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El comportamiento de las luciérnagas en el diseño de puentes

Investigadores de la UPV desarrollan un método que minimiza costes y emisiones de CO2 en puentes de hormigón partir de patrones de luciérnagas.

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Víctor Yepes, José Vicente Martí y Tatiana García, investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón de la Universitat Politècnica de València (ICITECH-UPV), han desarrollado una metodología que permite minimizar las emisiones de dióxido de carbono (CO2) y los costes de los puentes de carretera de vigas de hormigón -en concreto, los de vigas de hormigón pretensado prefabricadas con sección transversal en doble U- a partir de la simulación con ordenador, a la hora del diseño de la infraestructura, del comportamiento social de las luciérnagas.

Víctor Yepes, José Vicente Martí y Tatiana García, investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón de la Universitat Politècnica de València

Las luciérnagas se comportan de forma inteligente como colectivo, y basan su comportamiento social en la luminosidad que emiten (luciferina), generando unos patrones válidos cuando se trasladan al diseño de puentes de carretera de vigas de hormigón.

Ahorros de entre un 20% y un 50% de costes

Su característica más distintiva es el cortejo nocturno, explica Víctor Yepes. Los machos patrullan en busca de pareja con un vuelo característico, mientras emiten secuencias de destellos de luz propios de cada especie a las que las hembras de la misma pueden responder con destellos específicos, dando lugar al apareamiento.

Cada luciérnaga selecciona utilizando un mecanismo probabilístico, un vecino que tiene un valor más alto de luciferina que el suyo propio, y se mueve hacia él. Trasladando este comportamiento al diseño de los puentes, se han conseguido ahorros que oscilan entre un 20 y un 50% con respecto al diseño de puentes reales.

Reducción muy significativa también de las emisiones de CO2

Además, los resultados indican que, de media, la reducción de cada euro en coste permite ahorrar hasta 1,75 kg en emisiones de CO2, un dato de gran importancia cara a la reducción de gases de efecto invernadero, responsables del calentamiento global del planeta.

Metodología desarrollada a partir de un algoritmo híbrido de optimización y el recocido simulado

En el desarrollo de la nueva metodología, los investigadores han utilizado un algoritmo híbrido de optimización por enjambre de luciérnagas (glow worm swarm optimization, GSO) y el recocido simulado (simulated anneling, SA), denominado SAGSO.

En este algoritmo, comenta Yepes, la estructura del puente se define a partir de 40 variables, que incluyen los tipos de materiales y las armaduras de la viga y la losa. El algoritmo considera cada puente como una luciérnaga, de forma que un puente de menor coste o emisiones presenta un mayor valor de luciferina, es decir, resulta más prometedor en la búsqueda de mejores soluciones. Este principio permite optimizar al máximo su diseño.

Eficacia probada en la simulación de diseño de un puente en la autovía del Mediterráneo

Para comprobar la eficacia de esta nueva metodología, los investigadores del ICITECH-UPV la aplicaron a la simulación de diseño de un puente real, el viaducto 1 del tramo Muro de Alcoy-Puerto de Albaida del proyecto de construcción de la autovía del Mediterráneo.

Aplicando nuestra metodología, el coste total del puente optimizado habría sido un 50% más barato, sin merma de calidad o seguridad; concluye Yepes. Este trabajo se enmarca dentro del proyecto HORSOST, financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad.

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