Revista IC agosto2021 by Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C.

622 / AÑO LXXI / AGOSTO 2021 $60

Gemelos digitales en infraestructura civil

Espacio del lector

Dirección general Ascensión Medina Nieves Consejo Editorial del CICM Presidente Luis Rojas Nieto

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 Número 622, agosto de 2021

PORTADA: ROADSONLINE.COM.AU, AECMAG.COM, SCWCONTENT.AFFINO.COM Y VIRIDIS.ENERGY.COM.

3 MENSAJE DEL PRESIDENTE / PARTICIPACIÓN PÚBLICA Y EM4 DIÁLOGO PRESARIAL, CON RECTORÍA DEL ESTADO / SERGIO ACEVES BORBOLLA

GREMIO / EL COMITÉ DE PLANEACIÓN EN EL 31 CNIC / ESTEBAN FIGUEROA PALACIOS

/ RESULTADOS Y APRENDIZAJES EN EL DISEÑO Y CONS10 PUENTES TRUCCIÓN DE UN PUENTE DE ACERO A ESCALA / NELSON A. GÓMEZ ROJAS

LEGISLACIÓN / URGE UNA LEY SOBRE EDIFICACIÓN E INFRAESTRUCTURA URBANA EN LA CIUDAD DE MÉXICO / JOSÉ RAMÓN COSSÍO DÍAZ Y SERGIO M. ALCOCER MARTÍNEZ DE CASTRO

DE PORTADA: TECNOLOGÍA / GEMELOS DIGITALES EN INFRAES20 TEMA TRUCTURA CIVIL / GABRIEL T. AYORA TOBILLA / EL USO DE CENI24 MATERIALES ZA VOLANTE EN CONCRETOS / MARIELA RENDÓN BELMONTE Y COLS.

TECNOLOGÍA / BIM INFRAESTRUCTURA EN CONSTRUCCIONES EXISTENTES / ELÍAS A. TAVERA GUTIÉRREZ Y DULCE M. BAROCIO ACEVEDO

33 OBRAS CENTENARIAS / EL ACUEDUCTO DEL PADRE TEMBLEQUE 37 ALREDEDOR DEL MUNDO / TRASLADO DE EDIFICIOS EN CHINA 39 CULTURA / SERIE LUPIN / NETFLIX LIBRO A PRUEBA DE FUEGO / JAVIER MORO 40

AGENDA / CONGRESOS, CONFERENCIAS…

Vicepresidente Alejandro Vázquez Vera

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

Consejeros Felipe Ignacio Arreguín Cortés Enrique Baena Ordaz Luis Fernando Castrellón Terán José Manuel Covarrubias Solís Carlos Alfonso Herrera Anda Mauricio Jessurun Solomou Roberto Meli Piralla Manuel Jesús Mendoza López Regino del Pozo Calvete Javier Ramírez Otero Jorge Serra Moreno Óscar Valle Molina Miguel Ángel Vergara Sánchez Luis Vieitez Utesa Dirección ejecutiva Daniel N. Moser da Silva Dirección editorial Alicia Martínez Bravo Coordinación de contenidos Teresa Martínez Bravo Contenidos Ángeles González Guerra Diseño Diego Meza Segura Dirección comercial Daniel N. Moser da Silva Comercialización Laura Torres Cobos Victoria García Frade Martínez 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 LXXI, número 622, agosto de 2021, 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, alcaldía 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., 8 de Septiembre 42-2, col. Daniel Garza, alcaldía Miguel Hidalgo, CP 11830, Ciudad de México. Este número se terminó de imprimir el 31 de julio de 2021, 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.

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Mensaje del presidente

Mayor transformación urbana en el mundo

l Colegio de Ingenieros Civiles de México ha consolidado una estrecha relación con Francia, que participó como país invitado en el 30 Congreso Nacional de Ingeniería Civil. En esa oportunidad se acordó implementar un programa conjunto de becas en ingeniería civil y la presentación en México del Seminario Franco-mexicano de Infraestructura Urbana: La experiencia del Grand Paris Express. La Société du Grand Paris es un organismo público creado por el Estado francés para rediseñar la red de transporte público en el área metropolitana, enfocado en las ciudades y comunidades periféricas con nuevos desarrollos, y no sólo en la zona céntrica de la gran capital. El proyecto consiste en una profunda evolución para la automatización del metro con cuatro líneas nuevas y extensiones importantes en dos líneas ya existentes; 200 kilómetros de líneas ferroviarias y 68 nuevas estaciones interconectadas con capacidad adicional para la atención y movilidad de 2 millones de personas cada día. Conocer el proyecto del Grand Paris en México representa la oportunidad de adquirir el conocimiento concentrado de innovaciones, planeación, financiamiento, tecnología, ingeniería, construcción, gestión de proyectos y gobernanza con visión de sostenibilidad, innovación y resiliencia. La experiencia de ese proyecto es un buen ejemplo de lo que nuestro colegio pregona permanentemente: la necesidad de planeación y de la formulación de bancos de proyectos atendiendo todos los factores involucrados (sociales, económicos, financieros, medioambientales, legales…) en el desarrollo de infraestructura, para garantizar su efectividad al servicio de la sociedad, en los tiempos, con los costos y la calidad requeridos. El Seminario Franco-mexicano de Infraestructura Urbana, preparado por el CICM con apoyo de la Société du Grand Paris y la Embajada de Francia en México, además de otras organizaciones y dependencias francesas y mexicanas, contará con la participación de los protagonistas directos de esta gran experiencia y con la aportación de líderes de México en los temas más relevantes, a través de conferencias magistrales y paneles temáticos. Los esperamos los días 8, 9 y 10 de septiembre en el Colegio de Ingenieros Civiles de México, la casa de la ingeniería civil.

XXXVIII CONSEJO DIRECTIVO

Presidente Luis Rojas Nieto

Vicepresidentes José Cruz Alférez Ortega Felipe Ignacio Arreguín Cortés Roberto Duque Ruiz Salvador Fernández Ayala Mauricio Jessurun Solomou Jorge Serra Moreno Alejandro Vázquez Vera José Arturo Zárate Martínez

Primer secretario propietario Juan Guillermo García Zavala

Primera secretaria suplente Verónica Flores Déleon

Segundo secretario propietario Carlos Alfonso Herrera Anda

Segundo secretario suplente Salvador Fernández del Castillo Flores

Tesorera Pisis Marcela Luna Lira

Subtesorero Regino del Pozo Calvete

Consejeros Renato Berrón Ruiz Francisco de Jesús Chacón García Ana Bertha Haro Sánchez Humberto Marengo Mogollón Alfonso Ramírez Lavín Luis Francisco Robledo Cabello Juan Carlos Santos Fernández Enrique Santoyo Reyes www.cicm.org.mx

Luis Rojas Nieto XXXVIII Consejo Directivo

DIÁLOGO

Participación pública y empresarial, con rectoría del Estado La única forma de sacar petróleo más rápido (oportunamente) hoy es invitando a inversionistas. La capacidad de Pemex es en general limitada, no por falta de recursos profesionales sino por falta de la necesaria cantidad de recursos económicos y desarrollo de tecnología y equipos. SERGIO ACEVES BORBOLLA Ingeniero civil. Su carrera comenzó en 1982 en la empresa Ingenieros Civiles Asociados. En 2001 ingresó a Pemex y hasta 2012 ocupó diversos cargos, el último subdirector de Servicios a Proyectos en Pemex Exploración y Producción. Director general de Diavaz.

IC: ¿Cuál es su evaluación de la efectividad de las rondas realizadas con base en la reforma energética del periodo 2012-2018? Sergio Aceves Borbolla (SAB): Es un pregunta muy interesante. Primero debe definirse qué es efectividad, en este caso. Me remonto al proceso de licitación: si lo comparamos con otros países del mundo, que han pasado por etapas o procesos similares, el proceso para implementar la reforma y los cambios en la Comisión Nacional de Hidrocarburos para darle una misión distinta y permitirle conducir las licitaciones se llevó a cabo en un tiempo récord. Fue un proceso que se distinguió por ser transparente: sesiones públicas, datos públicos, todo con transmisión en tiempo real... Lo considero un proceso ejemplar, bastante bien conceptualizado y realizado. IC: Usted era entonces subdirector de Proyectos de Pemex Exploración y Producción. ¿Qué opinión tiene de la decisión del Estado para la asignación de la ronda cero? SAB: Éste es un tema que también genera mucha polémica. Es difícil decir si esa decisión fue la más adecuada, porque Pemex quedó con el 83% de las reservas para que sea el Estado el que siga desarrollando, pero siempre con la problemática de un presupuesto escaso. Mientras Pemex siga dependiendo de un proceso de autorización de presupuesto, como históricamente ha sido, seguirá sin flexibilidad para tomar decisiones; por tanto, el asignarle esa cantidad de reservas y no darle las herramientas para poder manejar un presupuesto adecuado a esa responsabilidad puede no ser la mejor solución. IC: En cuanto a las expectativas que había sobre el accionar de las empresas particulares, del sector empresarial, ¿cuál es su opinión?

SAB: Lo que salió a licitación con privados se hizo en varias etapas; las rondas 1 y 2 fueron para empresas muy consolidadas, con operaciones en muchas partes del mundo, y considero que este proceso fue muy exitoso. Hoy vemos que Hokchi está produciendo, hubo recientemente anuncios de descubrimientos de ENI y Petrobal, y Fieldwood están por iniciar producción; les correspondieron en esas rondas yacimientos que tienen un periodo de maduración mucho mayor, hay que verlos con la expectativa del tiempo de ejecución asociada a tipos de yacimientos. En tierra fueron definiendo campos más pequeños. Esto fue diseñado y pensado para desarrollar la industria petrolera nacional, entraron empresas mexicanas; en muchos casos eran campos de Pemex que ya estaban produciendo, y el tiempo de maduración es diferente. Son problemáticas distintas. Creo que lo que se licitó en aguas profundas y en aguas someras ha sido exitoso, pues ya hay producción. En tierra no ha sido igual de exitoso porque la problemática es totalmente distinta; ahí se debe interactuar con las comunidades y existen restricciones de los medios para el transporte de la producción. Las empresas tienen que subir a la red de ductos de Pemex, y los yacimientos de los campos no dan rendimiento económico para hacer infraestructura de transporte propia, se tiene que contratar a Pemex para hacer el transporte por sus ductos. La producción tiene una complejidad mayor, y desafortunadamente esto se juntó con el tema de la crisis económica por las políticas adoptadas para enfrentar la COVID-19, los precios del petróleo, etc. Si quisiéramos verlo exclusivamente en barriles, para definir el éxito, probablemente la ronda 3 no ha tenido los resultados que se esperaban, pero se debe poner en contexto para sacar conclusiones efectivas.

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Participación pública y empresarial, con rectoría del Estado

IC: Mencionó los descubrimientos de nuevos yacimientos por parte de las empresas ganadoras de las licitaciones. Hay un debate respecto de que no pocos de dichos descubrimientos en realidad ya habían sido confirmados por Pemex. ¿Qué hay de cierto en eso? SAB: El desarrollo o los descubrimientos provienen de distintas fuentes. Se inicia con hacer una prospección para determinar las reservas probadas y no probadas (probables y posibles); entonces, el que hoy se encuentre un campo en un área que se había determinado como reserva probable o posible y se clasifique como probada implica que se han realizado, después de la licitación, nuevos estudios, y con la información disponible se logra confirmar, o no, como reserva probada. Confirmar la existencia de hidrocarburos cuya producción sea económicamente rentable sucede después de varios procesos, desde estudios y correlaciones, sísmica y análisis de la información adquirida, hasta la inversión en perforación, que da como resultado el llamado “pozo descubridor”. Definir quién o cómo se descubre no es efecto del azar, es producto de una serie de procesos e inversiones, así que el proceso que va desde la información que se proporcionó en el cuarto de datos para licitación hasta el reproceso de la información, la adquisición de información adicional y la confirmación mediante un pozo da como resultado la confirmación del éxito en un descubrimiento.

IC: ¿Cuántos años de vida útil estima usted: 20, 30, 40, 50…? SAB: No puedo dar una cifra precisa. Esta semana anunciaba el presidente de Estados Unidos que para 2030 el 50% de los vehículos que se produzcan serán eléctricos. Entonces, la industria va a reducir significativamente la producción de vehículos a combustión, lo que implica mayor inversión en energías renovables. Expertos estiman que el pico de la demanda de crudo está cercano a producirse en los próximos 10 años, y que dentro de 50 años la demanda dejará de ser un factor relevante en la economía de los países. ¿De qué nos va a servir el petróleo dentro de 80 años? Es un tema de oportunidad. Si fuera correcta la hipótesis sobre esto, la única forma de sacar petróleo más rápido (oportunamente) hoy es invitando a inversionistas. La capacidad de Pemex es en general limitada, no por falta de recursos profesionales sino por falta de la necesaria cantidad de recursos económicos y desarrollo de tecnología y equipos. Mi conclusión –si es que todas estas hipótesis son correctas– es que debemos desarrollarnos bajo la premisa de que, con la imprescindible rectoría del Estado, hoy en México resulta necesaria la participación pública y empresarial. IC: Los recursos prospectivos de las aguas profundas en México son altos; entiendo que andan en los 40 mil millones de barriles de petróleo crudo equivalente. ¿Qué recomienda, cuando sea necesario recurrir a aguas profundas, para extraer petróleo? ¿Cómo habría que preparase desde ahora? ¿O ya estamos preparados?

HOKCHI ENERGY

IC: ¿Qué opinión tiene de que ya no se realicen rondas en materia petrolera, y sobre la participación o no de empresas extranjeras, tanto en aguas profundas como someras y en tierra? SAB: Mi opinión está en función de cuál va a ser la vida útil del petróleo en los términos en que lo conocemos hoy. Seguirá siendo el petróleo para petroquímicos y

demás, pero como combustible yo creo que la vida económica y competitiva es limitada.

Las rondas 1 y 2 fueron para empresas muy consolidadas, con operaciones en muchas partes del mundo, y considero que este proceso fue muy exitoso.

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Participación pública y empresarial, con rectoría del Estado

PEMEX

Considero que la discusión debe dejar de ser simplemente binaria –sí o no–; debe haber una más amplia visión, considerarse factores de oportunidad, económicos, de planes de desarrollo, medioambientales, en fin, una consideración integral y con un enfoque claro. Estoy convencido que con esta visión y planeación de mediano y largo plazo sería muy fácil identificar y definir para qué oportunidades la empresa estatal es la más conveniente y para cuáles resulta mejor complementar el esfuerzo con empresas del sector privado.

En tecnología de exploración y explotación existe una enorme capacidad; en donde no la hay, pero es fácil adquirirla, es en los nuevos desarrollos de explotación.

SAB: Se han hecho muchos esfuerzos para estar preparados. El Instituto Mexicano del Petróleo creó un equipo de estudio de aguas profundas y laboratorios en Veracruz. Pemex ha enviado a muchos profesionistas a capacitarse en el extranjero. Se han dado los pasos correctos; lo que falta por hacer demanda inversiones muy grandes, y en general en el mundo estos yacimientos se explotan entre consorcios de diversas empresas para compartir el riesgo. Yo creo que la mesa está puesta. IC: ¿Pemex cuenta en la actualidad con la capacidad financiera (no los recursos disponibles, pero al menos la previsión) para llevar adelante los trabajos de exploración, explotación y producción en aguas profundas y someras y en tierra? SAB: Considero que para las metas que se puso el gobierno federal, de un millón 800 mil barriles, sí tiene la capacidad financiera, pero para incrementarla no. Es un tema de política pública: definir y prepararse para explotar qué, dónde, cuándo y cuánto. IC: Existe, a mi juicio, una falsa disyuntiva entre lo público y lo privado, que debería reemplazarse por la disyuntiva entre qué es conveniente para el país y para la sociedad, y qué no lo es, independientemente de si lo ejecuta el Estado, empresas o una gestión conjunta entre ambos. ¿Cuál su opinión al respecto? SAB: Coincido con su planteamiento. Las dos posiciones pueden convivir; el recurso que el país posee en el subsuelo es un activo de todos los mexicanos, y su explotación y el beneficio que esto genere debe tener como prioridad el máximo beneficio para todos los mexicanos.

IC: El actual Ejecutivo federal ha criticado que en gobiernos anteriores se extrajera el máximo posible de petróleo y se exportara como petróleo en lugar de darle valor agregado en México, y ahora se está reduciendo la extracción a lo que se considera necesario. ¿Qué opina de eso? SAB: Las dos son políticas legítimas y válidas. Creo que el país adolece de falta de planeación de largo plazo. No podemos en cada sexenio cambiar políticas trascendentes y de largo plazo. Yo no sé si es adecuado para México plantear una política de seguridad energética que considere la autosuficiencia de refinados al 100, 50, 70% de nuestra demanda, pero creo que es un error que cada seis años los gobiernos cambien una política estratégica, porque proyectos de tan largo plazo de maduración y de recuperación requieren consistencia para las decisiones de inversión. IC: ¿Pemex está capacitado para acceder a las tecnologías existentes en el mundo, y su personal está preparado en caso de que se obtengan o se puedan desarrollar en México para utilizarlas y desarrollarlas? SAB: En tecnología de exploración y explotación existe una enorme capacidad; en donde no la hay, pero es fácil adquirirla, es en los nuevos desarrollos de explotación, por ejemplo en las aguas profundas. No existe la experiencia porque no nos hemos enfrentado a ello. Pero sí se puede adquirir esa capacidad. IC: ¿Está de acuerdo en que deban existir las comisiones de hidrocarburos? SAB: No debe ser ni un “sí” ni un “no” absolutos. Considero correcto que se abra el mercado, que existan las comisiones bajo el esquema de que es un mercado abierto, que haya más de un jugador. Si el único jugador fuera Pemex no tendría sentido, pero si vamos a un mercado abierto, en el que hay más jugadores, sí se requieren algunos órganos reguladores, sin duda. El concepto de la reforma energética del gobierno anterior es correcto; la implementación es compleja y se atraviesan circunstancias económicas que modifican las previsiones, pero conceptualmente creo que es la correcta. IC: Hay debate sobre la generalización respecto de las virtudes de las energías renovables. Están los que generalizan y los que sostienen que las renovables intermi-

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Participación pública y empresarial, con rectoría del Estado

tentes (eólica y solar) son dependientes de condiciones naturales que no se pueden controlar, y eso las vuelve problemáticas y costosas. Desde la CFE se cuestiona que las renovables intermitentes no son tan eficientes como las otras renovables (nuclear e hidráulica, por ejemplo) y que generan costos altos y riesgos para el sistema en la subida. ¿Cuál es su opinión al respecto? SAB: Existen energías renovables de distinta naturaleza y de distintas capacidades de generación. No creo que se puedan calificar todas por igual; todas caben, todas son buenas. Desde mi punto de vista, el tema pasa por la economía. La definición actual tiene que incorporar todas las consecuencias que impliquen los temas de intermitencia. IC: ¿Debe atenderse el cuestionamiento de la CFE? SAB: Exacto. Es un tema económico y de seguridad. Hay que encontrar soluciones que permitan que la intermitencia se pueda manejar, y para ello se necesitan recursos. Esto se va a resolver cuando el almacenaje de la energía tenga precios competitivos, cuando se pueda almacenar energía, cuando ello sea económico y la intermitencia deje de ser un problema. IC: ¿Qué opina del planteamiento de la CFE sobre el riesgo de cargar y descargar las fuentes renovables intermitentes en el sistema? SAB: Lo entiendo perfectamente. No tengo el conocimiento y la experiencia para dar una opinión contundente; no tenemos disponible el total de la información sobre cómo está el sistema para ver qué tanto es un tema de diseño o si es un asunto de inversión para gestionar esa intermitencia. Hace falta información para tener una opinión documentada. IC: El gobierno le da prioridad a la CFE por sobre las empresas privadas, particularmente en la generación y en la carga del sistema. Argumenta un tema de soberanía, tanto política como económica. ¿Qué dice de ello? ¿Debe tener la CFE la prioridad, o debe haber un libre mercado absoluto, donde tengan iguales condiciones las empresas privadas y la CFE? SAB: Soy partidario del libre mercado. Pero eso no quiere decir que las reglas del libre mercado no deban estar regidas por el Estado. Pienso que la CFE y Pemex están participando del libre mercado con desventaja en cuanto a sus capacidad de respuesta. Se necesita tejer muy fino para poder encontrar el punto de equilibrio y llevar esto a un nivel de madurez en el que la competencia sea realmente equilibrada. El proceso para llegar a eso es complicado, aún estamos lejos de tener un mercado maduro. IC: El proyecto de infraestructura más ambicioso del gobierno en materia energética es la refinería de Dos Bocas. A su juicio, ¿es un proyecto redituable? ¿Existen otras prioridades?, y en tal caso, ¿cuáles y por qué?

SAB: Es un tema de políticas públicas de seguridad energética. Si hoy la definición del gobierno es ser autosuficientes al 100% en refinados, sin duda habría que tener mayor capacidad de refinación. No sé si la mejor solución es Dos Bocas o era otra; pero si la decisión del gobierno es “seamos autosuficientes”, hacía falta capacidad de refinación. IC: El 31 Congreso Nacional de Ingeniería Civil sin duda será una oportunidad relevante para generar un debate intenso, a fondo, sobre los temas del sector energético. ¿Se invitará a expertos, tanto del sector empresarial como del sector público, para que ese debate vaya a fondo y sea más enriquecedor? SAB: Absolutamente. Y le comento que a finales de septiembre tendremos un Foro de Energía en el CICM. Estamos invitando al sector público y al privado. Pretendemos que no haya ruido de tipo político-partidista, sí de política de Estado dando prioridad al enfoque en temas técnicos. IC: Usted fue durante muchos años funcionario de la empresa ICA, otro largo tiempo subdirector de Proyectos de Pemex Exploración y Producción. Actualmente dirige una empresa privada nacional del sector energético. ¿En qué medida la experiencia en el sector público y empresarial determina su visión del sector energético? SAB: Cuando ingresé a Pemex, como todo funcionario, llegué con ganas de hacer cosas y de mejorar lo existente. Entonces, implementé estrategias, ideas... Me tocó en esa etapa ir desarrollando proyectos como el de Ku-Maloob-Zaap, que contaba con una importante inversión; había interés en apoyar mucho a las empresas nacionales y logramos echar a andar los 11 patios de construcción de plataformas que había en México. Se dieron condiciones muy favorables de sinergias con el sector empresarial. Desafortunadamente, hoy en día el factor económico ha afectado mucho; la baja en el precio del petróleo le pegó fuertemente a los precios de los insumos para la infraestructura de los barcos, etc., y eso ha hecho que todo el mundo haga esfuerzos para ajustar los precios y se afecte la capacidad de ejecución de las empresas del sector. IC: Comenta del sector energético. ¿Qué con su visión personal? SAB: De la situación no me asombra nada en particular. Estoy acostumbrado a participar como servidor público en todo ese proceso, con la experiencia en el sector empresarial que obtuve en ICA y ahora en Diavaz. Con ambas pretendo aportar al desarrollo del sector, sin importar si lo hago desde el ámbito público o privado Entrevista de Daniel N. Moser ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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GREMIO

El Comité de Planeación en el 31 CNIC El enfoque del próximo congreso de los ingenieros civiles es el de la sostenibilidad de la infraestructura. La construcción sostenible se puede entender como aquella que, teniendo especial respeto y compromiso con el medio ambiente, implica el uso eficiente de los recursos y la reducción de los impactos ambientales y sociales pensando en las generaciones presente y futuras. Esta condición se debe planear desde la idea misma del proyecto y administrar a lo largo de su ciclo de vida.

La contribución del Comité de Planeación al Congreso se orienta hacia la incorporación de los atributos de sostenibilidad en la etapa de planeación. El Comité de Planeación ha propuesto como tema de reflexión la necesidad de la participación social en las decisiones de desarrollo de los proyectos, con fundamento en un Instituto de Planeación de naturaleza esencialmente autónoma y con visión de largo plazo, congruente con los ciclos de vida de la infraestructura. El congreso contemplará una mesa cuyo enfoque será la planeación de infraestructura en escala municipal; existe gran experiencia en este nivel de gobierno por estar operando en el país diversos Institutos de Planeación Municipal, con resultados diversos –algunos muy exitosos en el alcance de sus objetivos y otros en conflicto con el Ejecutivo–. Se buscará la participación de consultores especialistas en el diseño de estos institutos, del director de uno de ellos y de un actor político con interés en su promoción. Una segunda mesa se referirá a la revisión de los objetivos de sostenibilidad y su incorporación a los proyectos de infraestructura; qué propósitos deben regir en el desarrollo de la infraestructura, con énfasis en los aspectos sociales y ambientales. La participación de especialistas con experiencia internacional en el tema será fundamental para bosquejar una agenda en un tema en el que México aún se halla en etapas tempranas. Se invitará a una especialista en asuntos ambientales y a otra en aspectos institucionales, para destacar la importancia de que la sostenibilidad se constituya en una política pública. Estas dos mesas de análisis constituyen un marco en la construcción de la idea del Instituto de Planeación que, a través del Comité de Planeación, está impulsando el Colegio de Ingenieros Civiles de México, con el propósito de establecer una disciplina en la toma de

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ESTEBAN FIGUEROA PALACIOS Coordinador del Comité de Planeación del CICM.

Un instituto de planeación debe establecer una visión de largo plazo.

decisiones respecto a la naturaleza de los proyectos (cuáles son necesarios), su jerarquización y el momento de su ejecución. Del análisis de otras sesiones concurrentes, el Comité de Planeación recogerá ideas para seguir perfilando las atribuciones de un eventual Instituto de Planeación. En principio, dichas atribuciones deberían incluir el estudio de políticas públicas, la identificación de necesidades regionales, la previsión de proyectos detonantes del desarrollo y el establecimiento de una visión de largo plazo, refractaria a las presiones sexenales, para asegurar la continuidad de los proyectos que demandan plazos mayores para su estudio y desarrollo. Finalmente, el Comité de Planeación del CICM organizará grupos de trabajo para que se glosen las sesiones plenarias y se preparen síntesis de las sesiones concurrentes, con el fin de incorporarlas al acervo del conocimiento en planeación que se ha estado construyendo a lo largo de los últimos meses ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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Resultados y aprendizajes en el diseño y construcción de un puente de acero a escala En este artículo se describen los procesos de diseño, análisis, manufactura y pruebas de un puente de acero de 20 pies de largo, 5 de alto y 5 de ancho en escala 1:10 para solucionar una problemática real. El proyecto, obra de estudiantes la Facultad de Ingeniería de la UNAM, se hizo acreedor al primer lugar en la competencia regional de puentes de acero de la sección Texas, organizada por el American Institute of Steel Construction (AISC). Los estudiantes son miembros del capítulo estudiantil de la American Society of Civil Engineers y trabajaron durante 10 meses en la planeación y gestión. NELSON A. GÓMEZ ROJAS Presidente del Capítulo Estudiantil de la Facultad de Ingeniería de la UNAM ante la American Society of Civil Engineers. R. YUTLANIH RINCÓN GUTIÉRREZ Capitán del equipo que desarrolló el proyecto. ARACELY GÓMEZ DÍAZ Directora de planeación del proyecto ALEJANDRO GONZÁLEZ OLVERA Responsable de la manufactura en el proyecto.

El puente de este ejercicio fue diseñado para el parque estatal Katy Trail en Misuri, EUA, y sus características y limitantes se ciñeron a este hecho; por ejemplo, sus cuatro apoyos debían estar desfasados. La estructura debía cumplir las características de estética, facilidad de construcción y ligereza, así como una deflexión menor que 3 pulgadas ante uno de seis posibles casos de carga estipulados para este ejercicio. El reto fue construir una obra en el menor tiempo posible y con la menor cantidad de recursos. Otra característica debía ser su capacidad de armarse y desarmarse in situ, por lo que fue seccionado en piezas cuyas dimensiones máximas no debían exceder 42 pulgadas de largo, 6 de alto y 4 de ancho. Proceso de diseño El primer paso fue comprender dos parámetros básicos para el desempeño del puente: peso y deflexión; la comparación de ambos fue importante porque al diseñar el puente era posible disminuir la deflexión agregando más elementos y por lo tanto más peso. Por ello, se realizó un análisis de sensibilidad para establecer el beneficio de un aumento en la rigidez del puente a costa de un aumento en su peso; se concluyó que por cada libra de peso que se agregara, la deflexión debía disminuir más de 0.00127 pulgadas, para que esto representara una disminución en el costo estructural, el cual se determinó multiplicando la deflexión por 3,150,000 dólares más el peso multiplicado por 8,000 dólares. Esta información

Larguero norte

Larguero sur

Figura 1. Diseño del puente con el nombre de los largueros.

resultó muy útil para asignar la cantidad y ubicación de los elementos estructurales que conformarían al puente. Selección del material y secciones transversales Se propuso utilizar el acero estructural ASTM A36 por su disponibilidad en el mercado mexicano y por ser uno de los materiales más usados en la industria de la construcción. Además, este acero tiene un menor precio respecto a otros aceros estructurales cuya única diferencia es tener un mayor esfuerzo de fluencia, característica que no ayuda a disminuir la deflexión dado que el módulo de elasticidad de estos aceros es el mismo; también cumple con ser magnético, un requisito indispensable en este diseño; finalmente, el ASTM A36 presenta una adecuada soldabilidad, propiedad que fue importante

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Resultados y aprendizajes en el diseño y construcción de un puente de acero a escala

Z Y

Figura 2. Desplazamientos que se presentaron en el modelo virtual del puente.

para realizar una manufactura que garantizara que el modelo virtual del puente y el modelo físico tuvieran el mismo comportamiento. Se decidió utilizar secciones HSS circulares de 0.048 pulgadas de espesor y diámetros que varían de 0.5 a 2 pulgadas. Una ventaja que presentan estas secciones es la simetría de sus propiedades geométricas con respecto a su eje centroidal, lo que facilitó el proceso de diseño y manufactura, y redujo el número de cálculos. Diseño racional de los elementos Para aprovechar al máximo las propiedades mecánicas del material, se buscó que la mayoría de los elementos trabajaran a tensión; así se evitaban también los problemas que se presentan en miembros sometidos a compresión, como el pandeo. Se logró reducir el tamaño de las secciones y, por lo tanto, también el peso en la estructura, lo que dio como resultado un puente con una excelente relación deflexión/peso.

Modelado de la estructura Para determinar el comportamiento que tendría el puente ante los seis casos de carga a los que estaría sometido según las reglas de este ejercicio, se creó un modelo virtual con ayuda de programas de cómputo especializados y se realizó un análisis estático lineal para calcular tanto las fuerzas que se presentarían en cada elemento como los desplazamientos horizontales y verticales (véase figura 2). En el modelo virtual se replicaron las condiciones de carga y apoyo a las que se enfrentaría la estructura. Se consideraron las imperfecciones del material y en las uniones para obtener resultados realistas del comportamiento estructural. Los elementos y conexiones del puente fueron considerados con la capacidad de transmitir fuerza cortante y momento flexionante, dado que la calidad de la soldadura con la que se unieron y la rigidez de las conexiones así lo permitían. Efectos de las cargas en el puente Para comprender las demandas que generarían los diferentes casos de carga, se analizó el efecto que tendrían sobre los largueros considerándolos como una viga simplemente apoyada. Con esto, se obtuvieron los diagramas de momento flexionante para los seis casos (véase figura 3) determinando que el caso 3 era el más crítico, debido a que presentaba el mayor valor de momento. De esta forma se preparó al puente para tener un comportamiento adecuado ante la situación más desfavorable, sin descartar los otros cinco casos de carga. En el modelo virtual se creó una envolvente de las demandas generadas por los casos de carga para determinar las mayores fuerzas de tensión, compresión, fuerza cortante y momento flexionante que podían presentarse en los miembros. Con esto se garantizó la estabilidad

70000

Momento [lbras-pulg]

60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 Longitud del larguero [pulg] Caso 1 Caso 2 Caso 3 Caso 4 Caso 5 Caso 6 Figura 3. Diagramas de momentos flexionantes de los seis diferentes casos de carga.

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Resultados y aprendizajes en el diseño y construcción de un puente de acero a escala

Proceso MIG

Proceso TIG

Figura 4. Procesos de soldadura empleados al manufacturar el puente.

Figura 5. Prueba de la carga vertical sobre el puente físico.

local de los elementos al determinar su resistencia de acuerdo con lo que sugieren las Especificaciones para Edificios de Acero Estructural propuestas por el AISC. Manufactura Un reto fue llevar la idea del modelo virtual a la realidad. Una vez que el puente fue dimensionado y diseñado, se procedió a la realización de los planos de cada uno de los miembros que lo conforman. A través de un programa de obra, el equipo gestionó cada una de las actividades necesarias para manufacturar el puente, con el fin de que factores tales como el suministro de materiales, la ubicación del taller de manufactura y la disponibilidad de herramienta y equipo no fueran causa de retrasos durante esta etapa. La cantidad de dinero, tiempo y personas requeridas también estuvo sujeta a esta gestión del proyecto. Los integrantes del equipo se encargaron de cortar y soldar los perfiles de acero para darle forma al puente. Se decidió utilizar el proceso tungsten inert gas (TIG) para la unión conexión-tubo, y el proceso metal inert gas (MIG) para las uniones entre tubos (véase figura 4). Ambos son procesos de soldadura a base de fusión mediante arco eléctrico que, con ayuda de una mezcla de gas de argón con CO2, propiciaron una buena unión entre miembros. Construcción del puente Para determinar el proceso constructivo se consideraron las limitantes que presentaba el sitio de construcción y las establecidas por las propias reglas del ejercicio. Se

analizó el efecto que se presenta al aumentar el número de constructores y el tiempo sobre el costo de construcción. Este costo se determinó multiplicando el número de constructores por los minutos empleados en la construcción por 70,000 dólares (SSBC AISC, 2021). Por ello se estableció como objetivo no superar los 3,500,000 dólares en costo de construcción. El número de constructores se definió después de numerosas pruebas de armado en las que se observó que con el incremento del número de constructores no necesariamente se disminuía el tiempo de armado. En ocasiones, tener un mayor número de constructores propiciaba retrasos e interferencias en el proceso, haciéndolo menos eficiente, por lo que se decidió trabajar con cuatro constructores. Después de establecer objetivos y definir el número de constructores se realizó un programa en el que se detallaron las actividades que debía realizar cada persona involucrada y se estipularon los tiempos máximos para desarrollarlas. Pruebas al puente y resultados obtenidos Los cuatro constructores estuvieron sujetos a un intenso proceso de práctica con el fin de garantizar que la prueba se llevara a cabo en el menor tiempo posible y sin presentar errores, accidentes o penalizaciones. Es importante resaltar el esfuerzo por hacer que los constructores conocieran y dominaran cada una de las actividades del proceso constructivo del puente, ya que toda construcción debe ser ejecutada exclusivamente por aquellos expertos que cuenten con los conocimientos técnicos y la experiencia práctica necesarios. El trabajo en equipo, la comunicación y la organización hicieron posible que la construcción del puente se llevara a cabo de manera segura y eficiente, dando como resultado un tiempo total de 11 minutos con 10 segundos. Una vez que se construyó el puente, éste fue sometido a las dos pruebas de carga para las que se diseñó; la primera fue la prueba de carga lateral, en la que se aplicó una fuerza horizontal de 50 libras en dirección perpendicular a los largueros del puente a una distancia de 126 pulgadas desde una de las columnas hacia el centro del claro. En el punto de aplicación de esta carga, la estructura no debía presentar desplazamiento horizontal de más de una pulgada. El puente logró superar esta prueba con éxito, al desplazarse sólo 0.4 pulgadas. Para la última prueba, el puente fue cargado con 2,600 libras uniformemente distribuidas a lo largo de dos tramos distintos (véase figura 5). La deflexión que el puente presentó ante estas cargas fue medida en dos puntos, uno por cada larguero, donde se presentó un desplazamiento de 0.23 y 0.41 pulgadas, respectivamente. Comparación de resultados Los desplazamientos que se presentaron en ambas pruebas resultaron similares a los valores esperados a partir de los análisis descritos anteriormente. Esto refleja que el equipo diseñó de manera correcta el puente,

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Resultados y aprendizajes en el diseño y construcción de un puente de acero a escala

Tabla 1. Comparación de resultados Prueba

Desplazamiento Teórico

Medido

Carga lateral

0.32

0.4

Carga vertical larguero norte

0.18

0.23

Carga vertical larguero sur

0.39

0.41

haciendo un uso consciente de los programas computacionales y tomando en consideración las complicaciones que se presentan durante el proceso de manufactura. Conclusiones El éxito obtenido es resultado de la identificación, manejo y control de cada una de las variables que intervinieron en el desempeño del puente. El proceso de diseño permitió desarrollar un mejor criterio acerca del uso eficiente del acero. Durante el modelado de la estructura, a través del uso de programas computacionales, se destaca la importancia de utilizar este tipo de herramientas sin descuidar la comprensión de los conceptos y razonamientos involucrados. Ante el reto de manufacturar el puente se hace énfasis en la importancia de que al diseñar algún modelo se posea una visión que abarque los retos pre-

sentes en su manufactura para que así se puedan tomar las consideraciones pertinentes. Este tipo de competencias promueven el desarrollo de habilidades necesarias para la gestión de un proyecto y ofrece a los estudiantes la oportunidad de aplicar los conocimientos adquiridos en los salones de clases, así como identificar y solucionar los problemas que podrían presentarse en cualquier proyecto de ingeniería. Las empresas desempeñan un papel importante al apoyar este tipo de eventos, ya que al hacerlo invierten en futuros ingenieros que estarán involucrados en el desarrollo de obras de infraestructura de nuestro país y que podrán afrontar con mayor facilidad los retos de que demanda la ingeniería civil Reconocimientos Al personal de la División de Ingenierías Civil y Geomática de la Facultad de Ingeniería, por el apoyo brindado al equipo. A los maestros en Ingeniería Jesús Trenado Soto y Antonio Zepeda Sánchez, por su asesoramiento en la manufactura de la estructura en las instalaciones de la División de Ingeniería Mecánica e Industrial. A los maestros en Ingeniería Héctor Javier Guzmán Olguín, Miguel Ángel Rodríguez Vega y Octavio García Domínguez, por sus comentarios y sugerencias para el desarrollo del proyecto y de este artículo. A todos los miembros, ex miembros del equipo y profesores que aportaron conocimiento, así como a nuestros patrocinadores que hicieron posible el proyecto. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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LEGISLACIÓN

Urge una Ley sobre Edificación e Infraestructura Urbana en la Ciudad de México El desarrollo de un proyecto de ley sobre edificación para su eventual discusión, enriquecimiento y aprobación por el Congreso de la Ciudad de México implicaría revisar integralmente la normativa en materia de obras, gestión de riesgos y protección civil, y en materia ambiental para homologar los alcances que exigen las mejores prácticas y la modernidad.

Tec

Construcción

ación

Operación

Autoriz

Normatividad

sió

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Sociedad

Demolic

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Los reglamentos de construcciones Los reglamentos de construcciones son ordenamientos jurídicos de observancia obligatoria, que tienen como propósito lograr que, en la implantación del ciclo correspondiente, los distintos proyectos alcancen los atributos arriba mencionados con los mayores niveles posibles. Para cumplir con sus funciones, los reglamentos deben establecer los requisitos mínimos necesarios para lograr comunidades seguras, habitables, saludables y resilientes ante fenómenos naturales (véase figura 2). Además,

Incentiv

SERGIO M. ALCOCER MARTÍNEZ DE CASTRO Presidente del Comité Científico Asesor en Sismos de la Ciudad de México. Investigador del Instituto de Ingeniería, UNAM.

El sujeto central de un proyecto de ingeniería es la sociedad mediante la búsqueda de su beneficio y bienestar. La maximización del beneficio social se logra si el proyecto cumple con ciertos atributos esenciales, como son: seguridad, habitabilidad, calidad, asequibilidad y oportunidad. En la medida en que uno o varios de ellos sean deficientes o estén ausentes, el propósito del proyecto será afectado o, incluso, cancelado. Los atributos señalados deben estar presentes a lo largo de las distintas etapas de un proyecto, a saber: planeación, autorización, diseño, construcción, supervisión, operación y mantenimiento, rehabilitación y reconversión/demolición. Es importante destacar que todos los atributos son calificables, de modo que se puede hablar de buena, mediana o mala calidad, por ejemplo. En el ciclo de un proyecto intervienen profesionales de diversas disciplinas, entre ellos ingenieros civiles con diversas formaciones, urbanistas, arquitectos, abogados, desarrolladores, constructores (no siempre ingenieros), propietarios y corredores inmobiliarios. La intervención de cada uno varía a lo largo del ciclo de acuerdo con sus capacidades profesionales y sus obligaciones jurídicas (véase figura 1).

JOSÉ RAMÓN COSSÍO DÍAZ Ministro en retiro de la Suprema Corte de Justicia de la Nación. Profesor de El Colegio de México. Miembro de El Colegio Nacional.

Calid

Figura 1. Ciclo de proyectos y la ingeniería estructural.

y de manera destacada, deben dar certeza jurídica a las partes que intervienen en el ciclo de proyectos mediante el establecimiento de responsabilidades y, en su caso, de sanciones. El resultado final de la correcta aplicación de un reglamento y de sus normas son edificaciones e infraestructura seguras, durables, habitables, funcionales, sustentables, asequibles, accesibles, oportunas y con buena calidad. Para el logro de todo lo anterior, los cuerpos normativos deben incluir incentivos y mecanismos regulatorios completos y claros que faciliten la profesionalización de la industria de la construcción, la innovación y adopción

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Urge una Ley sobre Edificación e Infraestructura Urbana en la Ciudad de México

Seguridad

Certeza jurídica a las partes

Confort Atributos de comunidades

Resiliencia

Salud

Figura 2. Objetivos de un reglamento de construcciones.

de nuevas tecnologías, la integridad y el respeto al Estado de derecho, la construcción de buena calidad, la ejecución de procesos de mantenimiento preventivo, por mencionar sólo los aspectos más relevantes (véase figura 3). Conviene destacar, para fines de este artículo, que se entiende por profesionalización al mejoramiento de las competencias, actitudes y habilidades de una profesión u oficio a fin de competir y prestar un mejor servicio. La profesionalización de la industria de la construcción atañe a todos los grupos de interés que participan en ella en los sectores público, privado y social (incluyendo a colegios de profesionistas, sociedades técnicas, instituciones de educación superior y centros de investigación). Los sismos de 2017 y otras tragedias Los sismos de septiembre de 2017, particularmente el del 19 de septiembre, y sus efectos en la Ciudad de México nos confirmaron lecciones aprendidas en eventos previos en el país y en el extranjero. En efecto, aquellas edificaciones estructuradas, diseñadas y detalladas, construidas y mantenidas de conformidad con los reglamentos y normas tuvieron un mejor desempeño que aquéllas con deficiencias en alguna o algunas de estas propiedades (véase figura 4). En especial, si una estructura ha sido bien conceptualizada, diseñada y detallada en gabinete, pero es construida deficientemente (con materiales o procesos de mala calidad), es probable que exhiba un desempeño sísmico mediocre, con daños significativos e, incluso, colapsos. Es correcto señalar que, en otros casos, los daños y colapsos ocurrieron en edificaciones con resistencia lateral (o rigidez) ostensiblemente insuficiente en comparación con las demandas del sismo. Otro caso que, sin duda, ha afectado negativamente la percepción social de la ingeniería mexicana es el co-

lapso de un claro de la línea 12 del Sistema de Transporte Colectivo Metro. Cualquiera que sea la causa raíz de la falla, esta tragedia obliga a revisar el marco de actuación de la obra pública de la Ciudad de México. De nuevo, un análisis objetivo del ciclo de proyecto, de las omisiones, impacto de cambios y fragilidad en la distribución de responsabilidades es indispensable para evitar que fallas de este tipo vuelvan a ocurrir. Así pues, los colapsos, daños y lecciones nos obligan a fortalecer el marco jurídico relacionado con la planeación, diseño, construcción, supervisión, operación, mantenimiento y reconversión de edificios e infraestructura en la ciudad. Un marco jurídico renovado y fortalecido debe tener como reto principal su observancia y cumplimiento. En parte, el estado actual de asignación y distribución de las responsabilidades de los actores es causa de una observancia y cumplimiento parciales. Peor aún, la deficiente atribución de responsabilidades y de sanciones es aprovechada, de manera dolosa, por algunas de las partes que intervienen en el proyecto. A guisa de ejemplo, si un grupo de interés en el proceso no es legalmente responsable del proyecto final, tendrá los incentivos para no cumplir, en el peor caso, o bien para presionar y lograr la relajación de criterios de diseño, construcción, supervisión, operación o mantenimiento. El resultado final será, para este grupo de interés, una maximización de su utilidad (expresada en términos pecuniarios, o bien en ahorro de trabajo y tiempo) a costa de los atributos deseables del proyecto, frecuentemente y de manera más dramática, la seguridad. Marco normativo actual Se colige, de lo expresado anteriormente, que la principal función de un reglamento es proteger a la sociedad mediante la regulación de las conductas de quienes

Seguras Otras

Durables

Con buena calidad

Habitables Edificaciones e infraestructura

Oportunas

Funcionales

Accesibles

Sustentables Asequibles

Figura 3. Resultado de la aplicación del reglamento y de sus normas.

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Urge una Ley sobre Edificación e Infraestructura Urbana en la Ciudad de México

Cumplimiento de normas

Estructuración

Detallado Idoneidad Calidad Construcción

Mantenimiento Figura 4. Observaciones de los sismos de 2017.

participan en los procesos de construcción. De manera general, la regulación recae respecto al comportamiento ante acciones externas (cargas gravitacionales y fuerzas inducidas por sismo, por ejemplo), internas (como cambios de temperatura) y, en general, frente a un buen número de las decisiones que distintas partes llegan a tomar. El resultado de la aplicación del reglamento y de sus normas técnicas será exitoso si las estructuras (incluyendo su cimentación, evidentemente) son seguras, durables, habitables y confortables a lo largo de la vida útil establecida. Actualmente, en la Ciudad de México, el Reglamento de Construcciones está jerárquicamente subordinado a la Ley Ambiental de Protección a la Tierra y a la Ley de Desarrollo Urbano, ambas del Distrito Federal. Esta subordinación es imperfecta e incompleta, ya que el Reglamento de Construcciones se refiere mayormente a temas (como seguridad estructural, diseño y construcción) que no están legislados en las leyes mencionadas. Adicionalmente, ni el Reglamento ni la Ley Ambiental toman en cuenta los importantes cambios constitucionales que se dieron para hacer de la Ciudad de México una entidad federativa completa. Por lo mismo, ninguno de esos dos ordenamientos asume a cabalidad las condiciones normativas previstas en el artículo 122 constitucional vigente, y menos aun lo establecido en la Constitución de la propia ciudad. Es con base en los anteriores elementos que se propone la creación de una ley sobre edificaciones e infraestructura urbana para la ciudad que llene diversos vacíos jurídicos, y con ello garantice la seguridad de la población y precise las obligaciones, responsabilidades e incentivos de todos los participantes. Alcances de la Ley sobre Edificación e Infraestructura Urbana El desarrollo de un proyecto de Ley sobre Edificación e Infraestructura Urbana (LEIU) para su eventual discusión, enriquecimiento y aprobación por el Congreso de la Ciudad de México implicaría revisar integralmente la normativa en materia de obras, gestión de riesgos y protección civil, y en materia ambiental para homologar

los alcances que exigen las mejores prácticas y la modernidad. Es importante hacer notar todo lo anterior en el marco de la nueva configuración de la Ciudad de México en términos del artículo 122 de la Constitución, de lo Buen previsto en diversos preceptos de la desempeño Constitución de la Ciudad de México, así como del conjunto de disposiciones que articulan el sistema federal mexicano en materia de asentamientos humanos, obras, medio ambiente, agua y otros temas semejantes. Conviene señalar, respecto a esto último, que muchas de las competencias que anteriormente estaban conferidas al Distrito Federal (dependencia de la administración pública federal) actualmente tienen que reconfigurarse debido a que la Ciudad de México es una entidad propia y prácticamente igual a cualquier estado de la federación. Esta nueva ley y sus instrumentos regulatorios de menor jerarquía tendrían como objetivos particulares los siguientes: • Promover la profesionalización de la industria de la construcción de la CDMX. • Dar certeza jurídica a las partes y a la inversión. • Establecer mínimos de seguridad, calidad, durabilidad y funcionalidad de las obras públicas y privadas. • Promover y facilitar la sustentabilidad, eficiencia y ahorro de agua y energía, y las nuevas tecnologías. • Fomentar una ciudad resiliente bajo principios de ciudades inteligentes y otros conceptos de la cuarta revolución industrial. • Facilitar el desarrollo de la ciudad con un balance económico adecuado. • Establecer un marco jurídico claro, puntual y armónico, dándole cabida a las complejas relaciones entre la federación, la Ciudad de México y los estados que constituyen la Zona Metropolitana del Valle de México. • Implantar mecanismos innovadores de mediación para conflictos. • Ser consistente, entre otros, con la nueva Ley de Infraestructura de la Calidad.

u Una ley como la señalada, con su reglamento de construcciones y sus normas técnicas complementarias, permitirá contar con un marco legal robusto. Se aspiraría a que fuera de fácil comprensión, consistente con ordenamientos federales y locales, que promueva el desarrollo y crecimiento ordenado de la ciudad bajo criterios de certeza jurídica, seguridad, calidad, nuevas tecnologías, materiales amigables con mejor desempeño para las obras y el medio ambiente que dé oportunidad a las inversiones dentro del ciclo de un proyecto.

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Urge una Ley sobre Edificación e Infraestructura Urbana en la Ciudad de México

En este nuevo arreglo legal se partiría de cuatro presupuestos: a. El gobierno es responsable de la integridad y seguridad personales, como lo establece el artículo 1º de la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos, al requerir la protección y respeto de los derechos humanos. b. El gobierno de la ciudad tiene a su cargo la creación de las normas jurídicas mediante las cuales sus distintos órganos puedan ejercer adecuadamente sus competencias, así como el establecimiento de las obligaciones y responsabilidades de quienes queden sujetos a las normas por ellos emitidas. c. El gobierno es responsable de asegurar la observancia del marco legal. d. Cada parte que interviene en un proceso o proyecto es responsable de las actividades y tareas que le corresponden o que tiene asignadas. Como resultado de las fallas descritas, se tiene planteado modificar las responsabilidades de los directores responsables de obra y corresponsables de modo que, convirtiéndolos en directores de revisores y revisores de aspectos del proyecto, auxilien a la administración gubernamental en la revisión y confirmación de que las

etapas del proyecto cumplen con el reglamento, sus normas y los documentos del proyecto (planos y memorias). Estas personas, físicas o morales, serían contratadas y responderían al gobierno de la capital. Adicionalmente, implica reconocer que los desarrolladores de proyectos, constructores, supervisores, propietarios y otras partes tienen responsabilidades, por hacerse explícitas y consistentes con otros ordenamientos. Ventajas de tener una Ley sobre Edificación e Infraestructura Urbana Una ley como la señalada, con su reglamento de construcciones y sus normas técnicas complementarias, permitirá contar con un marco legal robusto. Se aspiraría a que fuera de fácil comprensión, consistente con ordenamientos federales y locales, que promueva el desarrollo y crecimiento ordenado de la ciudad bajo criterios de certeza jurídica, seguridad, calidad, nuevas tecnologías, materiales amigables con mejor desempeño para las obras y el medio ambiente que dé oportunidad a las inversiones dentro del ciclo de un proyecto (véase figura 5). Elaboración del proyecto de LEIU El gobierno de la Ciudad de México y la Cámara Mexicana de la Industria de la Construcción, delegación Ciudad

Urge una Ley sobre Edificación e Infraestructura Urbana en la Ciudad de México

de México (CMIC CDMX), acordaron que el Instituto de Ingeniería de la UNAM coordine la elaboración del proyecto de Ley sobre Edificación e Infraestructura Urbana, en concurrencia con la normativa integral que se propone con las instancias competentes. En su elaboración participan expertos, grupos colegiados y asociaciones. Con el fin de conseguir los recursos necesarios para su ejecución, se convino que en los contratos en que un constructor resulte ganador con la adjudicación de una obra pública con el gobierno de la Ciudad de México (Secretaría de Obras y Servicios o Sistema de Aguas de la Ciudad de México, Sacmex), se solicite la retención voluntaria por un monto de 3 al millar. De esa retención, 2 al millar se destina al fondo de capacitación que administra la CMIC CDMX, y 1 al millar, es decir, la tercera parte (mil pesos por cada millón de pesos), se deposita en otro fondo de la CMIC. Mediante un convenio entre la CMIC CDMX y el II UNAM, los fondos correspondientes a 1 al millar se han venido depositando para desarrollar el proyecto de legislación. Posible efecto multiplicador de la LEIU De acuerdo con el artículo 115 constitucional, relativo a las atribuciones del municipio en México, los municipios tienen la facultad para normar su desarrollo urbano. Una interpretación de este precepto ha concluido que ellos tienen la responsabilidad de establecer los reglamentos de construcción y sus normas. Asimismo, se ha entendido que sólo pueden regularse las acciones concertadas entre los gobiernos federal, estatales y municipales mediante la elaboración de planes y programas, lo que desde luego deja sin fuertes atribuciones normativas los intentos para concertar acciones más decididas en

Profesionalización

Innovación y adopción de nuevas tecnologías

Otros

Incentivar y facilitar Integridad y respeto al Estado de derecho

Mantenimiento

Construcción de buena calidad

Figura 5. Aspectos a incentivar y motivar por el reglamento y sus normas.

materia de construcción y asentamientos humanos. Esta interpretación ha imposibilitado el desarrollo de legislación y normatividad de alcance nacional. Otra posible interpretación, más amplia e integral, ha planteado que dicha facultad para elaborar e implantar reglamentos no es tal. Mientras que este dilema jurídico se resuelve, la LEIU podría servir como referencia (y en algunos casos como modelo) en otras entidades federativas. Un primer logro deseable sería que las entidades federativas que forman la Zona Metropolitana del Valle de México (Ciudad de México, Estado de México e Hidalgo) adoptaran la misma ley. Baste recordar que la construcción en la entidad federativa con mayor población en el país (el Estado de México, con 17 millones y casi el doble de la población de la Ciudad de México) se desarrolla al amparo de disposiciones administrativas de menor rango jerárquico que el de un reglamento. La posibilidad de contar con un marco legal nacional, integrado por una LEIU nacional o un conjunto coherente de LEIU en cada entidad federativa, permite pensar en establecer normas técnicas complementarias modelo de alcance nacional. Así, por ejemplo, se podría pensar en una norma de diseño por sismo o viento que reconozca las diferencias en peligro y que incorpore criterios, métodos y ecuaciones modernos y que estén regulados por leyes y reglamentos coherentes con figuras auxiliares, métodos de aceptación, permanencia y exclusión, criterios de preparación continua de las partes, así como esquemas de certificación de competencias, entre otros. Reflexión final Una Ley sobre Edificación e Infraestructura Urbana y su observancia impactarán favorablemente a la sociedad. Con ella se obtendrán beneficios invaluables relativos a la planeación, organización y seguridad de las personas, así como del patrimonio público y privado. Este es el momento para, reconociendo y aprovechando lo mucho avanzado, replantear lo que no ha funcionado o lo que puede hacerlo mejor. La sociedad lo reclama. El Comité Científico Asesor en Sismos de la Ciudad de México En septiembre de 2018, la jefa de Gobierno estableció el Comité Científico Asesor en Sismos de la Ciudad de México (CCA-Sismos). El CCA-Sismos es un cuerpo colegiado que opina y propone acciones para mejorar la seguridad y resiliencia sísmica de la urbe. Una de las propuestas elaboradas por el CCA-Sismos fue la de desarrollar la Ley de Edificación e Infraestructura Urbana de la Ciudad de México, que aquí se ha resumido. Esta propuesta ha sido bienvenida por el gobierno de la Ciudad de México. Lo expresado en este artículo es responsabilidad exclusiva de los autores ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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TECNOLOGÍA TEMA DE PORTADA

Gemelos digitales e Un gemelo digital es un concepto aplicable al ciclo de vida de los activos de infraestructuras. En este artículo se expone cómo se construye un gemelo digital y qué beneficios tiene para el aprovechamiento de activos. GABRIEL T. AYORA TOBILLA Ingeniero civil con experiencia en la gestión de proyectos y diseño de infraestructura vial en México. Actualmente trabaja en la implementación de herramientas digitales en la construcción.

El concepto de gemelo digital surgió en la década de 1990, y sus primeras aplicaciones tuvieron lugar en la industria aeroespacial alrededor del año 2010, cuando la NASA empezó a implementarlos para administrar el ciclo de vida de proyectos de desarrollo de nuevos vehículos y componentes, desde su concepción hasta la construcción de prototipos y la propia fabricación (Caruso et al., 2010); aunque ha tenido una gran penetración en la ingeniería de productos, líneas de fabricación, etc., aún no ha alcanzado su inserción en el ámbito de la infraestructura.

Modelo de duplicación de información Espacio virtual

Espacio real Datos

Información Procesos

Figura 1. Concepto temprano de gemelo digital.

Qué es un gemelo digital Existen varias definiciones de gemelo digital. La más aceptada y general es la que difundió un consorcio interesado en hacer avanzar esta tecnología: “un gemelo digital es la representación de procesos y entidades reales, sincronizada a una frecuencia y fidelidad específicas”. Otra empresa especializada en softwares define al gemelo digital como la representación de un activo físico, proceso o sistema que está siendo continuamente monitoreado, y cuyos datos permiten obtener un mejor entendimiento del activo para su capitalización y aprovechamiento. Aun así, persisten dudas: ¿cómo se crea un gemelo digital?, ¿cómo puede beneficiar al desarrollo de la infraestructura en México? Tal vez se entienda mejor con un ejemplo: imaginemos una planta energética que está totalmente instrumentada, y cuyos sensores permiten detectar fugas y fallas, medir la energía generada, la demanda a lo largo del día, etc. Todos estos datos recolectados a través del tiempo permiten entender mejor cómo funciona esa planta, ajustar y calibrar el comportamiento del activo en el entorno digital y crear un gemelo digital cada vez más fiel de la planta, de manera tal que es posible anticiparse a la demanda, determinar

el horario y fecha más adecuados para las paradas de mantenimiento programadas, simular y probar cambios en la planta antes de implementarlos físicamente, simular fallas en los elementos críticos a fin de generar mejores planes de contingencia, a la vez que monitorear toda la operación en tiempo real de manera remota o local, así como muchos otros flujos de trabajo, algunos incluso desconocidos en este momento. Es necesario desmitificar el concepto, dejar de pensarlo como demasiado complicado, demasiado costoso o demasiado futurista, para empezar a pensar en todas las ventajas que se pueden obtener de los millares de activos que aprovechamos día con día, además de los que vamos creando con el paso del tiempo. Entendiendo mejor la utilidad del gemelo digital y sus beneficios en la construcción y mantenimiento de la infraestructura del país se puede pensar en tener gemelos digitales de puentes, edificios, carreteras e incluso de ciudades. De hecho, existen ya gemelos digitales de todos los activos mencionados, no como pruebas de concepto ni como prototipos, sino como activos totalmente operacionales que apoyan a gobiernos, operadores y diseñadores para hacer un mejor aprovechamiento de ellos.

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Gemelos digitales en infraestructura civil

n infraestructura civil Si bien a menudo el gemelo digital se entiende como una progresión natural de los modelos BIM (Building Information Modeling o Modelado de Información de la Construcción), es importante hacer notar que ambos son distintos y sus objetivos son también diferentes. Mientras que BIM es una metodología que apunta principalmente a eficientar la colaboración de equipos multidisciplinarios, sobre todo durante la fase de diseño y construcción de un activo, el gemelo digital busca hacer eficiente el aprovechamiento del activo en sí. Con estas breves descripciones podría pensarse que BIM antecede al gemelo digital, cuando no es así. De la misma manera en que BIM es mucho más que un modelo digital tridimensional enriquecido con datos relevantes en sus elementos, el gemelo digital es mucho más que un sistema de administración de activos, y no necesariamente uno antecede al otro. Para crear un gemelo digital no es necesario iniciar desde un modelado tridimensional inteligente. Los

actuales flujos digitales de trabajo avanzados permiten comenzar a capturar los activos existentes como mallas de realidad, y, en el caso de activos lineales, se puede iniciar incluso con su representación en sistemas de información geográfica, siempre que se cuente con los datos y la instrumentación para empezar a obtener resultados de su implementación, eficiencia operacional, detección rápida de problemas, etcétera. Como ingenieros, arquitectos, diseñadores y constructores, tendemos a pensar en la infraestructura en términos de su construcción, pero ¿qué hay acerca de la operación y el mantenimiento? Un activo cuya construcción puede tomar uno o diez años puede ser aprovechado por muchos años más. Hay activos en el mundo que sobrepasan los cien años de operación, como el Canal de Panamá; con esto en mente, ¿dónde tiene más sentido eficientar los procesos y disminuir los costos?, ¿durante las fases de diseño y construcción, o durante las fases de operación y mantenimiento? ¿Y por qué no en todas?

Ingeniería

Activo físico

• Especificaciones • Dibujos • Documentos • Modelos • Análisis • Geotecnia • Equipos

Gemelo digital 3D/XR Visualización inmersiva

Operaciones • IoT entradas • Sensores • Drones • Cámaras • LiDAR • Nubes de puntos Información • Etiquetas de activo • Órdenes de trabajo • Registros de mantenimiento • Registros de inspección

4D Línea de tiempo del cambio

AI/ML Análisis Visibilidad

Figura 2. Los gemelos digitales se actualizan continuamente con datos del activo físico. Estos datos se utilizan para comprender y modelar el rendimiento del activo.

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Funcionalidad

Confianza

Propósito

Gemelos digitales en infraestructura civil

Bien público Debe utilizarse para ofrecer un beneficio público genuino a perpetuidad

Creación de valor Debe habilitar la creación de valor y la mejora del rendimiento

Entendimiento Debe proveer entendimiento determinable dentro del entorno construido

Seguridad Debe habilitar la seguridad y ser seguro en sí mismo

Apertura Debe ser lo más abierto posible

Calidad Debe basarse en datos de una calidad adecuada

Federación Debe basarse en un entorno conectado estándar

Curación Debe tener clara pertenencia, gobernanza y regulación

Evolución Debe ser capaz de adaptarse a medida que la tecnología y la sociedad evolucionan

Fuente: Centre for Digital Built Britain y Digital Framework Task Group.

desde las primeras etapas a diseñadores y clientes en el proceso de la construcción, a fin de poder detectar mejor los riesgos, eficientar la construcción, reducir retrabajos y muchas otras ventajas más. ¿Por qué no llevarlo un paso más allá y pensar también en la operación y el mantenimiento? Muchos activos de infraestructura en el mundo se han beneficiado ya de este enfoque, desde viaductos hasta edificios, y los individuos se interesan cada vez más, no sólo como diseñadores o constructores, sino como ciudadanos; enfoques más integrales fomentan la transparencia y la rendición de cuentas, y ayudan a mantener mejor los activos, que a fin de cuentas son para beneficio de todos.

Conclusiones Si bien la normativa BIM va avanzando en México y en el resto de América Latina, por sí solo BIM no es suficiente para crear un gemelo digital; es una parte importantísima, sí, pero sigue quedándose como una representación, estática en el tiempo, de activos que están en constante cambio y crecimiento. Aunque se llegue a 4D, 5D y 7D, el modelo digital queda únicamente como un repositorio de información sin conexión con su contraparte física. Necesita esa capa adicional de retroalimentación, ajuste y calibración para alcanzar la definición de gemelo digital. La mayoría de las empresas que utilizan BIM siguen siendo sólo empresas de diseño, y si bien existe consenso en que éste se volverá más relevante en el mercado futuro, las empresas aún ven barreras para su adopción: la nula demanda por parte de clientes y gobierno para utilizarla (algo que está cambiando), así como el retorno de su inversión, que no suele ser tan tangible en el corto plazo. Mientras que el resto del mundo ya está pensando en los gemelos digitales, en México y América Latina damos nuestros primeros pasos hacia una normativa BIM. La pandemia causada por el virus SARS-CoV-2 forzó a muchas empresas a dar saltos de años en su transformación digital. Es momento de capitalizar ese fuerte impulso y seguir empujando hacia el futuro; en caso contrario, como en la adopción de la metodología BIM, corremos el riesgo de quedarnos rezagados nuevamente.

Figura 3. Los principios Gemini aplicables a los gemelos digitales nacionales.

Se hace necesario cambiar paradigmas, porque no tiene mucho sentido ahorrar dinero en la implementación y puesta en marcha, si a la larga se tienen gastos mucho mayores. De la misma manera en que no detectar interferencias en un flujo de trabajo tradicional se puede traducir en correcciones millonarias durante la construcción, no pensar a futuro puede hacer que haya que pagar un costo menor, pero multiplicado por varios años. Iniciar la creación de un activo teniendo como objetivo la entrega de un gemelo digital permite ahorrar costos a lo largo de todo el ciclo de vida de éste y ofrece ventajas importantes a sus dueños y operadores. Los avances en la tecnología actual permiten empezar a obtener beneficios incluso antes de poner un pie en el sitio de obra. La captura de contexto, por ejemplo, ayuda a tomar mejores decisiones con base en un entorno digital mucho más rico que hace que los involucrados entiendan mejor el proyecto; y en todas las fases subsecuentes se pueden encontrar ahorros de tiempo y dinero, mejoras de eficiencia, etcétera. La adopción generalizada de gemelos digitales permitirá no sólo aprovechar mejor los activos por separado, sino también interconectarlos, entender mejor cómo uno afecta al otro, y generar un mejor entorno para todos: redes de transporte inteligentes que optimizan sus rutas en tiempo real, enriquecimiento del entorno para los vehículos autónomos de manera que puedan predecir mucho mejor su manejo y evitar más accidentes, optimizar combustible, crear ciudades inteligentes con plantas de energía inteligentes y tratamiento de agua inteligente, incluso nuevas oportunidades de negocio y nuevas profesiones ahora inimaginadas. Las tendencias actuales conducen a la integración, y metodologías como la construcción lean involucran

Referencias Caruso, P., D. Dumbacher y M. Grieves (2010). Product Lifecycle Management and the Quest for Sustainable Space Explorations. AIAA SPACE 2010 Conference & Exposition. Anaheim. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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MATERIALES

El uso de ceniza volante en concretos En este trabajo se describen las propiedades de durabilidad obtenidas durante un año de monitoreo de mezclas de concreto con y sin contenidos de ceniza volante proveniente de una termoeléctrica mexicana. Los resultados demuestran la viabilidad del uso de la ceniza volante y fortalecen el impulso de su uso en la construcción civil en México. MARIELA RENDÓN BELMONTE Ingeniera química con maestría en Electroquímica y doctorado en Ingeniería. Investigadora del Instituto Mexicano del Transporte (IMT). MIGUEL MARTÍNEZ MADRID Docente e investigador de la Universidad Politécnica de Querétaro. Ingeniero químico metalurgista con doctorado en Metalurgia y ciencias de los materiales. Investigador del Sistema Nacional de Investigadores. EVERARDO DONATO SÁNCHEZ TOPETE Ingeniero civil. Asistente de investigación en el IMT. ABRAHAM LÓPEZ MIGUEL Doctor en Electroquímica e Ingeniería química. Investigador del IMT.

Una alternativa considerada para lograr la durabilidad, sustentabilidad y factibilidad económica de la obra civil en México es el uso de la ceniza volante (residuo resultante de la combustión del carbón) como material sustituto del cemento Pórtland, material que, en la actualidad, en gran parte es almacenado como producto de desecho en las instalaciones de las termoeléctricas de la Comisión Federal de Electricidad (CFE). Actualmente tres termoeléctricas aún utilizan carbón como combustible; de acuerdo con datos de 2018, el volumen de carbón utilizado y la producción de ceniza volante fueron los siguientes: • Central termoeléctrica Plutarco Elías Calles: 519,796 t de carbón, 0.8% de ceniza volante aprovechada • Central termoeléctrica Carbón II: 924,817 t de carbón, 16% de ceniza volante aprovechada • Central termoeléctrica José López Portillo: 1,278,166 t de carbón, 11% de ceniza volante aprovechada El uso de la ceniza volante es añejo y existen diversas investigaciones al respecto; en México, como demuestran las cifras, no se ha conseguido la utilización de este residuo en su totalidad. El interés principal de este trabajo es conocer sus virtudes como material sustituto del cemento Pórtland en

mezclas de concreto con base en tres consideraciones: 1) el impacto ambiental que ocasiona la producción del cemento Pórtland; 2) las propiedades de durabilidad de la ceniza volante y 3) su disponibilidad en México. En particular, se reportan propiedades de durabilidad tales como: velocidad de pulso ultrasónico (VPU), resistividad eléctrica real (ρ), permeabilidad rápida al ion cloruro y resistencia mecánica a la compresión a diferentes edades (durante 360 días) de mezclas de concreto con porcentajes de sustitución del cemento Pórtland del 0 y 30% por ceniza volante en su estado natural y tamizada. Materiales Para la elaboración de las mezclas de concreto se utilizó cemento Pórtland 40 RS (resistente a sulfatos) de marca comercial, considerando que hoy en día es uno de los cementos más utilizados en estructuras de concreto reforzado en ambientes marinos; los otros materiales fueron ceniza volante natural y tamizada, agregados producto de la trituración de roca caliza y agua potable de la red. Caracterización La caracterización del cemento Pórtland compuesto 40 RS (CPC 40 RS) y ceniza volante consistió en la determinación de la distribución de tamaño de partícula por difrac-

Tabla 1. Descripción de los concretos fabricados Mezcla

MCV

450

Grava 3/4” (kg/m³)

560.22

Arena caliza (kg/m³)

513.88

Agua (kg/m³)

132.16

Marca comercial

Marca comercial 239.62

Diseño (kg/cm²)

Aditivo Cemento CP 40 RS (kg/m³)

MCVT

342.5

239.62

Ceniza volante natural (kg/m³)

102.62

Ceniza volante tamizada (kg/m³)

102.62

Costo por metro cúbico (pesos)

1,130.74

1,322.02

1,366.15

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El uso de ceniza volante en concretos

Figura 1. a) Micrografía de CV y b) micrografía de cemento. MT

4600

MCV

MCVT

4550 4500 Velocidad (m/s)

4450 4400 4350 4300 4250 4200 4150 4100 4050

28 35 49 63 70 90 118 150 180 210 240 280 328 360 Edad (días)

Figura 2. Resultados de VPU de las mezclas MT, MCV y MCVT.

ción láser, mapeo químico por microscopía electrónica de barrido (MEB) y energía dispersiva (EDS), y determinación de porcentaje de calcinación del cemento (ASTM C114) y ceniza volante (ASTM C311). Sólo para la ceniza volante se realizó además difracción de rayos X (DRX). Diseño de mezclas De los agregados utilizados se obtuvo la densidad y absorción considerando las normas ASTM C127 y C128. La densidad de la grava resultó de 2.5 g/cm³ y de la arena, de 2.2 g/cm³; el porcentaje de absorción resultó del 0.9 y 2.3%, respectivamente. Se fabricaron tres mezclas con 0 (MT) y 30% de porcentaje de sustitución de ceniza volante en su estado natural o recepción (CV) y tamizada (CVT) respecto al peso del cemento. La relación agua/material cementante fue 0.4; para lograr esta relación, se utilizó reductor de agua y aditivo fluidizante de marca comercial. En la tabla 1 se describen las condiciones y denominación de las mezclas de concreto fabricadas, así como el costo estimado por metro cúbico de concreto. Cabe resaltar que el costo estimado por cada diseño se realizó

considerando un valor agregado para la ceniza volante; como referencia se recurrió al costo de una adición comercial que proporciona beneficios al concreto. Fabricación de muestras A partir de cada mezcla se obtuvieron 25 cilindros de dimensiones de 10 × 20 cm, fabricados y curados de acuerdo con el procedimiento establecido por la norma ASTM C192; su hidratación se realizó con agua potable del suministro municipal. Posterior al periodo de curado (28 días), todas las muestras se retiraron del cuarto de curado y se mantuvieron a temperatura ambiente y en condición saturada, condición lograda con inmersión constante en agua en contenedores de plástico con tapa. Ensayos Los ensayos que se realizaron se centraron en aquellos que permitiesen cuantificar las propiedades de durabilidad de las mezclas, siguiendo las normas aplicables vigentes NMX o ASTM. Las pruebas realizadas fueron: velocidad de pulso ultrasónico (ASTM C-597-2016), resistividad eléctrica (NMX-C514-2018), permeabilidad

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El uso de ceniza volante en concretos

rápida al ion cloruro (ASTM C1202-2019) y resistencia mecánica a la compresión (NMX C-083-2014) a diferentes edades por un periodo de 360 días. Cabe mencionar que en cada edad de ensayo de VPU y resistividad eléctrica se evaluaron 15 cilindros de cada mezcla; para el caso de la resistencia mecánica a la compresión, se ensayaron tres cilindros; para la prueba de permeabilidad rápida al ion cloruro, dos muestras por ensayo. Resultados de caracterización Granulometría Los resultados de distribución de tamaño de partícula indican que el cemento está formado por partículas centradas en tamaños de 6 µm, mientras la ceniza volante original en 20.3 µm y la ceniza volante tamizada en 14.7 µm. En los tres materiales, el 90% del volumen acumulado de las partículas presentó un tamaño < 45 µm. Microscopía electrónica de barrido A partir de MEB se determinó que la forma de las partículas de la ceniza volante es básicamente esférica,

mientras las partículas que conforman el cemento son amorfas (véanse figuras 1a y 1b). Además, a partir del mapeo químico se notó que la CV es rica en silicio y aluminio, en tanto que el cemento está compuesto principalmente de calcio y aluminio. Pérdida por calcinación El porcentaje de pérdida por calcinación de la ceniza volante resultó del 4%, valor que, conforme a la norma ASTM C 618, está en el rango (máximo del 6%) y es adecuada para su uso en concretos. Para el cemento Pórtland 40 RS, el porcentaje de calcinación resultó del 5.6, valor que superó el requerimiento de la norma ASTM C 150 (≤ 3%), atribuido a aspectos de control de calidad del cemento por parte de su comercializador. Composición química En la ceniza volante se determinó la presencia de las fases cristalinas: SiO2 = óxido de silicio; M = mullita y MnO2 = manganita. La fase en mayor porcentaje resultó el óxido de silicio.

110.00

Resistividad eléctrica (KΩcm)

100.00

MCV

MCVT

90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00

28 35 49 63 70 90 118 150 180 210 240 280 328 360 Edad (días)

Figura 3. Resultados de resistividad eléctrica real de las mezclas MT, MCV y MCVT. 4500 MT

4000

MCV

MCVT

3500 Culombios (C)

3000 2500 2000 1500 1000 500 0

56 90 180 240 360 Edad (días)

Figura 4. Resultados de permeabilidad rápida al ion cloruro de las mezclas MT, MCV y MCVT.

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El uso de ceniza volante en concretos

900 BCO

800

CVT

700 Resistencia mecánica (kg/cm²)

Las mediciones se realizaron manteniendo en condición saturada todas las muestras de concreto. En cuanto a la velocidad de pulso ultrasónico, de acuerdo con los criterios del Manual Red Durar (véase figura 2), los tres concretos evaluados fueron superiores a 4,000 m/s colocándose en concretos de calidad durable. Cabe mencionar que, aun cuando las tres mezclas fueron de calidad durable, los valores de MT fueron mayores respecto a MCV y MCVT en la mayoría de las mediciones. En la figura 3 se muestran los valores promedio de resistividad eléctrica real de los tres concretos. Se observó que, conforme transcurrió el tiempo, los valores de resistividad eléctrica aumentaron, y el desarrollo en MT fue menor (~64%) respecto a MCV y (~77%) MCVT. Comparando los valores de MCV y MCVT, el desarrollo de la resistividad en todas las edades fue mayor en MCVT (~34%). Considerando los valores de la norma NMX-C514, el concreto MT resultó de porosidad interconectada de consideración, MCV osciló de porosidad interconectada de consideración a porosidad baja después de 118 días y MCVT fue de porosidad interconectada de consideración a porosidad baja después de 50 días; luego de 280 días, se ubicó en nivel de porosidad extremadamente baja. Es claro que el desarrollo de la resistividad eléctrica fue favorecido en las mezclas de concreto con contenido de ceniza volante y el tamaño de partícula de la CV influyó para alcanzar niveles de porosidad aun menores. En relación con la permeabilidad rápida al ion cloruro (véase figura 4), se apreció que los valores de carga pasada en MT resultaron mayores respecto a MCV y MCVT. Si se comparan los valores de los tres concretos, MT osciló de nivel moderado a nivel muy bajo (nivel alcanzado a 240 días), mientras en MCV este nivel se alcanzó a partir de 56 días y en MCVT a partir de los 28 días. Fue evidente que, en los concretos con contenido de ceniza volante en todas las mediciones, el nivel de penetración del ion cloruro fue menor. Esto sustenta la idea de que la incorporación de ceniza volante como sustituto del cemento reduce la permeabilidad de cloruros en comparación con un concreto sin este material. El desarrollo de la resistencia a la compresión en los tres concretos fue progresivo conforme el paso del tiempo, aunque los valores de MT durante todo el periodo de monitoreo resultaron mayores que MCVI y MCVT ~5%, como se muestra en la figura 5. Por otro lado, considerando que el cemento empleado fue CPC 40 RS (cemento Pórtland compuesto resistente a sulfatos y con resistencia a 28 días mínima de 40 MPa), MI superó esta resistencia, al alcanzar valores del orden de 68 MPa. Si se toma en cuenta la resistencia mecánica aceptada para concretos considerados de elevada resistencia (>45 MPa), conforme al Manual de la Red Durar, los tres concretos después de siete días cumplieron con este valor.

600 500 400 300 200 100 0

7 28 90 360 Edad (días)

Figura 5. Resultados de resistencia a la compresión de las mezclas MT, MCV y MCVT.

Conclusiones La velocidad de pulso ultrasónico de las mezclas evaluadas indicó en los tres casos que la calidad del concreto resultó durable. Con base en los valores de resistividad eléctrica, el transporte de agentes agresivos es más propenso en la mezcla sin ceniza volante respecto a las mezclas con contenido de ceniza volante. Nótese que la resistividad de las mezclas analizadas continúa aumentando con el tiempo. De acuerdo con los valores de permeabilidad al ion cloruro, las mezclas de concreto con contenidos de ceniza volante favorecen para alcanzar materiales poco permeables a este ion, y se beneficia su durabilidad. Según los valores de resistencia mecánica a la compresión, las mezclas con ceniza volante alcanzaron a siete y 28 días valores >45 MPa, lo cual indica que es posible fabricar y utilizar concretos que requieran resistencias de este orden y a estas edades. Los resultados aquí obtenidos sugieren que la ceniza volante tamizada puede secundar las propiedades durables de los concretos resultantes, pues la vibración del tamizado y una selectividad en los tamaños de partícula, por un efecto de área superficial superior a partículas más grandes e irregulares, mejora su reactividad química. En México, el costo en planta de la ceniza volante es aproximadamente la tercera parte del cemento Pórtland (puesto en almacenamiento), aunque el costo-beneficio que la ceniza ofrece puede cambiar por su transportación a bodega o a los patios donde se fabrique la infraestructura civil. A pesar de ello, su uso puede llegar a tener un impacto significativo que permita ahorros en cuanto a conservación y durabilidad ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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TECNOLOGÍA

BIM Infraestructura en construcciones existentes Se presenta aquí un proceso de implementación del Modelado de Información en la Construcción o BIM (Building Information Modeling) en el metro de la Ciudad de México a través de etapas o módulos, proceso al que se denomina aquí BIM modular. ELÍAS A. TAVERA GUTIÉRREZ Ingeniero civil con maestría en Estructuras. Tiene 22 años de experiencia profesional. Profesor de la Universidad La Salle México. Miembro del Comité de Seguridad Estructural del CICM y del BIM Task Group México. DULCE M. BAROCIO ACEVEDO Maestra en Negocios internacionales, con 21 años de experiencia profesional y 10 años de experiencia docente. Miembro del BIM Task Group México.

La Ciudad de México es una de las ciudades más grandes del mundo, con una población de 9.2 millones de habitantes de acuerdo con el censo del Instituto Nacional de Geografía (Inegi, 2020); colinda con el Estado de México, que tiene 17 millones de habitantes. La suma la población de ambas entidades representa el 20% de los 126 millones de la República mexicana. Con tales datos, la movilidad de las personas que laboran en la Ciudad de México debe convertirse en un tema central en la agenda de gobierno de ambas entidades federativas, y allegarse las mejores opciones en planeación y desarrollo del transporte colectivo, pero también las mejores opciones para asegurar el correcto funcionamiento en su operación diaria. El principal sistema de transporte en la Ciudad de México es el Sistema de Transporte Colectivo Metro, que cumple 51 años de operación con 226.5 kilómetros de vías y 12 líneas para transportar aproximadamente a 1,647 millones de pasajeros al año (Gaceta UNAM, 2019). Breve historia del metro de la Ciudad de México La construcción de las primeras líneas de metro (1, 2 y un tramo de la 3) se desarrolló de 1967 a 1970, una parte superficial y otra subterránea, y se pusieron en servicio gradualmente en 1969 y 1970. Los estudios y la planeación se llevaron a cabo durante 15 años, de 1952 a 1967. La línea 1, con extensión de 17 km, inició con 19 estaciones; la línea 2, con 19 km, tiene 22 estaciones, nueve superficiales y 13 subterráneas; la línea 3 tuvo inicialmente 6 km y siete estaciones subterráneas. Las tres líneas se diseñaron con tres estaciones de correspondencia, de manera que la red está interconectada para permitir el libre tránsito con un boleto de acceso. En su conjunto, en 1973 transportaban 1.550 millones de pasajeros por día, pero el número fue creciendo hasta 2.330 millones por día en 1979 gracias al incremento en

la cantidad de vagones. Actualmente, las líneas 1, 2 y 3 transportan aproximadamente al 40% de pasajeros de toda la red del sistema metro. En la tabla 1 se muestra la construcción gradual de las ampliaciones de las líneas; se indican las nuevas estaciones y la longitud acumulada, lo que resulta en la red del metro que actualmente se encuentra en operación. En la figura 1 se aprecian las líneas del sistema metro que actualmente están en operación, con su distribución en toda la Ciudad de México y su extensión en el Estado de México. Como se puede observar, las estaciones que llegan al vecino Estado de México son Cuatro Caminos (línea 2), La Paz (línea A), Ciudad Azteca (línea B) y Tláhuac (línea 12). En la tabla 2 se muestra la proyección de las ampliaciones de las líneas existentes con base en el Plan Maestro Metro 2018-2030 (STC, 2018); en el desarrollo de este plan participó el gobierno de la Ciudad de México, el Sistema de Transporte Colectivo, el Sindicato Nacional de Trabajadores del Sistema de Transporte Colectivo, Banobras, universidades, colegios y asociaciones gremiales y el sector privado. Ventajas de utilizar BIM en proyectos de infraestructura La tarea de implementación BIM en el sector de la construcción requiere cambios que impliquen a los diversos grupos de interés de un país y una clara definición en la normatividad que afecte contratos, criterios de diseños, calidad de los materiales, suministros, ejecución en obra, tecnología e innovación y personal calificado (Tavera y Barocio, 2020). Es posible la organización de bases de datos utilizando la metodología BIM, que contenga información de la infraestructura existente y de las etapas de construcción de ampliaciones y modernizaciones, con el propósito

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BIM Infraestructura en construcciones existentes

Ciudad Azteca B El Rosario 7 6

Politécnico Indios Verdes 5 3 Martín Carrera 6

Cuatro Caminos

Garibaldi Buenavista B

8 5 1

Tacubaya 9 Observatorio 1

Pantitlán 9

A 4 Santa Anita

Mixcoac 12 Barranca del Muerto

Taxqueña

TL1

Constitución de 1917

A La Paz

3 Universidad

TL1 Xochimilco

12 Tláhuac

Fuente: Elaboración propia con base en STC.

Figura 1. Líneas del metro de la Ciudad de México.

de contar con datos organizados y con visualización tridimensional de la información en tiempo real. BIM Infraestructura modular BIM por etapas o módulos es un proceso que para efectos de este artículo se ha denominado BIM modular. Para su implementación se requiere una planeación estratégica, yendo de lo general a lo particular: una vez que se conoce el alcance completo de la infraestructura existente, el proceso de BIM modular se inicia en las áreas prioritarias y estratégicas (módulos prioritarios), que servirán de referencia para gradualmente ir ensamblando o concatenando otras (módulos complementarios) dentro de la misma infraestructura. En el caso del STCM, se comenzaría con el trazo de las líneas del metro existentes georreferenciadas, indicando las estaciones, las características de los tramos (a nivel o subterráneos) de manera general. Se puede iniciar con una estación o un tramo entre dos estaciones (módulos prioritarios) para utilizarlo como referencia de manera que gradualmente se vayan seleccionando otras áreas (módulos complementarios) que se irán

ensamblando. Paulatinamente se podrá elevar el nivel de detalle en función de las necesidades del operador de la infraestructura, como se describe en la siguiente sección, para lo cual deberán involucrarse disciplinas y tareas como topografía y arquitectura, geometría del trazo de las vías, instalaciones electromecánicas, estructuras, geotecnia, etc., organizadas por zonas y a través de ficheros digitales con información técnica vinculando estaciones y tramos. Se debe ir ensamblando la información que cada disciplina va desarrollando en un ambiente colaborativo, para al final ver el proyecto completo. El objetivo es conocer el estado real actual de la infraestructura del metro para hacer más segura su operación diaria a través del monitoreo de todo el sistema mediante una plataforma que utilice la metodología BIM para tener acceso a información confiable, actualizada y real, lo que implica una base de datos de obra civil, arquitectura, instalaciones electromecánicas e hidrosanitarias, estructuras, geotecnia y topografía. Esta metodología se puede integrar a la telemetría y a los sistemas ya implementados en el metro.

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BIM Infraestructura en construcciones existentes

Tabla 1. Inauguraciones y ampliaciones del metro en orden cronológico Línea

8 9 A B 12

Tramo

Fecha de inauguración

Zaragoza-Chapultepec Chapultepec-Juanacatlán Juanacatlán-Tacubaya Tacubaya-Observatorio Pantitlán-Zaragoza Pino Suárez -Taxqueña Tacuba-Pino Suárez Cuatro Caminos-Tacuba Tlatelolco-Hospital General La Raza-Tlatelolco Indios Verdes-La Raza Hospital General-Centro Médico Centro Médico-Zapata Zapata-Universidad Candelaria-Martín Carrera Santa Anita-Candelaria Consulado-Pantitlán La Raza-Consulado Politécnico-La Raza El Rosario-Instituto del Petróleo Instituto del Petróleo-Martín Carrera Tacuba-Auditorio Auditorio-Tacubaya Tacubaya-Barranca del Muerto El Rosario-Tacuba Garibaldi-Constitución de 1917 Pantitlán-Centro Médico Centro Médico-Tacubaya Pantitlán-La Paz Villa de Aragón-Buenavista Ciudad Azteca-Villa de Aragón Tláhuac-Mixcoac Total

4 sep 1969 11 abr 1970 20 nov 1970 10 jun 1972 22 ago 1984 01 ago 1970 14 sep 1970 22 ago 1984 20 nov 1970 25 ago 1978 01 dic 1979 07 jun 1980 25 ago 1980 30 ago 1983 29 ago 1981 26 may 1982 19 dic 1981 01 jul 1982 30 ago 1982 21 dic 1983 08 jul 1986 20 dic 1984 23 ago 1985 19 dic 1985 29 nov 1988 20 jul 1994 26 ago 1987 29 ago 1988 12 ago 1991 15 dic 1999 30 nov 2000 30 oct 2012

Longitud acumulada /línea (km) 12.660 13.706 14.846 16.551 18.828 11.321 19.422 23.431 5.441 6.830 11.731 12.554 17.058 23.609 7.499 10.747 9.154 12.242 15.675 9.264 13.947 5.424 8.154 13.194 18.784 20.078 11.669 15.375 17.192 12.139 23.722 25.100 226.488

Estaciones acumulada/línea 16 17 18 19 20 11 22 24 7 8 11 12 16 21 7 10 7 10 13 7 11 4 6 10 14 19 9 12 10 13 21 20 195

Fuente: STC 2021.

Propuesta de implementación BIM infraestructura modular Paso 1. Realizar una investigación de la información impresa y digital disponible. Paso 2. Realizar un diagnóstico de la información, seleccionarla, clasificarla y jerarquizarla. Identificar la información que será de consulta y la información funcional impresa que debe ser digitalizada para su resguardo electrónico y posterior utilización. Paso 3. Determinar qué información se transformará en modelados tridimensionales parametrizables BIM, de tal forma que se logre la operabilidad entre varios programas utilizando un lenguaje común mediante el protocolo IFC (industry foundation classes), que sirve para la comunicación entre diferentes programas de modelado tridimensional y de diseño.

Paso 4. Desarrollar un Plan de Ejecución BIM, donde se establezcan los niveles de desarrollo BIM para los diferentes componentes de la infraestructura. En función de esto, se definen los niveles de detalle (LOD, level of detail/development), desde LOD 100 hasta LOD 500 de acuerdo con las necesidades de cada proyecto, como se muestra en la tabla 3. El nivel de desarrollo o LOD se define en conjunto con el personal de operación con base en la determinación de prioridades, porque un nivel de detalle alto requiere mayores recursos y más tiempo. En el plan de ejecución se debe seleccionar la plataforma de comunicación y organización de la información, así como los programas de modelado tridimensional que serán empleados en la metodología BIM y las empresas o personas involucradas para su desarrollo.

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BIM Infraestructura en construcciones existentes

Tabla 2. Ampliaciones de las líneas actuales. Plan Maestro Metro 2018-2030 Línea

Tramo

Longitud

Estaciones Trenes

Mixcoac-Observatorio

4.10

Tacubaya-Observatorio

1.46

Buenavista-Colegio Militar

2.04

Garibaldi-La Raza

3.16

Constitución de 1917Santa Marta

7.05

Politécnico-Tlalnepantla

6.48

Santa Anita-Periférico

9.28

Martín Carrera-Tepexpan

25.59

La Paz-Chalco

13.19

Martín Carrera-Villa de Aragón

5.69

78.04

Total Fuente: STC, 2018.

Tabla 3. Niveles de desarrollo BIM comparados con un proyecto tradicional Nivel de desarrollo del modelado BIM

Descripción equivalente a un proyecto tradicional

LOD 100: Geometría conceptual

Ingeniería conceptual (croquis)

LOD 200: Geometría aproximada

Ingeniería básica

LOD 300: Geometría exacta

Proyecto ejecutivo

LOD 400: Geometría de fabricación Planos de taller LOD 500: Geometría as-built

Planos de como quedó construido

Paso 5. Con base en el plan de ejecución BIM, realizar levantamientos de información complementaria con nubes de puntos de la infraestructura existente para conocer exactamente cómo quedó construido y poder plasmar en los modelos BIM la información que no se tenga (impresa o digital) y que sea relevante, así como aquella donde se detecten variaciones entre el proyecto y lo realmente construido e instalado. Paso 6. De acuerdo con el plan de ejecución BIM, transformar la información prioritaria, partiendo de los planos existentes, digitales o impresos, para llegar a modelos tridimensionales. Paso 7. Comparar la información de los pasos 4 y 5 en coordinación con el personal de operación para integrar estos datos en modelos tridimensionales parametrizables. Paso 8. La información de los modelos tridimensionales parametrizables deberá vincularse con un sistema de monitoreo existente de telemetría para lograr el registro del funcionamiento óptimo de cada una de las instalaciones e incorporar nuevas tecnologías, como gemelos digitales. Paso 9. Con el internet de las cosas se podrá desarrollar o aplicar una plataforma de administración de información existente con acceso restringido para la operación,

mantenimiento, rehabilitación y nuevas construcciones o ampliaciones de la red del sistema metro, para una toma de decisiones fundamentada y un sistema resiliente. A través del monitoreo diario, el sistema BIM permite incorporar información para programar mantenimientos periódicos y reparaciones preventivas de cada instalación, así como llevar una bitácora de los ciclos de vida de cada componente con el fin de programar recursos, tiempos de compra de suministros y costos. Al lograr un adecuado control de todas las fases de operación, se podrá lograr mayor nivel de confiabilidad en el sistema, y por ende mayor seguridad, y mitigar cualquier riesgo por falta de mantenimiento. Conclusiones Se describió en este trabajo la implementación de BIM modular en el sistema metro. Mediante este proceso aplicado en infraestructura existente, se va ensamblando o concatenando cada módulo de información, a medida que se requiera elevar el nivel de información específica para cada área o disciplina, así como incorporar nueva información a los modelos parametrizables BIM que se vayan desarrollando. Cada uno de estos modelos se debe desarrollar bajo el protocolo IFC de interoperabilidad, para ser utilizado tanto por el personal de mantenimiento y operación del metro como por los directivos del STC para la toma de decisiones oportuna, permitiendo la documentación necesaria para programar los recursos económicos indispensables para su correcta operación. La propuesta de implementación de BIM modular permitiría un avance gradual y contundente en los objetivos de modernización y seguridad del metro de la Ciudad de México. Además, ayudaría a la gestión para el Plan Maestro del Metro con visión al 2030. También es imperativo modernizar la infraestructura, equipos y operación del STCM de forma organizada y planificada, lo que enriquecería la documentación, seguimiento y control del proceso de BIM modular ofreciendo información útil para su operación diaria Referencias Borja, A. (1997). 30 años de hacer el Metro Ciudad de México. México. ICA. Espejo de Obsidiana. Gaceta UNAM (2019). El metro de la Ciudad de México cumple 50 años. Ciudad de México, México. Disponible en: www.gaceta. unam.mx/el-metro-de-la-ciudad-de-mexico-cumple-50-anos/ Consultado el 4 de marzo de 2021. Instituto Nacional de Estadística y Geografía, Inegi (2020). Censo de Población y Vivienda 2020. México. www.inegi.org.mx/programas/ ccpv/2020/ Sistema de Transporte Colectivo, STC (2018). Plan Maestro del Metro 2018-2030. Ciudad de México. metro.cdmx.gob.mx/storage/app/ media/Metro%20Acerca%20de/Mas%20informacion/planmaestro18_30.pdf Tavera, E., y D. Barocio (2020). Retos en la industria de la construcción en México, BIM como una alternativa para incrementar la productividad. Spanish Journal of Building Information Modeling 20: 4-9. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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OBRAS CENTENARIAS

El Acueducto del Padre Tembleque Esta gran fábrica, que apenas pudiera emprender todo el poder de un monarca, la empezó y acabó la caridad y celo de un pobre fraile franciscano, que aún admira más que el todo de la obra, pues sin otros fondos que la providencia divina, llegó a su perfección una fábrica, que será digna de admiración de los siglos de todos. […] a todas luces mirada, es un conjunto de maravillas y con quien no tiene comparación ni el famoso puente de Segovia ni otras obras que admira la Europa por milagros de arquitectura. Francisco de Ajofrín, 1766. Realizado por los naturales de los poblados de Otumba, Zempoala, Zacuala y Tlaquilpa, el Acueducto del Padre Tembleque es, sin duda, la obra de ingeniería hidráulica más importante de los 300 años de la época virreinal en la Nueva España. Al amalgamar los estilos arquitectónicos de las culturas prehispánicas mesoamericanas con reflejos de los tratados de arquitectura e ingeniería hidráulica iniciada en la antigua Roma, es también un símbolo del mestizaje. Su cauce mide más de 48 kilómetros; en sus 137 arcos, divididos en seis arquerías terrestres y canales de conducción del líquido, se observa la fusión de las prácticas constructivas derivadas del specum o canal de los acueductos romanos y la derivación árabe-andaluza de las acequias a cielo abierto y caños subterráneos –comunes en la península ibérica– con la tradición de los apantles mesoamericanos (del náhuatl

Apantle para conducir agua.

atl, “agua”, y pantli, “hilera, fila”: acequia, canal angosto, pequeño, útil para las labores agrícolas), todo lo cual lo constituye como baluarte y verdadero orgullo para México. En el sistema hidráulico desarrollado por el padre Tembleque se atestigua el intercambio de conocimientos constructivos del viejo y el nuevo mundo. Esta obra, colosal para su época, es muestra del ingenio, el sistema laboral, el arte y la mano de obra indígena; en la arquería de Tepeyahualco ofrece evidencias claras, como la construcción con cimbra de adobe de tierra cruda. Igualmente se hallan símbolos prehispánicos que quizá muestren marcas de las brigadas de albañiles, conjuntamente con técnicas colaborativas como el tequio (del náhuatl téquitl, “trabajo o tributo”: tarea o trabajo personal que se imponía como tributo a los indios) y elaboraciones con argamasas, técnicas usuales en la construcción de templos prehispánicos. Dirigido también por el maestro de Castilla Juan Correa y Agüero, el acueducto es iniciativa de fray Francisco de Tembleque, franciscano originario de Toledo, llegado a América con ideales del Renacimiento europeo, que tuvo la idea de dotar de agua a su grey. La construcción del sistema hidráulico, que resultó fundamental para impulsar el desarrollo comunitario de la región del Altiplano central mexicano, se inició en el año 1555 y tardó 17 años en realizarse. La sección más conocida es, sin duda, la arquería monumental que salva la barranca de Tepeyahualco,

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El Acueducto del Padre Tembleque

Arquería del sitio del Tecajete compuesta por 55 arcos de sillería de piedra.

Caja de agua para la separación de canales hacia Zempoala y Otumba.

de agua; en cada extremo de la regla, se comprobaba la vertical mediante plomadas. Al inclinar la regla, un simple control visual permitía apreciar el nivel del agua en la ranura. Mediante esta observación, era posible deducir la inclinación que debía darse al acueducto para garantizar en la obra la misma inclinación, con un error accidental de ± 2 mm en 10 metros; luego de ello, se medía con una cadena la distancia entre los dos puntos según la ruta posible. Con estos ingenios, se pudo conocer el desnivel, que se estimó cercano a los 220 metros entre Tecajete y Otumba.

Restos del encofrado de adobe entre los arcos, expuesto durante 450 años a los efectos de la intemperie.

visible desde la carretera México-Tuxpan, que consta de 68 arcos de medio punto, con una longitud total de 904.81 m, y el arco central con una altura de 38.40 m y un claro de 17 m: la más alta entre los acueductos levantados desde el Imperio Romano hasta el Renacimiento tardío, a mediados del siglo XVI, con un solo nivel de arcos. Sobre los trabajos topográficos Se desconoce cómo trazó el padre Tembleque su acueducto, pero de seguro conocía, por la antigua recomendación de Marco Vitrubio (Roma, 80-70 a.n.e-15 a.n.e), que la conducción del agua debía satisfacer la relación de pendiente de “medio pie de caída en cada ciento de viaje”, lo cual implica una inclinación de sólo 0.5%, relación válida tomando en cuenta la rugosidad del caño. El primer reto fue conocer el desnivel entre el manantial de Tecajete y la población de Otumba, y la distancia entre ambos puntos. La opción para este trabajo fue realizar una nivelación topográfica con un chorobate o corobate, regla en la cual se horadaba una ranura que se llenaba

Sobre los elementos del sistema hidráulico Los caños del sistema hidráulico recorren una distancia total de 48.22 km, divididos en un canal principal que va desde los manantiales del cerro del Tecajete hasta la caja de agua distribuidora localizada al final de la arquería formada por 55 arcos, ubicados en la Hacienda del Tecajete, que cubre 3,371.89 m. La caja distribuidora divide el flujo en dos ramales, uno hacia la cabecera municipal de Zempoala (en donde el ramal se divide en dos cisternas rectangulares terminales del siglo XVI, que proporcionan agua a los principales complejos de Zempoala, tales como la Casa Grande o el Convento de Todos los Santos) con un recorrido de 5,984.88 m, en donde aún corre agua por medio de los apantles; y otro más extenso hacia Otumba, que se distribuye en 38,866.58 m, en donde había un jagüey (depósito tradicional de captación de agua de lluvia, consistente en un gran tanque de forma irregular, a veces labrado en el duro suelo de la región y otras veces aprovechando depresiones naturales, en el que se represaban las corrientes pluviales superficiales) que fue contaminado por los recién arribados animales de ganado de los colonizadores españoles, y por ello era urgente construir una extensa red de canales con algunas arcadas para que la población de Otumba tuviera agua potable. Las acequias, cajas de agua, distribuidores, aljibes, pilas o fuentes favorecieron, sin duda, el desarrollo de la vida en la comarca desde hace 450 años.

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El Acueducto del Padre Tembleque

El sistema de conducción de agua está constituido por brocales de contención en los ojos de agua del manantial, apantles o acequias por donde corre el líquido, tanto de manera superficial como a través de canales abiertos, canales cubiertos y caños subterráneos, pilas de abasto distribuidas por el trayecto, cajas de agua para registro del flujo en los sitios cercanos a poblaciones, areneros para captación de arenas arrastradas por el flujo del líquido, arcas o depósitos de agua, arquerías o puentes para salvar depresiones o cañadas en el terreno, sifones para elevar el nivel del líquido al momento de atravesar vasos de agua, distribuidores o partidores para dividir el flujo, datas de agua para distribución equitativa de la afluencia del líquido, aljibes para depósito lavaderos de ropa en sitios poblados y fuentes. Tomando en cuenta que las dimensiones de caño son de 36 cm de base por 20 cm de altura, con una pendiente de 0.5%, radio hidráulico de 9.47 cm y un coeficiente de rugosidad de 0.033, considerando mampostería con aplanado tosco, conforme a la fórmula de Manning, es posible estimar que el acueducto suministraba un caudal del orden de 2,500 m³/día. Sobre el sistema constructivo Diego Cebrián, indio natural y principal del pueblo de Tepeapulco, comenta que la obra se ejecutó con el trabajo de 400 indígenas. Los materiales que se utilizaron en este acueducto de calicanto fueron basalto y tezontle que abundan en la zona, colocando piezas labradas en las aristas de pilastras y arcos; cal, que se debió llevar de caleras lejanas, y arenas volcánicas abundantes en la cercanía, que reaccionan como puzolanas con la cal, lo cual explica la permanencia de la obra. El procedimiento para conformar los arcos con dovelas en acueductos y puentes consistía, desde la época romana, en colocar las dovelas sobre cimbras de madera que descansaban en cuñas de madera sobre los capiteles de las pilastras; una vez colocadas las dovelas, se retiraba la cuña y se producía el reacomodo de las piezas. En el caso del acueducto de Tembleque, la técnica para los arcos y bóvedas de mortero difiere en que la cimbra debía permanecer hasta que el mortero alcanzara la resistencia necesaria. Además, se recurrió a muros de adobe como cimbra, en vez de las tradicionales estructuras ligeras de madera. El ingenioso sistema constructivo aplicado por Tembleque para levantar las arquerías requeridas para salvar los accidentes topográficos del territorio integra técnicas europeas y mesoamericanas; tenía una lógica impecable: los naturales estaban familiarizados con la construcción con adobe y mampostería de piedra, por lo que no había necesidad de recurrir a maestros carpinteros ni a conseguir la madera requerida para andamios y cimbras en una zona con escaso arbolado. Por otra parte, en lugar de tener que elevar materiales y obreros por medio de andamios y grúas de madera,

se levantó gradualmente una ancha estructura en forma de muro corrido de adobe fortificado por los pilares de piedra mamposteada que se erigían simultáneamente permitiendo la circulación horizontal de los trabajadores y el traslado de materiales por la parte superior del muro. Sobre los trabajos para la rehabilitación estructural de la arquería de Tepeyahualco Después de casi 450 años en pie, distintas zonas del acueducto mostraban pérdida parcial del mortero utilizado como aglutinante en la mampostería, superficial en algunos sitios, pero en otros el problema se agravaba, ya que la falta de mortero era la causa del desprendimiento de piedras y de notables horadaciones que reducían la capacidad estructural de la obra de albañilería y aceleraban su deterioro. La pérdida de mortero afectó la transferencia de carga entre piedras consecutivas y, al ocasionar la concentración de esfuerzos, generaba la rotura de piezas. El mayor problema desde el punto de vista estructural consistía en la presencia de grietas longitudinales en las caras de las columnas perpendiculares al plano de la construcción y en el intradós de los arcos,

Vista aérea de la arquería mayor en la barranca de Tepeyahualco.

Sistema mestizo de edificación de arquerías con cimbra de adobe. Sólo se utilizó en el acueducto de Tepeapulco y en el sistema hidráulico de Tembleque.

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Se consolidó la mampostería de columnas, arcos y canal, y se reemplazó el recubrimiento del interior de este último. Comentarios finales La arquería monumental ha logrado conservarse gracias a la excelente calidad de su construcción; sin embargo, en algunos tramos se han presentado daños de carácter estructural, particularmente en los de mayor altura. Es de hacer notar que esta obra es de carácter civil, desarrollada por espíritu e iniciativa comunitaria en favor del bien común. No contó, como otras obras levantadas durante ese periodo, con recursos asignados por las autoridades virreinales para el efecto, ya que se llevó a cabo sin el apoyo de la Corona española. El acueducto fue construido mayoritariamente con aportaciones de las corporaciones indígenas participantes, quedando únicamente libeTrabajos para la rehabilitación estructural de la arquería monumental de Terados del pago de tributos durante peyahualco. varios años por concesión del rey Felipe II, aconsejado por el segundo cuya trayectoria coincidía con el borde entre las piedras virrey de la Nueva España, Luis de Velasco el Viejo. En el labradas que forman las aristas de dichos elementos y sistema de canalización desarrollado por el franciscano la mampostería de calicanto. Tembleque junto a los indígenas de Zacuala, Tlaquilpa, En 2014, Roberto Meli Piralla y Abraham Sánchez RaZempoala y Otumba se conjugaron de una manera por mírez realizaron un proyecto para restaurar la integridad demás ingeniosa saberes y tecnologías derivados del estructural de la arquería de Tepeyehualco, de un peso conocimiento de la hidráulica romana, árabe-andaluza, estimado de 14,285 t. Las acciones más importantes se renacentista y precolombina, dando como resultado concentraron en las pilas más altas que alcanzan cargas una notable obra maestra de la arquitectura del agua de hasta 625 t. Las acciones encaminadas a restituir la histórica y de la adaptación del ser humano a un agreste integridad de la mampostería incluyeron la eliminación medio ambiente. de la flora parasitaria, la reposición del mortero perdido, Un elemento excepcional que envuelve la realización la reposición de las piedras desprendidas o fracturadas de este canal es la participación activa de la mujer para y la consolidación de la mampostería mediante inyecproveer los fondos destinados a la adquisición de maciones de lechadas fluidas para rellenar las cavidades y teriales de construcción. Respecto al financiamiento de las grietas internas de la mampostería. los trabajos, Tembleque recurrió al trabajo solidario de Para confinar las pilas se colocaron zunchos forlas mujeres para apoyar a los canteros y albañiles que mados por cuatro ángulos de acero inoxidable en las tenían que apartarse de sus hogares por espacios de esquinas de la pila interconectados por ocho barras del tiempo bastante prolongados mismo material provistas de rosca y tuercas en los extremos, para que el dispositivo pueda apretarse y confine Elaborado por Carlos A. Herrera Anda con base en las siguientes fuentes: Abraham Sánchez R. y Roberto Meli P., Diagnóstico y rehabilitación esla sección de la columna evitando con ello el desarrollo tructural del Acueducto del Padre Tembleque, IC 559, México, node grietas verticales en las columnas. viembre-diciembre de 2015. Los arcos se confinaron mediante la colocación de Enrique Santoyo V. y Efraín Ovando S. Acueducto del padre Francisco de barras de acero inoxidable transversales cruzando el Tembleque, IC 513, México, enero de 2012. Luis Ignacio Gómez A., Acueducto del Padre Tembleque, México, INAH, espesor de los arcos y uniendo las dovelas de esquina 2015. a la mampostería de calicanto del intradós de los arcos para evitar la reapertura de grietas longitudinales que ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? afectan la parte inferior del canal. Escríbanos a ic@heliosmx.org

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ALREDEDOR DEL MUNDO

Traslado de edificios en China Algunas ciudades chinas han puesto en marcha nuevas campañas de conservación arquitectónica utilizando tecnologías avanzadas que permiten reubicar edificios antiguos en lugar de demolerlos. Toda una industria ha emergido para hacer posible esta hazaña de la ingeniería: unas empresas deslizan edificios utilizando rieles, otras desmontan las estructuras de arriba abajo y las reconstruyen. Desde mediados del decenio de 1970, la conservación arquitectónica tomó fuerza en China. En los ochenta, el gobierno aprobó una ley de preservación del patrimonio, y en los años siguientes, edificios, barrios e incluso pueblos enteros recibieron apoyo estatal para mantener sus apariencias históricas. No obstante, la urbanización incesante constituye una amenaza importante para el patrimonio arquitectónico, y por ello el gobierno ha optado, en varios casos, por la reubicación en vez de la demolición. Hay dos formas principales de mover una estructura: desarmarla y luego volver a montarla en el destino requerido o transportarla entera. Para esto último, el edificio puede deslizarse sobre rieles o colocarse sobre una plataforma móvil que es tirada por enormes vehículos. La técnica mayormente utilizada en China para el traslado de edificios completos ha sido insertando bajo la estructura vigas de acero; se coloca una red de gatos hidráulicos bajo el marco y se eleva la estructura mediante un sistema unificado. Se van apilando vigas cajón para soportar la estructura a medida que se va elevando, y una vez que está a la altura suficiente, se introduce debajo la plataforma o los rieles sobre los que será transportado el edificio a su destino final. Reubicaciones y traslados en el nuevo siglo El templo Zhang Fei fue construido durante la dinastía Song del norte (960-1127) en conmemoración del general Zhang Fei, y fue restaurado por el emperador Tongzhi en el siglo XIX. En el año 2000, durante la construcción de la Presa de las Tres Gargantas, tuvo que ser desplazado 32 km a un costo de 70 millones de yuanes (6,840,000 euros). En este caso, el templo fue desmontado de su sitio original y vuelto a armar en su nueva ubicación. En 2001, el Salón de Asambleas del Gremio de Jinlun, en la ciudad de Guangzhou, fue una de las primeras estructuras que se trasladó completa. Construido a principios

Edificio de la escuela primaria Lagena: a) vista aérea del edificio en forma de T; b) detalle de las piernas robóticas instaladas bajo el edificio para su traslado.

de 1700, durante la dinastía Qing, se movió unos 80 metros para permitir la construcción de la carretera Kangwang. La Asociación de Fuego Hankou Yiyong, un edificio erigido por bomberos voluntarios hace unos 100 años

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Traslado de edificios en China

hueco debajo de la estructura, que ahora tiene un metro más de altura, se usaron unos 20 mil ladrillos y se inyectó cemento en los cimientos. El proceso duró 15 días. En 2019, China batió otro récord en el sector al conseguir rotar en un ángulo de 90 grados una terminal de autobuses entera, en Xiamen. Los ingenieros tardaron poco más de un mes en pivotar las 30 mil toneladas del edificio, utilizando para ello 532 gatos hidráulicos. La finalidad fue conseguir que hubiera espacio para una nueva estación de trenes de alta velocidad.

El edificio de bomberos voluntarios se movió 90 metros sobre rieles.

La estación de autobuses de Xiamen fue rotada 90°.

y que está clasificado como sitio histórico en Wuhan, provincia de Hubei, fue deslizado 90 metros encima de un conjunto de rieles porque el terreno en el que se encontraba había sido comprado por unos promotores inmobiliarios. El edificio de Zhengguanghe, un almacén en la provincia de Guangxi, entró en el libro Guiness de los récords en 2014 por ser el más pesado que se hubiera movido, con 15,140 toneladas. El histórico edificio de seis pisos de estilo occidental, diseñado por el arquitecto británico George Wilson y construido en 1935, se desplazó 38 metros y el proceso duró 11 días. En septiembre de 2017, la Sala Mahavira, pabellón principal del Templo del Buda de Jade, con 135 años de antigüedad, fue movido 30 metros hacia el norte para ampliar su capacidad de recibir visitantes y también para reforzar su estructura. Para mover el enorme templo sin dañarlo, se crearon 10 rieles sobre los que la estructura, alzada por un sistema de 46 gatos hidráulicos, se movió a un ritmo de 3 centímetros por minuto. Para llenar el

Shanghái Se puede decir que Shanghái ha sido la ciudad más progresista de China en lo que respecta a la preservación del patrimonio. Más allá de la conservación de edificios históricos y su “reconversión” en negocios o sitios culturales, la ciudad también tiene un historial de reubicación de edificios antiguos. La Sala de Conciertos de la ciudad, construida en 1930, se trasladó para permitir la construcción de la carretera elevada de Yan’an. El método utilizado fue el levantamiento del edificio para colocar una plataforma con la cual lo deslizaron 66 metros. Luego fue levantado de nuevo a unos dos metros del suelo mientras le construían una nueva base. Más recientemente, en 2018, la ciudad reubicó un edificio de 90 años en el distrito de Hongkou, en lo que se consideró el proyecto de reubicación más complejo de Shanghái hasta ese momento, según la agencia estatal de noticias Xinhua. En un movimiento planificado en zigzag, el edificio fue desplazado casi 7,000 metros, girado 90 grados y elevado medio metro. El giro, a decir de los ingenieros responsables del proyecto, se convirtió en la parte más difícil, ya que se requirieron elaborados cálculos y técnicas muy precisas para equilibrar las fuerzas ejercidas, pues de lo contrario la estructura se habría dañado. En 2019, un bloque de viviendas de 116 años de antigüedad en el distrito de Yangpu se trasladó 50 metros para dar paso a la construcción de un nuevo túnel bajo el río Huangpu. En julio de 2020, cinco edificios históricos del mayor proyecto de renovación urbana de Shanghái en Jing’an fueron trasladados 2 kilómetros, lo que supone el mayor traslado y la mayor distancia hasta la fecha. Un caso emblemático e innovador El edificio de la escuela primaria Lagena fue erigido en 1935 por el Consejo Municipal de la antigua concesión francesa de Shanghái. Se trata de una enorme construcción de cinco pisos en forma de T, localizada en el distrito oriental de Huangpu, que se utilizó como edificio escolar hasta 2018, cuando resultó estar localizado en un espacio donde se va a crear un complejo comercial y de oficinas de 390,000 metros cuadrados. El edificio, que pesa 7,600 toneladas, planteó un nuevo reto para las técnicas utilizadas hasta entonces

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Traslado de edificios en China

(2020) para mover edificios, pues las estructuras previamente reubicadas eran cuadradas o rectangulares, y la forma irregular de la escuela significó que los métodos tradicionales de tirar o deslizar podían no funcionar al no resistir el edificio las fuerzas laterales. También se requería que la estructura fuese rotada para seguir la ruta hacia su reubicación, en lugar de simplemente moverse en línea recta –otro desafío que requería un nuevo método. Expertos y técnicos se reunieron para discutir las posibilidades y probar una serie de tecnologías diferentes antes de decidirse por la “máquina caminadora”, creación de la empresa que finalmente se hizo cargo del proyecto. Esta nueva técnica incluía la utilización de dispositivos robóticos para imitar el desplazamiento humano. Los trabajadores excavaron primero los cimientos del edificio y posteriormente instalaron 198 gatos hidráulicos robotizados debajo de la estructura. Cada dispositivo robótico podía elevarse o moverse hacia adelante; se dividieron en dos grupos principales que ejecutaban tales movimientos alternadamente y procedían a manera de una zancada humana. Los sofisticados patrones de movimiento fueron controlados a través de sensores instalados en cada dispositivo robótico. Por la forma irregular del edificio, los patrones de movimiento podían conducir a desplazamientos diferenciales, un hecho que podía desembocar en fallas estructurales, por lo que hubo que desarrollar un algoritmo para mover el edificio a lo largo de 62 metros y simultáneamente rotarlo 21 grados, lo cual se logró en el transcurso de 18 días. La reubicación se completó el 15 de octubre de 2020, con el antiguo edificio escolar listo para convertirse en un centro para la protección del patrimonio y la educación cultural. El proyecto marca la primera vez que este método de “máquina caminadora” se utiliza en Shanghái para reubicar un edificio histórico Elaborado por Helios Comunicación con base en las siguientes fuentes: edition.cnn.com/style/article/shanghai-relocate-building-preservationintl-hnk-scli/index.html science.howstuffworks.com/engineering/structural/heaviest-buildingmoved.htm www.alamy.com/a-116-year-old-housing-block-is-pictured-after-beingmoved-to-make-way-for-construction-of-a-new-tunnel-beneath-thehuangpu-river-in-shanghai-china-image261776988.html www.bbc.com/mundo/noticias-54652634 www.eulixe.com/video/viral/30000-ton-bus-terminal-moved-horizontallyin-xiamen-china/20190918120530016563.html www.facilitiesnet.com/facilitiesmanagement/tip/Chinese-Building-Walksto-New-Location-Wait-What--47202 www.lavanguardia.com/cultura/20170314/42855134962/china-monumentos-reubicar-desplazar-mover.html#foto-3 www.shine.cn/news/metro/1901077733/ www.thecivilengineer.org/news-center/latest-news/item/2387-5-storybuilding-in-china-is-relocated-using-robotics-technologytheconstructor.org/structures/structure-relocation/37028/ ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

Un caballero ladrón

Lupin Netflix La serie narra la historia de Assane Diop, un joven cuyo padre es encarcelado por un delito que no cometió. Antes de ser llevado a prisión, le deja a Assane un libro sobre las aventuras de Arsenio Lupin, el ladrón de guante blanco creado por Maurice Leblanc. Diop tiene la brillante inteligencia de Lupin y busca sobrevivir con lo que aprende de los libros de Leblanc, convirtiéndose así en el discípulo espiritual del ladrón de la literatura pero con el objetivo real de encontrar la verdad sobre la muerte de su padre y cobrar venganza

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2021

AGENDA

ULTURA

A prueba de fuego

Septiembre 7 al 9 XXVIII Congreso Internacional Ambiental / The Green Expo Global Resources Environmental & Energy Network Ciudad de México www.thegreenexpo.com.mx Septiembre 29 a octubre 2 XXIII Reunión Nacional de Ingeniería de Vías Terrestres “Ingeniería para el desarrollo y sistemas de movilidad” Evento híbrido Oaxaca, México www.amivtac.org Octubre 13 al 15 Expo CIHAC Centro Impulsor de la Construcción y la Habitación Ciudad de México www.cihac.com.mx

Noviembre 9 al 11 Intertraffic México 5ª edición y IV Congreso Iberoamericano ITS Intertraffic, Alianza Nacional para la Seguridad Vial (Anasevi) e ITS México Ciudad de México www.intertraffic.com/es/mexico Noviembre 23 al 26 31 Congreso Nacional de Ingeniería Civil Colegio de Ingenieros Civiles de México, A. C. Ciudad de México congresonacionaldeingenieriacivil.mx

Javier Moro Espasa, 2020

2022

Rafael Guastavino fue un arquitecto valenciano formado en Barcelona que en 1881 fue a vivir a Nueva York y al final de su vida había construido en esa ciudad, con su propio sistema de bóvedas, 360 edificios. Javier Moro relata en este libro la vida de Guastavino a través de las palabras y la mirada de su hijo menor, cuyas intimidades, motivaciones y luchas personales también tenemos la oportunidad de conocer. Lo hace en primera persona, dando un carácter más humano y más potente que el que cabría esperar en una biografía. A prueba de fuego presenta al Rafael Guastavino arquitecto, al que honra. Pero también desnuda su alma a través de un relato personal y emocionante

Febrero 2 al 5 XXIII Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica Sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica, A. C. Querétaro, México smis.org.mx/cnis2022

Marzo 3 y 4 5o Simposio Internacional de Cimentaciones Profundas Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica, A. C. Ciudad de México www.smig.org.mx

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