El valor de la validación: entrevista con Dorien Elleboog

Los ingenieros utilizan software porque las computadoras pueden realizar análisis repetitivos y cálculos de diseño miles de veces más rápido que si lo hicieran manualmente con lápiz y papel. En teoría, cada diseño del mismo proyecto debería dar como resultado lo mismo. Pero si se les pide a 10 ingenieros que diseñen el mismo proyecto utilizando software, habrá variaciones en los resultados. Entrevistamos a Dorien Elleboog, ingeniera de soporte en BuildSoft, sobre el valor del software y la validación de cálculos.

Empecemos por el principio: ¿qué es la validación?

En su sentido más amplio, la validación consiste en demostrar, mediante verificación, que un dispositivo, sistema, modelo matemático o instrumento es capaz de ofrecer los resultados previstos con un alto grado de certeza.


Si aplicamos este concepto al software de análisis estructural, se reduce a comprobar, por un lado, si los datos se han introducido correctamente en el software y, por otro, si el software utiliza métodos válidos para sus análisis y diseño.

¿Por qué es tan importante la validación?

Nunca olvides que el software de cálculo es una herramienta. Debes verlo como una calculadora que procesa ciertos datos de entrada (la geometría, las cargas) mediante ciertos algoritmos (como la configuración de la malla y el análisis) y, por lo tanto, genera una salida determinada (resultados). No se verifica la coherencia ni la lógica de esos datos de entrada. Si introduces datos erróneos, obtendrás resultados erróneos.
Ni Diamonds ni ningún otro software de cálculo son capaces de interpretar ni evaluar esos datos de entrada o salida.

¿Quién realiza esta validación?

En mi opinión, comprobar si la entrada de datos produce el resultado deseado (esperado) es una tarea personal y específica de cada proyecto.

• Permítanme explicar con más detalle el término «personal». Supongamos que introduzco ciertos datos en el software, compruebo los resultados y concluyo que son significativos. Pero, ¿de qué sirve esa afirmación si no comparto qué datos utilicé ni cómo los introduje? Porque sin esa información, nadie puede aprender a introducirlos correctamente.
• Es «específico de cada proyecto» porque cada proyecto tiene sus propias particularidades. La validación de un proyecto no es necesariamente válida para otro.

Por lo tanto, espero que no solo los usuarios de nuestro software validen sus propios cálculos, sino también los de sus compañeros. Porque esos debates, el intercambio de ideas y conocimientos, son invaluables.
Además, no hay que olvidar los mecanismos de control externos, como Kiwa y Seco. Kiwa es una empresa especializada en la certificación de todo tipo de procesos, incluido el software de cálculo. Seco suele ser la empresa a la que se recurre para revisar cálculos existentes en proyectos importantes.

¿Validan ustedes mismos su software?

¡Por supuesto! En cada lanzamiento, se prueban las funcionalidades nuevas y existentes (como los métodos de cálculo para análisis y diseño).

Llevo tiempo buscando una forma sencilla de publicar estas pruebas, y ahora una selección de ellas está disponible en nuestra página web de soporte.


Hemos intentado abarcar una amplia gama de cálculos: cargas, hormigón, acero, fuego, análisis estático y modal. Esta lista está en constante actualización. Siempre que encuentro un ejemplo de cálculo que pueda aportar valor, lo añado.

Los ejemplos a veces se han tomado directamente de la bibliografía, a veces se han inspirado en ella, y a veces son cálculos manuales puros. Espero que estos ejemplos ayuden a nuestros usuarios a comprender mejor el funcionamiento de nuestro software.

Cálculos manuales: ¿son un primer paso hacia la validación?

Es recomendable tener una idea del orden de magnitud de los resultados que se van a calcular. Un cálculo manual es sin duda apropiado en este caso.

El objetivo de un cálculo manual no es obtener exactamente el mismo resultado que el software, sino un resultado «aceptable».


Como regla general, se puede asumir que si los resultados de un cálculo manual difieren en menos del 10 % del resultado del software [1], tanto el software como el cálculo manual son correctos. Si la diferencia es superior al 20 %, se ha cometido un error. Suponiendo que el cálculo manual sea correcto, el error probablemente se encuentre en:

• Entrada incorrecta
  
  Ej.: condiciones de contorno incorrectas, recubrimiento de hormigón incorrecto, etc.
  
• No comprender cómo funcionan los ajustes (predeterminados)
  
  
  Ej.: ajustes de la malla
• No comprender cómo funciona el software
  
  
  Ej.: usar excentricidades innecesarias
• No comprender las limitaciones del software
  
  
  Ej.: modelar elementos de volumen en un software que no es adecuado para este propósito.

A continuación, se muestran algunos ejemplos específicos en Diamonds para aclarar esto:

1. Cuando se genera la malla, el algoritmo de mallado en Diamonds detecta si dos superficies son adyacentes o no. Si dos superficies son adyacentes, su arista común se colorea de rosa. Si una superficie no es adyacente a otra, la arista correspondiente se colorea de verde. Por lo tanto, una arista verde equivale a una arista donde no se transfieren fuerzas.
   
   Supongamos que creo un modelo de Diamonds en el que las paredes de dos pisos no están perfectamente alineadas. El algoritmo de mallado detecta que las paredes no están perfectamente alineadas y colorea la arista entre las dos paredes de verde… cuando en realidad debería ser rosa porque quiero que esas dos paredes estén conectadas.
   
   En ningún momento Diamonds dirá: «¡Oye, Dorien, ten cuidado, porque creo que estas dos paredes no están bien alineadas!». Porque para Diamonds, no se trata de dos paredes superpuestas, sino de dos superficies ubicadas en un espacio tridimensional.

2. Diamonds calcula la deflexión de una losa, pero no puede comprobar si dicha deflexión es aceptable o no. Esto se debe a la longitud del tramo: si la losa no tiene una dirección de apoyo preferida y presenta una forma irregular, como en el ejemplo siguiente, existen muchas posibilidades para el tramo: las líneas amarilla, naranja, azul, verde, etc. Como ingeniero estructural, puedo tomar una decisión acertada en este caso, pero Diamonds no. Esto se debe a que el programa solo ve las líneas que forman parte de un piso, pero no puede interpretar la forma que estas líneas crean.

¿Son los cálculos manuales la panacea?

No. Creo que todo método o herramienta de cálculo tiene sus limitaciones. Esto también se aplica a los cálculos manuales. El software de cálculo puede tener en cuenta efectos que se pasan por alto en los cálculos manuales… ¡Aunque en la práctica estos efectos no se pueden ignorar! Por lo tanto, se requiere precaución.

¿Existen otras formas de realizar la validación?

Determinar si un resultado es significativo o no requiere cierta experiencia. Esa intuición se aprende siendo crítico, simplificando y analizando las cosas.


Los cálculos manuales sin duda ayudan, pero no se debe subestimar el valor añadido de la formación, una base de conocimientos interna, procedimientos internos y el apoyo de colegas con más experiencia. Como ingeniero, debes estar abierto al aprendizaje a lo largo de toda tu carrera.

“Un ingeniero siempre está aprendiendo”.

En BuildSoft, ofrecemos capacitación sobre el uso del software al menos tres veces al año (consulta el calendario). Esta capacitación abarca desde hacer clic en los botones correctos hasta investigar a fondo el Eurocódigo para comprender su funcionamiento. También contamos con una amplia base de conocimientos y cursos de capacitación en línea mediante e-learning.

¿Tienes algún consejo para nuestros lectores?

Creo que la función más subestimada de Diamonds es la configuración de la malla. Consulta el ejemplo de algunas preguntas anteriores.


Con demasiada frecuencia, tengo la impresión de que los usuarios piensan: “Diamonds calcula, así que los resultados deben ser significativos”. Sin embargo, durante el proceso de diseño, surgen algunas anomalías y la pregunta “¿De dónde viene esto?”. Me preocupa el usuario distraído que no se da cuenta de las anomalías en los resultados… Cuando el 98% de los problemas de un modelo ya son visibles en la malla. Por eso, no me cansaré de repetirlo: “Revisa la malla”. La práctica hace al maestro.

Bibliografía:

[1] Validación de los resultados del software de ingeniería estructural Cliff Swinger (artículo de la revista Structure)

[2] Control de calidad para empresas de ingeniería estructural Cliff Swinger