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Biela 7.65
REVISTA DEL MUNDO DE LA INGENIERÍA Y LA CONTRUCCIÓN
AÑO 3
NÚMERO 10
FEBRERO DE 2016
ISSN 2386-639X
10
9 772386 639006
Inteligencia Artificial
Ciudades Inteligentes
Tomografía eléctrica
ENERGÍA EÓLICA
Pasado y Presente
CONTENIDO
Página 8
Página 4
Página 16
Página 12
Página 28
Página 22
Página 32
2 Nº10. Febrero de 2016
Página 40
Inteligencia Artificial
Instalaciones de Refrigeración
Lean Construction
Canal de Panamá
Calzadas Romanas
Tomografía Eléctrica
Pandeo y Estabilidad en
Barras
Armado de Estructuras de
Hormigón
Energía eólica
Página 36
3Nº10. Febrero de 2016
Biela 7.65 es el órgano de expresión del Centro de Formación IAE. info@ingenierosalejercito.com
Edita el Centro de Formación IAE.
Dirección: L.T. de Garnez Consejo de Redacción: Juan González; Alvaro Manuel Sanchez; Álvaro Titos ; José Emilio Fernández; Iván García ; Raquel Hernández; Jose Maria Lozano ;
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Página 44
Página 54
Página 48
Página 64
Página 58
Historia de la energía
Eólica
Kers. Freno Regenerativo apli-
cado a Vehículos Híbridos
Fracking y su impacto en
el medio Ambiente
Planificación Urbana y
Ciudades Inteligentes
Anclajes como sistema de
fijación
Fundamentos de las
Turbo Rotondas
Página 68
Página 72
Soldadura
Aluminotérmica
punto 2 tal como se muestra en
la imagen 2. En condiciones idea-
les (línea roja) este punto es satu-
rado. En condiciones
reales (línea azul), éste
está ligeramente so-
brecalentado, sufrien-
do una ligera pérdida
de presión y tempera-
tura al pasar por el
conducto que lo lleva
al eyector (punto 2’).
Posteriormente éste
s e e x p a n d e
(transformación 2-J) a
través de una tobera.
Esto quiere decir que
no se produce traba-
jo, sino aceleración de
dicho flujo. La expan-
sión provoca que a la
salida del mismo exis-
ta una presión infe-
rior, que causa que a
la cámara de mezcla
entre un flujo me pro-
veniente del evaporador. Final-
mente la mezcla se decelera au-
mentando su presión en el difu-
sor. El proceso de expansión en
tobera es el 2-J, el de la mezcla es
el de J-M-b, y el de compresión
en difusor será el M-c. La salida
del mismo está dentro del con-
densador, y la entrada procede el
generador de vapor, por lo que
las presiones correspondientes a
la entrada y salida del mismo se
Introducción
El ciclo de eyección de vapor se
puede diferenciar en tres partes:
termocompresión, ciclo de Ran-
kine y refrigeración de vapor por
compresión del mismo. El grupo
generador de vapor-condensador
realiza un Ciclo de Rankine, pero
este no es convencional, pues se
lleva a cabo a través del eyector
del aparato de la siguiente mane-
ra:
El generador de vapor transfor-
ma en vapor saturado el líquido
refrigerante que contiene (flujo
mn), llevándolo a condiciones del
ESTUDIO DE UNA INSTALACIÓN DE
REFRIGERACIÓN POR EYECCIÓN DE VAPOR
ÁLVARO TITOS LÓPEZ. GRADO EN INGENIERÍA MECÁNICA
4 Nº10. Febrero de 2016
Imagen 2. Termocompresión, las líneas azules
indican el ciclo real, mientras que las rojas el
idea.. Galería de imágenes del departamento de
termodinámica de la UJA.
Imagen 1. Cristal de hielo. www.doslourdes.net
rápidamente absorbiendo ese
calor (transformación a-b).
Posteriormente, el fluido en for-
ma de vapor es comprimido para
elevarlo de presión y llevarlo ha-
c i a e l c o n d e n s a d o r
(termocompresión). Normalmen-
te esta compresión se realiza me-
cánicamente, con un equipo
compresor. Sin embargo, en la
refrigeración por eyección, la
compresión se realiza gracias al
eyector, cuyo funcionamiento ya
se conoce (transformación b-M-
c) y que da como resultado la
salida del mismo de una cantidad
superior de flujo de refrigerante.
Ya en el condensador,
se cede la energía ro-
bada al medio en el
que se encuentra el
evaporador, además
de la que se incluye
por la compresión.
(transformación c-d ó
3-4). Finalmente, a
través de una válvula
de expansión isoentál-
pica, el refrigerante
vuelve al evaporador
cerrando el ciclo
(transformación d-a)
En el condensador de la imagen
3, el calor que posee el gas se ce-
de a un flujo de agua que circula
por un serpentín incluido en el
mismo condensador, volviendo a
transformarse en líquido saturado
el refrigerante (transformación 3-
4). El punto 4 corresponderá a
líquido saturado o subenfriado.
En caso de que sea saturado, se
buscarán las condiciones a la pre-
sión de saturación del condensa-
dor (Pcond). En caso de ser suben-
friado, se puede observar en la
imagen 3 como la entalpía de
dicho punto se puede aproximar
como la de líquido saturado a la
temperatura t4.
A la salida del condensador, la
parte del líquido correspondiente
(flujo mn) vuelve al generador de
vapor, gracias a la acción de una
bomba, (transformación 4-1). El
ciclo de este circuito se cierra
mediante la evaporación de esta
fración de refrigerante en aquel
s i s t e m a
(transformación 1-2).
El resto del flujo (me)
entra al evaporador
gracias a la acción de
una válvula de expan-
sión en la parte supe-
rior de dicho equipo.
Respecto al evapora-
dor (imagen 4), éste
extrae calor de un
medio ambiente a
través del liquido en
su interior a baja pre-
sión que se evapora
Imagen 3. Circuito con ciclo de Rankine. Galería de imágenes del departamento de termodinámica de la
UJA.
5Nº10. Febre ro de 2016
El flujo me entra al evaporador gracias a la acción de una válvula de expansión en la parte
superior del equipo
Imagen 4. Circuito con refrigeración por compresión de vapor, ciclo ideal en rojo, ciclo real
en azul. Galería de imágenes del departamento de termodinámica de la UJA.
En el condensador, el fluido re-
frigerante se transforma en líqui-
do puesto que cede la energía que
contiene al agua de un serpentín
contenido en aquél.
El equipo incorpora un fluxóme-
tro de agua, que permite conocer
la cantidad de agua que circula
por el serpentín. También se
muestran los valores de la tempe-
ratura de entrada y salida del agua
por éste. Se sabe que la capacidad
calorífica del agua, ca, es de 1
kcal/kg K, con lo que podemos
conocer cuál es el intercambiado
con ella. Existe un intercambio
con el medio ambiente igual a 1,8
10-3 kW por cada grado de dife-
rencia de temperaturas entre la de
saturación en el condensador y el
ambiente. De todo esto, se dedu-
ce que la energía total cedida por
el condensador por unidad de
tiempo es:
Termocompresion del refrige-
rante
La relación de flujos que circulan
por el evaporador y generador de
vapor se puede obtener a partir
del balance energético en el eyec-
tor. Los balances de masa u ener-
gía resultan ser:
Donde se refiere a las pérdi-
das de calor por el eyector. Se
debería analizar esta termocom-
presión de forma individual y
profunda. De ese estudio se po-
día conocer el rendimiento de la
tobera y el difusor pertenecientes
a este eyector.
Bomba de alimentación
La bomba de alimentación reco-
ge el líquido que va hacia el gene-
rador de vapor, impulsándolo a
una presión igual a la del genera-
dor de vapor. Conociendo la
temperatura y presión del refrige-
rante a la entrada al generador de
Comportamiento del refrige-
rante en el evaporador
El evaporador debe extraer ener-
gía de un medio; en este tipo de
esta instalación de refrigeración
por eyección de vapor, tiene una
resistencia eléctrica para que ex-
traiga la energía de esta (V: ten-
sión en Voltios, I: Intensidad en
Amperios). La energía recibida
por el refrigerante en el evapora-
dor será en kW:
Por las características del aparato,
el fabricante aporta el segundo
término de la ecuación anterior,
que implica la ganancia de calor a
través de la pared de cristal del
evaporador.
Comportamiento del refrige-
rante en el condensador
6 Nº10. Febre ro de 2016
Imagen 5. Representación y funcionamiento de un evaporador. www.tecnicsuport.com
El equipo incorpora un fluxómetro de agua, que permite conocer la cantidad de agua que
circula por el serpentín
Líquido refrigerante
en el generador de
vapor
El generador de vapor
calienta el agua, la cual
rodea al depósito de
refrigerante y lo caliente
también transformándo-
lo desde las condiciones
1, a vapor saturado en
las condiciones 2. Con-
siderando que el genera-
dor está bien calorifuga-
do (el calorifugado es
una técnica para realizar
protecciones aislantes
con el objetivo de disminuir
sus posibles pérdidas de calor
y evitar posibles quemaduras), el
calor entregado por la resistencia
será igual al que recibe el refrige-
rante. Así, la potencia entregada
al vapor en el instante del ensayo
será:
Las condiciones a la entrada del
eyector son muy similares al pun-
to 2, estimándose iguales a las de
este punto.
Operación conjunta
Llegados a este punto, teniendo
en cuenta todos los factores inte-
grantes del sistema, el ciclo des-
crito se representa en la figura 7,
en el que podemos observar el
ciclo ideal en trazado rojo y co-
mo sería el ciclo realmente en
trazado azul.
vapor. Conociendo la temperatu-
ra y presión del refrigerante a la
entrada al generador de vapor
(punto 1), se podrá saber su en-
talpía, h1. El procedimiento es el
mismo que ya explicado para el
punto 4. También se podrá cono-
cer la entalpía para las condicio-
nes ideales de bombeo isoentró-
pico, h1’. Así, se puede conocer,
tanto el trabajo ideal como el
real:
7Nº10. Febre ro de 2016
Imagen 6. Estructura interna de una bomba de alimentación.
www.aficionadosalamecanica.net
REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA:
- Apuntes asignatura Ingeniería térmica, E.P.S. de Jaén, Universidad de Jaén.
- Apuntes asignatura Ingeniería térmica II, E.P.S. de Jaén, Universidad de Jaén.
- Apuntes asignatura Instalaciones térmicas en la industria, E.P.S. de Jaén, Universidad de Jaén
- Titos López, Álvaro., 2014, Estudio de una instalación de refrigeración por eyección de vapor, Inteniería térmica II,
E.P.S de Jaén, Universidad de Jaén.
- www.aficionadosalamecanica.net
Imagen 7. Ciclo de refrigeración por eyección de vapor, ciclo real en azul, ciclo ideal en rojo. Galería de
imágenes del departamento de termodinámica de la UJA.
Desde principios de los años 90, el sistema productivo
a nivel global se encuentra inmerso en un cambio, que
surgió
nufacturing). La aplicación de Lean Construction sur-
gió
más de 20 años y a nivel de aplica-
ción se está manifestando con
más fuerza desde 2007, principal-
mente en Estados Unidos, donde
las empresas que lo han implanta-
do han obtenido altos niveles de
rendimiento (reducción de costes,
incremento de la productividad,
cumplimiento de los plazos de
entrega, mayor calidad, incremen-
to de la seguridad, mejor gestión
del riesgo y mayor grado de satis-
facción del cliente). En España, el
interés de las empresas hacia Lean
Construction ha sido escaso o casi
nulo hasta hace más bien poco,
aunque está empezando a desper-
tar.
El Lean Manufacturing tiene su
origen en el sistema de produc-
ción Just in Time (JIT) desarrolla-
do en los años 50 por Toyota. Se
puede decir que Lean consiste en
la aplicación sistemática y habitual de un conjunto de
técnicas de fabricación que buscan la mejora de los
procesos reduciendo todo tipo de “desperdicios”.
En 1992, de la mano de LauriKoskela, la industria de la
construcción fue una de las primeras industrias en con-
siderar la adopción de la filosofía
de Lean, proveniente de la indus-
tria automovilística y difundida
tres años antes por investigadores
del MassachusettsInstitute of Te-
chnology (MIT).
LOS PRINCIPIOS LEAN
El pensamiento Lean tiene cinco
principios básicos que fueron de-
finidos por Womack y Jones
(1996); a los cuales se añade la
transparencia y la capacitación:
- Valor: El valor es el punto de
partida del pensamiento Lean.
Esto implica entender qué quiere
el cliente (denominado de toda la
vida: programa de necesidades)
Una mejor comprensión de los
valores desde el punto de vista del
cliente (se debe de ponerse en el
lugar del cliente siempre, entender
sus necesidades;: si tiene familia, que tipo de trabajo
tiene, que uso le da a la edificación, etc.)
LEAN MANUFACTURING APLICADO A LA
CONSTRUCCIÓN: LEAN CONSTRUCTION
ANTONIO CLIMENT ALÓS. ARQUITECTO TÉCNICO.
8 Nº10. Febrero de 2016
Imagen 1.. Brainstorming de Lean Construction
Fuente: www.linkedin.com
Imagen 2. Mapa conceptual de medidas a implementar
Fuente: www.theacademy.co.nz
- Value Stream (Cadena de valor o Flujo de valor):
Entendiéndose como todas las actividades necesarias
para la transformación de materiales e información en
un producto o servicio terminado y entregado. Una
empresa Lean se gestiona a través de flujos de valor (la
tradicional por departamentos enfocados a tareas indi-
viduales).
- Flujo
Una vez grafiado el flujo de valor y eliminado las acti-
vidades cuyo desperdicio es evidente, el siguiente paso
es hacer que las actividades que añaden valor añadido
fluyan correctamente.
Lean trabaja en la identificación y eliminación del ma-
yor número posible de desperdicio, siendo una forma
de crear flujo continuo en todo el proceso.
- Sistema Pull
Es un sistema en el que las actividades “aguas abajo”
dan la señal de sus necesidades a las actividades “aguas
arriba” de la cadena de valor, (con tarjetas Kanban),
sobre qué elemento/material necesitan, en qué canti-
dad, cuándo y dónde lo necesitan. Es decir, es el cliente
(interno o externo) quien “tira” de la demanda y no el
fabricante o productor quién “empuja” los productos
hacia el cliente (eliminando el exceso de inventario y la
sobreproducción). Suele ocurrir en empresas muy tra-
dicionales, que se produce determinado producto y se
almacena, pagando así por ello; Lean trata de evitar
esto y de tener el mínimo stock posible.
- Perfección
Lean Lexicon define perfec-
ción como un proceso que
proporciona puro valor, tal y
como ha sido definido por el
cliente, sin ningún desperdicio.
Para lograr esto son funda-
mentales 3 herramientas de la
cultura Lean: el Kaizen o me-
jora continua, la estandariza-
ción de procesos y un plan de
acción o PDCA (imagen 3).
- Transparencia:
Muy importante para todos
(subcontratistas, proveedores,
distribuidores, consumidores y
empleados) ya que al tener
acceso a más información re-
sulta más fácil descubrir mejores métodos. Además se
produce un feedback casi instantáneo y positivo para
los empleados que hacen mejoras, un rasgo clave del
trabajo Lean.
- Capacitación:
Lean exige por parte de todos los empleados que haya
una atención continua para mantener el flujo y eliminar
el desperdicio. (parte fundamental en la mejora conti-
nua de cualquier proceso, más aún si intervienen dife-
rentes agentes de forma temporal como ocurre en la
construcción). Para lograr este objetivo se debe entre-
gar a los empleados la información y darles la autoridad
para solucionar los problemas y trabajar en la mejora
continua (sólo puede lograrse si los gerentes y trabaja-
dores están todos comprometidos).
Imagen 3. Ciclo PDCA. (por sus siglas en inglés de Plan, Do, Check y Act).
Referencia: el origen, la web, el libro, etc.
Imagen 4. Sesión de planificación mediante Last Planner System.
Fuente: www.blach.com
9Nº10. Febre ro de 2016
- Enfoque tradicional:
Según el sistema tradicional, el promotor encarga un
pre-diseño para la futura comercialización; en segundo
lugar, una empresa constructora, en base a su experien-
cia, calcula el coste de construcción según ese pre-
diseño, todavía no definido completamente; y luego se
suman los gastos generales y los costes indirectos. La
suma total proporciona un coste estimado de produc-
ción (C) al cual se le añade un beneficio (B). La suma
del coste de producción más el beneficio nos da un
precio de venta al público (Z).
Cuando se produce un incremento de los costes de
construcción, que puede deberse a muchos factores, en
un proceso que según su magnitud puede durar bastan-
tes meses o años; si se decide aumentar el precio de
venta, estamos perjudicando al cliente y si en cambio
mantenemos el precio, bajamos el margen de beneficio
que en muchas ocasiones está ajustado al máximo, ha-
ciendo peligrar la estabilidad del negocio.
- Enfoque Lean Construction
El enfoque Lean comienza con la creación de un equi-
po de gestión formado por representantes de los prin-
cipales agentes de la edificación (proyectistas, construc-
tora o contratista principal y promotores), pudiendo
ser completado con otros agentes y/o consultores.
Lean establece que primero se calcule el precio de ven-
ta (Z) según las características que aporta valor al clien-
te, es decir según las necesidades del cliente y sus posi-
bilidades, se establece un clara escala de valores.
Con dichas necesidades para el cliente, se calcula cuan-
to costaría construir el edificio en cuestión. Una vez
establecido todo ello, se puede tratar de realizar una
mejora continua en 3 pasos.
Siguiendo una estrategia Lean podemos invertir la me-
jora obtenida en el beneficio, inversión, innovación,
formación, reducción del precio de venta, bonificación
para las partes interesadas, etc.
LA CONSTRUCCIÓN CON EL ENFOQUE LEAN
En la imagen 5 se muestra las principales diferencias, a
grandes rasgos, del enfoque y planteamiento entre la
gestión de proyectos desde un punto de vista tradicio-
nal, y el sistema desde un enfoque Lean; donde se ob-
serva desde el principio como todos los agentes e inte-
grantes del proyecto trabajan con tal de maximizar el
valor del cliente y tratando de minimizar aquellas acti-
vidades que no aportar valor sobre el proyecto y por
ende sobre el cliente, siendo el objetivo claro los in-
tereses generales de todos y no los particulares.
En base a todos ellos, Lean Construction persigue la
excelencia, a través de una mejora continua, que con-
siste entre otras cosas, en minimizar o eliminar aquellas
actividades que no añaden valor; optimizando los re-
cursos y maximizando el valor, llegando a reducir el
coste y los plazos de entrega. La diferencia entre el sis-
tema constructivo tradicional y el sistema Lean, se pue-
de ver de forma resumida en la imagen 5.
Imagen 5. Resumen gráfico Enfoque Lean vs Enfoque tradicional.
Fuente: Pons Achell, Juan Felipe. Introducción a Lean Construction.2014.
10 Nº10. Febre ro de 2016
“Implementar Lean Construction requiere romper paradigmas”
Llegados a este punto, se puede observar lo que Lean
Construction Institute (LCI) define el termino Lean
Construction:
“Lean Construction es un enfoque basado en la gestión
de la producción para la entrega de un proyecto - una
nueva manera de diseñar y construir edificios e infraes-
tructuras. La gestión de la producción Lean ha provo-
cado una revolución en el diseño, suministro y montaje
del sector industrial. Aplicado a la gestión integral de
proyectos, desde su diseño hasta su entrega, Lean cam-
bia la forma en que se realiza el trabajo a través de todo
el proceso de entrega. Lean Construction se extiende
desde los objetivos de un sistema de producción ajusta-
da - maximizar el valor y minimizar los desperdicios -
hasta las técnicas especificas, y las aplica en un nuevo
proceso de entrega y ejecución del proyecto.
El sector de la construcción necesita un cambio de ac-
titud, en cuanto a la gestión de la empresa y el negocio,
ya que históricamente ha sido un sector muy tradicio-
nal.
Una vez tomada la decisión de implantar Lean Cons-
truction, los cambios van a afectar a todos; a los pro-
yectistas porque van a tener que adaptarse a las nuevas
tecnologías, sobre todo aquellas que tengan que ver
con el sistema BIM y las tecnologías de la información
y la comunicación; a los promotores porque a su papel
ya, de por sí, relevante se le puede exigir un rol más
participativo a la hora de concretar las necesidades
reales del cliente, comprender
mejor las dificultades del pro-
yecto y participar en la mejora
continua y la toma de decisio-
nes; y a los constructores y sus
proveedores porque su inter-
vención va a comenzar en una
etapa más temprana del pro-
yecto y estos podrán participar
en la toma de decisiones y la
resolución de problemas de
una manera más activa.
Llegados a este punto se debe
reconocer como hasta hace
relativamente poco, el interés
por Lean Construction en Es-
paña ha sido más bien escaso y
las pocas experiencias que
existen están principalmente
focalizadas en aplicaciones
puntuales de BIM, como herramienta y no como siste-
ma integral, o la aplicación del Last Planner System
como herramienta de planificación.
Se debe tomar conciencia de los beneficios de la inno-
vación y la formación, la construcción prefabricada o
industrializada, el uso del sistema BIM y el uso de siste-
mas ERP (Enterprise Resource Planning) además de
otros sistemas basados en la nube para lograr una me-
jor integración y compartir datos e información a tra-
vés todos los miembros del equipo.
La industria de la construcción en España no puede
permitirse quedarse un año más estancada, si quiere ser
competitiva en su entorno, que hoy es a nivel global.
Prueba de ello es que, el Gobierno de España a través
del Ministerio de Fomento anunció en Julio de 2015,
la creación de una comisión para la implementación
BIM, un paso más allá de cara al futuro no tan lejano.
REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA:
- HERNÁNDEZ, Juan Carlos y VIZÁN, Antonio.
Lean Manufacturing. Conceptos, técnicas e implantación.
2013. Funadación EOI.
- PELLICER, Eugenio y ALARCÓN, Luis
Fernando.A new management focus: lean construction. Revista
de Obras Públicas/Febrero 2009/Nº 3.496.
11Nº10. Febre ro de 2016
Imagen 6. Mejora continua en tres pasos básicos.
creando un gran atajo marítimo. El canal va de No-
roeste a Sureste, encontrándose la entrada a 54 km al
Norte y más de 43 km al Oeste de la entrada del Pacífi-
co.
Ríos antiguos, como el rio Chargues, sirvieron de base
para la construcción de lagos gigantescos por donde
los navíos navegarán para atravesar el país.
El desnivel entre los Océanos Atlántico y Pacífico
El desnivel existente entre los dos océanos se debe a
las mareas. Estas son producto de la atracción gravita-
cional de la Luna sobre los cuerpos terrestres. Dicha
atracción no se nota en pequeños volúmenes de agua,
pero sí en grandes masas de agua como los océanos.
Por tanto, en este tipo de lugares existirán mareas.
Historia del Canal de Panamá
Antes de la construcción del Canal de Panamá, los na-
víos tenían que desplazarse entre los océanos Atlántico
y Pacífico bordeando todo América del Sur, recorrien-
do una distancia de casi 15.000 km. El canal, conside-
rado la octava maravilla del mundo y con el fin de
acortar viajes, empezó a construirse por los Estados
Unidos en 1.902 y fue finalizado el 15 de Agosto de
1.914 (fecha en la que el primer barco surcaba las aguas
de la nueva vía de comunicación y transitaba del
Océano Atlántico al Pacífico).
El canal de Panamá tiene 80 km de largo desde el
océano Atlántico hasta el Océano Pacífico y fue exca-
vado en uno de los trechos más angostos de Panamá,
solo son 65 km. Debido a ello fue construido allí,
CANAL DE PANAMÁ
MIKEL MENO REGUERO. INGENIERO CIVIL, ESP. CONSTRUCCIONES CIVILES
12 Nº10. Febre ro de 2016
metros. Estas se llenan de agua hasta que esté nivelada
con la siguiente esclusa. Una vez que haya sucedido
esto, el barco entero entra y el proceso se repite en las
sucesivas esclusas hasta llegar al lado artificial. Para
ello, el operado de las gacetas de control cierra las
compuertas de las esclusas y luego abren las válvulas
que dirigen el flujo de agua. Son 8 minutos lo que tar-
dan en llenarse las cámaras para elevar el barco.
Como las esclusas son muy estrechas, la embarcación
es custodiada por las locomotoras de remolque, las
cuales pueden remolcar hasta 50 toneladas, que lo
mantienen alineado durante su tránsito por ella para
evitar choques. Los mayores cargueros que atraviesan
el canal miden hasta 32 metros de ancho por 294 me-
tros de longitud. Los barcos de este tipo de dimensio-
nes pasan por las esclusas tan ajustados que entre el
costado del buque y las paredes, sólo hay espacio para
un neumático de bicicleta. Esta maniobra es casi la
misma en los tres juegos de esclusas en el Canal de Pa-
namá. Para llegar al océano Pacífico, las embarcaciones
tienen que pasar dos juegos de esclusas más, las cuales
son las de Pedro Miguel, se descienden 9 metros, y Mi-
raflores, el cual tienen 1.600 metros de largo. El canal
mide 80 km y se eleva 26 metros sobre el nivel del mar
para cruzar el país. Transitar el canal de océano a
océano dura entre 8 y 10 horas. De media, cerca de 40
barcos hacen el trayecto del canal cada día, navegan
aproximadamente 12.000 buques por año y más de un
millón de barcos lo han realizado desde su apertura.
La línea costera del Pacífico se encuentra a 20 cm por
encima de la costa Atlántica. Asimismo, con las mareas
existe una variación más pronunciada, por lo que en el
Pacífico llega a ser de 6 metros mientras que en el
Atlántico no llega a los 30 cm.
Si el canal llegase a fallar, existe una barrera de tierra
natural de 26 metros por donde el agua del Pacífico
nunca podrá traspasar por sí misma.
Funcionamiento del Canal de Panamá
El proceso de recorrer el canal es análogo para todas
las naves, desde un velero hasta un enorme crucero.
En la entrada, el navío pasa por 3 esclusas, a las cuales
se entra por sus gigantescas compuertas, que llegan a
los 25 metros de altura y pesan 600 toneladas. Además,
cada cámara mide 33´5 metros de ancho por 304´8
Imagen 1. Esclusas Canal de Panamá.
Ref: http://www.skyscrapercity.com/
Imagen 2. Esquema funcionamiento de una esclusa.
Ref: https://vicentecamarasa.wordpress.com
13Nº10. Febre ro de 2016
para pasar las 40 embarcaciones diarias.
- Se han realizado 1.001.037 tránsitos en el Canal de
Panamá desde su inauguración el 15 de Agosto de
1.914.
- Los ingenieros y contratistas usaron más de 60 millo-
nes de toneladas de explosivos durante la excavación y
construcción del canal.
Ampliación del Canal de Panamá
Se planea que la ampliación del Canal de Panamá tenga
como objetivos conseguir eficacia, eficiencia y flexibili-
dad para las necesidades de mayor capacidad del canal.
Para ello, se construye el Tercer Juego de Esclusas. Se
trata de la construcción de dos nuevos complejos de
esclusas en el océano Atlántico y en el océano Pacífico,
la creación de un tercer carril por donde circularán los
buques más grandes. Cada complejo de esclusas estará
situado en las esclusas Miraflores y Gatún existentes.
Cada complejo de esclusas costa de tres recámaras, las
cuales tienen un funcionamiento parecido al de las es-
clusas actuales. Las enormes compuertas que permiten
la entrada y salida a los buques hacia las cámaras se van
llenando de agua. Dichas cámaras van ascendiendo y
descendiendo los barcos con el fin de equilibrar los
diferentes niveles entre el océano y el lago Gatún hasta
que el tránsito ha sido completado. Pero aquí es donde
finalizan las semejanzas. Las nuevas esclusas, además
de ser más largas, anchas y profundas, tienen más capa-
cidad y permiten
que buques de
mayores dimen-
siones transite el
canal utilizando
un consumo de
agua 7% inferior
a las esclusas
existentes. Tam-
bién, el tiempo
necesario para su
llenado y vaciado
es menor y son
más rápidas.
Datos curiosos
del Canal de
Panamá
- La costa del
océano Atlántico
es aproximada-
mente 30 cm más
baja que la del
Pacífico.
- Las esclusas del
Canal de Panamá
tienen la capaci-
dad de contener
hasta 230.000.000 de litros de agua.
- El récord de cantidad de buques en atravesar el Canal
de Panamá en un día ha sido de 65 naves.
- El Canal de Panamá salva una distancia de 80 km de
selva tropical y una cadena montañosa donde su punto
más alto tiene escasamente 200 de altitud.
- Tras la apertura del canal, se extrajeron 95 millones
de metros cúbicos de material diverso. Los derrumbes
ocurridos tras la inauguración de la vía interoceánica
han vertido al canal unos 40 millones de metros cúbi-
cos de piedra y tierra que han tenido que ser removida.
- Las esclusas del canal se llenan con agua por gravedad
y el agua se consigue del lago Gatún.
- La última cubeta de hormigón en la esclusa de Gatún
fue colocada en Mayo de 1.913.
- En la construcción del canal trabajaron más de 30.000
obreros.
- Existen menos de 200 pilotos del canal en todo el
mundo.
- La grúa Titán es una de las dos grúas más grandes del
mundo y es empleada para dragar el canal.
- El canal está proyectado para soportar un terremoto
de 9 grados en la escala de Richter.
- 7.500 millones de litros de agua se usan diariamente
Imagen 3. Recorrido del Canal de Panamá
Ref: http://www.aquic.com.ar/
14 Nº10. Febre ro de 2016
La mayoría del tráfico marítimo que se mueve por el Canal transita entre la costa atlántica
de los Estados Unidos y el Extremo Oriente.
Imagen 4. Grúa Titán.
Ref: http://www.prensa.com/
namá resultan mínimos, mientras que los impactos po-
sitivos producen altos resultados.
- Los ingresos del país se incrementarán de forma rele-
vante por los peajes y la creación de puestos de empleo
a causa del proyecto.
- Tras la ampliación del Canal de Panamá, la competiti-
vidad del itinerario en el transporte marítimo interna-
cional se incrementará
- El proceso de intervención ciudadana desveló que la
población acogió positivamente el desarrollo de este
proyecto y no muestran objeciones al mismo ni señalan
molestias significativas que pudieran ser ocasionadas,
en términos socioeconómicos. Se deduce que el pro-
yecto es factible desde el punto de vista de la percep-
ción de la sociedad acerca del mismo.
- Para finalizar, se puede recalcar que las ganancias que
genera este comercio marítimo, tiene una gran impor-
tancia en el incremento de conocimiento, la solidaridad
entre los diferentes pueblos y la comprensión entre
ellos.
El diseño de las paredes de las esclusas cuenta con dre-
najes, por lo que las cargas hidrostáticas e hidrodinámi-
cas disminuyen.
Cada complejo dispone de 9 depósitos en el costado
para volver a utilizar el agua, lo cual se ahorra hasta un
60%. Para finalizar, se dispone de 8 puertas correderas
que son rodantes y su ubicación es perpendicular a las
cámaras. Con este diseño se prevé que cuando las com-
puertas estén abiertas, existirá un alojamiento que se
podrán convertir en un dique seco. De esta forma se
facilitará los trabajos de conservación.
Tras la ampliación, el nuevo Canal de Panamá será mas
rápido, más eficiente y también más sostenible, ya que
los aspectos medioambientales se han tenido en cuenta
desde el principio, el 47% del territorio de la cuenca se
encuentra cubierto de bosques. Desde la concepción
del tercer juego de esclusas, la plataforma fue diseñada
con el propósito de facilitar el paso más rápido de los
barcos y consumir menos agua. Además, podrán redu-
cirse en tan solo 10 años más de 160.000 toneladas de
CO2 emitidas por el sector marítimo. Antes de que la
maquinaria fuera utilizada sobre el terreno, especialistas
medioambientales rescataron y reubicaron la vida sil-
vestre, de forma que mantuviese la diversidad y riqueza
de la fauna panameña. 160 especies de mamíferos sil-
vestres y 25 especies de aves protegidas que habitan en
la cuenca hidrográfica del Canal de Panamá han sido
rescatadas y reubicadas en su entorno natural.
Conclusiones
- El Canal de Panamá es un gran modelo que tiene la
ingeniería humana para solventar sus problemas.
- Gracias a esta vía de comunicación, el comercio ha
podido emplearla como una gran instrumento de desa-
rrollo logístico que hace 100 años no existía.
- Los impactos negativos que produce el Canal de Pa-
Imagen 5. Tinas de reutilización de agua.
Ref: https://micanaldepanama.com
REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA:
- http://www.panamatours.com/
- http://www.canalpanama.sacyr.com/
- http://www.pancanal.com/
- http://www.taringa.net/post/videos/953341/
Como-funciona-el-Canal-de-Panama.html
- http://www.gupc.com.pa/es/proyecto/
- http://www.aquic.com.ar/ciencia
15Nº10. Febre ro de 2016
CALZADAS ROMANAS: TÉCNICAS
CONSTRUCTIVAS Y MATERIALES
JUAN GONZÁLEZ GONZÁLEZ. INGENIERO DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS.
utilidad era considerada de vital
importancia por varias cuestio-
nes. En primer lugar, eran junto
con los puertos, las instalaciones
que vertebraban la actividad co-
mercial y el transporte de mer-
cancías y de personas en todo el
territorio del imperio. Además, se
les concedía una gran importan-
cia estratégica militar durante las
campañas de conquista y defensa
de fronteras. Por último, estás
vías terrestres impulsaron el desa-
rrollo del correo estatal como
medio de comunicación a gran
escala.
Pero la construcción de una den-
sa y amplia red de calzadas que
fueran capaces de desempeñar de
manera adecuada las funciones
en los ámbitos mencionados, re-
querían del desarrollo e imple-
mentación de técnicas constructi-
vas innovadoras para la época.
En este artículo se describen al-
gunos de los aspectos técnicos
fundamentales usados en la cons-
trucción de estas infraestructuras
terrestres. Se analizan procedi-
mientos constructivos y materia-
les empleados en cada fase de
construcción de la calzada.
TRAZADO DEL CORREDOR
El establecimiento de la traza
requería del estudio comparativo
de distintas alternativas. Por lo
general se evitaban los fondos de
los valles debido a la existencia
en ellos de suelos poco consis-
tentes y a que son zonas inunda-
bles en las cuales existe un eleva-
do riesgo de inhabilitación de la
infraestructura. En consecuencia
se preferían trazados que discu-
rrieran por zonas elevadas y con
poca posibilidad de sufrir daños
por acciones hídricas. A esto hay
que añadir que desde la óptica
militar los itinerarios por pasos
elevados, desde donde se contro-
la un área más extensa, tenían un
gran valor estratégico. Las medi-
ciones sobre el terreno y defini-
ción de alineaciones las llevaban a
cabo los agrimensores con nivele-
tas, niveles (corobate) y trazadores
de perpendiculares (groma).
INTRODUCCIÓN
A lo largo de todo el desarrollo
de la civilización romana, y sobre
todo en la época imperial, la inge-
niería tuvo un papel fundamental
en la tarea expansiva, conquista-
dora y civilizadora. En concreto,
la ingeniería civil dedicada a las
obras públicas, la ingeniería mili-
tar al servicio del poderoso ejérci-
to de Roma y la arquitectura apli-
cada a la urbanización, cultura,
religión y residencia de todas las
categorías sociales, constituían
un pilar básico de la consolida-
ción de este pueblo.
Si nos adentramos específica-
mente en las obras de ingeniería
pública, encontramos un tipo de
infraestructura, las calzadas, cuya
16 Nº10. Febrero de 2016
Imagen 1. Mapa de las principales calzadas romanas en España.
Ref: IGN.
con grandes espesores de tierra
vegetal. En sustratos rocosos era
necesario un trabajo costoso y de
mucha duración de tallado artesa-
nal con picos (dolabra), martillos
(malleus) y cinceles para conseguir
paramentos de mucha inclinación
e incluso verticales. Si se trataba
de rocas especialmente duras y
compactas, había que recurrir a
técnicas empleadas en cantería y
basadas en el empleo de cuñas de
hierro o madera. Éstas se intro-
ducía en hendiduras talladas a
mano en la roca para ejercer pre-
sión y desprender bloques de
grandes dimensiones.
En áreas llanas o de escasa pen-
diente los ingenieros romanos
(architectus) preferían conseguir la
base de explanada de la vía me-
diante el relleno de terraplenes.
Se usaban materiales de cantería
o suelos seleccionados que se
disponían en capas sobre el te-
rreno natural, si éste era muy se-
guro, o sobre la base de una caja
excavada a poca profundidad y
abierta de igual forma que en los
desmontes. Para la compactación
del relleno se ayudaban rodillos
de piedra llamados cylindrum.
En aquellos casos en los que el
fondo de desmonte o la base so-
bre la que se vertían las tierras de
terraplenado fueran suelos fango-
sos o pantanosos se mejoraba el
terreno incando pilotes de made-
ra (sublicae) con la ayuda de marti-
netes de grandes dimensiones
(fistucatio).
EXPLANADA O CIMIENTO
Sobre la base de explanada con-
seguida tras el movimiento de
tierras se extendía el cuerpo de la
explanada formado por una capa
de piedra gruesa que ejercía de
cimentación. Se prescindía de
este estrato en los desmontes en
roca.
Esta capa recibía el nombre de
statumen y su espesor variaba has-
ta un máximo de 60 centímetros.
Los materiales constituyentes
eran piedras procedentes de la
fragmentación de rocas calizas
duras, dioritas y cuarcitas.
El acarreo de estos materiales se
realizaba en carros de cuatro rue-
das tirados por animales (carrus y
clabulere) y la compactación me-
diante rodillos (cylindrum).
MOVIMIENTO DE TIERRAS
Después de las mediciones la
primera tarea constructiva consis-
tía en la excavación de los des-
montes y el relleno de los terra-
plenes para conseguir una base
de explanada sobre la que apoyar
la superestructura viaria.
Cuando la traza discurría por lu-
gares en los que era necesario
disminuir las pendientes se pro-
cedía a rebajar el terreno en pun-
tos elevados y allanar así la expla-
nación. Para áreas con sustratos
térreos de dureza media o blanda
se llevaba a cabo la apertura de
una caja longitudinal que alberga-
ría el camino (patefacere viam) tra-
zando dos surcos paralelos que
delimitaban los márgenes de la
vía. Se usaban arados romanos
tirados por animales o herra-
mientas de excavación manual
para abrir estas zanjas laterales y
posteriormente el terreno interior
de la caja era retirado. La profun-
didad de la caja variaba desde
unos pocos centímetros en terre-
nos consistentes hasta 50 centí-
metros en superficies blandas
Imagen 3. Esquema de sección transversal de
calzada romana con abordillamiento sólo en
capa de rodadura.
Ref: Wikimedia Commons (Via Munita J.D.R.)
Imagen 2. Calzada hispana sobre terraplén.
Ref: página web Pixabay.
17Nº10. Febre ro de 2016
BASE DE FIRME
Los ingenieros romanos dispo-
nían el paquete de firme de las
calzadas dividido en dos capas
bien diferenciadas. La capa infe-
rior, que ejercía de transición en-
tre el cimiento y el estrato más
superficial de la infraestructura,
recibía el nombre de rudus y con-
formaba la base de ese paquete
de firme.
Tenía una potencia de medio me-
tro aproximadamente y debía
presentar condiciones de más
elasticidad que el cimiento pero
sin llegar a ser muy deformable.
Por esta razón se componía prin-
cipalmente de materiales también
de naturaleza caliza o cuarcítica
pero de tamaño de grano menor.
A menudo se utilizaban arenas o
gravillas procedentes de bancos
de gravas o de lechos de los ríos.
Al igual que en la construcción
de la explanada o cimiento se
utilizaban carros tirados por mu-
los o bueyes para el transporte.
Estos carros debían ser basculan-
tes de un solo eje centrado en la
PAVIMENTO DE FIRME
La capa más superficial del firme
era el summum dorsum o pavimentum
y formaba la capa de rodadura.
Tenía unos 20 centímetros de
espesor y sus funciones eran re-
sistir las cargas de tráfico de los
medios de transporte, proporcio-
nar una superficie adecuada para
el paso de bestias y carros y cons-
tituir una lámina lo más im-
permeable posible que evitara la
infiltración de agua hacia las ca-
pas inferiores. Los materiales que
mejor cumplían estos requisitos
eran los materiales sueltos com-
pactados de gano fino o muy fino
como las zahorras naturales ya
que éstos favorecían la tracción
de la uña de los animales de tiro.
Además, las ruedas estrechas de
los carros aumentaban su efecti-
vidad de rodamiento sobre estos
terrenos compactados.
Sin embargo, dependiendo de la
importancia de la vía y de la dis-
ponibilidad de las zahorras y gra-
vas naturales se procedía a ejecu-
tar unos pavimentos u otros:
- En las vías que vertebraban la
red de comunicación se utiliza-
ban gravas y zahorras compacta-
das (iniecta glarea) o bien cantos
rodados compactados (glarea stra-
ta).
- En las vías urbanas o del extra-
rradio de las ciudades se usaban
losas de piedra (stratus lapidibus o
sílice strata).
- Para las calzadas de la red se-
cundaria o de menor importancia
se decantaban por materiales té-
rreos compactados (terrenae).
Las gravas, cantos y losas usadas
eran de naturaleza pétrea, calizas
o cuarcitas, con gran resistencia
al desgaste y a la rotura.
caja y con portón trasero de eje
horizontal para poder verter el
material procedente de la cantera
sobre el área de la traza. La ope-
ración de basculación debía reali-
zarse con precisión para ir dejan-
do un extendido en forma de
lomo sobre la explanada y facili-
tar el posterior extendido del ma-
terial.
El dispositivo de extendido del
material consistía en un tablón
horizontal bastante grueso y largo
que se unía a dos lanzas de tiro
arriostradas en los extremos y
sobre la que ejercían la fuerza de
empuje los animales.
Después del extendido se llevaba
a cabo la compactación del estra-
to de una manera similar a la vis-
ta en el cuerpo de la explanada
mediante el cylindrum, si bien a
veces se recurría a técnicas de
aumento de la densidad de la ca-
pa. Estas técnicas se basaban en
la adicción de agua usando cister-
nas móviles para ejecutar riegos a
lo largo de toda la traza de la vía.
Posteriormente se volvían a pa-
sar los rodillos apisonadores.
Imagen 4. Calzada pavimentada con losas de piedra en Cisterna de Latina (Italia).
Ref: Wikimedia Commons.
18 Nº10. Febre ro de 2016
En los pavimentos de menos ca-
lidad los materiales térreos com-
pactados eran arenas mezcladas
con arcillas o limos, o bien arenas
arcillosas procedentes de bancos
naturales.
De manera excepcional, se utili-
zaba un tipo de hormigón a base
de puzolana para conseguir un
material que fraguase y endure-
ciese en condiciones en las que el
nivel freático era muy alto y llega-
ba a encharcar las capas inferio-
res de la infraestructura. Fueron
utilizadas estas capas de pavi-
mento sólo en tramos cortos de
calzadas que discurrían por pan-
tanos y marismas en las que no
era posible otra técnica construc-
tiva.
Por otra parte, algunos restos
arqueológicos muestran la pre-
sencia de otra capa inferior a la
capa de rodadura llamada nucleus.
Sólo se utilizó en paquetes de
firme en los que la capa de base
no era de mucha calidad o no
poseía gran proporción caliza o
cuarcítica.
El procedimiento de construc-
ción del pavimento era muy simi-
lar al de las otras capas de firme y
se empleaban de la misma forma
los utensilios y dispositivos que
se han mencionado para acarreo,
vertido, extendido y compacta-
ción. A pesar de esto, existía un
elemento diferenciador en cuanto
al refino de la superficie del pavi-
mento. Debido a que esta capa
sería sobre la que rodarían los
construían unas cunetas (fossa)
que acababan vertiendo en los
puntos más bajos y desaguaban
en estructuras de paso transver-
sal. Estas cunetas, de sección
cuadrada normalmente, consis-
tían en zanjas de tierra excavadas
a mano o con la ayuda de arados
y que en ocasiones se encontra-
ban talladas en la roca con la uti-
lización de cinceles, martillos y
picos.
Al igual que ocurre hoy en día
también se excavaban cunetas de
salvaguarda en las laderas que
vertían hacia el área de la calzada
para controlar los grandes cauda-
les de escorrentía.
El drenaje transversal se realizaba
a través de tajeas de sección cua-
drangular cuyas dimensiones po-
dían llegar en algunos casos a
alcanzar los 40 centímetros de
lado. Estaban formadas por sole-
ras empedradas colocadas nor-
malmente sin argamasa, sillares
laterales y losas de recubrimiento.
Cuando era necesaria una mayor
sección se optaba por disponer
dos tajeas en paralelo separadas
por un sillar central que ejercía de
apoyo común a ambas losas de
recubrimiento.
Era común que estas piezas fue-
ran de caliza, granito o pizarra y
vinieran talladas de fábrica donde
los lapidarii y quadratarii usaban
como materia prima las bloques
arrancados por los metallarii en las
canteras.
carros, el proceso de extendido
debía hacerse poniendo especial
cuidado en la nivelación y a me-
nudo era común realizar un ma-
yor número de pasadas con el
tablón nivelador. De la misma
forma la compactación con los
cilindros se realizaba de manera
más meticulosa. A esto hay que
añadir que en ocasiones se talla-
ban una roderas (orbitae) con la
misión de guiar las ruedas de los
carros en la calzada y funcionar
como elemento de seguridad
frente a las salidas de la trazada.
OBRAS DE DRENAJE
Para llevar a cabo la evacuación
del agua de lluvia de la platafor-
ma se recurría en primera instan-
cia a dar inclinación a la calzada
en el perfil transversal por medio
de un bombeo que le diera a esta
sección transversal un carácter
alomado y ayudara a discurrir al
agua hacia los laterales de la cal-
zada. Dispuestas longitudinal-
mente en dichos laterales se
“Se utilizaba un tipo de hormigón a base de puzolana para conseguir un material que
fraguase y endureciese en condiciones de nivel freático alto o encharcamiento”
Imagen 5. Cuneta lateral en calzada romana en
Benaocaz (Cádiz).
Ref: Wikimedia Commons (J.P.).
19Nº10. Febre ro de 2016
cel y martillo en los talleres de los
escultores de piedra (marmorarii) y
algunas de ellas se cromaban con
pintura.
También era frecuente colocar
estos miliarios en los cruces de
caminos de la red principal, en
puentes y puertas considerados
importantes puntos de paso y en
construcciones monumentales
como arcos o templos. Es ade-
más interesante considerar que
estas señales a veces ofrecían in-
formación complementaria sobre
qué obras de construcción o re-
paración se habían hecho o se
estaban ejecutando en lugares
próximos.
Otras señalizaciones que se han
encontrado en los restos arqueo-
lógicos de calzadas han sido los
hitos que marcaban los diferentes
itinerarios a tomar en un cruce de
caminos o los que señalaban las
medias millas y que eran similares
a los miliarios pero de unos 90
centímetros de altura y menos
detallados. En otros lugares so-
bre todo de la Galia, la Germania y
algunos itinerarios de la Hispania
se usaban hitos que marcaban la
distancia en leguas, siendo de
iguales características que los mi-
liarios.
En cuanto a los sistemas de bali-
zamiento sólo se tiene constancia
de la instalación de estacas o pér-
tigas de madera hincadas verti-
calmente en el terreno para deli-
mitar la calzada e indicar la traza-
da de ésta en zonas donde se pre-
sentaban condiciones climatoló-
gicas adversas como la nieve o la
niebla.
Para el transporte de estos hitos
de piedra se usaban carros de
ruedas de tracción animal pero en
el caso de tratarse de los miliarios
más grandes se llegaron a em-
plear otras máquinas para el aca-
rreo especial de piezas de piedra
como son la Chersiphronos, la Me-
tagenes o la Paconni.
La técnica constructiva para los
hitos consistía en excavar un ci-
miento en el terreno en el cual se
hincaban o bien construir una
base o pedestal para encajar el
cuerpo cilíndrico usando para el
izado de las cargas grúas a modo
de cabrestantes de diversos tipos
(polyspaston). Todo esto después
de llevar a cabo una precisa medi-
ción de las distancias a lo largo
de las calzadas para determinar el
punto exacto donde se debían
colocar las señalizaciones. La má-
quina llamada hodómetro era la
encargada de facilitar esta labor y
constaba de un carro que llevaba
incorporado un conjunto de en-
granajes en una de las ruedas que
permitía contar las vueltas dadas
y así transformar éstas en longitu-
des.
OBRAS DE FÁBRICA
En el mundo romano se cono-
cían variedad de procedimientos
constructivos para realizar gran-
des obras de fábrica.
SEÑALIZACIÓN Y BALIZA-
MIENTO
La principal señalización en las
calzadas romanas eran los hitos
conocidos como miliarios, los
cuales se colocaban cada mil pa-
sos y marcaban las millas que
había desde dicho punto hasta la
ciudad a la que llegaba la vía.
Solían ser piezas de piedra tallada
con una base prismática a modo
de pedestal, un cuerpo normal-
mente cilíndrico y en ocasiones
remataban en un capitel. Tenían
una altura de entre 2 y 4 metros y
un diámetro que oscilaba entre
50 y 80 centímetros de altura.
Sobre su superficie se tallaban
inscripciones informativas sobre
la distancia a la que se encontra-
ban de la ciudad que se tomaba
como partida o llegada de la vía
(caput viae) y a veces llevan tribu-
tos al emperador o a las autorida-
des que dirigían las obras de la
calzada. Dichas inscripciones
eran talladas con técnicas de cin-
“Los túneles y puertas abiertos a través de macizos rocosos son menos conocidos
aunque no fueron menos frecuentes”
Imagen 6. Miliario romano en la Vía Claudia
Augusta en Alemania.
Ref: Wikimedia Commons.
20 Nº10. Febre ro de 2016
medios ya descritos.
Los mechinales (spiramenta) tenían
como función drenar el agua de
las tierras contenidas por los mu-
ros aumentando así su estabili-
dad.
Atendiendo a los bordillos, éstos
eran casi siempre construidos
con la función de encajar la ci-
mentación y su materialización
requería de un atento trabajo de
nivelación y alineación. No pre-
sentaban alturas considerables,
apenas la potencia del cimiento, y
se usaban especialmente en terra-
plenes. No obstante, en muchas
circunstancias se prolongaban en
altura para servir de encaje a las
demás capas del firme, llegando a
constituir muretes de contención
laterales. Los materiales usados
eran cantos rodados, piedras de
forma cuadrangular, losas o in-
cluso lajas naturales.
Otra misión del abordillamiento
en altura consistía en separar la
calzada de la acera en vías urba-
nas o transitables por peatones.
OBRAS DE PASO
Los puentes, de sobra conocidos
en la ingeniería romana, eran ele-
mentos de paso sobre grandes
cauces de agua, barrancos y des-
niveles. Las bóvedas de cantería
construidas a base de arcos de
dovelas de piedra con el empleo
de cementos (opus caementicium) y
cimbras provisionales de madera
(arcus ligneus) así como las pilas
de sillares de areniscas, calizas o
granitos, cimentadas en ocasiones
sobre pilotes de madera, funda-
mentaban estas construcciones.
Los túneles y puertas abiertos a
través de macizos rocosos son
menos conocidos aunque no fue-
ron menos frecuentes. El replan-
teo topográfico permitía la perfo-
ración simultánea a mano desde
ambas bocas.
Las que se implementaban como
parte de la infraestructura de las
calzadas eran esencialmente mu-
ros de contención y bordillos.
Con respecto a los muros de con-
tención constituían una solución
al sostenimiento de tierras en las
laderas susceptibles de desliza-
mientos, vuelcos y desprendi-
mientos, así como en los taludes
de desmonte o terraplén que tu-
vieran algún tipo de inestabilidad.
La primera fase constructiva con-
sistían en excavar un cimiento en
el que se asentara el muro y sobre
él levantar una pared en la que,
según el caso, variaba su longi-
tud, altura y grosor. Eran comu-
nes los sillares de cantera coloca-
do a hueso e incluso la utilización
de lajas de roca esquistosa como
la pizarra. En otras ocasiones se
recurría a la cal (calx) como aglo-
merante para unir los sillares.
El izado de las piezas se realizaba
también con la ayuda de máqui-
nas de elevación (machina y
polyspaston) y el acarreo con los
Imagen 8. Abordillamientos superficiales en la
Vía Appia en Italia.
Ref: Wikimedia Commons (MM).
REFERENCIAS Y
BIBLIOGRAFÍA:
- González Tascón, I. y
Velázquez, I. Ingeniería romana en
Hispania. Madrid. Fundación
Juanelo Turriano, 2005.
- Moreno Gallo, I. Vías romanas:
ingeniería y técnica constructiva.
Madrid. CEHOPU, 2006.
- Uriol Salcedo, J. L. Historia de
los caminos de España. Madrid.
Colegio de ICCP, 1990.
Imagen 7. Puerta de Donnas tallada en roca en la Vía de la Galia.
Ref: Wikimedia Commons (Elisa).
21Nº10. Febre ro de 2016
tante entre electrodos denominada “a “, e ir variando
las distancias entre los pares de electrodos emisor-
receptor por múltiplos de un valor denominado “n “,
de tal forma que en el resultado final será una sección
de resistividad aparente a varios niveles “n“ en pro-
fundidad. Estos datos posteriormente son tratados por
medio de algoritmos matemáticos de inversión.
La Inversión devuelve como resultado una “Imagen de
resistividades y profundidades reales”. A través de la
interpretación de dichas imágenes se llega a las conclu-
siones, que siempre han de ser contrastadas con todos
los datos disponibles como observaciones de campo,
datos de perforaciones, etc.
Definición de Resistividad Aparente:
Es la variable experimental que expresa los resultados
de las mediciones en Tomografía Eléctrica y la que se
toma como base para la inversión y posterior interpre-
tación.
Esta variable queda definida por la ecuación:
El método de la
tomografía eléc-
trica en dos di-
mensiones es una
técnica de inves-
tigación de resis-
tividad para la
caracterización
del subsuelo en
temas tan impor-
tantes como la
minería, la hidro-
geología, la con-
taminación am-
biental subterránea, la polución agrícola, la arqueología
moderna, la geotecnología, y en general en la localiza-
ción de estructuras y anomalías complejas por lo gene-
ral subsuperficiales, tanto geológicas como antrópicas.
El método de la tomografía eléctrica consiste, básica-
mente, en la medición y registro de un parámetro de
los materiales del subsuelo llamada resistividad (ρ).
El sistema consiste en realizar mediciones de resistivi-
dad aparente ( con un dispositivo tetraelectródico (dos
emisores y dos receptores) y con una separación cons-
TOMOGRAFÍA ELÉCTRICA 2D
ALVARO M. SÁNCHEZ GUISÁNDEZ. GRADUADO EN INGENIERÍA MINERA.
Imagen Nº1. Montaje de un perfil Tomográfico a
lo largo de una carretera.
http://www.rls-geofisica.com/
22 Nº10. Febrero de 2016
tipos de materiales de subsuelo y de la
geología del área bajo estudio.
En la imagen Nº 2 , se observan los
valores de resistividad de las rocas más
comunes, materiales de suelo y algunas
sustancias químicas (Keller y Frischk-
necht 1966, Daniela y Alberty 1966,
Orellana 1982).
Las rocas ígneas y metamórficas cuen-
tan, generalmente, con altos valores de
resistividad dependiendo mucho este
parámetro del grado de fracturación y
del porcentaje de agua que rellena las
fracturas del terreno. Las rocas sedi-
mentarias comúnmente son más poro-
sas y tienen un alto contenido de agua,
lo que normalmente hace disminuir los
valores de resistividad.
Los suelos mojados y el agua fresca del
terreno tienen aún más bajos valores
de resistividad. Los suelos arcillosos normalmente tie-
nen valores de resistividad más bajos que el suelo are-
noso. Sin embargo, se destaca que existe una superpo-
sición en los valores de resistividad de las diferentes
clases de rocas y suelos.
Esto es debido a que la resistividad de un muestreo
particular del suelo o roca depende de varios factores
tales como porosidad, grado de saturación de agua, y
concentración de sales disueltas.
Donde K es la constante de normalización de cada
dispositivo o factor geométrico, ΔV es la diferencia de
potencial medido sobre el terreno, e I, la corriente in-
yectada al mismo.
Resistividad. Relación con los elementos del subsuelo:
Para pasar de la tomografía eléctrica de una imagen de
la distribución de la resistividad real del subsuelo, a una
estructura geológica, es muy importante y necesario
conocer algunas de las resistividades de los diferentes
Imagen Nº2. Valores de resistividad de las rocas más comunes.(Keller y Frischknecht 1966, Daniela y Alberty 1966,
Orellana 1982).
Imagen Nº3. Esquema de la propagación de los flujos de corriente en un corte del terreno.
Ref: el origen, la web, el libro, etc.
23Nº10. Febre ro de 2016
milivoltímetro electrónico de gran impedancia de en-
trada, capaz de medir tensiones comprendidas entre
poco más de un voltio y fracciones de milivoltio.
Además, este conjunto cuenta con numerosos conecto-
res para datos, alimentación y la conexión de los cables
que van a los electrodos.
Cables
Suelen ser dos mangueras de cobre, con resistencias
óhmicas bajas y aisladas para evitar fugas. Permiten la
conexión de los electrodos, dependiendo de la man-
guera se pueden conectar un número determinado de
electrodos. Cada, una posee en su terminal un enchufe
para conectar a la unidad central.
Electrodos
Suelen ser barras de acero inoxidable, de 1 a 3 cm. de
diámetro y de 1 a 1,5 metros de longitud, comúnmente
conocidos como picas, las cuales se clavan en el te-
rreno. Otra técnica consiste utilizar placas de plomo en
contacto con el terreno, cuando se quiere evitar la per-
foración de la superficie.
En ocasiones para evitar la polarización de los electro-
dos, se utilizan electrodos no polarizables, consistentes
en un vaso poroso de porcelana lleno parcialmente de
una solución acuosa de sulfato de cobre y, sumergida
en ésta, una varilla de cobre electrolítico conectada ex-
teriormente a los cables. De este modo se consigue que
el potencial de ambos electrodos sea similar y se anulen
La resistividad del agua del terreno varía desde 10 a
100 Ωm dependiendo de la concentración de sales di-
sueltas. El bajo valor de la resistividad (alrededor de los
0.2 Ωm) en el agua de mar se debe al alto contenido en
sal.
En esencia un equipo de tomografía lo forman los si-
guientes componentes:
 Unidad central o resestivímetro
 Cables
 Electrodos
 Batería
Unidad central. Resistivímetro
Es el componente fundamental
de un sistema de tomografía.
Integran en una caja compacta
todos los elementos necesarios
para realizar las mediciones, des-
de los dispositivos de emisión-
recepción hasta los sistemas de
medida del tiempo, proceso de
datos y memoria interna para
almacenar las medidas realizadas,
y la información correspondiente
a intensidad, voltaje, carga eléc-
trica, número de estación, etc.
Para la medida de la intensidad
que recorre el circuito integra un
miliamperímetro, y para la medi-
da de la diferencia de tensión, un Imagen 5. Dispositivos de electrodos más comunes
Ref: el origen, la web, el libro, etc.
24 Nº10. Febre ro de 2016
Imagen 4. Explicación. Componentes de un equipo de tomografía. Unidad
central, cables, electrodos y conectores.
Abem Instruments.
parcialmente. Sobre el
terreno, cada uno de
estos electrodos no
polarizables se instala
en un hoyo previa-
mente excavado y re-
gado, para reducir así
la impedancia de con-
tacto.
Batería
Es un elemento im-
prescindible, ya que
almacena la energía
que alimenta el siste-
ma. Por operatividad
es conveniente que tenga poco peso y que las dimen-
siones sean reducidas.
Software de gestión
El software sirve para gestionar los datos obtenidos en
la tomografía, transformándolos en modelos que pueda
ser visualizado en la pantalla del ordenador.
Otra parte muy importante de la técnica de operación
de este método son los dispositivos. Un dispositivo es
un arreglo de electrodos formado por dos pares emiso-
res y dos receptores. A través de los electrodos emiso-
res C1-C2 se inyecta la corriente continua al terreno
midiéndose su intensidad con un miliamperímetro en
serie, y a través del segundo par se mide la diferencia
potencial entre los electrodos P1-P2 con un milivoltí-
metro. Se tienen arreglos donde uno o dos electrodos
se conectan a una distancia lo suficientemente grande,
denominada infinito, a la cual, dichos electrodos no
producen perturbaciones en la zona de estudio.
Los dispositivos más usados comúnmente para deter-
minaciones de resistividad se muestran en la imagen 5
y son conocidos como:
 Dipolo-Dipolo
 Polo-Dipolo
 Polo-Polo
 Schlumberger
 Wenner
Para la elección de un determinado arreglo deben con-
siderarse cuestiones como:
 La profundidad de investigación.
 La sensibilidad del arreglo a los cambios vertica-
les y horizontales de la resistividad subterránea.
 La cobertura horizontal de datos y la relación
señal ruido.
Como puede verse en la Imagen Nº6 para cada tipo de
arreglo se obtienen diferentes dispersiones de los da-
tos, pudiendo elegir entre mayor profundidad, mayor
concentración..etc.
Imagen Nº6. Comparación entre los dispositivos Wenner y Sclumbetger.
Se aprecia como distintos arreglos de electrodos producen una dispersión
diferente de los datos en la Pseudosección obtenida.
25Nº10. Febre ro de 2016
La Tomografía Eléctrica nos da una “Imagen de resistividades y profundidades reales” del
terreno que se estudia.
puesto en forma de pseudosección
de resistividad aparente, a partir de
los cuales se puede efectuar una
interpretación cualitativa de los da-
tos, permitiendo tener una idea
aproximada de la caracterización
del subsuelo.
Con estos datos de resistividad apa-
rente se lleva a cabo un procesa-
miento efectuando un modelado
2D introduciendo los datos de re-
sistividad aparente en un programa
de inversión que efectúa la inver-
sión completa 2D de perfiles eléc-
tricos de superficie para los diferen-
tes dispositivos de medidas (dipolo-
dipolo, polo-dipolo, Wenner, polo-
polo, etc.).
La inversión de los datos devuelve como resultado una
“Imagen de resistividades y profundidades reales”.
El procesamiento de datos no es un proceso realizado
solo por medios informáticos sin intervención humana,
sino que se trata de la interacción hombre máquina
debido a que es necesario configurar un programa de
cálculo de acuerdo a las variaciones de los valores de
profundidad y resistividad que puedan obtenerse por
otros medios como el conocimiento general del área y
de la naturaleza de las anomalías investigadas, además
de la experiencia propia de quien ejecuta la tarea de
interpretación.
Los resultados que se obtienen tras el tratamiento de
los datos son los perfiles típicos de Tomografía Eléctri-
ca, donde se representan las distintas resistividades del
terreno en diferentes tonalidades de color, lo que los
hace muy intuitivos a la hora de la interpretación.
Técnica de campo:
La toma de medidas con el método de la Tomografía
Eléctrica, se efectúa comúnmente usando un número
grande de electrodos, 25 o más, formando una línea
recta y dispuestos según un arreglo determinado. La
unidad central o resestivímetro selecciona automática-
mente los cuatro electrodos correspondientes para ca-
da medida, manteniéndose el resto en reposo.
Resultados: Pseudosecciones.
Los resultados se vuelcan en pseudosecciones de resis-
tividades aparentes conformando de este modo una
malla en dos dimensiones. Una pseudosección consti-
tuye una sección con curvas de isoresistividad que re-
flejan cualitativamente la variación espacial (2D) de
resistividad aparente en el perfil investigado.
Procesado
El resultado obtenido de la toma de medidas en campo
es un conjunto de 200 a 500 datos (o aún más), dis
Imagen Nº7. Modelo de bloques y datos de la resistividad aparente.
26 Nº10. Febre ro de 2016
“La toma de medidas se efectúa usando 25 o más electrodos en contacto con el terreno ”-
Con este pequeño ejemplo de interpretación se ha pretendido
mostrar las ventajas que ofrece este sistema de investigación y
que a continuación se detallan:
 No destructivo: no es necesario romper ni perforar el
material para rastrear el subsuelo.
 Exacto: puede determinar profundidad y posición con
gran precisión.
 Versátil: esta tecnología es aplicable a la detección de los
objetos más diversos:
 Oquedades
 Fallas
 Rocas
 Tuberías plásticas y metálica
 Cimentaciones
 Cables etc.
 Fiable: la sensibilidad y resolución de los equipos permi-
ten localizar los objetos, estructuras o servicios con gran
fiabilidad.
A continuación se muestra un la interpretación de un
perfil real, para mostrar al lector las posibilidades de
esta técnica prospectiva:
El perfil que se muestra en la Imagen Nº8 fue tomado
en una zona de aparcamiento de vehículos para inten-
tar encontrar los restos de una antigua bodega que se
creía podía permanecer debajo. Hay que resaltar que
los primeros 25 metros del perfil se realizaron sobre
cemento y el resto sobre una zona sin ningún tipo de
pavimentación.
Analizando el perfil de menor a mayor profundidad se
aprecia como cerca de la superficie, en el primer metro
de profundidad y entre el metro 7 y el 25 del perfil se
obtienen valores muy altos de resistividad. Esto se de-
be a la presencia de algún tipo de conducción (tubería,
cableado…) que es fácilmente detectada por este siste-
ma. También en el metro 32 del perfil se detecta la pre-
sencia de una arqueta que quedaba a pocos centímetros
del perfil.
También se observa como los materiales que se en-
cuentran bajo la zona pavimentada pasan gradualmente
de menos a más resistividad según se va profundizando
lo que indica el paso gradual hacia un material más
compacto en profundidad.
Sin embargo se observa como el terreno que se encuentra bajo
la zona sin pavimentar tiene un patrón muy diferente de resisti-
vidades en profundidad. El menor valor de resistividad es
muy posible que se deba a la mayor filtración de agua que se
produce en esa zona, debido a la ausencia de asfalto en superfi-
cie.
Imagen Nº8. Imagen de resistividades y profundidades reales.
REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA:
Stewart, R.R. 1996. Exploration
Geophysics Tomography.
Udias Vallina, A; Mezcual Rodríguez, J.
1997. Fundamentos de Geofísica. Alianza
Editorial.
Abem Instruments
http://www.rls-geofisica.com/
27Nº10. Febre ro de 2016
sentido del esfuerzo que soporta
la barra. No obstante es una cer-
teza (fácil de comprobar de ma-
nera experimental) que, si se so-
mete una barra a tracción se pro-
ducen solamente deformaciones
en el sentido de la directriz de la
barra, en cambio, cuando el es-
fuerzo es de compresión aparece
un desplazamiento horizontal
debido a la aparición de un flec-
tor. Este fenómeno es conocido
como “fallo por inestabilidad o
pandeo”.
Equilibrio estable y equilibrio
inestable
El estudio teórico del Pandeo se
basa en el análisis de Euler sobre
la estabilidad del equilibrio.
Desde un punto de vista mecáni-
co, se considera que un sistema
es estable cuando es capaz de
retornar a su estado de equilibrio
inicial tras haber sufrido una per-
turbación externa. Por otro lado,
se considera que un sistema es
inestable cuando no regresa a su
estado de equilibrio original tras
haber sufrido una perturbación.
Así, si se tiene una pieza someti-
da a una fuerza N de compresión
y se encuentra en equilibrio, su
equilibrio podrá ser: Estable o
Con el presente artículo se pre-
tende dar a conocer un fenó-
meno de fallo que puede afectar
a los diferentes elementos que
conforman una estructura.
Por distintos motivos: tipos de
cargas, ligaduras, apoyos y/o de-
pendiendo de los materiales utili-
zados, los componentes de una
estructura pueden fallar.
La gran mayoría de ellos se po-
drán evitar dimensionando los
elementos, de tal forma que las
tensiones y las deformaciones
máximas que tengan lugar se pro-
duzcan dentro de los límites ad-
misibles. Así se llevarán a cabo
los dimensionamientos a resisten-
cia y rigidez.
Sin embargo, en el caso de ele-
mentos estructurales esbeltos
sometidos a compresión tendrá
lugar una flexión lateral que pue-
de llegar a ser grande y hacer fa-
llar al elemento. Ha este tipo de
“fallo” se le denomina “fallo por
inestabilidad o pandeo”
Supóngase una barra sometida
sólo a un esfuerzo axil ya sea de
tracción o de compresión. La
expresión de la tensión normal
debida a ese axil no discrimina el
PANDEO Y ESTABILIDAD EN BARRAS.
JOAQUÍN TORO NÚÑEZ. Ingeniero Químico Industrial.
28 Nº10. Febrero de 2016
Imagen 2. Axil de tracción (izquierda) y compresión (derecha) en barra. Fuente: Resistencia de Materiales.
Estructuras. Tema 11. Inestabilidad en barras. Pandeo. Universidad de Sevilla, Sevilla, España.
Imagen 1. Pandeo en barras con diferentes apoyos. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Pandeo#/
media/File:Buckledmodel.JPG
estable.
Cálculo del valor de Carga Crí-
tica de Euler (NCR)
Considérese una barra con articu-
laciones en sus extremos y some-
tida a una carga de compresión
con valor NCR.
Siendo:
Sustituyendo el momento se ob-
tiene:
Quedando finalmente la expre-
sión de la ecuación diferencial
de la elástica:
Haciendo:
La solución general de esta ecua-
ción diferencial es de la forma:
Para el cálculo de las constantes
de integración C1 y C2, usamos
las condiciones de frontera en los
extremos de la columna; Esto es,
cuando x=0 y x=L.
Primera solución:
Segunda solución:
Inestable.
Equilibrio Estable: Al ejercer una
fuerza N de compresión y soltar,
vuelve a (1).
Equilibrio Inestable: Al ejercer
una fuerza N de compresión y
soltar, vuelve a (2).
Por tanto, el estado en el que se
encuentre una pieza va a depen-
der del valor de la carga N de
compresión a la que se someta.
Se denomina: Carga Crítica (NCR)
al valor de la carga N de compre-
sión que hace que se alcance el
equilibrio inestable.
-Si N≤NCR; Equilibrio Estable.
-Si N> NCR; Equilibrio Inestable.
Queda expuesto entonces que
para hacer trabajar la estructura,
se someterá a un axil de compre-
sión con N<NCR para que se en-
cuentre siempre en equilibrio
29Nº10. Febre ro de 2016
Imagen 3. SANTO DOMINGO, J. (2008) Tema 10. Pandeo. Escuela Politécnica Superior de Zamora, Za-
mora, España.
Imagen 4. SANTO DOMINGO, J. (2008) Tema
10. Pandeo. Escuela Politécnica Superior de
Zamora, Zamora, España.
propone el desplazamiento de la
columna en el plano XY, no obs-
tante, el pandeo en una columna
se produce en la dirección que
presente menor rigidez a la fle-
xión, esto es, en el plano cuyo
módulo de rigidez a la flexión sea
mínimo (EImin).
Así pues, la expresión queda:
2)La carga crítica es directamente
proporcional al módulo de elasti-
cidad (E). De este modo, cuanto
mayor sea el módulo de rigidez,
mayor será la resistencia de la
misma a la flexión.
3)La carga crítica es inversamente
proporcional al cuadrado de la
longitud de la columna. Esto im-
plica que a mayor longitud de la
barra, menor carga crítica y, por
tanto, mayor probabilidad de que
se produzca el fallo por pandeo.
4)La forma pandeada de la co-
lumna dependerá del coeficiente
n. El pandeo de una columna
articulada en sus extremos en el
primer modo (n=1) se llama pan-
deo de Euler y la carga crítica
para una columna elástica ideal
suele denominarse carga de Eu-
ler. Al tomarse valores mayores
del índice n, se obtiene un núme-
ro infinito de cargas críticas y
formas modales correspondien-
tes. Tomando, por ejemplo, n=2,
Esta ecuación se satisface cuando
kL=0, π, 2π… Sin embargo, la
solución “cero” carece de interés,
ya que implica que P=0. Por tan-
to:
Obteniendo finalmente:
Donde:
Ncr: Carga crítica (N)
E: Módulo de elasticidad (Pa)
Iz: Inercia (m4)
L: Longitud (m)
Con respecto a la expresión de-
mostrada, habrá que tener en
cuenta las siguientes considera-
ciones:
1)En el desarrollo expuesto se
30 Nº10. Febre ro de 2016
“En elementos estructurales esbeltos sometidos a compresión tendrá
lugar una flexión lateral que puede llegar a ser grande y hacer fallar al
elemento”
Nº de Imagen. Explicación. Si la imagen no es
nuestra debemos poner:
Ref: el origen, la web, el libro, etc.
Imagen 6. Pilar pandeado. Fuente: https://www.google.es/
search?q=real+buckling&espv=2&biw=1366&bih=667&source
=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwi05dXzxt7JAhWDN
D4KHdTCAQwQ_AUIBigB#imgrc=hV0xoq5hmCmDtM%3A
Imagen 5. Viga pandeada perteneciente al World Trade Centre.
Fuente: http://www.abovetopsecret.com/forum/thread620070/pg7
dad la ecuación general para el
cálculo de la carga crítica por
pandeo para una columna articu-
lada en sus extremos. No obstan-
te, en la práctica pueden encon-
trarse diferentes apoyos en sus
terminaciones.
Las cargas críticas para columnas
con diversas condiciones de so-
porte pueden relacionarse me-
diante el concepto de longitud
efectiva:
Finalmente, el cálculo de la carga
crítica por pandeo que es capaz
de soportar la estructura, en fun-
ción de sus enlaces, quedará de-
terminado por las ecuaciones
expuestas en la imagen 7.
la carga crítica correspondiente es
cuatro veces mayor que la carga
crítica para el caso fundamental.
Las magnitudes de las cargas crí-
ticas son proporcionales al cua-
drado de n.
Con gran frecuencia, las formas
pandeadas para los modos supe-
riores no tienen interés práctico
ya que la columna se pandea
cuando la carga axial P alcanza el
valor crítico mínimo, esto es, en
n=1. Se toma como ecuación de
partida para el cálculo de la carga
crítica:
Influencia de los enlaces. Lon-
gitud de Pandeo.
Se ha demostrado con anteriori-
31Nº10. Febre ro de 2016
A
Imagen 7. Influencia de los enlaces en la longitud de pandeo. Fuente: Elaboración propia a partir de datos obtenidos de “JAMES M. GERE. Timoshenko. Resisten-
cia de Materiales. Thomson, sexta edición. (pag. 773)
REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA:
- GERE, J. (2009). Timoshenko.
Resistencia de materiales. Thomson, sexta
edición. Madrid, España.
- SANTO DOMINGO, J. (2008).
Tema 10. Pandeo. Escuela Politécnica
Superior de Zamora, Zamora, España.
Disponible en: http://ocw.usal.es/
ensenanzas-tecnicas/resistencia-de-
materiales-ingeniero-tecnico-en-obras-
publicas/contenidos/Tema10 -
Pandeo.pdf
- Resistencia de Materiales. Estructuras.
Tema 11. Inestabilidad en barras.
Pandeo. Universidad de Sevilla, Sevilla,
España. Disponible en: http://
institucional.us.es/geeps/index.php/
descargas-alumbos/111-descargarm/
tema11
mano, ya que disponía de una de las necesidades bási-
cas para el mismo, la de vivienda en casi cualquier lu-
gar. Sus inicios fueron muy básicos, se componía de
unas cabañas de madera, barro, y otros elementos natu-
rales. Hemos de recordar que no había herramientas
sofisticadas como las que hay hoy.
Por el momento, unas cabañas de madera eran sufi-
cientes hasta que aparecieron nuevas herramientas y
nuevas innovaciones, por lo que se cambió la madera y
de elementos naturales, al trabajo de la piedra y la cerá-
mica. La piedra es más resistente que la madera, y ade-
más impermeable, por lo que ofrecía una mejora en la
estanqueidad en la construcción. Por una parte, se in-
crementaron los tiempos y costes de construcción ya
que la piedra es más costosa de trabajar, colocar, y
transportar.
Por otra, se debía añadir a la superficie un elemento
que uniera ambas partes piedras y formase un sólido
“único y uniforme”, ya que, de lo contrario, la estructu-
ra no tendría la estabilidad necesaria y podría colapsar
debido a que toda estructura expuesta a inclemencias
del tiempo experimenta movimiento en cualquier eje.
Se utilizó una especie de argamasa que consistía en are-
nas y cal.
Desde los oríge-
nes, el hombre,
siempre ha bus-
cado un lugar
donde poder
guarecerse de las
inclemencias del
tiempo e incluso
de las fieras sal-
vajes. En un pri-
mer lugar, al ca-
recer de elemen-
tos y de forma-
ción constructi-
va, se eligieron cuevas o cavernas naturales donde se
buscaba cobijo, refugio o un lugar de reunión.
Más adelante, estas cavidades naturales, presentaban un
problemas de disponibilidad y habitabilidad, ya que al
ser nómadas, en todos los lugares, no existían cuevas
para su uso, así como otros problemas, humedades,
poca ventilación, refugio de otros animales…
Por lo que se buscó otra forma más útil para la disposi-
ción de vivienda en cualquier lugar.
Se produjo una revolución importante para el ser hu-
ASPECTOS GENERALES DEL ARMADO DE
ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN
PEDRO MANUEL VÉLEZ GÓMEZ. GRADUADO EN INGENIERÍA MECÁNICA
Nº1. Entrada a la cueva de la Pasiega, en el munici-
pio de Puente Viesco. Muestra de su ocupación
durante el periodo paleolítico, donde se encontraron
pinturas rupestres del Paleolítico. Ref.: http://
www.asturnatura.com/
32 Nº10. Febrero de 2016
sión al conjunto mediante transformaciones quími-
cas en su masa, que originan nuevos compuestos y for-
mado a partir de una mezcla de arcilla y caliza calcina-
das y posteriormente molidas, que tiene la propiedad
de endurecerse al contacto con el agua. En algunos
casos es muy interesante aumentar o disminuir el tiem-
po de fraguado, ya que es necesario adecuarlo al te-
rreno sobre el que se va a construir. Para la realización
de una construcción ya sea un simple muro de conten-
ción, vallado, o incluso una vivienda, se han de realizar
unos cimientos acorde a su uso. Para ello, intervienen
muchos factores de diseño y cálculo. Entre los más
importantes, las cargas a soportar, a más carga, mayor
ha de ser la cimentación. Otro aspecto a tener en cuen-
ta, es la temperatura, ya que si es cercana a la tempera-
tura de congelación 0ºC, no se deberá hormigonar o
realizar el hormigón en ningún caso, ya que, de hacerlo,
se formaría hielo en el interior del hormigón creando
grandes huecos que perjudicarían la integridad y el pos-
terior curado del hormigón. Por tanto, es preferible
hacerlo siempre con temperatura aceptable 15ºC a
30ºC.
En el caso de superar los 35ºC, se ha de tener en cuen-
ta que se producirá una evaporación muy rápida del
agua, por tanto se ha de prever, tanto en el periodo del
mezclado, como en los tiempos de vaciado, para este
caso, se pueden utilizar mantas o plásticos preparados
para este tipo de situaciones. Sino se realizase una ci-
mentación adecuada o mal calculada, el edificio o es-
tructura, a lo largo del tiempo sufriría en primer lugar
La cal es un ele-
mento de endu-
recimiento don-
de la tierra se
endurecía y junto
a pequeñas pie-
dras, formaba un
b u e n
“ pe ga me nto ”
con el que se
formaban cons-
trucciones bas-
tante sólidas.
Estas fueron
utilizadas para la construcción de castillos, murallas y
fortalezas. En la actualidad tenemos un impresionante
legado de construcciones en piedra, como las famosas
pirámides de Egipto y las catedrales en muchos lugares
de España. La formas y el tipo de construcción son
muy variadas, dependiendo de la época en la se reali-
zaron las edificaciones.
Este fue el primer comienzo de lo que hoy llamamos
hormigón.
El hormigón es básicamente, agua, cemento y grava,
aunque hoy en día, se le añaden unos compuestos lla-
mados aditivos para mejorarlo, esto se hace necesario,
ya que no en todos los supuestos se tienen las mismas
condiciones de trabajo, por ejemplo, humedad, tempe-
ratura, curación… El cemento es un material capaz de
unir fragmentos de uno o varios materiales y dar cohe-
Nº2. El Castillo de Trujillo (Cáceres) es una fortale-
za construida entre el siglo IX y el siglo XII. Cons-
truido con piedra
Ref.: http://conociendotrujillo.wikispaces.com/
Nº 3. Zapata Aislada. Esta zapata servirá como cimentación de un pilar
Ref.: http://guiasconcreto.mex.tl/
33Nº10. Febre ro de 2016
Además, el hormigón, por una parte trabaja muy bien a
compresión, pero no a tracción, por lo que al ser una
estructura “viva” (se mueve), también hay fuerzas a
tracción que provocan rotura en el hormigón. Por otra
parte las varillas de hierro corrugado trabajan bastante
bien a tracción. Véase por ejemplo la tracción de un
alambre, para este caso (Figura nº4), si tiramos de un
alambre por ambos lados, vemos que este soporta bas-
tante bien la tensión, por otra parte, si lo comprimimos
se produce el efecto contrario, se deforma, pero si uni-
mos una parte (hormigón), que soporta bien la com-
presión, y una varilla que soporta bien la tracción, tene-
mos un nuevo material que soporta bien ambos casos
(tracción y compresión). Por todo ello, los pilares, las
cimentaciones, soleras, y todos los elementos construc-
tivos, se arman convenientemente con varilla, para que
así soporten las cargas producidas a los largo del tiem-
po. En cuanto a “cocinar” el hormigón, se deben de
tener en cuenta factores como el diseño, uso en obra y
durabilidad, teniendo como objetivo en la elaboración
del hormigón determinar las proporciones de los ma-
teriales componentes de manera que se obtenga las
condiciones esperadas del hormigón.
la rotura de su
estructura, ya sea
por cizallamiento,
torsión o compre-
sión, finalizando en
ello la rotura, dete-
rioro progresivo de
los elementos
construidos. El
terreno donde se
ubica la estructura
es la más importan-
te de todas en cuan-
to al diseño se refiere, ya que un terreno arcilloso, pro-
vocará que la cimentación se sumerja más de lo debido
y provoque un deterioro de la construcción o incluso
desplazarse de su ubicación en exceso. En el caso de la
construcción de castillos medievales, no se tenía espe-
cial cuidado en el suelo por que se situaba en terreno
elevado, siendo este casi siempre de piedra, por lo que
ofrecía una buena base de cimentación a pesar del pe-
so. Si se quiere realizar una buena cimentación, se ha
de elaborar un buen hormigón, para ello se atenderá
siempre a la elección correcta del
tipo de hormigón que necesitemos.
Este hierro es un perfil redondo tipo
“varilla” que tiene unas estrías deter-
minadas para producir un mayor
agarre en el cemento. Estos dos ele-
mentos, el hormigón y la varilla co-
rrugada, hacen que el cemento tenga
mayor coeficiente de elasticidad.
Este hierro corrugado, está ensayado
a tracción y se puede determinar el
límite de rotura, comportamiento
elástico, determinación de la corro-
sión, siendo estas producidas de
acuerdo a unos parámetros estableci-
dos según norma. Esto se realiza
para asegurar que todas las varillas
tengan las similares características. Nº 5 Grosores normalizados o estándar que actualmente ofrece el mercado.
Ref.: http://www.fetasa.com.mx/
34 Nº10. Febre ro de 2016
“El hormigón es básicamente, agua, cemento y grava”
Nº 4. Gráfica de comportamiento del hierro
Ref.: http://www.sc.ehu.es/
En su diseño, tendremos en cuenta la resistencia y el
tipo de cemento a razón W/C, para su uso en obra, la
fluidez y consistencia necesaria, atendiendo a la dosis
de agua y granulometría total (tamaño máximo del ári-
do), y finalmente en cuanto a su durabilidad, las condi-
ciones ambientales y los ataques agresivos, por ello
necesitaremos elegir un tipo determinado de cemento,
el uso de aditivos y la dosis mínima de cemento en la
mezcla.
Por último de todos y no menos importante, está la
economía, basada en el uso y la elección de otros ele-
mentos que añadidos al cemento, harán nuestro hormi-
gón más pobre o más rico en los aspectos descritos
anteriormente y, en función de las necesidades y caren-
cias de nuestro entorno. Es decir, podremos variar
nuestros áridos y cementos en función de las disponi-
bilidades que tengamos de acuerdo con las posibilida-
des existentes.
En cuanto al cálculo, ha de cumplir la norma del Códi-
go Técnico de la Edificación, y ha de ser suficiente pa-
ra soportar las cargas y los esfuerzos a lo largo de su
vida útil. La vida del hormigón puede ser de cientos de
años, ya que no requiere mantenimiento alguno, pero sí
hemos de tener algunos cuidados para no dañar su in-
tegridad previniendo posibles afecciones al mismo.
El más famoso es el llamado Aluminosis, que consiste
básicamente en un proceso químico y pérdida de volu-
men, creando un hormigón poroso, con o disminución
de su resistencia y facilitando que la humedad se intro-
duzca en el interior de las vigas, y la carbonatación, al
reaccionar el CO2 con los silicatos alumínicos, modifica
su resistencia, y sobre todo el PH del cemen-
to, reduciendo la protección alcalina de la armadura
metálica, con el consiguiente colapso de la estructura.
También tiene otros factores como el falso fraguado,
debido a la hidratación rápida del yeso. El yeso es una
sustancia que necesita mucha agua, para su fraguado,
pero lamentablemente, no se utiliza para el fraguado
del hormigón, sino para fraguado solo del mismo, de-
jando con poca agua para el fraguado del hormigón,
también por la retracción por exceso de calor de hidra-
tación. El exceso de cal, ya sea disuelto en el agua que
utilizamos en el hormigón, como de la cal en forma de
piedras que podamos encontrar dentro del encofrado.
El exceso de cal, es un problema añadido ya que da
hormigones atacables por agua pura o ácida, es decir,
reacciona con el hormigón creando otros elementos
que no son propiamente los que necesitamos para un
hormigón apto.
También algu-
nas reacciones
con los áridos
del propio hor-
migón dando
c o m p u e s t o s
expansivos.
Por lo que se
debe prever, los
posibles agentes
ambientales que
se encuentren
cerca del hormigón y así realizar los cálculos oportu-
nos, antes de realizar el vertido del hormigón. Unas de
las recomendaciones para evitar posibles errores a la
hora de “cocinar” un buen hormigón es utilizar cemen-
to de la menor resistencia posible para que el hormigón
que se exija, puesto que dará menos problemas patoló-
gicos, y utilizar el mínimo cemento posible para el hor-
migón que se exija, puesto que las dosificaciones altas
dan problemas de retracción. En el caso que halla sul-
fatos, se debe utilizar cemento resistente en sulfatos.
Una vez definidos los agentes ambientales, los medios
que se van a emplear antes del vertido, podemos reali-
zar el mismo mediante las mangueras, o cubetas.
Las zonas de encofrado, deben asegurarse convenien-
temente, ya que, hay que tener muy en cuenta el peso
del hormigón y que no se pueda desplazar la zona deli-
mitada de vertido y existan pérdidas del mismo. Se
hormigonan las zonas delimitadas, y se produce el fra-
guado. Es conveniente vibrarlo para así eliminar las
burbujas de aire y así eliminar defectos en el hormigón.
Finalmente, esperaremos un mínimo de 28 días de
curación, y
desencofrare-
mos. Desde
este momento
ya dispondre-
mos de nuestro
hormigón ter-
minado.
Nº 6. Hormigonera de bricolaje realizando con-
creto y posterior vertido en carretilla.
35Nº10. Febre ro de 2016
REFERENCIAS Y
BIBLIOGRAFÍA:
-http://www.imcyc.com/
-Braja M. Das, Fundamentos de la
I n g e n i e r í a d e
C i m e n t a c i o n e s . B o s t o n ,
Massachusetts, Estados Unidos,
Ed. Cengage Learning. 2007 ISBN
9786074817478.
INTRODUCCIÓN
Desde tiempos inmemorables el ser humano
ha aprovechado la energía cinética del viento para su
propio provecho y desarrollo. Barcos vikingos, cuyas
velas impulsaban las naves hacia delante por los mares,
molinos tanto de eje vertical como de eje horizontal
empleados en casi todo el mundo para moler los cerea-
les y obtener así la arena (con origen en el siglo VII AC
en Asia), molinos de bombeo de agua, etc. Todos ellos
tienen un elemento en común: una superficie de capta-
ción de viento en forma de vela, aspa o pala. No fue
hasta el siglo XIX cuando la energía se empezó a ex-
pandir a gran escala, con punto de inicio en EEUU,
donde se fabricaron más de 6 millones de molinos para
bombeo de agua. Sin embargo, no fue hasta el final de
este siglo cuando aparecieron las primeras turbinas eó-
licas como dispositivo de producción de energía eléc-
trica. Los daneses fueron los pioneros en este campo.
Desde entonces hasta el día de hoy, tanto el
tamaño como la tecnología y potencia de los aerogene-
radores no ha hecho más que aumentar. Podemos en-
contrar modelos cuyas aspas tienen el tamaño de una
piscina olímpica (50 metros). Sobre la carcasa en la que
se albergan sus componentes, se dice que cabría más
de una veintena de personas sin problema. En la figura
1 se puede apreciar ligeramente la gran envergadura de
los aerogeneradores de gran potencia. La energía eólica
es respetuosa con el medio ambiente, ya que no contri-
buyen a la emisión de gases de efecto invernadero, no
genera residuos, es autóctona y un recurso inagotable.
Sin embargo, existen ciertos inconvenientes como son
el impacto visual (no existente en los parques eólicos
marinos u offshore) y la dependencia de algo tan irre-
gular como es el viento. A pesar de todo ello, la energía
eólica constituye sin duda una de las posibles solucio-
nes futuras que probablemente combinada con otras,
nos ayude a eliminar la dependencia de los combusti-
bles fósiles y consigamos revertir el cambio climático y
proteger el medio ambiente.
CLASIFICACIÓN DE
AEROGENERADORES
Los aerogeneradores, atendiendo a su disposi-
ción a la hora de interceptar el viento, es decir, según la
posición del eje de rotación se clasifican en aerogenera-
dores de eje vertical y de eje horizontal. En éstos últi-
mos el rotor gira en un plano perpendicular a la direc-
ción del viento, esto es con el eje de giro paralelo al
suelo. La principal ventaja de esta configuración es la
posibilidad de ubicar las aspas a gran altura, donde el
viento circula a mayor velocidad y por tanto transporta
mayor energía cinética. La mayoría de aerogeneradores
modernos emplean este tipo de construcción.
Los aerogeneradores de eje vertical, como su
propio nombre indica el eje de giro está situado per-
ENERGÍA EÓLICA
JOSÉ MANUEL IBÁÑEZ POVEDA. INGENIERO INDUSTRIAL
36 Nº10. Febrero de 2016
Figura 1: Envergadura aerogeneradores
Ref: blogs.elpais.com
pendicular al suelo. Como principal ventaja, destaca el
hecho de que no es necesario sistema de orientación de
la superficie de captación, ya que sea cual sea la direc-
ción del viento, será captada por la misma. En la actua-
lidad prácticamente no se utilizan. Existen dos configu-
raciones comerciales de esta categoría: los aerogenera-
dores Darrieus y las máquinas Savonius.
La torre es el elemento principal de sujeción
de todo el conjunto, sobre el que se asientan el resto de
elementos, además de proporcionar estabilidad a pesar
de las fuertes cargas de viento. Su tamaño ha de ser el
adecuado para que el rotor esté situado a la altura co-
rrecta y captar así la mayor cantidad de viento posible.
En ocasiones, llegan a superar los 100 metros de altura.
Suelen estar fabricadas de acero (tanto las torres tubu-
lares como las de celosía, que son las más empleadas) y
tienen una forma cónica, cuya parte más estrecha se
encuentra en contacto con la góndola. Al ser parcial-
mente huecas, pueden albergar en su interior diversos
componentes como el sistema de control o el transfor-
mador.
La góndola es el componente que da aloja-
miento a los diversos sistemas eléctricos y mecánicos
de los que se compone el aerogenerador, protegiéndo-
los de la lluvia, nieve, entrada de aves, etc. Se encuentra
situada en la parte más alta de la torre, donde el rotor
(adosado a ella) conseguirá captar mayor cantidad de
energía cinética, ya que la velocidad del viento aumenta
con la altura. Además de los citados elementos, tam-
bién se suele instalar sobre ella diversos elementos de
medida como son el anemómetro o la vela, que pro-
porcionaran información de forma constante al centro
de control del parque eólico. Existe un mecanismo que
permite que la góndola gire respecto de la torre con el
objetivo de situar el rotor perpendicular al viento. Esto
se consigue con la ayuda de rodamientos y motores
eléctricos seleccionados para cada modelo de aerogene-
rador.
El rotor es uno de los principales protagonis-
tas a la hora de capturar la energía del viento, que pos-
teriormente latransformará en energía mecánica de ro-
tación. Se encuentra formado por varias palas
(generalmente tres) que se unen en un elemento central
denominado buje, que a su vez está conectado con el
resto de la cadena mecánica. Las palas suelen estar fa-
bricadas con fibra de vidrio y resina de poliéster, aun-
que también es frecuente reforzar las zonas sometidas
a esfuerzos mayores con fibra de carbono. Se ha com-
probado que los rotores con 2 ó 3 palas tienen un ma-
yor rendimiento que los de 1 única pala. Sin embargo,
el aumento de rendimiento a partir de la tercera pala es
mucho menor, por lo que suele ser 3 el número de pa-
las empleadas.
El sistema de orientación será el encargado
Figura 2: Partes de un aerogenerador
Ref: www.gecalsa.com
37Nº10. Febre ro de 2016
Otro elemento muy importante que se instala
es el freno mecánico, que cumplirá dos funciones en
el conjunto. En primer lugar, permitirá que el rotor
esté totalmente parado cuando se vayan a realizar labo-
res de mantenimiento al aerogenerador (posición de
"parking). En segundo lugar, es el elemento que va a
frenar la velocidad de rotación del rotor en los casos en
los que la velocidad del viento sea excesiva (por ejem-
plo) y ponga en peligro la integridad física de los siste-
mas, principalmente mecánicos. Los últimos modelos
incorporan frenos de disco, fabricados en materiales
que será capaces de soportar las grandes temperaturas
que se alcanzan.
Los aerogeneradores modernos, además de los
frenos mecánicos, incorporan un sistema de frenos
aerodinámicos, que se basan en la variación del ángulo
de "ataque" de la pala sobre el viento. Los dispositivos
que incorporan este sistema son conocidos como aero-
generadores de paso variable. Aquéllos que, por el con-
trario, no disponen de tal tecnología, son denominados
aerogeneradores de paso fijo. Estos últimos poseen la
ventaja de una mayor sencillez mecánica y electrónica,
con la consecuente reducción económica. El inconve-
niente es que son menos eficientes que los de paso va-
riable.
d e a c t i -
var/desactivar los
motores eléctri-
cos citados ante-
riormente con el
objetivo de tener
el rotor orientado
perpendicular-
mente en la direc-
ción del viento en
todo momento.
El generador es el principal componente eléc-
trico existente en todas las tecnología de producción de
electricidad. Es el elemento que transforma la energía
mecánica de rotación en energía eléctrica, gracias al
electroimán y a las bobinas existentes en su interior. En
los aerogeneradores de de pequeño tamaño para pro-
ducción de poca potencia, se emplean generadores de
corriente continua. No obstante, en la mayoría de los
casos se instalan generadores de alterna trifásicos a 50
Hz, con valor de salida 690 voltios eficaces.
El elemento que se instala a continuación del
generador es, por regla general, el transformador, cuya
función consiste en elevar la tensión hasta valores entre
20 y 30 kV para su transporte en media tensión. Suelen
estar situados en la base de la torre, en el hueco interior
de la sección de la misma. Cada vez se tiende a aumen-
tar más el nivel de tensión para el transporte de la ener-
gía, con el consecuente ahorro que supone.
La multiplicadora es el dispositivo encargado
de adaptar la velocidad de giro del rotor (de 17 a 48
rpm generalmente) a la velocidad de giro del generador
(de 1000 a 1500 rpm). Se trata, pues, de una caja de
engranajes que tendrá una relación de multiplicación
concreta para cada caso. Es importante que este ele-
mento vaya asociado a amortiguadores elásticos que
minimicen los ruidos y las vibraciones. Aunque existe
una cierta cantidad de pérdidas mecánicas por roza-
miento en este elemento, la eficacia general es bastante
alta y suele rondar entre el 95 y el 98%. Existe ciertas
configuraciones de aerogeneradores que no requieren
el empleo de multiplicadora, sin embargo la mayoría de
ellos sí la incluyen. Figura 4: Interior de la góndola
Ref: renovablescjc.blogspot.com
38 Nº10. Febre ro de 2016
Figura 3: Parque offshore.
Ref: :www.evwind.com
VELOCIDAD EN AEROGENERADORES
Los sistemas de regulación de velocidad se van
a encargar de establecer el régimen de giro apropiado
para el rotor en función de la velocidad del viento. Así
pues, existe principalmente tres tipos de configuracio-
nes. En los aerogeneradores de velocidad fija el ro-
tor gira a una velocidad prácticamente constante, sin
importar la velocidad del viento. Existe un parámetro
conocido como velocidad especifica λ, que es el
cociente entre la velocidad de la punta de la pala entre
la velocidad del viento. Existe una velocidad específica
en la que el rendimiento del aerogenerador es máxima.
Por lo tanto, se comprueba que la desventaja de los
aerogeneradores de velocidad fija va a ser el hecho de
que el rotor únicamente trabajará en la zona óptima
para una determinada velocidad del viento.
En los sistemas de velocidad variable el ro-
tor tiene permitido girar a distintas velocidades, depen-
diendo de la velocidad del viento. La velocidad especí-
fica será en todo caso la misma y se ajustarán los pará-
metros para que sea siempre lo más cercana posible a
la velocidad específica óptima, consiguiendo así en to-
do momento el rendimiento máximo del aerogenera-
dor, incluso para bajas velocidades de viento. El primer
inconveniente de este sistema aparece con la corriente
de salida. Al cambiar la velocidad, la frecuencia de sali-
da no es 50 Hz, que es la que ha de presentar la señal
para poder ser vertida en la red. Debido a este hecho,
será necesario incluir un convertidor de frecuencia tras
el generador. Este tipo de sistema será, pues, más caro
que el análogo de velocidad fija y, además, supondrá
otro elemento en el que se van a producir pérdidas de
potencia. Los aerogeneradores de dos velocidades
constituyen una tercera alternativa en cuanto a veloci-
dad de giro se refiere. Como su propio nombre indica,
existe la posibilidad de elegir dos posibles ritmos de
giro, uno mayor para plena carga y otro menor para
vientos con poca energía cinética. Este tipo de aeroge-
neradores funciona mejor si las palas son de paso va-
riable. Una posi-
ble manera de
implementar la
doble velocidad
consiste en insta-
lar dos generado-
res distintos en
paralelo. Es in-
mediato deducir
que el principal
inconveniente es
el aumento de coste.
La energía eólica presenta, sin duda, un futuro
muy prometedor. A pesar del actual elevado coste del
kWh producido, supone una tecnología con un gran
potencial, ya que además de emplear un recurso inago-
table como es el viento, tiende a reducir sus costes y
ser más competitiva con el paso del tiempo. Existen
interesantes proyectos de futuro en los que se emplea
la energía eólica para elevar agua a un depósito situado
a cierta altura. El agua se deja caer por una tubería y
moverá una turbina para producir energía eléctrica. De
esta manera, se le da una solución sofisticada a la des-
ventaja de la aleatoriedad del viento, convirtiendo el
sistema en un suministro más fiable sin empleo de ba-
terías. Aquéllos momentos en los que la velocidad del
viento sea suficiente, se elevará todo el agua posible.
De esta forma, cuando la velocidad del viento sea muy
baja o nula, el agua almacenada en el estanque permiti-
rá seguir produciendo energía eléctrica. En la Figura 3
se puede observar otro proyecto eólico con mucho
futuro: los parques offshore. Al encontrarse alejados de
la costa (están situados en alta mar) no producen un
impacto visual negativo. La tendencia a la construcción
de estos parques no hace más que aumentar. Supone, a
ciencia cierta, un paso hacia el futuro y a la ansiada
protección del medio ambiente.
Figura 5: Aerogenerador aislado.
Ref: www.renovablesverdes.com
39Nº10. Febre ro de 2016
El sistema de frenado mecánico protege la cadena mecánica frente a las fuertes rachas de
viento.
1602 Biela 7.65 Nº10
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1602 Biela 7.65 Nº10

  • 1. Biela 7.65 REVISTA DEL MUNDO DE LA INGENIERÍA Y LA CONTRUCCIÓN AÑO 3 NÚMERO 10 FEBRERO DE 2016 ISSN 2386-639X 10 9 772386 639006 Inteligencia Artificial Ciudades Inteligentes Tomografía eléctrica ENERGÍA EÓLICA Pasado y Presente
  • 2. CONTENIDO Página 8 Página 4 Página 16 Página 12 Página 28 Página 22 Página 32 2 Nº10. Febrero de 2016 Página 40 Inteligencia Artificial Instalaciones de Refrigeración Lean Construction Canal de Panamá Calzadas Romanas Tomografía Eléctrica Pandeo y Estabilidad en Barras Armado de Estructuras de Hormigón Energía eólica Página 36
  • 3. 3Nº10. Febrero de 2016 Biela 7.65 es el órgano de expresión del Centro de Formación IAE. info@ingenierosalejercito.com Edita el Centro de Formación IAE. Dirección: L.T. de Garnez Consejo de Redacción: Juan González; Alvaro Manuel Sanchez; Álvaro Titos ; José Emilio Fernández; Iván García ; Raquel Hernández; Jose Maria Lozano ; Francisco Navarro; Joaquín Toro; Antonio Climent; Rebecca Renuncio; Jorge Peña; Francisco Escamez; Marcos Cerdán; Miguel Silva; José Vicente Jurado; Alejandro Larruy; Pablo Alonso; Alberto Martín; Antonio Flores; Marta Sanz del Burgo; Fernando Martel; Yeray Estévez; Adrian Quijada; Sergio Hurtado; Adrián Jiménez; Juan Manuel Alfaro; Alfonso Rojo; Andrés Siñeriz; Pablo Escribano ; Mikel Meno; Juan José Espinosa; Marta Bartolomé; Rocío B. Higueras ; José Manuel Ibáñez Poveda; Iban Cabrera ; Carlos Mollá ; Pedro Manuel Vélez; Carlos Medrano; Eduardo Baselga; Marcos Maldonado; Alejandro Gómez, Marta González, Laura García, Victor García Secretaría del Consejo de Redacción: Félix-Álvaro Pajares. Paseo de las Delicias. Madrid Imprime: Centro de Impresión DaBe Biela 7.65 no comparte necesariamente las opiniones vertidas ni se responsabiliza de la autoría de la imágenes incluidas en los artículos firmados por su Consejo de Redacción. Página 44 Página 54 Página 48 Página 64 Página 58 Historia de la energía Eólica Kers. Freno Regenerativo apli- cado a Vehículos Híbridos Fracking y su impacto en el medio Ambiente Planificación Urbana y Ciudades Inteligentes Anclajes como sistema de fijación Fundamentos de las Turbo Rotondas Página 68 Página 72 Soldadura Aluminotérmica
  • 4. punto 2 tal como se muestra en la imagen 2. En condiciones idea- les (línea roja) este punto es satu- rado. En condiciones reales (línea azul), éste está ligeramente so- brecalentado, sufrien- do una ligera pérdida de presión y tempera- tura al pasar por el conducto que lo lleva al eyector (punto 2’). Posteriormente éste s e e x p a n d e (transformación 2-J) a través de una tobera. Esto quiere decir que no se produce traba- jo, sino aceleración de dicho flujo. La expan- sión provoca que a la salida del mismo exis- ta una presión infe- rior, que causa que a la cámara de mezcla entre un flujo me pro- veniente del evaporador. Final- mente la mezcla se decelera au- mentando su presión en el difu- sor. El proceso de expansión en tobera es el 2-J, el de la mezcla es el de J-M-b, y el de compresión en difusor será el M-c. La salida del mismo está dentro del con- densador, y la entrada procede el generador de vapor, por lo que las presiones correspondientes a la entrada y salida del mismo se Introducción El ciclo de eyección de vapor se puede diferenciar en tres partes: termocompresión, ciclo de Ran- kine y refrigeración de vapor por compresión del mismo. El grupo generador de vapor-condensador realiza un Ciclo de Rankine, pero este no es convencional, pues se lleva a cabo a través del eyector del aparato de la siguiente mane- ra: El generador de vapor transfor- ma en vapor saturado el líquido refrigerante que contiene (flujo mn), llevándolo a condiciones del ESTUDIO DE UNA INSTALACIÓN DE REFRIGERACIÓN POR EYECCIÓN DE VAPOR ÁLVARO TITOS LÓPEZ. GRADO EN INGENIERÍA MECÁNICA 4 Nº10. Febrero de 2016 Imagen 2. Termocompresión, las líneas azules indican el ciclo real, mientras que las rojas el idea.. Galería de imágenes del departamento de termodinámica de la UJA. Imagen 1. Cristal de hielo. www.doslourdes.net
  • 5. rápidamente absorbiendo ese calor (transformación a-b). Posteriormente, el fluido en for- ma de vapor es comprimido para elevarlo de presión y llevarlo ha- c i a e l c o n d e n s a d o r (termocompresión). Normalmen- te esta compresión se realiza me- cánicamente, con un equipo compresor. Sin embargo, en la refrigeración por eyección, la compresión se realiza gracias al eyector, cuyo funcionamiento ya se conoce (transformación b-M- c) y que da como resultado la salida del mismo de una cantidad superior de flujo de refrigerante. Ya en el condensador, se cede la energía ro- bada al medio en el que se encuentra el evaporador, además de la que se incluye por la compresión. (transformación c-d ó 3-4). Finalmente, a través de una válvula de expansión isoentál- pica, el refrigerante vuelve al evaporador cerrando el ciclo (transformación d-a) En el condensador de la imagen 3, el calor que posee el gas se ce- de a un flujo de agua que circula por un serpentín incluido en el mismo condensador, volviendo a transformarse en líquido saturado el refrigerante (transformación 3- 4). El punto 4 corresponderá a líquido saturado o subenfriado. En caso de que sea saturado, se buscarán las condiciones a la pre- sión de saturación del condensa- dor (Pcond). En caso de ser suben- friado, se puede observar en la imagen 3 como la entalpía de dicho punto se puede aproximar como la de líquido saturado a la temperatura t4. A la salida del condensador, la parte del líquido correspondiente (flujo mn) vuelve al generador de vapor, gracias a la acción de una bomba, (transformación 4-1). El ciclo de este circuito se cierra mediante la evaporación de esta fración de refrigerante en aquel s i s t e m a (transformación 1-2). El resto del flujo (me) entra al evaporador gracias a la acción de una válvula de expan- sión en la parte supe- rior de dicho equipo. Respecto al evapora- dor (imagen 4), éste extrae calor de un medio ambiente a través del liquido en su interior a baja pre- sión que se evapora Imagen 3. Circuito con ciclo de Rankine. Galería de imágenes del departamento de termodinámica de la UJA. 5Nº10. Febre ro de 2016 El flujo me entra al evaporador gracias a la acción de una válvula de expansión en la parte superior del equipo Imagen 4. Circuito con refrigeración por compresión de vapor, ciclo ideal en rojo, ciclo real en azul. Galería de imágenes del departamento de termodinámica de la UJA.
  • 6. En el condensador, el fluido re- frigerante se transforma en líqui- do puesto que cede la energía que contiene al agua de un serpentín contenido en aquél. El equipo incorpora un fluxóme- tro de agua, que permite conocer la cantidad de agua que circula por el serpentín. También se muestran los valores de la tempe- ratura de entrada y salida del agua por éste. Se sabe que la capacidad calorífica del agua, ca, es de 1 kcal/kg K, con lo que podemos conocer cuál es el intercambiado con ella. Existe un intercambio con el medio ambiente igual a 1,8 10-3 kW por cada grado de dife- rencia de temperaturas entre la de saturación en el condensador y el ambiente. De todo esto, se dedu- ce que la energía total cedida por el condensador por unidad de tiempo es: Termocompresion del refrige- rante La relación de flujos que circulan por el evaporador y generador de vapor se puede obtener a partir del balance energético en el eyec- tor. Los balances de masa u ener- gía resultan ser: Donde se refiere a las pérdi- das de calor por el eyector. Se debería analizar esta termocom- presión de forma individual y profunda. De ese estudio se po- día conocer el rendimiento de la tobera y el difusor pertenecientes a este eyector. Bomba de alimentación La bomba de alimentación reco- ge el líquido que va hacia el gene- rador de vapor, impulsándolo a una presión igual a la del genera- dor de vapor. Conociendo la temperatura y presión del refrige- rante a la entrada al generador de Comportamiento del refrige- rante en el evaporador El evaporador debe extraer ener- gía de un medio; en este tipo de esta instalación de refrigeración por eyección de vapor, tiene una resistencia eléctrica para que ex- traiga la energía de esta (V: ten- sión en Voltios, I: Intensidad en Amperios). La energía recibida por el refrigerante en el evapora- dor será en kW: Por las características del aparato, el fabricante aporta el segundo término de la ecuación anterior, que implica la ganancia de calor a través de la pared de cristal del evaporador. Comportamiento del refrige- rante en el condensador 6 Nº10. Febre ro de 2016 Imagen 5. Representación y funcionamiento de un evaporador. www.tecnicsuport.com El equipo incorpora un fluxómetro de agua, que permite conocer la cantidad de agua que circula por el serpentín
  • 7. Líquido refrigerante en el generador de vapor El generador de vapor calienta el agua, la cual rodea al depósito de refrigerante y lo caliente también transformándo- lo desde las condiciones 1, a vapor saturado en las condiciones 2. Con- siderando que el genera- dor está bien calorifuga- do (el calorifugado es una técnica para realizar protecciones aislantes con el objetivo de disminuir sus posibles pérdidas de calor y evitar posibles quemaduras), el calor entregado por la resistencia será igual al que recibe el refrige- rante. Así, la potencia entregada al vapor en el instante del ensayo será: Las condiciones a la entrada del eyector son muy similares al pun- to 2, estimándose iguales a las de este punto. Operación conjunta Llegados a este punto, teniendo en cuenta todos los factores inte- grantes del sistema, el ciclo des- crito se representa en la figura 7, en el que podemos observar el ciclo ideal en trazado rojo y co- mo sería el ciclo realmente en trazado azul. vapor. Conociendo la temperatu- ra y presión del refrigerante a la entrada al generador de vapor (punto 1), se podrá saber su en- talpía, h1. El procedimiento es el mismo que ya explicado para el punto 4. También se podrá cono- cer la entalpía para las condicio- nes ideales de bombeo isoentró- pico, h1’. Así, se puede conocer, tanto el trabajo ideal como el real: 7Nº10. Febre ro de 2016 Imagen 6. Estructura interna de una bomba de alimentación. www.aficionadosalamecanica.net REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA: - Apuntes asignatura Ingeniería térmica, E.P.S. de Jaén, Universidad de Jaén. - Apuntes asignatura Ingeniería térmica II, E.P.S. de Jaén, Universidad de Jaén. - Apuntes asignatura Instalaciones térmicas en la industria, E.P.S. de Jaén, Universidad de Jaén - Titos López, Álvaro., 2014, Estudio de una instalación de refrigeración por eyección de vapor, Inteniería térmica II, E.P.S de Jaén, Universidad de Jaén. - www.aficionadosalamecanica.net Imagen 7. Ciclo de refrigeración por eyección de vapor, ciclo real en azul, ciclo ideal en rojo. Galería de imágenes del departamento de termodinámica de la UJA.
  • 8. Desde principios de los años 90, el sistema productivo a nivel global se encuentra inmerso en un cambio, que surgió nufacturing). La aplicación de Lean Construction sur- gió más de 20 años y a nivel de aplica- ción se está manifestando con más fuerza desde 2007, principal- mente en Estados Unidos, donde las empresas que lo han implanta- do han obtenido altos niveles de rendimiento (reducción de costes, incremento de la productividad, cumplimiento de los plazos de entrega, mayor calidad, incremen- to de la seguridad, mejor gestión del riesgo y mayor grado de satis- facción del cliente). En España, el interés de las empresas hacia Lean Construction ha sido escaso o casi nulo hasta hace más bien poco, aunque está empezando a desper- tar. El Lean Manufacturing tiene su origen en el sistema de produc- ción Just in Time (JIT) desarrolla- do en los años 50 por Toyota. Se puede decir que Lean consiste en la aplicación sistemática y habitual de un conjunto de técnicas de fabricación que buscan la mejora de los procesos reduciendo todo tipo de “desperdicios”. En 1992, de la mano de LauriKoskela, la industria de la construcción fue una de las primeras industrias en con- siderar la adopción de la filosofía de Lean, proveniente de la indus- tria automovilística y difundida tres años antes por investigadores del MassachusettsInstitute of Te- chnology (MIT). LOS PRINCIPIOS LEAN El pensamiento Lean tiene cinco principios básicos que fueron de- finidos por Womack y Jones (1996); a los cuales se añade la transparencia y la capacitación: - Valor: El valor es el punto de partida del pensamiento Lean. Esto implica entender qué quiere el cliente (denominado de toda la vida: programa de necesidades) Una mejor comprensión de los valores desde el punto de vista del cliente (se debe de ponerse en el lugar del cliente siempre, entender sus necesidades;: si tiene familia, que tipo de trabajo tiene, que uso le da a la edificación, etc.) LEAN MANUFACTURING APLICADO A LA CONSTRUCCIÓN: LEAN CONSTRUCTION ANTONIO CLIMENT ALÓS. ARQUITECTO TÉCNICO. 8 Nº10. Febrero de 2016 Imagen 1.. Brainstorming de Lean Construction Fuente: www.linkedin.com Imagen 2. Mapa conceptual de medidas a implementar Fuente: www.theacademy.co.nz
  • 9. - Value Stream (Cadena de valor o Flujo de valor): Entendiéndose como todas las actividades necesarias para la transformación de materiales e información en un producto o servicio terminado y entregado. Una empresa Lean se gestiona a través de flujos de valor (la tradicional por departamentos enfocados a tareas indi- viduales). - Flujo Una vez grafiado el flujo de valor y eliminado las acti- vidades cuyo desperdicio es evidente, el siguiente paso es hacer que las actividades que añaden valor añadido fluyan correctamente. Lean trabaja en la identificación y eliminación del ma- yor número posible de desperdicio, siendo una forma de crear flujo continuo en todo el proceso. - Sistema Pull Es un sistema en el que las actividades “aguas abajo” dan la señal de sus necesidades a las actividades “aguas arriba” de la cadena de valor, (con tarjetas Kanban), sobre qué elemento/material necesitan, en qué canti- dad, cuándo y dónde lo necesitan. Es decir, es el cliente (interno o externo) quien “tira” de la demanda y no el fabricante o productor quién “empuja” los productos hacia el cliente (eliminando el exceso de inventario y la sobreproducción). Suele ocurrir en empresas muy tra- dicionales, que se produce determinado producto y se almacena, pagando así por ello; Lean trata de evitar esto y de tener el mínimo stock posible. - Perfección Lean Lexicon define perfec- ción como un proceso que proporciona puro valor, tal y como ha sido definido por el cliente, sin ningún desperdicio. Para lograr esto son funda- mentales 3 herramientas de la cultura Lean: el Kaizen o me- jora continua, la estandariza- ción de procesos y un plan de acción o PDCA (imagen 3). - Transparencia: Muy importante para todos (subcontratistas, proveedores, distribuidores, consumidores y empleados) ya que al tener acceso a más información re- sulta más fácil descubrir mejores métodos. Además se produce un feedback casi instantáneo y positivo para los empleados que hacen mejoras, un rasgo clave del trabajo Lean. - Capacitación: Lean exige por parte de todos los empleados que haya una atención continua para mantener el flujo y eliminar el desperdicio. (parte fundamental en la mejora conti- nua de cualquier proceso, más aún si intervienen dife- rentes agentes de forma temporal como ocurre en la construcción). Para lograr este objetivo se debe entre- gar a los empleados la información y darles la autoridad para solucionar los problemas y trabajar en la mejora continua (sólo puede lograrse si los gerentes y trabaja- dores están todos comprometidos). Imagen 3. Ciclo PDCA. (por sus siglas en inglés de Plan, Do, Check y Act). Referencia: el origen, la web, el libro, etc. Imagen 4. Sesión de planificación mediante Last Planner System. Fuente: www.blach.com 9Nº10. Febre ro de 2016
  • 10. - Enfoque tradicional: Según el sistema tradicional, el promotor encarga un pre-diseño para la futura comercialización; en segundo lugar, una empresa constructora, en base a su experien- cia, calcula el coste de construcción según ese pre- diseño, todavía no definido completamente; y luego se suman los gastos generales y los costes indirectos. La suma total proporciona un coste estimado de produc- ción (C) al cual se le añade un beneficio (B). La suma del coste de producción más el beneficio nos da un precio de venta al público (Z). Cuando se produce un incremento de los costes de construcción, que puede deberse a muchos factores, en un proceso que según su magnitud puede durar bastan- tes meses o años; si se decide aumentar el precio de venta, estamos perjudicando al cliente y si en cambio mantenemos el precio, bajamos el margen de beneficio que en muchas ocasiones está ajustado al máximo, ha- ciendo peligrar la estabilidad del negocio. - Enfoque Lean Construction El enfoque Lean comienza con la creación de un equi- po de gestión formado por representantes de los prin- cipales agentes de la edificación (proyectistas, construc- tora o contratista principal y promotores), pudiendo ser completado con otros agentes y/o consultores. Lean establece que primero se calcule el precio de ven- ta (Z) según las características que aporta valor al clien- te, es decir según las necesidades del cliente y sus posi- bilidades, se establece un clara escala de valores. Con dichas necesidades para el cliente, se calcula cuan- to costaría construir el edificio en cuestión. Una vez establecido todo ello, se puede tratar de realizar una mejora continua en 3 pasos. Siguiendo una estrategia Lean podemos invertir la me- jora obtenida en el beneficio, inversión, innovación, formación, reducción del precio de venta, bonificación para las partes interesadas, etc. LA CONSTRUCCIÓN CON EL ENFOQUE LEAN En la imagen 5 se muestra las principales diferencias, a grandes rasgos, del enfoque y planteamiento entre la gestión de proyectos desde un punto de vista tradicio- nal, y el sistema desde un enfoque Lean; donde se ob- serva desde el principio como todos los agentes e inte- grantes del proyecto trabajan con tal de maximizar el valor del cliente y tratando de minimizar aquellas acti- vidades que no aportar valor sobre el proyecto y por ende sobre el cliente, siendo el objetivo claro los in- tereses generales de todos y no los particulares. En base a todos ellos, Lean Construction persigue la excelencia, a través de una mejora continua, que con- siste entre otras cosas, en minimizar o eliminar aquellas actividades que no añaden valor; optimizando los re- cursos y maximizando el valor, llegando a reducir el coste y los plazos de entrega. La diferencia entre el sis- tema constructivo tradicional y el sistema Lean, se pue- de ver de forma resumida en la imagen 5. Imagen 5. Resumen gráfico Enfoque Lean vs Enfoque tradicional. Fuente: Pons Achell, Juan Felipe. Introducción a Lean Construction.2014. 10 Nº10. Febre ro de 2016 “Implementar Lean Construction requiere romper paradigmas”
  • 11. Llegados a este punto, se puede observar lo que Lean Construction Institute (LCI) define el termino Lean Construction: “Lean Construction es un enfoque basado en la gestión de la producción para la entrega de un proyecto - una nueva manera de diseñar y construir edificios e infraes- tructuras. La gestión de la producción Lean ha provo- cado una revolución en el diseño, suministro y montaje del sector industrial. Aplicado a la gestión integral de proyectos, desde su diseño hasta su entrega, Lean cam- bia la forma en que se realiza el trabajo a través de todo el proceso de entrega. Lean Construction se extiende desde los objetivos de un sistema de producción ajusta- da - maximizar el valor y minimizar los desperdicios - hasta las técnicas especificas, y las aplica en un nuevo proceso de entrega y ejecución del proyecto. El sector de la construcción necesita un cambio de ac- titud, en cuanto a la gestión de la empresa y el negocio, ya que históricamente ha sido un sector muy tradicio- nal. Una vez tomada la decisión de implantar Lean Cons- truction, los cambios van a afectar a todos; a los pro- yectistas porque van a tener que adaptarse a las nuevas tecnologías, sobre todo aquellas que tengan que ver con el sistema BIM y las tecnologías de la información y la comunicación; a los promotores porque a su papel ya, de por sí, relevante se le puede exigir un rol más participativo a la hora de concretar las necesidades reales del cliente, comprender mejor las dificultades del pro- yecto y participar en la mejora continua y la toma de decisio- nes; y a los constructores y sus proveedores porque su inter- vención va a comenzar en una etapa más temprana del pro- yecto y estos podrán participar en la toma de decisiones y la resolución de problemas de una manera más activa. Llegados a este punto se debe reconocer como hasta hace relativamente poco, el interés por Lean Construction en Es- paña ha sido más bien escaso y las pocas experiencias que existen están principalmente focalizadas en aplicaciones puntuales de BIM, como herramienta y no como siste- ma integral, o la aplicación del Last Planner System como herramienta de planificación. Se debe tomar conciencia de los beneficios de la inno- vación y la formación, la construcción prefabricada o industrializada, el uso del sistema BIM y el uso de siste- mas ERP (Enterprise Resource Planning) además de otros sistemas basados en la nube para lograr una me- jor integración y compartir datos e información a tra- vés todos los miembros del equipo. La industria de la construcción en España no puede permitirse quedarse un año más estancada, si quiere ser competitiva en su entorno, que hoy es a nivel global. Prueba de ello es que, el Gobierno de España a través del Ministerio de Fomento anunció en Julio de 2015, la creación de una comisión para la implementación BIM, un paso más allá de cara al futuro no tan lejano. REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA: - HERNÁNDEZ, Juan Carlos y VIZÁN, Antonio. Lean Manufacturing. Conceptos, técnicas e implantación. 2013. Funadación EOI. - PELLICER, Eugenio y ALARCÓN, Luis Fernando.A new management focus: lean construction. Revista de Obras Públicas/Febrero 2009/Nº 3.496. 11Nº10. Febre ro de 2016 Imagen 6. Mejora continua en tres pasos básicos.
  • 12. creando un gran atajo marítimo. El canal va de No- roeste a Sureste, encontrándose la entrada a 54 km al Norte y más de 43 km al Oeste de la entrada del Pacífi- co. Ríos antiguos, como el rio Chargues, sirvieron de base para la construcción de lagos gigantescos por donde los navíos navegarán para atravesar el país. El desnivel entre los Océanos Atlántico y Pacífico El desnivel existente entre los dos océanos se debe a las mareas. Estas son producto de la atracción gravita- cional de la Luna sobre los cuerpos terrestres. Dicha atracción no se nota en pequeños volúmenes de agua, pero sí en grandes masas de agua como los océanos. Por tanto, en este tipo de lugares existirán mareas. Historia del Canal de Panamá Antes de la construcción del Canal de Panamá, los na- víos tenían que desplazarse entre los océanos Atlántico y Pacífico bordeando todo América del Sur, recorrien- do una distancia de casi 15.000 km. El canal, conside- rado la octava maravilla del mundo y con el fin de acortar viajes, empezó a construirse por los Estados Unidos en 1.902 y fue finalizado el 15 de Agosto de 1.914 (fecha en la que el primer barco surcaba las aguas de la nueva vía de comunicación y transitaba del Océano Atlántico al Pacífico). El canal de Panamá tiene 80 km de largo desde el océano Atlántico hasta el Océano Pacífico y fue exca- vado en uno de los trechos más angostos de Panamá, solo son 65 km. Debido a ello fue construido allí, CANAL DE PANAMÁ MIKEL MENO REGUERO. INGENIERO CIVIL, ESP. CONSTRUCCIONES CIVILES 12 Nº10. Febre ro de 2016
  • 13. metros. Estas se llenan de agua hasta que esté nivelada con la siguiente esclusa. Una vez que haya sucedido esto, el barco entero entra y el proceso se repite en las sucesivas esclusas hasta llegar al lado artificial. Para ello, el operado de las gacetas de control cierra las compuertas de las esclusas y luego abren las válvulas que dirigen el flujo de agua. Son 8 minutos lo que tar- dan en llenarse las cámaras para elevar el barco. Como las esclusas son muy estrechas, la embarcación es custodiada por las locomotoras de remolque, las cuales pueden remolcar hasta 50 toneladas, que lo mantienen alineado durante su tránsito por ella para evitar choques. Los mayores cargueros que atraviesan el canal miden hasta 32 metros de ancho por 294 me- tros de longitud. Los barcos de este tipo de dimensio- nes pasan por las esclusas tan ajustados que entre el costado del buque y las paredes, sólo hay espacio para un neumático de bicicleta. Esta maniobra es casi la misma en los tres juegos de esclusas en el Canal de Pa- namá. Para llegar al océano Pacífico, las embarcaciones tienen que pasar dos juegos de esclusas más, las cuales son las de Pedro Miguel, se descienden 9 metros, y Mi- raflores, el cual tienen 1.600 metros de largo. El canal mide 80 km y se eleva 26 metros sobre el nivel del mar para cruzar el país. Transitar el canal de océano a océano dura entre 8 y 10 horas. De media, cerca de 40 barcos hacen el trayecto del canal cada día, navegan aproximadamente 12.000 buques por año y más de un millón de barcos lo han realizado desde su apertura. La línea costera del Pacífico se encuentra a 20 cm por encima de la costa Atlántica. Asimismo, con las mareas existe una variación más pronunciada, por lo que en el Pacífico llega a ser de 6 metros mientras que en el Atlántico no llega a los 30 cm. Si el canal llegase a fallar, existe una barrera de tierra natural de 26 metros por donde el agua del Pacífico nunca podrá traspasar por sí misma. Funcionamiento del Canal de Panamá El proceso de recorrer el canal es análogo para todas las naves, desde un velero hasta un enorme crucero. En la entrada, el navío pasa por 3 esclusas, a las cuales se entra por sus gigantescas compuertas, que llegan a los 25 metros de altura y pesan 600 toneladas. Además, cada cámara mide 33´5 metros de ancho por 304´8 Imagen 1. Esclusas Canal de Panamá. Ref: http://www.skyscrapercity.com/ Imagen 2. Esquema funcionamiento de una esclusa. Ref: https://vicentecamarasa.wordpress.com 13Nº10. Febre ro de 2016
  • 14. para pasar las 40 embarcaciones diarias. - Se han realizado 1.001.037 tránsitos en el Canal de Panamá desde su inauguración el 15 de Agosto de 1.914. - Los ingenieros y contratistas usaron más de 60 millo- nes de toneladas de explosivos durante la excavación y construcción del canal. Ampliación del Canal de Panamá Se planea que la ampliación del Canal de Panamá tenga como objetivos conseguir eficacia, eficiencia y flexibili- dad para las necesidades de mayor capacidad del canal. Para ello, se construye el Tercer Juego de Esclusas. Se trata de la construcción de dos nuevos complejos de esclusas en el océano Atlántico y en el océano Pacífico, la creación de un tercer carril por donde circularán los buques más grandes. Cada complejo de esclusas estará situado en las esclusas Miraflores y Gatún existentes. Cada complejo de esclusas costa de tres recámaras, las cuales tienen un funcionamiento parecido al de las es- clusas actuales. Las enormes compuertas que permiten la entrada y salida a los buques hacia las cámaras se van llenando de agua. Dichas cámaras van ascendiendo y descendiendo los barcos con el fin de equilibrar los diferentes niveles entre el océano y el lago Gatún hasta que el tránsito ha sido completado. Pero aquí es donde finalizan las semejanzas. Las nuevas esclusas, además de ser más largas, anchas y profundas, tienen más capa- cidad y permiten que buques de mayores dimen- siones transite el canal utilizando un consumo de agua 7% inferior a las esclusas existentes. Tam- bién, el tiempo necesario para su llenado y vaciado es menor y son más rápidas. Datos curiosos del Canal de Panamá - La costa del océano Atlántico es aproximada- mente 30 cm más baja que la del Pacífico. - Las esclusas del Canal de Panamá tienen la capaci- dad de contener hasta 230.000.000 de litros de agua. - El récord de cantidad de buques en atravesar el Canal de Panamá en un día ha sido de 65 naves. - El Canal de Panamá salva una distancia de 80 km de selva tropical y una cadena montañosa donde su punto más alto tiene escasamente 200 de altitud. - Tras la apertura del canal, se extrajeron 95 millones de metros cúbicos de material diverso. Los derrumbes ocurridos tras la inauguración de la vía interoceánica han vertido al canal unos 40 millones de metros cúbi- cos de piedra y tierra que han tenido que ser removida. - Las esclusas del canal se llenan con agua por gravedad y el agua se consigue del lago Gatún. - La última cubeta de hormigón en la esclusa de Gatún fue colocada en Mayo de 1.913. - En la construcción del canal trabajaron más de 30.000 obreros. - Existen menos de 200 pilotos del canal en todo el mundo. - La grúa Titán es una de las dos grúas más grandes del mundo y es empleada para dragar el canal. - El canal está proyectado para soportar un terremoto de 9 grados en la escala de Richter. - 7.500 millones de litros de agua se usan diariamente Imagen 3. Recorrido del Canal de Panamá Ref: http://www.aquic.com.ar/ 14 Nº10. Febre ro de 2016 La mayoría del tráfico marítimo que se mueve por el Canal transita entre la costa atlántica de los Estados Unidos y el Extremo Oriente. Imagen 4. Grúa Titán. Ref: http://www.prensa.com/
  • 15. namá resultan mínimos, mientras que los impactos po- sitivos producen altos resultados. - Los ingresos del país se incrementarán de forma rele- vante por los peajes y la creación de puestos de empleo a causa del proyecto. - Tras la ampliación del Canal de Panamá, la competiti- vidad del itinerario en el transporte marítimo interna- cional se incrementará - El proceso de intervención ciudadana desveló que la población acogió positivamente el desarrollo de este proyecto y no muestran objeciones al mismo ni señalan molestias significativas que pudieran ser ocasionadas, en términos socioeconómicos. Se deduce que el pro- yecto es factible desde el punto de vista de la percep- ción de la sociedad acerca del mismo. - Para finalizar, se puede recalcar que las ganancias que genera este comercio marítimo, tiene una gran impor- tancia en el incremento de conocimiento, la solidaridad entre los diferentes pueblos y la comprensión entre ellos. El diseño de las paredes de las esclusas cuenta con dre- najes, por lo que las cargas hidrostáticas e hidrodinámi- cas disminuyen. Cada complejo dispone de 9 depósitos en el costado para volver a utilizar el agua, lo cual se ahorra hasta un 60%. Para finalizar, se dispone de 8 puertas correderas que son rodantes y su ubicación es perpendicular a las cámaras. Con este diseño se prevé que cuando las com- puertas estén abiertas, existirá un alojamiento que se podrán convertir en un dique seco. De esta forma se facilitará los trabajos de conservación. Tras la ampliación, el nuevo Canal de Panamá será mas rápido, más eficiente y también más sostenible, ya que los aspectos medioambientales se han tenido en cuenta desde el principio, el 47% del territorio de la cuenca se encuentra cubierto de bosques. Desde la concepción del tercer juego de esclusas, la plataforma fue diseñada con el propósito de facilitar el paso más rápido de los barcos y consumir menos agua. Además, podrán redu- cirse en tan solo 10 años más de 160.000 toneladas de CO2 emitidas por el sector marítimo. Antes de que la maquinaria fuera utilizada sobre el terreno, especialistas medioambientales rescataron y reubicaron la vida sil- vestre, de forma que mantuviese la diversidad y riqueza de la fauna panameña. 160 especies de mamíferos sil- vestres y 25 especies de aves protegidas que habitan en la cuenca hidrográfica del Canal de Panamá han sido rescatadas y reubicadas en su entorno natural. Conclusiones - El Canal de Panamá es un gran modelo que tiene la ingeniería humana para solventar sus problemas. - Gracias a esta vía de comunicación, el comercio ha podido emplearla como una gran instrumento de desa- rrollo logístico que hace 100 años no existía. - Los impactos negativos que produce el Canal de Pa- Imagen 5. Tinas de reutilización de agua. Ref: https://micanaldepanama.com REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA: - http://www.panamatours.com/ - http://www.canalpanama.sacyr.com/ - http://www.pancanal.com/ - http://www.taringa.net/post/videos/953341/ Como-funciona-el-Canal-de-Panama.html - http://www.gupc.com.pa/es/proyecto/ - http://www.aquic.com.ar/ciencia 15Nº10. Febre ro de 2016
  • 16. CALZADAS ROMANAS: TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS Y MATERIALES JUAN GONZÁLEZ GONZÁLEZ. INGENIERO DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS. utilidad era considerada de vital importancia por varias cuestio- nes. En primer lugar, eran junto con los puertos, las instalaciones que vertebraban la actividad co- mercial y el transporte de mer- cancías y de personas en todo el territorio del imperio. Además, se les concedía una gran importan- cia estratégica militar durante las campañas de conquista y defensa de fronteras. Por último, estás vías terrestres impulsaron el desa- rrollo del correo estatal como medio de comunicación a gran escala. Pero la construcción de una den- sa y amplia red de calzadas que fueran capaces de desempeñar de manera adecuada las funciones en los ámbitos mencionados, re- querían del desarrollo e imple- mentación de técnicas constructi- vas innovadoras para la época. En este artículo se describen al- gunos de los aspectos técnicos fundamentales usados en la cons- trucción de estas infraestructuras terrestres. Se analizan procedi- mientos constructivos y materia- les empleados en cada fase de construcción de la calzada. TRAZADO DEL CORREDOR El establecimiento de la traza requería del estudio comparativo de distintas alternativas. Por lo general se evitaban los fondos de los valles debido a la existencia en ellos de suelos poco consis- tentes y a que son zonas inunda- bles en las cuales existe un eleva- do riesgo de inhabilitación de la infraestructura. En consecuencia se preferían trazados que discu- rrieran por zonas elevadas y con poca posibilidad de sufrir daños por acciones hídricas. A esto hay que añadir que desde la óptica militar los itinerarios por pasos elevados, desde donde se contro- la un área más extensa, tenían un gran valor estratégico. Las medi- ciones sobre el terreno y defini- ción de alineaciones las llevaban a cabo los agrimensores con nivele- tas, niveles (corobate) y trazadores de perpendiculares (groma). INTRODUCCIÓN A lo largo de todo el desarrollo de la civilización romana, y sobre todo en la época imperial, la inge- niería tuvo un papel fundamental en la tarea expansiva, conquista- dora y civilizadora. En concreto, la ingeniería civil dedicada a las obras públicas, la ingeniería mili- tar al servicio del poderoso ejérci- to de Roma y la arquitectura apli- cada a la urbanización, cultura, religión y residencia de todas las categorías sociales, constituían un pilar básico de la consolida- ción de este pueblo. Si nos adentramos específica- mente en las obras de ingeniería pública, encontramos un tipo de infraestructura, las calzadas, cuya 16 Nº10. Febrero de 2016 Imagen 1. Mapa de las principales calzadas romanas en España. Ref: IGN.
  • 17. con grandes espesores de tierra vegetal. En sustratos rocosos era necesario un trabajo costoso y de mucha duración de tallado artesa- nal con picos (dolabra), martillos (malleus) y cinceles para conseguir paramentos de mucha inclinación e incluso verticales. Si se trataba de rocas especialmente duras y compactas, había que recurrir a técnicas empleadas en cantería y basadas en el empleo de cuñas de hierro o madera. Éstas se intro- ducía en hendiduras talladas a mano en la roca para ejercer pre- sión y desprender bloques de grandes dimensiones. En áreas llanas o de escasa pen- diente los ingenieros romanos (architectus) preferían conseguir la base de explanada de la vía me- diante el relleno de terraplenes. Se usaban materiales de cantería o suelos seleccionados que se disponían en capas sobre el te- rreno natural, si éste era muy se- guro, o sobre la base de una caja excavada a poca profundidad y abierta de igual forma que en los desmontes. Para la compactación del relleno se ayudaban rodillos de piedra llamados cylindrum. En aquellos casos en los que el fondo de desmonte o la base so- bre la que se vertían las tierras de terraplenado fueran suelos fango- sos o pantanosos se mejoraba el terreno incando pilotes de made- ra (sublicae) con la ayuda de marti- netes de grandes dimensiones (fistucatio). EXPLANADA O CIMIENTO Sobre la base de explanada con- seguida tras el movimiento de tierras se extendía el cuerpo de la explanada formado por una capa de piedra gruesa que ejercía de cimentación. Se prescindía de este estrato en los desmontes en roca. Esta capa recibía el nombre de statumen y su espesor variaba has- ta un máximo de 60 centímetros. Los materiales constituyentes eran piedras procedentes de la fragmentación de rocas calizas duras, dioritas y cuarcitas. El acarreo de estos materiales se realizaba en carros de cuatro rue- das tirados por animales (carrus y clabulere) y la compactación me- diante rodillos (cylindrum). MOVIMIENTO DE TIERRAS Después de las mediciones la primera tarea constructiva consis- tía en la excavación de los des- montes y el relleno de los terra- plenes para conseguir una base de explanada sobre la que apoyar la superestructura viaria. Cuando la traza discurría por lu- gares en los que era necesario disminuir las pendientes se pro- cedía a rebajar el terreno en pun- tos elevados y allanar así la expla- nación. Para áreas con sustratos térreos de dureza media o blanda se llevaba a cabo la apertura de una caja longitudinal que alberga- ría el camino (patefacere viam) tra- zando dos surcos paralelos que delimitaban los márgenes de la vía. Se usaban arados romanos tirados por animales o herra- mientas de excavación manual para abrir estas zanjas laterales y posteriormente el terreno interior de la caja era retirado. La profun- didad de la caja variaba desde unos pocos centímetros en terre- nos consistentes hasta 50 centí- metros en superficies blandas Imagen 3. Esquema de sección transversal de calzada romana con abordillamiento sólo en capa de rodadura. Ref: Wikimedia Commons (Via Munita J.D.R.) Imagen 2. Calzada hispana sobre terraplén. Ref: página web Pixabay. 17Nº10. Febre ro de 2016
  • 18. BASE DE FIRME Los ingenieros romanos dispo- nían el paquete de firme de las calzadas dividido en dos capas bien diferenciadas. La capa infe- rior, que ejercía de transición en- tre el cimiento y el estrato más superficial de la infraestructura, recibía el nombre de rudus y con- formaba la base de ese paquete de firme. Tenía una potencia de medio me- tro aproximadamente y debía presentar condiciones de más elasticidad que el cimiento pero sin llegar a ser muy deformable. Por esta razón se componía prin- cipalmente de materiales también de naturaleza caliza o cuarcítica pero de tamaño de grano menor. A menudo se utilizaban arenas o gravillas procedentes de bancos de gravas o de lechos de los ríos. Al igual que en la construcción de la explanada o cimiento se utilizaban carros tirados por mu- los o bueyes para el transporte. Estos carros debían ser basculan- tes de un solo eje centrado en la PAVIMENTO DE FIRME La capa más superficial del firme era el summum dorsum o pavimentum y formaba la capa de rodadura. Tenía unos 20 centímetros de espesor y sus funciones eran re- sistir las cargas de tráfico de los medios de transporte, proporcio- nar una superficie adecuada para el paso de bestias y carros y cons- tituir una lámina lo más im- permeable posible que evitara la infiltración de agua hacia las ca- pas inferiores. Los materiales que mejor cumplían estos requisitos eran los materiales sueltos com- pactados de gano fino o muy fino como las zahorras naturales ya que éstos favorecían la tracción de la uña de los animales de tiro. Además, las ruedas estrechas de los carros aumentaban su efecti- vidad de rodamiento sobre estos terrenos compactados. Sin embargo, dependiendo de la importancia de la vía y de la dis- ponibilidad de las zahorras y gra- vas naturales se procedía a ejecu- tar unos pavimentos u otros: - En las vías que vertebraban la red de comunicación se utiliza- ban gravas y zahorras compacta- das (iniecta glarea) o bien cantos rodados compactados (glarea stra- ta). - En las vías urbanas o del extra- rradio de las ciudades se usaban losas de piedra (stratus lapidibus o sílice strata). - Para las calzadas de la red se- cundaria o de menor importancia se decantaban por materiales té- rreos compactados (terrenae). Las gravas, cantos y losas usadas eran de naturaleza pétrea, calizas o cuarcitas, con gran resistencia al desgaste y a la rotura. caja y con portón trasero de eje horizontal para poder verter el material procedente de la cantera sobre el área de la traza. La ope- ración de basculación debía reali- zarse con precisión para ir dejan- do un extendido en forma de lomo sobre la explanada y facili- tar el posterior extendido del ma- terial. El dispositivo de extendido del material consistía en un tablón horizontal bastante grueso y largo que se unía a dos lanzas de tiro arriostradas en los extremos y sobre la que ejercían la fuerza de empuje los animales. Después del extendido se llevaba a cabo la compactación del estra- to de una manera similar a la vis- ta en el cuerpo de la explanada mediante el cylindrum, si bien a veces se recurría a técnicas de aumento de la densidad de la ca- pa. Estas técnicas se basaban en la adicción de agua usando cister- nas móviles para ejecutar riegos a lo largo de toda la traza de la vía. Posteriormente se volvían a pa- sar los rodillos apisonadores. Imagen 4. Calzada pavimentada con losas de piedra en Cisterna de Latina (Italia). Ref: Wikimedia Commons. 18 Nº10. Febre ro de 2016
  • 19. En los pavimentos de menos ca- lidad los materiales térreos com- pactados eran arenas mezcladas con arcillas o limos, o bien arenas arcillosas procedentes de bancos naturales. De manera excepcional, se utili- zaba un tipo de hormigón a base de puzolana para conseguir un material que fraguase y endure- ciese en condiciones en las que el nivel freático era muy alto y llega- ba a encharcar las capas inferio- res de la infraestructura. Fueron utilizadas estas capas de pavi- mento sólo en tramos cortos de calzadas que discurrían por pan- tanos y marismas en las que no era posible otra técnica construc- tiva. Por otra parte, algunos restos arqueológicos muestran la pre- sencia de otra capa inferior a la capa de rodadura llamada nucleus. Sólo se utilizó en paquetes de firme en los que la capa de base no era de mucha calidad o no poseía gran proporción caliza o cuarcítica. El procedimiento de construc- ción del pavimento era muy simi- lar al de las otras capas de firme y se empleaban de la misma forma los utensilios y dispositivos que se han mencionado para acarreo, vertido, extendido y compacta- ción. A pesar de esto, existía un elemento diferenciador en cuanto al refino de la superficie del pavi- mento. Debido a que esta capa sería sobre la que rodarían los construían unas cunetas (fossa) que acababan vertiendo en los puntos más bajos y desaguaban en estructuras de paso transver- sal. Estas cunetas, de sección cuadrada normalmente, consis- tían en zanjas de tierra excavadas a mano o con la ayuda de arados y que en ocasiones se encontra- ban talladas en la roca con la uti- lización de cinceles, martillos y picos. Al igual que ocurre hoy en día también se excavaban cunetas de salvaguarda en las laderas que vertían hacia el área de la calzada para controlar los grandes cauda- les de escorrentía. El drenaje transversal se realizaba a través de tajeas de sección cua- drangular cuyas dimensiones po- dían llegar en algunos casos a alcanzar los 40 centímetros de lado. Estaban formadas por sole- ras empedradas colocadas nor- malmente sin argamasa, sillares laterales y losas de recubrimiento. Cuando era necesaria una mayor sección se optaba por disponer dos tajeas en paralelo separadas por un sillar central que ejercía de apoyo común a ambas losas de recubrimiento. Era común que estas piezas fue- ran de caliza, granito o pizarra y vinieran talladas de fábrica donde los lapidarii y quadratarii usaban como materia prima las bloques arrancados por los metallarii en las canteras. carros, el proceso de extendido debía hacerse poniendo especial cuidado en la nivelación y a me- nudo era común realizar un ma- yor número de pasadas con el tablón nivelador. De la misma forma la compactación con los cilindros se realizaba de manera más meticulosa. A esto hay que añadir que en ocasiones se talla- ban una roderas (orbitae) con la misión de guiar las ruedas de los carros en la calzada y funcionar como elemento de seguridad frente a las salidas de la trazada. OBRAS DE DRENAJE Para llevar a cabo la evacuación del agua de lluvia de la platafor- ma se recurría en primera instan- cia a dar inclinación a la calzada en el perfil transversal por medio de un bombeo que le diera a esta sección transversal un carácter alomado y ayudara a discurrir al agua hacia los laterales de la cal- zada. Dispuestas longitudinal- mente en dichos laterales se “Se utilizaba un tipo de hormigón a base de puzolana para conseguir un material que fraguase y endureciese en condiciones de nivel freático alto o encharcamiento” Imagen 5. Cuneta lateral en calzada romana en Benaocaz (Cádiz). Ref: Wikimedia Commons (J.P.). 19Nº10. Febre ro de 2016
  • 20. cel y martillo en los talleres de los escultores de piedra (marmorarii) y algunas de ellas se cromaban con pintura. También era frecuente colocar estos miliarios en los cruces de caminos de la red principal, en puentes y puertas considerados importantes puntos de paso y en construcciones monumentales como arcos o templos. Es ade- más interesante considerar que estas señales a veces ofrecían in- formación complementaria sobre qué obras de construcción o re- paración se habían hecho o se estaban ejecutando en lugares próximos. Otras señalizaciones que se han encontrado en los restos arqueo- lógicos de calzadas han sido los hitos que marcaban los diferentes itinerarios a tomar en un cruce de caminos o los que señalaban las medias millas y que eran similares a los miliarios pero de unos 90 centímetros de altura y menos detallados. En otros lugares so- bre todo de la Galia, la Germania y algunos itinerarios de la Hispania se usaban hitos que marcaban la distancia en leguas, siendo de iguales características que los mi- liarios. En cuanto a los sistemas de bali- zamiento sólo se tiene constancia de la instalación de estacas o pér- tigas de madera hincadas verti- calmente en el terreno para deli- mitar la calzada e indicar la traza- da de ésta en zonas donde se pre- sentaban condiciones climatoló- gicas adversas como la nieve o la niebla. Para el transporte de estos hitos de piedra se usaban carros de ruedas de tracción animal pero en el caso de tratarse de los miliarios más grandes se llegaron a em- plear otras máquinas para el aca- rreo especial de piezas de piedra como son la Chersiphronos, la Me- tagenes o la Paconni. La técnica constructiva para los hitos consistía en excavar un ci- miento en el terreno en el cual se hincaban o bien construir una base o pedestal para encajar el cuerpo cilíndrico usando para el izado de las cargas grúas a modo de cabrestantes de diversos tipos (polyspaston). Todo esto después de llevar a cabo una precisa medi- ción de las distancias a lo largo de las calzadas para determinar el punto exacto donde se debían colocar las señalizaciones. La má- quina llamada hodómetro era la encargada de facilitar esta labor y constaba de un carro que llevaba incorporado un conjunto de en- granajes en una de las ruedas que permitía contar las vueltas dadas y así transformar éstas en longitu- des. OBRAS DE FÁBRICA En el mundo romano se cono- cían variedad de procedimientos constructivos para realizar gran- des obras de fábrica. SEÑALIZACIÓN Y BALIZA- MIENTO La principal señalización en las calzadas romanas eran los hitos conocidos como miliarios, los cuales se colocaban cada mil pa- sos y marcaban las millas que había desde dicho punto hasta la ciudad a la que llegaba la vía. Solían ser piezas de piedra tallada con una base prismática a modo de pedestal, un cuerpo normal- mente cilíndrico y en ocasiones remataban en un capitel. Tenían una altura de entre 2 y 4 metros y un diámetro que oscilaba entre 50 y 80 centímetros de altura. Sobre su superficie se tallaban inscripciones informativas sobre la distancia a la que se encontra- ban de la ciudad que se tomaba como partida o llegada de la vía (caput viae) y a veces llevan tribu- tos al emperador o a las autorida- des que dirigían las obras de la calzada. Dichas inscripciones eran talladas con técnicas de cin- “Los túneles y puertas abiertos a través de macizos rocosos son menos conocidos aunque no fueron menos frecuentes” Imagen 6. Miliario romano en la Vía Claudia Augusta en Alemania. Ref: Wikimedia Commons. 20 Nº10. Febre ro de 2016
  • 21. medios ya descritos. Los mechinales (spiramenta) tenían como función drenar el agua de las tierras contenidas por los mu- ros aumentando así su estabili- dad. Atendiendo a los bordillos, éstos eran casi siempre construidos con la función de encajar la ci- mentación y su materialización requería de un atento trabajo de nivelación y alineación. No pre- sentaban alturas considerables, apenas la potencia del cimiento, y se usaban especialmente en terra- plenes. No obstante, en muchas circunstancias se prolongaban en altura para servir de encaje a las demás capas del firme, llegando a constituir muretes de contención laterales. Los materiales usados eran cantos rodados, piedras de forma cuadrangular, losas o in- cluso lajas naturales. Otra misión del abordillamiento en altura consistía en separar la calzada de la acera en vías urba- nas o transitables por peatones. OBRAS DE PASO Los puentes, de sobra conocidos en la ingeniería romana, eran ele- mentos de paso sobre grandes cauces de agua, barrancos y des- niveles. Las bóvedas de cantería construidas a base de arcos de dovelas de piedra con el empleo de cementos (opus caementicium) y cimbras provisionales de madera (arcus ligneus) así como las pilas de sillares de areniscas, calizas o granitos, cimentadas en ocasiones sobre pilotes de madera, funda- mentaban estas construcciones. Los túneles y puertas abiertos a través de macizos rocosos son menos conocidos aunque no fue- ron menos frecuentes. El replan- teo topográfico permitía la perfo- ración simultánea a mano desde ambas bocas. Las que se implementaban como parte de la infraestructura de las calzadas eran esencialmente mu- ros de contención y bordillos. Con respecto a los muros de con- tención constituían una solución al sostenimiento de tierras en las laderas susceptibles de desliza- mientos, vuelcos y desprendi- mientos, así como en los taludes de desmonte o terraplén que tu- vieran algún tipo de inestabilidad. La primera fase constructiva con- sistían en excavar un cimiento en el que se asentara el muro y sobre él levantar una pared en la que, según el caso, variaba su longi- tud, altura y grosor. Eran comu- nes los sillares de cantera coloca- do a hueso e incluso la utilización de lajas de roca esquistosa como la pizarra. En otras ocasiones se recurría a la cal (calx) como aglo- merante para unir los sillares. El izado de las piezas se realizaba también con la ayuda de máqui- nas de elevación (machina y polyspaston) y el acarreo con los Imagen 8. Abordillamientos superficiales en la Vía Appia en Italia. Ref: Wikimedia Commons (MM). REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA: - González Tascón, I. y Velázquez, I. Ingeniería romana en Hispania. Madrid. Fundación Juanelo Turriano, 2005. - Moreno Gallo, I. Vías romanas: ingeniería y técnica constructiva. Madrid. CEHOPU, 2006. - Uriol Salcedo, J. L. Historia de los caminos de España. Madrid. Colegio de ICCP, 1990. Imagen 7. Puerta de Donnas tallada en roca en la Vía de la Galia. Ref: Wikimedia Commons (Elisa). 21Nº10. Febre ro de 2016
  • 22. tante entre electrodos denominada “a “, e ir variando las distancias entre los pares de electrodos emisor- receptor por múltiplos de un valor denominado “n “, de tal forma que en el resultado final será una sección de resistividad aparente a varios niveles “n“ en pro- fundidad. Estos datos posteriormente son tratados por medio de algoritmos matemáticos de inversión. La Inversión devuelve como resultado una “Imagen de resistividades y profundidades reales”. A través de la interpretación de dichas imágenes se llega a las conclu- siones, que siempre han de ser contrastadas con todos los datos disponibles como observaciones de campo, datos de perforaciones, etc. Definición de Resistividad Aparente: Es la variable experimental que expresa los resultados de las mediciones en Tomografía Eléctrica y la que se toma como base para la inversión y posterior interpre- tación. Esta variable queda definida por la ecuación: El método de la tomografía eléc- trica en dos di- mensiones es una técnica de inves- tigación de resis- tividad para la caracterización del subsuelo en temas tan impor- tantes como la minería, la hidro- geología, la con- taminación am- biental subterránea, la polución agrícola, la arqueología moderna, la geotecnología, y en general en la localiza- ción de estructuras y anomalías complejas por lo gene- ral subsuperficiales, tanto geológicas como antrópicas. El método de la tomografía eléctrica consiste, básica- mente, en la medición y registro de un parámetro de los materiales del subsuelo llamada resistividad (ρ). El sistema consiste en realizar mediciones de resistivi- dad aparente ( con un dispositivo tetraelectródico (dos emisores y dos receptores) y con una separación cons- TOMOGRAFÍA ELÉCTRICA 2D ALVARO M. SÁNCHEZ GUISÁNDEZ. GRADUADO EN INGENIERÍA MINERA. Imagen Nº1. Montaje de un perfil Tomográfico a lo largo de una carretera. http://www.rls-geofisica.com/ 22 Nº10. Febrero de 2016
  • 23. tipos de materiales de subsuelo y de la geología del área bajo estudio. En la imagen Nº 2 , se observan los valores de resistividad de las rocas más comunes, materiales de suelo y algunas sustancias químicas (Keller y Frischk- necht 1966, Daniela y Alberty 1966, Orellana 1982). Las rocas ígneas y metamórficas cuen- tan, generalmente, con altos valores de resistividad dependiendo mucho este parámetro del grado de fracturación y del porcentaje de agua que rellena las fracturas del terreno. Las rocas sedi- mentarias comúnmente son más poro- sas y tienen un alto contenido de agua, lo que normalmente hace disminuir los valores de resistividad. Los suelos mojados y el agua fresca del terreno tienen aún más bajos valores de resistividad. Los suelos arcillosos normalmente tie- nen valores de resistividad más bajos que el suelo are- noso. Sin embargo, se destaca que existe una superpo- sición en los valores de resistividad de las diferentes clases de rocas y suelos. Esto es debido a que la resistividad de un muestreo particular del suelo o roca depende de varios factores tales como porosidad, grado de saturación de agua, y concentración de sales disueltas. Donde K es la constante de normalización de cada dispositivo o factor geométrico, ΔV es la diferencia de potencial medido sobre el terreno, e I, la corriente in- yectada al mismo. Resistividad. Relación con los elementos del subsuelo: Para pasar de la tomografía eléctrica de una imagen de la distribución de la resistividad real del subsuelo, a una estructura geológica, es muy importante y necesario conocer algunas de las resistividades de los diferentes Imagen Nº2. Valores de resistividad de las rocas más comunes.(Keller y Frischknecht 1966, Daniela y Alberty 1966, Orellana 1982). Imagen Nº3. Esquema de la propagación de los flujos de corriente en un corte del terreno. Ref: el origen, la web, el libro, etc. 23Nº10. Febre ro de 2016
  • 24. milivoltímetro electrónico de gran impedancia de en- trada, capaz de medir tensiones comprendidas entre poco más de un voltio y fracciones de milivoltio. Además, este conjunto cuenta con numerosos conecto- res para datos, alimentación y la conexión de los cables que van a los electrodos. Cables Suelen ser dos mangueras de cobre, con resistencias óhmicas bajas y aisladas para evitar fugas. Permiten la conexión de los electrodos, dependiendo de la man- guera se pueden conectar un número determinado de electrodos. Cada, una posee en su terminal un enchufe para conectar a la unidad central. Electrodos Suelen ser barras de acero inoxidable, de 1 a 3 cm. de diámetro y de 1 a 1,5 metros de longitud, comúnmente conocidos como picas, las cuales se clavan en el te- rreno. Otra técnica consiste utilizar placas de plomo en contacto con el terreno, cuando se quiere evitar la per- foración de la superficie. En ocasiones para evitar la polarización de los electro- dos, se utilizan electrodos no polarizables, consistentes en un vaso poroso de porcelana lleno parcialmente de una solución acuosa de sulfato de cobre y, sumergida en ésta, una varilla de cobre electrolítico conectada ex- teriormente a los cables. De este modo se consigue que el potencial de ambos electrodos sea similar y se anulen La resistividad del agua del terreno varía desde 10 a 100 Ωm dependiendo de la concentración de sales di- sueltas. El bajo valor de la resistividad (alrededor de los 0.2 Ωm) en el agua de mar se debe al alto contenido en sal. En esencia un equipo de tomografía lo forman los si- guientes componentes:  Unidad central o resestivímetro  Cables  Electrodos  Batería Unidad central. Resistivímetro Es el componente fundamental de un sistema de tomografía. Integran en una caja compacta todos los elementos necesarios para realizar las mediciones, des- de los dispositivos de emisión- recepción hasta los sistemas de medida del tiempo, proceso de datos y memoria interna para almacenar las medidas realizadas, y la información correspondiente a intensidad, voltaje, carga eléc- trica, número de estación, etc. Para la medida de la intensidad que recorre el circuito integra un miliamperímetro, y para la medi- da de la diferencia de tensión, un Imagen 5. Dispositivos de electrodos más comunes Ref: el origen, la web, el libro, etc. 24 Nº10. Febre ro de 2016 Imagen 4. Explicación. Componentes de un equipo de tomografía. Unidad central, cables, electrodos y conectores. Abem Instruments.
  • 25. parcialmente. Sobre el terreno, cada uno de estos electrodos no polarizables se instala en un hoyo previa- mente excavado y re- gado, para reducir así la impedancia de con- tacto. Batería Es un elemento im- prescindible, ya que almacena la energía que alimenta el siste- ma. Por operatividad es conveniente que tenga poco peso y que las dimen- siones sean reducidas. Software de gestión El software sirve para gestionar los datos obtenidos en la tomografía, transformándolos en modelos que pueda ser visualizado en la pantalla del ordenador. Otra parte muy importante de la técnica de operación de este método son los dispositivos. Un dispositivo es un arreglo de electrodos formado por dos pares emiso- res y dos receptores. A través de los electrodos emiso- res C1-C2 se inyecta la corriente continua al terreno midiéndose su intensidad con un miliamperímetro en serie, y a través del segundo par se mide la diferencia potencial entre los electrodos P1-P2 con un milivoltí- metro. Se tienen arreglos donde uno o dos electrodos se conectan a una distancia lo suficientemente grande, denominada infinito, a la cual, dichos electrodos no producen perturbaciones en la zona de estudio. Los dispositivos más usados comúnmente para deter- minaciones de resistividad se muestran en la imagen 5 y son conocidos como:  Dipolo-Dipolo  Polo-Dipolo  Polo-Polo  Schlumberger  Wenner Para la elección de un determinado arreglo deben con- siderarse cuestiones como:  La profundidad de investigación.  La sensibilidad del arreglo a los cambios vertica- les y horizontales de la resistividad subterránea.  La cobertura horizontal de datos y la relación señal ruido. Como puede verse en la Imagen Nº6 para cada tipo de arreglo se obtienen diferentes dispersiones de los da- tos, pudiendo elegir entre mayor profundidad, mayor concentración..etc. Imagen Nº6. Comparación entre los dispositivos Wenner y Sclumbetger. Se aprecia como distintos arreglos de electrodos producen una dispersión diferente de los datos en la Pseudosección obtenida. 25Nº10. Febre ro de 2016 La Tomografía Eléctrica nos da una “Imagen de resistividades y profundidades reales” del terreno que se estudia.
  • 26. puesto en forma de pseudosección de resistividad aparente, a partir de los cuales se puede efectuar una interpretación cualitativa de los da- tos, permitiendo tener una idea aproximada de la caracterización del subsuelo. Con estos datos de resistividad apa- rente se lleva a cabo un procesa- miento efectuando un modelado 2D introduciendo los datos de re- sistividad aparente en un programa de inversión que efectúa la inver- sión completa 2D de perfiles eléc- tricos de superficie para los diferen- tes dispositivos de medidas (dipolo- dipolo, polo-dipolo, Wenner, polo- polo, etc.). La inversión de los datos devuelve como resultado una “Imagen de resistividades y profundidades reales”. El procesamiento de datos no es un proceso realizado solo por medios informáticos sin intervención humana, sino que se trata de la interacción hombre máquina debido a que es necesario configurar un programa de cálculo de acuerdo a las variaciones de los valores de profundidad y resistividad que puedan obtenerse por otros medios como el conocimiento general del área y de la naturaleza de las anomalías investigadas, además de la experiencia propia de quien ejecuta la tarea de interpretación. Los resultados que se obtienen tras el tratamiento de los datos son los perfiles típicos de Tomografía Eléctri- ca, donde se representan las distintas resistividades del terreno en diferentes tonalidades de color, lo que los hace muy intuitivos a la hora de la interpretación. Técnica de campo: La toma de medidas con el método de la Tomografía Eléctrica, se efectúa comúnmente usando un número grande de electrodos, 25 o más, formando una línea recta y dispuestos según un arreglo determinado. La unidad central o resestivímetro selecciona automática- mente los cuatro electrodos correspondientes para ca- da medida, manteniéndose el resto en reposo. Resultados: Pseudosecciones. Los resultados se vuelcan en pseudosecciones de resis- tividades aparentes conformando de este modo una malla en dos dimensiones. Una pseudosección consti- tuye una sección con curvas de isoresistividad que re- flejan cualitativamente la variación espacial (2D) de resistividad aparente en el perfil investigado. Procesado El resultado obtenido de la toma de medidas en campo es un conjunto de 200 a 500 datos (o aún más), dis Imagen Nº7. Modelo de bloques y datos de la resistividad aparente. 26 Nº10. Febre ro de 2016 “La toma de medidas se efectúa usando 25 o más electrodos en contacto con el terreno ”-
  • 27. Con este pequeño ejemplo de interpretación se ha pretendido mostrar las ventajas que ofrece este sistema de investigación y que a continuación se detallan:  No destructivo: no es necesario romper ni perforar el material para rastrear el subsuelo.  Exacto: puede determinar profundidad y posición con gran precisión.  Versátil: esta tecnología es aplicable a la detección de los objetos más diversos:  Oquedades  Fallas  Rocas  Tuberías plásticas y metálica  Cimentaciones  Cables etc.  Fiable: la sensibilidad y resolución de los equipos permi- ten localizar los objetos, estructuras o servicios con gran fiabilidad. A continuación se muestra un la interpretación de un perfil real, para mostrar al lector las posibilidades de esta técnica prospectiva: El perfil que se muestra en la Imagen Nº8 fue tomado en una zona de aparcamiento de vehículos para inten- tar encontrar los restos de una antigua bodega que se creía podía permanecer debajo. Hay que resaltar que los primeros 25 metros del perfil se realizaron sobre cemento y el resto sobre una zona sin ningún tipo de pavimentación. Analizando el perfil de menor a mayor profundidad se aprecia como cerca de la superficie, en el primer metro de profundidad y entre el metro 7 y el 25 del perfil se obtienen valores muy altos de resistividad. Esto se de- be a la presencia de algún tipo de conducción (tubería, cableado…) que es fácilmente detectada por este siste- ma. También en el metro 32 del perfil se detecta la pre- sencia de una arqueta que quedaba a pocos centímetros del perfil. También se observa como los materiales que se en- cuentran bajo la zona pavimentada pasan gradualmente de menos a más resistividad según se va profundizando lo que indica el paso gradual hacia un material más compacto en profundidad. Sin embargo se observa como el terreno que se encuentra bajo la zona sin pavimentar tiene un patrón muy diferente de resisti- vidades en profundidad. El menor valor de resistividad es muy posible que se deba a la mayor filtración de agua que se produce en esa zona, debido a la ausencia de asfalto en superfi- cie. Imagen Nº8. Imagen de resistividades y profundidades reales. REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA: Stewart, R.R. 1996. Exploration Geophysics Tomography. Udias Vallina, A; Mezcual Rodríguez, J. 1997. Fundamentos de Geofísica. Alianza Editorial. Abem Instruments http://www.rls-geofisica.com/ 27Nº10. Febre ro de 2016
  • 28. sentido del esfuerzo que soporta la barra. No obstante es una cer- teza (fácil de comprobar de ma- nera experimental) que, si se so- mete una barra a tracción se pro- ducen solamente deformaciones en el sentido de la directriz de la barra, en cambio, cuando el es- fuerzo es de compresión aparece un desplazamiento horizontal debido a la aparición de un flec- tor. Este fenómeno es conocido como “fallo por inestabilidad o pandeo”. Equilibrio estable y equilibrio inestable El estudio teórico del Pandeo se basa en el análisis de Euler sobre la estabilidad del equilibrio. Desde un punto de vista mecáni- co, se considera que un sistema es estable cuando es capaz de retornar a su estado de equilibrio inicial tras haber sufrido una per- turbación externa. Por otro lado, se considera que un sistema es inestable cuando no regresa a su estado de equilibrio original tras haber sufrido una perturbación. Así, si se tiene una pieza someti- da a una fuerza N de compresión y se encuentra en equilibrio, su equilibrio podrá ser: Estable o Con el presente artículo se pre- tende dar a conocer un fenó- meno de fallo que puede afectar a los diferentes elementos que conforman una estructura. Por distintos motivos: tipos de cargas, ligaduras, apoyos y/o de- pendiendo de los materiales utili- zados, los componentes de una estructura pueden fallar. La gran mayoría de ellos se po- drán evitar dimensionando los elementos, de tal forma que las tensiones y las deformaciones máximas que tengan lugar se pro- duzcan dentro de los límites ad- misibles. Así se llevarán a cabo los dimensionamientos a resisten- cia y rigidez. Sin embargo, en el caso de ele- mentos estructurales esbeltos sometidos a compresión tendrá lugar una flexión lateral que pue- de llegar a ser grande y hacer fa- llar al elemento. Ha este tipo de “fallo” se le denomina “fallo por inestabilidad o pandeo” Supóngase una barra sometida sólo a un esfuerzo axil ya sea de tracción o de compresión. La expresión de la tensión normal debida a ese axil no discrimina el PANDEO Y ESTABILIDAD EN BARRAS. JOAQUÍN TORO NÚÑEZ. Ingeniero Químico Industrial. 28 Nº10. Febrero de 2016 Imagen 2. Axil de tracción (izquierda) y compresión (derecha) en barra. Fuente: Resistencia de Materiales. Estructuras. Tema 11. Inestabilidad en barras. Pandeo. Universidad de Sevilla, Sevilla, España. Imagen 1. Pandeo en barras con diferentes apoyos. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Pandeo#/ media/File:Buckledmodel.JPG
  • 29. estable. Cálculo del valor de Carga Crí- tica de Euler (NCR) Considérese una barra con articu- laciones en sus extremos y some- tida a una carga de compresión con valor NCR. Siendo: Sustituyendo el momento se ob- tiene: Quedando finalmente la expre- sión de la ecuación diferencial de la elástica: Haciendo: La solución general de esta ecua- ción diferencial es de la forma: Para el cálculo de las constantes de integración C1 y C2, usamos las condiciones de frontera en los extremos de la columna; Esto es, cuando x=0 y x=L. Primera solución: Segunda solución: Inestable. Equilibrio Estable: Al ejercer una fuerza N de compresión y soltar, vuelve a (1). Equilibrio Inestable: Al ejercer una fuerza N de compresión y soltar, vuelve a (2). Por tanto, el estado en el que se encuentre una pieza va a depen- der del valor de la carga N de compresión a la que se someta. Se denomina: Carga Crítica (NCR) al valor de la carga N de compre- sión que hace que se alcance el equilibrio inestable. -Si N≤NCR; Equilibrio Estable. -Si N> NCR; Equilibrio Inestable. Queda expuesto entonces que para hacer trabajar la estructura, se someterá a un axil de compre- sión con N<NCR para que se en- cuentre siempre en equilibrio 29Nº10. Febre ro de 2016 Imagen 3. SANTO DOMINGO, J. (2008) Tema 10. Pandeo. Escuela Politécnica Superior de Zamora, Za- mora, España. Imagen 4. SANTO DOMINGO, J. (2008) Tema 10. Pandeo. Escuela Politécnica Superior de Zamora, Zamora, España.
  • 30. propone el desplazamiento de la columna en el plano XY, no obs- tante, el pandeo en una columna se produce en la dirección que presente menor rigidez a la fle- xión, esto es, en el plano cuyo módulo de rigidez a la flexión sea mínimo (EImin). Así pues, la expresión queda: 2)La carga crítica es directamente proporcional al módulo de elasti- cidad (E). De este modo, cuanto mayor sea el módulo de rigidez, mayor será la resistencia de la misma a la flexión. 3)La carga crítica es inversamente proporcional al cuadrado de la longitud de la columna. Esto im- plica que a mayor longitud de la barra, menor carga crítica y, por tanto, mayor probabilidad de que se produzca el fallo por pandeo. 4)La forma pandeada de la co- lumna dependerá del coeficiente n. El pandeo de una columna articulada en sus extremos en el primer modo (n=1) se llama pan- deo de Euler y la carga crítica para una columna elástica ideal suele denominarse carga de Eu- ler. Al tomarse valores mayores del índice n, se obtiene un núme- ro infinito de cargas críticas y formas modales correspondien- tes. Tomando, por ejemplo, n=2, Esta ecuación se satisface cuando kL=0, π, 2π… Sin embargo, la solución “cero” carece de interés, ya que implica que P=0. Por tan- to: Obteniendo finalmente: Donde: Ncr: Carga crítica (N) E: Módulo de elasticidad (Pa) Iz: Inercia (m4) L: Longitud (m) Con respecto a la expresión de- mostrada, habrá que tener en cuenta las siguientes considera- ciones: 1)En el desarrollo expuesto se 30 Nº10. Febre ro de 2016 “En elementos estructurales esbeltos sometidos a compresión tendrá lugar una flexión lateral que puede llegar a ser grande y hacer fallar al elemento” Nº de Imagen. Explicación. Si la imagen no es nuestra debemos poner: Ref: el origen, la web, el libro, etc. Imagen 6. Pilar pandeado. Fuente: https://www.google.es/ search?q=real+buckling&espv=2&biw=1366&bih=667&source =lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwi05dXzxt7JAhWDN D4KHdTCAQwQ_AUIBigB#imgrc=hV0xoq5hmCmDtM%3A Imagen 5. Viga pandeada perteneciente al World Trade Centre. Fuente: http://www.abovetopsecret.com/forum/thread620070/pg7
  • 31. dad la ecuación general para el cálculo de la carga crítica por pandeo para una columna articu- lada en sus extremos. No obstan- te, en la práctica pueden encon- trarse diferentes apoyos en sus terminaciones. Las cargas críticas para columnas con diversas condiciones de so- porte pueden relacionarse me- diante el concepto de longitud efectiva: Finalmente, el cálculo de la carga crítica por pandeo que es capaz de soportar la estructura, en fun- ción de sus enlaces, quedará de- terminado por las ecuaciones expuestas en la imagen 7. la carga crítica correspondiente es cuatro veces mayor que la carga crítica para el caso fundamental. Las magnitudes de las cargas crí- ticas son proporcionales al cua- drado de n. Con gran frecuencia, las formas pandeadas para los modos supe- riores no tienen interés práctico ya que la columna se pandea cuando la carga axial P alcanza el valor crítico mínimo, esto es, en n=1. Se toma como ecuación de partida para el cálculo de la carga crítica: Influencia de los enlaces. Lon- gitud de Pandeo. Se ha demostrado con anteriori- 31Nº10. Febre ro de 2016 A Imagen 7. Influencia de los enlaces en la longitud de pandeo. Fuente: Elaboración propia a partir de datos obtenidos de “JAMES M. GERE. Timoshenko. Resisten- cia de Materiales. Thomson, sexta edición. (pag. 773) REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA: - GERE, J. (2009). Timoshenko. Resistencia de materiales. Thomson, sexta edición. Madrid, España. - SANTO DOMINGO, J. (2008). Tema 10. Pandeo. Escuela Politécnica Superior de Zamora, Zamora, España. Disponible en: http://ocw.usal.es/ ensenanzas-tecnicas/resistencia-de- materiales-ingeniero-tecnico-en-obras- publicas/contenidos/Tema10 - Pandeo.pdf - Resistencia de Materiales. Estructuras. Tema 11. Inestabilidad en barras. Pandeo. Universidad de Sevilla, Sevilla, España. Disponible en: http:// institucional.us.es/geeps/index.php/ descargas-alumbos/111-descargarm/ tema11
  • 32. mano, ya que disponía de una de las necesidades bási- cas para el mismo, la de vivienda en casi cualquier lu- gar. Sus inicios fueron muy básicos, se componía de unas cabañas de madera, barro, y otros elementos natu- rales. Hemos de recordar que no había herramientas sofisticadas como las que hay hoy. Por el momento, unas cabañas de madera eran sufi- cientes hasta que aparecieron nuevas herramientas y nuevas innovaciones, por lo que se cambió la madera y de elementos naturales, al trabajo de la piedra y la cerá- mica. La piedra es más resistente que la madera, y ade- más impermeable, por lo que ofrecía una mejora en la estanqueidad en la construcción. Por una parte, se in- crementaron los tiempos y costes de construcción ya que la piedra es más costosa de trabajar, colocar, y transportar. Por otra, se debía añadir a la superficie un elemento que uniera ambas partes piedras y formase un sólido “único y uniforme”, ya que, de lo contrario, la estructu- ra no tendría la estabilidad necesaria y podría colapsar debido a que toda estructura expuesta a inclemencias del tiempo experimenta movimiento en cualquier eje. Se utilizó una especie de argamasa que consistía en are- nas y cal. Desde los oríge- nes, el hombre, siempre ha bus- cado un lugar donde poder guarecerse de las inclemencias del tiempo e incluso de las fieras sal- vajes. En un pri- mer lugar, al ca- recer de elemen- tos y de forma- ción constructi- va, se eligieron cuevas o cavernas naturales donde se buscaba cobijo, refugio o un lugar de reunión. Más adelante, estas cavidades naturales, presentaban un problemas de disponibilidad y habitabilidad, ya que al ser nómadas, en todos los lugares, no existían cuevas para su uso, así como otros problemas, humedades, poca ventilación, refugio de otros animales… Por lo que se buscó otra forma más útil para la disposi- ción de vivienda en cualquier lugar. Se produjo una revolución importante para el ser hu- ASPECTOS GENERALES DEL ARMADO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN PEDRO MANUEL VÉLEZ GÓMEZ. GRADUADO EN INGENIERÍA MECÁNICA Nº1. Entrada a la cueva de la Pasiega, en el munici- pio de Puente Viesco. Muestra de su ocupación durante el periodo paleolítico, donde se encontraron pinturas rupestres del Paleolítico. Ref.: http:// www.asturnatura.com/ 32 Nº10. Febrero de 2016
  • 33. sión al conjunto mediante transformaciones quími- cas en su masa, que originan nuevos compuestos y for- mado a partir de una mezcla de arcilla y caliza calcina- das y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecerse al contacto con el agua. En algunos casos es muy interesante aumentar o disminuir el tiem- po de fraguado, ya que es necesario adecuarlo al te- rreno sobre el que se va a construir. Para la realización de una construcción ya sea un simple muro de conten- ción, vallado, o incluso una vivienda, se han de realizar unos cimientos acorde a su uso. Para ello, intervienen muchos factores de diseño y cálculo. Entre los más importantes, las cargas a soportar, a más carga, mayor ha de ser la cimentación. Otro aspecto a tener en cuen- ta, es la temperatura, ya que si es cercana a la tempera- tura de congelación 0ºC, no se deberá hormigonar o realizar el hormigón en ningún caso, ya que, de hacerlo, se formaría hielo en el interior del hormigón creando grandes huecos que perjudicarían la integridad y el pos- terior curado del hormigón. Por tanto, es preferible hacerlo siempre con temperatura aceptable 15ºC a 30ºC. En el caso de superar los 35ºC, se ha de tener en cuen- ta que se producirá una evaporación muy rápida del agua, por tanto se ha de prever, tanto en el periodo del mezclado, como en los tiempos de vaciado, para este caso, se pueden utilizar mantas o plásticos preparados para este tipo de situaciones. Sino se realizase una ci- mentación adecuada o mal calculada, el edificio o es- tructura, a lo largo del tiempo sufriría en primer lugar La cal es un ele- mento de endu- recimiento don- de la tierra se endurecía y junto a pequeñas pie- dras, formaba un b u e n “ pe ga me nto ” con el que se formaban cons- trucciones bas- tante sólidas. Estas fueron utilizadas para la construcción de castillos, murallas y fortalezas. En la actualidad tenemos un impresionante legado de construcciones en piedra, como las famosas pirámides de Egipto y las catedrales en muchos lugares de España. La formas y el tipo de construcción son muy variadas, dependiendo de la época en la se reali- zaron las edificaciones. Este fue el primer comienzo de lo que hoy llamamos hormigón. El hormigón es básicamente, agua, cemento y grava, aunque hoy en día, se le añaden unos compuestos lla- mados aditivos para mejorarlo, esto se hace necesario, ya que no en todos los supuestos se tienen las mismas condiciones de trabajo, por ejemplo, humedad, tempe- ratura, curación… El cemento es un material capaz de unir fragmentos de uno o varios materiales y dar cohe- Nº2. El Castillo de Trujillo (Cáceres) es una fortale- za construida entre el siglo IX y el siglo XII. Cons- truido con piedra Ref.: http://conociendotrujillo.wikispaces.com/ Nº 3. Zapata Aislada. Esta zapata servirá como cimentación de un pilar Ref.: http://guiasconcreto.mex.tl/ 33Nº10. Febre ro de 2016
  • 34. Además, el hormigón, por una parte trabaja muy bien a compresión, pero no a tracción, por lo que al ser una estructura “viva” (se mueve), también hay fuerzas a tracción que provocan rotura en el hormigón. Por otra parte las varillas de hierro corrugado trabajan bastante bien a tracción. Véase por ejemplo la tracción de un alambre, para este caso (Figura nº4), si tiramos de un alambre por ambos lados, vemos que este soporta bas- tante bien la tensión, por otra parte, si lo comprimimos se produce el efecto contrario, se deforma, pero si uni- mos una parte (hormigón), que soporta bien la com- presión, y una varilla que soporta bien la tracción, tene- mos un nuevo material que soporta bien ambos casos (tracción y compresión). Por todo ello, los pilares, las cimentaciones, soleras, y todos los elementos construc- tivos, se arman convenientemente con varilla, para que así soporten las cargas producidas a los largo del tiem- po. En cuanto a “cocinar” el hormigón, se deben de tener en cuenta factores como el diseño, uso en obra y durabilidad, teniendo como objetivo en la elaboración del hormigón determinar las proporciones de los ma- teriales componentes de manera que se obtenga las condiciones esperadas del hormigón. la rotura de su estructura, ya sea por cizallamiento, torsión o compre- sión, finalizando en ello la rotura, dete- rioro progresivo de los elementos construidos. El terreno donde se ubica la estructura es la más importan- te de todas en cuan- to al diseño se refiere, ya que un terreno arcilloso, pro- vocará que la cimentación se sumerja más de lo debido y provoque un deterioro de la construcción o incluso desplazarse de su ubicación en exceso. En el caso de la construcción de castillos medievales, no se tenía espe- cial cuidado en el suelo por que se situaba en terreno elevado, siendo este casi siempre de piedra, por lo que ofrecía una buena base de cimentación a pesar del pe- so. Si se quiere realizar una buena cimentación, se ha de elaborar un buen hormigón, para ello se atenderá siempre a la elección correcta del tipo de hormigón que necesitemos. Este hierro es un perfil redondo tipo “varilla” que tiene unas estrías deter- minadas para producir un mayor agarre en el cemento. Estos dos ele- mentos, el hormigón y la varilla co- rrugada, hacen que el cemento tenga mayor coeficiente de elasticidad. Este hierro corrugado, está ensayado a tracción y se puede determinar el límite de rotura, comportamiento elástico, determinación de la corro- sión, siendo estas producidas de acuerdo a unos parámetros estableci- dos según norma. Esto se realiza para asegurar que todas las varillas tengan las similares características. Nº 5 Grosores normalizados o estándar que actualmente ofrece el mercado. Ref.: http://www.fetasa.com.mx/ 34 Nº10. Febre ro de 2016 “El hormigón es básicamente, agua, cemento y grava” Nº 4. Gráfica de comportamiento del hierro Ref.: http://www.sc.ehu.es/
  • 35. En su diseño, tendremos en cuenta la resistencia y el tipo de cemento a razón W/C, para su uso en obra, la fluidez y consistencia necesaria, atendiendo a la dosis de agua y granulometría total (tamaño máximo del ári- do), y finalmente en cuanto a su durabilidad, las condi- ciones ambientales y los ataques agresivos, por ello necesitaremos elegir un tipo determinado de cemento, el uso de aditivos y la dosis mínima de cemento en la mezcla. Por último de todos y no menos importante, está la economía, basada en el uso y la elección de otros ele- mentos que añadidos al cemento, harán nuestro hormi- gón más pobre o más rico en los aspectos descritos anteriormente y, en función de las necesidades y caren- cias de nuestro entorno. Es decir, podremos variar nuestros áridos y cementos en función de las disponi- bilidades que tengamos de acuerdo con las posibilida- des existentes. En cuanto al cálculo, ha de cumplir la norma del Códi- go Técnico de la Edificación, y ha de ser suficiente pa- ra soportar las cargas y los esfuerzos a lo largo de su vida útil. La vida del hormigón puede ser de cientos de años, ya que no requiere mantenimiento alguno, pero sí hemos de tener algunos cuidados para no dañar su in- tegridad previniendo posibles afecciones al mismo. El más famoso es el llamado Aluminosis, que consiste básicamente en un proceso químico y pérdida de volu- men, creando un hormigón poroso, con o disminución de su resistencia y facilitando que la humedad se intro- duzca en el interior de las vigas, y la carbonatación, al reaccionar el CO2 con los silicatos alumínicos, modifica su resistencia, y sobre todo el PH del cemen- to, reduciendo la protección alcalina de la armadura metálica, con el consiguiente colapso de la estructura. También tiene otros factores como el falso fraguado, debido a la hidratación rápida del yeso. El yeso es una sustancia que necesita mucha agua, para su fraguado, pero lamentablemente, no se utiliza para el fraguado del hormigón, sino para fraguado solo del mismo, de- jando con poca agua para el fraguado del hormigón, también por la retracción por exceso de calor de hidra- tación. El exceso de cal, ya sea disuelto en el agua que utilizamos en el hormigón, como de la cal en forma de piedras que podamos encontrar dentro del encofrado. El exceso de cal, es un problema añadido ya que da hormigones atacables por agua pura o ácida, es decir, reacciona con el hormigón creando otros elementos que no son propiamente los que necesitamos para un hormigón apto. También algu- nas reacciones con los áridos del propio hor- migón dando c o m p u e s t o s expansivos. Por lo que se debe prever, los posibles agentes ambientales que se encuentren cerca del hormigón y así realizar los cálculos oportu- nos, antes de realizar el vertido del hormigón. Unas de las recomendaciones para evitar posibles errores a la hora de “cocinar” un buen hormigón es utilizar cemen- to de la menor resistencia posible para que el hormigón que se exija, puesto que dará menos problemas patoló- gicos, y utilizar el mínimo cemento posible para el hor- migón que se exija, puesto que las dosificaciones altas dan problemas de retracción. En el caso que halla sul- fatos, se debe utilizar cemento resistente en sulfatos. Una vez definidos los agentes ambientales, los medios que se van a emplear antes del vertido, podemos reali- zar el mismo mediante las mangueras, o cubetas. Las zonas de encofrado, deben asegurarse convenien- temente, ya que, hay que tener muy en cuenta el peso del hormigón y que no se pueda desplazar la zona deli- mitada de vertido y existan pérdidas del mismo. Se hormigonan las zonas delimitadas, y se produce el fra- guado. Es conveniente vibrarlo para así eliminar las burbujas de aire y así eliminar defectos en el hormigón. Finalmente, esperaremos un mínimo de 28 días de curación, y desencofrare- mos. Desde este momento ya dispondre- mos de nuestro hormigón ter- minado. Nº 6. Hormigonera de bricolaje realizando con- creto y posterior vertido en carretilla. 35Nº10. Febre ro de 2016 REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA: -http://www.imcyc.com/ -Braja M. Das, Fundamentos de la I n g e n i e r í a d e C i m e n t a c i o n e s . B o s t o n , Massachusetts, Estados Unidos, Ed. Cengage Learning. 2007 ISBN 9786074817478.
  • 36. INTRODUCCIÓN Desde tiempos inmemorables el ser humano ha aprovechado la energía cinética del viento para su propio provecho y desarrollo. Barcos vikingos, cuyas velas impulsaban las naves hacia delante por los mares, molinos tanto de eje vertical como de eje horizontal empleados en casi todo el mundo para moler los cerea- les y obtener así la arena (con origen en el siglo VII AC en Asia), molinos de bombeo de agua, etc. Todos ellos tienen un elemento en común: una superficie de capta- ción de viento en forma de vela, aspa o pala. No fue hasta el siglo XIX cuando la energía se empezó a ex- pandir a gran escala, con punto de inicio en EEUU, donde se fabricaron más de 6 millones de molinos para bombeo de agua. Sin embargo, no fue hasta el final de este siglo cuando aparecieron las primeras turbinas eó- licas como dispositivo de producción de energía eléc- trica. Los daneses fueron los pioneros en este campo. Desde entonces hasta el día de hoy, tanto el tamaño como la tecnología y potencia de los aerogene- radores no ha hecho más que aumentar. Podemos en- contrar modelos cuyas aspas tienen el tamaño de una piscina olímpica (50 metros). Sobre la carcasa en la que se albergan sus componentes, se dice que cabría más de una veintena de personas sin problema. En la figura 1 se puede apreciar ligeramente la gran envergadura de los aerogeneradores de gran potencia. La energía eólica es respetuosa con el medio ambiente, ya que no contri- buyen a la emisión de gases de efecto invernadero, no genera residuos, es autóctona y un recurso inagotable. Sin embargo, existen ciertos inconvenientes como son el impacto visual (no existente en los parques eólicos marinos u offshore) y la dependencia de algo tan irre- gular como es el viento. A pesar de todo ello, la energía eólica constituye sin duda una de las posibles solucio- nes futuras que probablemente combinada con otras, nos ayude a eliminar la dependencia de los combusti- bles fósiles y consigamos revertir el cambio climático y proteger el medio ambiente. CLASIFICACIÓN DE AEROGENERADORES Los aerogeneradores, atendiendo a su disposi- ción a la hora de interceptar el viento, es decir, según la posición del eje de rotación se clasifican en aerogenera- dores de eje vertical y de eje horizontal. En éstos últi- mos el rotor gira en un plano perpendicular a la direc- ción del viento, esto es con el eje de giro paralelo al suelo. La principal ventaja de esta configuración es la posibilidad de ubicar las aspas a gran altura, donde el viento circula a mayor velocidad y por tanto transporta mayor energía cinética. La mayoría de aerogeneradores modernos emplean este tipo de construcción. Los aerogeneradores de eje vertical, como su propio nombre indica el eje de giro está situado per- ENERGÍA EÓLICA JOSÉ MANUEL IBÁÑEZ POVEDA. INGENIERO INDUSTRIAL 36 Nº10. Febrero de 2016 Figura 1: Envergadura aerogeneradores Ref: blogs.elpais.com
  • 37. pendicular al suelo. Como principal ventaja, destaca el hecho de que no es necesario sistema de orientación de la superficie de captación, ya que sea cual sea la direc- ción del viento, será captada por la misma. En la actua- lidad prácticamente no se utilizan. Existen dos configu- raciones comerciales de esta categoría: los aerogenera- dores Darrieus y las máquinas Savonius. La torre es el elemento principal de sujeción de todo el conjunto, sobre el que se asientan el resto de elementos, además de proporcionar estabilidad a pesar de las fuertes cargas de viento. Su tamaño ha de ser el adecuado para que el rotor esté situado a la altura co- rrecta y captar así la mayor cantidad de viento posible. En ocasiones, llegan a superar los 100 metros de altura. Suelen estar fabricadas de acero (tanto las torres tubu- lares como las de celosía, que son las más empleadas) y tienen una forma cónica, cuya parte más estrecha se encuentra en contacto con la góndola. Al ser parcial- mente huecas, pueden albergar en su interior diversos componentes como el sistema de control o el transfor- mador. La góndola es el componente que da aloja- miento a los diversos sistemas eléctricos y mecánicos de los que se compone el aerogenerador, protegiéndo- los de la lluvia, nieve, entrada de aves, etc. Se encuentra situada en la parte más alta de la torre, donde el rotor (adosado a ella) conseguirá captar mayor cantidad de energía cinética, ya que la velocidad del viento aumenta con la altura. Además de los citados elementos, tam- bién se suele instalar sobre ella diversos elementos de medida como son el anemómetro o la vela, que pro- porcionaran información de forma constante al centro de control del parque eólico. Existe un mecanismo que permite que la góndola gire respecto de la torre con el objetivo de situar el rotor perpendicular al viento. Esto se consigue con la ayuda de rodamientos y motores eléctricos seleccionados para cada modelo de aerogene- rador. El rotor es uno de los principales protagonis- tas a la hora de capturar la energía del viento, que pos- teriormente latransformará en energía mecánica de ro- tación. Se encuentra formado por varias palas (generalmente tres) que se unen en un elemento central denominado buje, que a su vez está conectado con el resto de la cadena mecánica. Las palas suelen estar fa- bricadas con fibra de vidrio y resina de poliéster, aun- que también es frecuente reforzar las zonas sometidas a esfuerzos mayores con fibra de carbono. Se ha com- probado que los rotores con 2 ó 3 palas tienen un ma- yor rendimiento que los de 1 única pala. Sin embargo, el aumento de rendimiento a partir de la tercera pala es mucho menor, por lo que suele ser 3 el número de pa- las empleadas. El sistema de orientación será el encargado Figura 2: Partes de un aerogenerador Ref: www.gecalsa.com 37Nº10. Febre ro de 2016
  • 38. Otro elemento muy importante que se instala es el freno mecánico, que cumplirá dos funciones en el conjunto. En primer lugar, permitirá que el rotor esté totalmente parado cuando se vayan a realizar labo- res de mantenimiento al aerogenerador (posición de "parking). En segundo lugar, es el elemento que va a frenar la velocidad de rotación del rotor en los casos en los que la velocidad del viento sea excesiva (por ejem- plo) y ponga en peligro la integridad física de los siste- mas, principalmente mecánicos. Los últimos modelos incorporan frenos de disco, fabricados en materiales que será capaces de soportar las grandes temperaturas que se alcanzan. Los aerogeneradores modernos, además de los frenos mecánicos, incorporan un sistema de frenos aerodinámicos, que se basan en la variación del ángulo de "ataque" de la pala sobre el viento. Los dispositivos que incorporan este sistema son conocidos como aero- generadores de paso variable. Aquéllos que, por el con- trario, no disponen de tal tecnología, son denominados aerogeneradores de paso fijo. Estos últimos poseen la ventaja de una mayor sencillez mecánica y electrónica, con la consecuente reducción económica. El inconve- niente es que son menos eficientes que los de paso va- riable. d e a c t i - var/desactivar los motores eléctri- cos citados ante- riormente con el objetivo de tener el rotor orientado perpendicular- mente en la direc- ción del viento en todo momento. El generador es el principal componente eléc- trico existente en todas las tecnología de producción de electricidad. Es el elemento que transforma la energía mecánica de rotación en energía eléctrica, gracias al electroimán y a las bobinas existentes en su interior. En los aerogeneradores de de pequeño tamaño para pro- ducción de poca potencia, se emplean generadores de corriente continua. No obstante, en la mayoría de los casos se instalan generadores de alterna trifásicos a 50 Hz, con valor de salida 690 voltios eficaces. El elemento que se instala a continuación del generador es, por regla general, el transformador, cuya función consiste en elevar la tensión hasta valores entre 20 y 30 kV para su transporte en media tensión. Suelen estar situados en la base de la torre, en el hueco interior de la sección de la misma. Cada vez se tiende a aumen- tar más el nivel de tensión para el transporte de la ener- gía, con el consecuente ahorro que supone. La multiplicadora es el dispositivo encargado de adaptar la velocidad de giro del rotor (de 17 a 48 rpm generalmente) a la velocidad de giro del generador (de 1000 a 1500 rpm). Se trata, pues, de una caja de engranajes que tendrá una relación de multiplicación concreta para cada caso. Es importante que este ele- mento vaya asociado a amortiguadores elásticos que minimicen los ruidos y las vibraciones. Aunque existe una cierta cantidad de pérdidas mecánicas por roza- miento en este elemento, la eficacia general es bastante alta y suele rondar entre el 95 y el 98%. Existe ciertas configuraciones de aerogeneradores que no requieren el empleo de multiplicadora, sin embargo la mayoría de ellos sí la incluyen. Figura 4: Interior de la góndola Ref: renovablescjc.blogspot.com 38 Nº10. Febre ro de 2016 Figura 3: Parque offshore. Ref: :www.evwind.com
  • 39. VELOCIDAD EN AEROGENERADORES Los sistemas de regulación de velocidad se van a encargar de establecer el régimen de giro apropiado para el rotor en función de la velocidad del viento. Así pues, existe principalmente tres tipos de configuracio- nes. En los aerogeneradores de velocidad fija el ro- tor gira a una velocidad prácticamente constante, sin importar la velocidad del viento. Existe un parámetro conocido como velocidad especifica λ, que es el cociente entre la velocidad de la punta de la pala entre la velocidad del viento. Existe una velocidad específica en la que el rendimiento del aerogenerador es máxima. Por lo tanto, se comprueba que la desventaja de los aerogeneradores de velocidad fija va a ser el hecho de que el rotor únicamente trabajará en la zona óptima para una determinada velocidad del viento. En los sistemas de velocidad variable el ro- tor tiene permitido girar a distintas velocidades, depen- diendo de la velocidad del viento. La velocidad especí- fica será en todo caso la misma y se ajustarán los pará- metros para que sea siempre lo más cercana posible a la velocidad específica óptima, consiguiendo así en to- do momento el rendimiento máximo del aerogenera- dor, incluso para bajas velocidades de viento. El primer inconveniente de este sistema aparece con la corriente de salida. Al cambiar la velocidad, la frecuencia de sali- da no es 50 Hz, que es la que ha de presentar la señal para poder ser vertida en la red. Debido a este hecho, será necesario incluir un convertidor de frecuencia tras el generador. Este tipo de sistema será, pues, más caro que el análogo de velocidad fija y, además, supondrá otro elemento en el que se van a producir pérdidas de potencia. Los aerogeneradores de dos velocidades constituyen una tercera alternativa en cuanto a veloci- dad de giro se refiere. Como su propio nombre indica, existe la posibilidad de elegir dos posibles ritmos de giro, uno mayor para plena carga y otro menor para vientos con poca energía cinética. Este tipo de aeroge- neradores funciona mejor si las palas son de paso va- riable. Una posi- ble manera de implementar la doble velocidad consiste en insta- lar dos generado- res distintos en paralelo. Es in- mediato deducir que el principal inconveniente es el aumento de coste. La energía eólica presenta, sin duda, un futuro muy prometedor. A pesar del actual elevado coste del kWh producido, supone una tecnología con un gran potencial, ya que además de emplear un recurso inago- table como es el viento, tiende a reducir sus costes y ser más competitiva con el paso del tiempo. Existen interesantes proyectos de futuro en los que se emplea la energía eólica para elevar agua a un depósito situado a cierta altura. El agua se deja caer por una tubería y moverá una turbina para producir energía eléctrica. De esta manera, se le da una solución sofisticada a la des- ventaja de la aleatoriedad del viento, convirtiendo el sistema en un suministro más fiable sin empleo de ba- terías. Aquéllos momentos en los que la velocidad del viento sea suficiente, se elevará todo el agua posible. De esta forma, cuando la velocidad del viento sea muy baja o nula, el agua almacenada en el estanque permiti- rá seguir produciendo energía eléctrica. En la Figura 3 se puede observar otro proyecto eólico con mucho futuro: los parques offshore. Al encontrarse alejados de la costa (están situados en alta mar) no producen un impacto visual negativo. La tendencia a la construcción de estos parques no hace más que aumentar. Supone, a ciencia cierta, un paso hacia el futuro y a la ansiada protección del medio ambiente. Figura 5: Aerogenerador aislado. Ref: www.renovablesverdes.com 39Nº10. Febre ro de 2016 El sistema de frenado mecánico protege la cadena mecánica frente a las fuertes rachas de viento.