Luciérnaga. Imagen: Hectonichus. Fuente: Wikipedia.
Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón de la Universitat Politècnica de València (Icitech-UPV) han desarrollado un método que minimiza las emisiones de dióxido de carbono y los costes de los puentes de carretera hechos 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, al diseñar la infraestructura, del comportamiento social de las luciérnagas.
Las luciérnagas basan su comportamiento social en la luminosidad que emiten (provocada por la molécula luciferina, también presente en otros seres vivos). "Su característica más distintiva es el cortejo nocturno", explica el investigador Víctor Yepes en la nota de prensa de la UPV, recogida por el Instituto de la Ingeniería de España. "Los machos patrullan en busca de pareja con un vuelo característico, mientras emiten secuencias de destellos de luz propias de cada especie a las que las hembras pueden responder con destellos específicos, dando lugar al apareamiento".
"Cada luciérnaga selecciona", prosigue Yepes, "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". Además, de media, la reducción de cada euro en coste permite ahorrar hasta 1,75 kg en emisiones de CO2.
Las luciérnagas basan su comportamiento social en la luminosidad que emiten (provocada por la molécula luciferina, también presente en otros seres vivos). "Su característica más distintiva es el cortejo nocturno", explica el investigador Víctor Yepes en la nota de prensa de la UPV, recogida por el Instituto de la Ingeniería de España. "Los machos patrullan en busca de pareja con un vuelo característico, mientras emiten secuencias de destellos de luz propias de cada especie a las que las hembras pueden responder con destellos específicos, dando lugar al apareamiento".
"Cada luciérnaga selecciona", prosigue Yepes, "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". Además, de media, la reducción de cada euro en coste permite ahorrar hasta 1,75 kg en emisiones de CO2.
Algoritmo
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.
"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", explica Yepes. "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."
Comprobación
Para comprobar la eficacia de este método, lo 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.
"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.
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.
"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", explica Yepes. "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."
Comprobación
Para comprobar la eficacia de este método, lo 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.
"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.