Revista IC Junio 2012 by Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C.

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de Méllco. A.

3 MENSAJE DEL PRESIDENTE

ftQbeno MuIi Pirala

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lC IrIgorIIerlaCMI. _lamerl$UlllJunlO de2012 EddOl responsable Ing AIoBnIo6n MlKlona N _ NUmero de cerullcado ele AIMM 0lI o.rldlOl .. UIo E:cUM:I <*ligado por .. h5tJluIo NaIXIr'8I 011 DerecIloóelW/lJl l)oI·:!011.l)11313423l!(J).1Q2 NtmIfoÓl CcwlAI<:ado de L.ooI\ld de TlLio Y Conle<Dl 1S226 Dor'I-*' dt III PutlfIl::al:IlI

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AGENDA' CONGRESOS. CONFERENCIAS...

Mensaje del presidente

Construyendo el futuro

)QQ(fI/ CONSEJO OIRECTl\IO

P.....ld.nt.

esde hace más de una década, el Colegio de Ingenieros Civiles de

Clenllll'lte Poon Hurog

México participa activamente buscando y ofreciendo propuestas

Vlc.,....ld.nt••

de acciones para el desarrollo de la infraestructura lisiea del país. con

Julio José Atguelles Cárdenas

base en el aporte de la ingeniería y la tecnología mexicanas. El arduo trabajo está

Felipe 19l1OClO Aneguin CMés PatrICIO Cal y Mayor Le3Ch

a cargo de distinguidos ingenieros civiles que integran los comités técnicos y

Cedric lván Escal3nte Sauri

el grupo prospectivo México 2030. A ellos se han sumado expertos en diversas

Ascencl6n Med..... N.-s

disciplinas. del seclor público y privado.

Atmaroo 5errnlde CastrefÓll Jorge DllI1lIán Vllleocaa Ramirez

Hace seis años se preparÓ el programa de los 109 proyectos de infraestructura y el programa con 300 proyectos para el sexenio 2006-2012 Que se presentó al Ejecutivo federal como contribución a su Programa Nacional de

Infraestructura.

A1ejandlo VázQUllz Veta

Prlmer aec....t.rlo pt'Opl.tarlo RcxhmirQ Rodr;go Reyes

Prlm.r -..cr.t.rlo supl.nte

El compromiso es institucional y permanente. El Colegio de Ingenieros Ci-

Aa,6n Ángel AbuIlO AQ,J1lar

viles de México formuló un programa para la próxima administración federal, considerando que nuestro país requiere infraestructura para crecer, mejorar la

segundo -..cr.tarlo propl.t.rlo Ma de l.oufdes \le<duzco Montes

competitividad y resolver las desigualdades regionales. Con absoluta independencia de criterio, nuestro colegio ha formulado los

S&gundo

.ec....t.rlo .upl.nt.

6scar Errique Martinez juradO

programas sectoriales con proyectos específicos. Las propuestas se basan en proyectos identificados por las dependencias federales e incorporan asimismo un conjunto de proyectos de infraestructura inductora del desarrollo económico regional, como elemento de valor agregado al programa propuesto. Las propuestas de los comités del colegio se integraron y fundamentaron, con

Jav>er Henera Lozano

Subte.orero ws Rojas Nielo

lo cual se asegura la congruencia sectorial y regional, respetando los proyectos

Con••lero.

identificados por los expertos.

5erQlO ~ Bottxllla

Confiamos en que las nuevas autoridades que resulten electas el próximo 10 de julio recibirán y analizarán cuidadosamente las propuestas de nuestro colegio, sabiendo que cuentan con los ingenieros civiles mexicanos organiza-

Ramón Agoure Oía¡ José Cruz Alférez Ol1ega Celefno Cruz Garcla SalvadOr Fernéndez del CastIllo Flores Gonzalo Gardo. Rocha

dos gremialmente para atender las consultas necesarias y trabajar de manera

Carlos Alberto L6pez Sabdo

sinérgica y con espíritu solidario en beneficio de México.

FedeoeO MarHnez salas

Sin duda es imprescindible una visión crítica del pasado y el presente, pero ésta no tiene mayor sentido si no se da en función de ofrecer propuestas con el objetivo de construir un futuro mejor, de manera incluyente, para todos los mexicanos. En eso estamos los ingenieros civiles.

Rafael Mo<aIes y Monroy

José LUIS Nava Otaz SlmOn N,ssan Rove<o

Mano 0Iguin Azpe!lLa

Vlctor OrloZ EnsáSleg.o AaUl Salas Ateo FeóerlOO Gustavo S&ndovnl Dueek

José ArturQ Zárate MarUneZ

Clemente Poon Hung

xxxrv Consejo DirectNü

wwwdcmorgmx

GREMIO

Oferta y formación de ingenieros civiles en México El presente análisis. el cual forma parle de un trabajo de investlgación más amplio, co~ menta los aspectos relacionados con la oferla y la formación de Ingenieros civiles en el pars. Un segundo artículo abordará lo relacionado con la demanda de profesionistas del ramo. El objetivo del presente análisIs es acluallzar la infor-

mación correspondienle a la oferta y la demanda de la tngemeria civil en México presentada en el trabajo lilulado "Estado actual y futuro de la tngerllería CMI" (Alcocer el al.• 2005), preparado para el 11 Congreso Nacional de la Academia de IngElmería En este arllculo se corTlefllan

los aspectos relaClOf"lados con la oferta y la formacIÓn de ingerIefos de dicha especialidad en el paÍS, comparando las esumaoones a futuro hechas en ese entonces con las cifras disponibles. Oferta de ingenieros civiles en México En la gálica 1 se rroestra la serie hlSl6nca de egresados YtItulados en Ingenteria Civil en el país, obtenida del IrabaJO de Alcooer el al (2005) para el penodo 1991-2003 En térmnos generales, el nUmero de egresados nuetuó entre 4,0IXl y 4,500 pcJf af10 Sll1 que se observara clara~ mente una tendencia al eteclllllenlO. El número de titUlados sí aumentó slgmficatlvamente, ya que pasó de t ,800 a 3,300 en el lapso considerado; sin embargo. de t997 a 2003 el número permaneció prácticamente coostante. por lo que pueda concluirse que, durante lOS últllTlQS años analizados, la olerta de ingenieros civiles se encontraba en una situación estable. En esle marco de Gráfica 1, Egresados y mulados en Ingenlerla CiVIl durante el peIiodo 199t~2003

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3.500 ji 3.lXXl ~ 2.500

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referencia, se presentan a continuación varias gráficas relacionadas con el tema, con comentarios que se han considerado pertlnenles para ter'lef una idea glObal de la slluaclÓn. En la gráfICa 2 se puede observar la evoIUCIÓO de la matricula total de alumnos de Ingeniarla CIVil en el pais, durante el penodo 2003-2009.' En ella puede verse que la malrÍCula aumentó S1QflllicatJvamente, ya que pasó de 32,500 a 46.600 alumnos. Además. el creCImiento se sostlNQ en todo el lapso. En general, la demanda para lI"9esar a las ascualas de Ingen¡eria CIVil es sustar1Clah1eole mayor que el nUmero de alumnos aceptados y que el de II1SCfltos En una encuesta en tres escuelas de distintas reg¡ones del pais se encontró que se acepla entre 25 y 37% de los solicItantes En los anuarios de la Asociación Nacional de UnIVersidades e Instituciones de EducacIón SuperIOr (ANUlES) aparecen agrupadas todas las IIcenclaluras en seis áreas: ciencias agropecuarias, CiencIas de la salud. Ciencias nalurales y e)[actas, Ciencias sociales y adminIstrativas, educación y humanidades e ingenIarla y tecnologla, Ingeniería Civil forma parte. lógicamente. de esta última En la gráfica 3 se muestra la participación de la carrera dentro dellotal del área. En ella se puede apreciar que ésta ha fluctuado entre 5 y 6%, aproltlmadamente, con una ligera tendenCia a la alza durante el periOdO analIZadO También se Indagó SI el grupo de licenciaturas en Inger'lleria y tecnología habia cambiado su partICIpación en la matricula correspcJfldiente a todas las licenciaturas que se olertan en el pais, es decir, dentro de las 5elS áreas rnenGlOnadas. El resultado se muestra en la gráfca 4. e ooca que no hubo lXl CéIfTbK:l SlQllIIicatrvo en dICha partlClpaClÓn durante el penodo, pues se mantuvo en una Cltra cercana a J3 pcJf CIeflIO TradK:ionalmente, la caTara en Ingeneria Ovil ha sido poco alraclNa para la p:lblaci6n estuciant~ lemerwIa En algl.ros lugates se han llevado a cabo campañas para

IC I~ Civil ÓIg¡n;l oIioaI oeI ColegIo <te ~ IgllIIllIOB CMIes de Méloco 1 NUm. 511 Junio de 2012

6scAAM GONZÁLEZ

CUEVAS """""'do IaUAAUuelll

prmer d1rGClOl <te PIMoeación. direclOr de la OMsIónde

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revertir esta situación y aumentar la participación de las mujeres en la profesión. Se consideró entonces interesante indagar si éstas hablan surtido efecto. Los resultados se muestran en la gráfica 5. la cual indica los porcet'1tajes de alumnas con respecto altolal de la matdcula. Por su parte. la gráfica 6 presenta el porcentaje de mujeres en toda el área de ingeniería y tecnología, el cual tluctúa entre 20 y 21%, mayor que en la especialidad de Ingeniería Civil, debido a que algunas carreras, como Ingenierla Química o Computación, tienen un alto porcentaje de alumnas. En la gráfica 7 se presenta un histograma con los egresados y titulados en Ingeniería Civil durante el lapso 2002-2008. Como se puede ver. ambas cifras se mantuvieron sin cambios importantes durante el periodo, asi como con respecto al periodo anterior analizado en Aleocer el al. (2005). El número de egresados siguió siendo ligeramente superior a 4.000. y el de titulados a 3.000, Uama la atención que, aunque la matrícula total sí aumentó signilicativamente,los egresados y los t~ulados siguen siendo prácticamente los mismos. La explicación pa. rece ser que la eficiencia terminal disminuyó: en otras palabras, aumentó la deserción. Se hizo un ejercicio para estimar la deserción promedio en las escuelas de Ingenierla Civil, el cual consistia en comparar el número de egresados y titulados en el año 2008 con el número de alumnos de primer ingreso del año 2003 (véase gráfica 8). En condiciones estables respecto al número de alumnos. como en este caso, el resultado da una estimación razonable de la deserción. El valor resultante fue de 45%. cuando se usa la cifra de egresados. y de 58%, cuando se usa la de titulados. También se plante6la pregunta de si en la carrera de Ingenierla Civil habfa una eficiencia terminal diferente a las de olras carreras de la misma área. Para responderla. se elaboró una gráfica equivalente a la anterior con las cifras correspondientes, En la gráfica 9 puede verse que los resultados son similares: 43% de deserción en egresados y 60% en titulados. Desde luego. las cifras de deserción son muy grandes y es urgente que todos los sectores involucrados en la formación de ingenieros hagan un esfuerzo enorme para corregir esta situación. Sin embargo. el problema no es exclusivo de nuestro país. En Estados Unidos se ha encontrado que 40% de los alumnos que se inscriben en las carreras de ciencias, lecnologlas. ingenierías y matemáticas-grupo de carreras que se identifica con las siglas STEM (science, technotogy, engineering and ma· lhematics)- desertan en el primer año (Otellini, 2011). Hasta hace algunas décadas, la gran mayorfa de los ingenieros civiles se formaban en las universidades, públicas y privadas, y en el Instituto Politécnico Nacional (IPN). Desde entonces. el sistema de educación superior se ha diversificado. sobre lodo a partir de la década de los selenta. cuando se imPl.JlsÓ la creación de un gran número de nuevos institutos tecnológicos regionales, eomo se llamaban enlonces, y de la segunda universidad

IC Ingenlerla Civil

Gráfica 2. Evolución de la matricula en Ingeniería Civil para el periodo 2003-2009 46.612 Matriculados

42,617

illlll 2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

Fuente N-lUJES

Gréfica 3. Participación de la Ingenlerla Civil denllO del área de ingeniería y lecnologia. 2003-2009

Illilll 2003 2004 Fuente ANUlES

2005

2006

2001

2008

2009

Gréfiea 4. Participación del área de ingenleria y tecnolo· gia en el total de la matrícula, 2003-2009

1111111 2003 2004 Fuente A""UiES

2005

2006

2001

2008

2009

Gréfica 5. PartiCipación de las mUjeres en fa malrfcula de Ingeniería Civil. 2003·2009

iiillii 2003 2004 Fvente A"JUIES

2005

2006

2001

2008

2009

Gréflca 6. PartiCipación de las mujeres en el área de Ingenlerla y lecnologfa, 2003-2009

21.3%

21,0\

209%

2003

2004

2005

2006

20.5%

2115%

2{J.6%

2008

l'\oen¡e ANUlES

óroallO ofdal del COlegio d9lngllf\llllos Civiles de México

I Núm. 518 lunlo

de 2012

(VP\R

autónoma federal, la UAM. En la gráfica 10 se muestra la composición de la matricula po!' tipo de institución. en los dos últimos años de los que se tienen estadisticas. En el grupo de universidades se han incluido las estatales y federales, tanto públicas como privadas. y al Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey que. aunque no tiene la palabra universidad en su nombre, funciona como tal. En el grupo de institutos tecnológicos (IT) están todos los que funcionan de manera centralizada y que antes se llamaban institutos tecnológicos regionales. En el grupo de institutos tec· nológicos superiores (ITS) están los que funcionan de manera tripartita entre los gobiernos federal y estatal, y la iniciativa privada. Las unrversidades politécnicas (UP) son de creación relativamente reciente y funcionan de manera centralizada. EIIPN se ha considerado aparte. Con el fin de estimar si la oferta de ingenieros civiles es suficiente para las necesidades del pals. se llevaron a cabo dos tipoS de análisis: uno consiste en comparar la oferta con la demanda del mercado laboral, análisis que se presentará en un artículo posterior; el otro consiste en compararla con la oferta de otros paises, tomando datos principalmente de Estados Unidos, A continuación se presentan los resultados de este último.

Comparación con la oferta de Estados Unidos En la gráfica 11 se muestra un histograma con el numero de titulados en ingeniería por carrera en Estados Unidos (Gibbons, 2011). La carrera de Ingeniería Civil cuenta con 11,027 titulados2 en el ciclo escolar 2009·2010, y es la segunda mayor dentro del grupo de carreras de ingenieria. En México, el total de titulados en el ciclo 2008-2009, según el ultimo dato disponible, tue de 3,222 (véase gralica 7). De acuerdo con esto. el número de titulados en EU es 3.42 veces mayor que el de México, Gráfica 7. Egresados y titulados en Ingenieria Civil durante el penodo 2002-2008

• Egresaclos

ffl

Gráfica 9. Egreso y titulaciÓfl en 2006 contra pomer ingreso en 2003. área Ingenierla y Tecnología

• Titulados

2003

2004

2005

2006

2001

• Egresados • Titulados

",298 _

200' Fo..enle ANUlES

Gráfica 8. Egreso y tltulaci6n en 2008 contra primer ingreso en 2003, Ingemería Civil

• Primer ir.greso

1.638

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. .iii. '008

2008

62.158

•

2008

Fusnl€. /lJ'IIu.ES

•

• Primer ir.greso

151,689

I! i! i! i! i! i! i! 2002

pero la relación entre las poblaciones de ambos países (312 millOl1es y 112 millones, respectivamente), es de 2.78. Esto hace que el número de ingenieros civiles titulados en estos años por cada 100 mit habitantes sea ligeramente menor en México que en EU. Si la comparación se hace con el número de egresados en vez de titulados, la cifra en México aumenta a 4, 185 Yla comparación entre paises (en números por cada 100 mil habitantes) resulta prácticamente igual. En la gráfica 11 también puede verse que el número total de titulados en EU en todas las carreras de ingenie, ría es de 78.347, mientras queen México es de 62,758. Se puede concluir que la "producción" de ingenieros en el país es, en proporción con la población. mayor en México que en Estados Unidos. Cabe mencionar que en EU hay una fuerte preocupación de parte de muchos analistas que consideran que no se esta produciendo un número suficiente de ingenieros y cientlficos para que el pais conserve su liderazgo mundial en asuntos de innovación y competi. llvidad. Éstos mencionan que en India y China se están graduando un millón de ingenieros por año, muchos más que en EU, lo cual les dará una gran ventaja competitiva en un futuro cercano. El propio presidente Obama ha convocado al Consejo para el Empleo y ia Competitivi" dad y le ha pedido que diseñe programas que permitan graduar a 10,000 ingenieros más cada año (Otellini. 2Ot1, y Armario, 2011). Como parte del análisis de la alerta de ingenieros civiles se contabilizó el númefO de programas oferta· dos en México. Según el Conseio para la Acreditación de la Educación Superior (Copaes, 2011), en lotal se están impartiendo 188 programas de Ingeniería Civil, y de ellos sólo 29 han sido acreditados por el Consejo de Acredita· ción de la Enseñanza de la Ingenieria (CACEI). En el es·

'008

Gráfica 10. Matricula de Ingenierla Civil p(lf tipo de instItución • Universillades 29 "51 :~p

'1"58

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le Ingenieria Civil Órgano otbal del COleg1O 00 lngenrer08 Civiles de México I Num. 518 lunio de 2012

Graflc. 11. EglesaOOs de.ngeneria poi" Célffera en Estados Ur»dos. 2009·2010 (Glbbons. 2011)

20,000-

;;¡

tudlode A1cocef el al (2005) se encontrÓ que se estaban IrnpartlefldO 151 programas de lngeflleria Civil en el ano 2005, y que 17 de éstos hablan sido acre<litados por el CACEJ, En ello se puede wr que el nUmero de programas acreditados se ha incrementado. pero no tanto como seria deseable lo que es peor. sólo 10 de los programas

acreditados en 2005 permaneaeron hasla 2011 3 Conclusiones

Como c:oncIuslÓfl de lo MIes expuesto. podemos señalar los sigUIentes puntos: a. La ma!IlCU1a total en la carrera de Ingeruería CrviI en el perIOdo 2OJ3..2009 creció en aprOXImadamente 40 por aenlo. b La partlClpaclÓO de la carrera en el área de lngerttería y tecnología también ha crecIdo, pero sólo en aprOlumadamente2O% Por su parte, la partICIpaCIÓn

del área en la matrícula de todas las carreras que se imparten en el país se ha mantenido estable. en alrededor de 33 por ciento

c. Aunque la matrícula ha crecido. el número de egresados y titulados se ha mantenido prácticamente constante (4,100 egresados por ano y 3,200 titulados). La participación de las mujeres en la malricula de In· genlarla CIVil ha aumentado ligeramente en el periodo considerado; ahora es de 15%, aprmomadamenle En tooa el área de mgenterla y lecnología es de 20 por Clef110, e La deserCIón en la carrera SIgue sIendo muy alta Resuh6 lKl vaJor de 45% cuando se usa la CIfra de egresados y de 58% cuando se usa la de l1tulados La composICión de la matricula por lipa de IlStltuCi6n ha cambiado. los IlSlIlutos 1ecn0t6g1COS y los IllSlItutos lea lOIógtcos supenores alJeOden a lKl porcenlSJ6 n1pOIWlte de la matricUa_las lJ"IYefsdades poIitéalicas no atienden a lKl rU'nefO SIQOifica!JVo de alumnos de Ingemería CMI d

lo&i1 18,341

CID

g. Aunque en el país no ha crecido el número de egresados y titulados por año, la producci6n de Ingenieros cMles es slmllar en MéxICO y en ESlados

"rudos

El número de programas de estudIO de Ingenleria CMI crect6 de 151. en 2005, a 188. en 201 1 Sm embargo, el número de programas acred,tados por el CACB pasó de 17 a apenas 29, Ysólo 10 de los que eslaban acreditados en 2005 lo están ahora IJ

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S CionUlel. J Parede$ C MendQla. J AA ~ ~ A. \'álQloC(20051 EAiIdo8CUII~u.o~IlI~~.~ Naaonel de _ ~ de lr'IgietIlIria MéDc(l CHIC ArrniY"o. 12011) ~ U S Josn,j gIobII ~ Wl t-q.- el» c.bOf1 eor-Aa:;to el 12 de ~ e de 2011 eri1llp/_ ~.

CClUf*P'_CCWT1 Gtltx;Jnt.M (2011) ~bvlhel"l,l"l'tlers eor...Aadoll9deseplllItI'tIr1l de 2011 en hnp.'WNN.asee.org.p¡Ipn.~ coIege-p¡o/iIes/201O-pro/iilHlnglneel (2011) Slrong US noocls rroe~.

ClI1llIn. P

COnIulladO 112 de 2011 en hnpltw-Nwar; c:onVoproorv.lrong-u-s· .--JS·II55439 MmI CoplIlls (2011) Coo5uIlOOo el7 de OCllb'e de 2011 en http/tw-Nw oopaet org lTllVhorne!Prcgramas ~ de

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IC lng&nieria ClvIl órgano 0ficIel del Colegio 01 ~ CMIe$ de Méu::o 1NUm. 518 junio ele 2012

DESARROLLO URBANO

Ciudades digitales A lo largo de la historia, los avances tecnológicos permitieron que la forma de las CIUdades cambiara radicalmente: en la actualidad, la tecnología puede tener un impacto sim!lar. De este modo, en México se ha trabajado en la creación de un modelo evolutivo urbano con alta Integración digital: la Ciudad Creativa Digital, a realizarse en la ciudad de Guadalajara. RICARDO ÁLVAREZ FÉUX Ingenieto industnal y dtI slslemas especializado

en N"'9OC'OS Inlemaaona1ell

Actuatmente lIS coorálMdcr de lf'V'IOVaclÓI1 e<l la Unidal;lde

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ProMéxo:::o;,1llOEl a su cargo. entre otros proyectos. el desarrollo del pr"lectO conceplual de laCo..dad Crealrva Dlg'lal

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y~prOQlama

Hoy en día, en los albores del siglo XXI. se vive una verdadera expk>sión en el ritmo de urbanización mt.Jndial. Por un lado, están siendo creadas nuevas ciudades para satisfacer las demandas generadas por las dinámicas demográficas globales, mientras por aIro se hace evidenle la necesidad de migrar a nuevos modelos de urbanismo (diferentes al modernismo de principkls del siglo XX que se caracterizaba por el ordenamiento y separación funcional de las actividades cotidianas de sus habitantes). De fondo, éSla es una dinámica eminentemenle poblacional. En los últimos 100 aFIas. se han conslruido zonas urbanas capaces de albergar a más de 3.000 millones de personas (antes del siglo XX las zonas urbanas del mundo sólo lenían poco más de 300 millones). Pero esto no es todo, de acuerdo con las proyecciones de Naciones Unidas, en los próximos 35 años deberá crearse ciudades con capacidad para otros 3,000 millones de habitantes. Esto será el resultado de la estabilización de la curva poblacional. que se estima llegará a los 9,300 millones

de personas en el año 2045, asl como de las conslantes migraciones hacia zonas urbanas. las cuales han hecho que. desde el2011, más de 50% de la población mundial por primera vez habitara en ciudades. se espera que éSla llegue a ser entre 80 y 85% de la población mundial en 30 años. En los próximos 20 años, China deberá construir nuevas ciudades para 350 millones de personas, y la India, para 250 millones (McKinsey, 2009), mientras que África deberá edilicar espacios para 380 millones (ONU. 2(08). Por su parte. América Latina será la tercera región del planeta con mayor crecimienlO poblacional y nuestro país no será ajeno a esta dinámica. La razón de este crecimiento es económica; cada dia, la brecha de ingresos entre las zonas urbanas y rurales se ensancha: las ciudades se \l\Jelven delentoras de una esperanza de mejor calidad de vida para muchas personas de las zonas rurales, quienes a veces pagan un precio muy alto por migrar en busca de una vida mejor.

1 I

Zona inicial deSlinada para la construcción de la Ciudad Creativa Digital en Guadalajara (proyección).

IC Ingenierla Civil Órgano oficial del COlegIO de Ingeriefos CIviles de México I Num. S18 Junio de 2012

Sin embargo. diversos estudios como los de Edward GIaeser (2011). ecor1Ol'Tlista de la Lk'Iiversidadde Harvard, demuestran que las ciudades si permiten optimizar la generación de riqueza mediante las ecooomias de escala Y sinergias aeadas por la proxi!Tlldad de talento y mano de oaa. "Las ciudades permiten la colaboración que hace que la t'umaridad briIe en su máxima expresión", escroe el aUlor. Esto se manifiesta en la disponibilidad de capacidades productivas que pemiten estructurar con mayor eficlencia cadenas de valor de producción ec::Ollémca. 10 cual geneta l.I"Ia delTama que se esparce dentro de ZOllaS con cierta PloKirridad geográfICa AlXI asI, el maneJO ineficiente de recusos en las ciudades hace que tal riqueza se diluya y esto perjudica pmcipamente a las personas de escasos recusos, ya que, al no Lliizar elicienIemente la II'lfraestructlJa Lrbana dispcRbIe, se incremeotcrllos costos st.mefgidos de ir'rversi6n, manterwnento y SU1'W1istro de servicios, los cuales afecta1 a la pobIaciáI. 8 mal diseflo lrtB10 se manifiesta en mayor conlan'inaci6n, uso inefICiente de energéticos y disminuCl6n de la calidad de vida de una población, la C\Jal tiene que lidiar con problemas de tráfico, polos de marginación inteubanos y con ciudades que no se adapIan a sus necesidades cotidianas. Parte de este protJlema racflCa en que aú"I se (X)I"I{i. nlwI construyendo ciJdades con el modelo modernista

lel CrundI S.cl.a.. J.....

.. El advenmento de nuevas p1atalOfmas de Infraestructura tecnológICa. basadas en la u CUidad de redes de telecomunICaCIOnes combinadas con

sensores desplegados a lo largo de la CIUdad. permite contar con \Efdaderos S15iemaS nervtOSOS digitales que funoonan cnmo reguladores ÓPtimoS de SUS funcones VItales de principbs del SIglO XX. Éste buscaba el orden urbano mediante la separaci6n lIsica de las h.n::iones habitacionales, lat:Dales Y de esparcimiento sodal. CIicho modelo fue aeado en LXl momento en el que la tierra era abln:iante. el COl'Ttlustible era barato, el aire limpio y la ¡x:blaci6n era LII'l QUilto de la que tendrá el planeta en el afio 2050, las ciudades de pMcipios del siglo XX fueron diserladas no sólo bajo contextos radicalmente diferentes, Sino para poblaciones con aetMdades, necesidades Y estilos de vida fundamentarnente distfios a bs de hoy. Sin embargo, en los ütimos 100 afies se han seguido edificando ciudades bajo la misma lógica; esto Ila generado las grandes manchas urbanas que existen actualmente, las cuales se cafacterizan por tener l.I"Ia ¡,1raeslruc:tLra profLrdamente Sl.bulilizada y 1Xl uso ineficiente de recursos natu"a\es para satisfacer las necesidades de la población que las habita.

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Después de 30 años de alarma sobre el calentamiento global y la COfltaminaci6n ambiental, la resP'Jesta frecuentemente utilizada ha sido el impulso de tecnologias verdes para promover el desarrollo sustentable de las ciudades. Si bien hay que reconocer que estas tecnologJas tienen un Impacto positivo, muchas veces noencaran la raiz del problema: los patrones de usoque los habitantes ejercen sobre las ciudades: para hacerlo seria necesario replantear la lógica de diseño y desarrollo urbano.

Espacios que se planea remodelar o adecuar en la CCO (proyección). Durante las siguientes décadas. la demanda global de vMenda reorganizará los patrones de comportamiento humano. sociales, de negocios y migratorios. A menos que se modifiquen las estrategias de desarrollo actuales, se corre el nesgo de continuar utilizando esquemas Inventados hace más de 100 años. A lo largo de la historia, los avances tecnológicos permitieron que la forma de las ciudades cambiara radicalmente. Desde el desarrollo de las calles y caneteras en tiempos de Roma, el elevador en el siglo XIX, la red eléctrica a linales del mismo siglO. asi como el automóvil y otras formas de transporte en el siglo XX, las nuevas tecnologJas han redelinido las posibilidades de los asentamientos humanos y. por consiguiente. su diseño. En la actualidad, los nuevos desarrollos tecnológicos pueden lener un impacto similar (o incluso mayor) sobre el desarrollo de las ciudades y la relaCión de éstas con sus habitantes. Tales avances han impulsado el concepto de "ciudades digitales", en otras partes conocidas como ciudades inteligentes. smaft communities o senseabJe CÍlfes. entre otros nombres. la caracteristica principal de estos desarrollos radica en que incluyen una serie de tecnologias digitales de muy alto desempeño COlOO parte de la infraestructura básica urbana; éstas deben. por definición, tener altos niveles de integración de software y hardware en el

tejido de la ciudad. con ellin de establecer una red digital que permita monitorear y optimizar su comportamiento, y que abra la posibilidad de ofrecer nuevos servicios y beneficios a la población a partir de ellas. En esencia. significa tratar a las tecnologías digitales como parte del paquete de infraestructura base de una CiUdad, aliado de calles. drenaje. red eléctrica. entre otras. El advenimiento de nuevas plataformas de Infraestructura tecnológica, basadas en la ubicuidad de redes de telecomunicacior.es. nodos universales de acceso y centros de cómPJto capaces de analizar en liempo real grandes volúmenes de información. permite entender con mayor profunddad los patrones de uso que los hab4tantes tienen sobre la fábrica urbana. La combinación de estas plataformas con sensores desplegados a lo largo de la ciudad permite contar con verdaderos sistemas nerviosos digitales en las ciudades. los cuales funcionan como reguladores óptimos de las funciones vitales de éstas. Aunque tal escenario suena a ciencia ficción. en realidad está mucho más cerca de lo que se cree. Como ejemplo basta recordar que en los últimos 20 años la velocidad de transmisión de datos a los hogares se ha multiplicado más de 100 mil veces; la computadora más poderosa del mundo hace 25 años (sólo accesible para entidades como la NASA) no tiene ni la mitad del poder de procesamiento del último iPad. Los más de 3.00J millones de aparatos móviles conectados a la red hoy en día pOOrian incrementarse a más de 5O,00J millones en menos de 10 años, y la gran ma· yoría de ellos tendrá sensores desplegados en la infraestructura, diseñados para monitQ(ear de forma automática el luncionamiento urbano, y para comunicarse entre si por medio de la nube. además operarán de manera coordinada, bajo heuristicas previamente definidas. y serán controlados por sistemas operativos urbanos y potenciados por aplicaclones y soluciones de optimización urbana que operarán por medio de Intenaces conectadas a dichos sistemas operativos. Esto representa la convergencia de una ciudad física (que posee una infraestructura basada en átomos) con una ciudad digital (que incorpora mejores servicios a sus habitantes basándose en bits). Ante esta Visión. en México se ha trabajado en \a creación de un rncx:lelo ev~utivo urbano con alta integración digital. La idea es elaborar una ciudad prototiPO en la cual se cuente con un laboratorio vivo para desarrollar SolUCioneS urbanas dig~ales. con miras a lener un modelo de urbanismo replicable en las diversas ciudades del pais. muchas de las cuales comparten caracteristicas morloló· gicas. ya que siguen patrones definidos en tiempos de la

.... La inclUSión de tecnologias digitales permitirá a la población ser parte de una eSlfategla de Inclusión social digital. algo muy importante para la agenda naCional de dlgitahzación y un ele competitivo rete~ vante para la alracción de empresas tecnológicas y de mediOS Que funCionan como molar económico

IC Ingeniería Civil Ófgano o1K:ta1 001 ColegIO de IngeoIl!lOS CMle!l de México 1 Núm. 518lunlo de 2012

Colonia, enlreellos los lineamientos del Códice de Indias (esto facilita conslderablemente su establecimtento). DICho proyecto es la Ciudad Creatrva Digital (ceO) a realizarse en GuadaIaJ8l"a, donde se instalará un nodo de producción audicMsual digital de compelltrvidad global enfocado en satJsfacer la derrI<w:Ia de contE!Oldos en el mundo de habla tvspana, éste se convertIrá en 1K1 deslOO estratégico de companias globales de prodUCClÓO de contenidos y propiedad If\telectual. Guadalal/Wll es lIf\ destrlo Idóneo para el proyecto, pues al se COflJUrlla l6"IéI mportante callJdad de talento especializado en Industrl8S tecnol6glCas y de medios (algo CfÍtJCO para el éxito de la ceo), asi como l6"IéI gran cantidad de escuelas YlXli:verSldades de aho reconocimiento nacional e n1emaoona1, y el dúster de alta fecnolc9a más mport¡;w1e del país con cerca de 700 empresas globales, meáales y pecJJl!ñas, que Iorman lK1 W!rdadero ecoslSlema de encadenamiento productivo. Pero más allá de eso, Guadala¡ara presenta una víbrante escena cuIhxaI, es lIf\ destrlo con alta calidad de VIda para naclOOales y extranJE!ros, tiene un clima IOrT'I6prable, una conectrvidad lerrestre, aérea y digJtal altamente competlWa, y l6"IéI de las rnep-es oIertas del país en hospitalidad, salud Yrecreaa6n. B hecho de que se haya eIegldo el centro hlstónco de esta ciudad como pofigono de 1f\1ervenci6n 8OO16Ota

Las ciudades digitales incluyen teetlCllogias de alto desempeño como parte de la estructura urbana.

el vab polenoaf del proyectO. así como la posüIidad de utilizar los aprendiza,es obtenidos de éste para replicar el mcxJeIo a 10 largo del país; de este modo, el alcancedela ceo será rrocho mayor Además, su desarrOllO mplicará la Iranslormati6n y reYItaizaci6n de lK\éI mportanle área del centro histórico

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En los últll110S 100 años. se han construido zonas urbanas capaces de albergar a más de 3.000 millones de personas.

de Guadala]ara. así como una InleNención gradual y estratégica de la red urbana. y el ordenamiento lemlooa!, que buscará una mayor pulverización de usos mixtos de suelo, todo ello aunado a un impulso de mayor densidad en el uso de la IfIfraestfUClura de cabeza Naturalmente, lodo esto se desarrollará dentro de un programa de rediseño urbano que modllicara una parte relevanle del prmer cuadro de la CIUdad

... A lT1f'1l( que modlllQUe1l ¡a~ eslral la~ de desarrollo actuales. se corre el flesgo de cor1llrlUar ullhzando esquemas Inventados tlace más de lOOaños

De gua! manera. la lI1CIusIón de tecnologias digllaies pe!ffTdri a la pot:jaci6n ser parte de una estratega de indlSI6n SOCIal digital, algo rnI'f 1fI'lIXJr1<Ylle para la agenda nacional de ChgI1a1izaClón Y un eJe competitivO relevante para la 3lfaca6n de empresas tecnológeas y de medIOS como molor económico de la zona Para esto se están diseñando los esquemas de construcción de un anillo

para ello será el parque MorelOs. Que IllI'lCIOIlatá como corazón verde y pUblico del proyecto. Ciudad Crealiva Digital es un proyecto Que, aunque está en etapa de gestación y su maduración requerirá años (si no décadas). ya representa un paneaguas en la conceptua&zaciá de l"'t.Je\IUS espaCIOS lJbanos con aha lOlegraci6n tecnol6glCa Yproducbva en Méloco y Aménca Latna. Este ¡:woyecto relle)ará el esfuerzo Yaprendiza,e de runerosos actores y SOCIOS estratéglc:os ~, SI"! duda, deJarán LrIa tueIIa hlslórica.. Para su coosea lCi6n deberán crearse nuevos rnodeIos de negocio (Que vayan mucho más allá de modelos tradiCionales de bienes ralces), de desarrollo urbano-arquitectónico y de estándares de construcción. La inclusión de nuevas tecnologlas de sustentabilidad arrblentaI. SIstemas embebidos. conectMdad YsoIiWare permtrá (p..nto con la ac:adernla Y la IOdusl:M) desarroIar rt.JeVaS lí1eas de aprendizaJe e II'IVestgacól en México, cruciales para el desarrolo del paIs. Y prorroverá su nserei6n como pI.J1la de lanza en uno de los retos más grandes de la tumar'wdad hoy día, al tIemPO que bnndará nuevas coocIiclOl"'les de desarrollo para la población mexicana. IBienvenidos al futurol fJ

periférico de fibra óptica. así como un sistema de co-

nectIVidad ina1ár'nbOca para lOOos los espacIOS públICOS (rcIuyendo caBes), lo cual será un pilar estratégICO para la conectMdad digital del desarrollo ESlo. amado a los desatrOlOS de platatoonas tecnol6glCaS rT'IElI"IClOIl.

hará de dicho proyecto lKIa reaidad Además, el proyecto buscara desarrollar roevos espaCIOS UJbanos. ut~izando las formas arQlltect6nc::as tradicionales como base para un replanteamiento de evolución formal que COfMerta la Ciudad en una zona Ideal para las actIVidades creativas y de conocirruento Estos espacios se basarán no sólo en el incremento de la densidad de usos. SI'lO en el MáIisis taxon6rnco del ~ de ligares ~ las 1'). Wstrias aealNas req.Jieren; eso sí. con 1Ill1enso enfoQue en el desarrolo de espacos plbIicxls que propac:ior lElI' 11Il benefic:x> IangIbIe de (DMV(ll'lCia soaaI, U1 pIJlto central

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Pavimentos de alto desempeño La creación de un pavimento de alto desempeño es resultado de la concatenación de un gran número de elementos interdependientes entre sí. El primero es, sin duda, el

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Por ejemplo, en la actualidad. un pavimento flexible se estructura con una carpeta asfáltica, coronada con lo que se denomina una capa de roc!aJ'nlento y apoyada sobre una capa de material de base, la cual. a su vez, se coloca sobre la plataforma de cimentación, conformada ¡xx el conjunto de capas de terracería, siendo la superior la llamada capa subfasante (véase figura l).la capa de base se constituye con material granular en una estructura convencional, pero lo más recomendable actualmente es recurrir a bases estabilizadas con asfalto o cemento. Bajo las condiciones climáticas y la acción de carga repetida del tránsito vehicular actuantes en la carretera. cada una de las capas d~ pavimento sufre deformaciones de magnitudes diversas que terminan generando deterioros en la capa de rodamiento, como son agrietamientos y roderas, que afectan los niveles de servicio deseados en cuanto a Resistenle ala regularidad y fricción supeñIcial. Open Grade!! lormaeioo de roderas, Es en este contexto que se SMA impermeable o Superpilve permeable. silenciosa. puede calificar el desempeño de un rodaminemo suave pavimento como bueno o malo, en función de su capacidad para evitar o limitar la aparición de esos deteResislenle a la SMA rioros. o bien minimizar el costo, núSuperpilve IOfmaci6n de roderas mero e intensidad de las actividades de conservación necesarias para mantener el nivel de servicio deseado. Es asl como, en la búsqueda de Resisleme ala fatiga HMA la excelencia, un pavimento de alto desempeño es capaz de superar las expectativas de servicio esperadas ¡xx los usuarios y contribuir a Ir.óelormable, a prueba de una operación eficaz de la infraes· deformaciones permanen1es tructura del transporte. En México, la creación de pavimentos de arto desempeño parece Figura t. Capas que conforman un pavimento flexible. ser imperativa en la red primaria de

El pavimento es la superestructura de una obfa Vlal que hace posible ~ tránsito expedito de los vehk:ulos. con la 00mcx:lidad. seguridad y economía previstos en el proyecto. La estructura o disposición de los elementos que lo conslnuyen. así como las características de los componentes empleados en su construa:ión, ofrecen una gran variedad de posibilidades. de tal suerte que es usual que esté formado ¡xx varias capas de materiales seIecciofIados, sometidos a muy diversos tratamientos: su superficie de rodamiento propiamente diCha puede ser una carpeta asfállica o una losa de concreto. De hecho, la actual tecnología contempla una gama muy diversa de secciones estructurales diferentes. y elegir las más apropiada para las condiciones especrncas del caso que setrate noes. ¡xx cierto. la tarea más sencilla a la que se enfrenta el especialista.

IC In~lerla Civil Órgano ofICial del GoOegio de Irgeroeros Civiles de ~ I Núm, 518 ¡unlo de 201~

carreteras V ejes troncales. incluyendo los lramos que se han venido conceslonando con las diversas modalidades de asociaciones pUbIíco-pnvadas que se han estableCldo en la politica aclual del sector. Sm embargo, es importante precisar que la Cteao6n de l,Il pavwnento de alto desempe(lO es resuftado de la concatenaCIÓn de l,Il gran número de elementos Interdependlentes ertresi. lo ¡:nmero es, SI1 dJda, el compremIso real de la autoridad les· ponsabIe, plbIica o prrvada, ron la ar:tTns1raci6n V gesb6n de l.I"la red ca'Telera a modo de establecer con dandad la p:JIóca de calidad deseada V la org<nzaei6n necesana paa Figura 2. Avances lI!CI'lOlógicos para la valoración del desempeño dlloo p;Mmen1O. lograrla Enseguida, lA'l análiSIS de la coldic:ó. actual de la red que permta evakJaflécnca la toma de deaslones exnosa, por e,empIo. datos básicos relatrvos al tránslto vehcUar, laclOt daw! en la <Xlf'IC:ePClÓO V econ6micamenle distl'ltas <'WIematrvas para el logro de de lA'l pawnefllo; medicIOIleS de la áslribuClón de cargas los objelJvOS Vmetas de calidad que se fijen. Eslo reql.Mele contar ron l,Il SIStema de ac:Irrw'Istrao6n de la 1I"II0ITTlaClÓrl, reales, sobre tedo en condiClones de exceso de carga, tan IJSlJahlente con base geográfica. que permta amacenar COITU'les en MéxIco, de la laSa de creornento V la distn· V disponer opoIILX1aITlE!Ilte de dalOS daw! que sustenten buci6n vehlcular. SIn los cuales es imposible un análisls

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Cuadro 1. Elapas contempladas en cada nivet de dIseño de una mezcta aslátlica de granutomeula densa de al1odesempeño

l. Selecci6n de los agregados Pétreos. la totalidad del matefial deber~ ser obtenida por trituración. 2. Granulomelria de la mezcla. Su seleccioo depende de ia lunción requerIda para la capa aslálUca en la eSllllCtura de un pavimento. 3 Calidad de los agregados Pétreos. Tanto para la IracclOn gruesa como para lracción lina. 4. selección del cemenlo asláUico. Con base en su grado de desempeno PG.lncluye ensayes de acorto ylargo plaro.

~ieclmiento

5.Diseno vollllTHltrico. fabricacioo de los especlmenes en el compac1ador giralorio. El contenido de asfalto óptimo ser~ el necesario para obteller 4% de vaCfoS de aire. 6. SUsce¡¡tibHidad de la resisrencia de la mezcla al dano inducido por hume<lad.los ensayes soo de tensiOn indirecta. la relación entre las resistencias húmeda y seca deberá ser de 80% al merlOS.

7. Susceptibilidad de ta mezcla a la deformaciÓll pen1\anenle. Se pod~n usar Indistintamente fa rueda carga de Hamburgo. et analizador de pavimentos aslátlicos (APA) o la pista es¡¡al\ola. Permite minimizar los problemas de roderas, los ensa~es se realizan en especfmenes compactados una vez detelminada la fórmula de trabajo. 8 Módulo diroamico. Es un parámelro esencial para poder calcular los espesores de carpeta asláltica en los nuevos métodos de disel\o de pavimentos Hexibles.los ensayes se realizan en especlmenes compactados una vez determinada la lOrmula de trabajo. 9. fati¡¡a se recomier.da el ensaye de Ilexión en cuatro puntos. Permite asegurar un nUmero mlnimo de repeticiones antes de la aparición del agrietamiento por carga repetida. los ensa~es se reallzan en especfmenes compactados una vez determinada la lórmuta de trabajo.

económico conllable para un proyecto de concesión por cieno tiempo para la conservación de una red carretera. etc. El sistema de información será alimentado por la medición oportuna y periódica de todos los datos necesarios. como son las condiciones superncial y estructural del pavimento, entre otros, Una vez que ta decisión es usar un paVImento de alto desempeño. ya sea como pavimento nuevo o para la rehabilitación de uno existenle, la selección de los mate· riales se vuelve clave. Por ejemplo. el protocolo de diseño para mezclas asfálticas de alto desempeño eSlablece cuatro diferentes niveles, en función de la Importancia de la carrelera, la cual se determina por la cota de tránsito esperado en el carril. La secuencia de etapas que corresponde a cada uno de los niveles de diseño se muestra en el cuadro 1. Asr. el nivel I incluye las primeras ses etapas y el nivel IV las incluye todas. El lector encontrará el detalle de los ensayes y las especificaciones directameote en el Pfotocolo publicado por la Asociación Mexicana del Aslalto. El protocolo de diseño se completa con un segundo protocolo de control, que contiene los criterios de calidad que se deben cumplir para las mezclas de granulometrra densa de allo desempeño. diseñadas tal y como se indicó anteriormente. El conlrol de calidad para la fabricación y aplicación de la mezcla aslállica es el conjunto de actMda· des que permiten evaluar las propiedades de los materiales y las características de los equipos que se utilicen en su

ejecución, comparándolas con las especificadas en el diseño. para decidir la aceptación. rechazo o corrección del trabajo y determinar oportunamente si el proceso de producción o el procedimiento de aplicación se está realizando correctamente o debe ser corregido. De forma similar se deberá proceder para las otras capas constituyentes del pavimento, cuidando el cum· plimiento de los requisitos de calidad y evaluando las propiedades de resistencia y deformación necesarias para cumplir con lo que establezca el proyecto. La valoración de la expectativa de desempeño se deberá realizar con los métodos de cálculo actuales que utilizan las propiedades obtenidas con ensayes de laboratorio y campo avanzados (véase figura 2). Una vez construido el pavimento. es necesario medir sus condiciones iniciales. tanto superficiales comoestruc· turales. para poder darle el debido seguimiento en el tiem· po y validar el cumplimiento de las metas de desemper'to que se hayan fijado r1I

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HIDRÁULICA TEMA DE PDRTADA

Abastecimiento a la subterránea proce Existen condiciones especíhcas en las cuales el aprovechamiento de agua subterránea procedente de minas es una alternativa real, que puede dar solución al problema de abastecimiento de agua potable a una población, Sin embargo, la materialización responsable de estas obras implica como primicia el desarrollo de estudios detallados en diversa áreas como son hidrología, geología, ingeniería sanitaria, ingeniería ambiental. ingeniería de minas e ingeniería cM!. RAÚL E JAVALERA

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El abastecimiento con agua procedente de minas es un tema muy poco documentado. especialmente en publicaciones tecnicas o científicas. Consultando 'uentes electrónicas, es posi~e encontrar publicaciones ele periódicos que, ocasionalmente, ofrecen alguna nota relacionada con el abastecimiento de agua potable que aparentemente tiene como fuente de suministro una obra minera En el ámbito de la ingeniería civil, cuando se piensa en el agua procedente de una mina, resulla dificil dejar de lado aspectos tan Importantes como la calidad del agua y los riesgos de contaminación Inherentes al laboreo para aprovechamiento del mineral (en el caso de una mina activa). Ello es posiblemente una de las razones por las cuales los casos documentados son realmente escasos SI bien algunas ciudades de la actualidad, pequeñas poblaCiones en el pasado, tuvieron como cuna algún río que determinó el SitiO en cual se asentaron. la minería es una de las actividades económicas en México que han dado oogen. o cuando menos han incidido, en la fundaCIón de vanas poblaciones. POf ejemplo. la ciudad de Chihuahua se fundó sobre las márgenes del río Chuvlsear, pero en sus alrededores existen obras mineras de diferente magnitud, encontrándose los desarrollos más importantes en la zona sur. En el caso de la Ciudad de Hidalgo del Parral. el río del miSmo nombre y la ubicación de los yaCImientos mineros COincidieron geográficamente, salvo por la elevación topográfica.

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Figura 1, Fuentes de abastecimiento de Hidalgo del Parral.

En eslos dos casos, el organismo que se encarga de la operación del sistema de abastecimiento y distri· bución de agua en las poblaciones, que en lo sucesivo llamaremos organismo operador, aprovecha el agua subterránea de las minas para el abastecimiento de agua potable a una localidad. El caso de Chihuahua La ciudad de Chihuahua tiene como fuentes de abastecimiento los acuiferos de Chihuahua-Sacramento, Tabalaopa-Aldama, Sauz-EnClnlllas, la zona denonllnada Ojos del Chuvíscary la presa Chihuahua, en menor me-

órgano 0/001 del CoIeglo de Ingenieros CMIeS de MéXICQ

I Num. S18 Junio de 2012

población con agua dente de minas elida. Actuahlenle se SUlTIIf'IIslra a la CIUdad un caudal de 3.700 Vs para surtlt a LnéI población que se estlma en poco más de 935 mil habitantes Para el abasteclmE!flto de la ciudad ron agua de mInas, se aprovecha aquélla eXlralda de la rruna la Amencana. ubicada aproXImadamente a 40 km al nor· te. en la zona de lOmerios que Iimlan el valle del Sauz haCIa el oeste Este SItIO, de acuerdo con los estudios hldrogeol6glCOS. forma parle de la zona de recarga del acuífero sauz-EnClnlllas , En el año 200 1se perforaron dos pozos de 120m de prolunctidad que penetraron vertICalmente hasta la zona de cavernas. oquedades nalllales y túneles que con· forman la obra mmera abandonada. las perforaclOOeS alcanzaron una hondura mayor a la que se encOl1lraba el nrvel de aguas subterráneas A pnnclpios de la extracción, en el al"lo 2003, era posible obtener 250 Vs de esta fuente, sin embargo, al paso de los años. el caudal se ha venido reducIendo paulatinamente. Con la linalidad

Figura 2. En Hidalgo del Parral y Chihuahua se aprovecha el agua proveniente de minas para abastece! a la población.

de evitar descensos importantes en los niveles estático y dinámico de la mina, actualmente se aprovechan 100 Vs. cantidad qua se Incrementa a 150 Vs en algunos de los meses de estiaje. Por tratarse de una zona de recarga del acurfero, formada por roca altamente fracturada, la Inlillraclón del agua de pfeclpltación plUVial ocurre rápidamente: asimismo, debido al poco tiempo de reSidencia en el subsuelo, el agua exlrarda presenla baJOS conlenidos de sóhdos disueltos y. en general, una calidad adecuada para el consumo humano El caso de Hidalgo del Parral Historia reciente del abastecimiento de agua La cIUdad de Parral se asenló sobre las márgenes del rio del mismo nombfe, el cual fue su pnmera ruente de agua desde su Iundacón En los aJchlVOS del OI'gafllsmooperador. que lI'lIClÓ SUgestIÓn desde el año de 1942, se apunta que antes de 1952 el abast9ClTllE!flto se hacia mediante la extracción de agua subterránea procedente

de una mina conocida como La Prieta; se desconoce el ario en el cual se inició la operación de esta ruente y a partir de qué fecha se dejaron de aprovechar los escurnmienlos del río Parral Posteriormente, en 1952, con la construCCión de la presa Parral y de la planta potabillzadora, el abastecimiento de agua a la poblaCión voM6 a depender de las aguas superfiCiales del rro. En 1968 se incorporÓ la mina ESl1lefalda como fuente de abastecimiento a la Ciudad, con lo que se incrementÓ el polenclal de sumInistro En 1984, las fuentes de abastecimiento eran insuficientes para satisfacer las necesidades de la poblaCIÓn Y de sus actIVIdades sociOeCOnómicas, por lo que se perloraron los prImeros seIS pozos profundos en el acuifero Valle del Verano. que Y!f1l9f0ll a lnaemenlar sustancl3lmente las capaCidades de abastoomlento de agua Conforme la demanda se ircremern6, se fueron realizando e ll"lCOI'JXlfando nuevas perforacIones al sistema de abastecimiento, dos en 1987 y otras dos en 1988 En 1991 surgIÓ de nuevo la

necesidad de incrementar el abastecimiento, debido al crecimiento continuo de la ~ación y de sus demandas de agua, al tiempo que la presa Parral ya observaba una disminución importante en su capacidad de almacena· miento, causada por la acumulación de azolves. Por ello, ese mismo año. el agua subterránea de la mina Cabadeña fue incorporada al sistema de abastecimiento de la CÍudad y se realizaron dos nuevas perloraciones en el acuífero Valle del Verano. A partir de 1992 se presentó un periodo prolongado de sequia que afectó al estado de Chihuahua durante poco más de 10 años, en consecuencia, las aportacio· nes de agua superficial a la presa Parral se vieron dismi· nuidas sensiblemente. lo cual obligó al organismo operador a buscar nuevas fuentes de suministro. Mas obras para el aprovechamiento de agua subterránea fueron construidas y puestas en funCÍonamiento en las minas Recompensa y Vésper, en t997y 1998 respectivamente, asf como dos pozos profundos en el acueducto Valle del Verano en este ultimo año. Posteriormente, en 2001, se perloró e incorporó el ultimo pozo de la bateria Valle del Verano al sistema de abastecimiento de la ciudad.

Figura 3. El suministro actual para la ciudad de Chihuahua es de 3,700 litros por segundo. En el año 2007, algunos de los pozos de la baterla Valle del Verano, que tenian poco más de 20 años de operación, registraron abatimientos sensibles en sus niveles de agua subterránea y, por ende, una disminución en su productividad. Esto obedeció a varios factores, entre los que se encuentra el incremento en los aprovechamien· tos de agua subterránea en el acuifero Valle del Verano, incluyendo las zonas adyacentes a la bateria de pozos de la ciudad de Parral. Esta situación obligó otra vez al organismo operador a buscar nuevas fuentes de abaste· cimiento. laque diocomo resultado el inicio de operación de la mina El Arbol~o como fuente de suministro. En la actualidad, se vuelven a tener problemas para suministrar el agua que demanda la población, por lo

le Ingenleria Civil

que el organismo operador se ve obligado a emprender nuevas obras, entre las que se cuentan: 1) la reposición de tres pozos de la baterla Valle del Verano, asf como el reequipamiento electromecánico de ésta en su totalidad; 2) la incorporación de la mina Veta Colorada al sistema de abastecimiento de la ciudad, y 3) la sobreelevación de la presa Parral. La primera de estas acciones está a punto de concluirse, la segunda está en etapa de prue· bas y la tercera en proceso de revisión y validación del proyecto ejecutivo. Descripción del sistema de abastecimiento actual La baterla de pozos emplazada en el aculfero Valle del Verano proporciona actualmente un caudal de 204 Vs. De manera adicional, la ciudad se abastece de! agua subterranea de seis obras mineras, ubicadas tanto en la zona urbana como en sus alrededores: el caudal que puede ser extraldo de éstas es de 140 Vs. Finalmente, de la presa Parral es posible aprovechar un caudal equi· valente a 25 Vs. La ubicación de las diferentes fuentes de abastecimiento a la ciudad de Hidalgo del Parral se muestra en la figura 1. La cantidad de agua que es posible extraer de las minas representa aproximadamente 37% del total que se inyecta a la red de distribución de la ciudad. Adicionalmente,la infraestructura hidráulica para extracción de agua ubicada en la mina La Prieta aprovecha un caudal de 30 Vs que, por su calidad, es utilizado exclusivamente en procesos industriales. En el caso de los aprovechamientos de obras mineras, las profundidades de extracción varian desde los 75 hasta los 225 m, por lo que el consumo de energla es un factor a considerar para el abastecimiento de este tipo de fuentes. También se observan variaciones importan. tes en la profundidad del nivel de agua subterránea en las minas a lo largo del año, por lo que se requieren poli· tices de operación muy flexibles que acepten variaciones interanuales. Aunque para las minas que abastecen a la ciudad de Parral la recarga proveniente de la precipitación es rápida. la respuesta a la extracción continua también lo es, manifestándose en descensos veloces del nivel de agua subterránea, Esto hace que algunas de las minas sólo puedan contribuir al abastecimiento de la ciudad durante cinco o siete meses del año, luego de los cuales se debe suspender su operación, en espera de su recuperación para el siguiente año, El resto de los aprovechamientos de mina pueden operaren forma continua, aunque se extraen caudales relativamente bajos. De las seis minas, sólo el agua que se extrae de Vésper y Recompensa es inyectada directamente a la red, previa cloración: el agua de las minas Esmeralda, Cabadeña y Arbolito se mezcla con el agua de la presa Parral y se potabiliza mediante un proceso convencional (fioculaciórl-sedimentación-filtraciórl-desinlecci6n); final· mente, el agua de la mina Veta Colorada se potabiliza mediante un proceso de desmineralización de ultima tecnologla que incluye filtración con arena y antracita,

órgano oIicial 001 Coleg¡oele lngenieros Civiles ele MWco

1 Núm. 518 Junio de 20\2

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así como oxidación medianla cIoraci6n y filtración con arena verde (gieen sand); parte del ftup pasa a lXl proceso avanzado que consiste en filtración con carbón actJvado, suavizaClÓn, deslnleca6n ultravioleta, mtro de cartucho YÓSIT10SIS 1f'IIIerS8; el efluente de este proceso se mezcla con la parte del caudal que fue procesada hasta la filtraaófl con arena verde la capaodad de la planta potabllizadora convenCIonal es de hasla 110 Vs, ml8fltras que la planta desmlneralizadora tiene una capacxlad de hasla 60 litros por segundo. Algunos aspectos aprendidos de la experiencia

Considerando la experienclél obtenida por el aprovechamiento del agua subterránea de minas en dos poblaciones, se considera oportuno compartir algunos aspectas relevantes que pueden ser de ulilidad cuando se piensa en desarrollar este lIpo de fuentes: 1. El aprovechamiento de agua de mina para consumo humano es factible, especialmente cuando es una de las escasas o la única fuente de abastecimiento disponible. 2. En muchos de los casos. la ronstruc:ción de la ¡'fraestructura hidráulica necesaria para aprovedlar el agua de nW1a presenta un mayor grado de difICUltad, en cornparad6n con otras fuentes de abastecintento de agua polabIe~. Loa'lterior se refleja en los altos costos de I'rv<erSlÓr'l nciaI. así corno en los de operación a lo largo de la vida 00 de la obra. por lo que se debe vabar tan1bIén o6rno i1c:idrá eslO en la tarila del SElMCio. 3. Por lo general. las fTIIllas se lbican en cerros o lomerios lormados por rocas altamente Iraeturadas que ronstituyen zonas de recarga de los valles que circoodan. DebIdo a la fractura Y a las propiedades físicas de las rocas, ellflQl"eso del agua al subsuelo ocurre a una tasa mucho mayor en el medio granular presente en los valles 4. la calidad del agua es un factor de suma importancia en estos proyectos; ésta depende principalmente de las propiedades tísicas y químicas de las rocas en que se aloia la obra minera, así como de las partículas finas que de ellas se formaron a consecuencia de la actividad minera. La reactividad de las rocasypartículas finas en presencia de agua es determínante. S. Existen casos en Iosquee! aprC7oleChamientode agua de mina esta condicionado por la construeei6n de SIStemas de potabllizaci6n que pemjtan garantizaf su calidad para ser SU11lI1IStrada a la población. los costos iliciales y de operacón de estos sistemas son aspectos relevantes en la valoraoón del proyecto de abastecmenlo 6. Se debe aJalltlflC8f adecuadamente el caudal susceptible de ser extraído de manera SUSl.entable, ya que abatmentos Signlficatrvos pueden inCidi', por lXl lado, en mayores costos de extracci6n y, por otro. en afectae:icX'les al aprCM:lCha1llenlo de a;:p.¡a Slb:errálea ubicada en zonas adyacentes a la rTIll1a.

Figura 4, Infraesl/1JCtura para la extracci6fl de agua.

F"lQura 5. El agua de minas representa 31% del101a! inyectado en la red de Hidalgo del Parral. 7 Como parte de la evakJaci6n de lXl proyeclO de abasteamierto de agua de nw-.as a t.m población. el orgaflISfl'IO operador debe temar en aJenla la capaddad de respuesta que tendra para atender las faDas que se presenten en la lIlfraestructLXa hidráulica W1staIacIa, espeoaJmente cuando las rt"Hl'"IélS contlnUan activas.

8. Con la finalidad de minimizar riesgos, el palencia! de contaminación por las actividades propias de la explotación mineral deben ser suficientemente cuantificado. Conclusiones Existen condiciones especificas en las cuales el aprovechamiento de agua subterránea procedente de minas es una alternativa real, que puede dar solución al problema de abastecimiento de agua potable a una población. Sin embargo, la mateflahzación responsable de estas obras Implica como primicia el desarrollo de estucltas delallados en diversa áreas como son hidrología, geología. Ingeniería sanltana, ingenlE!t'Ía amblental, lngefllerfa de minas e ll'lQElfllEll"ia CIVil. Una vez demostrada la VIabilidad técnica del proyecto, se deberá efectuar la evaJuaci6n socioecon6mlca, la cual deseablemente debe de nduir la comparación con otras a/temalNas de abasteomiento 1.'1 ¡.o.ea opnr o

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PUENTES

Solución definitiva para cruzar el cañón del río Baluarte Entre cinco propuestas de proyecto, la Secretaría de Comunicaciones y Transportes y la empresa proyectista determinaron la opción más viable para la construCCión del puente más grande de América. En este artículo se describe cada una de las opciones, entre ellas la adoptada finalmente. JESÚS JORGE ARRIOlA AGUILAR lngenia<o oVoI.

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en el diseño de varios ptoanIes, desllclndose entre ellos los puen!es

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puenles ChIapas y Choapas 11, asl como 91 puente Baluarte llIl la cane1e<a DlxMgo-

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91 desatroIlo de las plartas gereradoras

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\Ierde. en ver acruz. en!ra olras.

En construcción desde el ano 2002, la autopista Durango-Mazallán (la cual tendrá una longitud de 230 km) atraviesa la Sierra Madre Occidental en su parte más escabrosa, conocída poputarmente como "el espinazo del diablo": precisamente en este punto se localiza el puente Baluarte, sobre el profundo canón del rlo del mismo nombre. que delimita localmente a los estados de Sinaloa y Durango. Dada la necesidad de salvar un obstáculo natura] de tales proporciones, el puente Baluarte es considerado de "tipo especial", con dimensiones y caracteristicas excepcionales, ya que tendrá un claro principal atirantado de 520 m (el mayor de América a la fecha), una longitud total de 1,124 m y pilas de hasta t20 m de altura en los aecesos, además de tener una altura de 402 m, desde el fondo de la barranca hasta la superficie de rodamiento sobre el tablero del puente, por lo que resulta el de mayor altura del mundo. En el ano 2003, la Secretaria de Comunicaciones y Transportes (Sen contrató el proyecto de este puente, cuyos estudios '1 disenos fueron elaborados por ingenieros mexicanos, especialistas en topogralía. hidráulica e hidrología, geología, geofísica, mecánica de suelos '1 rocas, análisis y diseno estructural, riesgo sísmico e incidencia de vientos.

que corresponde a la zona de cruce del puente, y de manera paralela al inicio de los estudios de campo (topográfico. hidráulico e hidrológico. mecánica de suelos, geológico-geofisico). se trabajó en las soluciones conceptuales de la obra. Con la finalidad de contar con alternativas que ayudaran a elegir el tlpo de puente a construir, se realizaron cinco propuestas de proyectos. Propuesta 1 Planteaba la construcción de un puente atirantado de 997 m de longitud total, dividido en tres partes: el viaducto de acceso del lado de Durango (con cuatro claros), el claro principal de 520 m (que salva el caMn), y el viaducto de acceso del lado de Mazatlán (con cuatro claros).

997.000

Tramo ati,anla<!o

sección ~Iica

Sección !le concreto

Opciones de diseño Una vez proyectado el trazo de la carretera, en particular la sección

Figura 1. Primera propuesta para soluciona, conceptualmente la edificación del puente Baluarte.

tC Ingenlerfa CIvil Ól'g¡¡no oficial 001 ColegIo de Ingenieros Civiles de Méloco I Num. 518 Junio de 2012

Se planteaba además que la

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seca6n tréll'"lSWfsal dellablero en los viaductos de acceso tuera una

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sección cajón aerodinámica de concreto preslorzado postensado, rT'II8f'ltras que el claro pril"lClpal se proyectaba como una sección caJÓn aerodinámica OOOltóplca. 8 mástil o pilón, elemento más importante de la superestructura, se habia diseñado como una seco Ción catón de concreto preslorzaoo postensado transversalmente, en el cual se anclaba uno de los exlre· mos de los tiranles que sostienen ellablero. y cuya forma geométrica era la de una ·V' invertida.

Figura 2. Segunda alternativa de soluci6n,

Propuesta 2 Ésta consistía en un puente ali-

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rantado con una loogitud de 95825 m, dividido lamblentOlal en tres partes: el viaducto de acceso del lado de Durango (con tres claros), el claro pnncipal de 490 m, y el vladuClO de acceso del lado de Maza,tlán (con cuatro claros). La sección transversal del tabIero en los VIadlx:tos de acceso oonstaba de un par de Irabes sección calón rectangular aligeradas de coocreto presforzado postensado. lI"Ia a cada extremo del tablero, IJ'Idas por medio de una pIeza de Figura 3. Propuesta número tres. puente de acero estructural. Como elementO estructural para la superficIE! de rodamlElnto se cuatro claros); el daro principal de 380 m, y el VIaducto consideró una losa de concreto reforzado de acceso del lado de Mazatlan (con tres claros y sepaEn esta propuesla, el claro prinCipal se resolvia rado del claro principal por un acceso en corte) por medio de una secci6n mixta: trabes armadas Respecto a la sección transversal del tablero en los de acero estructural de sección -1", así como piezas de viaductos de acceso. ésta se resolvió mediante una puenle transversales y losa de rodamiento de concreto construcción mixta. donde los prinCipales elementos reforzado portantes propuestos fueron un par de trabes sección AsimiSmo. el mástil o pliÓfl de la subestructura estacalón rectangular de acero estructural, como paHn supeba Inlegrado por un par de mástiles pilones. cada uno de riaf de estos caJOnes. y una losa de concreto reforzado los cuales aloj8ría un plano de tirantes. La fafma geomécomo superficie de rodamiento Para el claro principal se mantwo la misma SOluCión que para el tablero De Irlca seria una secCión caJÓrl de concrelo presforzado postensado transversalmente. y los mástiles estarian igual lorma, para el arco se coosideró la alternativa conectados por un par de V!Qas riostra; por otra parte. de calOfl8S de acero estructural conectados medl8flte se consideró construir el cuerpo de la pila. ubK:ado lXJr un contraventeo. también de perfiles laminados de debap de la rasante del puente. con concreto reforzado acero estructural y lI"Ia sec::06n C8JÓIl cekJIar; la forma geométnca del resto Propuesta 4 de las pdas seria SIlTlilar a ésta. Esta solUCIÓn consistía en un puente aurantado con lJ\8 Propuesta 3 longitud tOlal de 1,000.5 m, divido en tres partes el VIélPara esla a1tematrva se presentó un puente en arco con duelo de acceso del lado de Durango (con tres daros). una longitud lotal de 637 m, el cual se dIVIdió en tres el claro pmlClpa! de 475 m, y el viaducto de acceso del partes el VIaducIo de acceso del Lado de OlJango (con lado de Mazatlán (con cuatro claros).

le l"'ilfilleria Ch/ll ~ oicIaI dllI CoIIIgIodllllogel.-o!l CNiIIsdll MélclaI 1 Núm. SIl Junio de 2012

En esta ocasión, la sección transversal del tablero se resolvió por medio una sección mixta para todo el puente: un par de trabes armadas de acero estructural de sección "1", así como piezas de puente transversales y una losa de rodamiento de concreto reforzado. Para la subestructura. el pilón se resolvió mediante un par de mástiles, los cuales alojarían cada uno un plano de tirantes. La forma geométrica seria una sección cajón de concreto presforzado postensado transversalmente: los mástiles estarían conectados por un par de vigas riostra. y el cuerpo de la pila por debajo de la rasante del puente se consideró de concreto reforzado, con una sección cajón celular. Esta tipologia se propuso para los dos apoyos principales.

námíca aligerada de concreto presforzado postensado, del ancho total del puente. El claro principal se diseñó como una sección mixta de trabes armadas de acero estructural de sección cajón aerodinámicas, con piezas de puente transversales y una losa de rodamiento de concreto reforzado. En cuanto a la subestructura. el mástil diseñado para esta alternativa se ¡esoMó mediante una sección cajón de concreto presforzadO postensado. en el cual se anclaría en dos planos uno de los extremos de los tirantes que sostienen el tablero de la superestructura: la forma geométrica de éste era una -Y" invertida. El cuerpo de la pita ubicado por debajo de la rasante del puente se consideró de concreto reforzado, con una sección cajón celular.

llÍ(j)P¡~(j)EllÍ(j)~4===3I'5iOOii·500====(j)~S:m~®;¡6 JIIIII~(j)ilIIIIÍ®~'J!®~9 La Proyecto definitivo solución definitiva para el puente Ba·

(j);;,

luarte fue definida por la

ser. en con-

junto con la empresa proyectista, considerando y evaluando las cinco altemativas.

Para el proyecto final se propuso un puente atirantado. con una longitud tolal de 1,124 m, dividido en tres

Figura 4. Cuarta solución conceptual.

partes: el viaducto de acceso del lado de Durango (con cuatro claros), el claro principal de 520 m, y el viaducto de acceso del lado de Mazatlán (con seis claros). La sección transversal del tablero en los viaductos de acceso se resolvió mediante un par de trabes sección cajón rectangular aligerada de concreto presforzado poslensado, unidas por

longilud lotal del puente - 99.200 52.000 ,lXXl _ 26.lXXl 5egtn:Ia !ase; superestruCIIJa " mílIIa en ~izo - 46.lXXl

Figura 5. Quinta y úllima propuesla.

Propuesta 5 Ésta planteaba construir un puente atirantado de 992 m de longitud tolal, el cual se dividió en tres partes: el viaducto de acceso del lado de Durango (con cuatro claros), el claro principal de 520 m, y el viaducto de acceso del lado de Mazatlán (con cuatro claros). La parte transversal del tablero en los viaductos de acceso se resolvió mediante una sección cajón aerodi-

medio de una pieza de puente de acero estructural. Como elemento estructural para la superficie de rodamiento se consideró un losa de concreto reforzado: el claro principal se resoMó considerando una sección mixta de trabes armadas de acero estructural de sección "1", as[ como piezas de puente transversales del mismo material y una sección transversal. también en forma de "1": la losa de rodamiento será de concreto reforzado. Con relación a la subestructura. el elemento más Importante es el mástil o pilón que se resoMó mediante una sección cajón de concreto presforzado postensado: en este elemento se ancla uno de los extremos de los tirantes que sostienen las dovelas, las cuales forman el tablero de la superestructura: la forma geométrica de éste es una "V' invertida; el cuerpo de la pila por debajo de la rasante del puente se consideró de concreto reforzado con una sección cajón celular aligerada.

IC lr>genleri8 Civil Órgano OficIal del Coleglade Ingemelos Crviles de

MéXICO

I Num. 518 junIo de 2012

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Una de las características más interesantes de este tipo de OIlraogo. Durango AMazaIl3n. SiMloa. puentes está relacionada con el @ (j) l.oogllud lotal de puente'" 112,400 (J) ® procedimiento constructivo, ya 52.000 5:400:S-.pDO+zoo11OO que su construcción inicia con las excavaciones de los t2 apoyos. dentro de las cuales se construirán zapatas de cimentación para después erigir sobre ellas las pilas o columnas que soportarán la superestructura. A los pilones 5 Margefl deled\a MarOefl ilQUierda y 6. que son las columnas o apoyos principales del puente. se les asigna un equipo de construcción dilerente, ya que en la parte inferior tiene la forma de ·Y" normal, y en la parte superior de una ·y· invertida: en ellos se apoya la estructura del gran claro central de 520 m con superestructura mixta de acero Figura 6. Proyecto definitivo, estruCl\Jral y losa de rodamiento de concreto. . Eje del puente La construcción de la superestructura se inició en los tramos de acceso del puente con el sistema de avance conocido como doble voladizo, mediante carros de colado que construyen dovelas simétricas: para estabilizarla se usaron cables de pres!uerzo embebidos en la sección de concreto de las dovelas. Durante el periodo de Figura 7. Sección del claro central del puente. construcción de la superestructura. en los tramos 1 a 5 y 6 a 12 se ejecutó la construcción colocó el acero de refuerzo de la losa. realizándose de los pilones 5 y 6. Y se avanzó simultáneamente en el colado correspondiente: finalmente se aplicó la tenel claro principal en la parte en voladizo de concreto sión inicial especificada para ese tirante en particular presforzado. llevada a 100 por ciento. Inmediatamente después. se inició la construcción Este ciclo de montaje de dovelas se repitió sucedel claro central de 520 m; para ello. las trabes melálicas sivamente hasta llegar al centro del claro principal. en fueron transportadas desde los extremos del puente donde se construyó la dovela de cierre. Para que el (apoyos 1 y 12) hacia el frente de avance en el claro princierre de esta operación resultara exitoso y que los dos cipal: esto se hizo mediante vehículos autopropulsados frentes de trabajo alcanzaran los niveles de aproximacon neumáticos. los cuales las acercaban al dispositivo ción deseables se requirió un control geométrico muy de montaje. ubicado en el extremo del volado: este estricto, auxiliado con programas de análisis estructural dispositivo corrla a lo largo de la superestructura sobre sofisticados. rieles y quedó sujeto a la superestructura previamente Finalmente se colocaron las guarniciones. los paraconstruida. También se montaron trabes maestras y petOS y la carpeta asfáltica. Fue así como concluyó la piezas de puente en su posición definitiva, y luego se construcción del puente Baluarte realizó la conexión atornillada con la dovela previamente colocada. El ciclo de montaje se definió colocando las dos trabes maestras longitudinales de 12 m de longitud. incluyendo las tres piezas de puente transversales y su conexión atornillada con la trabe longitudinal: enseguida se fijó el tirante definitivo de esa dovela y se aplicó sólo 30'% de la tensión inicial especificada. para ayudar & ¿[)esea opinar o cuen1a con mayor intonroci6n sobre este tema? a sostener la parte en voladizo: además se habilitó y E¡;aibanos a ic@tleliosml<.org

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tC logenleOa Clvit Órgano oficial del Colegio de lngerierOB CiWes de Mé>Uco I Num. 51 8 Junio de 2012

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INGENIERíA SíSMICA

Sistema de aislamiento sísmico pasivo con base en material reciclado Para reducir el electo sísmico en la vivienda social se desarrolló un sistema de aislamiento sísmico de bajo costo. Este artículo presenta la metodología usada para ello, así como los resultados obtenidos en la primera etapa de estudio. FRANCISCO En Mexico como en otros países, la alta actividad YEOMANS sísmica, además de causar pérdida de vidas. genera Ingemero cMI. cuantiosos daños en la infraestructura básica del país. maestro en ClllOCias con OOClOlado particularmente en la vivienda. Para reducir el efecto de un sismo sobre una estructu· en lngor1Ierla EslrUCIlJlal Cuenta ra. se puede modificar la capacidad de amortiguamiento conm&de3Q de ésta o aislarla del suelo que la soporta. El amortiguaaIIos de llxpenenoo miento sismico se puede clasificar en tres tipos: activo. en la academia yen pl'oyecIO$ semlactivo y pasivo (Kelly, 2003). De éstos. el pasivo -que de 'l'lVIlsl'gación, no requiere energía externa para su funcionamlE!nto-- es en consullOl¡;¡ general el más económico. lo que hace factible su uso y desarrollo en viviendas de bajo costo. CQll'lUI'lltatl(l Es aulOl yCOi)UIOf de arlk;ulO$, ,nfonnes Metodología lécr11cos y patentes. El presente estudio consistió en determinar la factibilidad y conlerenclSla técnica de un sistema de aislamiento sísmico pasivo

deslizante de baJO costo, basado en la fricción generada entre la cimentaCión de la viVIenda y el suelo sobre el que se desplanta. Pnmero se seleccionaron los prototipos de vivienda a ser usados como referencia, de los cuales se establecieron dos: urbano (vivienda con materiales semiindus· tfialízados) y rural (vMenda de adobe). Posteriormente se efectuó un análisis de los diferentes sistemas de cimentación. as! como de los procesos constructivos típicos. de lo que resultó adecuado usar el firme como losa de cimentación. El sistema de aislamiento sísmico propuesto fue analizado tanto experimental como analitlcamente. En la etapa experimental, usando mesas vibralol'las, se definió la granulometria adecuada del agregado que forma parte de la interfase entre el frrme de la vivienda y el suelo. Esto

lnIernacional DELMA ALMADA

CARLOS NUNGARAY

Figura t. Mesas vibratorias de 1m )( 1m (i~quíerda) y 5 m )( 5 m (derecha).

IC Ingeniarla Civil Órgano o1ictal del ColegIo de Ing&nIE!I'OS CMIes de MéxJco

Num. S18 junio de 2012

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FIQura 2. Modelo de C08fpo libre del Sistema de aiSlamiento.

además permlÓ obtener fama. tamaño y distribución de los elementos de alsIamenlo, adicionales a la gaya. que conlorman dicha lnIerlase (Yeomans el al., 2(04). La etapa anaibca consastJó en la ~ de las viviendas prOloqxl por elementos finllos, calibrada con resultados expermentales; el modelo se su~6 a los SISmOS de El Centro. CalJlorTlla (1940); Kobe, Japón (1995), Y oaxaca (1999). Postenonnente se procedIÓ a establecer corduSIOIleS sobre el CClIT1>O'1amento de la VMenda lXbana Y nxal, después de establece' la faetibiidad técnica del sIstema en la VIVIenda urbana AsimISmo, se estudió el comportamentodel suelo para dosescados límte: IOCci6n reducida en la lf1erlase ylrKx:i6n nominal. Fnahlerte se OOtlMeron conclusM:lOeS sobre el comportamiento del sistema de aiSlan'ienlo en la vivienda fU'a1 de adobe (Yeomans el al, 2005). ConslrucciÓfl del modelo En la consll\JCClÓll del modelo para la vivienda urbana

fln:i6n de des¡jazamlento senoidaI de hasta 4 Hz de Irecuencia y ISla amplitud de hasta 100 mm. PoslE!l1Ofml!l de, se c:iseM y construyó lila roeva mesa de un grado de ~bertad de 5 m ;lO; 5 m, con capaadad para modelos de hasta 25 t Yde anpIitud YIrecuenoa vanabIe ("(eoma'ls el al.. 2(07). Ambas mesas se rrvestran en la figl.xa 1. Agregado de la interfase y pruebas en el modelo En la mesa vibfatooa de 1 m ;lO; 1 m se estudió el como

portanvento de dos granulometfÍas de arena (nümefOS 16y 8) y dos de grava (12.7 mmy9 5 mm), colocando un cuerpo de peso equivaIenle a la VMenda lipa sobre el material granular y SUJEllanOo el Sistema a una carga armónica variable. Con base en los resultados de estas pruebas se determlflÓ usar la arena nUmero 16 Para reducir la frICCión en la Ifllerfase Iosa·arena, se evaluó la posibilidad de usar toeMos o esferas de dJ1erentes dImensiones y separaciones; la opCIÓn de esferas fue la de mejor comportamiento.

se selecCIonó el IJpo 1N·2 del InfonaVlt, el cual es de un nivel, liene dos recámaras y una super/ida tOlal de consll\lCClÓfl de 47 m2. Para la VMeoda rural se usó la

InrormaciOO del censo efectuado por salgado Rodríguez (2002) para la UniverSidad de Guerrero. y se seleccionó una vivienda de 48 m2 de construcción. con muros de adobe y techumbre de armaduras de madera que so· portan lejas de barro recocido. se construyeron modelos con escala geométrica 1: 10 y escala de secciones Iransversales de sus elemenlos 1'15; dichas escalas fueron determinadas con base en las limitanles (dimensiooes ycapacidad de carga) de la mesa vibratoria (Charlfon, t954; Harrisy Sabr1ls, 1999), El modelo de vivienda urbana se construyó con manero cementoarena. a escala 1:4. yel de la vrvienda rural se construyó con adobes, también a escala El 'irme para la vivien· da urbana fue constrUido sobre una capa de arena del número 16. para Simular las condiciones de rugoSIdad normales al momento de la oonstrucx:i6n; para el caso de la vivienda rural se constrUyÓ un flflTlll Sin arena., con el obJElb' vade sm..IIar IascondciOlleSextremas deI~ lo del SISlema con un mínimo de 'ricción en la ll'lIerfase Mesa vibratoria IniCialmente se disefl6 y construyÓ una mesa vibfalona de un grado de ~bertad de tras1aci6n de 1m ;lO; 1 m, con

Propiedades físicas de la interfase Se realizaron estudIOS para delermlnar la frlCCl6n de la interfase. así como la ngidez equlValenle del sistema. la figura 2 mueslra un diagrama deCtlefPO libre del modelo del sistema de aislamiento Para determinar el coeficiente de fricción se consideró la vivienda como un sistema generalizado de un grado de libertad, Se calcularon las aceleraciones de la mesa vibra· toria y del modelo a diferentes velocidades de prueba, lo que dio como resultadocoelicientes de fricción entre 0.11 y 0.47. la rigidez equivalenfe de la interfase base arena para cada velocidad se calculó considerando el peso del modelo. la 'ficcIÓn y los desplazam.entos límites Verificación anatitlca del modelo de vivienda urbana Pata calIbrar el modelo con los resultados experimentales se procedió a analizar la vivienda a escala para el movlmleflto armónico de la mesa vibratoria Para ello se emplearoro elemenfos placa de 30 mm ;lO; 30 mm, con propiedades extrafdas de las pruebas de laboratoriO los desplazamientos obtenidos analítIcamente para diferentes aceleraoones y sobrecargas en VMenda se compararon con los expenmenlaJes. y se observó que ambos resultados lJeOen una 'rer.uenc18 SII1llIar, slefldO

el despIazamIerlto calCulado mayor al expenrnerual en el rango de 10 a 25 por cienlo Análisis de prototipos El análisrs de VMeOda urbana se realizó con la cmentaCÓ'l traóclonal Yla del SIStema de atSlamIento propuesto, cntx>s tomando en COllSIderaCi6n el electo de los SISITlOS

la rigidez equivalenle a la fricción en la lIl\erlase se aplicó en cada nodo del modelo a escala las bandas Iueroo modeIacIas con eIemenIos lrleaJes eIástJa:Js traba)Bfldo exdusNamente a tensión y colocadas en direcciones ortogonales. Para deterrTW'lal" las propedades fiSIcas requendas por los elementos de su)ElClÓl"l, de tT'I(Xjo que la 'ofIIIll3l'1da se mantenga cercana a la posICión ongnaI, se elec:lU6l1"1 análisis de sensbidad en el CfJ8 se vanaron los parámetros de rigidez. (anlo de la Il'lleriase como de las bandas elástICaS

antes meoaonados. la condiaón más cribca correspondIÓ al Sismo de Kobe. Como resultado se observó una redllCCi6n aproxmada de 50% en las aceleraciones (véa· se grálica 1) y lOS esfuerzos COl'!anles Grí.,lea 1. AceletOCl6n en la VtVIeflda urbana con cJ1'lentaclÓl'l IlféI y CImenta· en la VMeflda aislada con respecto a ción aISlada para el SIsmo de KoOO de 1995 la tradiClooal. VM~ 'i~ VMeOOa alslacía hmllal:la En cuanto a la vivienda rural, el estudio se efectuó bajO los mismos lineamientos aplicados a la vivienda urbana, 600 sin embargo, hubo lres caracter[stlCas 400 distintivas en esta etapa: 1) se estudió 2OOf----J; el efecto de suelo en el sistema al [ncluir un espesor de 70 mm en el modelo, ~ O ~30L-_35,,-------,40 • _1OO'1-----'-'W"equivalente a 0.70 m en el protollpo: 2) se estudió el efecto de redUCIr la fnc~ -400 CIÓn en la lI1terlase medianle la faboca< CIÓn dellirme SIn n lQOSIdad, con lo cual se buscaba evakJar el compor1arTl181'l10 -1600 del Sistema balO este estado límite. y rleJ'lllO (s) 3) se llevó el modelo al colapso para después rehabilita'" sus rruos usando Grifíca 2. 0Jrva de carga·desplazatT'llel'llOde los net.métJcos resna epó:aca oomo acfl8SlIIO y su~<W" el SIstema rehabilitado a1l'Tl1smo tren 600,------------------, de cargas.

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Electo de las condiciones l00f--------------f, de frontera en el sistema A! usar un sistema de aislamiento sisrTlICO se debe mantener IlrTlltado el des· ~ 5001--------plazamiento, de modo que no afecte las ~ 400 I - - - - - - - - ¡ Instalaciooes ni los seMeIOS. Para ello se consideraron elementos de control ..1------,-,,----de desplazamiento tipo anillo periférico 100 y bandas elásticas (Yeomans el al., 100 2006). El primer elemento de control que se utitizó en el sistema fue un ani00 10 50 60 30 llo periférico, para el cual los estudIOs Deformación (cm) arrojaron dos posibilidades de compor· tamlento: lunciooamieflto adecuado si el rTlO'vimiento de la vivienda está en fase con la oscilación Utilizando la fooción de máxima aceleración sobre el modelo se obtlMJ la respuesta del sistema ante la vanadel suelo. ylunclonamenlonoadecuado Slla VM80da se desfasa con respeclo al movmento del suelo. lo que geCión de la n¡;pdez de las bandas e!ástJCas Yde la n..gosidad nera fuerzas de impaclO sobre el BOIIIo Ypuede provocar de la lIl\erfase. El LISO de bandas elástICaS redujo el desel colapso de la VMenda Para reducir dicho mpacto se plazamiento de 25 nm a 10 nm, aproxi"nadamente. lflCkIyeron elemenlos etás!JCOS entre ambos. Caracterización de bandas elésticas mediante 8 anáisis COllSIderó la fncci6n en la Ilteriase exlS' neumáticos reciclados tente entre la losa de cimentaei6n Y el suelo. modelada con elementos de rigidez eqlivaIente. Además, se usa'"on los resultados de tM1 estudio expet irnelital sobre la rigl' dez de las llantas de desecho con dllerentes grados de bandas eIásIicas para reducir el ~ mpaclo de la daño condu¡eron al empleo de neumáticos reciclados VMel'lda sot:x-e el de SUJ8ClÓn.

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le 1ngenleri8 CMl Ófg:w'lOoliaaI dlll Colegoode ~os CMIes de Méluoo I Núm. 518 Junio de 2012

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como bandas eIásllCaS. La gráfica 2 mueslra la curva correspondtente a la carga-desplazamtenlO de los neumáhCOS. y la figura 3 lluslra su colocación en el SIstema de aislamiento. los valores de rigidez e1áslica obtenida para la muestra con base en series de neumátícos en contacto se ubicaron en el orden de 25 kilogramos por milímetro. Una evaluación prelimmar del SIStema de aislamiento sismco con el uso de namálJcos como bandas elástICaS (epof1a lX1a (ed.x:a6n aproxmada de 40% en el despIazamento de la base p¡w-a los SlS010S COIlSIderados (véase gráfica 3).

Conclusiones Como resullados generales de los estudios realizados podemos señalar los siguientes: 1. El sistema de aislamiento propueslO (esferas de concreto de 100 mm de diámetro en una cama de grava con lM'lañomáxmode<qegadode 12.7 nmy 120nm deespesor) reduJO las aceleraClOr'leS y los esfuerzos oortantes en la VlVIE!flda suJE!tél a los SISlTIOSconsderados en más de 50 por Ciento 2 8 oompor1éllT11enlo del SlSlema resulta afectado de forma apre0ab6e al redlJCl( La fr1cxXJn de La llIeffase, por 10 que deberá generarse La lUgOS(:iad necesana en la base de la losa de CImentacIÓn durante la construr::06n. para asi poder contar con La frICCión adecuada 3. El uso del anillo periférico como contencí6n un!Ca genera una fuerza de impaclo apreciable cuando la vivleoda hace conlacto con él. lo que puede provocar el colapso 4 8 uso de bandas eláSlICaS es lX1a a1tematrva aceplabIe para el contrOl del desplazarnento de la VMenda Y con respecto al suelo,

S 8 uso de neunálJCOS reodados a mcx:lo de banda elásllca para la \IIVIellda L.rbana sujeta a los sismos conSIderadOS radulO los desplazamientos lotales en la base en aproxlITladamente 40 por CIento ['j

Figura 3. Arreglo de neum6ticos como bandas eléslicas. Aelmeroelas Cha1lon, T M (1954) MotJeI ~ d

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OBRAS MAESTRAS DE LA INGENIERíA

Suspendido entre cordilleras: el puente colgante Aizhai Algunos de los puentes más asombrosos que existen en China son puentes colgantes. El diseño actual de esta tipología fue desarrollado a prinCipiOS de siglo XIX y, desde sus IniCIOS, siempre se pensó como una alternativa para atravesar ríos o estrechos, ya que es la solución más eficaz para salvar grandes distancias. Los puentes forman una parte muy imp;lrtante de la arquitectura Olina. Desde hace miles de años. Y hasta la época contemporánea, el pueblo d'lino ha CQlStnJido gran cantidad de estas estruetlXas. con maJeSllJOSldad Yléroica notable. Suspendidos enlre cordilleras o tendidos sobre rios, lOs puentes chros han facilitado enormemente las comurllcaciones y han constItuido un Importante elemento de

decoracIón paisaJlstica, lo cual los convierte en un elemento muy representatIVO de la cultura antigua y actual de su pars.

China se caracteriza por estar en constante crecimiento. especialmente en las últimas décadas, esto se raHaja en el vertiginosos proceso de modernización y crecimiento

que experimentan sus ciudades.

Dentro de este proceso, los puen. les han desempeñado un papel

ltrIdamental. Estas construeCIOfleS destacan

El obletivo del puenlecolganle Aizhai es mejorar la circulación vehieular, ya que en la región donde fue construido se presenlaban con frecuencia accldenlel.

por SUS impre5lOnantes

dimensiones, que unen dislanaas inimaginables, antes sepélfadas por grMdes rios YvettJginosas montañas con altos picos. AIgLros de los puentes más asootlfosos que exISIefl efl éste país son puentes coIganIes. 8 disel'lo actual de esta lJpOkJgia fue desarroIado a PlllCiplOS de SlQIo XIX y.

desde sus i"Iclos, SIE!f1'l)l"e se pensó COlT() ~ a1tE!fT'lalJVa para atravesar ríos o estrechos, ya que es la SOluCión

mas eficaz para salvar grandes distancias (SUperiores a un kilómetro), por ello, efl ChIna se ha recurrido er1 runerosas ClCaSIOl"leS a la oonstrueeión de estas estrUC· tLxas y se ha trabajado constantemente para aumentar '" segundad.

EJ8ffiPIo de ek:l es e11'1.JeYO puente colgante AIZhai (cuyo nombre oficial es Gran Puente Suspendido AizhaJ1. que fue oficialmente inaugurado el pasado 31

IC IngenIeria Civil Órganooficlal dlIlColepoo de ~OI Civies de Mé:u:o I Núm. 518 junlo de 2012

de marzo, sobre el gran cañón de Dehang, en la autopista Jishou~ Chadong, perteneciente a la provinciacentral de Hunan, región que cuenta con abundantes minas de carbón, cuya extracción es uno de los principales recursos económicos de la zona. Con una longitud de vano de t.176m ysalvandO una altura máxima de 336 m entre tablero y cañón. este puente une los dos túneles de la via G65 Baotou-Maoming. Esta enorme estructura se apoya sobre una base de 24.5 m de ancho, y es capaz de soportar las oscilaciones provocadas por vientos de hasta 80 krTvh. Además. como sección clave da la autopista. incluye cuatro Suspendidos entre cordilleras o tendidos sobre rios, los puentes chinos han lacilicarriles, dos por cada sentido, y lado enormemente las comunicaciones y han conslituldo un Importante elemento una via peatonal por debajo de la de decoración paisajislica. carretera principal. El objetivo del puente colgante Aizhai es mejorar la de Jishou YChadoog, la travesia es mucho más ágil, pues circulación vehlcular. ya que en la región donde fue conspermite a los vehículos alcanzar una velocidad limite de 80 km/h. con lo que se reduce considerablemente el truido se presentaban con frecuencia accidentes. debido tiempo de paso del cañón. Olra caraeteristÍC3 del puente a que los anliguos caminos de la región son angostos y sinuosos, y atraviesan una zona montañosa catalogada es que por la nOChe es iluminado con 1,888 luces que como via de alta peligrosidad. facilitan el tránsito nocturno. Con esta megaconstrucción, que forma parte de La construcción del puente duró cinco años, pues una vía rápida para unir los dos sectores opuestos comenzó en octubre de 2007 Yfue terminada a finales de 2011. La obra se abrió temporalmente a los peatones en la temporada navideña, yduranteel festival de primavera. en febrero de 2012, pero había permanecido cerrada al paso de vehículos de motor hasta finales de marzo pasado, Desde el punto de vista técnico. el puente Aizhai es el puente más alto del mundo que une dos túneles pero. aunque es impresionante y se ha comentado que es e1 puente más alto y largo del mundo, en realidad OC\Jpa la sexta posición en la clasificación de puentes más altos (con el puente sobre el río Du de China ocupando el primer lugar desde el año 2009): además \lene la posición número doce en cuanto a longitud de! vano a salvar (con el puente japonés Akashl Kaikyo en la pnmera). Independientemente de la posicioo que ocupa en la clasificación de los puentes más grandes del mundo, el puente Aizhai es una impresionante obra de ingenierla que ha costado 208 millones de dólares, una cantidad pequeña si se loma en cuef1ta que mejorará enormemente el transporte en la región de Hunan en la que está emplazado. y reducirá el número de accidentes de tráfICO que se producían en las antiguas carreteras [J

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