Revista Ingeniería Civil IC 555 julio 2015 by Helios Comunicación

Espacio del lector

Dirección general Ascensión Medina Nieves Consejo editorial del CICM Presidente

Víctor Ortiz Ensástegui

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

sumario COMPOSICÓN HELIOS. IMÁGENES: SHUTTERSTOCK/GAUTIER WILLAUME Y GACM.

Número 555, julio de 2015

MENSAJE DEL PRESIDENTE

DIÁLOGO / VOLVER AL PROGRAMA DE 2004 FUE UN ACIERTO / LUIS IGNACIO ESPINO MÁRQUEZ

TÚNELES / INNOVAR EN EXCAVACIÓN CON TBM ES UNIFICAR EL CONTROL DE PROCESOS Y LA AUSCULTACIÓN / JOSÉ ANSELMO PÉREZ REYES

INGENIERÍA SÍSMICA / MAGNITUD E INTENSIDAD EN LA MEDICIÓN DE SISMOS / FRANCISCO JOSÉ SÁNCHEZ SESMA

DE PORTADA: PLANEACIÓN / GE20 TEMA RENCIA DE PROYECTOS DEL NUEVO AEROPUERTO DE LA CIUDAD DE MÉXICO / LUIS FELIPE OCHOA ROSSO

ACADEMIA / INGENIERÍA ESTRUCTURAL Y ARQUITECTURA. ¿QUIÉN ES EL CULPABLE? / LUCIANO ROBERTO FERNÁNDEZ SOLA

INGENIERÍA GEOTÉCNICA / TÚNEL CANAL GENERAL. CONSTRUCCIÓN DE LUMBRERAS CON MUROS MILÁN / MARIO A. AGUILAR TÉLLEZ Y COLS.

OBRAS MAESTRAS DE LA INGENIERÍA / ELEVACIÓN DE LA PRESA SAN VICENTE EN CALIFORNIA

CULTURA / LIBRO UNDERGROUND / HARUKI MURAKAMI

Vicepresidente

Alejandro Vázquez Vera Consejeros

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

Felipe Ignacio Arreguín Cortés Enrique Baena Ordaz Óscar de Buen Richkarday Luis Fernando Castrellón Terán José Manuel Covarrubias Solís Mauricio Jessurun Solomou Roberto Meli Piralla Manuel Jesús Mendoza López Andrés Moreno y Fernández Regino del Pozo Calvete Javier Ramírez Otero Jorge Serra Moreno Édgar Oswaldo Tungüí Rodríguez Óscar Valle Molina Miguel Ángel Vergara Sánchez Luis Vieitez Utesa Dirección ejecutiva Daniel N. Moser da Silva Dirección editorial Alicia Martínez Bravo Coordinación editorial José Manuel Salvador García Coordinación de contenidos Teresa Martínez Bravo Contenidos Ángeles González Guerra Coordinación de diseño Marco Antonio Cárdenas Méndez Diseño Diego Meza Segura Dirección comercial Daniel N. Moser da Silva Comercialización Laura Torres Cobos Victoria García Frade Martínez Dirección operativa Alicia Martínez Bravo Administración y distribución Nancy Díaz Rivera Realización HELIOS comunicación +52 (55) 55 13 17 25

Su opinión es importante, escríbanos a ic@heliosmx.org IC Ingeniería Civil, año LXV, número 555, Julio de 2015, es una publicación mensual editada por el Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C. Camino a Santa Teresa número 187, Colonia Parques del Pedregal, Delegación Tlalpan, C.P. 14010, México, Distrito Federal. Tel. 5606-2323, www.cicm.org.mx, ic@heliosmx.org Editor responsable: Ing. Ascensión Medina Nieves. Reservas de Derechos al Uso Exclusivo número 04-2011-011313423800-102, ISSN: 0187-5132, ambos otorgados por el Instituto Nacional del Derecho de Autor, Licitud de Título y Contenido número 15226, otorgado por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Permiso Sepomex número PP09-0085. Impresa por: Helios Comunicación, S.A. de C.V., Insurgentes Sur 4411, 7-3, colonia Tlalcoligia, delegación Tlalpan, C.P. 14430, México, Distrito Federal. Este número se terminó de imprimir el 30 de junio de 2015, con un tiraje de 4,000 ejemplares. Los artículos firmados son responsabilidad de los autores y no reflejan necesariamente la opinión del Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C. Los textos publicados, no así los materiales gráficos, pueden reproducirse total o parcialmente siempre y cuando se cite la revista IC Ingeniería Civil como fuente. Circulación certificada por el Instituto Verificador de Medios, registro

AGENDA / CONGRESOS, CONFERENCIAS…

110/27.

Registro en el Padrón Nacional de Medios Certificados de la Secretaría de Gobernación. Para todo asunto relacionado con la revista, dirigirse a ic@heliosmx.org Costo de recuperación $60, números atrasados $65. Suscripción anual $625. Los ingenieros civiles asociados al CICM la reciben en forma gratuita.

Mensaje del presidente

Celebrando y consolidando nuestra profesión

XXXV CONSEJO DIRECTIVO Presidente Víctor Ortiz Ensástegui Vicepresidentes Felipe Ignacio Arreguín Cortés

ulio es un mes relevante para nuestra profesión. Cada 1º de julio celebramos el Día del Ingeniero en la fecha en que se expidió la Real Cédula para la creación del Real Seminario de Minería, de donde surgieron los planes

de estudio y los libros de las primeras escuelas de ingeniería del continente americano.

J. Jesús Campos López Salvador Fernández Ayala Fernando Gutiérrez Ochoa Ascensión Medina Nieves Jorge Serra Moreno Edgar Oswaldo Tungüí Rodríguez Alejandro Vázquez Vera

Cada 1º de julio, ingenieros de las diversas especialidades compartimos un desayuno organizado por la Unión Mexicana de Asociaciones de Ingenieros para conmemorar nuestro día. Con el mismo motivo, nuestro colegio organiza, con la valiosa colaboración de la Academia de Música del Palacio de Minería y su reconocida Orquesta Sinfónica, un magno concierto que siempre tiene gran

Primer secretario propietario Juan Guillermo García Zavala Primer secretario suplente Carlos Alberto López Sabido

éxito gracias al apoyo de los patrocinadores y la nutrida asistencia de ingenieros

Segundo secretario propietario

civiles y acompañantes.

Óscar Enrique Martínez Jurado

Con el objetivo de reconocer la activa y destacada participación de los ingenieros civiles en el desarrollo del país, nuestra institución convoca cada año a participar por el Premio Nacional de Ingenieria Civil, el máximo reconocimiento que se entrega a nuestros colegas, así como por los premios Mariano Hernández

Segundo secretario suplente Mario Olguín Azpeitia Tesorero Jorge Oracio Elizalde Topete

Barrenechea a la Docencia, Raúl Sandoval Landázuri a la Práctica Profesional, Nabor Carillo Flores a la Investigación, y Javier Barros Sierra al Mejor Libro de Ingeniería Civil. Como en ediciones anteriores, cuento con que la nutrida y calificada participación hará difícil la tarea para el jurado. Por otra parte –aunque muy vinculado con lo anterior–, y con el propósito

Subtesorero Luis Rojas Nieto Consejeros José Cruz Alférez Ortega Enrique Baena Ordaz

de fortalecer la formación profesional y con ello al gremio en general, el CICM

Celerino Cruz García

continúa difundiendo ampliamente la invitación a todos los ingenieros civiles de

Salvador Fernández del Castillo Flores

México para que se certifiquen en nuestra institución, que en este 2015 cumple

Benjamín Granados Domínguez Mauricio Jessurun Solomou

cinco años de haber recibido de la Secretaría de Educación Pública el certificado

Pisis Marcela Luna Lira

de idoneidad, después de años de trabajo. Quiero hacer explícito mi reconoci-

Federico Martínez Salas

miento a la labor incansable de nuestro ex presidente Luis Salazar para este logro. Termino felicitando en su día a los ingenieros mexicanos, en particular a cada ingeniero civil que con su esfuerzo cotidiano, desde su respectivo ámbito de responsabilidad, hace una contribución sustantiva para el progreso de México.

Carlos de la Mora Navarrete Andrés Moreno y Fernández Simón Nissan Rovero Regino del Pozo Calvete Bernardo Quintana Kawage Alfonso Ramírez Lavín César Octavio Ramos Valdez José Arturo Zárate Martínez

Víctor Ortiz Ensástegui XXXV Consejo Directivo

www.cicm.org.mx

DIÁLOGO

Volver al programa de 2004 fue un acierto Mientras que en el gobierno se anunciaban inversiones muy importantes para el desarrollo de obras, que no eran para hacerse en un año sino durante mucho tiempo, ¿cómo íbamos a dejar de dar materias básicas para la formación de nuestros alumnos cuando debíamos fortalecer esa formación a fin de que egresen preparados para afrontar su práctica profesional? LUIS IGNACIO ESPINO MÁRQUEZ Ingeniero civil y profesor de diversas asignaturas desde 1973. Coautor de los libros Diseño estructural de casas habitación (1997) y Estructuras hiperestáticas (2007). Trabajó en la Gerencia de Construcción y la Oficina de Proyectos y Construcción de Obras Viales del DF y desde 2015 es director interino de la ESIA-Zacatenco.

Daniel N. Moser (DNM): ¿En qué condición se encuentra actualmente el plan de estudios de la Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura (ESIA)? Luis Ignacio Espino Márquez (LIEM): El plan de estudios que está funcionando en la escuela es el que se creó en 2004. Aproximadamente cada 10 años se hace un rediseño para actualizar tanto el plan como los contenidos de los programas en las diversas asignaturas; sin embargo, cada asignatura tiene que actualizarse incluso más frecuentemente. Desde 2012 y 2013 se empezaron a establecer los lineamientos para el nuevo plan. Éste entró en vigencia en agosto de 2014, pero las condiciones en que se hizo fueron muy inadecuadas y precisamente ésta fue una de las causas que iniciaron la movilización en el Instituto Politécnico Nacional, pre-

cisamente en la ESIA. El plan no era factible porque se adoptaron políticas inadecuadas. DNM: ¿A qué se refiere con inadecuadas? LIEM: En 2014 el gobierno federal anunció una inversión billonaria en obras de infraestructura de todo tipo: ferrocarriles y caminos, modificación de la infraestructura portuaria, aeroportuaria, etcétera. En la carrera de ingeniería civil de la ESIA se dictan las materias de aeropuertos, ferrocarriles y demás. Pero con los lineamientos que se habían establecido y la reducción de tiempo que se estaba proponiendo para el nuevo plan de estudios, las personas a cargo del rediseño empezaron a desechar todas estas materias. ¿Cómo era eso posible, mientras que en el gobierno se anunciaban inversiones muy importantes para el desarrollo de obras que no eran para hacerse en un año sino durante mucho tiempo? ¿Cómo íbamos a dejar de dar materias básicas para la formación de nuestros alumnos cuando debíamos fortalecer esa formación a fin de que egresen preparados para afrontar su práctica profesional?

La formación de ingenieros debe ser congruente con la realidad del país a la que los egresados se enfrentarán.

DNM:¿Cómo se enfrentó ese dilema? LIEM: Participamos los profesores agrupados en las áreas académicas de las diferentes especialidades. Yo era profesor en el área de estructuras, donde proponíamos nuestras ideas, nuestras consideraciones en torno a la temática que debíamos trabajar; pero nunca hubo respuesta, o sólo hubo respuestas a medias de la autoridad en turno. En casi todas las academias de todas las especialidades hubo reacción de los

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

Volver al programa de 2004 fue un acierto

maestros, pero ésta no trascendió. Simple y sencillamente se concluyó un trabajo, “medio se concluyó” o se concluyó mal, y se instauró el nuevo plan de estudios en agosto de 2014, pero obviamente sólo para los alumnos de nuevo ingreso; los que ya estaban continuaron con su plan original. Hubo una movilización estudiantil precisamente para rechazar el plan nuevo, y gracias a ella se pudo darle marcha atrás y de hecho eliminarlo. DNM: ¿Cuál es la situación hoy? LIEM: Se regresó al plan de 2004. Los profesores nos congraciamos con esos alumnos que inteligentemente rechazaron el cambio en el plan de estudios, con su dinámica, su apoyo y la fuerza que dieron para dar marcha atrás a una decisión a todas luces errónea. Muchos de mis compañeros docentes y yo no entendíamos por qué se estaban tomando esas medidas que afectaban el nivel de la institución, en este caso respecto a la formación de nuestros ingenieros. Lo veíamos como algo incongruente, pero no tuvimos la fuerza o quizá no la ejercimos, no pudimos o nos conformamos; la movilización estudiantil puso las cosas en su debido lugar. DNM: ¿Cuántos alumnos egresan de la ESIA al año y cuántos cursan posgrado?

Pretendemos facilitar el acceso de los jóvenes al campo laboral en los sectores público y privado.

LIEM: Nuestra escuela tiene dos generaciones que egresan por año, y entre ambas suman en promedio 550 alumnos. En la ESIA-Zacatenco sólo se imparte ingeniería civil, y tenemos una población aproximada de 6 mil estudiantes en esta carrera. Aproximadamente 10% ingresa a algún posgrado, no sólo en el Poli. DNM: ¿Qué porcentaje de los egresados obtiene empleo en el primer año posterior a su graduación? LIEM: Entre 70 y 80% de los egresados obtiene empleo en el primer año.

Volver al programa de 2004 fue un acierto

DNM: ¿Cómo se detectan las necesidades de preparación de los alumnos? LIEM: Generalmente se tiene que tomar en cuenta el Plan Nacional de Desarrollo en vigencia y los planes de desarrollo que los gobiernos han impulsado a lo largo del tiempo. También se tienen que tomar en cuenta la modernización y el avance tecnológico para el rediseño de un plan de estudios de manera congruente con la realidad del país. ¿Por qué? Porque los egresados van a salir a enfrentar esa realidad. DNM: Un tema recurrente es la escasa oferta laboral para los egresados de muchas carreras universitarias. ¿Qué relación tiene la ESIA con diversas instituciones gremiales del sector que puedan aportar a la resolución de esta problemática en el caso concreto de la ingeniería civil? LIEM: Hay una comunicación permanente con ellas, y existe inquietud de las organizaciones gremiales y de otro tipo, como las de egresados, que son solidarias con las actividades de la ESIA. Aquí está constituido el Club de Estudiantes del Colegio de Ingenieros Civiles de México, que promueve acciones para los alumnos a fin de que se incorporen, conozcan el gremio y se afilien a su club, además de poder gozar de ciertas consideraciones, asistir a cursos y hacer visitas técnicas. De hecho, los alumnos organizados en el Club de Estudiantes del CICM y los capítulos estudiantiles de las sociedades técnicas organizaron la primera Semana de Ingeniería Civil Politécnica, llevada a cabo a finales de mayo con gran repercusión.

enteraba de que tal administración tenía relación sobre todo con empresas públicas como Pemex, la CFE o la Conagua para hacer trabajos conocidos como de servicio externo (trabajos vinculados o servicios vinculados), en los que contratan a la escuela para hacer un proyecto determinado. Con la industria privada esto sucedía menos. No obstante, después del movimiento estamos empezando nuevamente. DNM:¿Lo están haciendo institucionalmente, por ejemplo a través de la Cámara Mexicana de la Industria de la Construcción, o con las empresas de manera individual? LIEM: Por ahora, de manera individual e incipiente. DNM:¿Y con el sector público si hay una relación más formal? LIEM: Hay más antecedentes, por ejemplo con las empresas públicas que mencioné y con la SCT. Pretendemos reposicionar la ESIA para acercarnos a las organizaciones públicas y privadas a fin de que permitan el acceso de nuestros jóvenes; primero, que ellas den conferencias, pláticas y cursos en la escuela, y luego, que cuando los alumnos egresen tengan oportunidades de trabajo en ellas. DNM: ¿De qué manera se evalúa en dónde hay que poner más atención dependiendo de las especialidades? ¿Con quién se interactúa para sacar esas conclusiones, en caso de que se haga? LIEM: En el ámbito de la ESIA, desconozco si esto se hacía antes. DNM:¿No existe un área de enlace con la iniciativa privada o en general hacia fuera de la escuela, algún responsable o coordinador? LIEM: Ahora ya lo hay. Se le llama UPIS (Unidad Politécnica de Integración Social).

Anualmente egresan dos generaciones, un total de 550 ingenieros en promedio.

DNM: En cuanto a la relación con el sector de la construcción y con la iniciativa privada, ¿hay programas o planes de incorporación de jóvenes estudiantes de los últimos semestres para hacer prácticas profesionales en las empresas? LIEM: Desconozco si antes había relación formal con alguna organización del sector construcción; esto se está empezando a sondear para establecer un acercamiento. DNM: Es decir que no hay antecedentes, archivos, nada. LIEM: No de manera formal. Antes de ser puesto al frente de la ESIA, cuando era profesor solamente, me

DNM: Mientras conversamos mencionó su desconocimiento sobre asuntos de la ESIA antes de asumir su actual cargo. ¿No hubo continuidad, un cambio de dirección informado? LIEM: Hay continuidad en la impartición de las clases y la iniciación de los cursos, pero cuando terminó el conflicto y llegó la actual dirección, por razones que desconozco la autoridad saliente no hizo la entrega formal según el protocolo. DNM: ¿La dirección anterior y su titular estaban de acuerdo con los cambios en los planes de estudio que alumnos y profesores echaron por tierra? LIEM: Sí. DNM: Entonces ¿no hubo buena comunicación con la administración que usted encabeza? LIEM: Ninguna. Tenemos que andar buscando por aquí y por allá para conocer qué había, qué se dejó de hacer,

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

Volver al programa de 2004 fue un acierto

cuáles eran los pendientes. A eso me refiero con que “desconozco”. DNM: Ante una situación como ésta, ¿qué papel han desempeñado los egresados y otros ex directores de la ESIA? LIEM: En general, de solidaridad y colaboración. Se han acercado varias agrupaciones de egresados, particularmente la Sociedad de Egresados de Ingeniería Civil del IPN. Varios ex directores de la ESIA se han acercado para ofrecer colaboración a partir de su experiencia, que resulta muy valiosa para quienes hemos pasado de la docencia a la administración en circunstancias conflictivas. DNM: La movilización contra los cambios en el plan de estudios sin duda marcó un antes y un después para el Politécnico, y en particular para la ESIA. ¿Esto ha hecho que los estudiantes tengan una participación más activa en la escuela? LIEM: Ahora tienen más comunicación con la Dirección porque hemos hecho la apertura; por tanto, los alumnos llegan a platicar, proponer, cuestionar o a solicitar que se corrija algo, de tal modo que sí tienen una participación más activa.

normativas inclusive, implicaban andar haciendo grilla, como dicen, asumir cierto tipo de compromisos. Cuando se dio el conflicto, una de las demandas de los alumnos era que las autoridades en turno dimitieran, cosa que aceptó la autoridad central. El director general del IPN Enrique Fernández y sus colaboradores negociaron y decidieron que los directivos se fueran a condición de que el director en turno de la ESIA terminara su periodo en enero. Éste cumplió y terminó su periodo en medio de la movilización de la llamada Asamblea General Politécnica, en la que cada escuela tenía su representación y planteaba sus pliegos petitorios. Cuando llegó el momento, no había a quién entregar la dirección, porque las autoridades ya iban de salida; entonces se conformó una comisión de alumnos, profesores y personal de apoyo que trabajó con las autoridades y juntos decidieron que mientras llegaba el proceso formal se elegiría un director interino.

DNM: ¿Cuál es su estatus ahora como director de la ESIA? LIEM: Interino. DNM: ¿Cuáles son sus prioridades como director? LIEM: Mejorar la infraestructura y los recursos humanos, propiciar y desarrollar un programa para cambiar los criterios de asignación. Nosotros tenemos una organización (digo “nosotros” refiriéndome al Patronato de Egresados de Ingeniería Civil) cuyo objetivo es recaudar fondos para apoyar los diferentes proyectos de la escuela. Se han hecho bastantes cosas: laboratorios de física y química, una donación de un millón de pesos para la compra de un camión nuevo y la remodelación de algunos espacios. A la actual dirección a mi cargo ya le han ofrecido proyectos: la remodelación faltante de algunas aulas y el establecimiento de un plan diferente para el uso de computadoras. DNM: Anteriormente usted se definió como un profesor que llegó a la dirección de la ESIA. ¿Cómo accedió a la dirección y por qué aceptó? LIEM: Bueno, tengo 41 años de experiencia docente debido a que durante mi servicio social empecé a dar clases. Siempre he enseñado al margen de mi trabajo en el gobierno del Distrito Federal. También he laborado para algunas empresas privadas en el área de estructuras, fundamentalmente en diseño estructural. Nunca me interesó ser director, a pesar de haber acumulado experiencia y edad, porque las condiciones establecidas,

Durante la actual gestión se han remodelado algunos espacios de la escuela.

DNM: ¿Cómo fue? LIEM: El director general del IPN me seleccionó de una terna surgida de una asamblea, para la cual se propuso a varias personas. Yo acepté participar precisamente por la forma en que se dio el caso: fue una propuesta de la comunidad. Nos colocaron ante las opiniones de los estudiantes, del personal de apoyo y de profesores que había en ese entonces y fuimos aceptados. En la terna estuvimos el doctor Francisco Antelmo Díaz Guerra, el profesor Carlos Magdaleno y un servidor. Así pues, acepté estar en la terna. DNM: ¿Hay una fecha determinada para la conclusión de su mandato y la realización de un nuevo proceso? LIEM: No, no hay una fecha definitiva; sin embargo, para poder efectuar el proceso tiene que estar instalado el Consejo Consultivo Escolar. DNM: ¿Y usted se apuntaría en esa convocatoria? LIEM: Probablemente sí

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

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

ESE ASA Los líderes en izajes y transporte especializado

ESEASA CONSTRUCCIONES es una empresa 100% MEXICANA que se preocupa por el desarrollo sostenible del país, conformada por un equipo de trabajo sólido y profesional en todas sus áreas, lo cual nos consolida como la empresa con mayor experiencia en los servicios de Izajes y maniobras especializadas así como Transporte especializado en el ámbito de la construcción dentro de la República mexicana y en el extranjero. En ESEASA nos enfocamos en cumplir las necesidades de nuestros clientes con ética, profesionalismo, visión, servicio y eficacia utilizando siempre tecnología de punta, con equipo renovado constantemente y con un estandar de seguridad acorde con la demanda del mercado y regulaciones internacionales. La experiencia de más de 30 años y nuestra certificación en ISO 9001-2008 nos permiten brindar seguridad a nuestros colaboradores comerciales; de esta forma hemos participado en proyectos importantes como: Obra Civil • Montaje de distribuidores viales y pasos a desnivel • Construcción de puentes • Construcción de estadios y arenas • Construcción de edificios Obra Marítima • Construcción de plataformas marinas • Load out • Roll up Sector Petrolero • Construcción de refinerías • Reconfiguración de refinerías Sector Energético • Montajes de centrales de ciclo combinado • Construcción de parques eólicos Proyectos Científicos • Montaje del gran y único telescopio milimétrico ubicado en Puebla, México

Montecito 38 • Col. Nápoles, Delegación Benito Juárez • México, DF, C.P. 03810 Teléfonos: +52 (55) 90002630 • LADA SIN COSTO 01-800-087-2630

TÚNELES

Innovar en excavación con TBM es unificar el control de procesos y la auscultación Originalmente el control de procesos para la construcción de túneles con tuneladoras se efectuaba mediante evaluaciones manuales de los parámetros más importantes para la excavación. Con la digitalización de dichos procesos y la incorporación de sistemas de auscultación sofisticados fue posible su integración en un solo sistema que permite desarrollar análisis sistemáticos de todas las variables involucradas y ha impulsado la construcción de túneles en situaciones cada vez más complejas. Hasta hace poco, el control de procesos para la excavación de túneles con TBM (máquinas perforadoras de túneles o tunnel boring machines) se llevaba a cabo mediante registros y evaluaciones manuales de los procesos más importantes para la excavación. A partir de la parametrización y digitalización de un mayor número de procesos, y debido a la gran cantidad de datos que éstos aportan, se ha logrado implantar una serie de sistemas que no sólo velan por la evaluación de los parámetros más importantes, sino también permiten la identificación y el análisis en tiempo real de la interacción entre todos los procesos que incorpora la excavación. La instrumentación en túneles, por su parte, cubre parte de las necesidades de seguridad y calidad de la construcción; sin duda, la aplicación de sistemas de auscultación cada vez más sofisticados ha permitido complementar el sistema de conEscudos EPB

trol de procesos, particularmente en la relación que existe entre los parámetros de excavación y su interacción con el entorno. En conjunto, ambos aspectos de la ingeniería para túneles han logrado la reducción de los plazos de ejecución y cubierto ampliamente los más estrictos requisitos de seguridad y calidad, por lo que su aplicación, a la fecha, forma una parte esencial en la gestión de proyectos de estas características. Así, fue necesario el desarrollo de nuevos sistemas que permitieran simplificar el análisis y la evaluación de toda la información, lo que llevó a la implementación de software y métodos especializados para la integración de ambas tareas. Sistema de auscultación automatizado en túneles En la actualidad los sistemas de auscultación en tiempo real constituyen un requisito para las grandes obras Hidroescudos

Escombro

Qalimentación

Nivel de lechada (ΔVlechada)

Qlechada Alimentación Lechada

STP

JOSÉ ANSELMO PÉREZ REYES Ingeniero geofísico. Desde 2005 se ha desempeñado como responsable de las áreas de geofísica, geología e instrumentación en proyectos de empresas privadas e instituciones públicas. Gerente de Instrumentación y Control de Procesos en el consorcio COMISSA para el proyecto TEO.

Figura 1. Esquema básico de operación de escudos de diferentes tecnologías (Maidl Tunnelconsultants).

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

Desplazamientos (mm)

Muro M.5-Referencia centro de la lumbrera

23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov DETALLE 1

Lumbrera L-

2012

4+567.23

1+287.2

Ficha técnica Reporte de instalación Ficha de instalación Gráficas de comportamiento

DETALLE 1

INCL-1 14+506.2

Especificación Informes generales Niveletas Plomos Bancos de nivel semiprofundo Inclinómetro Celdas de presión Piezómetros

Inicio de exca vación 0+034

Innovar en excavación con TBM es unificar el control de procesos y la auscultación

B+

A-

Figura 2. Ejemplo de sistema de auscultación automatizado.

civiles subterráneas en todo el mundo, debido a las características de los emplazamientos urbanos, a las complejas situaciones geológicas y geotécnicas y a las normas actuales que derivan de la necesidad de garantizar la seguridad y la calidad en la excavación. El diseño de este tipo de sistemas está basado en su capacidad para definir paramétricamente y de manera automática el comportamiento del terreno excavado y las estructuras e instalaciones propias de la construcción y las del entorno –estas últimas, en gran medida, definen los procedimientos y parámetros de excavación–. Cabe señalar que antes del desarrollo de los sistemas digitales de auscultación, la instrumentación se desarrollaba en un contexto de toma de lectura y procesamiento manuales que determinaban tiempos de reacción lentos y no aportaban datos sustanciales durante el proceso de excavación. Un sistema de auscultación automatizado permite contar con una mejor percepción de la interacción entre el entorno y la tuneladora al proporcionar, de primera mano, los datos necesarios para una toma de decisiones oportuna. Toda la información recolectada en el sistema, con las condiciones y frecuencias de monitoreo definidas por el especialista, es transmitida a los responsables de la construcción mediante la integración de medios de notificación electrónicos –correo electrónico, mensajes de texto, GIS, etcétera. Para definir la instrumentación que compone al sistema de auscultación de un túnel se consideran, entre otros elementos, el tipo de proyecto y sus condiciones geológicas, topográficas e hidrológicas, además de las propiedades físicas y mecánicas de los materiales a excavar; se toman en cuenta también otros factores como las zonas urbanas, los parámetros ambientales y las normas vigentes de construcción. Lo anterior implica que

no es factible la estandarización del diseño del sistema de auscultación; sin embargo, sí es posible la tipificación de los instrumentos empleados en túneles partiendo de los objetivos de auscultación y considerando las variables o parámetros distintivos de este tipo de proyectos. Cabe señalar que el diseño de un sistema de auscultación no se refiere únicamente a la selección de los instrumentos que lo conforman; requiere adicionalmente un proceso de ingeniería que parte de la definición de los objetivos y culmina con la ejecución de prácticas que determinan las variables a medir y las hipótesis del comportamiento esperado. Debido a lo anterior, es muy importante que el diseño tome en cuenta la flexibilidad del sistema para cualquier modificación que se requiera. La automatización del sistema de auscultación en túneles considera, en primera instancia, la cantidad y tipo de instrumentos, lo cual permite definir los sistemas y equipos para la transmisión de los datos recolectados. A partir de ello, se determinará la integración de dicha información en software especializado para el procesamiento de los datos, la emisión de reportes y gráficos de acuerdo con las necesidades de auscultación y con los parámetros preestablecidos por el intérprete. Las longitudes del túnel, considerando sus portales y los medios de comunicación al exterior –lumbreras, caños, troneras, etc.–, determinarán en gran medida la topología de comunicaciones para la transmisión de la información. A su vez, la conducción de las señales al exterior del túnel puede darse a través de diferentes medios; las características del túnel, y sobre todo su objetivo operacional, definirán los sistemas de transmisión: los más comunes se refieren a radiocomunicación al interior del túnel, fibra óptica, cables multiconductores y topologías de redes de telecomunicaciones. Las alertas definidas a partir de

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

Innovar en excavación con TBM es unificar el control de procesos y la auscultación

X (Deformación relativa)

Gráfica 1. Registro histórico de deformación con el sistema automatizado de medición de convergencias 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 –50 –100 –150 –200 –250 –300 –350 –400 –450 –500 –500

1, –1

–400

–300

–200 –100 0 100 X (Deformación relativa)

200

300

400

500

umbrales de riesgo pueden ser enviadas a través de mensajes de texto o correos electrónicos a los responsables de cada proceso o de la construcción del túnel. Las interfaces gráficas que maneja este tipo de sistema permiten la generación de reportes que posteriormente se integrarán a la base de datos de los parámetros de excavación –control de procesos de excavación–, como más adelante se explicará. Control de procesos de excavación Actualmente las tuneladoras TBM incorporan un sistema de gestión que contiene todos los parámetros o variables registrados durante los avances en la excavación. El registro se lleva a cabo mediante un sistema de control denominado PLC, el cual está permanentemente en contacto con la computadora de la TBM aportando la información de todos sus parámetros operacionales; la conexión de tipo bidireccional ofrece también la posibilidad de enviar información al PLC y así modificar los parámetros de avance. El análisis de dichas variables establece los criterios fundamentales para el proceso de excavación, promueve su optimización en beneficio de la calidad de la obra y minimiza los riesgos y afectaciones inherentes a este tipo de proyectos. Sin duda es preciso conocer y dominar los procesos clave del método constructivo para conseguir que los factores de éxito del proyecto sean óptimos (Comulada et al., 2009). Es posible englobar la excavación de túneles con tuneladoras en dos grandes tecnologías: EPB o escudos de presión balanceada e hidroescudos (véase

figura 1). A pesar de sus diferentes tecnologías, los procesos fundamentales de excavación son los mismos: empuje, presiones en la cámara de excavación, corte y acondicionamiento del terreno, aplicación del mortero en el espacio anular entre el endovelado y el terreno, y rezagado del material excavado. Mientras mayor sea el número de parámetros que la tuneladora registre, el análisis de dicha información será más completo y, en consecuencia, la operación del escudo más eficiente. Esto, aunado al sistema de auscultación, permite el correcto desempeño de la excavación y, de ser necesario, la adaptación de sus parámetros de acuerdo con las condiciones geotécnicas reales, lo cual se refleja en la minimización de los efectos inducidos al entorno y el aumento de los rendimientos de excavación. Integración de los sistemas de auscultación y control de procesos Como se ha planteado, la incorporación de los sistemas de auscultación –instrumentación– y control de procesos –parámetros operacionales de la TBM– permite al usuario la comparación, en tiempo real y posproceso, de los valores reales y el objetivo que definen al proyecto, lo que facilita con extrema precisión el análisis de los distintos parámetros mediante de su correlación y los efectos inducidos por los procedimientos constructivos en el túnel. Una vez habilitado este tipo de sistemas, es posible la evaluación inmediata del comportamiento del túnel y su entorno y, a su vez, el análisis del funcionamiento de la tuneladora, lo que permite al usuario determinar hipótesis de diseño y posibles deficiencias en la operación del escudo. Para el fin descrito, se han desarrollado diferentes tipos de herramientas informáticas que hacen posible la incorporación de ambos sistemas en formatos y topologías de comunicación definidas; esto da lugar a una visualización clara de los diferentes procesos y sus posibles afectaciones, lo que permite al usuario determinar acciones preventivas y correctivas en los procedimientos de excavación y construcción del túnel (véase figura 2). Aplicación del sistema integrado de instrumentación y control de procesos en escudos EPB Las tuneladoras EPB (earth pressure balance) utilizan el material producto de la excavación para mantener la presión sobre el frente, con el fin de evitar asentamientos en la superficie. La rezaga es extraída de la cámara de excavación a través del tornillo sinfín; mediante el control de la velocidad de extracción del material y de la fuerza aplicada por los cilindros de empuje, es posible mantener una presión constante sobre el frente que, a partir de los parámetros preestablecidos en el diseño del túnel, permiten construir la estructura sin incidencias en la infraestructura presente en superficie. En túneles excavados en suelos blandos altamente deformables, el control de las deformaciones del endovelado es crucial para garantizar la seguridad de

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

Innovar en excavación con TBM es unificar el control de procesos y la auscultación

Costra superficial Arcilla y limos de alta compresibilidad Limos y limos arenosos carbonatados (lentes duros) Arcillas y limos de alta compresibilidad Limos y limos arenosos carbonatados (lentes duros) Arcillas y limos de alta a mediana compresibilidad Limos y limos arenosos de consistencia dura (capa dura) Arcillas y limos de mediana a baja compresibilidad,con lentes de ceniza volcánica Limos arenosos de consistencia dura

Figura 3. Revisión de los parámetros de excavación.

Figura 4. Integración de los sistemas de auscultación y control de procesos (Maidl Tunnelconsultants).

la construcción, por lo que el conocimiento temprano del comportamiento del revestimiento representa la verificación de las hipótesis de diseño y permite la optimización del proceso de excavación. Considerando lo anterior, se han desarrollado sistemas automatizados de medición de convergencias que permiten conocer la geometría temprana de los anillos de dovelas desde su instalación en el faldón, continuando con el registro histórico de deformaciones hasta su desinstalación (véase gráfica 1). Una vez que se conoce el comportamiento inicial del anillo de dovelas y dependiendo de las hipótesis de diseño, es posible comparar el registro histórico de la instrumentación con los parámetros operacionales del escudo para un mismo punto o zona de interés. Suponiendo altas deformaciones en el endovelado y asentamientos en superficie, es imprescindible verificar dentro de los

parámetros de excavación: a) volúmenes de inyección de mortero en el espacio anular, b) presiones de frente, c) velocidades de avance y d) geología (véase figura 3). Asimismo, es necesario verificar las condiciones de la infraestructura en superficie –prismas de control, referencias topográficas, geófonos, medidores de grietas, etc.–, ya que pueden ser susceptibles de daños por cambios en las condiciones originales del terreno y después del paso de la TBM en la zona de influencia. Las deficiencias en la inyección de mortero pueden ocasionar deformaciones excesivas en este tipo de túneles por la pérdida de confinamiento. A su vez, una inadecuada definición de las presiones del frente podría ocasionar asentamientos o bufamientos en la superficie que originen indirectamente daños estructurales en las edificaciones aledañas. Se puede observar que factores como la geología, la infraestructura en la superficie y la asignación de los parámetros de excavación influyen directamente en el comportamiento de la estructura (véase figura 4). Conclusiones El desarrollo de sistemas informáticos cada vez más sofisticados, a la par del progreso de las telecomunicaciones y su relación con las nuevas tecnologías para la excavación de túneles con TBM, ha permitido la implantación de sistemas integrados que promueven la optimización de los procesos constructivos y facilitan el análisis en tiempo real y predictivo del comportamiento de los túneles. Debido al perfil industrial de la excavación de túneles con TBM, los tiempos de reacción ante cualquier eventualidad y la optimización continua de los procedimientos sólo pueden llevarse a cabo mediante la interacción del usuario con los sistemas informáticos de gestión de datos en tiempo real. Considerando la complejidad e interdependencia de los procesos de excavación y el sistema de auscultación, se requiere la interacción entre el sistema y el perfil experto de los responsables. Sin duda, la inversión en este tipo de sistemas representa un ínfimo porcentaje de la inversión total del proyecto de excavación, por lo que su incorporación resulta un enorme beneficio técnico y económico que permite la reducción de los tiempos de reacción ante cualquier eventualidad y la optimización de los plazos y costos en la ejecución de la obra Referencias Berkelaar, R., et al. (2007). Deformation monitoring of the underground metro station Rotterdam CS, a case study. Comulada, M., et al. (2009). Process controlling in mechanized tunnelling. 2nd International Conference on Computational Methods in Tunnelling, Alemania. Dunnicliff, J. (1988). Geotechnical instrumentation for monitoring field performance. Wiley. Kavvadas, M. (2003). Monitoring ground deformation in tunneling: Current practice in transportation tunnels. Facultad de Ingeniería Civil. Universidad Nacional Técnica de Atenas. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

INGENIERÍA SÍSMICA

Magnitud e intensidad en la medición de sismos Las estrellas más brillantes del firmamento son de “primera magnitud” o magnitud 1. Esa es la convención en astronomía. Al disminuir su luminosidad se les van asignando magnitudes mayores. Tal vez por eso se ha dicho que María Callas, Enrico Caruso y Luciano Pavarotti eran “estrellas” de primera magnitud. En ese contexto, la magnitud sería un buen sinónimo de “categoría”. Los temblores de tierra, en contraste con las estrellas, tienen mayor magnitud al crecer la energía liberada.

Magnitud de un sismo ¿Qué es la magnitud de un terremoto? Es un número que se relaciona con la cantidad de energía liberada en la zona de la corteza terrestre donde se produce una ruptura. Las rupturas sísmicas suelen ocurrir en zonas de falla, y en las más importantes se puede medir la tasa promedio de convergencia (en Nepal, 5 cm/año). Al no haber temblado en 80 años, se tenía un déficit de unos 4 metros. Si la ruptura dura poco, ésta irradia pulsos de aceleración muy importantes que generarían movimientos muy fuertes, pero si la ruptura es lenta, los movimientos pueden ser imperceptibles. Este tipo de temblores lentos se ha descubierto gracias a la tecnología de los sistemas de posicionamiento global (GPS, por sus siglas en inglés). Paradójicamente, un temblor lento de magnitud M7.8 puede no causar daños. En México se han registrado ya varios temblores de estas grandes magnitudes, pero al no generar daños, no son noticia. La intensidad mide tanto el poder destructivo en un sitio dado como la reacción de los seres humanos en ese lugar. Un sismo tendrá una magnitud única, mientras que la intensidad o severidad del movimiento variará en el espacio de sitio a sitio, y decrecerá en promedio con la distancia a la zona en que se genera.

30 20 10 Amplitud = 23 mm

0 10 20 S-P = 24 s 500 400 300 200 100 60 40 20 5 0

50 40

10 8 6 4 2

S-P tiempo (s)

Las noticias sobre temblores suelen referirse a la magnitud de los terremotos; se menciona el nombre de Richter y, por ejemplo, se dice del terremoto de Nepal del 25 de abril de 2015 que “tuvo una intensidad de 7.8 grados en la escala de Richter”. Eso, para el público en general, es algo serio pero impreciso. Lo correcto sería decir que “tuvo magnitud M7.8 en la escala de Richter y la intensidad en la zona del epicentro en Katmandú alcanzó XII en la escala de Mercalli”. Poco se dice de la variación espacial de la intensidad.

Distancia (km)

FRANCISCO JOSÉ SÁNCHEZ SESMA Investigador titular del Instituto de Ingeniería, UNAM; ex presidente de la Academia de Ingeniería y de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica. Miembro titular de la Academia Mexicana de Ciencias.

4 3 2 1 0 Magnitud

100 50 20 10 5 2 1 0.5 0.2 0.1 Amplitud (mm)

Tomado de la página del Servicio Sismológico Nacional: www2.ssn.unam.mx

Figura 1. Nomograma original de Richter para el cálculo gráfico de la magnitud a partir de un sismograma. Nótese que la distancia se estima en términos de la diferencia de tiempo entre el arribo de las ondas P y S.

Se han desarrollado diversas escalas de intensidad. Las hay empíricas, como la de Mercalli modificada, e instrumentales, como la de Arias, en la que a partir de los registros de aceleración del movimiento de la superficie del terreno se calcula una medida de la energía, que se relaciona con la que se puede inyectar a una edificación.

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

Magnitud e intensidad en la medición de sismos

Michoacán án ac ho

Latitud

Guerrero

án

l tat Pe

os arc

ero err n M Sa

e tep

–103

–102

–101

Oaxaca

ste

I a e al I lI xac centr te a tra O a es en c c a ao a x c c a a x O xa Oa Oa

–100 –99 Longitud

–98

–97

Sismos ocurridos hace 0-5 años 5-12 años 12-20 años 20-35 años >35 años

–96

Cortesía de Luis Eduardo Pérez Rocha

R (km)

Brecha sismogénica

Sismo

Fecha

23/VIII/65

7.8

466

Oaxaca este

02/VIII/65

7.4

326

Oaxaca oeste

29/XI/78

7.8

414

Oaxaca centro

14/III/79

7.6

287

Petatlán

25/X/81

7.3

330

Michoacán

07/VI/82

6.9

304

Ometepec

07/VI/82

7.0

303

Ometepec

19/IX/85

8.1

295

Michoacán

21/IX/85

7.7

318

Petatlán

30/IV/86

7.0

409

Michoacán

25/IV/89

6.9

290

San Marcos

14/IX/95

7.3

320

Ometepec

Figura 2. Zonas sismogénicas en la costa del Pacífico. Se muestran las proyecciones horizontales de las áreas de ruptura de 12 sismos de subducción ocurridos entre 1965 y 1995.

Los registros de los movimientos del terreno durante sismos empezaron a obtenerse en Japón y Alemania a finales del siglo XIX. En México se instalaron diversos

sismógrafos en el Observatorio de Tacubaya en 1910 (es ahí que funciona el flamante Museo de Geofísica de la UNAM). Hace poco se celebró el centenario del Servicio

cimentaciones cimentacionesy obra y obracivil civilI Iestructuras estructurassubterráneas subterráneasI Iobras obrashidráulicas hidráulicase eindustriales industrialesI Iestructuras estructurasportuarias portuarias www.cimesa.net www.cimesa.net

APÓYATE APÓYATEENENNOSOTROS NOSOTROS

Tel:Tel: (+5255) (+5255) 5207 5207 3068 3068

Magnitud e intensidad en la medición de sismos

Latitud

14 –103

–102

–101

–100

–99 Longitud

–98

–97

–96

Cortesía de Luis Eduardo Pérez Rocha.

Figura 3. Para los 12 sismos de subducción en la costa del Pacífico ocurridos entre 1965 y 1995, se muestran las proyecciones horizontales de las áreas de ruptura y las aceleraciones del terreno registradas en la Ciudad Universitaria por el Instituto de Ingeniería de la UNAM.

Sismológico Nacional. Para los años treinta del siglo XX ya se tenían datos muy valiosos de las vibraciones de la Tierra, las explicaciones de las características de los sismogramas se fundamentaban con base en modelos matemáticos y comenzaba a deducirse la estructura de nuestro planeta.

uuLa intensidad mide tanto el poder destructivo en un sitio dado como la reacción de los seres humanos en ese lugar. Un sismo tendrá una magnitud única, mientras que la intensidad o severidad del movimiento variará en el espacio de sitio a sitio, y decrecerá en promedio con la distancia a la zona en que se genera. Los datos recabados generaron un problema consistente en clasificar los temblores en grandes o pequeños. Charles Richter, profesor del Instituto de Tecnología de California (Caltech), observó que los sismogramas de terremotos grandes y pequeños producían amplitudes distintas en los sismogramas a distancias semejantes de la fuente. Richter propuso que la magnitud de un terremoto se midiese por la máxima amplitud que registraría un sismómetro estándar de marca Wood-Anderson con una amplificación de 2,800,

un periodo natural de 0.8 s y un coeficiente de amortiguamiento de 0.80, localizada en terreno firme a 100 kilómetros del epicentro. Esta propuesta empírica ignora la polarización del movimiento, es decir, que su atenuación con la distancia depende de la dirección; además, no siempre se tienen estaciones a una distancia fija del origen del temblor. No obstante, la propuesta de Richter pronto se hizo popular y se han desarrollado procedimientos aproximados para corregir las estimaciones. Se han definido algunas variantes: la magnitud ML para magnitud estimada por una red local, cerca de la zona originaria del sismo, o la de ondas superficiales MS, con estimaciones de observatorios lejanos. Con el tiempo los observatorios sismológicos del mundo van calibrando sus medidas y cotejando sus estimaciones de la magnitud, de acuerdo con los tipos de instrumentos y la cobertura. Por eso, las estimaciones de la magnitud de un temblor pueden ir cambiando hasta que se llega a un consenso.

Momento sísmico y magnitud de momento Hace poco más de 40 años, Keiiti Aki, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), propuso con sólidas bases físicas el concepto de momento sísmico, Mo, que es el producto de una cantidad que mide la rigidez de la corteza terrestre, el deslizamiento promedio en el área de ruptura y la dimensión de ésta en kilómetros cuadrados, y tiene unidades de energía. Las áreas de ruptura se delimitan al localizar las réplicas, temblores más pequeños que ocurren posteriormente cerca del sismo grande en espacio y tiempo. Sin embargo, el concepto de momento sísmico no es práctico para la difusión de noticias; varía mucho y puede tener diversas cifras significativas. Por ejemplo, el temblor de Tohoku (M9) de 2011 tuvo un área de ruptura de unos 100,000 km2, mientras que en el de Michoacán (M8.1) de 1985 el área fue de casi 12,000 kilómetros cuadrados. Fue Hiroo Kanamori, del Caltech, quien propuso la magnitud Mw asociada al momento sísmico, expresada mediante una escala logarítmica: Mw = (2/3) log10 Mo – 10.73 La adopción de esta escala permite representar números grandes con comodidad. Por ejemplo, los núme-

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

Magnitud e intensidad en la medición de sismos

uuRichter propuso que la magnitud de un terremoto se midiese por la máxima amplitud que registraría un sismómetro estándar de marca Wood-Anderson con una amplificación de 2,800, un periodo natural de 0.8 s y un coeficiente de amortiguamiento de 0.80, localizada en terreno firme a 100 kilómetros del epicentro. Esta propuesta empírica ignora la polarización del movimiento, es decir, que su atenuación con la distancia depende de la dirección; además, no siempre se tienen estaciones a una distancia fija del origen del temblor. ros 10, 100 y 1,000 tienen los logaritmos 1, 2 y 3, respectivamente. Así, log10 1,000 = 3, porque 10 × 10 × 10 = 103 = 1,000. De acuerdo con la ecuación de Kanamori, la diferencia de una unidad en magnitud de dos temblores representa un factor de 30 en los respectivos momentos sísmicos. La magnitud de momento Mw se ha convertido en la más frecuente medida de la magnitud de temblores grandes. Requiere la estimación del momento sísmico Mo, y para ello se analizan sismogramas. Hay procedimientos semiautomáticos como el del proyecto CMT

de la Universidad Harvard, o similares regionales que generalmente calculan magnitudes de momento para muchos temblores de magnitud Mw mayor que 5. Por cierto, el temblor de 1960 en Chile, que es el mayor que se ha registrado, tuvo una magnitud de momento Mw 9.5. La magnitud mide el tamaño de un temblor en términos de la cantidad de energía irradiada. Un terremoto tendrá una magnitud única y su severidad dependerá de las características de la ruptura, de la distancia a partir del hipocentro o foco y de los efectos de las condiciones locales. Las medidas de intensidad del movimiento pueden ser, por ejemplo, velocidades máximas, aceleraciones máximas o intensidades de Mercalli o de Arias. Todas ellas tienden a decrecer a medida que aumenta la distancia

Agradecimientos Se agradecen los comentarios y sugerencias de Luis Esteva Maraboto, Xyoli Pérez Campos y Luis Eduardo Pérez Rocha, al igual que el apoyo de la DGAPA-UNAM dentro del proyecto PAPIIT 104712. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

PLANEACIÓN TEMA DE PORTADA

Gerencia de proy aeropuerto de la La gerencia del programa o gerencia de proyectos del Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México surge de la necesidad de planear y administrar eficientemente el conjunto de proyectos relacionados que conformarán la nueva terminal aérea. En efecto, los componentes del aeropuerto constituyen un conjunto de proyectos que habrán de desarrollarse de manera individual pero que deberán funcionar eficientemente como un todo. LUIS FELIPE OCHOA ROSSO Ingeniero civil con doctorado en Investigación de operaciones. Fundador de FOA Consultores, con más de cuatro décadas de experiencia en consultoría de proyectos de infraestructura. Es miembro emérito del CICM y académico de honor de la Academia de Ingeniería.

Para lograr el objetivo del Plan Nacional de Desarrollo 2013-2018 de convertir el país en un centro logístico de alto valor agregado en el plano global, un proyecto clave será el Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM), que contribuirá a conformar una plataforma logística multimodal. El NAICM será origen y destino de turistas, hombres de negocios y mercancías, y un hub regional entre América Latina, Europa y Asia; de tal modo constituirá una nueva puerta para México. Se convertirá en una plataforma aeroportuaria: nodo especializado de la red de distribución de mercancías y productos de alta densidad económica o de alto valor temporal; ello al contar con la infraestructura y los servicios de transferencia de carga entre los modos de transporte terrestre y aéreo y agregar valor en su entorno cercano a las mercancías en trámite.

Aeropuerto Internacional Indira Gandhi Decisiones: 4,297,969 Orgs/Usuarios: 89/1,383 Docs: 887,244

Canal de Panamá Decisiones: 13,273,275 Orgs/Usuarios: 97/2,022 Docs: 5,274,247

Aeropuerto Internacional de Dubái Decisiones: 4,362,702 Orgs/Usuarios: 86/826 Docs: 1,783,895

Orgs = Organismos participantes Docs = Documentos generados durante el desarrollo del proyecto Fuente: Parsons.

Figura 1. Análisis de decisiones en los megaproyectos.

Con el NAICM, la zona metropolitana del Valle de México con sus 20 millones de habitantes, que contribuye con casi un tercio del PIB del país y es una de las economías del orbe que se perfila a estar entre el quinto y el séptimo lugar en el largo plazo, llegará a ser verdaderamente una “ciudad global alfa” según la catalogación mundial. El aeropuerto será un motor del nuevo desarrollo económico y el primer generador de empleo en la ciudad global; será puerta de acceso a los recursos de las regiones de ésta, la cual formará parte de la red mundial de ciudades de alta tecnología y de alto PIB sustentable. El contexto propuesto para el NAICM El nuevo aeropuerto estará a la altura de los mejores del mundo, lo que apreciarán los pasajeros y los propietarios de carga que hagan uso de él. Es el mayor proyecto de infraestructura emprendido por el gobierno federal en su historia (de una magnitud mayor que el promedio actual de obras de infraestructura del país) y estará diseñado para ser financieramente viable con el propósito de recuperar las inversiones provenientes de la sociedad que el gobierno federal destine a su desarrollo y operación. El NAICM ha sido declarado por el Ejecutivo federal como un proyecto de infraestructura transexenal cuyos avances para 2018 lo harán irreversible; su comisionamiento y certificación permitirán el inicio de operaciones en octubre de 2020. Los recursos federales que destinará el gobierno a través de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) para este proyecto estarán enmarcados en la Ley de Obras Públicas y Servicios Relacionados

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

Gerencia de proyectos del nuevo aeropuerto de la Ciudad de México

oyectos del nuevo Ciudad de México Estudios, planeación* y diseño

Fin

Preparación del sitio, construcción y equipamiento

Infraestructura aeroportuaria

Fin Fin

Pruebas y certificaciones

Puesta en operación Ambiental

Hidráulico

Desarrollo de planes y programas de compensación y mitigación ambiental Planeación de obras hidráulicas

Plan de desarrollo urbano

Conectividad

Uso futuro del AICM

Monitoreo y evaluación de las medidas

Implementación de las medidas de mitigación y compensación ambiental Obras de preparación y ejecución de las obras de infraestructura

Estudios territoriales

Elaboración de planes parciales de desarrollo urbano

Estudios de conectividad y movilidad

Desarrollo del programa de ordenamiento ecológico y territorial y modificación de la normatividad urbanística Inicio de obras segunda etapa

Inicio de obras primera etapa

Estudios técnicos y definición de usos

Análisis de vocaciones

Desarrollo del plan maestro

2014 2015 2016 *Donde se incluye el plan maestro, el plan de negocios y el plan de calidad, entre otros.

2017

2018

2019

Implementación del plan maestro y etapas de desarrollo futuro 2020 GACM, Parsons.

Figura 2. Plan de acción.

con las Mismas y su reglamento. El gobierno, por tanto, asumirá la mayor parte de los riesgos en las fases de preparación preliminar, planeación y diseño, construcción, procura, supervisión y cierre, transferencia y operación del aeropuerto. Esta decisión permite acatar el compromiso presidencial de lograr una amplia participación nacional en el desarrollo del proyecto, el cual representa una oportunidad para impulsar la capacidad nacional de servicios de ingeniería y construcción, como resultado de una participación significativa y de su acceso a tecnologías de clase mundial en la escala propia del proyecto. Para ello se pretende contratar un conjunto de empresas que cuenten con calidad comprobada internacionalmente y experiencia exitosa demostrada en otros

aeropuertos de envergadura similar, en asociación con empresas nacionales a las que se condicionará a adquirir la experiencia y la transferencia de tecnología para facilitar su salida a mercados globales en proyectos futuros. Gerencia del programa La gerencia del programa o gerencia de proyectos del NAICM surge de la necesidad de planear y administrar eficientemente el conjunto de proyectos relacionados que conformarán la nueva terminal aérea. En efecto, los componentes del aeropuerto constituyen un conjunto de proyectos que habrán de desarrollarse de manera individual pero que deberán funcionar eficientemente como un todo, y esta circunstancia constituye en sí el programa del NAICM.

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

Gerencia de proyectos del nuevo aeropuerto de la Ciudad de México

Mediante un Sistema de Gestión de Riesgos ya en operación Manual de gestión • Propósito • Alcances • Campo de aplicación

Componentes del NAICM generadores potenciales de riesgos Sistema de Gestión de Riesgos

Manual de procedimientos • Establecer el contexto • Identificación de riesgos • Tratamiento de riesgo • Tratamiento correctivo • Seguimiento

Archivos con registro de riesgos GACM • Toma de decisiones

Plataforma de software • PGPI-Risk

Seguimiento periódico y actualización

• Componentes del sistema Internos Externos • Descripción del riesgo • Probabilidad de ocurrencia • Cuantificación del riesgo • Estrategia de mitigación • Implementación recomendada FOA Ingeniería. Diseñado como ISO 31000, Gestión de riesgos.

Figura 3. Instrumentación del Sistema de Gestión de Riesgos.

La SCT y el Grupo Aeroportuario de la Ciudad de México (GACM) responsable de la planeación, construcción y operación del nuevo aeropuerto de clase mundial, debido a la magnitud y grado de complejidad de éste, consideraron prioritario contratar el servicio de un grupo especializado y con experiencia exitosa en la gerencia de proyectos aeroportuarios del tamaño del NAICM, que apoyara al GACM en la ejecución del greenfield.1 En efecto, la experiencia internacional para el desarrollo de un aeropuerto con las características señaladas, para movilizar 60 millones de pasajeros al año, con tres pistas para operaciones simultáneas y una inversión inicial estimada por la SCT en 169 mil millones de pesos, requiere una capacidad de gobernabilidad y de ejecución muy alta, así como herramientas y tecnología de punta para controlar el desarrollo durante los seis años que durará su realización. Como se muestra en la figura 1, las estadísticas mundiales señalan que el número de decisiones a tomar en un proceso de esta naturaleza es del orden de 5 a 10 millones, que sólo se pueden controlar y prever con plataformas computacionales de tecnología de punta y equipos de profesionales con experiencia aeroportuaria reiterada en proyectos de semejante envergadura. El gerente del programa es la empresa internacional que recientemente coordinó el desarrollo de los aeropuertos de Abu Dhabi y Doha; en este caso se apoya, a solicitud expresa del GACM, en empresas nacionales de reconocida capacidad técnica e integridad para que éstas complementen a la empresa global con la experiencia local en el tema. Funciones de la gerencia del programa (coordinación) En concreto, la Gerencia del Programa deberá apoyar a su cliente GACM en el cumplimiento del plan de acción

consensuado (véase figura 2); sus funciones son las siguientes: • Asegurar integralmente que todos los componentes de los diversos proyectos en las fases del programa del NAICM sean atendidos y estén disponibles oportunamente, y que se cumplan los objetivos de tiempo, calidad y costo en los proyectos del aeropuerto y en las obras asociadas. • Identificar y prever los riesgos, detectar oportunidades de mejoramiento de procesos y proponer acciones de mitigación y corrección en su caso (de tipo financiero, técnico, legal, social y ambiental). • Proponer los protocolos de licitación que garanticen la integridad y transparencia de los procesos de procuramiento de servicios de ingeniería y de construcción; apoyar en la evaluación de términos de referencia y en las evaluaciones de las ofertas presentadas. El gerente del programa integró un equipo para realizar las funciones descritas, que se encargará de diversas vertientes de acción para apoyar toda la organización del cliente. De este modo: • A la experiencia local del GACM se añade la del gerente del programa en aeropuertos y la experiencia y el savoir faire de los consultores locales en estrategia aeroportuaria. • Se establece un entorno abierto de trabajo en el mismo sitio del GACM, con enfoque sólo en las soluciones del programa. • Todos los involucrados operan con el esquema de un solo equipo, participan de manera proactiva y apoyan con respuestas específicas. • Hay un proceso de toma de decisiones en el nivel más cercano al trabajo, para obtener el resultado adecuado a la primera y de manera eficaz y eficiente.

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

Gerencia de proyectos del nuevo aeropuerto de la Ciudad de México

• La integración arroja tempranas y mejores decisiones, complementadas con la perspectiva del cliente y su supervisión. • Se utiliza el conjunto de herramientas tecnológicas del gerente del programa y los procesos se integran con la propia organización del GACM, lo que permite una eficiente ejecución del trabajo. • Se prevén tempranamente los posibles riesgos de todo tipo y se aprueban respuestas eficientemente para mitigar consecuencias y minimizar controversias.

Cuadro 1. Procesos temáticos de la gerencia del programa Gestión de la integración del programa Gestión de la comunicación Gestión de riesgos Gestión de los alcances Gestión de tiempos Gestión de costos Gestión de la calidad Gestión de los recursos humanos

Con esta filosofía de trabajo se llevan a cabo los procesos sistemáticos para la gestión de los componentes de la gerencia del proyecto (véase cuadro 1). Contexto externo

Gestión del procuramiento del programa Planeación, aseguramiento, instrumentación, control y seguimiento

Generadores potenciales de riesgos

Entornos Medio ambiente

Otros stakeholders

Financieros • Internacionales • Nacionales

Otros aeropuertos Nacionales Metropolitanos Internacionales

Clima

Entorno hídrico

Entorno económico

Entorno tecnológico

Sitio

Terceras partes

Responsables (dueños) SCT (ASA, Seneam), GACM

Reguladores Nacionales Internacionales

Contexto interno

Lado aire

Lado ciudad

• Pistas rodajes • Plataformas • Torre de control • Cuerpo de rescate y extinción de incendios (CREI) • Planta de combustible • Ayuda a la navegación

• Vialidades externas • Abastecimiento agua potable • Agua tratada • Acometida de energía eléctrica • Gas natural • Telecomunicaciones • Sistema sanitario • Sistema pluvial

Autoridades Federales, locales, legislativas, fuerza aérea

Lado tierra Zona terminal • Edificio terminal • Edificio de carga • Edificio satélite • Estacionamientos • Camino de acceso • Barda perimetral

Servicios de apoyo • Edificio de mantenimiento • Casa de máquinas • PTAR • Almacén de residuos peligrosos • Sala de información • Centros de control • Hangares

Ejecutores Usuarios Pasajeros nacionales e internacionales de O/D En tránsito Carga

Espacio aéreo

Operadores

• Ingenieros de diseño • Arquitectos • Supervisores de construcción • Constructores • Proveedores de insumos • Proveedores de instalaciones y equipo • Trabajadores

• Operadores del aeropuerto • Controladores del espacio aéreo • Personal de seguridad

Concesionarios Actual AICM NAICM Comerciales Estacionamientos

Prestadores de servicios Aerolíneas Manejadores de carga Bomberos Maleteros Combustible Taxistas

Sociedad Resto del país

Población metropolitana

Municipios vecinos del sitio

Acceso al sitio

Ciudad aeroportuaria

Figura 4. Componentes del Sistema Nuevo Aeropuerto.

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

Gerencia de proyectos del nuevo aeropuerto de la Ciudad de México

Fase I

Fase II

Fase III

Fase IV

Fase V

Planeación y diseños de ingeniería y arquitectura

Construcción de infraestructura e instalaciones

Comisionamiento y pruebas

Cierre AICM e inicio de operaciones NAICM

Operación nuevo aeropuerto

Figura 5. Fases del proyecto.

Tales procesos se instrumentan con grupos de trabajo. A su vez, estos temas se gestionarán con procedimientos definidos en las fases de iniciación, planeación, implementación, control y cierre. Procesos de control Uno de los procesos clave de la gerencia del programa será el control de cada uno de los proyectos del aeropuerto relacionados entre sí y con un objetivo común. Esta actividad decisiva para cada tema será atendida por los expertos de la empresa gerente del programa con apoyo de una compañía asociada, la cual tiene amplia experiencia en el mundo y en México.

uuEl NAICM ha sido declarado por el Ejecutivo federal como un proyecto de infraestructura transexenal cuyos avances para 2018 lo harán irreversible; su comisionamiento y certificación permitirán el inicio de operaciones en octubre de 2020. El objetivo es controlar que las actividades del programa se completen integralmente de acuerdo con los planes de los proyectos. El proceso de control se lleva a cabo durante toda la duración de cada proyecto e incluye los siguientes aspectos: • La medición de resultados por tema • La evaluación de medidas y tendencias que pueden afectar el proceso, para mejorar los resultados La continua aplicación del proceso de control por tema proporcionaría al GACM, a la gerencia del programa y a los participantes en los grupos de trabajo una descripción precisa y actualizada de los resultados que se van obteniendo del programa en su conjunto. Gestión de riesgos En particular, el tema de gestión de riesgos a cargo del GACM es clave debido al grado de concentración de éstos, que en su mayoría son asumidos por el Estado al tratarse de una obra pública. El GACM y el gerente del programa asignaron la gestión de riesgos a una empresa mexicana de consultoría, y ésta ha convenido hacerlo mediante la utilización de su herramienta de tipo sistémico basada en el estándar internacional ISO 31000, Risks management, y su propia plataforma tecnológica. El Sistema de Aseguramiento de Gestión de Riesgos fue instrumentado para su aplicación específica en el

NAICM (véanse figuras 3 y 4). Se integraron comités de expertos nacionales en geotecnia, hidráulica y estructuras para coadyuvar en la toma de decisiones. El manual de riesgos y el correspondiente manual de procedimientos adoptado por la empresa internacional y la consultora mexicana describen de manera documentada la forma de administrar los riesgos para prevenir desvíos desde el inicio, durante todas las fases (véase figura 5) y hasta la terminación de los servicios de la Gerencia del Programa, con el fin de asegurar el logro de los objetivos del desarrollo: terminar en tiempo, costo y calidad el proyecto conforme a su diseño. Por otra parte, para el seguimiento del tratamiento de riesgos y su administración se utiliza la plataforma tecnológica antes referida. Conclusión Se anticipa que la planeación oportuna y la ingeniería completa de los proyectos que conforman el programa del NAICM en todas sus fases, la seguridad del flujo financiero para el proceso de procuramiento, los servicios especializados de la coordinación de una Gerencia del Programa y la adopción de las mejores prácticas internacionales en el proceso contribuirán sustancialmente al cumplimiento de los objetivos gubernamentales para el NAICM

Referencias FOA Ingeniería (2014). Plataforma PGPI-Risk. Gutiérrez, M. (marzo, 2015). “Planeación de proyecto”. ISO Working Group-Risk Management Standard. ISO 31000:2009. Parsons (octubre, 2014). NAICM Implementation Strategy. Parsons-FOA (noviembre, 2014). Sistema de Gestión de Riesgos, NAICM. PMBOK Guide (2010). A guide to the project management. Body of knowledge. Nota 1 El término greenfield se refiere a una obra de infraestructura que se inicia desde cero, en contraposición con brownfield, una obra existente que se amplía. Agradecimientos El autor agradece el apoyo recibido de la Dirección Corporativa de Infraestructura del Grupo Aeroportuario de la Ciudad de México y del director de la Gerencia del Programa de Parsons International Corporation. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

ACADEMIA

Ingeniería estructural y arquitectura. ¿Quién es el culpable? Es claramente indispensable que los arquitectos comprendan el comportamiento dinámico de las estructuras y el impacto que tiene la configuración arquitectónica en ellas para poder aspirar a tener ciudades con un nivel de vulnerabilidad sísmica aceptable. Tanto estructuristas como arquitectos debemos asumir la responsabilidad, aprovechar el nivel de investigación y desarrollo con el que contamos y mejorar nuestras prácticas de construcción para llevarlas a nivel de primer mundo mediante la instauración de una cultura de la sismorresistencia entre todos los actores del proceso de diseño y construcción de edificaciones. LUCIANO ROBERTO FERNÁNDEZ SOLA Ingeniero civil, maestro y doctor en Ingeniería con especialidad en Estructuras. Especialista en el comportamiento sísmico de estructuras y cimentaciones, en particular en la interacción dinámica sueloestructura. Profesor investigador en la UAM Azcapotzalco. Miembro de la mesa directiva de la SMIE y secretario técnico de la Red Interuniversitaria de Ingeniería Sísmica.

Antiguamente, el quehacer de la arquitectura tanto como el de la ingeniería estructural y la construcción recaían en una sola figura: el maestro constructor o architekton, como lo demuestran los tratados de arquitectura de Vitrubio, en los cuales se abordan temáticas que tienen que ver con todas las disciplinas que intervienen en el desarrollo de una edificación u obra civil. No fue hasta el siglo XVII, después del Renacimiento, que el desarrollo acelerado del conocimiento generó la necesidad de especialización en varias materias, entre ellas la arquitectura, y se inició la separación de la ingeniería estructural respecto del campo de desarrollo de la arquitectura. Esta división se ha acentuado en los últimos años, a medida que los conocimientos y tecnologías –tanto de la arquitectura como de la ingeniería estructural– han avanzado. Divorcio de disciplinas Se ha producido un fenómeno de alejamiento profesional entre arquitectos e ingenieros estructurales. Por un lado, tenemos un gran número de arquitectos que consideran que el desempeño estructural de las edificaciones depende exclusivamente de los análisis y el dimensionamiento de los elementos estructurales que realice el ingeniero estructural. Por el otro, un gran número de ingenieros estructuristas consideran que los malos desempeños estructurales de las edificaciones se deben a diseños arquitectónicos muy aventurados

en los cuales no es posible asegurar el correcto comportamiento sísmico. Entonces, ¿de quién es la responsabilidad de las fallas que se han presentado durante sismos? Si le preguntamos a un arquitecto, seguramente la respuesta será: “De los ingenieros, ellos son los que calculan la estructura.” Si le preguntamos a un ingeniero estructural, muy probablemente contestará: “De los arquitectos, ellos son los que establecen la ubicación de los elementos sismorresistentes con el diseño arquitectónico.” Este divorcio entre ambas disciplinas ha producido un incremento en la vulnerabilidad sísmica de muchos de los edificios modernos (Guevara, 2009), e incluso catástrofes como las ocasionadas por los sismos de 1985 en la Ciudad de México. Arnold y Reitherman (1994), en su libro Configuración y diseño sísmico de edificios, se refieren a la aplicación de los conceptos básicos de configuraciones estructurales adecuadas para edificios sismorresistentes: “Tal vez la falla en la aplicación de estos importantes principios radique en la incapacidad de ambas profesiones para comunicarse entre sí y su relación contractual.” Es tal la preocupación por el distanciamiento entre ambas disciplinas que Charleson (2008) dedica un capítulo completo de su libro Seismic design for architects a los problemas que existen en la relación laboral entre el ingeniero estructural y el arquitecto, y cómo solventarlos.

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

En el análisis de daños por sismos recientes, tanto en México como en el mundo (Kobe, Northridge, Tecomán, Mexicali, etc.), es visible que un alto porcentaje de las fallas se produjeron por problemas estructurales asociados a la disposición arquitectónica de los elementos estructurales: pisos blandos, efectos de torsión debidos a irregularidades en planta, efecto de columnas cortas, efectos de golpeteo, etc., los cuales están perfectamente caracterizados e identificados, pero se siguen presentando en la práctica profesional. La responsabilidad del desempeño sísmico de los edificios es compartida entre arquitectos e ingenieros estructuristas, y la problemática producida por la desarticulación de ambas profesiones tiene dos orígenes fundamentales. El primero es la falta de interés o conocimiento de los profesionales de la arquitectura acerca de los conceptos sismorresistentes; el segundo, el desinterés de los ingenieros estructuristas en proveer dichos conceptos fundamentales a los arquitectos desde un punto de vista entendible para ellos y que considere los aspectos estructurales como parte de la arquitectura y los aspectos arquitectónicos relacionados con la configuración estructural propuesta. Hoy en día, en la mayoría de los despachos de diseño arquitectónico el desarrollo del proyecto se realiza sin la intervención u opinión de un ingeniero estructurista. Posteriormente, con el proyecto totalmente definido desde el punto de vista arquitectónico, se subcontrata un despacho de cálculo estructural para analizar y detallar los elementos estructurales. Este es un proceso que, aunque parezca lógico desde el punto de vista económico, eleva la vulnerabilidad sísmica de las construcciones de manera importante si en el proyecto arquitectónico no se consideró el comportamiento sísmico. La necesidad de sinergias En el plano mundial se ha mostrado interés en los últimos años por minimizar esta brecha entre la ingeniería y la arquitectura. Ejemplo claro de ello son algunos libros dirigidos a arquitectos que tratan sobre conceptos de sismorresistencia, como los de Guevara (2009) y Charleson (2008), que deciden exponer a los arquitectos un concepto bien entendido por los ingenieros estructuristas, y es que la parte más importante del diseño sismorresistente es la decisión del sistema estructural y el material a utilizar, que son altamente definidos por el proyecto arquitectónico. Bazán y Meli (2004) expresan en su libro de diseño sísmico de edificios: No se puede lograr que un edificio mal estructurado se comporte satisfactoriamente ante sismos, por mucho que se refinen los procedimientos de análisis y dimensionamiento. Por lo contrario, la experiencia obtenida en varios temblores muestra que los edificios bien concebidos estructuralmente (refiriéndose esto a la posición y distribución de los elementos estructurales) y bien detallados han tenido un com-

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

FOTO: SKYSCRAPERCITY.COM

Ingeniería estructural y arquitectura. ¿Quién es el culpable?

Muchos proyectos nacen ya con una “discapacidad” para resistir sismos.

portamiento adecuado, aunque no hayan sido objeto de cálculos elaborados y, en ocasiones, aunque no hayan satisfecho rigurosamente los reglamentos. El desempeño sísmico de las edificaciones depende en gran medida de la configuración arquitectónica. Sánchez (2006) afirma que “la principal causa de daños ocurridos por sismos en las edificaciones es

FACULTAD DE INGENIERÍA

División de Educación Continua y a Distancia

Diplomado

Administración de Proyectos Inicia el 22 de agosto de 2015, termina el 19 de marzo de 2016 Sábados de 9:00 a 15:00 hrs. Se imparte en el Palacio de Minería

INFORMES Aprobados como R.E.P. por el Project Management Institute (PMI)

www.mineria.unam.mx

Tel. 5521-4021 al 24, 5521-7335 e-mail: informes@mineria.unam.mx

Ingeniería estructural y arquitectura. ¿Quién es el culpable?

FOTO: JORGALBRTOTRANSEUENTE.WORDPRESS.COM

la inadecuada configuración de las mismas […] una responsabilidad profesional de los arquitectos”. Este tema ha sido ampliamente estudiado por los ingenieros estructuristas y formalizado en algunos textos orientados a ingenieros (Bazán y Meli, 2004); más recientemente, se encuentra en textos dirigidos a arquitectos (Charleson, 2008; Guevara, 2009). La configuración de los edificios adquiere una relevancia mayor con las nuevas filosofías de diseño estructural, como son el diseño basado en desempeño y el diseño por capacidad, en las cuales se cuenta con que la edificación se comportará de manera dúctil al momento de ser sometida a fuerzas extraordinarias, además de controlar los elementos en donde se presentarán fallas. Con la ingeniería estructural impulsando este tipo de diseños y la arquitectura utilizando diseños cada vez más aventurados, que se traducen en elementos estructurales más esbeltos y configuraciones cada vez más irregulares y menos redundantes, parecería que ambas disciplinas, en lugar de converger en un punto, separan cada vez más sus caminos. Es por esto que resulta absolutamente necesario que como parte de la formación profesional de los arquitectos, principalmente en zonas expuestas a la acción de los sismos, se aborden los criterios de estructuración sismorresistente. En otros países ya se han realizado estudios acerca de la enseñanza de conceptos de sismorresistencia en las escuelas de arquitectura. Arnold (1996) hace un análisis de cómo las configuraciones arquitectónicas repercuten en la respuesta sísmica de las edificaciones, y apunta la necesidad de que los arquitectos conozcan los conceptos de sismorresistencia. A su vez, subraya la necesidad de los ingenieros estructuristas de entender los conceptos básicos de la arquitectura para lograr establecer un canal de comunicación entre ambas disciplinas. Los ingenieros –reflexiona– no deben desestimar la importancia de los conceptos arquitectónicos. En Argentina, Giuliani (2000) desarrolló la teoría de la arquitectura sismorresistente, en la cual fusiona la ar-

Es común encontrar proyectos con configuraciones peligrosas desde el punto de vista sísmico.

quitectura desde todos los puntos de vista con el diseño sismorresistente, con el fin de optimizar el desempeño de las edificaciones. En su teoría sostiene que la manera adecuada de enseñar la arquitectura sismorresistente a los estudiantes de arquitectura no es desde el punto de vista del cálculo estructural, sino de la respuesta cualitativa del edificio. Sánchez (2006) ofrece una profunda revisión de los cursos de estructuras en siete escuelas de arquitectura de Perú. Muestra que, aun cuando existen numerosos cursos de diseño de estructuras, éstos se dictan con un enfoque similar al de los cursos de ingeniería civil, y ello hace que los estudiantes no integren dichos conocimientos en su práctica arquitectónica. Por esta razón, propone la impartición de un curso de estructuras sismorresistentes con un enfoque para arquitectos. En un estudio comparativo de la sismorresistencia de edificios de concreto reforzado en Turquía desde el punto de vista arquitectónico y estructural, Özmen (2008) muestra el comportamiento sísmico de edificaciones con distintas estructuraciones, con la finalidad de sensibilizar a los estudiantes de arquitectura acerca de las implicaciones de la estructuración en la respuesta sísmica de aquéllas. México, investigación de punta y práctica pobre En nuestro país, investigadores de la Universidad Autónoma Metropolitana (Gómez-Soberón et al., 2009) analizaron un grupo de edificios nuevos en la Ciudad de México, y resultó que un gran porcentaje de éstos, aun cuando estaban diseñados de acuerdo con las disposiciones reglamentarias vigentes, presentaban configuraciones estructurales sumamente irregulares, las cuales podían traducirse en un mal desempeño sísmico. Esto pone de manifiesto que en México, aun siendo un país referente en términos de investigación en ingeniería sísmica en el mundo, muchos edificios de reciente diseño y construcción carecen de los conceptos básicos de estructuración sismorresistente. Así, es claro que los arquitectos mexicanos no utilizan criterios y conceptos de sismorresistencia en la concepción de sus diseños, ya sea por falta de interés o de conocimiento. Andrew Charleson (2008) hace un análisis de los problemas de diseño y construcción sismorresistente en los países en vías de desarrollo. Una de las problemáticas más importantes que detecta es la acelerada urbanización, que se realiza mayormente sin control. Si se observan los asentamientos urbanos de la zona noroeste del Valle de México, se aprecia claramente este problema, ya que no existe ningún ordenamiento urbano y se han construido viviendas en zonas cuya topografía representa un peligro inminente. Otro problema se refiere a la dispareja calidad en la construcción, ya que en muchos casos no existe control de calidad ni supervisión adecuada. En la práctica mexicana, la supervisión corre a cargo del dueño del inmueble; al ser éste juez y parte, se enfrenta a un conflicto de intereses obvio, circuns-

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

www.andamiosatlas.com

01 800 Andamio

tancia que puede llevar a una mala supervisión. Los problemas relacionados con la configuración estructural de los edificios son también recurrentes en estos países. La revisión de los planes de estudio de ocho de las escuelas más importantes de arquitectura del país (Fernández-Sola, 2011) concluye que sólo en una se introduce de manera específica y obligatoria una materia de diseño sismorresistente. Este vacío en la formación profesional de la arquitectura se ve reflejado en la práctica profesional, en donde es muy común encontrar proyectos arquitectónicos con configuraciones sumamente peligrosas desde el punto de vista sísmico. Aunque es un hecho que en México contamos con un alto nivel de investigación en ingeniería sismorresistente, la calidad de nuestra construcción tiene características de un país en vías de desarrollo. En la actualidad es muy común encontrar proyectos en los que el diseño arquitectónico se desarrolla sin tomar en cuenta ningún concepto de sismorresistencia; posteriormente, con el proyecto prácticamente definido, se realiza su diseño estructural. De esta manera, muchos de los proyectos nacen ya con una “discapacidad” para un buen comportamiento ante la acción de los sismos. Tanto estructuristas como arquitectos debemos asumir la responsabilidad, aprovechar el nivel de investigación y desarrollo con el que contamos y mejorar nuestras prácticas de construcción para llevarlas a nivel de primer mundo mediante la instauración de una cultura de la sismorresistencia entre todos los actores del proceso de diseño y construcción de edificaciones. Es claramente indispensable que los arquitectos comprendan el comportamiento dinámico de las estructuras y el impacto que tiene la configuración arquitectónica en ellas para poder aspirar a tener ciudades con un nivel de vulnerabilidad sísmica aceptable. Conclusiones Es conveniente incluir cursos especializados en ingeniería sísmica como materia obligatoria en los planes de estudio de arquitectura. Dichos cursos deben ser diseñados particularmente para este fin, ya que los conocimientos y la manera de presentarlos deben ser diferentes a un curso de diseño sísmico impartido para estudiantes de ingeniería. Deben incluir análisis cualitativos y presentar configuraciones arquitectónicas que permitan que los edificios tengan comportamientos sísmicos adecuados; de manera particular, deben tratarse los problemas estructurales comunes que surgen de los requerimientos arquitectónicos. Existe en el mundo cada vez mayor interés en introducir los conceptos sobre sismorresistencia en la enseñanza de la arquitectura; prueba de ello es el creciente número de publicaciones dedicadas a este fin. La responsabilidad de resolver este problema es tanto de ingenieros como de arquitectos. Los ingenieros tienen la responsabilidad de buscar la manera de exponer la ingeniería sísmica en términos que los

FOTO: UNIONGUANAJUATO.MX

Ingeniería estructural y arquitectura. ¿Quién es el culpable?

Los ingenieros no deben desestimar la importancia de los conceptos arquitectónicos.

arquitectos puedan comprenderla, sin necesidad de ser especialistas, y con la apertura para darle su lugar a los conceptos arquitectónicos. Los arquitectos, por su parte, tienen la responsabilidad de estudiar dichos conceptos y ponerlos en práctica desde la concepción del proyecto arquitectónico. Mientras continúe la idea de que ambas disciplinas son independientes y la responsabilidad del comportamiento sísmico se atribuya siempre al otro, lo único que sucederá es que tendremos edificaciones con un pobre desempeño sísmico, lo cual muy probablemente nos lleve a una catástrofe en el próximo sismo Referencias Arnold, C. (1996). Aspectos arquitectónicos del diseño sismorresistente. 11 Conferencia Mundial de Ingeniería Sísmica. Acapulco. Arnold, C. y R. Reitherman (1994). Configuración y diseño sísmico de edificios, México: Limusa. Bazán, E., y R. Meli (2004). Diseño sísmico de edificios. México: Limusa. Charleson, A. (2008). Seismic design for architects. Londres: Elsevier. Engel, H. (2001). Sistemas de estructuras. Barcelona: Gustavo Gili. Esteva, L. (1977). Earthquake resistant design, cap. 3. Londres: Pentech Press. Evaluación de Riesgos Naturales, ERN (2004). Folleto informativo. México. Fernández-Sola, L. R. (2011). La enseñanza de la ingeniería sísmica en la arquitectura. XVIII Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica. Aguascalientes. García, B. (2000). Earthquake resistant design, cap. 3. Barcelona: Loft. Giuliani, H. (2000). Seismic resistant architecture: A theory for the architectural design of buildings in seismic zones. 12 Conferencia Mundial de Ingeniería Sísmica. Auckland. Gómez-Soberón, C., A. Gómez-Bernal, O. González-Cuevas, A. TeránGilmore y M. Ruiz-Sandoval (2009). Evaluación del diseño sísmico de estructuras nuevas ubicadas en la colonia Roma del Distrito Federal. Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica. Puebla. Guevara, T. (2009). Arquitectura moderna en zonas sísmicas. Barcelona: Gustavo Gili. Özmen, C. (2008). A comparative structural and architectural analysis of earthquake resistant design principles applied in reinforced concrete residential buildings in Turkey. Tesis de doctorado. Ankara: Universidad Tecnológica del Medio Oriente. Sánchez, N. (2006). Criterios estructurales para la enseñanza a los alumnos de Arquitectura. Tesis de maestría. Lima: Pontificia Universidad Católica del Perú. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

INGENIERÍA GEOTÉCNICA

Túnel Canal General. Construcción de lumbreras con muros Milán El proyecto del Túnel Canal General considera la construcción de cuatro lumbreras de 12 m de diámetro terminado, con una profundidad promedio de 20 m. Para su excavación en un depósito de arcilla típica del Valle de México, con contenidos de agua superiores a 300%, baja resistencia al corte y alta compresibilidad, con intercalaciones de estratos arenosos, se utilizará un escudo mecanizado del tipo EPB. En este trabajo se presenta un panorama de las condiciones geotécnicas que se estima encontrar durante la construcción del TCG, así como una descripción general del procedimiento constructivo de las lumbreras. El gobierno federal representado por la Comisión Nacional del Agua (Conagua), en coordinación con los gobiernos del Distrito Federal y del estado de México, construyen a través del Fideicomiso 1928 el Túnel Canal General (TCG) en la vecindad del lago de Chalco, entre los volcanes Xico y La Caldera. El TCG, con 5 m de diámetro interno y aproximadamente 7.9 km de longitud (véase figura 1), sigue un trazo paralelo al canal de mismo nombre y será capaz de desalojar hasta 20 m3/s. Se inicia muy cerca de la planta de bombeo Parada del

Toro, ubicada en la carretera Tláhuac-Chalco, donde se ha proyectado construir la primera lumbrera (L1), y seguirá en dirección norte hasta conectarse con la lumbrera 3A del túnel Río de la Compañía, que descarga en la planta de bombeo La Caldera donde las aguas son elevadas para ser descargadas a la prolongación norte del cauce superficial del Río de la Compañía. Para construir el TCG se requerirán cuatro lumbreras de acceso de 12 m de diámetro interior y profundidad del orden de 20 m. El proceso constructivo de las lumbreras se hará mediante el procedimiento del muro Milán. N Para la excavación y construcción Volcán Guadalupe del túnel se utilizará un escudo mecanizado del tipo EPB (véase figura 2), Lago de Chalco Volcán La Caldera el cual permite realizar la excavación Túnel Canal General del túnel y colocar el soporte inicial L4 L3A TRC L1 L2 mediante segmentos de concreto preL3 a la fabricados conocidos como dovelas, eb pañí u Volcán m -P o que formarán anillos de cinco piezas o C Xico ic éx de la más una cuña, de 25 cm de espesor M o a ist el Rí y 150 cm de ancho. El revestimiento p o n t Au Tú definitivo, de 30 cm de espesor, será Sierra del Pino de concreto armado colado en sitio. Lumbreras: 4 Túnel Canal General

Cerro del Elefante

Ubicación: Límite entre Chalco y Tláhuac Longitud: 8 km

Figura 1. Localización del Túnel Canal General.

Descarga a lumbrera L3A del túnel Río de la Compañía

MARIO A. AGUILAR TÉLLEZ Maestro en Ingeniería con especialidad en Mecánica de suelos. Es gerente de Ingeniería en la Dirección de Construcción Especializada de ICA. Es miembro de la SMIG, de la AMITOS y del CICM. PEDRO LUIS BARRERA Gerente de Construcción, ICA. RAFAEL B. CARMONA PAREDES Gerente de Ingeniería, Conagua.

Condiciones geotécnicas El valle de Chalco se ubica entre la sierra de Chichinautzin y la sierra de

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

Túnel Canal General. Construcción de lumbreras con muros Milán

Roca ígnea BVB (brecha volcánica basáltica)

Lago de Chalco Túnel Canal

Volcán Xico

General

Volcán La Caldera

L3A TRC

Suelo “Al” (aluvión)

Suelo “La” (lacustre)

ía

añ

Tú

e od

p om

Sierra del Pino

Cerro del Elefante (Volcán Tlapacoya) Figura 2. Escudo de presión de tierras balanceadas (EPB), φ=6.40 m.

Figura 3. Planta geológica del Túnel Canal General. Carta geológica Inegi, escala 1:50,000.

TCG-CPTu-12

TCG-CPTu-10

TCG-CPTu-07

TCG-CPTu-11

TCG-CPTu-03 TCG-CPTu-04

TCG-CPTu-09

TCG-CPTu-08

TCG-CPTu-02

TCG-CPTu-06

TCG-CPTu-05

Autopista México-Puebla

Río de la Compañía

Arcillas de alta plasticidad

Trazadores de arenas y arenas arcillosas

10+500

10+000

9+500

9+000

8+500

8+000

7+500

7+000

6+500

6+000

5+500

5+000

4+500

4+000

Túnel Túnel Túnel

3+500

3+000

2,235 2,230 2,225 2,220 2,215 2,210 2,205 2,200 2,195 2,190

TCG-CPTu-01

Lumbrera Lumbrera Lumbrera Lumbrera Lumbrera L01 L02 L03 L04 L3A TRC

Rellenos superficiales

Figura 4. Corte estratigráfico del Túnel Canal General.

Santa Catarina. Se estima que la capa compresible del valle es de 300 m de profundidad, y se han registrado velocidades de hundimiento de entre 30 y 40 cm por año (Ortega et al., 2007). En la figura 3 se muestra la planta geológica del túnel. De acuerdo con la información y las referencias técnicas disponibles del área de trabajo, se estima que la excavación del túnel se desarrollará en un 90% en suelos lacustres formados por arcillas de alta plasticidad, baja resistencia al corte y alta compresibilidad, con contenidos de agua promedio de entre 350 y 400%. El tramo restante del túnel se excavará en un material de transición formado por arcillas de alta plasticidad, arcillas limosas, limos arenosos y material piroclástico producto de la sierra de Santa Catarina, con contenidos de agua de entre 50 y 100% (véase figura 4).

Cuadro 1. Características del depósito de arcilla Arcilla de alta plasticidad y consistencia muy blanda, CH

Contenido de agua, w%, 333 Cohesión, c, 1.35 t/m2 Ángulo de fricción interna, φ, 0° Peso volumétrico, γ, 1.29 t/m3 Módulo de elasticidad, E, 226 t/m2

El perfil estratigráfico tipo de la zona de excavación de las lumbreras y el túnel se compone principalmente por un depósito de arcilla de alta plasticidad con intercalaciones de cenizas volcánicas; las principales características del depósito se describen en el cuadro 1. Condiciones piezométricas Para la definición de las condiciones piezométricas del sitio de construcción de las lumbreras y el túnel se revisó

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

Túnel Canal General. Construcción de lumbreras con muros Milán

lada en el sitio, tanto en terreno como en los propios muros Milán; esto permitirá monitorear de manera continua 0 0 0 0 el proceso de construcción e iden5 5 5 NAF 2014 2014 2014 5 tificar a tiempo cualquier problema o 2014 2010 2010 2010 eventualidad que pudiera derivarse 2010 10 10 10 10 de la construcción o excavación de la 15 15 15 estructura. En este caso, la instrumen15 tación base instalada en la lumbrera 20 20 20 20 constó de piezómetros cerrados, inclinómetros ubicados en los muros Milán 25 25 25 25 y en el terreno, referencias topográfi30 30 30 30 cas superficiales y extensómetros. Las figuras 6 a 9 constituyen un resumen 35 35 35 35 fotográfico del proceso de construc40 40 40 40 ción de la lumbrera 1 del TCG. Una de las actividades prelimina45 res fue la construcción de los brocales Figura 5. Comparación del comportamiento piezométrico en los sitios de las lumbreras: 2010 vs. temporales que sirvieron de ademe 2014. para el sistema guiado que se utilizó en la excavación de los paneles del la información técnica obtenida en el año 2010 y se commuro Milán conocido como “almeja”. El trazado de los paró con los registros piezométricos obtenidos en 2014. paneles y su referencia respecto a la posición del túnel La posición del nivel de agua freática (NAF) a lo largo del se realizó con apoyo de topografía. túnel fluctuó entre 1.40 y 2 m de profundidad, tomando como referencia el nivel de brocal de cada uno de los piezómetros instalados. Como se observa en la figura 5, comparando la información piezométrica de ambos años se observa que en el periodo de cuatro años no existen cambios en el comportamiento piezométrico, es decir, no se observa abatimiento en la zona de excavación y construcción de las lumbreras por lo menos en los primeros 40 m de profundidad. 50

Profundidad, m

Proceso constructivo de las lumbreras Una práctica común en el Valle de México ha sido la construcción de lumbreras con el método de lumbrera flotada (Tamez et al., 1997). Sin embargo, en el proyecto Túnel Canal General se evaluó técnica y constructivamente la opción de construir las lumbreras mediante el procedimiento constructivo de muros Milán; para ello, las principales revisiones de estabilidad que se realizaron en el análisis geotécnico de dichas estructuras fueron: falla de fondo, falla por subpresión, estabilidad de la zanja para alojar el muro Milán y revisión por flotación, entre otras. En particular, las revisiones de falla de fondo y subpresión permitieron definir la longitud necesaria de la pata o empotramiento del muro Milán, para asegurarse de obtener un factor de seguridad admisible ante los mecanismos de falla general mencionados. Actualmente se han construido tres de las cuatro lumbreras que conforman el proyecto, con un tiempo promedio de construcción de tres meses en cada una. Durante el proceso de construcción de los muros Milán, así como durante la excavación del núcleo de la lumbrera, una de las principales actividades que deben efectuarse es el monitoreo de la instrumentación insta-

Lumbrera L04 Esfuerzo, t/m2

0 10 20 30 40 50 60

Lumbrera L03 Esfuerzo, t/m2

Profundidad, m

Lumbrera L02 Esfuerzo, t/m2

0 10 20 30 40 50 60 70

Lumbrera L01 Esfuerzo, t/m2

Figura 6. Vista general de la construcción de brocales.

Figura 7. Proceso de excavación de muro Milán mediante equipo guiado.

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

Túnel Canal General. Construcción de lumbreras con muros Milán

Una vez trazados los paneles que conforman la geometría de la lumbrera, se procedió a excavar la zanja para alojar el muro Milán. En este caso, se conformó un panel con tres tableros excavados y estabilizados con lodo bentonítico; en la zona de los tableros ubicados en los extremos se colocó una banda de estanqueidad que impide el flujo de material o la filtración de agua hacia el interior de la excavación y permite colar de manera discontinua los paneles. Esta parte del proceso incluye la introducción de las armaduras de acero en la excavación y el colado de cada uno de los paneles. Concluida la actividad de excavación y construcción de los muros Milán, se procedió a construir la trabe de coronamiento o cabezal, la cual permite ligar estructuralmente en superficie todos los paneles construidos y así aportar mayor rigidez a la estructura. Luego de la trabe cabezal, se inició la excavación del núcleo, la cual se realizó por medios mecánicos.

Figura 9. Vista de la lumbrera terminada y emportalamiento.

Figura 8. Proceso de habilitado y colado del revestimiento definitivo.

Durante el proceso de excavación de la lumbrera fue importante llevar un registro del tipo de material excavado, y se registró la sanidad que presentaron los muros, así como el estado de la junta entre paneles construidos. Llegando al nivel máximo de excavación, se empezó la construcción de la losa de fondo, donde se dejaron las preparaciones correspondientes para ligar el revestimiento definitivo de la estructura con la losa. Como última actividad de construcción de la lumbrera, se habilitó el acero del revestimiento definitivo considerando los portales de conexión con el túnel así como la construcción de la trabe de rigidez que se ubica en la zona de la clave de los portales. Esta trabe, además de dar rigidez, redistribuye los esfuerzos cuando se realiza la demolición del muro en la zona de entrada o salida del túnel. Conclusiones La construcción de las lumbreras con el procedimiento de muro Milán permitió disminuir el tiempo de construc-

ción de la lumbrera y alcanzar los factores de seguridad admisibles ante fallas generales. En el caso de la construcción del túnel, será importante llevar un control del proceso de excavación cuidando aspectos constructivos como la inyección de contacto suelo-dovela (tanto la presión por aplicar como el control de volumen por inyectar) para asegurar el confinamiento del anillo de dovelas, condición de suma importancia para el comportamiento deformacional del anillo

Referencias Comisión Nacional del Agua (2013, 2 de diciembre). Términos de referencia: construcción del Túnel Canal General en el Valle de Chalco, estado de México. Coordinación General de Proyectos Especiales de Abastecimiento y Saneamiento. Gerencia de Ingeniería, Dirección General Adjunta de Supervisión de Obras Hidráulicas, Subgerencia de Supervisión de Obras Hidráulicas y Subgerencia de Estudios y Proyectos. (2014).Trabajos de campo y laboratorio para diseño geotécnico del sitio de la lumbrera L1 del Túnel Canal General. Ortega et al. (2007). Origen y evolución de un nuevo lago en la planicie de Chalco: implicaciones de peligro por subsidencia e inundación de áreas urbanas en Valle de Chalco. Investigaciones Geográficas, 64:26-42. Boletín del Instituto de Geografía, UNAM. Tamez González, E. et al. (1997). Diseño geotécnico de lumbreras en suelos blandos: procesos constructivos y métodos de análisis. Memorias conmemorativas SMIG: 48-49. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

OBRAS MAESTRAS DE LA INGENIERÍA

Elevación de la presa San Vicente en California El área de San Diego importa el 80% de su agua desde el río Colorado y la bahía de San Francisco. Con la elevación de la presa San Vicente se pretende dar seguridad hídrica a la población y al sector empresarial. Este proyecto se terminó en el verano de 2014, pero aún falta un par de años para que se llene el embalse, se aproveche del todo la nueva capacidad de almacenamiento y se reabra el sitio a los visitantes. La presa San Vicente en el estado de California fue construida en 1943 para asegurar el suministro en el condado de San Diego. Su altura original era de 67 m y su capacidad de 90,000 acre-pies (un acre-pie es la cantidad estimada de agua que consumen dos hogares estadounidenses típicos en un año). Con el proyecto iniciado en 2009 su altura aumentó 35.7 m, la mayor elevación de una presa en Estados Unidos hasta el momento y la mayor en el mundo de una presa de concreto con rodillo compactador. La capacidad adicional que esto representa es 152,000 acre-pies para un total de 187,489,239 m3 (véase figura 1). En la obra, concluida en junio de 2014, participaron más de 5,500 personas. El proyecto incluyó nuevas instalaciones de instrumentación y de salida. Una vez terminado el trabajo de elevación, se contempla que en 2017 pueda ser abierto definitivamente el sitio para albergar actividades recreativas; para ello, los esfuerzos posteriores a la elevación se centran en la construcción de la nueva marina y la restauración medioambiental del emplazamiento. Proyecto de Almacenamiento de Emergencia Alrededor de 80% del suministro de agua en San Diego proviene del bajo río Colorado (50%) y del norte de CaliCuadro 1. Programa de trabajo del proyecto

Trabajo preparativo de cimentación

Verano 2009-verano 2010

Elevación de presa

Primavera 2010-primavera 2014

Construcción de nueva marina

Verano 2014-verano 2015

Reemplazamiento de tubería

Invierno 2014-invierno 2015

Restauración del emplazamiento

Verano 2015-verano 2016

Apertura de la reserva para recreación

Entre finales de 2015 y finales de 2017

Superficie +2.02 millones de m2 Presa elevada +35.7 m Presa existente 67 m

+152,000 acre-pies 90,000 acre-pies en la reserva actual

Superficie 4.45 millones de m2

Acre-pie: cantidad de agua usada por dos hogares típicos en un año No está en escala Figura 1. Sección transversal de la elevación.

fornia (30%), principalmente la región de San Francisco, donde opera el programa Bay-Delta. La elevación de la presa San Vicente es parte de una obra mayor: el Proyecto de Almacenamiento de Emergencia (PAE), un sistema de reservas, tuberías interconectadas y estaciones de bombeo diseñadas para la disponibilidad hídrica en San Diego en caso de una interrupción en las importaciones de agua, algo que se hace cada vez más probable en el entorno actual de sequía. Se espera que el PAE satisfaga la necesidad de agua en San Diego hasta 2030. Dos tercios del almacenamiento adicional (100,000 acre-pies) serán aprovechados en años secos, lo que se conoce como almacenaje remanente. El otro tercio (52,000 acre-pies) será para uso emergente cuando la importación de agua se interrumpa. Proceso de elevación de la presa El trabajo preparativo se comenzó en junio de 2009, y la nueva altura de 102.7 m fue alcanzada a finales de 2012,

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

Elevación de la presa San Vicente en California

mientras que las nuevas instalaciones de instrumentación y salida fueron completadas en la primera mitad de 2014. En el cuadro 1 se muestra el calendario de trabajo que se ha seguido en el proyecto. Para conseguir la adecuada cohesión del nuevo material constructivo y la presa original, se removieron 5 cm del lado aguas abajo o lado seco de la cortina existente, y alrededor de 30 cm del techo. Se utilizaron rieles de hidrodemolición sobre el lado seco además de excavaciones en las laderas aledañas a fin de proveer un cimiento sólido para la nueva estructura. Por su parte, se usó una mezcla diseñada especialmente para ser compatible con el concreto original, de modo que ambas secciones funcionaran como unidad. A finales de 2009, también como acción preparativa en la cimentación, los trabajadores excavaron hasta llegar a roca lo suficientemente sólida. Allí colocaron concreto en todas las fisuras halladas para nivelar el terreno, lo que se conoce como “concreto dental” por su parecido con la manera en que se rellenan las cavidades molares. En marzo de 2010 se realizó un túnel a través de 30 m de concreto en la base de la presa, para lo cual se usó una máquina tuneladora de cabeza rotante. Esta perforación aloja un nuevo tubo de desagüe, cuyo

uuLa elevación de la presa San Vicente es parte de una obra mayor: el Proyecto de Almacenamiento de Emergencia (PAE), un sistema de reservas, tuberías interconectadas y estaciones de bombeo diseñadas para la disponibilidad hídrica en San Diego en caso de una interrupción en las importaciones de agua, algo que se hace cada vez más probable en el entorno actual de sequía. Se espera que el PAE satisfaga la necesidad de agua en San Diego hasta 2030. propósito es desalojar rápidamente agua de la reserva cuando sea necesario. Casi todo el concreto fue fabricado en sitio con roca extraída del lugar donde se encontraba la vieja marina, la cual quedará sumergida cuando se llene el embalse. Gracias a la extracción en sitio, se evitó el tránsito de unos 100,000 camiones de carga en las comunidades vecinas. Otra ventaja es que el concreto compactado con rodillo requiere menos tiempo y agua pero es tan fuerte como el convencional; se coloca en capas consecutivas, una sobre otra, en un proceso parecido al de la construcción de carreteras. Se llevaron a cabo pruebas

Elevación de la presa San Vicente en California

Reserva existente: 90,000 acre-pies de almacenamiento de agua Superficie del agua: 4.45 millones de metros cuadrados Reserva futura (después de la elevación) 242,000 acre-pies de almacenamiento Superficie del agua: 6.47 millones de metros cuadrados Las superficies son aproximadas

Reserva San Vicente

Presa San Vicente

Figura 2. Área de la reserva San Vicente.

de laboratorio diariamente para confirmar que cada lote de la mezcla a utilizar cumpliera las especificaciones de solidez y desempeño. El diseño y construcción de todos los aspectos han sido monitoreados de cerca por el Departamento de Recursos Hídricos de California (CDWR, por sus siglas en inglés) a través de su División de Seguridad de Presas, para asegurar que la nueva estructura presenta los estándares más altos en esta materia. Un sistema de cámaras en la presa registró el progreso de la obra, que está disponible en el sitio oficial del proyecto a manera de time-lapse en el que se muestran las fotografías tomadas cada 30 minutos.

para reemplazar la existente, que quedará obsoleta. En la figura 2 se muestra la nueva área aproximada de almacenamiento. Se considera que cuando el nivel de agua llegue al nuevo muelle para lanchas, la ciudad de San Diego reabrirá la reserva a la pequeña navegación y la pesca. Esto se prevé que suceda entre finales de 2015 y 2017, en virtud de las condiciones hídricas y la demanda en la región. Para facilitar la llegada de visitantes y al mismo tiempo mejorar la calidad recreativa del proyecto, se contempla también la mejora del camino de acceso, un muelle más grande, estacionamiento para más de 300 vehículos, plantación de árboles de sombra y de limitación de áreas para días de campo (véase figura 3). Administración del proyecto La infraestructura de la presa San Vicente ha sido operada por la ciudad de San Diego desde su construcción en 1943. Al terminar el proyecto actual, la ciudad mantendrá la propiedad sobre la infraestructura y el uso de la capacidad original, mientras que la Autoridad Hídrica del Condado de San Diego, responsable del PAE, manejará la capacidad adicional para uso en la región. Las dos agencias compartirán los costos de operación y mantenimiento de la infraestructura modificada y de la reserva. Se estableció una alianza estratégica o joint venture que además de la construcción incluyó pruebas de laboratorio en sitio; informes, coordinación y reuniones con los organismos reguladores; elaboración de diagramas para los elementos prefabricados y su revisión; interpretación y control de planos y especificaciones; manejo de las concesiones y la correcta entrega del proyecto. La elevación de la presa se dividió en varios subproyectos, cada uno con un contrato independiente, para un total de aproximadamente seis años de trabajo. De esta manera se otorgaron mayores oportunidades de concursar a empresas locales y a la vez se redujo el costo total de la elevación a 416 millones de dólares, mientras que la totalidad del proyecto (incluyendo estación de bombeo, tubería, marina, áreas recreativas, etcétera) tendrá un costo de 838 millones de dólares

Figura 3. Instalaciones de la marina en San Vicente.

Otros componentes del proyecto San Vicente aún no se han concluido. La Autoridad Hídrica del Condado de San Diego también construirá nuevas tuberías hacia esa ciudad para reemplazar una sección que quedará sumergida cuando se consiga la reserva adicional. Por último, se construirá una nueva y más grande marina

Elaborado por Helios con información de www.sdcwa.org/san-vicentedam-raise, ycivilengineering.blogspot.com.es, www.water-technology.net y www.parsons.com ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015

Número 3

“Un mundo de soluciones en concreto”.

AÑO

Junio 2015

Volumen 5

Desde 1963

Junio 2015 Volumen 5 Número 3

TEMAS 2015

WWW.REVISTACYT.COM.MX

AÑO

1963

.R EV IST

MX Número 1

WWW

2015

Volumen

Mayo

M. AC YT .CO

en 5 Vol um 2 Núm ero

Abril 2015

Mayo

2015

Volum

en 5

Número

Desde

AÑO

Desde 1963

Abril 2015

Volum en 5 Núme ro 1

WW W.R EVI

PORTADA ESTRUCTURAS DE CONCRETO

TENDENCIAS Y DESAFÍOS

$50.00 ISSN 0187-7895

Una publicación del Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C.

PORT

ADA

UN R MIL Y E LAS ENTABLES DAD D T LA CIU LOGÍAS SUS O TECN

MASDA

$5 0.0

7-7895 eto, A.C. del y del Concr ISSN 018 ación Cemento

PO RT AD A

del Una public Mexicano Instituto

CONCRETO

$50. 00 ISSN 0187-

7895

Una publicaci ón del Instituto Mexicano del Cemento

y del Concreto

, A.C.

ORNAME

NTAL LOUISIAN A AND SPOR STATE MUSEUM TS HALL OF FAME

Suscripción nacional:

$550.00 M.N.

por 12 ediciones

Envío incluido.

Suscripción internacional:

$120 USD Envío incluido.

por 12 ediciones

STA CYT .CO

M.M X

Innovación y tendencias de la construcción Prefabricados Corredores industriales y concreto Infraestructura y estética urbana Edificación sustentable Estructuras de concreto Concreto lanzado Infraestructura Puentes Pavimentos de concreto Concretos especiales Energía y concreto

www.revistacyt.com.mx /Cyt imcyc

@Cement_concrete

CONTACTO: Lic. Juan Manuel Ortiz Tel.: 01 (55) 53225740 ext. 212 biblio@mail.imcyc.com

Agosto 23 al 25 Congreso Internacional UMAI 2015 Unión Mexicana de Asociaciones de Ingenieros, A.C. Ciudad de México umai.org.mx Agosto 25 al 28 9° Congreso Mexicano del Asfalto “Preservación y sustentabilidad de los pavimentos asfálticos” Asociación Mexicana del Asfalto, A.C. Cancún, México www.congresoamaac.com

Septiembre 13 al 17 XVI Conferencia Europea sobre Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering Edimburgo, Escocia xvi-ecsmge-2015.org.uk

Underground Haruki Murakami Barcelona, Tusquets, 2014 Lunes 20 de marzo de 1995. En el metro bajo el distrito financiero de Tokio, cinco hombres que hasta ese momento no llamaban la atención clavan la punta afilada de sus paraguas en unos paquetes de plástico que contienen un líquido extraño. El ataque con gas sarín sigue siendo considerado el más grave evento terrorista en Japón. Sus ejecutores pertenecían a la secta Aum Shinrikyo, conocida como una “religión de la élite”. Muchos de sus miembros provenían de familias privilegiadas y tenían un futuro prometedor, pero eran reclutados más bien por una característica en particular, quizá producto de su modo de vida: un sentimiento de vacío y de búsqueda de sentido. Murakami reconstruye los hechos con entrevistas a las víctimas y otros involucrados, pero también mediante el perfil de los perpetradores. Muestra, por ejemplo, al prometedor médico Ikuo Hayashi como un hombre brillante pero manipulado, sensible, arrepentido y que recuerda el dilema en su interior durante aquella fría mañana y conforme se acercaba al sitio de la acción. Él ni siquiera logró cumplir cabalmente el encargo, pues la liberación del gas en su posesión no fue completa; aun así, en esa línea murieron dos trabajadores del metro que en cumplimiento de su deber retiraron las bolsas de inmediato sin la protección adecuada. Muchas otras personas tuvieron que ser llevadas al hospital y sufrieron las secuelas de esa sustancia que afecta el sistema nervioso. Por su parte, el testimonio de una trabajadora en aviación civil, que se encontraba en el mismo tren donde Hayashi soltó el gas sarín, resalta que ante el caos generado en los momentos siguientes, cuando decenas de personas sufrían las primeras consecuencias ya en el exterior, la ayuda de los transeúntes y vecinos fue nula. La enajenación hacia los afectados es descrita como si éstos se hubiesen encontrado haciendo un ejercicio de filmación o dentro de una película. De este modo, a la par del terror vivido bajo tierra, Murakami muestra –y esto es un acierto en el título: el anglicismo andaguraundo– algo que subyace a la sociedad, un esbozo de la psicología japonesa

2015

AGENDA

ULTURA

Una mañana como ninguna

Octubre 7 al 10 XXXI Convención Internacional de Minería “Minería, desarrollo y responsabilidad social” Asociación de Ingenieros de Minas, Metalurgistas y Geólogos de México, A.C. Acapulco, México www.expominmexico.com.mx contacto@expominmexico.com.mx Noviembre 2 al 6 XXV Congreso Mundial de Carreteras Seúl 2015 Asociación Mundial de Carreteras Seúl, Corea piarcseoul2015.org

Noviembre 11 al 12 3er Simposio Internacional de Cimentaciones Profundas Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica, A.C., Deep Foundations Institute, Geo Institute e ISSMGE Ciudad de México www.smig.org.mx

2016

Marzo 8 al 10 Congreso Nacional de Ingeniería Civil “Construyendo un mundo sustentable” Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C. Ciudad de México cicm.org.mx

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 555 julio de 2015