Ingeniería Civil IC 638 febrero 2023

La sequía en el norte de México y el oeste de Estados Unidos

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sumario

Número 638, febrero de 2023

3

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MENSAJE DEL PRESIDENTE

PLANEACIÓN / FACTORES HUMANOS EN LAS FALLAS DE INGENIERÍA CIVIL Y EN LOS IMPACTOS SOCIOAMBIENTALES / LUIS E. MONTAÑEZ CARTAXO

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TECNOLOGÍA / INTELIGENCIA ARTIFICIAL Y SU IMPACTO EN LA INGENIERÍA CIVIL / CARLOS ALFONSO HERRERA ANDA

INGENIERÍA SÍSMICA / ACTUALIZACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL DE LOS PLANTELES EDUCATIVOS EN LA CDMX / RENATO BERRÓN RUIZ Y DONET GONZÁLEZ GARCÍA

20

TEMA DE PORTADA: PREVENCIÓN / LA SEQUÍA EN EL NORTE DE MÉXICO Y EL OESTE DE ESTADOS UNIDOS / KAMEL ATHIE FLORES

26

OBRAS SUBTERRÁNEAS / EL TÚNEL, RELEVANTE COMPONENTE DE LAS OBRAS CIVILES / JUAN JACOBO SCHMITTER MARTÍN DEL CAMPO

Dirección General

Ascensión Medina Nieves

Consejo Editorial del CICM

Presidente

Jorge Serra Moreno

VicePresidente

Alejandro Vázquez López consejeros

Felipe Ignacio Arreguín Cortés

Enrique Baena Ordaz

Luis Fernando Castrellón Terán

Esteban Figueroa Palacios

Carlos Alfonso Herrera Anda

Mauricio Jessurun Solomou

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Luis Montañez Cartaxo

Juan José Orozco y Orozco

Javier Ramírez Otero

Óscar Solís Yépez

Óscar Valle Molina

Alejandro Vázquez Vera

Miguel Ángel Vergara Sánchez

Dirección ejecutiva

Daniel N. Moser da Silva

Dirección editorial

Alicia Martínez Bravo

Coordinación de contenidos

Ángeles González Guerra

Diseño

Diego Meza Segura

Dirección comercial

Daniel N. Moser da Silva Comercialización

Laura Torres Cobos

Difusión

Bruno Moser Martínez

Dirección operativa

Alicia Martínez Bravo

Realización

HELIOS comunicación

+52 (55) 29 76 12 22

30

ALREDEDOR DEL MUNDO / EL DRENAJE DE LONDRES

DIÁLOGO / EL RETO MÁS IMPORTANTE QUE TENEMOS COMO PAÍS ES LA DESIGUALDAD / JOSÉ DOMINGO FIGUEROA PALACIOS 34

40

CULTURA / LIBRO JUANA, LA MUJER QUE FUE PAPA / ARTURO ORTEGA BLAKE

AGENDA / CONGRESOS, CONFERENCIAS…

IC Ingeniería Civil, año LXXIII, número 638, febrero de 2023, 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, Ciudad de México. Tel. 5606-2323, www.cicm.org.mx, helios@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: Ediciones de la Sierra Madre, 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 enero de 2022, con un tiraje de 4,000 ejemplares.

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Mensaje del presidente

Cómo contribuir a reducir la sequía

La sequía en México es un problema complejo cuya atención requiere la implementación de medidas en los ámbitos gubernamental, empresarial, social y personal. A continuación se presentan algunas medidas que pueden contribuir a reducir la sequía en México:

Promover la conservación del agua a través de la instauración de prácticas de uso eficiente, como la recolección de agua de lluvia, la reparación de fugas en las tuberías, el uso de sistemas de riego eficientes y la promoción del uso de tecnologías de ahorro de agua en hogares y empresas.

Establecer prácticas agrícolas sostenibles, por ejemplo la rotación de cultivos, el uso de variedades de plantas resistentes a la sequía y la implementación de técnicas de riego eficientes.

Impulsar la reforestación y restauración de ecosistemas; la vegetación contribuye a retener la humedad en el suelo, lo que a su vez ayuda a conservar un flujo constante de agua en las cuencas hidrográficas.

Fomentar la conciencia y educación sobre la sequía hasta en los niveles social, escolar y personal a través de campañas de información y talleres educativos.

Instaurar políticas públicas que incluyan la elaboración de programas de conservación del agua, la promoción de prácticas agrícolas sostenibles, la restauración de ecosistemas y la aplicación de sistemas de alerta temprana para la sequía.

En general, las reservas de agua en México son limitadas y están sujetas a la variabilidad climática y a la sobreexplotación. Es importante que se instauren medidas para conservar y gestionar adecuadamente las reservas de agua en el país y de esa manera garantizar su disponibilidad a largo plazo.

XXXIX CONSEJO DIRECTIVO

Presidente

Jorge Serra Moreno

Vicepresidentes

José Cruz Alférez Ortega

Felipe Ignacio Arreguín Cortés

Verónica Flores Déleon

Juan Guillermo García Zavala

Walter Iván Paniagua Zavala

Luis Francisco Robledo Cabello

Alejandro Vázquez López

José Arturo Zárate Martínez

Primer secretario propietario

Luis Antonio Attias Bernárdez

Primera secretaria suplente

Ana Bertha Haro Sánchez

Segundo secretario propietario

Carlos Alfonso Herrera Anda

Segunda secretaria suplente

Pisis M. Luna Lira

Tesorero

Mario Olguín Azpeitia

Subtesorero

Regino del Pozo Calvete

Consejeros

Renato Berrón Ruiz

Juan Cuatecontzi Rodríguez

David Oswaldo Cruz Velasco

Luis Armando Díaz Infante Chapa

Luciano Roberto Fernández Sola

Juan Carlos García Salas

Celina González Jiménez

Mauricio Jessurun Solomou

Reyes Juárez del Ángel

Luis Enrique Montañez Cartaxo

Juan José Orozco y Orozco

Juan Carlos Santos Fernández

Óscar Solís Yépez

Guadalupe Monserrat Vázquez Gámez

Jesús Felipe Verdugo López

Jorge

Serra Moreno

Presidente del XXXIX Consejo Directivo

José Santiago Villanueva Martínez

www.cicm.org.mx

LUIS E. MONTAÑEZ CARTAXO

Ingeniero civil, maestro en Ingeniería. Coordinador adjunto del Comité de Medio Ambiente y Sustentabilidad del CICM, expresidente de la IAIA y presidente del Consejo Mexicano para la Evaluación de Impactos.

Factores humanos en las fallas de ingeniería civil y en los impactos socioambientales

En este artículo se presenta un resumen del artículo de George F. Sowers en el que evalúa qué tanto influyen los rasgos humanos en las fallas técnicas de obras, y después se establece una tesis acerca de la diferencia entre el momento en que se originan las fallas de carácter ambiental y social de proyectos y el momento en que estas fallas ocurren o se hacen evidentes, así como la influencia humana en estos acontecimientos.

George F. Sowers fue un reconocido ingeniero civil, especialista en geotecnia, quien a lo largo de más de 50 años de vida profesional analizó cientos de fallas en obras civiles. Encontró que, en muchos casos de falla, el conocimiento científico y la experiencia técnica en ingeniería civil fueron hechos a un lado por las actitudes, costumbres y procedimientos de los ingenieros. En 1993 publicó un artículo cuyo objetivo era evaluar qué tanto los rasgos humanos influyen en las fallas técnicas de obras y ofrecer recomendaciones para reducir la incidencia de fallas por esa causa. Sus resultados se basaron en unos 500 casos analizados. La mayoría de los casos de falla analizados tenía que ver con condiciones de suelo o roca; sin embargo, los proyectos

estudiados abarcan un amplio espectro de la práctica de la ingeniería: cimentaciones, presas de tierra, excavaciones, túneles, carreteras, rellenos sanitarios, estructuras marinas y portuarias, y construcción pesada.

En la primera parte de este artículo se presenta un resumen de esa publicación (Sowers, 1993) y después se establece una tesis acerca de la diferencia entre el momento en que se originan las fallas de carácter ambiental y social de proyectos y el momento en que estas fallas ocurren o se hacen evidentes, así como la influencia humana en estos acontecimientos.

En lo que sigue se entenderá por falla en obras civiles a la ruptura o colapso de una parte importante o de todo un proyecto, o cuando la operación de un proyecto haya causado daños significativos a terceras partes.

Origen y ocurrencia de las fallas de ingeniería, según Sowers

La responsabilidad humana en las fallas de los proyectos se origina en cualquier etapa de un proyecto, ya sea durante la planificación, el diseño, la construcción o su operación. Sowers encontró que el origen de los problemas de ingeniería se concentra en las fases de diseño (58%) y construcción (38%), como se aprecia en la figura 1.

Además, llegó a la conclusión siguiente: del total de fallas con origen en la etapa de diseño de proyectos, un tercio se manifiesta durante la construcción y dos tercios durante la operación (véase figura 1). Una cantidad muy significativa de fallas de operación ocurre justo al poner

Figura 1. Origen y ocurrencia de fallas en ingeniería civil.

(Adaptada de Sowers, 1993).

Nota: las columnas no suman 100% debido a redondeo de las cifras.

en servicio el proyecto y durante el primer año de servicio; el resto se distribuye a lo largo de la vida de la obra. De las fallas ocurridas durante construcción, aproximadamente la mitad se origina en la etapa de diseño y la otra mitad durante la construcción misma (figura 1). Esta información contradice la creencia de muchos ingenieros en el sentido de que la mayoría de los problemas constructivos se producen solo por causas constructivas y también la de muchos otros que piensan que los problemas de construcción se originan únicamente durante el diseño del proyecto.

Clasificación de las causas de falla

Según Sowers (1993), las causas de problemas serios de ingeniería pueden dividirse en tres categorías: a) ausencia de conocimiento o de tecnología apropiados; b) ignorancia de conocimientos teóricos o de tecnología disponibles, y c) rechazo al uso de tecnología o conocimientos disponibles.

Ausencia de conocimiento o de tecnología apropiados

Se entiende que el nivel adecuado de conocimiento y habilidades es el que practica la mayoría de los ingenieros en la disciplina particular que corresponda en un momento dado; esto contrasta con lo que algunos llaman “estado del arte”, considerado como los grados de conocimiento y de tecnología máximos posibles.

La ausencia de conocimiento tiene dos dimensiones: ausencia de datos y ausencia de conocimientos teóricos o experiencia. Aquí nos referimos a la segunda condición, ya que en la primera puede ser que la ausencia de datos se deba a falta de recopilación de información, muestreos, pruebas de laboratorio, etcétera.

Sowers encontró que solamente 12% de las fallas son atribuibles a ausencia de tecnología apropiada al momento de desarrollar un proyecto en sus diferentes fases.

Ignorancia de prácticas de ingeniería o de tecnología disponibles

La falla ocurre porque personas sin la adecuada preparación o comprensión para tomar decisiones las toman y resultan equivocadas. Esta falta de conocimiento tiene dos dimensiones. Una es la falta de conocimiento suficientemente profundo, donde un ingeniero capacitado para la toma de decisiones de carácter general carece de la debida preparación especializada para una determinada actividad. La segunda dimensión de fallas por ignorancia se refiere a la toma de decisiones multidisciplinaria sin la debida amplitud de conocimiento.

Otra causa de las fallas por ignorancia es la falta de seguimiento de novedades ingenieriles; algunos ingenieros aprenden muy poco después de haber terminado su educación profesional formal.

La confianza ciega en métodos computacionales de análisis es la tercera dimensión de la ignorancia. Hoy en día, con el uso generalizado de programas de

computadora, muy frecuentemente los resultados parecen creíbles porque los datos crudos se manipulan y se reconstruyen de manera visualmente atractiva y los resultados se expresan de tal forma que parecen evidenciar gran precisión, sin que se entienda cómo o por qué. Con base en el historial de casos analizados por Sowers (1993), 33% de las fallas se deben a ignorancia.

Rechazo al uso de tecnología o conocimientos disponibles

Este apartado se refiere a las situaciones en las que el ingeniero conocía y entendía la tecnología disponible pero falló en aplicar esos conocimientos a la situación que condujo a la falla. A pesar de que la decisión es muchas veces una acción maliciosa o negligente, en otras ocasiones no lo es; cadenas de circunstancias, a veces ocultas en malos hábitos, presiones de los administradores, los políticos o la sociedad, son frecuentemente las responsables.

Sowers encontró que hay tres dimensiones del rechazo o desprecio: comunicación deficiente, falta de coordinación (no hay comunicación) y reacciones desmedidas a presiones (comunicación maliciosa).

La comunicación precisa es esencial en el trabajo de ingeniería por la gran diversidad de personas y organizaciones involucradas en las etapas de planificación, diseño, construcción y operación de proyectos. Las mejores muestras de mala comunicación se encuentran en algunas especificaciones ingenieriles. El lenguaje legaloide hace que la información sea ambigua y las responsabilidades establecidas en esos documentos hacen que a veces se le traslade al constructor la toma de decisiones propias del dueño del proyecto y del diseñador. La buena comunicación no solo tiene sentido per se, sino que hoy en día se ha convertido en una necesidad legal.

La falta de comunicación es un problema distinto. Algunas veces es intencional, como por ejemplo evitar la inclusión en las bases de licitación de información adversa sobre resultados de sondeos de suelos porque se teme que esto incremente el costo del proyecto.

La coordinación requiere comunicación en dos sentidos y el trabajo conjunto entre diversas disciplinas y fases de un proyecto. Comúnmente se basa en el hábito

Etapa del proyecto Origen del problema (%)

del probema (%)

Factores humanos en las fallas de ingeniería civil y en los

o está formalizada por la estructura organizacional que define responsabilidades e impone reglas que controlan la comunicación. A veces estas reglas se diseñan para preservar jurisdicción, área de influencia y falso orgullo grupal. Los proyectos multidisciplinarios y aquellos que involucran diversas instancias políticas o grandes entidades de gobierno sufren más de inadecuada coordinación que los proyectos pequeños.

Las presiones sobre los ingenieros, en forma individual o en grupo, causan muchas veces el rechazo a la aplicación de tecnología disponible, que se traduce en problemas serios y fallas. Estas presiones proceden de diferentes fuentes: el cliente o el jefe; el público, incluidos los medios de comunicación; constructores y trabajadores de la construcción; políticos; abogados; pares; y las propias creencias, aspiraciones y ego del ingeniero. Desafortunadamente, cualquiera de estas presiones puede ejercer una indebida influencia en el ingeniero y así trastocar la obligación profesional que tiene de balancear presiones conflictivas reales. Si el ingeniero no puede mantener el balance, entonces se pueden producir las fallas.

El tiempo y el dinero son limitantes que avivan las presiones sobre individuos y organizaciones. Son muchas veces las fuerzas últimas que obligan al ingeniero a rechazar la tecnología disponible en ese momento. El ingeniero está casi siempre presionado por tiempo y dinero; es decir, hasta cierto punto estas presiones son legítimas. La esencia de una sana ingeniería es resolver un problema a tiempo, con una relación beneficio-costo positiva y con un apropiado margen de seguridad. Si las limitaciones de tiempo y dinero ponen en peligro el desempeño de una obra y su seguridad, entonces se está frente a un caso de mala ingeniería.

Sowers encontró que el 55% de las fallas son debidas al rechazo a usar tecnología disponible en el momento, incluidas falta de coordinación y comunicación defectuosa. El análisis demuestra que al menos 8% de las fallas relacionadas con no usar tecnología disponible puede atribuirse exclusivamente a comunicación defectuosa.

El manejo de presiones y su balance es un reto muy complicado. A pesar de que salvarlo supone reducir

la cantidad de fallas de ingeniería a la mitad, involucra fuerzas variables, tanto dentro como fuera del proceso de ingeniería, la mayoría de las cuales el ingeniero no puede controlar. Ciertamente el tiempo y el dinero son factores clave en el desarrollo de tecnología. Sin embargo, es interesante hacer notar que varios avances técnicos significativos, como la teoría de consolidación de Terzaghi (Goodman, 1999), se desarrollaron a expensas del tiempo libre de un hombre con muy reducido o nulo presupuesto.

Influencia de los factores humanos en los impactos ambientales y sociales de proyectos de infraestructura

Es factible apoyarse en el valiosísimo análisis de Sowers sobre fallas en ingeniería civil y geotécnica, para inferir qué es lo que puede ocurrir con respecto a los impactos ambientales y sociales no previstos de proyectos de infraestructura. Hablamos, para propósitos didácticos, de efectos ambientales, por un lado, y sociales, por otro, pero en realidad todo impacto ambiental tiene consecuencias sociales.

Podríamos aventurarnos a concluir que las razones que Sowers encontró como las principales causantes de fallas en ingeniería civil son las mismas que provocan que en la planificación, el diseño, la construcción y la operación de obras de infraestructura no se incorporen adecuadamente los aspectos ambientales y sociales:

a. Personas sin la adecuada preparación o comprensión para tomar decisiones las toman y resultan equivocadas debido a: i) falta de conocimiento suficientemente profundo, donde una persona con preparación para la toma de decisiones de carácter general carece de la debida preparación especializada para una determinada actividad (en este caso temas ambientales o sociales); ii) toma de decisiones multidisciplinaria (incluyendo temas ambientales o sociales) sin la debida amplitud de conocimiento, y iii) que quienes, careciendo de esos conocimientos, no tienen la disposición de escuchar y atender las recomendaciones de personas conocedoras.

b. Falta de actualización profesional (en temas ambientales, sociales o de desarrollo sustentable, así como de riesgo e incertidumbre).

c. Confianza ciega en métodos computacionales.

d. Fallas de comunicación.

Teniendo en cuenta los planes de estudio de las diversas carreras de ingeniería (civil, mecánica, eléctrica, etc.), resulta evidente que quienes cuentan con poder de decisión sobre planificación, selección de sitios, diseño, construcción u operación de proyectos de infraestructura requieren la contribución de especialistas en diversos campos para desarrollar aceptablemente estas actividades.

Esto implica la necesidad de reforzar las capacidades de interacción del ingeniero con profesionistas y especialistas de otras disciplinas, algunas de ellas “ale-

Figura 3. Panorama de fallas de índole social.

Usos principales: Tanques y tuberías (exterior/interior)

jadas” de la ingeniería: biólogos, ecólogos, arqueólogos, antropólogos, sociólogos y otros. Un buen ingeniero no puede confiar ciegamente en lo que asesores en otras disciplinas opinan; debe tener conocimientos y el juicio ingenieril suficientes para poder ponderar el valor de las observaciones y recomendaciones de otros, manteniendo siempre una perspectiva integral del proyecto de que se trate.

Ciertamente, las presiones de tiempo y dinero influyen de manera directa en la calidad y cantidad de los estudios ambientales y sociales que pueden realizarse para el diseño de un proyecto dado. Es obligación del jefe de proyecto allegarse los recursos humanos y económicos suficientes y de manera oportuna para realizar estas actividades.

En resumen, las “soluciones” a las cuatro deficiencias a) a d) identificadas líneas arriba han sido propuestas por Sowers:

• Los ingenieros deben hacer a un lado su arrogancia e intolerancia acerca de otros puntos de vista.

• Especialistas y generalistas deben reconocer sus propias limitaciones, así como el valor esencial del conocimiento de otros colegas y profesionistas.

• Es responsabilidad profesional del ingeniero evitar tomar decisiones para las cuales no está calificado; esto requiere una honesta autoevaluación y firme disciplina personal.

• La comunicación precisa es esencial en el trabajo de ingeniería. La comunicación es una habilidad; por lo, tanto el ingeniero puede ser educado al respecto, tanto en la escuela profesional como en cursos de educación continua. Lo mismo puede decirse de temas como evaluación integral de proyectos, gestión ambiental, métodos de evaluación de impacto ambiental y social, y evaluación ambiental estratégica.

• La coordinación requiere un análisis del proceso entero de toma de decisiones. Esto incluye los procedimientos para comunicarse entre grupos; se deben echar por tierra muros de elitismo, prejuicio y jurisdicción.

Por último, pero no por eso menos importante, cabe destacar una diferencia notable entre las “fallas” de ca-

u El manejo de presiones y su balance es un reto muy complicado. A pesar de que salvarlo supone reducir la cantidad de fallas de ingeniería a la mitad, involucra fuerzas variables, tanto dentro como fuera del proceso de ingeniería, la mayoría de las cuales el ingeniero no puede controlar. Ciertamente el tiempo y el dinero son factores clave en el desarrollo de tecnología. Sin embargo, es interesante hacer notar que varios avances técnicos significativos, como la teoría de consolidación de Terzaghi, se desarrollaron a expensas del tiempo libre de un hombre con muy reducido o nulo presupuesto.

rácter ambiental, por un lado, las de índole social, por otro, y las de ingeniería civil, por último. Las primeras se originan en cualquier fase del proyecto, pero su generación se concentra en las etapas de planificación y diseño, y sus efectos se perciben habitualmente cuando entra en operación un proyecto, aunque también pueden resultar evidentes en la fase constructiva, sobre todo en proyectos lineales. En la figura 2 se remarca con líneas más gruesas lo dicho: las fallas se manifiestan en la etapa de operación, pero su origen se remonta a las etapas de planificación y diseño de los proyectos.

En cambio, las “fallas” de carácter social pueden ser notables desde la fase misma de planificación (véase figura 3); esto ocurre cuando un proyecto tarda en madurar y no es bien visto por al menos un sector de la población, como ocurre a menudo con proyectos de infraestructura de todo tipo. El entorno social es distinto de los entornos biótico e inerte, porque reacciona con anticipación al cambio.

Al contrastar entre sí las figuras 1, 2 y 3 resulta evidente de qué manera tan distinta debe abordar un proyecto hoy en día el tomador de decisiones en comparación con solo unos años atrás: en la primera figura aparecen únicamente cuatro flechas, en la segunda siete, y en la última, la cantidad llega a diez.

Conclusión

A manera de conclusión, es muy importante tener en cuenta los corolarios ambientales de Eccleston (2000) a las tres leyes fundamentales de Newton sobre el movimiento de los cuerpos:

Primera Ley Ambiental del Movimiento. El compromiso de la alta dirección con la calidad del ambiente tiende a continuar en la dirección de esa calidad, a menos que se opongan fuerzas en sentido contrario; la falta de compromiso con la excelencia ambiental tiende a promover la degradación del ambiente.

Segunda Ley Ambiental del Movimiento. La fuerza que una evaluación de impacto ambiental brinda a la protección del ambiente es igual a la masa de reflexión inicial acerca del proceso de planificación del proyecto multiplicada por el compromiso del tomador de decisiones con la protección del ambiente.

Tercera Ley Ambiental del Movimiento. Por cada promotor de un proyecto que intenta evadir el análisis de sus impactos en el ambiente y en la sociedad hay un adversario igual y de sentido contrario que está dispuesto a litigar

Referencias

Eccleston, C. H. (2000) Environmental impact statements: A comprehensive guide to project and strategic planning. John Wiley & Sons.

Goodman, R. E. (1999) Karl Terzaghi, the engineer as artist. American Society of Civil Engineers.

Sowers, G. F. (1993). Human factors in civil and geotechnical engineering failures. Journal of Geotechnical Engineering (2)119: 238-256.

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Factores humanos en las fallas de ingeniería civil y en los impactos socioambientales

Inteligencia artificial y su impacto en la ingeniería civil

Este artículo es un ejercicio realizado por Carlos Herrera Anda utilizando ChatGPT, que es un prototipo de chatbot de inteligencia artificial desarrollado en 2022 por OpenAI especializado en el diálogo y que está recibiendo enorme difusión y generando gran expectativa, al tiempo que es motivo de debate entre expertos de las más variadas disciplinas, planteando sus aspectos positivos y negativos. Esta, como muchas otras tecnologías –tal el caso de programas de computación–, son herramientas puestas al servicio de determinadas profesiones, de la humanidad en general, que deben necesariamente ser certificadas. Los profesionales o personas en general que utilizan estas herramientas, como es el caso que nos ocupa, tienen la responsabilidad ineludible de verificar su funcionamiento y los resultados que ofrecen, pues, como toda herramienta, si no se le dan las instrucciones y parámetros adecuados o el uso adecuado, los resultados serán imprecisos o equívocos.

La inteligencia artificial es una tecnología que está cambiando la forma en que vivimos, trabajamos y nos relacionamos con el mundo que nos rodea. Cada vez más, la IA se presenta en nuestro diario quehacer y se está convirtiendo en una parte integral de nuestras vidas. Desde la búsqueda en línea hasta la interacción con asistentes virtuales, la IA está haciendo nuestra vida más fácil y conveniente.

En el ámbito laboral, la inteligencia artificial (IA) está transformando la manera en que hacemos negocios y mejorando la eficiencia en las industrias. Por ejemplo, la automatización y el aprendizaje automático están permitiendo a las empresas procesar grandes cantidades de datos en un corto periodo, lo que les permite tomar decisiones informadas y mejorar sus operaciones. La IA también está ayudando a los trabajadores a ser más productivos y eficientes en sus roles, al liberarlos de tareas repetitivas y permitirles enfocarse en tareas más importantes y creativas.

En el entretenimiento, la IA está modificando también la forma en que consumimos e interactuamos con la música, el cine y los videojuegos. Desde la recomendación personalizada de contenido hasta la creación de personajes virtuales, la IA está aumentando la inmersión y la interacción con el entretenimiento.

En la vida cotidiana, la IA está facilitando nuestras tareas diarias y mejorando nuestra calidad de vida. Desde la programación de citas hasta la planificación de viajes, la IA está haciendo que nuestras vidas sean más sencillas y eficientes. Además, la IA también está ayudando a mejorar la salud y el bienestar, al proporcionar información y recomendaciones personalizadas sobre hábitos alimenticios y ejercicio físico.

La inteligencia artificial en diversos campos de la ingeniería civil

La IA es una tecnología que está revolucionando la forma en que hacemos las cosas y cómo solucionamos problemas en múltiples campos. La ingeniería civil, en particular, está experimentando un cambio significativo debido al impacto de la IA. La ingeniería civil es una disciplina crucial que abarca la planificación, diseño, construcción y mantenimiento de infraestructuras vitales como puentes, edificios, carreteras, entre otros. Con la ayuda de la IA, los ingenieros civiles están mejorando la eficiencia, la seguridad y la calidad de sus proyectos, mientras que también reducen los costos y los tiempos de construcción. En esta era de la tecnología avanzada, la IA está transformando la ingeniería civil de muchas maneras. En este artículo exploraremos cómo

la IA está impactando en la ingeniería civil y cómo está cambiando la forma en que abordamos los desafíos en este campo.

La inteligencia artificial está teniendo un impacto significativo en varios aspectos de la ingeniería civil, incluyendo:

• Planificación y diseño. La IA está ayudando a los ingenieros civiles a planificar y diseñar proyectos de manera más eficiente y precisa. Por ejemplo, los algoritmos de aprendizaje automático pueden analizar grandes cantidades de datos y generar modelos 3D detallados de edificios y estructuras.

• Análisis estructural. La IA está mejorando la capacidad de los ingenieros civiles para analizar la seguridad y la estabilidad de las estructuras. Por ejemplo, los algoritmos de aprendizaje automático pueden analizar y predecir las respuestas estructurales a diferentes cargas y condiciones climáticas.

• Construcción. La IA está revolucionando la forma en que se lleva a cabo la construcción. Por ejemplo, los robots y los drones están ayudando a automatizar tareas repetitivas y a mejorar la seguridad en el lugar de trabajo. Además, la IA está ayudando a los contratistas a monitorear el progreso del proyecto y a identificar posibles problemas antes de que ocurran.

• Mantenimiento y reparación. La IA está mejorando la capacidad de los ingenieros civiles para monitorear y mantener las estructuras y las infraestructuras. Por ejemplo, los sensores conectados pueden recopilar datos en tiempo real y alertar a los ingenieros sobre posibles problemas, lo que les permite realizar reparaciones preventivas antes de que se produzcan fallos graves.

• Investigación y desarrollo. La IA está impulsando la investigación y el desarrollo en ingeniería civil, permitiendo a los ingenieros investigar soluciones innovadoras y sostenibles a los desafíos actuales. Por ejemplo, la IA está ayudando a los ingenieros a desarrollar materiales más resistentes y duraderos y a diseñar estructuras más seguras y sostenibles.

• Ingeniería portuaria. La IA está ayudando a planificar y diseñar proyectos de manera más eficiente y precisa. Por ejemplo, los algoritmos de aprendizaje automático pueden analizar los patrones de tráfico y las condiciones climáticas para optimizar el diseño y la ubicación de los puertos y las estructuras. También está mejorando la capacidad de monitorear y mantener las estructuras y las infraestructuras. Por ejemplo, los sensores conectados pueden recopilar datos en tiempo real y alertar sobre posibles problemas, lo que permite realizar reparaciones preventivas antes de que se produzcan fallos graves; está ayudando a optimizar los procesos y a mejorar la eficiencia en los puertos mediante algoritmos de aprendizaje automático que pueden analizar los patrones de tráfico y las condiciones climáticas para optimizar la planificación de las operaciones y reducir los tiempos de espera.

• Hidráulica. La IA está ayudando a los ingenieros hidráulicos a monitorear y modelar los sistemas hídricos con mayor precisión y eficiencia. Por ejemplo, los sensores conectados pueden recopilar datos en tiempo real sobre las condiciones de los ríos y los acuíferos, y los algoritmos de aprendizaje automático pueden analizar estos datos para crear modelos precisos del sistema hídrico, o bien, a optimizar las infraestructuras hidráulicas, como las presas, los canales de riego y las estaciones de tratamiento de aguas residuales haciendo uso de algoritmos de aprendizaje automático que analizan los patrones de uso y los datos climáticos para optimizar la planificación y el diseño de estas infraestructuras. También, la IA está ayudando a analizar la calidad del agua con mayor rapidez y precisión mediante sensores que recopilan datos en tiempo real sobre la calidad del agua y los algoritmos de aprendizaje automático que analizan estos datos para identificar problemas y sugerir soluciones.

• Predicción de desastres. La IA está ayudando a predecir y mitigar los desastres naturales, como las tormentas y los maremotos, las inundaciones y sequías. Por ejemplo, los algoritmos de aprendizaje automático pueden analizar los datos climáticos y los patrones de mareas o de lluvias y cambios climáticos para predecir los impactos y tomar medidas preventivas.

• Geotecnia. La IA está ayudando a crear modelos geotécnicos más precisos y realistas. Por ejemplo, los algoritmos de aprendizaje automático pueden utilizar datos geotécnicos reales para mejorar la precisión de los modelos y simular cómo se comportarán los suelos en diferentes situaciones. Además, está posibilitando evaluar los riesgos geológicos con mayor precisión. Por ejemplo, los algoritmos de aprendizaje automático pueden analizar los patrones de actividad sísmica y los

La IA es una tecnología compleja y los profesionales de la ingeniería civil necesitan capacitación para poder aprovechar al máximo sus capacidades.

u La IA está mejorando la eficiencia, la seguridad y la calidad de la ingeniería civil de varias maneras, como el análisis y modelado de grandes cantidades de datos geotécnicos, estructurales y climáticos, entre otros, con una velocidad y precisión mucho mayor que la capacidad humana, lo que permite tomar decisiones más informadas y mejorar la planificación y el diseño de proyectos. La IA puede monitorizar en tiempo real el rendimiento de las estructuras y proporcionar información sobre su estado actual y su probable desgaste a lo largo del tiempo, permitiendo realizar mantenimiento preventivo y mejorar la vida útil de las estructuras.

datos geológicos para predecir con mayor precisión la probabilidad de deslizamientos de tierra u otros eventos geológicos peligrosos.

En suma, la IA está mejorando la eficiencia, la seguridad y la calidad de la ingeniería civil de varias maneras, como el análisis y modelado de grandes cantidades de datos geotécnicos, estructurales y climáticos, entre otros, con una velocidad y precisión mucho mayor que la capacidad humana, lo que permite tomar decisiones más informadas y mejorar la planificación y el diseño de proyectos. La IA puede monitorizar en tiempo real el rendimiento de las estructuras y proporcionar información sobre su estado actual y su probable desgaste a lo largo del tiempo, permitiendo realizar mantenimiento preventivo y mejorar la vida útil de las estructuras. Otra aplicación es simular y probar virtualmente diferentes escenarios y materiales con la intención de evaluar su desempeño antes de construir en el mundo real. En general, la IA permite a los ingenieros completar proyectos más rápidamente y con un menor costo al optimizar los procesos de planificación, diseño, construcción y mantenimiento.

Los desafíos y retos que presenta la inteligencia artificial a la ingeniería civil Sin embargo, debe tenerse presente, frente a lo anterior, que a pesar de los muchos beneficios, descubrimientos e innovaciones que ha traído la inteligencia artificial a la ingeniería civil, también presenta algunos desafíos importantes que deben ser abordados:

• Integración con los procesos y sistemas existentes. La IA es una tecnología emergente y, en muchos casos, aún no se ha integrado completamente con los procesos y sistemas existentes en la industria de la ingeniería civil. Esto puede crear incompatibilidades y dificultades en la adopción de la tecnología.

• Falta de confianza en la tecnología. Aún hay una falta de confianza en la IA y sus capacidades, especialmente entre los profesionales de la ingeniería civil, que pueden temer que la tecnología los desplace.

Esta falta de confianza puede ser un obstáculo para la adopción de la IA en la industria.

• Necesidad de capacitar a los profesionales. La IA es una tecnología compleja y los profesionales de la ingeniería civil necesitan capacitación para poder aprovechar al máximo sus capacidades. La falta de profesionales capacitados en IA en la industria de la ingeniería civil puede retrasar su adopción y uso.

En conclusión

La IA se está presentando cada vez más en distintos ámbitos de nuestro día a día y está transformando la forma en que vivimos, trabajamos y nos relacionamos con el mundo. Con el avance de la tecnología, es probable que la IA siga teniendo un impacto cada vez más significativo en nuestras vidas, mejorándolas de muchas maneras. Sin embargo, también es importante tener en cuenta los desafíos éticos y sociales que plantea la IA y abordarlos adecuadamente para asegurar que su impacto sea positivo y equitativo.

El futuro de la intersección de la inteligencia artificial con la ingeniería civil es prometedor e ilimitado. La combinación de la inteligencia artificial con la ingeniería civil puede revolucionar la forma en que se construyen y se mantienen las infraestructuras, mejorando la eficiencia, la seguridad y la calidad de los proyectos.

La IA puede ser utilizada para analizar grandes cantidades de datos y realizar simulaciones en tiempo real, lo que permitirá a los ingenieros civiles tomar decisiones más informadas y precisas en la planificación, diseño y construcción de proyectos. También puede ser utilizada para monitorear la seguridad y la integridad estructural de las infraestructuras existentes, lo que ayudará a prevenir accidentes y colapsos.

Además, la IA puede ser utilizada para automatizar muchos procesos repetitivos y tediosos en la ingeniería civil, lo que reducirá los costos y los tiempos de proyectos y liberará a los ingenieros civiles para concentrarse en tareas más importantes y críticas.

Sin duda, los desafíos que la IA presenta en la ingeniería civil requieren un enfoque colaborativo y de solución de problemas por parte de los profesionales, las empresas y las instituciones educativas para lograr una integración exitosa y un uso más amplio de la tecnología en la industria.

En conclusión, la intersección de la IA con la ingeniería civil es una combinación poderosa que está impulsando la innovación y la sostenibilidad de los proyectos, lo que puede mejorar significativamente la industria y transformar la forma en que se construyen y se mantienen las infraestructuras en todo el mundo. Es importante seguir invirtiendo en investigación e innovación en esta área para aprovechar al máximo sus potencialidades y superar los desafíos que presenta

¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

RENATO BERRÓN RUIZ

Ingeniero civil, maestro en Estructuras y doctor en Ingeniería. Corresponsable en Seguridad

Estructural desde 1999 con más de 20 años de experiencia en el campo del diseño estructural. Actualmente es el director general del Instituto para la Seguridad de las Construcciones de la Ciudad de México (ISC CDMX).

DONET GONZÁLEZ

GARCÍA

Pasante de Ingeniería civil. Prestador de servicios profesionales en el ISC CDMX.

Actualización de la seguridad estructural de los planteles educativos en la CDMX

En este artículo se da cuenta de un estudio en el que se analizaron 625 proyectos de rehabilitación del Programa de Actualización de la Seguridad Estructural de Planteles Educativos de la CDMX, elaborados por 40 firmas de diseño estructural. Se identificó el tipo de rehabilitación, así como las técnicas más frecuentes de rigidización, reforzamiento, recimentación y verticalización. Se identificó una amplia heterogeneidad en detalles, criterios de diseño y procesos constructivos, dado el gran número de despachos de cálculo que participaron.

El 19 de septiembre de 2017 se registró un sismo de magnitud 7.1 que generó daños graves a edificaciones en la zona epicentral en el estado de Puebla y en la Ciudad de México (CDMX).

Entre los daños ocurridos está el colapso de un plantel educativo privado en la CDMX. A raíz de esto, el gobierno de la entidad, a través del Instituto para la Seguridad de las Construcciones (ISC) y de la Autoridad Educativa Federal de la CDMX (AEFCM), desarrolló el “Programa de Actualización de la Seguridad Estructural de los Planteles Educativos Públicos y Privados de Conformidad con el Reglamento de Construcciones del Distrito Federal y sus Normas Técnicas Complementarias”, que consiste en la revisión numérica estructural de cada plantel educativo y, en su caso, el desarrollo del proyecto de rehabilitación y su ejecución, sustentado en los Lineamientos Técnicos para la Revisión de la Seguridad Estructural de Planteles Educativos después de un Sismo (lineamientos técnicos), publicados el 18 de septiembre de 2019 en la Gaceta Oficial de la CDMX. Este programa de actualización pretende que las condiciones de seguridad estructural de los planteles que conforman la infraestructura física educativa de la CDMX cumplan con el RCDF vigente.

Reformas a la normativa

Con el fin de establecer la metodología de la revisión de la seguridad estructural de planteles educativos, se pu-

blicaron reformas a varios artículos del RCDF, entre ellos el 71, el 177 fracción IV y el 177 bis, que hace referencia a los lineamientos técnicos:

Artículo 71. Se establece que un corresponsable en seguridad estructural (CSE) haga constar, mediante una revisión numérica, que la construcción en revisión cumple con los estados límite de falla y de servicio prescritos en el RCDF y sus normas; en caso contrario, la rehabilitación estructural del inmueble será necesaria.

Artículo 71 bis. La renovación de la Constancia de Seguridad Estructural es de cada cinco años, cuando la administración lo indique, o cuando el sismo supere la aceleración de 90 cm/s2

Artículo 71 ter. Establece el proceso de emisión de la Constancia de Seguridad Estructural con sustento numérico para los casos de construcciones del grupo A y subgrupo B1 que no sean planteles educativos.

Artículo 71 quater. Se refiere al procedimiento para emitir la Constancia de Seguridad Estructural de planteles escolares aplicando los lineamientos técnicos. En caso de daño por sismo u otra acción, deberá seguirse lo estipulado en el artículo 177 bis del RCDF.

Artículo 177. En su fracción IV refiere al artículo 177 bis; relativo a planteles educativos, se les obliga a iniciar la revisión de su seguridad estructural después de un sismo intenso o cuando así lo requiera la administración.

Artículo 177 bis. Indica que los planteles escolares deben realizar la revisión de la seguridad estructural de

Actualización de la seguridad estructural de los planteles educativos en la CDMX

conformidad con los lineamientos técnicos; esta será efectuada cuando así lo requiera la administración o en función de la aceleración registrada durante un sismo.

Revisión de la seguridad estructural después de un sismo

Los lineamientos para la revisión de la seguridad estructural de planteles educativos en la Ciudad de México después de un sismo establecen el procedimiento para este fin de acuerdo con el artículo 177 bis del RCDF y las normas aplicables. El proceso se compone de las etapas que se detallan a continuación.

Etapa 1. Asignación de nivel de atención prioritaria (NAP). El NAP se define aplicando el método simplificado, que considera dos variables del cuerpo en estudio: año de construcción y zona geotécnica en la que se ubica, información proporcionada al ISC por el representante legal o propietario del plantel educativo. Para asignar el NAP se aplican las tablas correspondientes de los lineamientos técnicos.

Etapa 2. Notificación de acciones prioritarias. Con el NAP asignado, se definen los tiempos límite de las acciones prioritarias para cada cuerpo del plantel educativo con la ayuda de las tablas de los lineamientos técnicos.

La AEFCM da a conocer los tiempos límite de ejecución de cada acción prioritaria al representante del plantel mediante la Notificación de Acciones Prioritarias del Edificio Educativo. El tiempo límite total para concluir las tres acciones prioritarias varía entre 24 y 60 meses.

Etapa 3. Ejecución de acciones prioritarias. Las acciones prioritarias deben satisfacer los criterios establecidos en la Norma de Rehabilitación (N-Rehab) y en la Guía Técnica para la Rehabilitación Sísmica de Edificios Escolares de la CDMX (GT-Rehabilitación). A continuación, se describe cada acción prioritaria considerada en esta etapa:

a. Revisión numérica estructural. Recibida la NAP de cada cuerpo que conforma el plantel educativo, se realiza una evaluación cuantitativa de los estados límite de servicio y de falla de la estructura analizada, así como su cumplimiento respecto a lo establecido en el RCDF y sus NTC. Cuando no se cuente con la información suficiente para llevar a cabo un modelo matemático de la estructura, se vuelven necesarios los siguientes trabajos de campo iniciales:

Levantamiento de la geometría general

– Levantamiento topográfico

– Realización de pruebas de laboratorio para obtener las propiedades de los materiales

– Realización de escaneo de elementos para definir la cantidad de refuerzo

Realización de estudio geotécnico

Concluido lo anterior, se llevan a cabo los siguientes trabajos de gabinete:

– Modelo matemático de la estructura existente

Desarrollo de la memoria de cálculo estructural

El gobierno contrata los servicios de despachos de cálculo de diseño estructural, CSE y DRO para realizar las revisiones numéricas de los planteles educativos públicos con la ayuda del CICM a través de la AMDROC.

Sí Cumple con los estados límite del RCDF y sus NTC

Se realiza el proyecto de rehabilitación siguiendo la Guía Técnica para la Rehabilitación Sísmica de Edificios Escolares de la Ciudad de México. El proyecto se remite al ISC para obtener la Constancia de Registro

El gobierno interviene la escuela según el proyecto de rehabilitación. La intervención debe estar bajo la supervisión del corresponsable en seguridad estructural

Se registra la constancia de seguridad estructural ante la alcaldía correspondiente

– Revisión de los estados límite de falla y de servicio de la estructura

Los resultados de la revisión numérica avalados por el CSE se presentan en el ISC. Si la revisión numérica demuestra que la estructura cumple con los estados límite de servicio y falla establecidos en el RCDF, se registra la Constancia de Seguridad Estructural ante la alcaldía correspondiente. En caso contrario, se elabora el proyecto de rehabilitación que subsane las deficiencias estructurales identificadas en la revisión numérica.

b. Elaboración del proyecto estructural de rehabilitación. El proyecto de rehabilitación debe cumplir con los requisitos de seguridad contra los estados de colapso y limitación de daños establecidos en el RCDF. Asimismo, debe seguir los criterios de diseño estipulados en la GT-Rehabilitación y la N-Rehab vigentes. Una vez terminado, se registra en el ISC para obtener su Constancia de Registro.

c. Ejecución del proyecto de rehabilitación y registro de la Constancia de Seguridad Estructural. El constructor llevará a cabo el proyecto de rehabilitación cumpliendo con las indicaciones incluidas en él y con los requisitos constructivos establecidos en la GT-Rehabilitación. Lo anterior bajo la supervisión del CSE responsable de

Figura 1. Diagrama de flujo para la revisión de la seguridad estructural de planteles educativos públicos.

Actualización de la seguridad estructural de los planteles educativos en la CDMX

La AEFCM notifica a los propietarios de los planteles educativos para dar inicio al programa de actualización

El propietario inicia el proceso de revisión mediante el método simplificado Avisa a la AEFCM y al ISC indicando el nombre del CSE, número de carnet, año de construcción de cada edificio y domicilio del plantel.

El propietario recibe la notificación de acciones prioritarias con los tiempos límite para la revisión numérica, proyecto de rehabilitación y ejecución de obra, para lo cual deberá contratar los servicios de un CSE.

El propietario da aviso al ISC del resultado de la revisión numérica avalada por el CSE en el tiempo límite establecido.

Cumple con los estados límite del RCDF y sus NTC

Se realiza el proyecto de rehabilitación siguiendo la Guía Técnica para la Rehabilitación Sísmica de Edificios Escolares de la Ciudad de México. El proyecto se remite al ISC para obtener la Constancia de Registro

El gobierno interviene la escuela según el proyecto de rehabilitación. La intervención debe estar bajo la supervisión del corresponsable en seguridad estructural

Se registra la constancia de seguridad estructural ante la alcaldía correspondiente

dicho proyecto. Una vez concluida la ejecución del proyecto de rehabilitación, el propietario registra la Constancia de Seguridad Estructural del edificio ante la alcaldía correspondiente (véanse figuras 1 y 2).

Avances del programa de actualización

Planteles privados

A diciembre de 2022, el 99% de los planteles educativos privados de la CDMX contaban con una NAP y se encontraban en la etapa de la revisión numérica estructural. Los planteles educativos que no han iniciado el proceso de revisión de la seguridad estructural han sido notificados nuevamente a través de un oficio reiterativo por parte de la AEFCM.

Al momento, 277 planteles privados (12.8%) han terminado su revisión numérica; el resultado es que

Álvaro Obregón, 20 Xochimilco, 92

Tlalpan, 9

Tláhuac, 82 Magdalena Contreras, 5

Azcapotzalco, 7

Benito Juárez, 26

Coyoacán, 47

Cuajimalpa de Morelos, 6

Cuauhtémoc, 148

Gustavo A. Madero, 7 Iztapalapa, 176

Tabla 1. Técnicas

Clave Técnica

1 Adición de muros de concreto reforzado

2 Adición de contravientos metálicos

3 Ligue de muro de mampostería-estructura

4 Adición de muros diafragma de mampostería

5 Adición de vigas

6 Adición de columnas

7 Adición de contrafuertes

8 Adición de contravientos CRP

9 Cambio de muros de panel aislado prefabricado a muros diafragma de mampostería

10 Tensores metálicos

(tabla 1)

246 cuerpos requieren un proyecto de rehabilitación con el fin de cumplir los estados límite estipulados en el RCDF. Por otra parte, 434 cuerpos cumplen con dichos estados límite.

Figura 2. Diagrama de flujo para la revisión de la seguridad estructural de planteles educativos privados.

Figura 3. Distribución por alcaldía de los proyectos de rehabilitación de planteles públicos.

de rigidización

Figura 4. Frecuencia de uso de técnicas de rigidización.

Actualización de la seguridad estructural de los planteles educativos en la CDMX

Tabla

Clave Técnica

1 Malla en muros diafragma (aplanado estructural)

2 Encamisado de concreto en columnas de concreto

3 Adición de castillos en muros de mampostería

4 Encamisado con ángulos y soleras de acero en vigas de concreto

5 Encamisado con ángulos y soleras de acero en trabes de concreto

6 Adición de dalas en muros de mampostería

7 Encamisado de concreto en vigas de concreto

8 Encamisado con placas de acero en columnas de concreto

9 Encamisado con fibras de carbono (CFRP) en vigas de concreto

10 Rehabilitado de soldaduras de conexiones, adición de cartelas y refuerzo de conexiones

11 Reforzamiento de losa con perfiles IR empotrados en muro existente

12 Refuerzo de contravientos metálicos con placas, perfiles o secciones más robustas

13 Perfiles de acero en lecho inferior o placas en lecho superior de vigas de concreto

14 Reforzamiento en patín inferior con placa en vigas metálicas

15 Reforzamiento de columnas IR con placas en los patines

16 Adición de atiesadores para prevenir pandeo general, local o ambos

17 Encamisado con fibras de carbono (CFRP) en columnas de concreto

18 Reforzamiento de columnas IR con placas para convertirlas en sección cajón

19 Reforzamiento de vigas IR al centro de la losacero

20 Encamisado con placas de acero en vigas de concreto

21 Adición de armadura en lecho bajo de losa

22 Cambio de tipo de piezas en muros de mampostería por mejor capacidad

23 Adición de ménsulas de refuerzo en volado

24 Adición de columnas y trabes metálicas a marcos metálicos formando micromarcos

25 Reforzamiento de columnas IR con perfiles T formando una + 26 Reforzamiento de vigas IR con placas para convertirlas en sección cajón

27 Perfiles metálicos a columnas en lecho inferior de losa

28 Montenes con mayor peralte para cubiertas ligeras 29 Sobrelosa de concreto 30 Tensores metálicos circulares en cubierta ligera

Planteles públicos

A diciembre de 2022, el 40.6% de los planteles educativos públicos en la CDMX contaban con la revisión numérica de sus estados límite. De los 5,250 cuerpos revisados, 2,119 requieren un proyecto de rehabilitación, y se han realizado hasta el momento 1,161, que representan el 54.8% del total de cuerpos a rehabilitar.

Análisis de las técnicas de rehabilitación

Se realizó un análisis del Programa de Actualización en el mes de noviembre de 2021. Para entonces, el ISC contaba con 625 proyectos de rehabilitación de planteles públicos.

Cada proyecto de rehabilitación corresponde a un cuerpo estructuralmente independiente que pertenece a un plantel educativo. En la figura 3 se muestra el número de planteles educativos con proyecto de rehabilitación por alcaldía. Los proyectos de rehabilitación estudiados fueron realizados por 40 firmas de diseño estructural, lo cual propició una variedad de criterios de selección de técnicas de rehabilitación.

Técnicas de rigidización utilizadas

Con estas técnicas se busca incrementar la rigidez del edificio para disminuir los desplazamientos que se pueden presentar ante cargas

2. Técnicas de reforzamiento

Figura 5. Frecuencia de uso de técnicas de reforzamiento.

Actualización

Técnica

1 Adición de trabes de liga en cimentación

2 Adición de zapatas aisladas a la cimentación, así como ampliación de existentes

3 Ampliación de dados en zapatas o losas existentes por ampliación de columnas

4 Adición o encamisado de contratrabes

5 Adición de pilotes en aumento de losa de cimentación de zapatas corridas

6 Refuerzo de losa de cimentación con aumento de acero de refuerzo

7 Adición de zapatas corridas a la cimentación en muros nuevos

8 Adición de losa de cimentación a zapatas corridas

9 Adición de aleta estructural para refuerzo de cajón de cimentación

10 Ampliación de cajón de cimentación a los extremos

11 Adición de dalas de desplante y placas base para columnas metálicas

12 Ampliación de losa de cimentación en extremos

13 Mejoramiento de suelo con inclusiones de suelo-cemento

laterales. Algunas de las técnicas y su frecuencia de uso se muestran en la tabla 1.

Técnicas de reforzamiento

Estas técnicas buscan aumentar la capacidad resistente de columnas, vigas, muros, cubiertas y losas. Las más usadas en esta categoría, así como su frecuencia de uso, se muestran en la tabla 2.

Técnicas de recimentación

Tienen como objetivo la intervención de la cimentación existente para aumentar su capacidad o para recibir nuevos elementos. Las técnicas y su frecuencia de uso se muestran en la tabla 3.

Técnicas de verticalización

La técnica de verticalización empleada fue la subexcavación; se aplicó en dos casos dentro del programa de actualización. Es importante señalar que, a pesar de que muchas de las escuelas se encuentran en suelo blando, muy pocas presentan desplomos provocados por asentamientos diferenciales que ameriten una verticalización.

Técnicas de mantenimiento

Estas técnicas fueron recomendadas principalmente a estructuras con elementos metálicos. Se detectó que el mantenimiento dado a los elementos metálicos en las estructuras de planteles educativos no ha sido el adecuado (véase tabla 4).

Conclusiones

El sismo ocurrido el 19 de septiembre de 2017 mostró que cerca del 80% de los edificios con daño grave o

Clave Técnica Frecuencia

1 Colocar tornillos y tuercas faltantes (secciones metálicas) 10 planteles

2 Limpieza de secciones, primera y acabado (secciones metálicas) 31 planteles

colapso fueron construidos antes de 1985. Se probó entonces que, además de la zona geotécnica, uno de los factores que influyen en la alta vulnerabilidad símica de algunas edificaciones es la edad, directamente relacionada con la reglamentación con la que fueron diseñadas. Aunado a lo anterior, se demostró que la normativa vigente provee criterios de diseño adecuados de acuerdo con las condiciones de exposición y peligro sísmico existentes en la CDMX, a diferencia de reglamentaciones pasadas con especificaciones de diseño sísmico más someras.

Por lo anterior, y con la premisa de que es inadmisible que edificaciones que albergan a uno de los sectores más sensibles de la sociedad presenten un alto grado de vulnerabilidad sísmica, el programa de actualización tiene como objetivo la reducción de dicha vulnerabilidad en las edificaciones escolares existentes a través de la revisión de la seguridad estructural y su rehabilitación en caso de definirse necesaria.

En el análisis de los proyectos de rehabilitación se encontró que existe preferencia por las técnicas “clásicas” de rehabilitación; una de las más empleadas es la adición de muros de concreto, el encamisado de elementos con concreto reforzado o con elementos de acero y el encamisado de muros de mampostería con aplanado estructural

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Tabla 3. Técnicas de recimentación Clave

Tabla 4. Técnicas de mantenimiento recomendadas

Figura 6. Frecuencia de uso de las técnicas de recimentación.

de la seguridad estructural de los planteles educativos en la CDMX

KAMEL

ATHIE FLORES Licenciado en Economía con maestría y doctorado en Administración Pública. Presidente de la Junta Central de Agua y Saneamiento de Chihuahua. Presidió la Comisión de Agua Potable y Saneamiento en la LXII legislatura de la Cámara de Diputados; fue director local de la Conagua en Chihuahua y rector de la Universidad Tecnológica de Chihuahua.

TEMA DE PORTADA

La sequía en el y el oeste de

La sequía es un fenómeno natural que afecta a la población mundial. Sus efectos, que se han ido agudizando por factores inherentes al desarrollo de la humanidad, repercuten inexorablemente en la reducción de la disponibilidad de agua por habitante/año. A la luz del cambio climático, es este un tema presente en los foros mundiales del agua, como lo es la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, pero también en las agendas de los líderes mundiales de las economías más desarrolladas, como Estados Unidos y algunos países de la Unión Europea que resultaron afectados en diversos grados por este fenómeno en 2022.

En el más reciente Foro Económico Mundial de Davos (2023), el secretario general de la ONU afirmó que el cambio climático es un “desafío existencial”, y confirmó que “el compromiso global de limitar el aumento de la temperatura del planeta a 1.5 grados centígrados está a punto de esfumarse”.

Sin duda este tema es de interés para el Colegio de Ingenieros Civiles de México (CICM), ante el reto que representa la planeación y formulación de estudios y proyectos, así como la construcción y mantenimiento de obras de ingeniería que resuelvan la problemática de la cada vez menor disponibilidad de agua, ocasionada por la variabilidad climática, para mitigar los efectos de la sequía y manejar las crisis en los sistemas de agua potable, saneamiento y riego.

El propósito de este trabajo es exponer cómo la sequía está afectando sensiblemente a los estados del norte de México y del oeste de Estados Unidos, así como sus repercusiones en el Tratado de Aguas signado entre ambos países.

Calentamiento global y cambio climático

Según seis importantes conjuntos de datos internacionales sobre temperatura, consolidados por la Organización Meteorológica Mundial (OMM), los últimos ocho años han sido los más cálidos de los que se tiene constancia en escala mundial. A ello ha contribuido el aumento constante de las concentraciones de gases de efecto invernadero y la acumulación de calor.

La misma OMM ha reconocido que 2022 fue el quinto año más cálido registrado de la historia, ya que la temperatura media mundial se situó 1.15 °C por encima de la era preindustrial, contrastando con los 1.09 °C

Fuente: Arreguín, 2022.

Observado Humano y natural simulado Sólo natural (solar y volcánico simulado)

Figura 1. Cambio en la temperatura global en la superficie (promedio anual, observado y simulado utilizando factores humanos y naturales, y solo naturales, ambos 1850-2020), IPCC 2021.

registrados entre 2011 y 2020, por lo que se puede inferir que el calentamiento global no presenta signos de detenerse si no se cambian los factores que lo impulsan. El efecto de enfriamiento del fenómeno de La Niña, que ya va por su tercer año, impidió que 2022 fuera el más cálido de la historia.

Como afirma Arreguín (2022), “es inequívoco que la influencia humana ha calentado la atmósfera, el océano y la Tierra. Han ocurrido cambios generalizados y rápidos en la atm ó sfera, el oc é ano, la cri ó sfera y la bi ó sfera (véase figura 1).”

El más reciente informe del Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC), publicado en febrero de 2022, indica que siguen en aumento las emisiones de gases de efecto invernadero, y los planes actuales para

norte de México Estados Unidos

Sequía en el norte de México en 2022

abordar el cambio climático no son lo suficientemente ambiciosos para limitar el calentamiento a 1.5 °C por encima de los niveles preindustriales, un umbral que los científicos consideran necesario para evitar impactos aún más catastróficos.

Se integró una función matemática para valorar el incremento de gases de efecto invernadero, de acuerdo con las tendencias históricas y previstas, y a partir de ello estimar un efecto instantáneo y terminal en el incremento de temperatura y del nivel medio del mar. Estas proyecciones no incluyen el efecto de desencadenar otros factores naturales que aceleren el calentamiento global, como son la liberación de metano y vapor de agua oceánico. Por último, se describen las acciones para frenar el proceso de calentamiento global y adaptarse a sus implicaciones (véase figura 2).

Europa bate récords de temperaturas y alcanza registros veraniegos en pleno invierno. La OMM publicó hace dos meses el Informe sobre el Estado del Clima en Europa 2021, donde se reportó el significativo aumento de las temperaturas en el continente durante el periodo 1991-2021, a un ritmo medio de aproximadamente

+0.5 °C por década, el más alto de todos los continentes del mundo, y un crecimiento superior al doble de la media mundial (ONU, 2023).

A pesar de que las condiciones del fenómeno La Niña mantienen las temperaturas globales a la baja por segundo año consecutivo, la NASA afirmó que 2022 empató con el 2015 como el quinto año más caluroso de la Tierra desde 1880, y los últimos nueve años consecutivos han sido los más cálidos registrados (NASA, 2023).

Lo primero que debe destacarse es que los estados del norte de México tienen una ubicación latitudinal coincidente con la franja de los grandes desiertos del mundo, como el Sahara y el Arábigo, en el cinturón de las altas presiones, donde predominan las sequías recurrentes. Algunas entidades del centro-norte, como Chihuahua, Coahuila, Durango y parte de Nuevo León, están alejadas de las vertientes del Golfo y el Pacífico, por lo que las lluvias solo se presentan cuando la intensidad de los ciclones les permiten vencer los promontorios de las sierras Madre Occidental y Oriental (véase figura 3). Resulta relevante apuntar que estas entidades, durante miles de años, han sido grandes receptáculos de agua superficial y subterránea cuyos escurrimientos provienen de las abigarradas montañas de las sierras, y se decantan en las extensas llanuras y planicies, lo cual permitió el almacenamiento de esa agua subterránea.

Hoy en día, el desarrollo de las actividades productivas y el suministro de agua potable a ciudades y poblados en esa región del país puede tener colapsos como el que se experimentó en Monterrey recientemente, por los abusos que se han cometido con la sobreexplotación de agua subterránea, lo que amerita que las autoridades apliquen un control estricto. La amenaza cobra mayor preocupación cuando se le adicionan los efectos del cambio climático, que conlleva sequías más recurrentes y prolongadas.

En los últimos cinco años, la sequía en México se ha expandido hacia las regiones norte y centro-norte en forma preocupante, en buena medida por la falta de un control estricto de todos los niveles de gobierno para mitigar sus efectos, atender el abasto de agua en ciudades y el medio rural y auxiliar a los productores agropecuarios. Así, por ejemplo, en 2018 el 7% de los municipios de 11 estados

Clasificación

Sequía excepcional Sequía extrema Sequía severa Sequía moderada

Fuente: BM con datos de la Conagua.

100 80 60 40 20 0 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022

Fuente: Conagua.

padecieron sequía de emergencia; en septiembre de 2019 el porcentaje se elevó a 18, distribuido en 18 entidades federativas, en tanto que en mayo de 2021 el número de municipios afectados significó el 35%, que involucró a 18 estados. Para julio de 2022, la sequía había afectado a 19 entidades federativas en diversos grados; entre las más dañadas, con sequías extrema y excepcional, destacan Baja California, Baja California Sur, Chihuahua, Coahuila, Nuevo León, Sonora y Tamaulipas (información con base en cifras de BM, 2022; véanse figuras 4, 5 y 6).

El Banco de México estimó que la sequía de 2022 en el norte y centro norte de la república pudo haber generado pérdidas en el sector agrícola, la industria manufacturera y el suministro de agua del orden del 0.56% del PIB, equivalentes a 102 miles de millones de pesos (mmp).

En su estudio “Sequía en México y su potencial impacto en la actividad económica” (2022), el Banco de México sostiene que si todos los municipios del norte y centro-norte del país enfrentaran alguna de las sequías durante un mes, las pérdidas en la industria manufacturera respectivas en la variación anual del PIB podrían ascender a 0.22% (por sequía severa), 0.23% (por sequía extrema) y 0.39% (por sequía excepcional).

El sector agrícola puede tener pérdidas de 0.8% por sequía severa, 0.12% por sequía extrema y 0.16% por sequía excepcional en la variación anual del PIB total. Asimismo, el sector de suministro puede sufrir pérdidas por 0.1%, por los tres tipos de sequía.

Según el estudio citado, la industria agrícola y manufacturera que puede ser afectada por la sequía está ubicada en Baja California, Baja California Sur, Chihuahua, Durango, Sinaloa, Sonora, Coahuila, Nuevo León, Tamaulipas, Aguascalientes, Guanajuato, Querétaro, San Luis Potosí y Zacatecas.

La Cámara de la Industria de Transformación de Nuevo León aporta más datos: al menos 35.2% de las empresas dedicadas a la manufactura y producción de bebidas fueron afectadas por la escasez de agua en julio de 2022.

La creciente escasez de agua en el campo está reduciendo la producción de distintos cultivos en el país, principalmente de granos básicos como maíz, trigo y

sorgo, de los cuales se prevé una pérdida de 4 millones de toneladas respecto a lo previsto por el sector primario a partir de lo sembrado.

El Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP) informa que, entre enero y julio de 2022, se produjeron 13.4 millones de toneladas de granos de maíz, trigo y sorgo, 6.6% menos de lo que se tenía en el mismo lapso de 2019. Solo el maíz bajó 18.2 por ciento.

En virtud de lo severo de la sequía en el territorio nacional durante 2022, la Comisión Nacional del Agua publicará una tercera declaratoria de emergencia en forma consecutiva. El “Acuerdo de carácter general de inicio de emergencia por ocurrencia de sequía severa extrema o excepcional en cuencas para 2023”, cuyo proyecto fue publicado el 22 de enero pasado por la Comisión Nacional de Mejora Regulatoria, tiene como propósito la cesión temporal de derechos de agua destinada a la industria y agricultura para consumo humano y uso público urbano (Conagua, 2023).

Para fundamentar dicho acuerdo, la Conagua detalla que en el 35.3% del territorio nacional se registró insuficiencia de lluvia en algún grado, mientras que en un 5.5% se presentó sequía severa, extrema o excepcional. Reconoce que, al iniciar el año 2022, el rango de sequía excepcional afectó los estados de Querétaro con 29.3%, Tamaulipas con 22.8%, Michoacán con 22.7%, Durango con 19.7% e Hidalgo con 18.1% (véase figura 7).

Por su parte, el Servicio Meteorológico Nacional pronosticó que el país experimentaría un déficit de lluvia de 41.4% respecto al promedio histórico en enero; de 38% en febrero y de 43.6% en marzo.

La sequía en el oeste de EUA

El cambio climático está afectando las cuencas y afluentes de los ríos Colorado y Bravo, que al cruzar la frontera se conoce como Bravo, lo que ha implicado reducciones en la entrega de agua a México –pactada en el Tratado de 1944 y en la Convención de 1906 entre ambos países–. Las presas Hoover y Glen Canyon registraron sus peores niveles históricos, y los pronósticos para 2023 no son alentadores. El río Colorado recorre siete estados del país vecino y dos del nuestro; abastece de agua potable a 40 millones de habitantes de las ciudades de Las Vegas, Phoenix, Los

Ángeles y San Diego, entre otras. En

Figura 4. Proporción del territorio nacional afectado por sequía al 15 de enero.

Figura 5. Las presas Hoover y Glen Canyon registraron sus peores niveles históricos.

Entidades con mayor proporción de territorio con sequía moderada a severa al 15 de enero

México, se benefician con sus aguas Mexicali, San Luis Río Colorado, Tecate y parte de Tijuana.

Ante este panorama el gobierno estadounidense ha adoptado las siguientes medidas para el año 2023:

• Se anunció un plan de emergencia para reponer infraestructura y rehabilitar redes de distribución, con una inversión de 68 mil millones de dólares, durante los próximos 10 años.

• Se recortarán las cuotas anuales de dotación de agua en la siguiente forma: Arizona 21% (194 millones de galones), Nevada 8% (8 millones de galones) y México 7% (129.5 millones de metros cúbicos, aproximadamente).

Conclusiones y propuestas

La sequía en la región norte de México se explica, en primer lugar, por su ubicación natural en la latitud de los grandes desiertos del mundo; en segundo, por los efectos del cambio climático que han intensificado su recurrencia y prolongado su duración.

El impacto de este fenómeno natural en la región del norte de México y el oeste de Estados Unidos es de carácter multidimensional, según se explica a continuación:

• En el caso de Chihuahua, desde el año 2000 se eliminó el ciclo otoño-invierno en los distritos de riego de la cuenca del río Conchos. Igualmente, en los últimos cinco años el vecino país ha tenido problemas para cumplir con la convención de 1906, mediante la cual se otorgan a México 74 millones de metros cúbicos por segundo.

• Es evidente que, ante las prolongadas y recurrentes sequías, las aportaciones del río Bravo y de sus principales afluentes –Conchos, San Diego, San Rodrigo, Escondido, Salado y Arroyo de las Vacas– se han visto disminuidas, y por consiguiente se tienen problemas para cumplir el Tratado de Aguas de 1944.

• En relación con el mismo tratado, en 2023, por efectos de la sequía del río Colorado, Estados Unidos recortará a México el 7% de los 1,850 millones de metros cúbicos, equivalentes a un volumen de 129.5 millones de metros cúbicos, que se entregan en Mexicali, Baja California.

• La sequía también está afectando el abastecimiento de agua potable en las ciudades del norte de México, como fue el caso de Monterrey, cuya crisis persiste hasta la fecha y puede agudizarse en 2023. Otras ciudades, como Chihuahua y las ubicadas en la región lagunera, tienen problemas de abastecimiento tanto en cantidad como en calidad.

Resulta imprescindible y urgente una legislación robusta que facilite la transición energética y favorezca las medidas para mitigar los efectos del cambio climático. Igualmente, se observa que el marco institucional existente para atender el medio ambiente y proteger los recursos naturales es inadecuado, obsoleto y descoordinado para cumplir con los acuerdos y recomendaciones de los foros mundiales en la materia, tales como disminuir la emisión de gases de efecto invernadero, frenar la deforestación y racionalizar el uso del agua.

Se considera que las medidas que está tomando la Conagua para atemperar la sequía en el periodo 2022-2023 y asegurar el suministro de agua potable a los hogares y al servicio público urbano son oportunas y pertinentes, pero incompletas, porque no contemplan inversiones para reposición de infraestructura en redes de agua potable y riego, así como la incorporación de nuevos proyectos para atenuar los efectos de la sequía.

Se propone crear un fondo y establecer mecanismos de financiamiento con recursos provenientes de las tres esferas de gobierno, para financiar la formulación de estudios orientados a la rehabilitación de infraestructura de agua potable, saneamiento y riego, pero también para la realización de nuevos proyectos de fuentes alternas de abastecimiento, entre las que figuren las desaladoras en algunas regiones.

Integrar una cartera de proyectos estratégicos para buscar apalancamiento con crédito de los organismos financieros internacionales, tales como el Natbank, el BID y el BIRF.

Con respecto al Tratado de Aguas de 1944, el cual favorece a México, se recomienda que en el seno de la Comisión Internacional de Límites y Aguas, dependiente de la SRE, la Conagua defina estrategias a seguir de manera anticipada, ya que la sequía está afectando el cumplimiento de lo signado por ambos países en dicho tratado y en la Convención de 1906

Referencias

Arreguín, F. (2022). Retos de México ante la sequía (Fenómeno natural recurrente, efectos y adaptación). México: Instituto de Ingeniería, UNAM.

Banco de México, BM (2022). Sequía en México y su potencial impacto en la actividad económica. Extracto del informe trimestral abril-junio de 2022: 30-35.

Comisión Nacional del Agua, Conagua (2023). Monitor de Sequía, 22 de enero.

NASA (2023). Noticias NASA. 2022 es el quinto año más cálido registrado. Tomado de: www.nasa.gov/press-release/2022-quinto-mas-calidoregistrado

Organización de las Naciones Unidas, ONU (2023). Cambio climático y medio ambiente. Noticias de la ONU, 5 de enero, 2023. Disponible en: news.un.org/es/story/2023/01/1517852

Organización Meteorológica Mundial, OMM (12 de enero 2023). Disponible en: public.wmo.int/es

Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático, IPCC (2022). Climate Change: Mitigation of Climate Change.

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La sequía en el norte de México y el oeste de Estados Unidos

Figura 6. El cambio climático está afectando las cuencas y afluentes de los ríos Colorado y Bravo.

JUAN JACOBO SCHMITTER

MARTÍN

DEL CAMPO

Ingeniero civil con maestría en Mecánica de suelos. De 1958 a 1965 fue ayudante de investigador e investigador auxiliar en el Instituto de Ingeniería de la UNAM. De 1965 a 2014 trabajó en el Grupo ICA. Es asesor geotecnista.

El túnel, relevante componente de las obras civiles

En este artículo se aborda el tema de los túneles y lo que pasa en el subsuelo al ser excavados. Se mencionan los datos básicos que deben tomarse en cuenta para su diseño, se describen someramente las etapas de su proceso constructivo y se establece por qué es importante observar sistemáticamente su comportamiento.

Desde tiempos históricos (y quizás antes) se tienen claras evidencias del uso de túneles y obras subterráneas para satisfacer necesidades humanas básicas, como el acceso a templos religiosos, conducción de agua para irrigación o para suministro de agua potable a los primeros centros de población o unidades habitacionales subterráneas de varios niveles. En México existen ejemplos de túneles mineros, peatonales, ferroviarios, carreteros, para conducción de agua, para vialidades y servicios urbanos, y obras subterráneas tales como plantas hidroeléctricas (véase figura 1), almacenes de hidrocarburos, estacionamientos, etc. En el mundo, además de los ejemplos anteriores, se tienen túneles para canales navegables y para barcos.

De manera simple, puede decirse que un túnel es un conducto excavado bajo la superficie del terreno con la intención de librar algún obstáculo o para tener un acceso preferente entre dos puntos; por lo general, su longitud es de un orden superior al de su ancho y altura.

Se le llama microtúnel cuando su diámetro externo es menor a 3 m, y túnel falso cuando se construye sobre un lecho rocoso o dentro de una excavación a cielo abierto que posteriormente se tapa para restituir la superficie original del terreno. Por su parte, una obra subterránea es la que se construye bajo la superficie del terreno, siendo su longitud, ancho y altura del mismo orden de magnitud. Este artículo se referirá exclusivamente a los túneles excavados bajo la superficie del terreno.

Qué pasa en el subsuelo al excavar un túnel

En principio, al excavarse un túnel se provoca una notable afectación de los esfuerzos preexistentes en el medio donde se realiza, lo cual genera una concentración de esfuerzos alrededor del hueco excavado para formar el

túnel y ello da lugar a una presión secundaria en la que predominan esfuerzos de compresión.

Si la resistencia del material vecino al túnel es superior a los esfuerzos generados por la excavación, se formarán (como acto reflejo) uno o varios anillos de carga, que tenderán a evitar el colapso del hueco abierto, pero si ocurre lo contrario, el material vecino se romperá o plastificará, y hará fallar al túnel.

Si los esfuerzos generados son similares en magnitud a la resistencia del material vecino al túnel, se generarán deformaciones y desplazamientos del subsuelo asociados a una movilización del estado de esfuerzos, que eventualmente tenderán a una favorable estabilización del hueco excavado; en caso contrario, si no se refuerzan convenientemente las paredes del hueco excavado, se podría generar una falla progresiva. Como complemento a lo expresado hasta aquí, cabe añadir las siguientes definiciones:

Figura 1. Túnel de desvío del PH El Cajón en Nayarit. CORTESÍA DE LA OBRA.

El túnel, relevante componente de las obras civiles

a. Soporte inicial: es la estructura que se adosa a las paredes del túnel recién excavado para estabilizarlas, cuando el subsuelo no tiene capacidad de autosoportarse.

b. Tiempo libre de soporte: se refiere al tiempo que permanece estable el terreno recién excavado antes de instalar su soporte inicial.

c. Efecto de bóveda: es una favorable configuración estabilizadora tridimensional de esfuerzos asociada al frente del túnel en proceso de excavación, que actúa como un apuntalamiento temporal, y el cual también se aprovecha como si fuese un escudo protector para colocar su soporte inicial.

d. Efecto anular: es una menos favorable configuración estabilizadora bidimensional de esfuerzos, que se genera cuando el frente se aleja de la zona excavada.

e. Revestimiento definitivo: es el que se instala después de haber construido el túnel; su diseño depende principalmente del uso que tendrá.

La función del soporte inicial es equivalente a la del esqueleto en el cuerpo humano, mientras que la del revestimiento definitivo se puede comparar con la de la piel. En algunos casos, el soporte inicial es a la vez el revestimiento definitivo.

Bases de diseño

Considerando que el diseño geométrico de un túnel haya sido realizado, el siguiente paso será llevar a cabo su diseño geotécnico/estructural, y también el de su procedimiento constructivo.

Para su diseño geotécnico/estructural hay que considerar que la naturaleza pone la materia prima y el ser humano la mano de obra, por lo cual debe investigarse con detalle la estratigrafía y propiedades geotécnicas de los geomateriales (suelos o rocas) que serán afectados por la construcción del túnel.

Para tal fin, debe llevarse a cabo un amplio programa de exploración recuperando muestras de los materiales que serán afectados por el proceso de tuneleo y realizando ensayes, tanto de campo como de laboratorio, en las muestras recuperadas, para determinar su clasificación y sus propiedades geotécnicas. No menos importante es identificar la eventual presencia de agua en el subsuelo.

La actual tendencia en el diseño de túneles en suelos y en rocas poco competentes se basa en análisis numéricos, una especie de laboratorios virtuales que permiten identificar probables mecanismos de falla y calcular deformaciones y esfuerzos, para ayudar a definir y asegurar la estabilidad del túnel durante su construcción y vida útil. Para tal fin se utilizan programas de cómputo como Plaxis, FLAC, midas, etc., que además permiten considerar geometrías de la sección transversal del túnel más cercanas a la realidad –lo que no se logra con los procedimientos analíticos–, a la vez que posibilitan analizar complicados procesos constructivos, que incluyen comportamientos complejos de los geomateriales.

Para los macizos rocosos, se cuenta con procedimientos empíricos como el criterio generalizado de Hoek y Brown, que utiliza el índice de calidad GSI (Geological Strength Index) y el criterio RMR (Rock Mass Rating) debido a Bienawski.

Proceso de construcción Comúnmente llamado tuneleo, el proceso de construcción de un túnel incluye las siguientes actividades: trazar, procurar accesos, excavar, rezagar, estabilizar el frente, soportar las paredes y revestir.

Trazar se refiere al hecho de ubicar topográficamente en el terreno lo que se indica en los planos de proyecto del túnel.

Los accesos son las puertas desde las cuales se lleva a cabo el proceso constructivo del túnel; son comúnmente pozos verticales (lumbreras) cuando la obra se realiza bajo terrenos relativamente planos, como ocurre en las grandes ciudades, y emportalamientos en zonas de topografía agreste, como ocurre en las zonas montañosas. El proceso constructivo de los pozos (lumbreras) y de los emportalamientos escapa de los alcances de este texto.

Excavar es labrar en el terreno el hueco donde se alojará el túnel, aplicando procedimientos artesanales o mecanizados. En suelos o en roca poco competente, se pueden utilizar herramientas manuales, excavadoras convencionales o desbastadoras (rozadoras). En rocas competentes es muy utilizado el procedimiento de barrenación y voladura, especialmente en túneles cortos o

Figura 2. Generación de anillos de carga alrededor de un túnel construido en varias fases (Széchy, 1966).

El túnel, relevante componente de las obras civiles

de gran sección transversal. En estos casos, los avances que se logran son del orden de 7 a 11 m por día.

Cuando los túneles por construir son de gran longitud y tienen una sección transversal circular con diámetro menor a 19 m, es factible utilizar máquinas de tuneleo o TBM (véase el apartado “Sistemas de tuneleo”) habilitadas con cabezas de corte, tanto en suelos como en rocas, con las cuales es posible agilizar el proceso constructivo y se obtienen avances de entre 20 y 40 m por día. Cabe mencionar que ya se cuenta con ejemplos aislados de túneles mineros no circulares excavados mecánicamente con una TBM.

Rezagar es un término acuñado localmente, que se refiere al retiro sistemático del material excavado en el frente del túnel. Para ello se utilizan vagonetas sobre rieles, camiones de volteo, bandas transportadoras, bombas centrífugas y bombas de pistón (véase figura 3).

Se requiere estabilizar el frente cuando el medio donde se excava el túnel no tiene suficiente resistencia para conservar su estabilidad ante la concentración tridimensional de esfuerzos que genera la excavación. Para ello pueden colocarse anclas temporales, o mediante máquinas de tuneleo aplicar aire comprimido, lodo o el mismo material en proceso de excavación.

La principal función de soportar las paredes es conservar estable la excavación donde se alojará el túnel cuando la resistencia del medio no es suficiente para contrarrestar la concentración bidimensional de esfuerzos generada por aquella. Esto se logra mediante marcos metálicos con retaque de madera o bien concreto lanzado con o sin anclas radiales, cuando se aplican procedimientos de excavación artesanales, y dovelas prefabricadas de concreto cuando se utilizan procedimientos mecanizados para suelos o para rocas poco competentes. Cabe añadir que, cuando el material por excavar tiene muy baja resistencia, se utilizan escudos que procuran un soporte temporal inmediato de las pa-

u La actual tendencia en el diseño de túneles en suelos y en rocas poco competentes se basa en análisis numéricos, una especie de laboratorios virtuales que permiten identificar probables mecanismos de falla y calcular deformaciones y esfuerzos, para ayudar a definir y asegurar la estabilidad del túnel durante su construcción y vida útil. Para tal fin se utilizan programas de cómputo que además permiten considerar geometrías de la sección transversal del túnel más cercanas a la realidad –lo que no se logra con los procedimientos analíticos–, a la vez que posibilitan analizar complicados procesos constructivos, que incluyen comportamientos complejos de los geomateriales.

redes, mientras se da tiempo a la colocación del soporte inicial requerido. El revestimiento constituye el “acabado” del proceso constructivo de un túnel; su principal objetivo es proteger las paredes del túnel de los degradantes efectos del intemperismo, al tiempo que se procura un revestimiento acorde con el uso del túnel.

Sistemas de tuneleo

Los notables avances de la tecnología tunelera han permitido desarrollar verdaderas fábricas rodantes que industrializan el proceso, al integrar eficientemente la excavación y estabilización del frente, el soporte temporal de las paredes recién excavadas, la remoción sistemática de la rezaga, la colocación del soporte inicial permanente, la guía computarizada de la máquina, etc. Para ello se forman trenes, donde la máquina de tuneleo, que incluye una cabeza de corte giratoria al frente, actúa como la locomotora, y en los varios vagones que arrastra sobre rieles se incorporan los diversos equipos que se requieren para construir el túnel (véase figura 4). La máquina de tuneleo avanza con ayuda de gatos hidráulicos perimetrales, que reaccionan contra los anillos de dovelas del soporte inicial que va colocando sistemáticamente, o bien contra placas de fricción apoyadas contra las paredes, cuando no se requiere soporte inicial.

Monitoreo del comportamiento

Heterogeneidad es la palabra clave que podría utilizarse para definir a los materiales y sus propiedades geotécnicas del medio donde se construyen túneles. Es por ello que, aunque se realicen numerosas pruebas de campo y de laboratorio para determinar sus propiedades, prevalecerá la incertidumbre en cuanto al comportamiento real que tendrá el túnel diseñado y construido con base en la información geotécnica obtenida.

Por supuesto que, con información geotécnica confiable, se puede alcanzar un razonablemente seguro diseño y posterior construcción de la obra. No

Figura 3. Tubo para rezagado mediante bomba de pistón en el túnel Río de la Compañía (de color blanco, a la izquierda).

u Los notables avances de la tecnología tunelera han permitido desarrollar verdaderas fábricas rodantes que industrializan el proceso, al integrar eficientemente la excavación y estabilización del frente, el soporte temporal de las paredes recién excavadas, la remoción sistemática de la rezaga, la colocación del soporte inicial permanente, la guía computarizada de la máquina, etc. Para ello se forman trenes, donde la máquina de tuneleo, que incluye una cabeza de corte giratoria al frente, actúa como la locomotora, y en los varios vagones que arrastra sobre rieles se incorporan los diversos equipos que se requieren para construir el túnel.

obstante, siempre será recomendable asegurarse de que los pronósticos de comportamiento estén dentro de los márgenes previstos y, en caso contrario, tener la oportunidad de corregirlo.

De ahí surge la necesidad de monitorear el comportamiento del túnel, tanto durante su construcción como durante su vida útil; destacan las revisiones sistemáticas de sus diámetros internos (convergencias y divergencias) y eventualmente registro de las cargas actuantes sobre su soporte inicial; también de las presiones externas que recibe.

Se promueve entonces, para el beneficio de la obra, una virtuosa interrelación entre el diseño, la construcción y el monitoreo.

Conclusiones

Los túneles ofrecen una eficiente solución ingenieril a los múltiples problemas de las obras civiles urbanas

que deben resolverse en las ciudades congestionadas, donde se convierten en una excelente opción para formar vías de comunicación, conducciones de agua, instalación de servicios urbanos, etc., además de ser una puerta de entrada al estratégico espacio subterráneo. También permiten optimizar el diseño y la construcción de carreteras y vías férreas en espacios suburbanos de topografía agreste acortando distancias y mejorando sus especificaciones de diseño. Las grandes presas de almacenamiento con sus conductos para agua de riego y las casas de máquinas subterráneas alimentadas con sus tuberías de presión también se benefician con la tecnología tunelera.

De acuerdo con los avances de la tecnología, es posible ahora utilizar equipos y procedimientos de construcción novedosos que permiten acortar los tiempos de construcción sin sacrificar la seguridad de los túneles

Referencias

Hoek, E., y E. T. Brown (1980). Excavaciones subterráneas en roca. McGraw Hill.

Széchy, K. (1970). The art of tunnelling. Budapest: Akadémiai Kiadó.

Bibliografía

Beaver, P. (1973). A history of tunnels. Seacaucus: The Citadel Press.

Hammond, R. (1959). Tunnel engineering. Nueva York: Mac Millan.

Maidi, B., M. Herrenknecht y L. Anheuser (1996). Mechanised shield tunnelling. Berlín: Ernst & Sohn.

Sandstrom, G. E. (1963). The history of tunnelling. Londres: Barrie and Rockliff.

Rangel, J. L. (Coord.) (2022). Ingeniería geotécnica de túneles. México: Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica.

Wulff, H. E. (1968). The qanats of Iran. Scientific American (4)218: 94-105.

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Figura 4. Máquina de tuneleo utilizada en el Túnel Emisor Oriente.

El túnel, relevante componente de las obras civiles

CORTESÍA DE LA OBRA.

JOSÉ DOMINGO FIGUEROA PALACIOS

Ingeniero civil con maestría en Planeación.

Asesor financiero en proyectos de asociaciones público–privadas y consultor en valuación de empresas y marcas. Profesor de Finanzas en el posgrado de la UNAM. Presidente nacional del Instituto Mexicano de Ejecutivos de Finanzas.

El reto más importante que tenemos como país es la desigualdad

En el Instituto Mexicano de Ejecutivos en Finanzas tenemos cuatro líneas de acción para el año 2023: contribuir a tender puentes de diálogo para que nos entendamos como país; pensar en políticas públicas que nos permitan reducir la desigualdad; impulsar un cambio de paradigma en nuestras empresas para hablar de “capitalismo social” o “capitalismo consciente”, y finalmente contribuir con nuestros asociados para entender la nueva relación riesgorendimiento, que estamos viviendo, con enfoque social.

IC: Su área de acción profesional es la planeación de infraestructura y el análisis de inversiones. Tiempo atrás desarrolló y coordinó la especialidad de Valuación de negocios en marcha del Colegio de Ingenieros Civiles de México (CICM). ¿Qué nos puede contar de dicha experiencia?

José Domingo Figueroa Palacios (JDFP): Soy socio del Colegio de Ingenieros Civiles de México desde finales de los ochenta, cuando me gradué como ingeniero civil en la Facultad de Ingeniería de la UNAM.

Cuando se creó la Sociedad de Ingenieros Civiles Valuadores me incorporé a ella, y a mediados de la década de 2000 Jorge Valencia emprendió un esfuerzo en el CICM, desde el Centro de Actualización Profesional e Innovación Tecnológica (CAPIT), para impulsar tres especialidades dentro del colegio: Administración de proyectos de infraestructura, Valuación de inmuebles y Valuación de negocios en marcha, todas ellas con reconocimiento de la SEP.

En ese entonces, Jorge Valencia me invitó a trabajar en conjunto para coordinar y desarrollar la especialidad de Valuación de negocios en marcha. Coordinamos el programa de estudios y a los profesores para ponerla a funcionar en 2006, con mucho éxito, y a partir de ese entonces esta especialidad de negocios se imparte en el CAPIT.

IC: Otra área de su especialidad es la asesoría financiera en proyectos de asociaciones público-privadas. Recientemente asumió la presidencia del Instituto Mexicano de Ejecutivos en Finanzas (IMEF) cuya misión –cito– es “ser la institución referente del conocimiento, la investigación,

la difusión y el intercambio de las mejores prácticas de gestión financiera y económica con enfoque social”. ¿Cuáles son los principales objetivos que se ha planteado en esta función y los desafíos que enfrentará?

JDFP: El primer desafío que observamos en el IMEF es un escenario con un ambiente turbulento para los negocios y las finanzas, por diversas razones: inflación alta y por tanto tasas de interés altas, desaceleración económica en Estados Unidos y en otros países, más el impacto de la guerra Rusia-Ucrania y las tensiones comerciales de Estados Unidos con China, así como tensiones sociales globalizadas de China-Taiwán, Perú, Brasil, entre otros, además de problemas de ciberseguridad y cambio climático.

Al interior de México también vemos un escenario de polarización social sin precedentes, por un lado, y por otro lado presiones políticas como antesala de las elecciones de 2024.

El 53% de los mexicanos es pobre y el 60% de los empleos son informales.

IC: Sin duda un panorama complejo…

JDFP: Sin embargo, el reto más importante que tenemos como país es la desigualdad. El 53% de los mexicanos es pobre y el 60% de los empleos son informales, esto es, 30 millones de mexicanos no tienen fondo para el retiro; de seguir así, serán viejos pobres.

En este marco, como financieros tenemos que generar un escenario en el cual nuestras empresas puedan continuar creando valor a largo plazo para que tengan viabilidad, pero con enfoque social; es por ello que estamos preocupados por atender esta desigualdad tan importante que vive nuestro país, si buscamos estabilidad económica y política a largo plazo.

IC: Le pregunté también sobre los retos o líneas de acción comunes para el 2023.

JDFP: Son cuatro. La primera es contribuir a tender puentes de diálogo para que nos entendamos como país; la segunda, pensar en políticas públicas que nos permitan reducir la desigualdad. Sabemos que hay cuatro conductores que nos permiten esto: un Estado de derecho sólido, certidumbre para las inversiones, sistemas de salud de calidad y al alcance de todos, y educación, pero enfocada en la nueva economía o en la economía digital.

La tercera línea de acción es impulsar un cambio de paradigma en nuestras empresas, que hablemos de “capitalismo social” o “capitalismo consciente”, esto es, que el desarrollo económico vaya de la mano con el desarrollo humano y social de las empresas.

Finalmente, la cuarta línea de acción es contribuir con nuestros asociados para entender la nueva relación riesgo-rendimiento, que estamos viviendo, con enfoque social. Esto es, que las empresas puedan continuar creando valor a largo plazo con enfoque social.

IC: La administración federal actual señala que hay mucha inversión extranjera. ¿Pasa lo mismo con la nacional? ¿Cuál es su visión?

JDFP: Creemos que tenemos que trabajar gobierno y sociedad para establecer las condiciones necesarias para dar mayor certidumbre a las inversiones.

Requerimos invertir más en nuestro país para poder contribuir al crecimiento necesario. Hoy estamos creciendo a niveles del 3%, pero no hay que olvidar que es un rebote del 8% que caímos en el 2020, fundamentalmente por la pandemia y el contexto económico y político global inestable.

IC: ¿Qué papel desempeña, a su juicio, la planeación en el desarrollo de infraestructura, tanto con un enfoque teórico como con la experiencia práctica, y en términos históricos y actuales?

JDFP: Lo que voy a comentar está referido al ámbito mundial y también a México: existe un rezago en estudios, sobre todo en proyectos de infraestructura, a lo que se suma la falta de una cartera de proyectos de obras específicas. Es importante contar con una cartera de proyectos para que cuando se tengan los recursos financieros se inicien de manera expedita.

IC: ¿Cómo evalúa el porcentaje del PIB que se destina en México a inversión en infraestructura, tanto históricamente como en los años recientes?

JDFP: Considero que se deben hacer esfuerzos importantes para que haya una mayor contribución de las inversiones en infraestructura con respecto al PIB. Recordemos que invertir en infraestructura es un detonante natural de mayor crecimiento, en términos de PIB, además de que nos permite tener un país competitivo en el ámbito internacional, lo cual hoy en día cobra ma-

El reto más importante que tenemos como país es la desigualdad

Con la relocalización de las empresas, tenemos que invertir de manera importante en energías limpias. NORO.MX

Se están invirtiendo millonarios recursos en los megaproyectos de la actual administración y, por el bien del país, espero que sean un éxito.

u México tiene una ubicación geográfica privilegiada y el T-MEC nos permite exportar más de 400 mil millones de dólares de manufactura con valor agregado. Por lo tanto, tenemos un país globalizado, digitalizado, competitivo, pero en el cual apenas participa el 20% de la población y queda al margen el 80%. Por ello es muy importante generar políticas públicas para que este 80% se incorpore. El Corredor Transístmico es una oportunidad importante para desarrollar proyectos que nos permitan ser competitivos en el sureste del país, para poder incorporarlo a este México globalizado, digitalizado, del 20%.

yor relevancia con la relocalización de las empresas; y como parte de este fenómeno, tenemos que invertir de manera importante en energías limpias, pero también en carreteras, ferrocarriles, ductos. Tenemos entendido que el parque de naves industriales ya llegó a su saturación y también es una oportunidad de inversión.

IC: En cuanto a las naves industriales, el gobierno federal tiene expectativas con la obra del Corredor Transístmico, pero por otra parte hay quienes plantean que no va a funcionar este corredor industrial. ¿Qué opina?

JDFP: Tenemos un país con muchas fortalezas. Contamos con 126 millones de mexicanos con edad promedio de 28 años, somos la 15ª economía mundial, nuestra fuerza de trabajo está posicionada en el lugar 11 del mundo, somos el 14º país con más reservas internacionales, tenemos una ubicación geográfica privilegiada, somos una bisagra norte-sur con dos océanos y somos vecinos de la primera economía del mundo. Además, tenemos un T-MEC que nos permite exportar más de 400 mil millones de dólares de manufactura con valor agregado.

Por lo tanto, tenemos un país globalizado, digitalizado, competitivo, pero en el cual apenas participa el 20% de la población y queda al margen el 80%. Por ello es muy importante generar políticas públicas para que este 80% se incorpore.

En este sentido, el Corredor Transístmico es una oportunidad importante para desarrollar proyectos que

nos permitan ser competitivos en el sureste del país, para poder incorporarlo a este México globalizado, digitalizado, del 20%. Todo proyecto de infraestructura en el sureste de México debe verse positivamente, claro, basado en la planeación.

IC: La actual administración federal ha manifestado críticas al papel del sector empresarial en el pasado, particularmente en materia de inversión en obra pública. Un argumento esgrimido es el de la corrupción y la connivencia con sectores de la administración pública. ¿Cuánto considera que hay de cierto y cuánto de prejuicio en este enfoque? Y en todo caso, ¿cómo evalúa el nivel y la calidad de la inversión y participación empresarial, particularmente mexicana, en la obra pública?

JDFP: La participación privada en la obra pública en todo país es muy importante. Recordemos que, por definición, los recursos económicos de un país son limitados. Un gobierno tiene que enfocarse de manera primordial en los recursos para atender las necesidades básicas de la población en sectores estratégicos como educación, salud, alimentación… entonces, es importante la participación del sector privado en alianza con el sector público para llevar a cabo obras de infraestructura utilizando instrumentos que se dieron en los últimos 30 años con el programa de inversiones público-privadas en todo el sector carretero y en el sector portuario, que han sido exitosas en muchos casos.

IC: ¿Qué opina de los esquemas APP, en particular de los contratos de prestación de servicios y las críticas que el gobierno federal actual les hace?

JDFP: Como dije, por definición los recursos públicos son escasos en cualquier país del mundo; en ese sentido, una oportunidad de potencializar la infraestructura y tener un país más competitivo es continuar con este tipo de proyectos de asociaciones público-privadas para una mejor inversión en proyectos de infraestructura que tanto necesita nuestro país.

IC: ¿Considera que en los tiempos actuales la inversión, pública y privada, es la necesaria y la adecuada y, en todo caso, por qué?

JDFP: Es necesaria mayor infraestructura, eso es un hecho. Ahora, con la relocalización de industrias a escala global, en México tenemos rezagos muy importantes en capacidad de energía eléctrica, y sobre todo energía eléctrica limpia, que es lo que requieren las empresas que se están relocalizando en México. Todas estas inversiones son necesarias para poder crecer y tener un país viable y competitivo a largo plazo.

IC: ¿Qué piensa de la política de la actual administración federal respecto a la participación empresarial en la inversión en obras de infraestructura, específicamente hidráulica y de energía en general?

El reto más importante que tenemos como país es la desigualdad

T21.COM.MX

El reto más importante que tenemos como país es la desigualdad

JDFP: Nosotros consideramos que es necesaria la participación privada para poder contribuir al desarrollo del país, por lo que ya comenté.

IC: Hay percepciones encontradas sobre la relación entre empresarios y gobierno; algunos sostienen que hay un enfrentamiento entre ambos sectores, y otra impresión es que no todos los empresarios están enfrentados con el gobierno –o el gobierno con todos los empresarios–. ¿Cuál es el estado de esta situación, según su experiencia?

JDFP: Una de las líneas de acción de mi presidencia en el IMEF en 2023, la primera, es que ante un país muy polarizado, deseamos tender puentes de comunicación para tener un país viable.

IC: Un caso particular es el planteo de que la Secretaría de la Defensa está asumiendo, en medida relevante, una parte muy importante del desarrollo de infraestructura, desplazando –dicen los críticos– al sector empresarial.

¿En qué medida juzga que esta secretaría tiene capacidad para ello o que las obras están dirigidas por la secretaría, pero a cargo de empresarios?

JDFP: Yo creo que, como en toda actividad profesional, tenemos que aprovechar la pericia de los distintos sectores. En este caso, la ingeniería mexicana la tiene en proyectos de infraestructura, y pienso que habría que aprovechar esa pericia para seguir participando en los proyectos.

IC: ¿Considera que los megaproyectos de la actual administración federal son rentables desde el punto de vista financiero, económico o social, y por qué?

JDFP: No tengo los elementos necesarios para dar una respuesta puntual al respecto, pero lo importante es que se están invirtiendo millonarios recursos en estos proyectos, y espero que, por bien del país, sean un éxito.

IC: Respecto al “Estado de derecho sólido” que mencionó al principio como uno de los factores determinantes para la obtención y aplicación de inversión, ¿cómo describe la situación actual de este principio en México? ¿Qué habría que mejorar, qué cambiar o incorporar?

JDFP: Lamentablemente, como Estado de derecho tuvimos un retroceso en el año 2022: pasamos al lugar 115 de 140 países.

¿Qué significa esto? Los más afectados de un Estado de derecho ineficiente son los menos favorecidos. Desde ese punto de vista, es deseable tener un Estado de derecho robusto, pero también desde lo financiero, y ello ofrece certidumbre a los inversionistas para aplicar sus recursos en las obras tan necesarias en nuestro país.

Pongo otro ejemplo: para reducir la desigualdad, son necesarios sistemas de salud de calidad y al alcance de todos. Algunas cifras: el 52% de la población no tiene acceso a la seguridad social, el 28% no lo tiene al sistema de salud y una quinta parte de este 28% pierde su patrimonio por atender la emergencia médica propia o de un familiar. Entonces, son asuntos importantes que hay que tomar en cuenta para poder contribuir a reducir la desigualdad del país.

IC: En el marco de su conocimiento y experiencia, relacionada fundamentalmente con la planeación, la inversión, el financiamiento, ¿qué opinión le merece la idea de que la inversión y el desarrollo de infraestructura deben planificarse en función de las condiciones de oportunidad que cada región del país?

JDFP: Cuando se planifica, una parte importante de la planeación es desarrollar una matriz de cómo y dónde se tiene que ubicar un proyecto. Con esta matriz se evalúan distintas variables, que tienen que ver con comunicaciones, mano de obra, recursos naturales, desechos, impacto económico y social. Es muy importante la planeación para tomar las mejores decisiones.

IC: En caso de que desee comentar sobre algo más, adelante.

JDFP: Gracias. Quiero invitar a los ingenieros civiles del CICM a participar en el IMEF, donde tenemos como objetivo fundamental aportar valor a los financieros del país para que tengan las mejores prácticas financieras, económicas y de negocios que les permitan crear valor en sus empresas. Yo sé que en el colegio hay muchos empresarios que pueden contar con directores de finanzas; los invito a que se acerquen al IMEF, sobre todo en esta coyuntura en que presido el IMEF y soy socio del Colegio de Ingenieros Civiles de México. Finalmente, quiero agradecer a la revista IC por darme la oportunidad de esta entrevista

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Entrevista de Daniel N. Moser

Para reducir la desigualdad, son necesarios sistemas de salud de calidad y al alcance de todos.

El drenaje de Londres

El original sistema de drenaje y gestión de agua pluvial de Londres fue una maravilla de la época victoriana y se terminó hace más de 150 años. Habiéndose duplicado la población de la ciudad, el sistema resultaba insuficiente, por lo que se concibió el mayor proyecto de gestión del agua de Reino Unido: el Túnel Tideway del Támesis.

Hasta principios del siglo XIX, el río Támesis de Londres contenía agua relativamente limpia. Un par de siglos antes, Christopher Wren (1632-1723) se dio cuenta de que el drenaje y la eliminación de aguas residuales tarde o temprano resultaría un problema considerable en una ciudad en expansión, y diseñó un sistema importante que sin embargo no fue construido.

Había en esa época escasa o nula consistencia respecto a la eliminación de aguas residuales en los diversos distritos de la metrópoli; los pozos ciegos se consideraban los recipientes adecuados para el drenaje de los hogares. Sin embargo, las cosas iban a cambiar repentinamente, y en la década de 1840 se hizo obligatorio el drenaje de las aguas servidas (todas las cuales finalmente corrieron hacia el Támesis); en seis años se abolieron sistemáticamente los pozos ciegos (más de 30 mil), y todos los desechos de casas y calles se dirigieron al río. Esto significó inevitablemente que el agua del Támesis (de la que se derivaban los suministros de agua para uso doméstico) se contaminara a gran velocidad.

Las crisis del cólera

La enfermedad –antes de que fuera enunciada la teoría de los gérmenes– era considerada por las autoridades como surgida de los miasmas. Las epidemias de cólera se extendieron en Londres en 1831-1832, 1848-1849, y 18531854; durante el último de estos episodios, John Snow fue capaz de demostrar que esta enfermedad se contraía a partir de la ingestión de agua contaminada con heces.

Esto sucedió varias décadas antes de que la “teoría de los gérmenes” de la enfermedad fuera generalmente aceptada. A finales de la década de 1850, la situación empeoraba y en julio de 1858 el olor del Támesis en Westminster resultó demasiado para los parlamentarios, quienes concluyeron que el Palacio de Westminster, donde desarrollaban sus trabajos (Houses of Parliament), era, en ese momento, inutilizable.

Este “gran hedor” dio a Benjamin Disraeli, el futuro primer ministro, una valiosa razón para persuadir al Parlamento de asignar 3.5 millones de libras para mejorar

el sistema de drenaje de Londres. El ingeniero jefe de la Junta Metropolitana de Obras (Metropolitan Board of Works, MBW) era en este momento Joseph William Bazalgette. Aún en sus 40 años, diseñó –en conjunto con el coronel William Haywood– y supervisó la construcción de un sistema elaborado para la eliminación de aguas residuales de Londres con tres objetivos: a) eliminación de residuos, b) drenaje de tierras y c) introducción de un sistema de suministro de agua (seguro).

Una importante consideración a priori fue el hecho de que el Támesis es mareal, es decir, si un caballo muerto era arrojado al río en Westminster o la ciudad de Londres, recorrería unas pocas millas río abajo solo para volver a la siguiente (entrante) marea, es decir, no sería transportado al estuario, y por lo tanto al (abierto) Mar del Norte. Para evitar esto, Bazalgette diseñó un sistema de drenaje (véase figura 1) con el cual, por medio de cuatro cárcamos de bombeo, fue posible descargar las aguas residuales de Londres en el Támesis en Barking Creek (norte) y Crossness (sur), es decir, bien al este de Londres, pasando el segmento de marea del Támesis. Este sistema fue esbozado por Bazalgette en un comunicado dirigido a la Institución de Ingenieros Civiles en una reunión celebrada el 14 de marzo de 1865. Esta

Figura 1. Túnel interceptor de la época victoriana, parte del sistema diseñado por J. Bazalgette.

El drenaje de Londres

conferencia marcó la finalización de los planes para esta enorme operación, y el sistema fue lanzado oficialmente en la estación de bombeo Crossness por el príncipe de Gales el 4 de abril de 1865.

Los detalles de proyecto Bazalgette

El proyecto recibió 2.15 millones de libras esterlinas del Parlamento, y se pidió a Bazalgette incluir en su proyecto el alojamiento del drenaje a nivel en el norte, la instalación de la Línea Ferroviaria Inner Circle del Distrito Metropolitano (subterránea) y el mejoramiento de la calidad de la ribera del Támesis, que en este momento aparentemente consistía en extensos bancos de lodo cubiertos de excrementos y habitados por mosquitos transmisores de la malaria Plasmodium vivax.

Bazalgette, que permaneció como ingeniero jefe de la MBW durante 33 años, también cambió la cara de Londres al recuperar 7 km de tierra junto al río y la ribera fangosa. Allí creó los vastos terraplenes Albert (1869), Victoria (1870) y Chelsea (1874) para instalar los cárcamos de bombeo. Las propias estaciones de bombeo son edificios de gran belleza (véase figura 2). También estableció nuevas vías de la ciudad, incluyendo Shaftesbury Av., Northumberland Av. y Charing Cross Road, y construyó los puentes Hammersmith y Battersea.

Entre 1883 y 1884, Bazalgette presidió la Institución de Ingenieros Civiles. En su magistral discurso, su tema principal fue: la manera en que la ingeniería puede mejorar el bienestar (y la longevidad) del Homo sapiens

Un enfoque innovador para una necesidad ingente

El original sistema de drenaje y gestión de agua pluvial para Londres fue una maravilla de la época victoriana y se terminó hace más de 150 años. Era para abastecer a una población de más de cuatro millones de londinenses, pero al cumplirse el segundo milenio la población del Gran Londres había crecido a más de ocho millones, y el sistema estaba superado, con descargas de 39 millones de metros cúbicos de aguas no tratadas vertidas al río Támesis por año.

En la primera década del presente siglo se planteó la necesidad de reconocer este hecho incontrovertible: los túneles habían rebasado por mucho su capacidad para desalojar las aguas residuales y ello traía consigo desbordamientos del Támesis y un proceso de contaminación que escalaba.

Así pues, se presentó un proyecto de tres etapas para reducir la contaminación y limpiar el río Támesis.

La etapa 1 incluía el mejoramiento de las principales obras de tratamiento de aguas residuales en Londres: las plantas Mogden, Crossness y Beckton ahora pueden tratar más aguas residuales cada año.

La etapa 2 consistía en la construcción del túnel Lee (operando desde 2015); este túnel, de 6.9 km, reduce el desbordamiento de aguas residuales en el río Lee.

La etapa 3 es el Túnel Tideway del Támesis (TTT), que se extiende desde Acton en el oeste de Londres has-

ta la estación de bombeo de Abbey Mills en Newham, en el este de Londres, donde se conectará con el túnel Lee. Tideway se conectará con 34 de los puntos de desbordamiento más contaminantes a lo largo del río, recogerá las aguas residuales que actualmente se vierten en el Támesis y las transferirá a Beckton para su tratamiento. El mayor desafío del proyecto fue la consulta pública y la obtención de una Orden de Autorización de Desarrollo (permiso de planificación para un proyecto de infraestructura de importancia nacional) para permitir la construcción del Túnel Tideway del Támesis. La consulta pública y la planeación fueron las mayores del Reino Unido. Era esencial un enfoque innovador, pues con los métodos tradicionales de suministro de infraestructura no se podía hacer frente a los complejos desafíos que esta obra representaría, y las partes interesadas trabajaron intensamente para crear un modelo que permitiera un proyecto listo para arrancar en la fecha de concesión de la licencia, al tiempo de ofrecer una buena relación calidad-precio. Algunas características clave incluyeron:

• Asociación y colaboración. El éxito del proyecto dependía de la cuidadosa planificación y colaboración de todas las partes interesadas, que trabajarían en asociación durante muchos años para desarrollar un modelo que atrajera el financiamiento necesario, garantizando al mismo tiempo que los intereses de los clientes y el sector público estuvieran representados y protegidos eficazmente. Este modelo culminó en un proceso de contratación que daría lugar a la creación de la primera nueva empresa de servicios públicos en Reino Unido durante 20 años: Thames Water Utilities Limited (TWUL).

• Procura a una nueva escala. El modelo implicó que TWUL lanzara las mayores licitaciones en el sector para la construcción y el desarrollo de contratos que más tarde se utilizaron en los Juegos Olímpicos y el Crossrail.

Figura 2. Estación de bombeo Crossness en la actualidad.

Ealing

Westminster

Kensigton y Chelsea Hammersmith y Fulham

London

Torre Hamlets

CorteLimehouse

Newham

Túnel Lee

Túnel de conexión Greenwich

Greenwich

Mapa de ruta Sitios de conducción del túnel principal Sitios de recepción del túnel principal Punto de desagüe combinado Extensión de conexión del túnel Modificaciones al sistema

FUENTE: www.tideway.london

Túnel de conexión Frogmore

Túnel principal Alargamiento de conexión

Túnel Lee

Dirección de conducción propuesta

Sitio de trabajos oeste

Sitios de trabajos centro Sitio de trabajos este

Lambeth

Southwark

Aliviadero Acton

Estación de bombeo

Hammersmith

Barn Elms

Terraplén ribereño

Putney

Calle Dormay

Parque King George

Carnwath Road Riverside

Estación de bombeo Falconbrook

• Adquisiciones rápidas. La contratación para el financiamiento se completó en menos de 14 meses. La culminación fue un resultado extraordinario para los clientes de TWUL.

• Una nueva clase de inversionistas. El modelo de entrega desarrollado atrajo a una nueva clase de inversionistas en proyectos de infraestructura de nueva creación, como los fondos de pensiones.

Transferencia efectiva de riesgos

El modelo de entrega que constituyó el corazón comercial del proyecto contribuyó significativamente al calendario de adquisiciones excepcionalmente corto y a la negociación mínima de los términos comerciales. Para aquellos riesgos en los que estaba claro que no habría una buena relación calidad-precio se proporcionó un paquete de apoyo gubernamental muy centrado. Esto solo cubría riesgos excepcionales del proyecto (tales como eventos de seguros sobre niveles de cobertura comercial). La existencia de este paquete era fundamental para que el sector privado pudiera centrarse en los riesgos que podía gestionar.

Beneficio social del TTT

El compromiso de garantizar un río más limpio y un medio ambiente más saludable fue el núcleo del proyecto.

Lewisham

Depósito Cremorne Wharf

Terraplén ribereño

Chelsea

Calle Kirtling

Estación de bombeo

Heathwall

Terraplén ribereño Albert

Terraplén ribereño Victoria

Puente Blackfriars

Estación de bombeo

Shad Thames

Chambers Wharf

Estación de bombeo Earl

Calle Deptford Church

Estación de bombeo Greenwich

Parque Conmemorativo

King Edward

Calle Bekesbourne

Estación de bombeo

Abbey Mills

Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Beckton

Además, se hizo el compromiso de minimizar la huella de carbono de las obras de construcción cuando fuera práctico, como el uso del transporte fluvial para la eliminación de materiales, y proporcionar una infraestructura que apoyara una biodiversidad más resiliente. El proyecto también creó más de 12,000 m2 de nuevo espacio público a lo largo de la ruta del río Támesis, con lo que se proporciona a la gente la oportunidad de conectarse con el río de una manera completamente nueva.

Detalles del proyecto

El Túnel Tideway del Támesis constituye el mayor proyecto de gestión del agua de Reino Unido. Consiste en un túnel que intercepta, almacena y transfiere las aguas y sirve para limpiar y reducir los desbordamientos de aguas residuales en el río Támesis. La construcción del nuevo sistema de drenaje combinado se lleva a cabo en 20 sitios a un costo estimado de 4.2 mil millones de libras esterlinas y ha empleado a casi 4,000 personas.

El año 2016 marcó el inicio de este gigantesco proyecto, con un horizonte de 100 años, el cual contempló la construcción del túnel de 25 km de longitud, 70 m por debajo del río en su parte más profunda, con un diámetro de 7.2 m, que lleva todas sus aguas a las diversas unidades de tratamiento de Londres (véase figura 3). El diseño del túnel incluye un revestimiento primario de

Figura 3. Plano del proyecto Túnel Tideway del Támesis.

Hounslow Richmond Upon Thames Wandsworth

concreto lanzado y un segundo revestimiento de concreto colado en sitio. En medio de los dos, el diseñador decidió omitir la necesidad de la tradicional membrana impermeable, y en lugar de ella utilizar un aditivo impermeabilizante por cristalización en el concreto del revestimiento primario.

La habilidad impermeabilizante del agente por cristalización para impedir el ingreso de agua se verificó a través de un programa de laboratorio previo al proceso constructivo: se impermeabilizó el concreto; todas las juntas constructivas durante el periodo de hidratación del concreto se sellaron, y fuera del bloqueo de poros se “autocuraron” grietas de hasta 0.4 mm (véase figura 4).

La especificación final fue la utilización de 100,000 kg del agente en el revestimiento primario incorporado den-

tro del concreto lanzado, sobre el cual directamente se puso el revestimiento secundario. Además, este material proporciona durabilidad frente a muchos productos químicos agresivos y reducción de la corrosión inducida por microbios, común en la recolección de aguas residuales.

El grupo de proyectistas implementó muchas otras innovaciones para la construcción del túnel, como el uso de un sistema hidrostático de formaletas deslizables para colar el recubrimiento secundario, que agilizaba la construcción y permitía una detallada supervisión del proceso constructivo.

Seis tuneladoras de 8.8 m de diámetro perforaron los terrenos mediante sus cabezas cortadoras dotadas de rotopercusión, al tiempo que generaron una pared sustentada por placas de concreto a su paso.

Según la tradición, para mantener a los trabajadores de túneles a salvo bajo tierra, se debe dar un nombre femenino a la máquina antes de emprender su viaje. TWUL preseleccionó a 17 mujeres inspiradoras de Londres con vínculos en el área donde las máquinas comenzarían los trabajos de excavación y los seis nombres votados fueron: “Selina”, por Selina Fox (1871-1958), una médica pionera que estableció Bermondsey Medical Mission para los residentes pobres (principalmente mujeres y niños) en Bermondsey; “Rachel” por Rachel Parsons (1885-1956), una ingeniera y luchadora por los derechos laborales de las mujeres que estableció la primera empresa de ingeniería exclusiva para mujeres en Fulham; “Charlotte” por Charlotte Despard (1844-1939), una líder sufragista y activista de Wandsworth; “Millicent” por Dame Millicent Fawcett (1847-1929), una líder feminista, intelectual y política que vivió en Battersea; “Ursula” por Audrey Ursula Smith (1915-1981), una criobióloga que descubrió el uso de glicerol para proteger los glóbulos rojos humanos, y “Annie” por Annie Scott Dill Russell (1868-1947), la primera mujer científica que trabajó en el Observatorio de Greenwich.

Se excavó una enorme galería vertical de 30 m de diámetro que representa el punto central del nuevo túnel (véase figura 5).

La sección central es la más larga y ha sido la más complicada; allí se han ejecutado casi 13 km de revestimiento de túnel a sección completa con todo el recorrido bajo el Támesis, pasando por debajo de edificios tan singulares como Battersea Power Station, MI6, el Parlamento británico, London Eye, Tate Modern, Torre de Londres y el puente de la torre de Londres.

Para esta sección se usaron cuatro megaestructuras de un versátil sistema de encofrado de revestimiento a sección completa, con un diámetro de 7.3 m, y el revestimiento de túnel se ejecutó sobre dovela de tuneladora con su propia plantilla y equipos de encofrado. El único punto de acceso al túnel en esta sección fue a través del pozo de Kirtling Street, con longitudes de túnel en cada emboquille de 4.8 y 7.9 km.

Se han utilizado cuatro prototipos de sistema de encofrado de revestimiento de túnel a sección completa,

Figura 5. Galería central del proyecto TTT.

El drenaje de Londres

THESTRUCTURALENGINEER.INFO

Figura 4. Trabajos de impermeabilización.

SOPREMA.ES

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con un sistema automático de distribución de presiones que adaptaba y distribuía cargas transmitidas a los anillos de la tuneladora, atendiendo a las características geotécnicas del terreno bajo el río Támesis (arcillas, arenas, yesos y zonas de falla). También se echó mano de un sistema patentado de desplazamiento sobre bogies y con un inteligente sistema PLC (controlador lógico programable) que proporciona equidad en la distribución de presiones para evitar sobrepresiones en las dovelas y fisuración en la puesta previa de concreto 12 horas antes.

Entrega del proyecto

Los principales logros hasta finales de 2022 incluyen la excavación de pozos en todos los sitios y la finalización de 9.8 km de revestimiento secundario del túnel. Casi 24 km del nuevo sistema de túneles han sido excavados bajo el río Támesis.

Tideway Water también ha comenzado el proceso de devolución de áreas donde han concluido los trabajos. Hasta noviembre, TWUL había transportado más de cinco millones de toneladas de material por río durante la construcción, con lo que evitó más de 600 mil viajes en vehículos pesados y ahorró 14,816 t de emisiones de dióxido de carbono.

Conclusión

La historia del drenaje de Londres es una historia de evolución y mejora continua. A lo largo de los siglos, la combinación de ingeniería y tecnología ha permitido a la ciudad protegerse contra las inundaciones: se han instalado barreras de protección diseñadas para cerrarse cuando se producen eventos de alto flujo y sistemas de monitoreo y alerta, que incluyen sensores, cámaras y modelos de simulación, para proporcionar información precisa y actualizada sobre la situación en tiempo real. El nuevo proyecto Thames Tideway Tunnel es un nuevo capítulo en esta historia de mejoras en el que destaca la importancia otorgada a la planeación en proyectos de infraestructura y el compromiso con el medio ambiente Elaborado por Helios Comunicación con información de las siguientes fuentes: agilia.com.uk cipsa.com.co

Nicky Hughes, The story of London’s sewer system. Disponible en: heritagecalling.com/ www.ice.org.uk/what-is-civil-engineering/what-do-civil-engineers-do/ thames-tideway/ www.inmoley.com www.tecozam.com

www.tideway.london/media/1896/app20601-design-principles.pdf

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