Revista IC Septiembre 2018 by Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C.

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Espacio del lector

Consejo Editorial del CICM Presidente

Ascensión Medina Nieves Vicepresidente

Alejandro Vázquez Vera

Este espacio está reservado para nuestros lectores. Para nosotros es muy importante conocer sus opiniones y sugerencias sobre el contenido de la revista. Para que pueda considerarse su publicación, el mensaje no debe exceder los 900 caracteres.

sumario FOTO: CENAPRED

Número 590, septiembre de 2018

MENSAJE DEL PRESIDENTE

DIÁLOGO / PRIORIDAD A CONSERVACIÓN Y MANTENIMIENTO / ERNESTO CEPEDA ALDAPE

Consejeros

Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C.

Felipe Ignacio Arreguín Cortés Enrique Baena Ordaz Óscar de Buen Richkarday Luis Fernando Castrellón Terán José Manuel Covarrubias Solís Mauricio Jessurun Solomou Roberto Meli Piralla Manuel Jesús Mendoza López Andrés Moreno y Fernández Regino del Pozo Calvete Javier Ramírez Otero Jorge Serra Moreno Édgar Oswaldo Tungüí Rodríguez Óscar Valle Molina Miguel Ángel Vergara Sánchez Luis Vieitez Utesa Dirección ejecutiva Daniel N. Moser da Silva Dirección editorial Alicia Martínez Bravo Coordinación editorial José Manuel Salvador García

/ PROGRAMA DE MEJORAMIENTO DE RESILIENCIA 8 ACADEMIA DE CINCO PASOS / NORBERTO DOMÍNGUEZ RAMÍREZ Y COLS.

Coordinación de contenidos Teresa Martínez Bravo

/ VILLANUEVA, LA PLANTA SOLAR MÁS GRANDE DE 12 ENERGÍA AMÉRICA / PAOLO ROMANACCI

Diseño Diego Meza Segura

Comercialización Laura Torres Cobos Victoria García Frade Martínez

INGENIERÍA SÍSMICA / LA PRÁCTICA DE LA INGENIERÍA SISMORRESISTENTE EN MÉXICO Y EN CHILE / MARIO E. RODRÍGUEZ

DE PORTADA: ESTRUCTU20 TEMA RAS / LAS LECCIONES DEL SISMO DEL 19 DE SEPTIEMBRE DE 2017 / RENATO BERRÓN RUIZ DE DESASTRES / INTERACCIÓN DEL RIESGO SÍSMICO 26 PREVENCIÓN CON USOS DE SUELO Y VALUACIÓN DE INMUEBLES / ALEJANDRO RICO CELIS / APROVECHAMIENTO DE DATOS GEOTÉCNICOS EN 30 TECNOLOGÍA ENTORNOS INTELIGENTES-VIRTUALES / SILVIA GARCÍA Y COLS.

36 ALREDEDOR DEL MUNDO / PRESA SHASTA 40

CULTURA / UN LIBRO DE MÁRTIRES AMERICANOS / JOYCE CAROL OATES

AGENDA / CONGRESOS, CONFERENCIAS…

Contenidos Ángeles González Guerra

Dirección comercial Daniel N. Moser da Silva

Dirección operativa Alicia Martínez Bravo Administración y distribución Nancy Díaz Rivera Realización HELIOS comunicación +52 (55) 29 76 12 22

Su opinión es importante, escríbanos a ic@heliosmx.org IC Ingeniería Civil, año LXVIII, número 590, septiembre de 2018, es una publicación mensual editada por el Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C. Camino a Santa Teresa número 187, Colonia Parques del Pedregal, Delegación Tlalpan, C.P. 14010, México, Distrito Federal. Tel. 5606-2323, www.cicm.org.mx, ic@heliosmx.org Editor responsable: Ing. Ascensión Medina Nieves. Reservas de Derechos al Uso Exclusivo número 04-2011-011313423800-102, ISSN: 0187-5132, ambos otorgados por el Instituto Nacional del Derecho de Autor, Licitud de Título y Contenido número 15226, otorgado por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Permiso Sepomex número PP09-0085. Impresa por: Helios Comunicación, S.A. de C.V., Insurgentes Sur 4411, 7-3, colonia Tlalcoligia, delegación Tlalpan, C.P. 14430, México, Distrito Federal. Este número se terminó de imprimir el 31 de agosto de 2018, con un tiraje de 4,000 ejemplares. Los artículos firmados son responsabilidad de los autores y no reflejan necesariamente la opinión del Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C. Los textos publicados, no así los materiales gráficos, pueden reproducirse total o parcialmente siempre y cuando se cite la revista IC Ingeniería Civil como fuente. Registro en el Padrón Nacional de Medios Certificados de la Secretaría de Gobernación. Para todo asunto relacionado con la revista, dirigirse a ic@heliosmx.org Costo de recuperación $60, números atrasados $65. Suscripción anual $625. Los ingenieros civiles asociados al CICM la reciben en forma gratuita.

Mensaje del presidente XXXVII CONSEJO DIRECTIVO

Expectativas y responsabilidad

Presidente Ascensión Medina Nieves

l resultado de la elección del pasado 1º de julio marca un parteaguas en la

Vicepresidentes

historia de México. La contundencia del resultado revela que la sociedad se

Felipe Ignacio Arreguín Cortés

planteó como necesario transformar el inicio del nuevo sexenio en algo más

que el cambio de un presidente.

Sergio Manuel Alcocer Martínez de Castro Roberto Duque Ruiz Luis Rojas Nieto Jorge Serra Moreno

Las expectativas generadas son enormes, y de igual o mayor magnitud es la responsabilidad de las autoridades que deben tomar posesión el próximo 1º de

Edgar Oswaldo Tungüí Rodríguez Alejandro Vázquez Vera José Arturo Zárate Martínez

diciembre. Las promesas de campaña y una realidad compleja en lo social, político y económico nos dejan ver que no resultará fácil cumplir con las expectativas

Primer secretario propietario Juan Guillermo García Zavala

creadas, seguramente no en la medida y tiempo que la inmensa mayoría de los Primer secretario suplente

mexicanos imaginan o esperan. En las circunstancias mencionadas, sin duda a la responsabilidad de las autori-

Pisis Marcela Luna Lira

dades públicas debemos sumar la de los representantes de todo tipo de organiza-

Segundo secretario propietario

ción de los más diversos sectores de la sociedad, así como la de cada ciudadano,

Carlos Alfonso Herrera Anda

independientemente de su preferencia partidista. Cada uno de los mexicanos, en el nivel que nos corresponda, debemos comprometernos a realizar nuestro mayor esfuerzo para contribuir a que el cambio de régimen que se plantea sea una realidad y sus resultados sean positivos, en beneficio de todos.

Segundo secretario suplente César Alejandro Guerrero Puente Tesorero Mario Olguín Azpeitia

Cuando hablamos de esfuerzo no hacemos referencia al simple voluntarismo como una expresión de deseos; planteamos la necesidad de que en nuestro espa-

Subtesorero Regino del Pozo Calvete

cio, público y privado, asumamos el compromiso de actuar con responsabilidad. ¿Pero qué significa en concreto esta actitud? A mi juicio, implica actuar respetando

Consejeros

los valores esenciales que contribuyen a la vida en comunidad, a poner por delante

Ramón Aguirre Díaz

Aarón Ángel Aburto Aguilar

el interés colectivo, mantener una actitud de alerta, crítica y propositiva frente a los

José Cruz Alférez Ortega

asuntos que nos involucran directa e indirectamente.

Renato Berrón Ruiz

Para los ingenieros civiles de México esta forma de proceder no sólo se expresa en nuestros estatutos y Código de Ética. Es –y debe seguir siendo– un firme com-

Luis Attias Bernárdez Jesús Campos López Ernesto Cepeda Aldape Celerino Cruz García

promiso individual y colectivo. Nuestro gremio, por el impacto de la ingeniería civil

Salvador Fernández del Castillo

en la sociedad, tiene clara su responsabilidad y ha dado cuenta de ello en cada

Francisco García Álvarez

momento en que ha sido requerida su intervención para el desarrollo de México. Esta no será la excepción.

Verónica Flores Déleon Mauricio Jessurun Solomou Simón Nissan Rovero Alfonso Ramírez Lavín Juan Carlos Santos Fernández Óscar Valle Molina

Ascensión Medina Nieves XXXVII Consejo Directivo

www.cicm.org.mx

DIÁLOGO

Prioridad a conservación y mantenimiento Las carreteras nuevas deberían estar en un segundo lugar de prioridad para atender lo que ya tenemos, porque a mediano y largo plazo resulta mucho más costoso reparar lo abandonado o no atendido oportunamente. Pienso que el nuevo gobierno debe privilegiar el mantenimiento de la red existente, tanto de carreteras federales como de caminos rurales, por supuesto sin dejar de ver las prioridades de los ejes carreteros, que son los que más influyen en el producto interno bruto. ERNESTO CEPEDA ALDAPE Ingeniero civil con maestría en Vías terrestres. Perito profesional en Vías terrestres. Director general adjunto de Construcción y Modernización de Carreteras Federales en la SCT. Coordinador del Comité Técnico de Infraestructura del Transporte del CICM.

IC: ¿Cómo está gestionando la transición entre la administración saliente y la entrante desde su posición en la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT)? Ernesto Cepeda Aldape (ECA): En la Dirección General Adjunta de Construcción y Modernización de Carreteras Federales, el proceso de transición está desarrollándose según lo previsto. Se nos ha solicitado informar sobre el estado de los proyectos y obras en proceso, así como sobre lo que aún no se ha puesto en marcha. Estamos haciendo un análisis de cuáles obras quedarán sin terminar por cuestión de recursos económicos, debido a que la Secretaría de Hacienda tiene detenidos muchos registros y transferencias. Si no nos autorizan oportunamente los recursos económicos, muchas obras van a quedar inconclusas y tendrá que darles continuidad la próxima administración. IC: En diversas declaraciones públicas, el nominado como futuro titular de la SCT, Javier Jiménez Espriú, a pregunta expresa sobre qué va a pasar con los funcionarios de mando en los distintos niveles de la secretaría, afirmó que en la SCT van a estar todos los ingenieros que sean necesarios en los espacios donde se requiera su saber y experiencia. ¿Ha tenido conocimiento sobre la continuidad de ingenieros que, como usted, hoy ocupan cargos? ECA: No, hasta ahora. Continuamos trabajando normalmente. Nuestra intención es concluir el periodo con las obras comprometidas, aunque, como comenté, no todos los factores involucrados dependen de nosotros. Lo mismo nos proponemos en materia administrativa: no dejar pendientes de ningún orden, incluidos los asuntos relacionados con las empresas contratistas. IC: Cuando se habla de vías terrestres, lo primero en que se piensa es en las grandes autopistas, por ejemplo,

pero las carreteras federales cumplen un papel también muy importante. ¿Cuáles son los principales desafíos en materia tanto de construcción como de mantenimiento de éstas? ECA: México cuenta con 15 ejes carreteros. El Programa Nacional de Infraestructura está basado en muchos de ellos y en más de 80 carreteras, 50 estructuras, 25 libramientos y 30,000 kilómetros de caminos rurales que se logró ampliar y modernizar en este sexenio. Yo considero que nos falta mucho por hacer en materia de conservación y mantenimiento de la infraestructura existente. Me tocó estar también un tiempo en conservación, que es una de las áreas estratégicas de la SCT, y allí veíamos que con el correr del tiempo se iban rezagando más la conservación y el mantenimiento; los recursos era menores para atender la vasta red con que el país cuenta. Las carreteras nuevas deberían estar en un segundo lugar de prioridad para atender lo que ya tenemos, porque a mediano y largo plazo resulta mucho más costoso reparar lo abandonado o no atendido oportunamente. Pienso que el nuevo gobierno debe privilegiar el mantenimiento de la red existente, tanto de carreteras federales como de caminos rurales, por supuesto sin dejar de ver las prioridades de los ejes carreteros, que son los que más influyen en el producto interno bruto. IC: El presidente electo se ha referido en específico al tema que usted señala, como una forma de además generar puestos de trabajo en las zonas donde existe mucha necesidad, generalmente comunicadas por los caminos rurales y carreteras federales. ECA: Es una iniciativa importante que puede garantizar el traslado eficiente de las personas, los productos, bienes y servicios en zonas alejadas o con escasa comunicación terrestre.

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GACM

Prioridad a conservación y mantenimiento

El Comité de Infraestructura del Transporte tuvo activa participación en la respuesta del CICM al gobierno entrante sobre las opciones aeroportuarias.

IC: La decisión de darle trabajo a la gente del lugar, a los jóvenes en particular, en esas tareas de construcción y mantenimiento exige brindarles capacitación profesional. ¿La SCT, de forma directa o a través de quien corresponda, está en condiciones de ofrecer capacitación para que la gente que trabaje pueda hacerlo con conocimiento, eficiente y eficazmente? ECA: Sí. Hay mucha capacidad en todos los centros de la SCT de la República; hay personal muy preparado, profesional y conocedor de los temas y necesidades de la zona. Existe una Residencia General de Conservación de Carreteras; también una Residencia General de Construcción y Modernización de Carreteras Federales y otra de Carreteras Alimentadoras (los caminos rurales). Considero que con la gente que hay en los centros SCT sería suficiente, y si faltara –sobre todo en los estados más grandes, como Oaxaca y Chiapas, que tienen muchos caminos rurales–, tendrían que otorgarse algunos apoyos para capacitar a los nuevos trabajadores. Este tipo de labor no es muy complejo, y con la capacitación pertinente los trabajadores pueden hacerlo; por ello me parece que sí tiene sentido un programa social como el de empleo temporal con que ya cuenta la SCT para hacer limpieza, bacheo y los trabajos mínimos requeridos para que un camino rural esté en buen estado, sobre todo la limpieza, la perfilación de las cunetas y el deshierbe, lo cual ya se aplica. Según han planteado quienes son presentados como funcionarios del nuevo gobierno que asumirá el 1º de diciembre, lo que se pretende ahora es implementar

un programa más intenso de mano de obra incluso para hacer obras de concreto a mano y empedrados, trabajos de ese tipo, precisamente para dar mayor empleo a las comunidades en las zonas donde se requieran los caminos rurales. IC: Mencionó que en algunos centros SCT podría ser necesario recurrir a apoyos extras para capacitar. ¿Serán los colegios de ingenieros civiles y las delegaciones de la Cámara Mexicana de la Industria de la Construcción instituciones a las cuales recurrir? ECA: Efectivamente. La SCT tiene relación fluida con esas y otras instituciones que pueden hacer un aporte significativo. IC: Además de su responsabilidad como director general adjunto de Construcción y Modernización de Carreteras Federales en la SCT, es usted vicepresidente de la Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres (AMIVTAC) y coordinador del Comité Técnico de Infraestructura del Transporte en el Colegio de Ingenieros Civiles de México (CICM). Me llama la atención el nombre de este comité, pues abarca conceptualmente mucho más que las vías terrestres. ¿Cuál es el alcance del comité técnico?, ¿cómo opera? ECA: El CICM trabaja en sinergia con organizaciones de ingenieros especialistas tales como la AMIVTAC, la cual de hecho se encuentra en condiciones de sumarse a este plan de capacitación de mano de obra que estamos comentando.

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Prioridad a conservación y mantenimiento

Respecto al comité técnico, como bien lo expone, su enfoque es muy amplio y diverso en cuanto a transporte se refiere. Precisamente tuvo activa participación en la respuesta del CICM a la solicitud de opinión del gobierno entrante sobre las opciones de construir el Nuevo Aeropuerto Internacional de México (NAIM) u optar por el binomio AICM-Santa Lucía. La opinión, que ya es pública, se basó en el análisis de la información documentada disponible, sustantiva en el caso del NAIM y escasa en el caso de la opción AICM-Santa Lucía.

ECA: No. Se recomendó que se preservaran los derechos de vía ya existentes y que se adquirieran, en su caso, los necesarios. Por supuesto, la proyección y derrama económica que dejaría la creación de empleos por el NAIM en Texcoco sería mucho mayor que los perjuicios que pueda traer. No podemos cerrar los ojos y decir que todo es positivo, siempre hay perjuicios pero también siempre hay cómo atenderlos; hay estudios en el tema ambiental e hídrico para atenuar o compensar los daños que pudieran generarse.

IC: ¿Qué nos puede comentar del debate interno del comité del colegio, específicamente sobre las vías terrestres de acceso para cada una de las dos opciones? ECA: La distancia entre Santa Lucía y el AICM, la falta de derechos de vía, de estudios y anteproyectos, y en general de información documentada y sustantiva para la opción AICM-Santa Lucía fueron temas relevantes para considerar que, en materia de comunicaciones terrestres, la opción más viable es la del NAIM.

IC: Vuelvo a mi pregunta inicial sobre cómo funciona y cómo está estructurado el Comité de Infraestructura del Transporte, con la observación sobre su incumbencia que es más amplia que sólo las vías terrestres. ECA: Contamos con profesionales especializados en todos los ámbitos en cuanto a vías de comunicación terrestres, aéreas y marítimas. El primer jueves de cada mes nos reunimos en el colegio, se da una conferencia de un tema específico y se debate. Nos ocupamos de abarcar la problemática del ámbito nacional.

IC: ¿Considera usted que la falta de información, sustantiva, documentada, es la razón fundamental para no considerar viable la opción AICM-Santa Lucía? ECA: En este momento sí, ya que no se conoce plan maestro ni proyecto ejecutivo de la opción AICM-Santa Lucía.

IC: En ese marco, ¿han abordado –o tienen previsto hacerlo– la revisión y en su caso el ajuste del Plan Maestro del metro de la CDMX? ECA: No aún, pero sin duda es un asunto de la mayor relevancia que habremos de analizar. Definitivamente el metro es el sistema más conveniente para una ciudad de grandes dimensiones y con una población de millones de personas. De hecho, en una reunión con la jefa de gobierno electa para la CDMX le consulté sobre sus previsiones al respecto; hizo mención de que el principal aspecto a considerar es el económico y financiero; señaló que no se pone en duda la conveniencia del metro, pero que los recursos que insume su construcción son muy altos y sin duda habrá de estudiarse a fondo.

SCT

IC: En cualquiera de las dos opciones, existen consecuencias a mediano y largo plazo, no sólo para el área del aeropuerto, sino para zonas aledañas que con el correr del tiempo se ven involucradas de distintas formas, como las referidas al crecimiento urbano y la necesidad de dar servicios básicos de energía, agua, comunicaciones… ¿Se habló en el Comité de Infraestructura del Transporte sobre cuáles podrían ser los escenarios en 10, 20 y 30 años, por ejemplo?

IC: La infraestructura del transporte, en su versión más incluyente, abarca a lo urbano. ¿Aborda esto el comité técnico que usted coordina? ECA: Efectivamente, lo urbano, interurbano, metropolitano, siempre en coordinación con el Comité de Desarrollo Urbano del propio colegio.

El comité cuenta con profesionales especializados en todos los ámbitos en cuanto a vías de comunicación terrestres, aéreas y marítimas.

IC: Por último, a reserva de lo que usted quiera agregar: generalmente se abordan los temas de manera parcial, ya sean autopistas, ferrocarril, puertos, aeropuertos… ¿Considera el Comité Técnico de Infraestructura del Transporte la necesidad de abordar, discutir y emitir una propuesta con una

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Prioridad a conservación y mantenimiento

SCT

los productos. También participamos en el puerto de Manzanillo, donde se construyó una desviación ferroviaria, un distribuidor vial y obras complementarias para hacer más eficiente el acceso al puerto. Los recursos económicos no siempre alcanzan para todo lo que se requiere, pero se avanza de forma planificada.

Los recursos económicos no siempre alcanzan, pero se avanza de forma planificada.

visión integral, sinérgica, que incluya el desarrollo de la infraestructura para el sector transporte con la planificación indispensable? ECA: Por supuesto, y no sólo en el comité del CICM, también en la SCT. Personalmente participé en muchas obras; por ejemplo, en el área de carreteras nos tocó modernizar los accesos al puerto de Veracruz y dar la conectividad a las autopistas más cercanas para poder generar mayor valor, menos gastos de operación, mayor seguridad y por supuesto más rapidez en la entrega de

IC: ¿Algún comentario final? ECA: Me ha dado mucha satisfacción la operación del Comité Técnico de Infraestructura del Transporte, cómo trabaja, cómo se discute y cómo se aprende de tanta gente con amplia experiencia en diversos temas. También quiero destacar el papel activo y participativo del CICM en la actualidad nacional, ofreciendo su opinión profesional especializada a las autoridades públicas con objeto de contribuir a un desarrollo ordenado de la infraestructura estratégica que requieren la CDMX y el país. Resulta para mí muy evidente el profesionalismo y la ética de todos los compañeros que participan en el CICM Entrevista de Daniel N. Moser ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

www.cimesa.net Cimentaciones y obra civil

Estructuras subterráneas

Obras hidráulicas e industriales

Estructuras portuarias

ACADEMIA

Programa de Mejoramiento de Resiliencia de Cinco Pasos La resiliencia es un viejo término de la mecánica de materiales que cobra nueva vida en el imaginario de los ingenieros, al inferir que la capacidad de recuperación elástica de un material se corresponde con la capacidad técnica y social de una comunidad para recuperarse después de haber sido gravemente afectada por un evento extraordinario, como fue el sismo ocurrido en la Ciudad de México el 19 de septiembre de 2017. Basados en esta reciente experiencia, ¿estamos preparados, como ingenieros y como sociedad, para encarar un sismo con intensidades similares a las de 1985 y 2017, con la capacidad de recuperarnos rápidamente durante la crisis antes de llegar a un irreversible desastre? Esa es la pregunta a la que trata de dar respuesta un Programa de Mejoramiento de Resiliencia. NORBERTO DOMÍNGUEZ RAMÍREZ Jefe de la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación en la ESIA-Z. Director del proyecto Problemas Nacionales Conacyt 2015-1187. ALEXIS GEOVANNI MARTIN MONROY ORTEGA Estudiante de la licenciatura en Ingeniería civil, ESIA-Z. Miembro del proyecto Problemas Nacionales Conacyt 2015-1187. ARTURO SUÁREZ SUÁREZ Maestro en Ingeniería civil. Miembro del proyecto Problemas Nacionales Conacyt 2015-1187.

Riesgo y crisis, incertidumbre y desastre son cuatro conceptos que se interrelacionan íntimamente y que, en situaciones que rebasan todo control y se magnifican, conducen al término único de catástrofe. Dicho de otra manera, una catástrofe es entendida como un suceso destructivo producido por uno o varios eventos singulares, simultáneos o consecutivos, que altera el orden regular de las actividades en una región dada, y donde la fragilidad del ser humano queda expuesta en la medida en que pierde el control para restablecer su cotidianidad, pudiendo perder la capacidad de proteger su vida y la de la sociedad. Definición de resiliencia Indudablemente, el término resiliencia ha cobrado importancia entre autoridades y expertos, ante la fuerte demanda de una pronta respuesta que las comunidades exigen luego de haber sido afectadas por algún siniestro mayor. Sin embargo, el hecho de que cualquier persona pueda asimilar este concepto de manera sencilla es una meta aún lejos de alcanzarse, y por ello es importante revisar algunas de sus definiciones. Según la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos, resiliencia es la capacidad de una comunidad para recuperarse en el menor tiempo posible después de que un evento desastroso ocurre e interrumpe sus actividades ordinarias, reduciendo y controlando cualquier crisis a largo plazo, así como las inevitables incertidumbres. La Ley General de Protección Civil la define como la capacidad de un sistema, comunidad o sociedad po-

tencialmente expuesta a un peligro para resistir, asimilar, adaptarse y recuperarse de sus efectos en un corto plazo y de manera eficiente a través de la preservación y restauración de sus estructuras básicas y funcionales, logrando una mejor protección futura y mejorando las medidas de reducción de riesgos. Por otra parte, la Agencia de Resiliencia de la CDMX la define como la capacidad para sobrevivir, crecer y adaptarse que tienen las personas, comunidades, empresas y sistemas que están dentro de una ciudad, independientemente de las tensiones crónicas e impactos agudos que experimenten. Desde el punto de vista de la ingeniería civil, el concepto moderno de resiliencia se refiere a mantener la seguridad y la funcionalidad tanto de estructuras convencionales (edificios, hospitales, escuelas, museos, etc.) como de toda la infraestructura (líneas vitales, puertos, sistemas hidráulicos, centrales eléctricas, etc.) respecto a riesgos tales como sismos, huracanes, incendios, etc., adoptando estándares superiores de construcción e ingeniería. De una revisión de diversas investigaciones en torno a la resiliencia, destacan dos apartados que podrían convertirse en potenciales herramientas para introducir la filosofía de la resiliencia en la práctica: 1. Los programas de mejoramiento de resiliencia, que tienen por objeto identificar debilidades y fortalezas en cuestiones de organización social y técnica proveyendo tanto criterios para la toma de decisiones conjuntas como acciones fácilmente entendibles por los miembros de la comunidad afectada.

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Programa de Mejoramiento de Resiliencia de Cinco Pasos

2. Diseño basado en resiliencia, concebido como la evaluación de la integridad de los materiales y la estabilidad estructural de un sistema central, conectado a diversos componentes vitales incluyendo su infraestructura. Primeros esfuerzos para introducir la resiliencia en México A lo largo de su historia, muchas de las comunidades en México se han visto afectadas por los efectos de diversos fenómenos naturales, que han provocado en los últimos años una serie de daños con un costo promedio anual de 100 vidas humanas y cerca de 700 millones de dólares, de acuerdo con el Centro Nacional de Prevención de Desastres. Los últimos eventos sísmicos ocurridos en México durante septiembre de 2017 mostraron los avances en materia de ingeniería sísmica, pero también permitieron identificar varios claroscuros técnicos, sociales y legales que entorpecen y desperdician los recursos con los que las ciudades cuentan ante una situación grave que se vuelve incierta. Queda de manifiesto que el simple hecho de crear planes y programas que sólo contemplan la prevención del desastre no es suficiente para la recuperación, y que deben desarrollarse programas de acciones a realizarse antes, durante y luego de la ocurrencia de un evento extremo. De acuerdo con esta línea de pensamiento, diferentes propuestas han comenzado a tomar forma en nuestro país: la Guía de Resiliencia Urbana del Sistema Nacional de Protección Civil; la Estrategia de Resiliencia para la Ciudad de México de la Agencia de Resiliencia y 100 Ciudades Resilientes, y la creación del Comité de Resiliencia de la Infraestructura del Colegio de Ingenieros Civiles de México. La ESIA-Z del IPN y el proyecto Conacyt A partir de una colaboración académica con la Escuela Normal Superior de Cachan en Francia y con Electricidad de Francia, en 2015 se integró un equipo de profesores de posgrado y estudiantes de licenciatura del Capítulo Estudiantil del American Concrete Institute para elaborar un Plan Piloto de Mejoramiento de la Resiliencia (PPMR) en la Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Zacatenco

Nucleación (Grupo Semilla Resiliente)

Consulta pública y detección del núcleo resiliente

Diseño basado en resiliencia

Acciones y decisiones

Implementación comunitaria y retroalimentación

Figura 1. El Programa de Mejoramiento de Resiliencia de Cinco Pasos.

(ESIA-Z) del Instituto Politécnico Nacional, concentrado en estudiar la percepción de la comunidad en cuestiones de seguridad estructural ante un potencial evento sísmico. En este contexto, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), a través del programa Proyectos de Desarrollo para Resolver Problemas Nacionales Conacyt 2015, autorizó el apoyo a la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la ESIA-Z para el proyecto “Desarrollo de un plan piloto para el mejoramiento de la resiliencia de una región vulnerable a terremotos y/o inundaciones, de grandes concentraciones urbanas en la República mexicana”, con dos objetivos principales: • Desarrollar una metodología para el diseño basado en resiliencia (DBR) que deberá aplicarse en un sistema crítico resiliente. • Elaborar una metodología para elaborar programas de mejoramiento de la resiliencia (PMR) para regiones urbanas en la República mexicana, como puede ser una demarcación política de la Ciudad de México (sujeta al riesgo sísmico) o una ciudad costera (sujeta al riesgo de huracán). El programa de cinco pasos El Programa de Mejoramiento de Resiliencia en Cinco Pasos (PMR5p) comienza a tener forma en el seno del proyecto de investigación mencionado: durante la organización de los trabajos, se consideró como premisa construir una guía sencilla que pudiera aplicarse en

Tabla 1. Descripción de las siete capas del modelo multisistemas resiliente Número de capa Sistema o subsistema Descripción Capa 1 Célula comunitaria urbana (CCU) Delimitación y distribución geográfica de todas las CCU integrando el multisistema comunitario Capa 2 Edificios e infraestructura Localización de edificios e infraestructura clave para la recuperación resiliente de la comunidad Identificación del núcleo resiliente y sus componentes de cada CCU, empoderado Capa 3 Sistema crítico resiliente (SCR) para la comunidad y reforzado de acuerdo con los criterios del DBR Delineación y aseguramiento de las rutas críticas resilientes que faciliten la movilidad Capa 4 Movilidad e interconectividad y comunicación entre los diferentes núcleos resilientes durante los periodos de crisis Desarrollo de PMR específicos para cada institución que se ubique dentro de la región Capa 5 Red institucional urbana en estudio Desarrollo de PMR específicos para cada sistema empresarial que se ubique dentro Capa 6 Red empresarial de la región urbana en estudio Supercubierta Todo soporte externo a la comunidad proveniente de organizaciones nacionales Capa 7 (estatal, federal, internacional) e internacionales

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Programa de Mejoramiento de Resiliencia de Cinco Pasos

regiones urbanas de México con características diversas. Esencialmente se buscó generar una propuesta elemental que fuera comprensible para la mayor parte de los miembros de una comunidad potencialmente afectada por una situación extrema. Por simplicidad, el programa se inspiró en los dedos de la mano, para una rápida aceptación y asimilación entre los miembros de la región urbana en estudio. Las hipótesis principales en que se apoya el PMR5p son las siguientes: • Un conjunto urbano puede subdividirse en células comunitarias urbanas (CCU) que pueden autoorganizarse localmente para su recuperación. • Toda CCU posee al menos un sistema crítico resiliente (SCR), que a su vez cuenta con un núcleo resiliente que deberá ser revisado y restructurado en el marco del diseño basado en resiliencia. • El núcleo resiliente es un centro de mando y recuperación de la organización comunitaria, desde donde deberán llevarse a cabo las primeras acciones de estabilización post shock, lo que incluye asistencia, servicios básicos, distribución y control de tareas. • La construcción de un PMR local debe desarrollarse con la participación de tres actores principales: a) ingenieros/especialistas, b) autoridades locales, y c) comunidad en general. • Se requiere formar un Grupo Semilla Resiliente (GSR) en cada CCU. La estrategia del plan se basa en tres grandes componentes: A. Programa de Mejoramiento de Resiliencia de 5 Pasos B. Metodología numérica para el diseño basado en resiliencia C. Modelo multisistemas resiliente de siete capas A continuación se describirán brevemente los componentes A y C, ya que el diseño basado en resiliencia es muy extenso y no puede ser descrito en este artículo. 7 Supercubierta Apoyo federal/internacional 6 Empresarial

Sitio empresarial Sitio gubernamental Sitio institucional Vía de movilidad resiliente Núcleo resiliente Sistema crítico resiliente Hospital (similar) Escuela (similar) Mercado (similar) Suministro de agua (similar) Energía (similar) Otra infraestructura BR# Barrio resiliente # G

5 Institucional

4 Movilidad

3 Núcleo resistente 2 Edificaciones críticas 1 Barrio resiliente BR1 BR2

BR3

BR4

BR5 BR6

Figura 2. El modelo multisistemas resiliente de siete capas.

Componente A. Descripción de los cinco pasos del PMR5p Paso 1: Nucleación La nucleación se refiere a la conjugación de personas proactivas y reconocidas dentro de la comunidad con autoridades locales (o algún representante local), apoyados y guiados por especialistas (ingenieros/arquitectos) locales o externos entrenados en el proceso de creación de un Programa Local de Resiliencia, de acuerdo con el PMR5p. Este grupo de origen se denominará en adelante Grupo Semilla Resiliente (GSR) y su cometido será: • Iniciar el reconocimiento del entorno ambiental y demográfico caracterizando los grupos sociales del lugar. • Identificar los principales riesgos en la región urbana. • Identificar los posibles sistemas críticos resilientes. • Establecer la coordinación con las autoridades locales y aportar propuestas de resiliencia activas y pasivas. Paso 2: Consulta pública e identificación del sistema crítico resiliente En esta etapa debe involucrarse a la población en su propio programa de resiliencia; se la hace partícipe tomando en cuenta su opinión y resaltando sus experiencias en torno a escenarios de riesgo vividos. La detección de un potencial sistema crítico resiliente se hace mediante tres vías: técnica (basada en criterios ingenieriles), social (consulta pública de la comunidad) y estratégica (supervisada por las autoridades en función de criterios gubernamentales). Paso 3: Diseño basado en resiliencia aplicado al núcleo resiliente y a sus componentes Desde el punto de vista ingenieril, esta es la etapa más compleja del PMR, y al mismo tiempo la más delicada, por lo que deberá realizarse por especialistas con una formación básica en resiliencia. En el DBR, el objeto de estudio es el sistema crítico resiliente, que puede estar integrado por más de una edificación o estructura, y debe asegurarse su funcionalidad ante escenarios de eventos desastrosos, más allá de los estándares de diseño establecidos en los códigos y normativas locales de la región. En el DBR se requiere, además de salvaguardar vidas, mantener la funcionalidad del sistema para facilitar la recuperación post shock de la región afectada en el menor tiempo posible. En este diseño se promueve el uso de análisis no lineal y multirriesgos, basado en estrategias multiescalas y multifísicas. El DBR deberá hacerse en dos fases: a) evaluación del estado actual de la integridad y estabilidad estructural del sistema crítico ante los posibles escenarios de riesgo, y b) reforzamiento y restructuración del sistema crítico resiliente con criterios superiores a los estándares regionales, para asegurar la funcionalidad del sistema. Paso 4: Acciones y decisiones Al término de la revisión inicial hecha en la fase A del DBR, el análisis social y económico deberá realizarse de manera

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Programa de Mejoramiento de Resiliencia de Cinco Pasos

Figura 3. El campus de la ESIA-Z, en el norte de la Ciudad de México.

conjunta entre el GSR y las autoridades locales, quienes en última instancia deberán tomar las decisiones correspondientes. De dicho análisis se desprenderán acciones de resiliencia que pueden agruparse en dos conjuntos: • Activas: aquéllas encaminadas a transformar de manera profunda la situación actual de la región urbana para adecuarla a los requerimientos de un programa mayor de resiliencia, en particular la adecuación, reforzamiento y restructuración de los potenciales sistemas críticos resilientes. En caso de autorizarse estas acciones, deberá contemplarse la realización de la fase B del DBR. • Pasivas: acciones mínimas que deberán llevarse a cabo con la colaboración de la comunidad, en caso de que las autoridades locales no tengan la disponibilidad para hacer las transformaciones requeridas. Paso 5: Implementación y retroalimentación en la comunidad A partir de las decisiones tomadas, se divulgará e informará sobre dichas acciones a la comunidad, y se invitará a sus miembros a participar en su realización. Resulta trascendente el aprovechamiento de herramientas tecnológicas para la divulgación y asimilación del PMR entre la población, así como la consolidación del GSR en la comunidad. Componente C. El modelo multisistemas resiliente de siete capas A partir de una filosofía multisistemas, se pueden identificar al menos cinco sistemas que pueden funcionar en sí mismos como resilientes: • Sistema búnker • Sistema empresarial en red • Sistema institucional en red • Sistema de movilidad e interconectividad • Sistema comunitario Para facilitar la implementación del PMR5p, con base en esta filosofía se propuso un modelo integrado por siete capas (véase tabla 1), que puede incrementarse dependiendo de la complejidad del tejido urbano o del detalle que se quiera alcanzar en la modelación (véase figura 2).

Aplicación práctica en proceso Con objeto de probar la propuesta, el PMR5p se aplicó como plan piloto en el campus de la ESIA-Z, con una población cercana a las 7 mil personas (véase figura 3). De un primer análisis de la consulta pública, se determinó que por su posición, estructura, servicios, etcétera, el edificio de la biblioteca es potencialmente el núcleo resiliente de la región urbana piloto. Derivado del sismo del 19 de septiembre de 2017, la ESIA propuso las siguientes acciones para el IPN: • Aplicar un plan general de acciones de recuperación para el IPN para el corto y mediano plazo. • Divulgar un protocolo de reacción a sismos, de 24 horas, dirigido a autoridades y directivos de las escuelas y centros del IPN. • Implementar el PMR5p en todos los campus politécnicos. • Conseguir la creación del Comité Institucional de Seguridad y Resiliencia del IPN (Ciser-IPN), integrado de base por los tres campus de la ESIA: Tecamachalco, Ticomán y Zacatenco. Conclusiones y perspectivas La resiliencia es un tema central para la ingeniería mexicana, ya que no basta con salvaguardar a la población; también debe asegurarse la continuidad de las actividades propias de cualquier región afectada por un evento extremo, como un sismo o huracán. Esto implica garantizar la funcionalidad de la infraestructura crítica, así como proporcionar un auxilio inmediato a la comunidad, pues quedó demostrado con los pasados sismos de septiembre de 2017 que las autoridades por sí mismas no pueden atender en su totalidad la problemática generada. El retraso en la respuesta gubernamental y la incertidumbre técnica sólo conducen a tensiones sociales y gastos extraordinarios que afectan a la sociedad mexicana en su conjunto, lo cual podría evitarse con la generación de programas de resiliencia como el presentado en este artículo

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ENERGÍA

Villanueva, la planta solar más grande de América En Viesca, Coahuila, un pueblo en pleno desierto mexicano, el 22 de marzo de 2018 se inauguró el parque solar Villanueva. No sólo es el primer proyecto de esta naturaleza en entrar en operación después de la reforma energética impulsada durante el sexenio 20122018, lo cual representa un hito en la transición a la generación de energía limpia y renovable, sino que con ella México ahora cuenta con el parque fotovoltaico más grande de América. Con más de 2,500 hectáreas de construcción y más de 40 kilómetros de caminos internos, el parque solar Villanueva tendrá una capacidad de 828 megawatts en su etapa final y una producción anual de aproximadamente 1,800 gigawatts hora, equivalente a la necesidad anual energética de por lo menos 1.4 millones de hogares mexicanos. Villanueva fue adjudicada en la primera subasta de largo plazo de 2016; allí, el precio del megawatt hora rondó los 40 dólares. La consolidación de un proyecto de esta magnitud representa una inversión de más de 700 millones de dólares, y a su vez necesitó la resolución de importantes retos constructivos y logísticos para cumplir con los compromisos de entrega en poco menos de año y medio.

paneles solares y más de 380,000 trackers o seguidores del Sol. Como resultado de un proceso de aprendizaje y motivación constante vivido por 115 personas organizadas en 23 equipos equipos de trabajo, se pasó de instalar 18,000 paneles por día hasta los 25,400, gracias a que los procedimientos se fueron optimizando conforme la obra avanzaba. Todo ello sin comprometer la seguridad ni la calidad de la construcción y sin una sola incidencia dentro de la planta, pues a la fecha se contabilizan más de cinco millones de horas trabajadas sin accidentes. Para mejorar aun más la eficiencia de los paneles solares, se creó un instrumento llamado Solar Tracker Tester (STT), capaz de medir la inclinación de los paneles, compararla con la curva óptima en relación con la del Sol durante todo el día y optimizar la producción de energía.

El camino hacia la automatización y digitalización Villanueva es un proyecto sin precedentes en materia de tecnología de la construcción y de las denominadas obras digitales. Este parque fotovoltaico cuenta con una extensión superior a las 2,500 hectáreas de construcción, equivalente a más de 3.5 veces la dimensión del Bosque de Chapultepec. De igual forma, el proyecto contó con 600 hectáreas que fueron utilizadas para los procedimientos de reubicación de la flora y fauna encontrada durante la construcción del sitio. Esta planta solar está equiLa consolidación de un proyecto de esta magnitud necesitó la resolución de imporpada con más de 2.5 millones de tantes retos constructivos y logísticos para cumplir con los compromisos de entrega.

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ENEL GREEN POWER

PAOLO ROMANACCI Ingeniero aeroespacial, en aeronáutica y astronáutica con 20 años de trayectoria profesional. Director de Energías Renovables de Enel en México y Centroamérica.

Villanueva, la planta solar más grande de América

El algoritmo del STT calcula cómo intervenir en el sistema y determina el posicionamiento de los trackers para optimizar el funcionamiento y aumentar la productividad de los módulos fotovoltaicos. Actualmente se continúan realizando pruebas para su mejora y en un futuro se calcula que las nuevas unidades de adquisición estarán equipadas con memoria interna, comunicación inalámbrica y GPS para geolocalización, por lo que los datos recopilados serán adquiridos y procesados sin conexión a internet por un único sistema de procesamiento. De igual forma, Villanueva es un sitio de construcción pionero en el que se ha implementado un programa piloto para el uso de tecnologías digitales y la automatización para la construcción de proyectos de energía solar fotovoltaica como parte de un proyecto global. Las pruebas se llevaron a cabo en un área de 10 MW y 20 hectáreas donde se usaron máquinas automáticas guiadas por GPS para trabajar en la tierra y colocar cables, lo que permitió instalarlos ocho veces más rápido que mediante un proceso manual, así como reducir un 30% el consumo de gasolina de las máquinas utilizadas. Este proyecto también está diseñado para revolucionar el mundo de la construcción, gracias a la adopción de las últimas invenciones de la industria 4.0: los mo-

delos tridimensionales y digitales que incluyen plazos, costos y recursos, el uso de drones para realizar la topografía 3D y el control de las obras o de robots para la instalación automática de paneles. Se puede decir que las plantas fotovoltaicas son un laboratorio al aire libre de innovación tecnológica donde las invenciones y los prototipos se prueban continuamente para mejorar el rendimiento de los campos solares. Tecnologías que unen la energía del Sol con el mundo digital Las condiciones extremas del abrasador clima semidesértico de Coahuila requirieron soluciones modernas e innovadoras para afrontarlas de la mejor manera posible. Durante la construcción de una obra de tal envergadura, uno de los principales retos ha sido conseguir resolver rápidamente las numerosas exigencias prácticas que se pueden presentar cada día. Durante las fases de trabajo más intensas llegaban a Villanueva hasta 60 contenedores de materiales al día, lo que equivale a cuatro contenedores cada 30 minutos, en promedio. Con obras tan grandes y estructuradas, con más de 30 millones de componentes y en condiciones climáticas en ocasiones al límite, la innovación digital ha

permitido crear aplicaciones capaces de controlar cada detalle de la construcción, desde la gestión de la cadena logística hasta la posición exacta de cada panel. Además, al ser una extensión tan grande era necesario optimizar los procesos de supervisión, recopilación de datos y control de las estructuras. ¿Cómo manejar la instalación de 25,000 paneles diarios sin comprometer el capital humano ni la calidad y seguridad del proyecto? Para este nuevo reto, distintos equipos en el ámbito de tecnologías de la información, ingeniería y construcción, y logística trabajaron en conjunto para desarrollar cuatro soluciones digitales tecnológicas en forma de aplicaciones, las cuales permiten: • Supervisar los errores en materia de seguridad y comunicarlos directamente a los contratistas. • Supervisar el ensamblaje mecánico de los seguidores durante la fase de colocación de los paneles solares. • Rastrear y controlar la llegada de los componentes hasta la instalación. • Definir minuciosamente las operaciones transmitidas a los equipos de mantenimiento. Con estas aplicaciones se aseguró la trazabilidad de los activos y materiales mediante la elaboración de una etiqueta que es pegada en cada seguidor y, una vez allí, se escanea con una tableta electrónica y automáticamente se ingresa al sistema. Esto se traduce en que cualquier persona del equipo puede encontrar un panel o instalación específica, supervisar su funcionamiento, ocuparse de su mantenimiento y optimizar tiempos asegurándose de que aun teniendo más de 2.5 millones de paneles, siempre se encontrará el necesario en tan sólo unos minutos. Estos avances, que se han cultivado y realizado en Villanueva, suponen una de las piedras angulares de la apuesta en innovación y pueden fungir como referencia para trasladarlos a otras industrias, no sólo del sector energético. Innovación y sostenibilidad: dos caras de la misma moneda Además de los indicadores propios de la construcción, cualquier obra debe considerar también el contexto en el que se cimienta. La sostenibilidad y las comunidades locales desempeñan un papel relevante en la consolidación de un proyecto monumental y no deben quedar fuera de los esfuerzos innovadores y tecnológicos. Para mitigar el impacto de las actividades de construcción en el medio ambiente, se contó con el asesoramiento de expertos en conservación de la biodiversidad y se dedicó un área a la repoblación de flora y fauna. Se controló el reciclaje de desechos y el consumo de agua y, junto a ello, se prestó máxima atención a la sostenibilidad social, que es igualmente relevante en cualquier obra, pues las comunidades aledañas pueden ser beneficiadas a partir de las oportunidades generadas por la misma edificación, al tiempo que se inyecta fluidez

ENEL GREEN POWER

Villanueva, la planta solar más grande de América

Villanueva es un sitio de construcción pionero en el que se ha implementado un programa piloto para el uso de tecnologías digitales.

a la economía de la región para alcanzar la premisa de crear valor compartido. Así pues, para fomentar la integración social y laboral de la población local, se ofrecieron programas de capacitación gratuitos para la elaboración de muebles a partir de los empaques de los paneles solares de la planta, los cuales ahora son propiedad de los habitantes. De igual forma, en las comunidades aledañas se desarrolló e implementó el programa Semillas de Madera, gracias al cual los habitantes reutilizan más de 2.6 toneladas de residuos de madera generados por la construcción del parque y se capacitan como carpinteros. En cuanto a la flora y fauna del lugar, se utilizó el 25% del área total de la planta para la reubicación de especímenes de flora y fauna local. De esta manera, más de 147,000 especímenes de flora, entre los que destacan varios tipos de cactus, y más de 25,000 especímenes de fauna, incluyendo ranas, serpientes, lagartijas y otras especies, han sido reubicados en esa área. La digitalización, el trabajo en equipo y la atención e integración de las comunidades locales son los ingredientes fundamentales para construir instalaciones de esta envergadura en un tiempo récord, con beneficios económicos y medioambientales y respetando el territorio y a las personas. Comentarios finales Gracias a los esfuerzos en innovación, tecnología y sustentabilidad, la construcción de las instalaciones avanzó correctamente, lo cual permitió que la planta solar Villanueva entrara en operación nueve meses antes de lo establecido y esté lista para ser completada en un 100% en el mes de septiembre. Esta planta no sólo contribuye hoy al desarrollo del sector eléctrico mexicano con la generación de energía limpia, sino que será además un ejemplo concreto en temas automatización y digitalización para la construcción de proyectos de energías renovables ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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INGENIERÍA SÍSMICA

La práctica de la ingeniería sismorresistente en México y en Chile Es útil comparar las prácticas mexicanas de diseño y construcción sismorresistente con las de otros países ubicados en zonas sísmicas, a fin de identificar posibles mejoras de normativas de construcción en México con base en prácticas exitosas. El caso de Chile es de interés porque en los últimos 20 años han ocurrido allí tres terremotos de magnitud mayor que 8, y en 1960 ocurrió el terremoto de Valdivia, el de más alta magnitud en el mundo, con valor 9.5. A pesar de la alta actividad sísmica en Chile y de que en México ésta ha sido menor, la cantidad de daños por terremotos observados en estructuras en Chile en los últimos 50 años ha sido significativamente menor que la cantidad de daños en terremotos observados en México en el mismo periodo. Varias ciudades de Chile que han experimentado terremotos, como Concepción y Viña del Mar en 2010, se ubican en la costa del Pacífico, y debido a que los sismos en general tienen epicentros cercanos a la costa, el potencial de daño de estos movimientos es mayor en esas ciudades y menor en ciudades alejadas del epicentro. Es sabido que el tipo de suelo con capas profundas de arcilla en la Zona del Lago en la Ciudad de México amplifica las demandas sísmicas producidas por terremotos en la costa del Pacífico, y resulta de interés que en el caso de Chile, en ciudades como las mencionadas, a pesar de que el suelo es de tipo arenoso, la forma de las ordenadas espectrales puede compararse con la de las ordenadas espectrales para el suelo blando de la Ciudad de México, con amplitudes de aceleraciones o desplazamientos mayores (Rodríguez, 2016). El terremoto de septiembre de 1985 en la Ciudad de México (CDMX), de magnitud 8.1, causó miles de muertes y dejó cientos de edificaciones dañadas severamente o destruidas. El terremoto de magnitud 7.1 del 19 de septiembre de 2017, también en la CDMX, ocasionó más de 200 muertes y diferentes niveles de daños en numerosos edificios. No existen cifras oficiales sobre las personas afectadas; sin embargo, en los medios periodísticos se mencionan números que van de 10,000 a 100,000.

El sismo del 3 de marzo de 1985 en Chile, con magnitud 7.8, no causó ninguna muerte o colapso de edificio; algunas construcciones fueron dañadas y después se reforzaron. Esos edificios se caracterizaban por tener fuertes irregularidades geométricas. El terremoto del 27 de febrero de 2010 en el sur de Chile, de magnitud 8.8, provocó el colapso de sólo un edificio; no fue del tipo catastrófico y ocasionó ocho muertes. Esto se debe a que en la edificación típica en Chile se emplean muros estructurales de concreto reforzado, donde el modo de falla es diferente del de un edificio a base de marcos, como se comenta más adelante.

MARIO E. RODRÍGUEZ Investigador del Instituto de Ingeniería, UNAM.

Diseño sismorresistente en México y en Chile El colapso de edificios en los que se emplean sólo marcos puede ser catastrófico porque es posible que sus diferentes niveles caigan uno encima de otro, lo cual se convierte en una trampa mortal. Esto se observó en algunos casos tanto en el terremoto de 1985 como en el de 2017 en la CDMX, y debería considerarse en el proceso de diseño sismorresistente de edificios en este país. Hasta 1985, el tipo de edificación preferida por los arquitectos en México era el que empleaba marcos con grandes claros e incluso sin trabes, como era el caso de los edificios con losas planas. Las normativas de diseño sísmico posteriores a ese terremoto aumentaron los valores de las demandas de las acciones sísmicas y disminuyeron los valores de las distorsiones de entrepiso permisibles, lo que llevó a la necesidad no sólo de abandonar la práctica constructiva con losas planas, sino también de emplear muros estructurales en edificios, aunque en cantidad y espesores muy alejados de los

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La práctica de la ingeniería sismorresistente en México y en Chile

uuLas normativas de diseño sísmico posteriores al terremoto de 1985 aumentaron los valores de las demandas de las acciones sísmicas y disminuyeron los valores de las distorsiones de entrepiso permisibles, lo que llevó a la necesidad no sólo de abandonar la práctica constructiva con losas planas, sino también de emplear muros estructurales en edificios.

de la práctica tradicional chilena. Normativas de reglamentos de construcción posteriores a 1985, incluyendo la de 2017, permiten el empleo de estructuras bastante más flexibles que las de la práctica chilena, así como estructuras irregulares en planta y elevación. En Chile, tales irregularidades están limitadas debido a los requisitos de diseño de la normativa en el país. Ese impedimento se hace efectivo revisando que las diferencias de distorsiones de entrepiso en pisos consecutivos, así como entre puntos específicos de cada planta del edificio, sean menores que las permitidas en la norma nacional. A lo anterior se suma otra debilidad de las estructuras en México, y es que en la práctica de diseño sismorresistente en nuestro país es común el empleo de elementos estructurales con cuantías y distribución del refuerzo transversal por debajo de estándares internacionales, como ACI 318-14. Las características del refuerzo transversal en elementos estructurales de concreto reforzado están directamente relacionadas con la capacidad de deformación de las secciones críticas de estos elementos durante un terremoto y, por tanto, con la capacidad de distorsión lateral de estructuras.

ANDINA.PE

La arquitectura en México y la práctica de diseño sismorresistente De acuerdo con Le Corbusier, la arquitectura es “el juego sabio, correcto, magnífico, de los volúmenes bajo la luz”. Sin embargo, también se menciona que la arquitectura es el arte con el cual se puede planear, proyectar, diseñar y construir edificios o diferentes estructuras. En esta segunda definición empieza la problemática de la difícil comunicación entre arquitectos e ingenieros estructurales en México, ya que debería entenderse que el resultado del arte en la arquitectura no es ni el proyecto estructural ni el diseño estructural de edificios o estructuras. En todo caso, serían el proyecto arquitectónico y el diseño arquitectónico, respectivamente. El problema se agrava cuando, como ocurre frecuentemente en México, el ingeniero estructural solicita al arquitecto cambios en su propuesta de proyecto

Edificio Alto Río, colapsado por el terremoto del 27 de febrero de 2010 en Chile.

arquitectónico, debido por ejemplo a características inadecuadas de geometrías o de uso de espacio que afectan seriamente la seguridad estructural e incluso la economía de la obra deseada. En este escenario, por lo general el arquitecto es inflexible para hacer los cambios necesarios en el proyecto arquitectónico. El resultado es que los proyectos arquitectónicos en los que no se atendieron las observaciones del ingeniero estructural no son resueltos con una estructuración eficiente para resistir terremotos. Entre las características de una estructuración deficiente se puede mencionar la irregularidad. Tal sería el caso de un edificio a base de marcos o con pocos muros estructurales donde la planta baja está dedicada a estacionamiento y en los pisos superiores se tienen muros divisorios, lo que lleva a la concentración de daños en la planta baja e incluso al colapso. Otro ejemplo de este tipo de irregularidad que se observa comúnmente son los edificios cuyas plantas bajas tienen alturas de entrepiso que pueden ser dos o tres veces la altura típica de entrepiso de los niveles por encima de la planta baja. Se podrían mencionar otros ejemplos de estructuración deficiente; el lector interesado puede recurrir a la información en la bibliografía existente. Es cierto que el problema de las estructuraciones deficientes es difícil de resolver, debido a que además hay otros factores que influyen en él, como la visión equivocada de muchos desarrolladores o propietarios al no reconocer que, durante un terremoto fuerte, los edificios diseñados con proyectos arquitectónicos y estructurales inadecuados tendrán daños cuya reparación será bastante más costosa que la requerida para un edificio con un buen proyecto arquitectónico y estructural. Otro factor es el papel de los reglamentos de construcción en México en lo que se refiere a requisitos que ayuden a resolver la relación entre la arquitectura y la ingeniería estructural. En el artículo 176 del título sexto del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal de 1993 se lee: “El proyecto arquitectónico de una edificación deberá permitir una estructuración eficiente para resistir las acciones que puedan afectar la estructura, con especial atención a los efectos sísmicos.” En la versión de 2004 de ese reglamento, el artículo 140, título sexto, dice: “El proyecto de las edificaciones debe considerar una estructuración eficiente para resistir las acciones sísmicas que puedan afectar la estructura, con especial atención a los efectos sísmicos.” Al comparar

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La práctica de la ingeniería sismorresistente en México y en Chile

estos requisitos se encuentra que en la normativa de 2004 desaparece el “proyecto arquitectónico de una edificación” mencionado en la de 1993, y se reemplaza por el “proyecto de las edificaciones”, con lo cual se llega al problema comentado de no diferenciar un proyecto arquitectónico de un proyecto estructural. Este requisito no cambió en el Reglamento de Construcciones de la Ciudad de México de 2017 con respecto al de 2004. Como resultado, se pierde el énfasis en la responsabilidad del arquitecto de lograr un proyecto arquitectónico que pueda resolverse con una estructuración eficiente, como lo requería la normativa de 1993. Demanda de desplazamientos laterales En cuanto a las edificaciones típicas en México, las normativas permiten que los edificios se diseñen con deformaciones permisibles bastante mayores que en Chile. Esto llevó a que algunas edificaciones en la CDMX construidas antes de 1985 y que no tuvieron daño en el terremoto de ese año sí presentaran daños de diversos niveles en los llamados muros divisorios por el terremoto de 2017, el cual puede considerarse por debajo del sismo de diseño. Esos daños ocurrieron principalmente en la dirección paralela a la calle, donde es típica una densidad de muros bastante menor que en la dirección perpendicular a la calle (Pujol y Rodríguez, 2018). Los propietarios de muchos de esos edificios tuvieron que desalojarlos, con los problemas correspondientes que, a septiembre de 2018, aún no han sido resueltos. Revisión de demanda y capacidad de una estructura en terremotos Es relevante poner en evidencia incongruencias entre algunas hipótesis para el diseño sismorresistente y experiencias observadas en terremotos, no sólo en México sino también en otros países. Un ejemplo es el enfoque en nuestro país en la solución del problema principal de la ingeniería sismorresistente: la revisión de la demanda y capacidad de una estructura ante terremotos, conceptos que se refieren tanto a fuerzas como a desplazamientos laterales de un edificio. Con el enfoque empleado en la normativa de diseño sismorresistente de 2017 para la CDMX, el ingeniero puede conocer en detalle valores de los coeficientes sísmicos de diseño para cualquier ubicación en las diferentes zonas sísmicas de la ciudad. Esta medida, que parte de las demandas sísmicas de diseño, es incongruente con la práctica de diseño sismorresistente en México, donde las irregularidades en la estructura debidas a los proyectos arquitectónicos deficientes comentados, así como al insuficiente refuerzo transversal de secciones críticas en elementos estructurales, llevan a una deficiente capacidad de deformación de las secciones críticas de las estructuras y, posiblemente, a un pobre comportamiento de éstas en un terremoto. Un ejemplo de las incertidumbres en la definición de las acciones sísmicas de diseño son los terremotos

en Christchurch, Nueva Zelanda, en 2010 y 2011. Las demandas en el terremoto de 2010 correspondieron al sismo de diseño que se había definido con un periodo de retorno de 500 años. El terremoto de 2011 tuvo demandas comparables a las especificadas en la ciudad para estructuras importantes, con un periodo de retorno de 2,500 años. Es decir, en un periodo de seis meses ocurrieron los sismos esperados con un periodo de retorno de 500 y 2,500 años. Por lo anterior, resulta necesario reconocer las fuertes incertidumbres que existen para definir las acciones sísmicas (demanda) en una normativa de diseño sismorresistente; también es importante contar con una estructura que tenga alguna reserva de capacidad para disipar la energía impuesta en ella por un terremoto, lo que se puede lograr con edificaciones rígidas con control de desplazamientos, regulares y con gran capacidad de deformación. Comentarios a las prácticas de diseño sismorresistente En Chile es obligatoria la revisión de proyectos estructurales. En el caso de México aún no se llega a contar con revisiones detalladas y rigurosas. Una razón es que los inversionistas consideran de manera equivocada que esta revisión es innecesaria; la ven como un gasto, no como una inversión. En cuanto a la responsabilidad del ingeniero estructural, la ley chilena establece que el constructor debe responder por errores en la obra; el autor del proyecto estructural ha de responder por los daños debidos a errores de cálculo, y el revisor, por daños originados por errores en la revisión y también por errores del autor del proyecto (Bonelli, 2018). Es relevante conocer cómo se llegó en Chile a la práctica de diseño sismorresistente actual, para compararlo con la evolución de dicha práctica en México. En Chile empezó en la década de 1940, cuando se requería el empleo de mampostería confinada con un valor bajo del esfuerzo cortante resistente, el cual era igual a 0.5 kg/cm2. El concepto de un cortante resistente mínimo, relacionado con una densidad de muros mínima, se extrapoló posteriormente al caso de edificios con muros estructurales de concreto reforzado, para lo cual se especificó el valor de 7 kg/cm2 sin diseño de elementos

uuEntre las características de una estructuración deficiente se puede mencionar la irregularidad. Tal sería el caso de un edificio a base de marcos o con pocos muros estructurales donde la planta baja está dedicada a estacionamiento y en los pisos superiores se tienen muros divisorios. Otro ejemplo que se observa comúnmente son los edificios cuyas plantas bajas tienen alturas de entrepiso que pueden ser dos o tres veces la altura típica de entrepiso de los niveles por encima de la planta baja.

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COMISIÓN PARA LA RECONSTRUCCIÓN DE LA CDMX

La práctica de la ingeniería sismorresistente en México y en Chile

En México aún no se cuenta con revisiones detalladas y rigurosas de proyectos estructurales.

de borde especiales en los muros estructurales; esto llevó a que en edificios altos los muros tuvieran de 50 a 70 cm de espesor (Bonelli, 2018). Los valores fueron disminuyendo con el tiempo hasta llegar a edificios con espesores bastante menores, de 15 o 20 cm, que tuvieron un comportamiento estructural deficiente en el terremoto en Chile de 2010. Conclusiones Se comentó el comportamiento observado de estructuras en terremotos de México y de Chile, así como algunas características de la práctica de diseño sismorresistente en Chile que podrían ser útiles para mejorar la práctica en México. Algunas conclusiones son las siguientes. 1. Las edificaciones en México y en Chile han mostrado diferentes comportamientos durante los terremotos, principalmente debido al empleo de sistemas sismorresistentes distintos: marcos o marcos con pocos muros estructurales en el caso de México y muros estructurales en el caso de Chile. En gran parte, la

práctica obedece al proyecto arquitectónico que recibe el ingeniero estructural, a veces con estructuraciones deficientes caracterizadas por su irregularidad, grandes claros y limitaciones para llegar a un número y espesores de muros estructurales con suficiente rigidez lateral. Las características deficientes del proyecto arquitectónico, así como las limitaciones que tienen los procedimientos de análisis y diseño convencionales, sugieren que con la solución estructural de dicho proyecto arquitectónico no sería factible llegar a un diseño sismorresistente adecuado. 2. El empleo de muros estructurales para lograr un alto desempeño sísmico no es la única alternativa deseable. Por ejemplo, en hospitales o en estructuras de extrema importancia que deban seguir funcionando después de un terremoto, es necesario contar con sistemas estructurales innovadores, entre los que se puede mencionar el empleo de aisladores de base que reducen de manera significativa los efectos sísmicos en una estructura. Cabe mencionar que en Chile es ya práctica común el empleo de aisladores de base en hospitales. 3. Una de las diferencias entre las normativas de diseño sismorresistente en México y en Chile es que la segunda es restrictiva, lo que lleva a que en ese país no se construyan edificaciones muy irregulares o a que los edificios no tengan desplazamientos laterales excesivos cuando son solicitados por un terremoto. 4. Otra diferencia relevante es que en Chile la revisión de proyectos estructurales es obligatoria, con responsabilidad tanto del autor del proyecto estructural como del revisor. En nuestro país se han dado pasos en esta dirección, pero en la práctica aún se está lejos de llegar a la calidad y cantidad de revisión de proyectos estructurales de Chile. 5. Las incertidumbres para definir las acciones sísmicas de diseño muestran la importancia de que el ingeniero estructural reciba una solución arquitectónica que pueda ser resuelta con una estructuración eficiente, capaz no sólo de resistir las acciones de diseño por sismo sino también de contar con una reserva para resistir tales acciones. Estas condiciones podrían lograrse con estructuras regulares, rígidas, con capacidad de control de desplazamientos laterales y de deformación de las secciones críticas, práctica que aún no se tiene en México Referencias Bonelli, P. (2018). Comunicación personal. Pujol, S., y M. Rodríguez (2018). Desempeño de elementos no estructurales en edificios en el terremoto del 19 de septiembre 2017 en la Ciudad de México. En proceso de edición para el número especial de la Revista de Ingeniería Sísmica. México: SMIS. Rodríguez, M. (2016). Una revisión crítica de la práctica de diseño por sismo de estructuras en México. Revista de Ingeniería Sísmica 94: 27-48. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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ESTRUCTURAS TEMA DE PORTADA

Las lecciones 19 de septiem Un sismo como el de septiembre de 2017 proporciona gran cantidad de información que debe estudiarse para mejorar el nivel de conocimiento respecto al diseño sísmico y así evitar la pérdida de vidas humanas y los daños en los edificios. RENATO BERRÓN RUIZ Doctor en Ingeniería. Perito en Seguridad estructural con más de 20 años de experiencia en el campo del diseño estructural. Director general del Instituto para la Seguridad de las Construcciones en la Ciudad de México.

El 19 de septiembre de 2017 a las 13:14:40, hora local, se presentó un sismo de magnitud 7.1 en la escala de Richter, con epicentro en el límite entre los estados de Puebla y Morelos, 12 km al sureste de Axochiapan, Morelos, y a 120 km de la Ciudad de México (CDMX). El sismo generó un fuerte impacto en la estabilidad de decenas de edificios que colapsaron de manera total o parcial, y de cientos que sufrieron daños graves y quedaron inhabitables. El gobierno de la CDMX no se encontraba preparado para enfrentar una contingencia urbana de esta magnitud, a pesar de los antecedentes históricos de esta ciudad respecto a eventos sísmicos. Si bien existe un capítulo dedicado a Sismo en el Plan Permanente ante Contingencias, éste no se aplicó como debía, e incluso

quedó rebasado. Por otro lado, las leyes administrativas no contemplan la aplicación de recursos económicos de manera directa, es decir, exentando los trámites administrativos para lograr su aplicación inmediata para la contratación de empresas y especialistas que colaboren con el gobierno para ayudar a la población afectada. No obstante, el gobierno de la Ciudad de México reaccionó desde el día en que ocurrió el sismo. El Instituto para la Seguridad de las Construcciones (ISC) desplegó a todo su personal técnico en las zonas más afectadas. En los días posteriores, también coordinó a los ingenieros y arquitectos que llegaban a sus instalaciones para apoyar en la revisión de inmuebles. Estas acciones se realizaron en la primera etapa de la atención a la contingencia, que se puntualiza a continuación.

Figura 1. Cédula de evaluación postsísmica rápida.

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del sismo del mbre de 2017 Tabla 1. Integrantes de los grupos de trabajo para la aplicación del Cepost Grupo I

Grupo II

Grupo III

Secretaría de Obras y Servicios

Secretaría de Desarrollo Urbano y Vivienda

Secretaría de Protección Civil

Instituto para la Seguridad de las Construcciones

Colegio de Arquitectos

Delegaciones

Colegio de Ingenieros Civiles de México

Asociación de Desarrolladores Inmobiliarios

Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural

Asociación de Directores Responsables de Obra y Corresponsables, A. C.

Sociedad de Exalumnos de la Facultad de Ingeniería, UNAM Cámara Mexicana de la Industria de la Construcción Asociación Mexicana de Directores Responsables de Obra y Corresponsables, A. C. Tabla 2. Información contenida en el Dictamen Estructural Ocular Postsísmico Sustento legal de la realización del dictamen

Ley del Instituto para la Seguridad de las Construcciones del DF y Declaratoria de Emergencia emitida por el jefe de Gobierno.

Ubicación del inmueble

Se señala con precisión la dirección de la edificación: calle y número, colonia, delegación, código postal.

Descripción de la • Sistema estructural implementado (marcos rígidos de trabes y columnas, columnas con losa plana, muros de carga, estructuración del edificio mixto: marcos rígidos y muros de carga, etc.). • Tipo de materiales de la estructura. • Sistema de piso (losa plana, losa maciza, losacero, etc.). • Elementos sismorresistentes (muros de concreto, contraventeos, etc.). • Tipo de cimentación (se infiere). • Muros divisorios, muros diafragma. Descripción de los daños en el inmueble

• Magnitud y densidad de daños en elementos estructurales: columnas, trabes, muros de carga, losa, etc. • Magnitud y densidad de daños en elementos no estructurales: muros divisorios, elementos de fachada, pretiles, etc. • Desplomo, asentamiento diferencial y emergimiento. • Deflexiones en losa, falla de punzonamiento, etc. • Daños por falta de mantenimiento: humedades, filtraciones de agua, acero de refuerzo corroído, pérdida de acabados, falta de impermeabilización, etc. • Daños por problemas en el subsuelo: grietas de tensión, inestabilidad de talud, etc.

Conclusión con base en la descripción de la estructura y de los daños

• Alto riesgo de colapso: cuando el edificio presenta daños severos en elementos estructurales y no estructurales que ponen en riesgo la estabilidad de la edificación y su entorno (peatones, automovilistas y estructuras colindantes). El Comité de Emergencias determina si es factible su demolición. • Alto riesgo: para rehabilitación mediante proyecto estructural avalado por un Corresponsable en Seguridad Estructural (CSE) cuando se presentan daños importantes en elementos estructurales y no estructurales. • Riesgo medio para rehabilitación mediante proyecto estructural avalado por un CSE: cuando se presentan daños severos en elementos no estructurales únicamente. • Riesgo medio para rehabilitación mediante reforzamientos puntuales recomendando la revisión de los desplazamientos y resistencia si se tiene un edificio de planta baja débil o de esquina o con losa plana: cuando se presentan daños superficiales en elementos no estructurales. • Riesgo bajo con recomendación de revisión de los desplazamientos y resistencia: si se tiene un edificio de planta baja débil o de esquina o de losa plana, y que no presenta daños en elementos estructurales y no estructurales.

Definición de responsabilidades

Según el grupo o subgrupo (A1, A2, B1 o B2) al cual pertenece la estructura, conforme al artículo 139 del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal (RCDF), indicándose las obligaciones del propietario con respecto a la reparación de los daños y al registro de la Constancia de Seguridad Estructural de conformidad con los artículos 179 y 71 del RCDF, respectivamente.

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Tabla 3. Número de Dicpost emitidos por el ISC Gobierno CDMX

Gobierno federal

Particulares

Alto riesgo de colapso

192

195

Riesgo alto

384

413

Riesgo medio

331

365

141

1,013

101

1,135

Tipo de conclusión Colapso total Colapso parcial

Riesgo bajo Total

Comité de Emergencias

15 1% 141 13%

6 1%

Colapso total Colapso parcial Alto riesgo de colapso Riesgo alto Riesgo medio Riesgo bajo

195

17% 413

365 32%

Total

36%

Total: 1,135 dictámenes emitidos por el ISC

Figura 2. Inmuebles por tipo de riesgo después del sismo del 19 de septiembre de 2017.

La aplicación de las Cepost no estuvo exenta de anomalías –que habrá que eliminar–; entre ellas se detectaron las siguientes: • Falta de coordinación entre las diferentes instituciones y dependencias que realizaron esta tarea. • Duplicidad de revisiones a un mismo inmueble. • Brigadas sin técnicos especializados. • Cédulas sin evidencia fotográfica. • Utilización de cédulas diferentes a la oficial. Dictámenes estructurales oculares postsímicos En esta segunda etapa, la ciudadanía afectada requiere conocer con mayor detalle y certeza técnica las acciones de resiliencia que deben realizarse en los inmuebles, de acuerdo con la normatividad. Para ello, el ISC estableció un formato oficial de Dictamen Estructural Ocular Postsísmico (Dicpost), que incluye información esencial de la estructura con una presentación concisa para poder dar una respuesta rápida y precisa que define con exactitud las actividades a realizar por los propietarios de los inmuebles. El ISC ha emitido cerca de 1,100 Dicpost, con la información que se registra en la tabla 2. El número de Dicpost emitidos por el ISC y entregados al Comité de Emergencias de Protección Civil de la CDMX, a dependencias del gobierno de la CDMX y del gobierno federal y a particulares, con corte al 3 de agosto de 2018, se presenta en la tabla 3 y la figura 2.

Núm. de inmuebles

Primera etapa: cédula de evaluación postsísmica rápida Después de un sismo tan destructivo, el gobierno tiene Análisis estadístico la obligación de atender a la población afectada. Dicha En el análisis se detectó que los edificios diseñados y atención tiene que ser masiva y rápida para dar certeza al construidos en las décadas de 1960 y 1970 fueron los ciudadano del estado que guarda su vivienda, por lo que más afectados. Una explicación sería que los diseños las revisiones de los inmuebles se hicieron aplicando la arquitectónicos empezaron a ser más audaces y el diseCédula de Evaluación Postsísmica Inmuebles con riesgo alto de colapso Rápida (Cepost, véase figura 1). Inmuebles con riesgo alto Total de inmuebles: 216 Total de inmuebles: 413 En años anteriores al evento sísmico en comento, el ISC había 132 70 114 59 distribuido entre las dependencias, instituciones y auxiliares de 34 58 la administración el formato de la 41 22 37 17 31 14 Cepost, el cual había sido aplicado Hasta 21-42 42-66 66-76 76-86 Después Hasta 21-42 42-66 66-76 76-86 Después en el desarrollo de simulacros de 1920 de 1986 1920 de 1986 sismos para los casos hipotéticos Año de construcción Año de construcción de edificios colapsados o dañaInmuebles con riesgo medio dos. Por esta razón, la Cepost era Total de inmuebles: 365 conocida, además de fácil y práctica de aplicar. Hay que reconocer 122 que esta cédula es una enseñanza 92 del sismo de 1985 y demostró su 50 eficiencia en el sismo de 2017. 47 27 27 El gobierno, con la ayuda de Hasta 21-42 42-66 66-76 76-86 Después la sociedad civil, aplicó más de 1920 de 1986 24 mil Cepost; los participantes Año de construcción se dividieron en tres grupos de trabajo (véase tabla 1). Figura 3. Inmuebles por tipo de riesgo y edad.

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Núm. de inmuebles

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Niveles

Total de inmuebles: 1,135

193 126 136

118 132 65

4 2

8 3 0 a 3 526 (46%)

3 1 15

4 a 6 368 (32%)

78 55

7 a 9 161 (14%)

0 0 7

24 42 7

10 y más 80 (7%)

Colapso total Colapso parcial Alto riesgo de colapso Riesgo alto Riesgo medio Riesgo bajo

Figura 4. Inmuebles por tipo de riesgo y número de niveles.

ño estructural no consideraba aún conceptos sísmicos bien sustentados (véase figura 3). Otro punto relevante es el número de niveles de las edificaciones dañadas. En la figura 4 se observa que las edificaciones de menos de seis niveles representan la mayoría de los inmuebles dañados por el sismo de 19 de septiembre de 2017, situación muy distinta de la del sismo de 1985, donde los edificios de entre ocho y 15 niveles fueron los que resultaron más afectados. Una explicación a esta situación son las características del sismo, principalmente la proximidad del epicentro con la CDMX. No podemos dejar de analizar el tipo de estructuración que tienen los edificios afectados y el nivel de daño que presentan (véase tabla 4). En la figura 5 se muestran por separado los edificios de 3 niveles o menos, los de 4 a 6 niveles y los de 7 niveles o más. Para los primeros, la

Tabla 4. Tipo de estructuración Tipo

Estructuración

Muros de mampostería de carga (adobe, sillar o tabique) con bóveda catalana

Muros de mampostería de carga (tabique o tabicón) con losa maciza

Marcos de concreto de trabes y columnas con muros de mampostería diafragma y divisorios: a) losa maciza, b) losa reticular, c) vigueta y bovedilla, d) ligera, e) losacero

Marcos de concreto en planta baja y muros de mampostería de carga en niveles superiores, losa maciza

Marcos de concreto de columnas con losa plana y muros diafragma y divisorios

Estructura metálica: a) losacero, b) cubierta ligera

Otros

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Núm. de inmuebles de 1 a 3 niveles

60 39 30 1

78 56

Núm. de inmuebles de 4 a 6 niveles

1016 13 1110 8 3 7 251 6 13 21 1111 1 2252 1 1 2 3 4 5 6 7 Tipo de estructura 59

Núm. de inmuebles con más de 7 niveles

Colapso total Colapso parcial Alto riesgo de colapso Riesgo alto Riesgo medio Riesgo bajo

128

55 44

29 22

Colapso total Colapso parcial Alto riesgo de colapso Riesgo alto Riesgo medio Riesgo bajo

1416 13 10 7 6 6 7 4 3 3 3 3 2 2 1 1 13 2 1 2 3 4 5 6 7 Tipo de estructura 57 60 47 41

Colapso total Colapso parcial Alto riesgo de colapso Riesgo alto Riesgo medio Riesgo bajo

16 10 7 6 8 2 131 1 1 11 21 1 4 1 2 3 4 5 6 7 Tipo de estructura

Figura 5. Inmuebles por tipo de riesgo y tipo de estructuración. Inmuebles en alto riesgo de colapso 201

1 Daños severos en elementos estructurales

192

2 Daños severos en elementos no estructurales 3 Desplomo/asentamiento diferencial

4 Subsuelo inestable: grietas de tensión

49 62

5 Golpeteo entre edificios

6 Falta de mantenimiento

Número de inmuebles: 219 Inmuebles en riesgo alto con daño estructural 1 Daños severos en elementos estructurales 2 Daños severos en elementos no estructurales 3 Desplomo/asentamiento diferencial 4 Subsuelo inestable: grietas de tensión 5 Golpeteo entre edificios 6 Falta de mantenimiento

388 352 101 106 73 168 Número de inmuebles: 1,138

Inmuebles en riesgo medio con daño estructural 1 Daños severos en elementos estructurales 2 Daños severos en elementos no estructurales 3 Desplomo/asentamiento diferencial 4 Subsuelo inestable: grietas de tensión 5 Golpeteo entre edificios 6 Falta de mantenimiento

187 158 42 37 22 92 Número de inmuebles: 538

Figura 6. Inmuebles por tipo de riesgo y tipo de daño estructural.

estructuración que presentó mayor cantidad de daños fue la 2 (muros de carga de mampostería con losa maciza), lo cual es lógico puesto que es el sistema más común entre los edificios de esta altura. Por otro lado, para los edificios medianos, las estructuraciones con mayor cantidad de daños fueron la 2 y la 3 (muros de carga de mampostería con losa maciza y marcos de concreto de trabes y columnas con losa maciza, respectivamente). Es importante mencionar que dentro de este grupo hay muchas unidades habitacionales con el sistema 2 que influyeron en los resultados. Por último, para los edificios altos la estructuración predominante fue la 5 (marcos de concreto de columnas y losa plana), y esto deja en claro que los edificios con este sistema son altamente vulnerables ante los futuros sismos de magnitud importante. Por último, se analizó el tipo de daño estructural que tienen los edificios afectados. Para lograr una adecuada interpretación de la gráfica de la figura 6 hay que considerar que un edificio afectado puede tener varios tipos de daño al mismo tiempo. En dicha gráfica se puede observar que todos los edificios con diferente nivel de riesgo presentaron daños en sus elementos estructurales y no estructurales, es decir, siempre hubo daños en columnas y en trabes, en muros tipo diafragma y divisorios. Eventualmente se presentaron desplomos, asentamiento diferencial y golpeteo entre edificios. Es de destacarse que la falta de mantenimiento resultó ser una afectación común en muchos edificios dañados. Sabemos que la degradación por el intemperismo afecta a la resistencia de un inmueble ante un sismo, sin poder definir con exactitud a qué grado. Por ello, debería haber mayor conciencia de los propietarios para mantener sus edificios en un buen estado de conservación. Conclusión A partir de los primeros resultados obtenidos, deberán realizarse acciones para la prevención de los daños en las edificaciones ante un sismo y para mejorar la resiliencia de la CDMX. Cada edificio tiene una vulnerabilidad distinta ante sismo, la cual se da en función de su edad, el número de niveles, el tipo de estructuración, los daños, etc., por lo que es indispensable iniciar un estudio ambicioso sobre la vulnerabilidad de las edificaciones ante sismo en la CDMX, es decir, estudiar de una forma práctica y rápida edificio por edificio en la zona de mayor peligro sísmico en la CDMX. Esto significa estudiar miles de edificios, tarea que llevaría varios años. No obstante, hay que iniciarlo porque sus resultados serían de gran utilidad para implementar políticas públicas encaminadas a disminuir las pérdidas de vidas humanas y los daños en las edificaciones, y a lograr con ello una Ciudad de México cada vez más resiliente ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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PREVENCIÓN DE DESASTRES

Interacción del riesgo sísmico con usos de suelo y valuación de inmuebles Se ha detectado que algunos profesionales inmobiliarios realizan una serie de malas prácticas en cuestión de administración de inmuebles en zonas sísmicas. Ante el reto que supone construir sobre el lago, se invita al gremio de ingenieros civiles a unificar criterios para proponer nuevos usos de suelo en estas zonas. ALEJANDRO RICO CELIS Ingeniero civil y maestro en Ciencias del desarrollo inmobiliario. Gerente de Analítica Inmobiliaria en JLL.

Después del sismo del 19 de septiembre de 2017, ha salido a la luz otra vez la necesidad de reparar y reforzar con nuevos elementos estructurales muchas construcciones asentadas sobre el ex Lago de Texcoco y la Zona de Transición, para incrementar su sismorresistencia. En países desarrollados, este tipo de reparaciones típicamente corren a cuenta de un fondo de reserva con los ahorros hechos por el propietario a partir de sus ingresos por rentas. Estos fondos de reserva tienen el objetivo de reparar la obsolescencia constructiva que año con año afecta a todos los inmuebles del mundo. Sin embargo, en la cultura mexicana el ingreso operativo proveniente de las rentas se gasta al 100%, sin dejar fondo alguno disponible para las adecuaciones constructivas necesarias. Como consecuencia de esta mala práctica, los dueños de propiedad privada afectada demandan que se les ayude a recuperar su patrimonio con recursos gubernamentales. En un esfuerzo por recuperar este patrimonio, algunos propietarios de manera poco ética sólo han resanado los acabados de sus construcciones para reinsertarlas en el mercado. Esta situación obliga a hacer un llamamiento al gremio de ingenieros civiles para unificar criterios que permitan la correcta valuación de los bienes inmuebles considerando riesgo sísmico y nuevos usos de suelo que ayuden a aliviar esta coyuntura. Alturas permitidas y riesgo sísmico Al comparar los mapas de la figura 1 (propiedad del II UNAM, el Centro Nacional de Prevención de Desastres

y el Gobierno de la Ciudad de México), se aprecia una disminución en poco más de la mitad de pseudoaceleraciones al incrementarse la altura o el periodo estructural de los edificios ahí asentados. Esto evidencia cómo al incrementar la altura de los edificios el riesgo sísmico se mitigaría en la delegación Cuauhtémoc. Luego de ver con detenimiento la figura 1, nace la inquietud de redensificar dicha delegación con edificios de mayor altura. Esta idea también se ve apoyada con la figura 2, donde se ve cómo los edificios de baja a mediana altura tienden a ser los más afectados durante un sismo. Es necesario profundizar en estudios que afinen esta propuesta para diferentes fuentes sísmicas, a efectos de cubrir el mayor número de edificios. Otra evidencia fue investigada por Hinojosa (2018), quien localiza las fallas del sismo de septiembre de 2017 en los mapas de riesgo sísmico del año 2006 dentro de áreas clasificadas como de riesgo sísmico intermedio, alto y muy alto en función de su altura (véase figura 3). Cabe señalar que, para estos mapas, la fuente sísmica considerada es de tipo subducción, mientras que el sismo del 19 se septiembre de 2017 fue de tipo intraplaca. Esto podría evidenciar una suficiente capacidad de los mapas de riesgo sísmico por subducción para ser empleados con buena efectividad en la planeación de ciudades. No obstante, en este trabajo se invita a seguir perfeccionando los mapas de riesgo símico considerando fuentes y microrregionalización telúrica. Falta desarrollar funciones de vulnerabilidad para cada tipo de estructura; así se ha hecho en estudios como el de Rivera et al. (2013). La propuesta de redensificación exige ubicar racionalmente, con el apoyo de la ingeniería sísmica, las zonas donde pueden y deben construirse edificios bajos (sólo bajos), medianos (sólo medianos) y altos (sólo altos) ocupando manzanas catastrales completas bien definidas. Puntualmente, podría llegarse a un estudio de consultoría que propusiera en cada manzana un óptimo nivel de riesgo sísmico para cada altura potencialmente permitida. Ello requeriría dictar en el uso de suelo los sistemas estructurales más recomendados, con objeto de que la vulnerabilidad esperada –de la forma en que se calcula en estudios como el de Rivera et al. (2013)– de

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Interacción del riesgo sísmico con usos de suelo y valuación de inmuebles

Valores de SA (cm/s2) 90-110 130-150 110-130 150-170

170-190 190-210

210-230 230-250

Delegación Cuauhtémoc Periodo de retorno 125 años

250-270 270-290

Fuente: Jaimes y Reinoso, 2008.

Figura 1. Mapas de riesgo sísmico para la demarcación Cuauhtémoc, CDMX. Izquierda: considerando estructuras de tres a seis niveles (T = 0.3); derecha: considerando estructuras de 12 a 16 niveles (T = 2.0).

las nuevas construcciones se asemejara lo más posible al riesgo sísmico recomendado. De manera contraintuitiva, existen algunas zonas de alto riesgo sísmico en la Ciudad de México en donde construir estructuras de 20 niveles o más (como se hace en Japón, California y Sudamérica) sería más seguro que seguir construyendo estructuras de dos o cuatro niveles. Esta situación abre la posibilidad de densificar el distrito central de negocios de la Ciudad de México, que cuenta en amplias zonas con altos estándares de seguridad sísmica para esas alturas de edificios. De esta forma se apoyaría una cultura de ciudad sustentable en donde las personas viven más cerca de sus trabajos. Incrementar las alturas construibles (por arriba de los 20 niveles) permitiría que las edificaciones en ciertas zonas de alto peligro sísmico sólo pudieran desarrollarse por ingenieros y arquitectos de la más alta calidad profesional, pues tendría que demostrarse pericia para realizar esas obras. Por otro lado, la experiencia inmobiliaria mundial es que, al terminar de construir grandes torres, los vecinos inmediatos a éstas se ven ampliamente beneficiados por la plusvalía. Riesgos por no incrementar la densidad de una ciudad poblada Debe reconocerse que los actuales reglamentos de construcción y tecnologías dotan de la metodología

1985 2017 63.6% 42.9%

48.6% 36.4%

6.7% 1.9% 0.0% 0.0% 1-5 6-10 11-15 >15 Fuente: Galvis, 2017.

Figura 2. Distribución porcentual de fallas en edificios en función del número de niveles para cada uno de los sismos del 19 de septiembre de 2017.

necesaria para construir edificaciones de cualquier altura en zonas de alto riesgo sísmico. Sin embargo, esto implica un riesgo más elevado, por lo que diseñadores y constructores deben seguir al pie de la letra cada uno de los lineamientos del código constructivo entre mayor sea la demanda sísmica. Experiencias como los derrumbes de estructuras construidas después de 1985 durante el sismo del pasado mes de septiembre –Zapata 57 esquina con Tlalpan en la colonia Portales (véase figura 4), Oriol esquina con Bretaña en la colonia Zacahuitzco y la plaza Artz– ponen en duda la capacidad de ejecución con los nuevos reglamentos.

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Interacción del riesgo sísmico con usos de suelo y valuación de inmuebles

Bajo Intermedio Alto Muy alto

Edificio dañado

Fuente: Hinojosa, 2018.

Figura 3. Mapa de riesgo sísmico para edificaciones de uno a tres niveles en la delegación Cuauhtémoc, con la ubicación de los edificios dañados durante el 19 de septiembre de 2017.

La posibilidad de reorientar la densificación urbana hacia la no coincidencia de los periodos de vibración fundamental de la estructura con la del terreno podría mitigar fuertemente el riesgo sísmico del país. El periodo del suelo cambia constantemente por la extracción de agua subterránea, lo que reduce el periodo de vibración coincidente. Esto implica que, en el largo plazo, los edificios más pequeños podrían sufrir mayores daños. En la medida en que las colonias Roma y Condesa continúen con el paradigma de solicitar bajas alturas en sus planes de desarrollo, se estará condenándolas a sufrir más daños en el futuro. La oportunidad de incrementar el uso de suelo en zonas de alto riesgo sísmico ofrecerá finalmente el incentivo económico a los propietarios de inmuebles afectados para vender sus propiedades en calidad de terrenos. Empresas encargadas de ejecutar una siguiente capa de inversión en esos predios podrían actualizar el inventario inmobiliario obsoleto y peligroso. Una disminución en la densidad constructiva no facilitará el redesarrollo de predios en la Ciudad de México, ya que resultará financieramente imposible fomentar una nueva capa de inversión. Por otro lado, para acceder a tecnologías de vanguardia como aisladores de base y amortiguadores sísmicos, siempre va a ser preferible

instalarlos durante la construcción de un edificio nuevo. Estos dispositivos se amortizan mejor a mayor número de metros cuadrados construidos. El redesarrollo será el mejor aliado de estos aparatos de mitigación que se emplean en el mundo desarrollado. De acuerdo con algunos miembros de la Sociedad de Ingenieros Civiles Valuadores, las construcciones de baja y mediana altura en las zonas mencionadas de alto riesgo sísmico (tanto de reciente construcción como de terminación anterior a 1988) deben recibir un demérito valuatorio. Este ajuste a su valor sería un buen aliciente para facilitar la densificación de la CDMX. Los préstamos bancarios tendrían colaterales mejor evaluados en cuanto a riesgo, y los propietarios de los inmuebles estarían informados sobre cómo impacta el fenómeno sísmico a su patrimonio. Rico (2007) propone una metodología al respecto que merece atención en beneficio de la sociedad mexicana. Si se considera al espectro de diseño como un conjunto de puntos cuya probabilidad de excedencia es la misma para todo periodo, esta propuesta busca promover un conjunto de periodos estructurales para cada manzana que disminuya la demanda sísmica en su valor absoluto. De esta manera, permitiríamos como sociedad que las demandas sísmicas de más alto im-

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Interacción del riesgo sísmico con usos de suelo y valuación de inmuebles

uuExisten algunas zonas de alto riesgo sísmico en la Ciudad de México en donde construir estructuras de 20 niveles o más (como se hace en Japón, California y Sudamérica) sería más seguro que seguir construyendo estructuras de dos o cuatro niveles. Esta situación abre la posibilidad de densificar el distrito central de negocios de la CDMX, que cuenta en amplias zonas con altos estándares de seguridad sísmica para esas alturas de edificios. De esta forma se apoyaría una cultura de ciudad sustentable en donde las personas viven más cerca de sus trabajos.

pacto sólo fueran, de manera excepcional, manejadas por despachos/constructores/desarrolladores de reconocido renombre. Esta propuesta es un siguiente nivel de previsión, en línea con la nueva Ley General de Protección Civil. Rivera (2018) sostiene que la altura y el sistema de estructuración son los principales incidentes en la respuesta sísmica del periodo fundamental de vibración. Se busca particularmente que en el ámbito gremial se apoye esta propuesta hasta poder recomendar a los planeadores urbanos un conjunto de alturas y sistemas estructurales que impliquen los menores riesgos sísmicos, cumpliendo con los cinco propósitos particulares que establece Franco (2014). Desde un punto de vista puramente inmobiliariofinanciero-comercial, y para un caso particular, se estimó el incremento de niveles que requeriría un terreno que desplanta un edificio parcialmente dañado por el sismo del 19 de septiembre de 2017 en la colonia Condesa. Se consideró dicho incremento de niveles con el objetivo de que su venta como terreno compense el valor patrimonial actual de los departamentos con daños sísmicos. Con este fin se empleó un modelo de mayor y mejor uso para valor residual del terreno. El resultado fue que, incrementando en cuatro niveles adicionales el uso de suelo, se obtendría un valor por metro cuadrado de terreno equivalente a 121,000 pesos, ligeramente arriba del valor comercial por metro cuadrado de terreno que le correspondería tras ser afectado por el terremoto (equivalente a 116,130 pesos/m2). Es necesario conciliar el número de niveles adicionales a proponerse en cada manzana con la autoridad correspondiente desde un punto de vista económico.

• Estimular el redesarrollo de propiedades que actualmente son propensas a daños sísmicos. • Reducir el inventario obsoleto de inmuebles. • Mitigar el riesgo asociado a construir estructuras con potencial de sufrir grandes pseudoaceleraciones. • Lograr una ciudad sustentable donde más personas vivan cerca de sus trabajos. 2. La inclusión en la normatividad valuadora de criterios interdisciplinarios que contemplen el riesgo sísmico en la estimación de valor de las propiedades en el: • Enfoque de ingresos. • Enfoque de costos y obsolescencia, con factores de homologación. Ambas propuestas se deben iniciar en nuestro gremio al tiempo que se perfeccionan los mapas de riesgo sísmico, considerando exhaustivamente las vulnerabilidades sísmicas de cada tipología de edificios, así como los efectos de cada tipo de fuente sísmica

CUARTOSCURO.

Conclusiones Para mitigar los efectos sísmicos en la CDMX, con las limitantes que impone la idiosincrasia mexicana, es necesario apoyar como gremio de ingenieros dos cambios fundamentales: 1. La redensificación de la Ciudad de México con edificios de más de cuatro niveles, a efectos de:

Figura 4. Colapso de un edificio en Zapata 57 esquina con Tlalpan, en la colonia Portales, el 19 de septiembre de 2017, a escasos 18 meses de haberse construido.

Referencias Franco, G. (2014). Earthquake mitigation strategies through insurance. En: M. Beer, I. A. Kougioumtzoglou, E. Patelli e I. Siu-Kui Au (Eds.). Enciclopedia of Earthquake Engineering. Galvis, F., et al. (2017). Preliminary statistics of collapsed buildings in Mexico City in the September 19, 2017 Puebla-Morelos earthquake. Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Stanford. Hinojosa, A. (2018). El 19/09/17 frente a los factores por riesgo sísmico en la valuación inmobiliaria. Tesina en proceso para obtener el grado de especialista en Valuación inmobiliaria. Centro de Actualización Profesional e Innovación Tecnológica (CAPIT) del Colegio de Ingenieros Civiles de México. Jaimes, M. A., y E. Reinoso (2008). Actualización de mapas de peligro sísmico para la Ciudad de México. Gaceta del Instituto de Ingeniería de la UNAM 43. Julio-agosto. Rico, A. (2007). Fundamentos de ingeniería sísmica para valuadores profesionales. Tesis. CAPIT CICM. Diciembre. Rivera, D. (2018). Estudios para el análisis de riesgo sísmico en Naucalpan. Universidad Nacional Autónoma de México. Rivera, D., et al. (2013). Evaluación de la vulnerabilidad sísmica de las construcciones del municipio de Naucalpan. XIX Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica. Boca del Río. Noviembre. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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TECNOLOGÍA

Aprovechamiento de datos geotécnicos en entornos inteligentes-virtuales El diseño y desarrollo de obras civiles a gran escala naturalmente implica la caracterización del suelo y rocas en volúmenes considerables. La interpretación tri y tetradimensional de geopropiedades es crucial para derivar decisiones de ingeniería efectivas y seguras. Debido a complicaciones en la ejecución o costos prohibitivos, no es práctica común adquirir tantos datos geotécnicos como resultan necesarios para una definición absoluta del comportamiento de las masas naturales. Esta desafiante situación hace necesario explorar alternativas de modelado espacial que gestionen toda clase de geoinformación (limitada, mal distribuida, incierta, contaminada, etc.) y que mejoren el desempeño en términos de la velocidad de entrega de proyectos, costos de salida y garantía en el servicio.

CÉSAR DUMAS Maestro en Ciencias (Mecánica de suelos). Jefe del Departamento de Mecánica de Suelos en la CFE. ALBERTO GARCÍA Actuario con más 20 años de experiencia en cálculo, proyección y administración de riesgos. PAULINA TREJO Ingeniera ambiental. Asistente de investigación en el II UNAM.

En este artículo se describe un producto desarrorales. Las investigaciones de campo implican un prograllado por un equipo de tecnólogos que se basa en ma bien planificado de pruebas de perforación, muestecnologías dinámicas-neuronales para modelar las treo y ensayos, así como una distribución adecuada relaciones espaciales y temporales de parámetros de los monitores. Seguidamente, interpretadas estas geotécnicos. Con topologías inteligentes se expanden mediciones, se desarrollan modelos apropiados que conjuntos iniciales de geovalores hacia millones de proimiten el comportamiento in situ de los materiales con el piedades generadas por computadora. La ingente base fin de acoplarlos a otras herramientas numéricas. Es un de datos se incorpora a un motor de realidad virtual (RV) hecho que, independientemente del detalle con el que se que maximiza la comprensión de los comportamienplanifiquen los estudios geotécnicos y de que se consitos echando mano de la enorme capacidad intuitiva dere la mayor cantidad de información existente, es poco visual de un ingeniero. A través de la presentación de los datos en RV se W% NSPT qt (MPa) u (kPa) reduce la complejidad y se potencia 0 200 400 0 10 20 30 40 50 0 1 2 3 4 5 0 2000 4000 0 la presencia de elementos esenciales (sin pérdida en la calidad del 10 visor), se simulan los procesos, de20 tectan fallos y se aumenta la productividad y la calidad del diseño. 30 Introducción La variabilidad espacial de las propiedades del suelo y de las rocas plantea un reto importante para la ingeniería geotécnica. En el diseño seguro de una estructura es necesario recopilar la mayor cantidad y la mejor calidad de información sobre las masas natu-

Profundidad (m)

SILVIA GARCÍA Doctora en Ingeniería. Investigadora del II UNAM.

40 50 60 70

Figura 1. Ejemplos de los perfiles de propiedades usados para construir los modelos espaciales.

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Aprovechamiento de datos geotécnicos en entornos inteligentes-virtuales

funciones de distribución de probabilidad, la RN encuentra los patrones W11 Latitud espaciotemporales entre estratigrafía, propiedades y comportamientos, sin suposiciones restrictivas o simpliLongitud W12 Salida ficaciones físicas excesivas. Los Σ Propiedad millones de parámetros neurogeneCombinador W13 Profundidad rados alimentan la RV y así se simula + función de transferencia cualquier entorno real, sobre y bajo + superficie. La información física se εin Σ muestra como objetos tridimensionaError del sistema les a los que se vincula la información Para modificar los pesosAlgoritmo de aprendizaje numérica y lingüística. Acoplar RN y RV produce un ambiente intuitivo y Figura 2. Topología neuronal para un modelo espacial. multidimensional donde los equipos de ingenieros analistas y diseñadores probable que aparezcan todos los detalles geotécnicos pueden representar y manipular simultáneamente todas y geológicos, por lo que debe considerarse que quizá las informaciones, para reducir así la brecha entre la exista información esencial que no se tomará en cuenta. oficina técnica y la obra. Por las incertidumbres adheridas a los procedimientos de determinación e interpretación de propiedades y Redes neuronales y realidad virtual la responsabilidad del costo de exhaustivas geoinvestiLas conocidas redes neuronales de alimentación al gaciones, los ingenieros han recurrido a planeamientos frente (Hochreiter et al., 2001) se expandieron hacia de exploración sumados a técnicas de interpolación. La redes dinámicas para que, además de entrenarse en inteligencia artificial –a través de una de sus más acretareas de predicción y clasificación, fueran capaces de ditadas herramientas, las redes neuronales (RN)– se ha resolver procesamiento temporal. Una red de este tipo posicionado como una ventajosa alternativa de modeadquiere conocimiento (reconocimiento y reproducción lado espacial capaz de producir confiables y cuantiosos de secuencias más asociación y predicción temporal) parámetros de diseño. a través de la conexión de las salidas como entradas El desarrollo tecnológico, ya funcional, utiliza una adicionales. Para la visualización del producto numérico red neuronal dinámica y un motor de RV. Se usará un de la RN, ésta se acopla con una interfaz de realidad conjunto de parámetros geotécnicos en el contexto virtual que induce al usuario a pensar que está inmerso geográfico del ex Lago de Texcoco para presentarlo. en un entorno específico. Con base en la manera en Sin necesidad de usar modelos a priori ni especificar la que los ojos capturan imágenes 2D que el cerebro W% 0-35 m 59.16

W% 35-90 m 37.34 0

36.73

31.5 Z

14.29

W% 0-35 m 185.19 126.51

W% 0-35 m

25.66

7 km W% 35-90 m

90 m 10 km

Z 35 m 10 km

7 km 336.61

257.90

168.6

Z 35 m 10 km

179.18 Z

108.71

7 km

X Y

67.83

48.83

90 m X 10 km

Figura 3. Variación espacial de W%, localización de estratos con mayores y menores valores de propiedad.

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Arcillas muy blandas 0 < qt < 5 MPa Frontera 1 (m) –16.80

Frontera 2 (m)

0 Z 50 m

–29.77

10 km 7 km X

Y –25.91

Frontera 2

–38.69 Frontera 1

0 0

–35.01

–47.61

o tan avanzados como sensores que reconocen movimientos grosos e incluso sutiles gestos del cuerpo humano. La plataforma informática del sistema acoplado puede ser una PC, consola o teléfono inteligente. Las aplicaciones de RV en la industria de la construcción han sido financiadas, en las últimas dos décadas, por comercializadores a gran escala que ven en estos desarrollos ingenieriles uno de los futuros obligados de la profesión.

Geoambiente: arcillas del ex Lago de Texcoco 7 km Arcillas blandas 10 km Los suelos lacustres del centro de la qt > 10 MPa X 0 Ciudad de México han sido ampliaFigura 4. Distribución espacial de qt, fronteras entre materiales con valores de mente estudiados; sin embargo, los resistencia “muy bajos” a “bajos”. depósitos del ex Lago de Texcoco (sin contar el área urbanizada) tuvieron menos atención hasta que, en años recientes, se programaron megaproArcillas muy blandas yectos en el área. Enfrentar estos NSPT = 0 difíciles suelos reactivó investigacioZ nes geotécnicas cuya intensidad y 50 m Z1 (m) Z2 (m) profundidad generaron necesidades 7 km 10 km –16.40 –27.36 especiales de administración de datos y modelado. Y X Los suelos del ex lago se formaron Frontera 2 dentro de la cuenca por periodos de –25.85 –38.76 glaciación y lluvias persistentes en los 0 últimos 100,000 años. A medida que Frontera 1 las montañas circundantes se erosio0 naban, las finas y ultrafinas partículas –35.31 –50.17 de cenizas volcánicas se transporZ taron hacia la cuenca, mientras que 50 m las erupciones volcánicas generaron 7 km Arcillas blandas 10 km nubes de estos materiales que se NSPT > 10 X 0 asentaron por las lluvias. La estratiFigura 5. Distribución espacial de NSPT, fronteras entre materiales con valores ficación general comprende, desde de resistencia “muy bajos” a “bajos”. la superficie, una capa llamada Formación Arcillosa Superior (FAS), que procesa y genera el “truco” para percibir en 3D usando típicamente tiene un espesor de ≈ 30 m y que descansa otras informaciones (como audioespacial, interacción sobre un estrato de arenas densas y vidrio volcánico con el entorno, experiencias previas, etc.), el sistema conocido como Capa Dura (CD), de 2 a 5 m. Debajo de RV generado en esta investigación utiliza el principio la CD se encuentra la Formación Arcillosa Inferior (FAI) de la visión estereoscópica para simular la percepción (IE, 2015). El material con menor resistencia y más alta de la profundidad y las geoestructuras tridimensionales plasticidad es la FAS, y es el objetivo de esta presenta(Choi et al., 2015). ción. Una característica de estos depósitos lacustres es La interfaz RV rastrea los movimientos de la cabeza la presencia ubicua de diatomeas, restos esqueléticos y posición del usuario (con una serie de sensores como de organismos que pueden trastornar fuertemente las giroscopios y acelerómetros) y actualiza la escena propiedades de estos suelos arcillosos. renderizada sin retraso. Para aumentar el grado de inLas propiedades geotécnicas más relevantes de mersión se permite al usuario interactuar con el entorno la FAS son: salinidad del agua en los poros ≈ 45 g/l; virtual a través de dispositivos de entrada especializados fracción de arcilla de 50 a 60%; contenido de agua típique pueden ser tan simples como botones magnéticos camente de 150 a 400%; límite líquido de 300 a 150%, 50 m

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Aprovechamiento de datos geotécnicos en entornos inteligentes-virtuales

Figura 6. Manipulación de los bancos de datos desde RV.

límite plástico de 40 a 100%; relación de vacíos de 4 a 8; ángulo de fricción interna (obtenido de pruebas CU) ≈ 40° (desviación estándar de 7°) (Fugro, 2016). En los últimos 50 años la superficie en el centro del lago se ha asentado por lo menos 8 m debido al bombeo de los acuíferos inferiores. Un efecto claro del bombeo del agua subterránea ha sido el abatimiento del perfil piezométrico por debajo de la hidrostática en algunas unidades de suelo. Los datos utilizados en esta investigación se determinaron a partir de pruebas de laboratorio y ensayos in situ. El área en estudio, de ≈ 70 km2, se explora hasta una profundidad máxima de 90 m. En esta presentación se muestran interpretaciones basadas en los resultados de pruebas de penetración estándar (SPT, midiendo el número de golpes NSPT) y pruebas de penetración de cono (CPT, registrando la resistencia qt), y como parámetro de soporte, el contenido de agua (W%) (para ejemplos de perfiles, véase figura 1). Usar W% acoplada con dos pruebas en campo permite disolver contradicciones entre niveles de resistencia y refinar las descripciones estratigráficas preliminares. La idea es tomar un parámetro económico y fácil de obtener, como NSPT, para conectar su modelo espacial con uno de una prueba más costosa (qt, por ejemplo) que fue construido con menos puntos de medición. Usando un parámetro de control (en este caso W%) se solucionan las incongruencias y se completa, indirectamente, la concepción multiparamétrica del medio. Neuroexploración RV Como primer paso se construye la red neuronal que define la variación espacial del parámetro de soporte, en

este caso W%. Para generar contenidos de agua en cualquier ubicación dentro del volumen estudiado, se utilizó el 80% de los W% (cerca de 40 mil datos) estimados de muestras extraídas en 226 sondeos. El 20% restante se usó para validar el modelo. Aprovechando las habilidades de una red dinámica, se expandió la información original hacia una población virtual de millones de valores de W%. El modelo neuronal procesa la información por tandas secuenciales de información “real” que están conectadas por proximidad en el espacio (véase figura 2). Después de miles de iteraciones y con el modelo espacial terminado, cualquier punto en el volumen está definido con su parámetro de soporte. Los 14 millones de vóxeles con los que se construye el medio de ≈ 7.1 km3 (vóxel, del inglés volumetric pixel, es la unidad cúbica que compone un objeto tridimensional) permiten reconocer con gran precisión los materiales con atípicos valores de W%, las regiones de los mínimos contenidos de agua y los volúmenes de arcilla cuyo valor de contenido es muy importante dado su tamaño relativo al volumen total (véase figura 3). A cada vóxel se adjuntó su nombre característico de acuerdo con el informe geotécnico de los mismos sondeos. Con esta información alimentando al motor de realidad virtual se pudieron completar las secuencias cercanas y se detallaron algunas capas estratigráficas usando reconocimiento de patrones (Theodoridis y Koutroumbas, 2008). Paso seguido, se construyeron los modelos de variación espacial de NSPT y qt. A diferencia de la primera red, la del parámetro de soporte, para entrenar estas RN, cada NSPT = f (X, Y, Z), qt = f (X, Y, Z) está acoplado con su valor de W% y se disponen en el mismo vector de entrada. Siguiendo el mismo proceso iterativo del contenido de agua, se genera un modelo para NSPT y qt. La complejidad de la tarea de mapear posiciones en el espacio, caracterizadas por vectores de contenidos de agua, sobre los valores objetivo generó arquitecturas más complejas: más de siete veces el número de nodos ocultos que los necesarios para modelar el W%. Para lograr el mismo nivel de precisión (precisión en la predicción cuando se prueba el modelo contra perfiles que no fueron usados en su construcción), el número de iteraciones se incrementó significativamente con respecto al primer modelo. En el motor RV se integraron estas informaciones a cada vóxel. Una de las condiciones que resalta al constituir esta compleja trama de vóxeles propiamente caracterizados es la posición de la Capa Dura (véase figura 4). Las congruencias entre la tripleta (W%, NSPT y qt) mostraron una definición muy clara entre fronteras y materiales (véase figura 5). Las ventajosas definiciones espaciales sostenidas en RN y visualizadas en RV anulan la hipótesis de deposiciones casi horizontales, con ligeras anomalías. Las peculiares características de las capas se detectan y corroboran con apoyos multiparamétricos.

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Aprovechamiento de datos geotécnicos en entornos inteligentes-virtuales

El producto presentado al diseñador o desarrollador de un proyecto civil permite visualizar, analizar y compartir un complejo conjunto de datos geocientíficos (véase figura 6). El enfoque del producto es diferente de otros mapas GIS (geographic information system) porque el interés se centra en ver todos los datos, todo el tiempo, en 3D, con el mayor nivel de detalle (véase figura 7). La correcta visualización de la información es esencial para comprender, debatir, planificar y tomar decisiones correctas. El sistema RN-RV puede ser utilizado en salas dedicadas pero también explotado en dispositivos personales que permitan la visión estereoscópica. Conclusiones Las herramientas neuronales permiten obtener el máximo beneficio a un costo mínimo de informaciones sesgadas, contaminadas o mal distribuidas. Su correcto entrenamiento garantiza la solidez de las interpretaciones espaciales. Las ventajas del motor RV aplicado a la exploración geotécnica muestra el potencial de su

explotación como producto de gran escala. La RV hace posible una percepción rápida de proyectos complejos y la comprensión visual permite minimizar los errores de interpretación. El producto está diseñado para la observación individual, pero su mayor potencial se obtiene cuando se opera en interacción con equipos de trabajo multidisciplinarios

Referencias Choi, S., K. Jung y S. D. Noh (2015). Virtual reality applications in manufacturing industries: Past research, present findings, and future directions. Concurrent Engineering (1)23: 40-63. Fugro (2016). Informe de pruebas de laboratorio en muestras de suelo en el área destinada al Nuevo Aeropuerto de la Ciudad de México. Hochreiter, S., A. S. Younger y P. R. Conwell (2001). Learning to learn using gradient descent. Artificial Neural Networks-ICANN International Conference Proceedings: 87-94. IE Ingeniería Experimental (2015). Informe de investigación geotécnica del subsuelo del ex Lago de Texcoco para el Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México. Theodoridis, S., y K. Koutroumbas (2008). Pattern recognition. 4ª ed. Academic Press. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

Figura 7. El sistema RN-RV desde la visión de quien lo explota en dispositivo personal conectado a lentes RV.

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ALREDEDOR DEL MUNDO

Presa Shasta

La presa Shasta, en el norte de California, Estados Unidos, fue una pieza clave en el gran Proyecto Valle Central que comenzó en la primera mitad del siglo XX y que abarca 35 condados de ese estado y dos de sus mayores cuencas: la del río Sacramento en el norte y la del río San Joaquín en el sur. En total, estos cauces se extienden a lo largo de casi 800 kilómetros, y son el principal abastecimiento hídrico del alargado valle central californiano –uno de los territorios más fértiles y productivos en el mundo, donde se producen más de 250 variedades de cultivos, entre ellos almendras, alcachofas, aguacates y uvas vinícolas que hacen famosa a California. El valle se extiende en poco más de 640 km de norte a sur, y la precipitación media en esa franja varía significativamente. Mientras en el extremo sur llueven en promedio sólo unos 127 mm al año, en el norte caen más de 760 mm. La temporada de lluvias y nevadas va de diciembre a abril, por lo que se presentan inundaciones en primavera pero también, a menudo, sequías prolongadas en los meses restantes. De hecho, en los años 1863 y 1864 hubo una tan severa que devastó a la industria ganadera de California, la cual hasta entonces había sido prominente y en constante crecimiento. En la década de 1850, con la “fiebre del oro”, comenzó el desarrollo de la irrigación en el valle de California en gran escala, sobre todo para su aprovechamiento en la incipiente industria minera. Hasta entonces, el territorio circundante a la zona donde hoy en día se encuentra la presa había permanecido casi despoblado, con excepción de algunas tribus indígenas, una de las cuales llevaba por nombre Shasta y cuyo territorio se extendía muchos más al norte en el actual estado de Oregón; en esa tierra abundan ríos y corrientes, uno de ellos el Sacramento, el más grande de California, que nace en las montañas Klamath y corre por más de 640 km hacia el sur hasta el delta Sacramento-San Joaquín ubicado aproximadamente 128 km al este de San Francisco. La necesidad de un embalse para el desarrollo La interceptación del agua de los afluentes primarios Sacramento y San Joaquín (este último llega al delta desde el sur) para irrigación comenzó también en la segunda

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El agua comenzó a almacenarse en el embalse del lago Shasta en febrero de 1944, pero se consideró oficialmente concluido el proyecto en su totalidad cuando, en 1950, comenzaron a operar sus cinco generadores hidroeléctricos. Con 183.5 metros de altura, la cortina de la presa era en ese momento la segunda más alta en el mundo hecha de concreto, después de la presa Hoover.

Figura 1. Banda transportadora.

mitad del siglo XIX, cuando la iniciativa privada construyó canales que no llegaban muy lejos de los ríos. A ello siguieron proyectos locales de comunidades, distritos de irrigación y departamentos de obras públicas. Los esfuerzos para establecer un plan integral para el valle no aparecieron hasta 1873, con un informe del Cuerpo de Ingenieros de Estados Unidos seguido de muchos otros estudios técnicos. En 1919 se envió el plan al gobernador del estado, y a partir de ese momento el gobierno comenzó oficialmente a investigar maneras de conservar, controlar, almacenar y distribuir el agua de la cuenca. En 1931, el Departamento de Recursos Hídricos de California emitió un Plan Estatal de Agua, que en 1933 se convirtió en el Proyecto Valle Central y comenzó a desarrollarse a pesar del contexto de depresión económica. El proyecto se puso a votación popular y fue aprobado, pero cuando resultó imposible vender los bonos para financiar su construcción, California acudió al gobierno central. Fue así como el proyecto adquirió un carácter federal, con la inclusión de dos grandes embalses, uno en cada extremo del valle: el de la presa Friant en el río

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Presa Shasta

La construcción En el punto más candente de trabajo se alcanzó la cantidad de 4,700 trabajadores en la obra. Se extrajeron millones de toneladas de granito de colinas circundantes y se construyó una gigantesca banda transportadora de 15.4 km de longitud que operaba las 24 horas del día ininterrumpidamente (véase figura 1), sobre la cual el agregado era llevado al sitio desde la cantera. Un reto importante consistió en reubicar casi 50 km de vía férrea que hasta entonces corría a través del sitio de construcción. Para el nuevo trazo tuvieron que construirse puentes, plataformas (caballetes) y túneles. Fue necesario excavar un túnel a través del cual se desviaría el río mientras se construía la presa, en tanto que sobre el río Pit, alimentador del lago Shasta, se instaló

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San Joaquín, y Shasta –originalmente llamada presa Kennett– en el norte, sobre el río Sacramento. En 1938 se asignó la obra, mediante concurso, a una propuesta para construirla con un costo de 36.9 millones de dólares a cargo de un consorcio experimentado en este tipo de estructuras. Elemento clave en ese equipo fue Frank Crowe, un avezado ingeniero que fungió como superintendente, cargo que también había desempeñado en el proyecto Hoover.

Figura 2. Sistema de cableado para vaciar el concreto en la obra del vertedero.

un puente de dos pisos para el tránsito automovilístico y el ferroviario, que continúa en uso hasta el día de hoy. El tren tuvo un papel importante en la obra, pues por este medio se transportaba el cemento hasta una planta aguas arriba donde éste era mezclado con el agregado y el agua del río; el concreto húmedo era llevado rápidamente a la obra usando un enorme sistema de tipo teleférico que cubría todas las partes de la presa (véase figura 2). Para julio de 1940, los equipos trabajaban exhaustivamente en vaciar el concreto desde grandes

Presa Shasta

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contenedores suspendidos hacia moldes de madera de 15 × 15 m en los lados y 1.5 m de profundidad, con los que se fabricaban enormes bloques para las paredes de la presa (véase figura 3). Se tuvo mucho cuidado en no dejar vacíos en el concreto que debilitaran la estructura. Endurecido este material durante unas 48 horas, el molde de madera se aflojaba y preparaba para usarlo nuevamente. Hacia agosto de 1942 se habían usado más de 3 millones de metros cúbicos de concreto, y para el verano de 1943 la presa ya casi tenía su aspecto definitivo. El agua comenzó a almacenarse en el embalse del lago Shasta en febrero de 1944, pero el último contenedor de concreto fue vaciado el 2 de enero de 1945. Por fin, se consideró oficialmente concluido el proyecto en su totalidad cuando, en 1950, comenzaron a operar sus cinco generadores hidroeléctricos. Con 183.5 metros de altura, la cortina de la presa Shasta era en ese momento la segunda más alta en el mundo hecha de concreto, después de la presa Hoover. El embalse contó desde entonces con una importante línea de costa de 587 km de longitud, con la consecuente incidencia en un ecosistema montañoso siempre verde (véase figura 4).

Figura 4. Embalse de la presa Shasta en la actualidad.

Las instalaciones asociadas de la presa incluyen una planta de generación con capacidad de 584,000 kW, lo suficiente para suministrar a 165 mil hogares. Aun más: 16 kilómetros aguas abajo está la presa Keswick, cuyo embalse, aunado a las obras de derivación del río Trinity, estabiliza los flujos liberados desde las instalaciones de la presa Shasta. De noviembre a abril, la reserva se llena con escorrentía de invierno y la principal función de la presa Shasta es prevenir inundaciones. De mayo a octubre se programan descargas para satisfacer a una multitud de consumidores y hacer espacio para el siguiente ciclo. Cada año el lago Shasta es vaciado hasta un volumen de entre 1.48 mil millones y 1.72 mil millones de metros cúbicos a comienzos de diciembre, mientras que el máximo nivel normalmente se alcanza a finales de mayo o en junio. Durante la construcción de la obra, el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de Estados Unidos trabajó con la Oficina de Reclamaciones para mitigar la pérdida de hábitats terrestres. En 1943 se estableció un criadero de peces en la confluencia del arroyo Battle con el río Sacramento, para alojar a las especies anádromas que ya no podrían remontar más arriba del lago Shasta. Hoy hay tres tipos de barreras migratorias para los peces anádromos dentro del arroyo Battle: cascadas naturales, presas hidroeléctricas de derivación y el criadero referido. Como parte del esfuerzo por mantener en buen estado la vida silvestre, también se llevan a cabo acciones para favorecer la migración y reproducción de las especies, tales como regular la temperatura del agua en la corriente mediante descargas de agua entre julio y octubre, y el control de compuertas para facilitar el flujo de los peces tanto río arriba como río abajo. Shasta es sólo una de las 20 presas y reservas que conforman el Proyecto Valle Central, y sigue siendo un componente clave de éste desde su comienzo

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Beneficios e impactos La presa Shasta no sólo almacena el agua que las granjas del sur del valle central requieren para irrigación; también protege a éstas de inundaciones y evita la intrusión del agua marina que fluye tierra adentro desde la bahía de San Francisco. Asimismo, provee agua para consumo urbano e industrial. El embalse es el más grande del estado de California, con capacidad para aproximadamente 5,500 millones de metros cúbicos. En años con precipitación normal, esta presa capta y distribuye alrededor de 20% del agua utilizada en la cuenca a través de un enorme sistema de reservas y canales. El líquido es transportado a lo largo de 724 km hasta el valle de San Joaquín. En ese trayecto, el Proyecto Valle Central tiene acuerdos de largo plazo para la distribución en 29 de los 58 condados de California.

Figura 3. Vaciado de concreto sobre un molde de madera de 15 × 15 × 1.5 metros.

Elaborado por Helios con información de: https://www.nps.gov/articles/california-shasta-dam.htm https://www.usbr.gov/mp/ncao/dam-work.html https://www.watereducation.org/aquapedia/shasta-dam ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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Septiembre 26 al 29 XIII Congreso Mexicano del Petróleo (CMP 2018) Asociación Mexicana de Geólogos Petroleros, A. C. Acapulco, México www.amgp.org

Octubre 4 y 5 Seminario Internacional del Asfalto: Retos en la preservación de pavimentos asfálticos Asociación Mexicana del Asfalto, A. C. Tijuana, México www.amaac.org.mx

Octubre 29 al 31 V Congreso de la Sociedad de Análisis de Riesgo Latinoamericana SRA-LA 2018 Sociedad de Análisis de Riesgo Latinoamericana Ciudad de México srala.org Noviembre 5 al 9 1st Latin American & Caribbean Young Water Professionals Conference International Water Association, UNAM, II UNAM, CEA Querétaro Querétaro, México www.lac-ywpconference.org Noviembre 5 al 9 XXXV Congreso Nacional de Ingeniería Hidráulica Asociación Mexicana de Hidráulica, A. C. Ciudad de México amh.org.mx

Un libro de mártires americanos Joyce Carol Oates Alfaguara, 2017 En su más reciente obra, Oates disecciona la moral de la sociedad estadounidense con una gran precisión a través de dos temas delicados: el aborto y la pena de muerte. Con ello el libro llega cargado de polémica. Se cuenta la historia de dos familias estadounidenses muy diferentes entre sí, pero íntimamente conectadas. Luther Dunphy es un enardecido evangélico que cree actuar en nombre de Dios cuando asesina a un médico abortista en la pequeña ciudad de Ohio, mientras que Augustus Voorhees, el médico idealista al que mata, deja atrás a una mujer y una hija marcadas por el dolor y el resentimiento. Un implacable y polémico retrato de los Estados Unidos de hoy en el que Oates alterna los puntos de vista de dos familias cuyas convicciones determinan sus destinos

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Un retrato implacable

2018

Noviembre 14 al 17 XXI Congreso Nacional de Ingeniería Estructural “Del modelo a la estructura y viceversa” Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural, A. C. Campeche, México www.smie.org.mx

Noviembre 21 al 24 XXIX Reunión Nacional de Ingeniería Geotécnica y XX Reunión Nacional de Profesores de Ingeniería Geotécnica Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica, A. C. León, México www.smig.org.mx

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