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Víctor Yepes Piqueras
LICENCIA
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.
Curso gratuito MOOC: Encofrados y las cimbras en obra civil y edificación
Acerca de este curso MOOC de la UPV
Este es un curso básico de construcción de obras civiles y de edificación con encofrados y cimbras organizado y avalado por la Universitat Politècnica de València. Es un curso que no requiere conocimientos especiales y está diseñado para que sea útil a un amplio abanico de profesionales con o sin experiencia, estudiantes de cualquier rama de la construcción, ya sea universitaria o de formación profesional. Además, el aprendizaje se ha escalonado de modo que el estudiante puede profundizar en aquellos aspectos que más les sea de interés mediante documentación complementaria y enlaces de internet a vídeos, catálogos, etc.
En este curso aprenderás las distintas tipologías y aplicabilidad de los encofrados y las cimbras utilizados en obras de ingeniería civil, de edificación y en la industria del prefabricado. Se índice especialmente en la comprensión del empuje del hormigón fresco sobre los encofrados, en los aspectos relacionados con la seguridad en los trabajos de cimbrado, descimbrado, encofrado y desencofrado. Se estudia con detalle el cimbrado y descimbrado de plantas sucesivas en edificación y se abordan los encofrados y cimbras empleados en puentes, túneles, estructuras en altura, edificios, entre otros: encofrados telescópicos, trepantes, deslizantes, encofrados túnel, cimbras autolanzables, cimbras autoportantes, etc.
El contenido del curso está organizado en 4 módulos, cada uno con 4 secuencias de aprendizaje que permiten, con una dedicación menor a una hora diaria, aprender los aspectos básicos de los encofrados y las cimbras. Cada semana se trabaja un módulo, teniendo el curso una duración estimada de un mes.
El inicio del curso es el 12 de junio de 2018, y la finalización, el 9 de julio de 2018. La inscripción la puedes realizar en el siguiente enlace: https://www.upvx.es/courses/course-v1:IngenieriaDeLaConstruccion+encofrados+2018-01/about
Lo que aprenderás
Al finalizar el curso, los objetivos de aprendizaje básicos son los siguientes:
- Comprender la utilidad y las limitaciones de las estructuras auxiliares (encofrados y cimbras) en la construcción de obras civiles y de edificación
- Evaluar y seleccionar el mejor tipo de encofrado y cimbra necesario para una construcción en unas condiciones determinadas, considerando la economía y la seguridad
Programa del curso
- ¿Qué hacer antes de empezar a construir una estructura de hormigón?
- Oficios perdidos en la historia actual de España: el encofrador
- ¿Qué son y para qué sirven los encofrados?
- Elementos auxiliares y funcionalidad de los encofrados
- Clasificación de los sistemas de encofrado
- Medidas de seguridad durante el desencofrado
- Empuje del hormigón fresco sobre un encofrado
- Métodos de cálculo del empuje del hormigón fresco
- Encofrado prefabricado para pilares
- Construcción de un forjado reticular
- Mesas encofrantes o sistemas pre-montados
- Construcción mediante encofrados túnel
- Moldes para hormigón prefabricado
- Mesas basculantes para la fabricación de paneles prefabricados
- Encofrados trepantes
- Encofrados deslizantes
- Carros de encofrado para túnel
- Carros de encofrado para construcción de puentes por avance sucesivo
- Clases de diseño de cimbras según la norma UNE-EN 12812
- Cimbrado, recimbrado, clareado y descimbrado de plantas consecutivas
- Precauciones específicas relativas al montaje y desmontaje de cimbras y encofrados
- Cimbras y encofrados hinchables
- Componentes de una cimbra montada con elementos prefabricados
- Precauciones para el montaje de la cimbra de un puente
- Cimentación de la cimbra de un puente losa
- Cimbras cuajadas en la construcción de puentes
- Cimbras porticadas en la construcción de puentes
- Definición de cimbra autolanzable
- Clasificación de las cimbras autolanzables
- Cimbra autolanzable frente a otros procedimientos constructivos
- Parámetros para seleccionar una cimbra autolanzable
- Elementos de una cimbra autolanzable
- Construcción de puentes mediante autocimbra bajo tablero
- Construcción de puentes mediante cimbra autolanzable sobre tablero
- Construcción de puentes mediante lanzador de vigas
- Construcción de puentes por dovelas mediante cimbras autoportantes
- Construcción de puentes arco con armaduras rígidas (autocimbras)
Conozca al profesor
Catedrático de Universidad. Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Universitat Politècnica de València
Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos (1982-1988). Número 1 de promoción (Sobresaliente Matrícula de Honor). Especialista Universitario en Gestión y Control de la Calidad (2000). Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos, Sobresaliente “cum laude”. Catedrático de Universidad en el área de ingeniería de la construcción en la Universitat Politècnica de València. Su experiencia profesional se ha desarrollado fundamentalmente en Dragados y Construcciones S.A. (1989-1992) como jefe de obra y en la Generalitat Valenciana como Director de Área de Infraestructuras e I+D+i (1992-2008). Ha sido Director Académico del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (2008-2017), obteniendo durante su dirección la acreditación EUR-ACE para el título. Profesor Visitante en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Investigador Principal en 5 proyectos de investigación competitivos. Ha publicado 81 artículos en revistas indexadas en el JCR. Autor de 8 libros, 22 apuntes docentes y más de 250 comunicaciones a congresos. Ha dirigido 12 tesis doctorales, con 4 más en marcha. Sus líneas de investigación actuales son las siguientes: (1) optimización sostenible multiobjetivo y análisis del ciclo de vida de estructuras de hormigón, (2) toma de decisiones y evaluación multicriterio de la sostenibilidad social de las infraestructuras y (3) innovación y competitividad de empresas constructoras en sus procesos.
Montaje de vigas artesa en pasos superiores
Las vigas artesa prefabricadas constituyen elementos de sección en forma de U abierta con alas hacia el exterior de la viga. Este tipo de estructuras supuso un salto tecnológico en la prefabricación de los años 80 del siglo XX. Conforman una sección celular cerrada, situada entre la sección en cajón y la doble T. Se emplean para luces de pilas entre 25 y 45 m con vanos simplemente apoyados, llegando hasta los 60 m con vanos en cantilever. Lo habitual es disponer un par de piezas en sección transversal, con separaciones entre 5,5 y 6,5 m, con anchos de tablero entre 11,0 y 14,0 m. Son habituales los cantos de 1/20 de la luz, con cantos típicos entre 0,80 y 2,60 m. También es una sección muy adecuada para tableros de puentes de AVE, con un ancho de tablero de 14,0 m.
La maniobra de colocación de este tipo de vigas requiere grúas de gran capacidad de carga y una perfecta coordinación para su puesta en obra. En el vídeo que os presento se puede ver el izado e instalación de una viga artesa típica. Hay que tener en cuenta que los pesos de estas piezas pueden llegar a más de 2300 Kp/m, lo que supone izados del orden de 100 toneladas. En estos casos queda perfectamente justificada la optimización en coste y en peso de las piezas.
Referencias:
PENADÉS-PLÀ, V.; GARCÍA-SEGURA, T.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2018). An optimization-LCA of a prestressed concrete precast bridge. Sustainability, 10(3):685. (link)
MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J. (2013). Design of prestressed concrete precast road bridges with hybrid simulated annealing. Engineering Structures, 48:342-352. DOI:10.1016/j.engstruct.2012.09.014. ISSN: 0141-0296.(link)
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; LUZ, A. (2014). Diseño automático de tableros óptimos de puentes de carretera de vigas artesa prefabricadas mediante algoritmos meméticos híbridos. Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Diseño en Ingeniería, 30(3), 145-154. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.rimni.2013.04.010. (link)
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2015). A memetic algorithm approach to designing of precast-prestressed concrete road bridges with steel fiber-reinforcement. Journal of Structural Engineering ASCE, 141(2): 04014114. DOI:10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001058
MARTÍ, J.V.; GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V. (2016). Structural design of precast-prestressed concrete U-beam road bridges based on embodied energy. Journal of Cleaner Production, 120:231-240. (link)
YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GARCÍA-SEGURA, T. (2015). Cost and CO2 emission optimization of precast-prestressed concrete U-beam road bridges by a hybrid glowworm swarm algorithm. Automation in Construction, 49:123-134. DOI: 10.1016/j.autcon.2014.10.013 (link)
YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GARCÍA-SEGURA, T.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2017). Heuristics in optimal detailed design of precast road bridges. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 17(4):738-749. (link)
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Izado defectuoso de pasarela metálica
Las operaciones de izado de grandes cargas son, en ocasiones, los procedimientos más complicados en determinadas construcciones. En el vídeo que os paso a continuación podemos ver cómo una pasarela metálica de 40 toneladas, valorada en más de un millón de euros, se ha deformado por haber cambiado el sistema de izado previsto en proyecto. En efecto, la estructura se iba a levantar con una única grúa de 500 toneladas, pero en el último momento, se cambió el procedimiento de izado a dos grúas más pequeñas, una de 350 toneladas y otra telescópica. Lo que ocurrió es que la estructura levantada en tándem introdujo esfuerzos no previstos en el proyecto y provocó la deformación del puente. Por cierto, el vídeo se grabó el 21 de febrero de 2013 en Omagh, Irlanda del Norte. Espero que os guste. Agradezco a Enrique Montalar el enlace.
Transporte del hormigón
L
a elección de los medios más apropiados para transportar el hormigón hasta el punto de vertido están supeditados a un conjunto de factores relacionados con:
- Las características del hormigón
- Las condiciones de la obra
- El volumen de hormigón y la distancia de transporte. En general deben evitarse transportes prolongados especialmente con hormigones poco consistentes en los que puedan producir más fácilmente fenómenos de segregación
Los medios utilizados continuos o discontinuos, deben preverse coordinando el volumen de hormigón de llegada con el ritmo de vertido y los medios de compactación. Como medios de transporte discontinuo pueden emplearse camiones hormigonera, camiones volquete, tolvas móviles, cubas, carretillas, dumpers, blondines, etc. Para el suministro continuo del material, los medios más usuales son la cinta transportadora y la impulsión o bombeo del hormigón por tubería.
Cualquiera que sea la forma de transporte, deben cumplirse las siguientes condiciones:
- Durante el transporte no deben segregarse los áridos gruesos, lo que provocaría en el hormigón pérdidas de homogeneidad y resistencia. Deben evitarse las vibraciones y choques, así como un exceso de agua, que favorecen la segregación. Los áridos rodados son más propicios a segregarse que los de machaqueo, dado el mayor rozamiento interno de estos últimos.
- Debe evitarse que el hormigón se seque durante el transporte.
- Si al llegar al tajo de colocación el hormigón acusa un principio de fraguado, la masa debe desecharse y no ser puesta en obra.
- Cuando se empleen hormigones de diferentes tipos de cemento, se limpiará cuidadosamente el material de transporte antes de hacer el cambio.
Os dejo a continuación un vídeo Politube donde se explica con mayor detenimiento este tema. Espero que os sea útil.
Referencias:
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 pp.
Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.
Encofrado prefabricado para pilares
Los encofrados pueden ser esencialmente de dos tipos, el “tradicional” de madera y los prefabricados, normalmente metálicos y de madera, aunque también se pueden utilizar otros materiales como el plástico o el cartón plastificado. Lo habitual hoy día es el uso de encofrado metálico debido a sus mayores rendimientos. Estos encofrados suelen suministrarse por empresas especializadas, siendo muy importante elegir el sistema comercial que más se adapte a las necesidades o a los procesos de trabajos previstos.
En el caso del uso para pilares o columnas, los encofrados (más…)
Bomba peristáltica o de rotor para hormigón
Las bombas peristálticas o de rotor para hormigón están compuestas por dos rodillos de presión giratorios, instalados en una carcasa, cuyo interior se encuentra a presión inferior a la del exterior. Al girar, los rodillos comprimen al vacío una manguera flexible fabricada con malla de acero de larga duración, a través de las cuales es impulsado el hormigón. La operación se realiza en un vacío de 0,8-0,9 bar y de esta forma el tubo recupera su forma produciendo el efecto de succión. Puede incluso funcionar como una bomba aspirante de agua si gira al revés. Además, la marcha atrás permite solucionar fácilmente atascos, recuperar el hormigón que quede en la tubería y realizar una limpieza cómoda. El rotor es accionado por un motor hidráulico.
Así, como consecuencia de la diferencia de presiones entre la carcasa y el agitador se produce sobre el hormigón un efecto de succión, haciendo que el hormigón fluya de forma continua hacia la manguera. El caudal es función del diámetro de la tubería y de la velocidad de rotación del rotor. A diferencia de las bombas de pistón, la unión manguera-conducción es directa sin desvíos ni cambio de sección.
La presión de bombeo es de media a baja, con una muy buena estanqueidad, con un mantenimiento sencillo y donde la pieza de mayor desgaste es el propio rotor y la manguera flexible. Sin embargo, sólo pueden ser bombeados hormigones muy trabajables, perdiéndose solidez para trabajos duros que requieran altas presiones.
El equipo puede montarse sobre camión y la bomba hidráulica que mueve el rotor puede estar acoplada al motor diésel del camión. En caso de ir la bomba remolcada, dispone de un motor propio de accionamiento.
Principales ventajas:
- Economía
- Simplicidad de funcionamiento
- Sencillez en el acoplamiento y regulación
- Sin problemas de desgaste de válvulas y prácticamente la única pieza que requiere una reposición relativamente frecuente por desgaste de la misma, es la manguera y al cabo de unos 2000-2500 m3. Además estos primeros fallos pueden apreciarse por las manchas que las salpicaduras de hormigón producen sobre las ventanas de la carcasa.
Aplicaciones:
- Para obras pequeñas o medianas con alcances no excesivos (20-25 m)
- Posibilidad de instalación en equipos móviles o estacionarios.
- Posibilidad de uso para gunitado por vía húmeda
Veamos algunos vídeos para ver cómo funciona la bomba.
Referencias:
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 pp.
PUTZMEISTER. Tecnología del hormigón para bombas de hormigón. http://www.pmw.co.in/pm_india/data/BP_2158_E.pdf
Mezcladora de hormigón de eje horizontal
Esta mezcladora de hormigón tiene como principio de funcionamiento el giro de la mezcla en el interior de una cuba cilíndrica fija de eje horizontal. Unas paletas elevan por turno pequeñas cantidades de mezcla que vuelven a caer en la masa cuando la pala está en la parte superior de su curso. Se pueden describir dos tipos de mezcladoras, de simple o doble eje:
- Mezcladora de eje horizontal de lámina helicoidal: Un eje horizontal motor arrastra, de una parte, paletas unidas al extremo de unos radios, y de otra parte, una lámina helicoidal. El vaciado se hace por una trampilla inferior cerrada por una mariposa mandada por un pistón de aire comprimido. El bastidor de la mezcladora lleva lateralmente un motor, normalmente eléctrico. La cuba y las paletas van recubiertas de acero de alta resistencia. Su capacidad se encuentra entre 0,5 y 4 m3. El tamaño máximo de árido admitido es de 180 mm. Esta mezcladora tiene un uso habitual en la fabricación de morteros.
- Mezcladora de doble eje horizontal: Consta por dos ejes de paletas que giran en sentido inverso, creando corrientes de circulación entre las dos cubas. Su accionamiento se realiza mediante dos motores eléctricos y dos reductores epicicloidales sincronizados mecánicamente. El vaciado central se hace por una trampilla inferior cerrada por una mariposa semicilíndrica, siendo la descarga rápida. Es idónea para prefabricados de hormigones ligeros, porque evita la sedimentación por densidades.
A continuación os paso un vídeo de una mezcladora de lámina helicoidal de la marca ELBA.
Aquí os dejo el funcionamiento de una mezcladora de doble eje.
Referencias:
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 pp.
Fabricación de hormigones
El objetivo del diseño y fabricación del hormigón es obtener una mezcla que posea un mínimo de determinadas propiedades tanto en estado fresco como endurecido, al menor costo de producción posible. Es muy importante conseguir la mezcla óptima en las proporciones precisas de áridos de distintos tamaños, cemento y agua. Sin embargo, no hay una mezcla óptima que sirva para todos los casos. Para establecer la dosificación adecuada en cada caso se debe tener en cuenta la resistencia mecánica, factores asociados a la fabricación y puesta en obra, así como el tipo de ambiente a que estará sometido.
Las materias primas, tras haber sido sometidas a los pertinentes controles de calidad se almacenan en silos y tolvas especialmente diseñadas. La dosificación de estas materias primas se hace de forma automática. La unidad central remite las órdenes a los sistemas de pesado que dosifican el material en las proporciones adecuadas según su aplicación. Esto permite garantizar la homogeneidad entre los distintos pedidos de hormigón suministrados. Determinada la dosificación más adecuada, en la planta de hormigón hay que medir los componentes, el agua en volumen, mientras que el cemento y áridos se miden en peso.
El amasado del hormigón puede realizarse por amasadoras fijas o móviles. Este amasado se podrá realizar por alguno de los siguientes procedimientos: totalmente en amasadora fija, iniciado en amasadora fija y terminado en amasadora móvil o bien iniciado en amasadora fija y terminado en amasadora móvil, antes de su transporte.
El proceso de fabricación del hormigón en central puede ser de dos tipos:
- Fabricación en amasadora. En esta modalidad las materias primas constituyentes del hormigón se pesan en seco mediante básculas y se introducen en la amasadora, donde se mezclan con el agua y se homogeniza la pasta. Posteriormente se vierte en el camión hormigonera que realizará su trasporte hasta la obra.
- Dosificación en planta y mezcla en camión hormigonera. En este caso las materias primas se pesan y son vertidas directamente en la cuba del camión hormigonera que en este caso será responsable tanto de la mezcla de los componentes y homogenización de la masa como de su transporte hasta la obra.
Las materias primas se introducen en la amasadora o camión hormigonera, dependiendo del proceso empleado, y se mezclan y homogenizan mediante el movimiento giratorio de las aspas de la amasadora o la cuba del camión. El mezclado debe hacerse de tal forma que asegure la homogeneidad del hormigón. Se recomienda el uso de hormigoneras en obras pequeñas y solicitarlos a una planta de fabricación de hormigones para obras medianas y grandes. En caso de que se realice manualmente deben extremarse los cuidados durante su elaboración, el agua debe dosificarse por volumen, el cemento y los áridos por peso. Para el transporte al lugar de empleo se emplean medios que no varien la calidad del material, sin experimentar variación sensible en las caractereísticas que poseían recién amasadas. El tiempo transcurrido no debe ser superior a hora y media desde su amasado.
Para aclarar algunos de estos aspectos, os dejo un vídeo presentado por el profesor Antonio Garrido sobre la fabricación de hormigones. Este vídeo ha sido realizado por el servicio Polimedia de la Universidad Politécnica de Cartagena. Espero que os guste.
Os dejo también otros vídeos sobre el tema:
Referencias:
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 pp.
Bombeo de hormigón para sistemas estructurales
El transporte de hormigón por tubería ha adquirido gran importancia en los últimos años. Se atribuye al general aumento de la mecanización de las obras y a la intensificación del empleo del cemento en las estructuras y demás elementos. Este impulso se basa especialmente en las mejoras de las técnicas de las máquinas y en nuevas evoluciones que hacen más económico el transporte de hormigón en tubería.
Este tipo de transporte tiene una beneficiosa repercusión económica en las obras. Un hormigón que se pueda transportar sin dificultad a través de tubería responde a las exigencias generales de la construcción en lo que respecta a la trabajabilidad y características resistentes.
Las técnicas de transporte de hormigón por tubería comenzaron a emplearse a principios del siglo XX, en sus dos modalidades: Por impulsión neumática y poco tiempo después por impulsión mediante bombas de accionamiento mecánico.
La difusión de esta forma de transporte, se ha manifestado de forma más clara en la mejora de los sistemas de bombeo hidráulico, cuyo resultado ha sido el notable aumento de unidades estacionarias y móviles registradas en los últimos años, sobre todo de estas últimas (autobombas) cuyo empleo es cada vez mayor en obra civil y en edificación. Por el contrario la impulsión neumática de hormigón ha tenido un desarrollo menor y su utilización ha quedado limitada a aplicaciones más específicas (hormigón proyectado) o a obras en las que la existencia de una instalación de aire comprimido está, además, justificada por otros fines.
El sistema de transporte de hormigón por tubería proporciona un aumento de rendimiento y un ahorro de mano de obra importante, pero sólo es factible con un hormigón de mayor calidad que el habitual. Los componentes y dosificación del hormigón deben proporcionar la consistencia necesaria para que la circulación por la tubería sea continua sin que se produzca en ningún momento segregación.
Os dejo a continuación una explicación al respecto de la UPV que espero que os sea de interés.
Referencias:
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 pp.
Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.
Cimentaciones mediante cajones indios
Las cimentaciones con cajones abiertos, o cajones indios, se definen como aquellas realizadas a base de cajones abiertos por arriba y sin fondo, con su borde inferior biselado o con forma de cuchilla que se van hincando en el terreno por su propio peso o mediante lastre, a medida que se excava en su interior, mientras se recrecen sus paredes. Este proceso continúa hasta alcanzar la profundidad deseada. El cajón se fabrica total o parcialmente en su altura total a nivel del suelo. La sección de estos cajones es rectangular o circular. Este procedimiento es factible en terrenos blandos, debiendo tener precaución en el caso de excavar bajo nivel freático, de que no se produzca sifonamiento. En los casos en que sea necesario recurrir a bombas de agotamiento, las alcachofas de las mangueras se sitúan en pequeños pozos practicados en el fondo de la excavación. En el caso de no poder realizarse el agotamiento del agua, entonces se inyectan productos en el terreno para disminuir su permeabilidad.
El rozamiento entre el elemento y el terreno circundante se puede reducir mediante una rendija anular rellena de bentonita, de un ancho entre 5 y 10 cm. Estas fuerzas de rozamiento crecen al incrementarse la profundidad, por lo que habrá que ir incrementando el peso de empuje del cajón. Una vez alcanzada la profundidad prevista, se tapona el fondo de la excavación con hormigón. Durante este proceso ha da estar garantizada en todo momento la resistencia frente al empuje hidrostático ascendente.
En el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes del año 2000, en su artículo 674, se incluían las cimentaciones por cajones indios de hormigón armado, sin embargo, este artículo quedó suprimido posteriormente.
Referencias:
YEPES, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia. Editorial Universitat Politècnica de València, 202 pp. ISBN: 978-84-9048-457-9.