonos abordar infraestructuras cada vez más complejas.»

¿Qué mensaje te hubiera gustado escuchar cuando empezaste en STEM?

«El mejor consejo que puedo dar es que elijas algo que realmente te guste y te motive. Pasamos muchas horas trabajando, y es importante dedicar ese tiempo a algo que nos apasione. La satisfacción y el entusiasmo por lo que haces marcarán la diferencia en tu carrera y en tu vida.

Además, no hay que tener miedo de los desafíos y las dificultades. Cada obstáculo es una oportunidad para aprender y crecer. La ingeniería y las ciencias son campos en constante evolución, por lo que es fundamental formarse de manera continua y adaptarse a las nuevas tecnologías.»

¿Qué habilidades crees que han sido clave para tu desarrollo en este sector?

«Las habilidades técnicas son fundamentales, pero también lo son los idiomas y las “soft skills” como la comunicación, el trabajo en equipo y el liderazgo. La capacidad de adaptarse a nuevos desafíos, de innovar y de trabajar de manera colaborativa con profesionales de diversas disciplinas ha sido clave para mi desarrollo. Además, la perseverancia y la pasión por lo que hago me han ayudado a superar obstáculos y a seguir avanzando en mi carrera.»

¿Cómo imaginas el futuro de las mujeres en STEM?

«Creo que más que un futuro, ya es una realidad. Cada vez más mujeres estudian carreras de ingeniería y ciencias. Basta con mirar a la época de nuestros padres, cuando las mujeres matriculadas en ingeniería no representaban ni el 1% de los matriculados. Hoy en día, vemos que cada vez más mujeres ocupan puestos de liderazgo en todos los niveles. Esta visibilidad de mujeres exitosas en estos campos servirá de inspiración para las nuevas generaciones.«

Aida Santos Santamaría es un claro ejemplo de cómo el talento y la pasión pueden derribar barreras en el sector de la ingeniería. Su historia, al igual que la de muchas otras mujeres en STEM, nos recuerda la importancia de impulsar la equidad y visibilizar referentes que inspiren a las próximas generaciones.

En Structuralia, seguimos comprometidos con esta misión a través de la campaña #EllaEsSTEM, destacando a mujeres que están transformando el mundo con su conocimiento y liderazgo. Porque el futuro de la ingeniería, la tecnología y la innovación se construye con diversidad y con más mujeres liderando el camino

«A lo largo de mi carrera profesional he trabajado en diferentes ramas de la ingeniería civil, pero fundamentalmente en las obras hidráulicas y en las estructuras.

Mis comienzos fueron en las obras hidráulicas en una ingeniería a nivel nacional donde no sólo realizaba los cálculos hidráulicos, sino también el cálculo estructural de los diferentes elementos.

Posteriormente, tras la crisis de 2009, me llegó el turno de reinventarme. La falta de trabajo me llevó a “ponerme” como autónomo y trabajar por mi cuenta colaborando con entidades públicas, privadas, con grandes y pequeñas ingenierías y constructoras realizando proyectos, fundamentalmente de cálculo de estructuras.«

En tu trayectoria profesional, has trabajado en proyectos complejos como el Metro de Riad y la Torre Sevilla. ¿Cuáles consideras que han sido los mayores retos al gestionar el cálculo estructural en proyectos de esta magnitud?

«Si bien no he participado en proyectos tan singulares, he realizado proyectos de menor envergadura, pero no de menor dificultad. En el caso de las obras citadas, el amplio presupuesto permite la realización de infinitas soluciones sin importar demasiado el coste. En el caso de las obras que he realizado: aparcamientos subterráneos en varios niveles, puentes, naves diáfanas de grandes luces,….las soluciones a plantear se realizan aplicando las mismas teorías, cálculos y programas. En ambas situaciones es necesario plantear y estudiar el terreno, los servicio existentes, las infraestructuras actuales, los usos a los que va a estar destinado,… Siempre hay que estudiar la normativa del lugar donde se va a construir, especial atención con la normativa no española.

El problema adicional que hay que tener en cuenta en los proyectos inferiores, es generalmente el espacio reducido para la ejecución de la obra lo que lleva a un estudio detallado de las soluciones a proponer para la ejecución d e la obra y para la solución del problema. El otro problema es el presupuesto reducido.«

En los últimos años, hemos visto un auge en la utilización de tecnologías avanzadas como BIM (Building Information Modeling) y software de análisis estructural automatizado. ¿Cómo crees que estas herramientas están transformando el trabajo de los ingenieros estructurales? ¿Hay algún riesgo de que se pierda el rigor técnico al depender tanto de la automatización?

«La aplicación de la metodología BIM es un ayuda para el diseño y posterior ejecución de la obra, pero no supone una diferencia en cuanto al trabajo a realizar. Hasta ahora, de forma manual, se iba teniendo en cuenta las dimensiones de las diferentes canalizaciones y se dibujaba en autocad cada una de ellas, estudiando su trazado, cruces, perfiles,…. Esto se realizaba tanto en obra civil, como en piping. Con la llegada del BIM,  se realiza a través de programas ayudando a que se realice con mayor rapidez, pero el proceso es el mismo.

Sí se puede perder rigor técnico, en cuanto que empleamos plantillas que vamos insertado para configurar los diferentes materiales que componen las paredes, los pavimentes,… los suelos,… las canalizaciones. Trabajamos con “bloques” sin pensar, sin analizar la sección que vamos introduciendo.«

El cambio climático está obligando a los ingenieros a reconsiderar cómo diseñan las estructuras para soportar fenómenos meteorológicos cada vez más extremos. ¿Cómo se están adaptando las metodologías de cálculo estructural para enfrentar estos nuevos desafíos?

«Es un momento complejo. El cambio climático hace que todas las consideraciones realizadas hasta ahora referente a las acciones debidas a las acciones climáticas, se vea que no son suficientes, lo que nos obliga a replantearnos cómo calcular esas acciones y, por tanto, resulta necesario la actualización de la normativa.

Vivimos una época donde se están produciendo huracanes, ciclones, en zonas donde hasta no había, luego la normativa de esa zona no considera acciones de viento de semejante envergadura. Sin embargo, resulta necesario tenerlo en cuenta y por tanto hay que replantearse la normativa de viento de muchos lugares.

Ídem con las intensidades de lluvia para el dimensionamiento de las canalizaciones de saneamiento y lo caudales de avenida.

El cambio climático afecta e igual modo al estudio de la variación del nivel del mar y la ubicación de la línea de inundación para los ríos. Son aspectos muy importante no sólo por los daños materiales que se pueden generar en caso de inundaciones, sino también por las posibles perdida de  vidas humanas.«

A lo largo de tu carrera, has trabajado con equipos multidisciplinarios en varios proyectos internacionales. Desde tu perspectiva. ¿Cuáles son las claves para la integración efectiva entre los diferentes equipos de diseño, cálculo y construcción para garantizar el éxito de un proyecto?

«Cuando se trabaja en un proyecto multidisciplinar ya sea nacional o internacional, la base fundamental es la comunicación entre todas y cada uno de las personas que trabajan en el proyecto. Deben comunicarse y actualizarse constantemente toda la información, cambios, diseños, resultados,… para que cada uno lo incorpore a su parte de proyecto indicando y valorando positivamente la información y/o cambios – resultados, aportando nuevas ideas. Ayudando a mejorar así el proyecto y no haya incongruencias.«

La inteligencia artificial y el aprendizaje automático están empezando a jugar un papel en el análisis de estructuras. ¿Crees que estas tecnologías tienen el potencial de revolucionar la forma en que se diseñan y calculan las estructuras? ¿Hay alguna limitación ética o técnica que debamos considerar al implementar estas tecnologías?

«El empleo de la IA en el cálculo de estructuras no deja de ser la aplicación de modo autómata de los diferentes programas de cálculo. Nosotros incorporamos el aspecto crítico y analítico de los resultados, que es vital y es lo que hace que esos cálculos sean ingeniería civil.«

En tu experiencia como Directora del Máster en Análisis y Cálculo de Estructuras. ¿Cuáles son las habilidades más importantes que crees que los futuros ingenieros estructurales deben dominar para estar preparados para el mercado laboral actual?

«En un momento donde la IA se encuentra en muchos aspectos de nuestra vida, considero que la base fundamental para alcanzar logros profesionales y seguridad en el trabajo, es tener claros los conceptos básicos de la resistencia de materiales, lo que permitirá conocer las estructuras y su modo de trabajar.  De este modo, podremos analizar los resultados que se obtengan con los programas, analizarlos y mejorarlos, adaptándolos a la realizar para mejorar secciones, dimensiones, materiales.

Con los programas podremos disminuir los tiempos de cálculo y, estudiar grandes estructuras en poco tiempo. Pero sólo, si tenemos claros los conocimientos, podremos analizar los resultados.«

Finalmente, una pregunta sobre el futuro de la profesión. Con el ritmo acelerado de los avances tecnológicos y las nuevas demandas sociales. ¿Cómo imaginas que evolucionará el rol del ingeniero estructural en los próximos 10 a 20 años? ¿Qué cambios te gustaría ver en la industria?

«El cálculo de estructuras seguirá la misma metodología que se realiza ahora, con la salvedad de que la aparición y mejora de los programas, nos permite dibujar y modelas estructuras muy complejas (curvas, paraboloides) que con la tecnología actual no podemos analizar en pleno detalle (por ejemplo con elementos finitos), y se estudian realizando numerosas simplificaciones.«

El análisis y cálculo de estructuras continúa siendo un campo en constante evolución, impulsado por avances tecnológicos, desafíos ambientales y la necesidad de estructuras más eficientes y sostenibles. Como destacó Lourdes Fernández Cacho, el dominio de herramientas digitales, la capacidad de adaptarse a normativas cambiantes y una formación sólida son elementos clave para los profesionales que desean destacar en este ámbito.

La combinación de experiencia técnica, innovación y una visión integral de los proyectos estructurales es esencial para enfrentar con éxito los retos actuales y futuros. Así, iniciativas como el Máster en Análisis y Cálculo de Estructuras se posicionan como fundamentales para formar a líderes capaces de transformar el sector y responder a las necesidades de un mundo cada vez más exigente.

Publicado originalmente el 17 de enero del 2017, actualizado el 20 de noviembre de 2024.

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Empezando por lo más fundamental, la función de un balastro es regular el voltaje que recibe una lámpara, encargándose de suministrar la tensión y la corriente necesarias para un correcto funcionamiento. Son indispensables para el funcionamiento de tubos fluorescentes, lámparas PL y otras lámparas de descarga de gas, también algunas de tecnología LED, y por eso en los últimos años han atravesado por importantes mejoras. Dividiéndose en dos tipos de balastros:

Balastros magnéticos

Se elaboran con varios núcleos compuestos de chapa de acero al silicio rodeados por bobinas de cobre o aluminio, lo que les permite transformar la potencia eléctrica en adecuada para el funcionamiento de las lámparas fluorescentes. Adicionalmente cuentan con un capacitor que corrige el factor de potencia para utilizar la energía de forma eficiente, y son la opción más económica del mercado.

Balastros electrónicos

Utiliza componentes electrónicos de estado sólido, como semiconductores,  para encender y regular las lámparas en altas frecuencias, por lo general, superiores a 20 kHz, aunque suelen ser regulables. También cuentan en su mayoría con ventiladores debido al calentamiento de los componentes electrónicos, y pueden llegar a contar con un microprocesador para mayor control y niveles más avanzados de precisión.

Balastro magnético vs Balastro electrónico

Hay que aclarar que a pesar de que a simple vista los balastros electrónicos son más avanzados que los magnéticos, ambos se siguen utilizando en paralelo debido a las distintas necesidades. Y una de las principales razones, es que la economía y la facilidad de elaboración de un balastro magnético lo sigue haciendo la opción más asequible para elementos de funcionamiento sencillo y de una gama media-baja.

Por otro lado, los balastros magnéticos tienen el inconveniente de que por su composición generan vibraciones y ruido al funcionar, y un efecto de parpadeo al encender; cosa que no sucede con balastros electrónicos. Sin mencionar que los balastros electrónicos tienen dimensiones más reducidas, son más ligeros, operan a mayor frecuencia y prolongan mucho más la vida de la lámpara.

Componentes de un balastro electrónico

En la actualidad existen muchas opciones de balastros electrónicos con mucha variedad de componentes. Pero por lo general, los componentes básicos de un balastro electrónico son:

• El filtro EMI, encargado del bloqueo de interferencias electromagnética.

• El rectificador,  que convierte la energía de corriente alterna a corriente contínua.

• PFC, un corrector para el factor de potencia.

• Una salida resonante de medio puente, la cual convierte la corriente contínua en un voltaje de onda cuadrada de alta frecuencia.

• Circuito de control, que como su nombre lo indica, controla el voltaje y la corriente que pasa a través de la lámpara respectivamente.

Componentes de un balastro electrónico. Balastro.net

Parámetros de eficiencia

Estos son los parámetros que se utilizan para determinar o analizar  la eficiencia de los balastros:

• Factor de potencia: Se define como la razón entre potencia activa y reactiva (W y VA, respectivamente) que consume una carga eléctrica. Se usan valores entre 0 y 1 para definirlo, siendo 1 la definición de un dispositivo eficiente, lo que quiere decir que el dispositivo aprovecha la mayor parte de la energía que recibe.

• Valor de cresta: Está, en cambio se define como la razón entre la demanda de corriente pico de un equipo (lámpara), y la corriente media. No es un valor lineal, y la cresta más alta que se determina indicará el pico de corriente que puede soportar el dispositivo sin deteriorarse.

• Distorsión armónica total o THD:  es un parámetro que indica cuánta distorsión causada por armónicos en la señal, en base a la relación entre dos magnitudes: el valor eficaz de residuo armónico o componentes armónicas respecto a la componente fundamental o limpia.

Las escorrentías llevan mucho tiempo representando un reto importante para la humanidad, controlar el agua dulce era algo que la humanidad desde un principio detectó como fundamental para el desarrollo. Hoy en día, con sistemas mucho más sofisticados logramos no solo controlar los flujos y las masas de agua dulce, sino que a través de una presa hidráulica, podemos ser capaces de obtener distintos tipos de energía.

Hay presas hidráulicas que datan desde los años 3500 a. C. aproximadamente y, en la antigua Mesopotamia. Inicialmente estas presas fueron construidas para almacenar o derivar aguas, destinadas al consumo y a la agricultura; pero también es bien conocido que eran importantes frentes de defensa marítima. No fue hasta el siglo XIX que se empezaron a utilizar las presas hidráulicas para otros fines como la desecación de terrenos, el tráfico de barcos, y la generación de energía eléctrica.

¿Qué es exactamente una presa hidráulica?

Esencialmente, una presa hidráulica es un obstáculo construido en el perímetro de un río o un lago para poder desviar el agua o, por el contrario, embalsarla. Están construidas en su mayoría en hormigón, aprovechando una cerrada o algún desfiladero de la cuenca de agua natural, y permiten dar un uso o sacar provecho del agua que logran retener obteniendo energía eléctrica, además de ofrecer un control sobre la misma a través de distintos mecanismos de desagüe.

Términos o partes relevantes

Para entender cómo se compone una presa hidráulica, es importante conocer los siguientes términos y partes de la misma:

• • Embalse: se le llama así al total del volumen de agua que está almacenada y retenida por la presa.

  • Dique: es la parte de la represa que tiene la función de detener el agua, puede ser creada naturalmente o de forma artificial.

  • Boquilla: es la zona delimitada, o no, donde se construye la presa. También se le conoce como cerrada.

  • Bazo: se le conoce así a la superficie de terreno que funciona como embalse, sobre la cual se contiene todo el volumen del agua.

  • Vertedero: es una estructura hidráulica que se encuentra dentro de la presa, su función es eliminar la excedencia de volumen de agua dentro del embalse.

  • Desagüe de fondo: es una estructura, la cual se encarga de mantener un caudal ecológico de agua por debajo de la presa hidráulica.

Embalse El Atazar. Gacetín Madrid

Clasificación de las presas eléctricas según funcionamiento

Podemos identificar tres tipos de presas hidráulicas según su funcionamiento:

Presa de embalse

Este tipo de presa funciona almacenando el agua en un embalse, el agua que se va liberando del reservorio fluye a través de una turbina giratoria, lo que produce energía eléctrica activando un generador con el flujo del agua. Es el tipo de presa más común ya que permite satisfacer necesidades cambiantes de electricidad y regular fácilmente el nivel del embalse.

Presa de derivación

Se caracteriza por ser construida a mitad del flujo de un río, contrario a las presas de embalse no son capaces de retener un reservorio de aguas, en cambio deriva el agua hacia un canal que puede tener varios usos, entre ellos pasar por generadores eléctricos para producir energía.

Presas de almacenamiento por bombeo

Este tipo de empresa funciona como una batería, que es capaz de almacenar electricidad generada por otras fuentes de energía externas a la presa. Lo hace bombeando agua cuesta arriba hacia un depósito más elevado, y cuando se demanda dicha electricidad se hace bajar el agua del depósito para mover las turbinas de generación eléctrica.

Presa de almacenamiento por bombeo. Iberdrola

Clasificación de las presas eléctricas según su tamaño

Existe una amplia variedad de presas hidráulicas con distintas dimensiones, pero esta clasificación, más allá de estar relacionada con el tamaño, está estrechamente unida a la capacidad de generación eléctrica. Bajo este criterio, podemos decir que existen tres tipos de presas hidráulicas:

• Presa hidráulica gigante: se definen como aquellas instalaciones que pueden tener una capacidad más allá de los 30 MW.

• Presa hidráulica pequeña: son aquellas presas capaces de alojar una generación cercana a los 10 MW

• Micro presa hidráulica: son micro plantas eléctricas que tienen una capacidad en torno a los 100 kW, son un sistema de energía pequeño que solo es capaz de producir electricidad para suplir propiedades privadas.

Hoy en día, las presas hidráulicas son parte fundamental de los sistemas de producción de energía alrededor del mundo. De hecho, es considerada la forma de producción de energía renovable más importante a nivel mundial, actualmente cubre cerca de un 20 % de la demanda de electricidad a nivel mundial. Podemos decir que su única desventaja yace en su dependencia a las condiciones meteorológicas.

¿Qué son y para qué sirven las probetas de hormigón?

Gran parte, si no la mayoría, de las estructuras de los edificios construidos en los últimos 70 años están hechas en hormigón, y así las que se seguirán haciendo por mucho tiempo. Más allá de hablarnos sobre la importancia y la difusión de este material, esto nos indica que el material tiene muy buenas propiedades mecánicas; y para conocer exactamente estas propiedades mecánicas se hacen pruebas en laboratorio usando probetas de hormigón.

Al ser tan utilizado, el hormigón lleva un estricto control sobre sus propiedades y los agentes que las afectan, ya que al material indispensable en estructuras de todo tipo es fundamental certificar su correcto funcionamiento para asegurar la seguridad de las personas que habitan y utilizan los edificios. A esto se le conoce como control de calidad del hormigón y está previsto y regulado por la administración y la normativa constructiva de cada país.

Control de calidad del hormigón

Así se le conoce al objetivo final de una serie de ensayos de control, cuyo objetivo es comprobar que las características de calidad, resistencia, y durabilidad del hormigón sean aquellas previstas en el proyecto de cálculo realizado previamente. Las características que el hormigón debe cumplir se especifica en el pliego correspondiente a cada normativa técnica e incluyen los siguientes criterios :

• Resistencia a la compresión

• Consistencia

• Tamaño máximo del árido

• Tipo de ambiente al cual estará expuesto

• Prescripciones relativas a los aditivos

• Resistencia a la tracción

• Absorción

• Peso específico

• Permeabilidad desgaste

Todas estas características deberán verse satisfechas por todas las tandas de fabricación del material, a esto se le conoce como unidad de producto, es decir, la cantidad de hormigón fabricada de una sola vez. Por ese motivo es tan importante que por cada unidad de producto, se realicen probetas de hormigón, que son las utilizadas para realizar los estudios pertinentes a las distintas comprobaciones.

Probetas de hormigón

Los criterios anteriormente mencionados se verifican a través de distintas pruebas de resistencia de los materiales, que se llevan a cabo sobre probetas de hormigón, que no son otra cosa que muestras cilíndricas del material. Deben ser un reflejo fidedigno de la unidad de producto, o la tanda de producción del hormigón, por lo que deben realizarse de una manera específica y estandarizada.

Es recomendado consultarlo en la normativa técnica de cada país, pero por lo general las probetas deben ser de cilíndricas de 15 cm de diámetro por 30 cm de alto, o de 15 cm por 15 cm; incluso de 10 cm por 10 cm para los hormigones de alta resistencia.

Cómo hacer una probeta de hormigón

Lo primero, es asegurarnos de contar con un espacio suficiente y con las condiciones controladas para que no afecte el proceso de fraguado del hormigón, luego se prepara un molde cilíndrico capaz de sellarse herméticamente el cual contendrá la muestra de la mezcla de hormigón a someter a los ensayos pertinentes, vertiéndose en el molde en tres capas.

Cada capa de vertido tiene unos 10 cm, y una vez dentro del molde se debe agitar 25 veces cada capa con una varilla metálica de modo que se compacte correctamente y salgan las burbujas de aire alojadas en el interior de la mezcla. Al terminar con las tres capas de la muestra de hormigón, se golpea unas 10 veces el molde con un martillo con el mismo propósito de la varilla.

Molde encofrado para probetas de hormigón. comercturro

Curado y conservación de una probeta de hormigón

Finalmente, se deben esperar 24 horas antes de retirar el molde e identificar la muestra con su código, su fecha, y la resistencia esperada de la muestra. Luego se hacen curar las probetas sumergidas en agua potable por completo. Dentro del agua, deben mantener una temperatura entre 20 y los 2 °C con el propósito de obtener una humedad relativa del 95 %. Vale la pena acotar, que también es válido llegar a  estas condiciones utilizando cámaras especializadas. 

Por ley, se le asigna la responsabilidad de asegurar condiciones estables y el control de las probetas de hormigón al constructor. Es decir, las probetas deben estar alejadas del sol directo, protegidas de golpes o de cargas inesperadas, así como protegidas del viento hasta el instante previo a la realización del ensayo.

Tipos de ensayos con probetas de hormigón

Ensayo a compresión

Es un ensayo de carácter destructivo, que arroja el valor de la resistencia a la compresión del hormigón del cual está hecha la probeta, y que se realiza en probetas cilíndricas de 15 × 30 cm, pasados los 28 días de fraguado de la probeta. Consiste en aplicar una carga constante y progresivamente mayor hasta encontrar el punto de fractura o deformación plástica del hormigón.

Ensayo a Flexotracción

Se hace sobre probetas prismáticas de sección cuadrada, con una longitud que no supere a cuatro o cinco veces en lado de una cara, siendo también un ensayo destructivo. Consiste en simular los esfuerzos mecánicos de una viga apoyando la probeta de forma horizontal sobre cuatro puntos de apoyo, dos cercanos al centro en la parte de arriba y dos en los extremos por la parte de abajo,  de esta manera se determina la resistencia a tracción axial.

Ensayo a tracción indirecta

En este caso, la probeta cilíndrica se coloca de forma horizontal dentro de una prensa que se encargará de aplicar un esfuerzo de compresión, de la misma manera que en el ensayo a compresión, pero sobre las caras laterales del cilindro. Se aplica la fuerza sobre dos generatrices diametralmente opuestas de la muestra y en su punto de ruptura se determina la resistencia a la tracción.

Podemos concluir que las probetas de hormigón son un elemento indispensable para obtener información sobre el material utilizado en cada edificio, además de ayudarnos a conocer sus propiedades mecánicas, sirve para detectar a tiempo desperfectos en el hormigón, y así evitar catástrofes. Si te interesa conocer más sobre los materiales y sus propiedades te invitamos a darte un paseo por el temario de las maestrías sobre ingeniería y edificación a disposición en Structuralia.