Lunes, 26 Abril 2021 00:00

SEGURIDAD BASADA EN RIESGO

Un Espacio Confinado Cobra la Vida de Dos Trabajadores. 

Por la noche del jueves 22 de febrero la prensa local de la ciudad de Santa Cruz emitía informes sobre un accidente laboral ocurrido durante trabajos de mantenimiento del sistema de alcantarillado. A la fecha de publicación del presente artículo, no se tiene un informe oficial del evento ocurrido, sin embargo, por la prensa local indica que después de ingresar un trabajador al interior de la alcantarilla y al no responder frente a estímulos desde el exterior de la alcantarilla, un segundo trabajador ingresa al interior de la alcantarilla tratando de verificar y/o socorrer a su compañero de trabajo, quedando desvanecido en su intento. Después de una hora y media de percatarse de esta situación, el primer trabajador es rescatado, el segundo trabajador luego de ocho horas. Sin embargo, lamentablemente ambos trabajadores fueron rescatados sin vida.

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Fot 1. Dos trabajadores caen en una alcantarilla

Desconocimiento del Riesgo. 

Independientemente del potencial de daño (nivel de riesgo), toda actividad tiene riesgos inherentes que debemos aprender a identificarlos, medirlos, establecer barreras de control para eliminar o reducir el riesgo, comunicarlos mediante capacitación, entrenamiento y la difusión de procedimientos de trabajo, por último asegurarnos que los trabajadores tienen las competencias necesarias para realizar el trabajo y las barreras de control son entendidas y estrictamente aplicadas (la aplicación de estas medidas necesariamente implica la supervisión de las tareas por personal competente).

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Fot 2. Ingreso controlado a espacio confinado bajo estándares de seguridad

En el incidente descrito (en el primer párrafo), da cuenta que los trabajadores ingresaron sin ninguna medida de control de riesgos, para trabajar en una actividad de alto riesgo como es el trabajo en un espacio confinado, el cual requiere de medidas de control preventivo (análisis de riesgos, un procedimiento de trabajo, medición previa de gases en la atmósfera, extracción/aislamiento de gases peligrosos, ventilación del ambiente confinado, equipo necesario según la clase de espacio confinado, supervisión del trabajo, autorización del ingreso al espacio confinado), medidas de recuperación (medición continua de gases en la atmósfera, sistema de alarma/comunicación) y medidas de control de emergencia (procedimiento de rescate y evacuación) para realizar la actividad bajo niveles tolerables.

¿Cómo identificar los peligros, medir y controlar los riesgos? 

Parece sencillo, pero implica una serie de pasos en el que participa un equipo multidisciplinario integrado necesariamente por los involucrados en la actividad quienes aportan conocimientos desde su especialidad. Inicialmente aplicar este proceso implica una etapa de estudio, es decir conocer e investigar los riesgos para establecer un procedimiento de trabajo seguro. Este proceso implica los siguientes pasos:

  • Establecer el alcance
  • Identificar y analizar
  • Medir
  • Comunicar
  • Controlar
  • Monitorear

Por lo general una alcantarilla es clasificada como un Espacio Confinado Clase A, de peligro inminente para la vida de los trabajadores. Al margen de ser un espacio reducido, una alcantarilla presenta iluminación deficiente, humedad, malos olores, pero sobre todo existe una alta probabilidad de la presencia de gases tóxicos nocivos para la salud como son: 

  • Sulfuro de Hidrógeno (H2S)
  • Metano (CH4)
  • Amoniaco (NH3)
  • Monóxido de Carbono (CO)
  • Dióxido de Azufre (SO2)

Gases como el Sulfuro de Hidrógeno y el Metano también son altamente inflamables, el riesgo de incendio y explosión también están presentes en las alcantarillas. Otra de las particularidades de los gases como el Sulfuro de Hidrógeno, Monóxido de Carbono y Dióxido de Azufre, es que por su densidad son más pesados que el aire, lo cual hace que se vayan acumulando en las partes bajas de la superficie y desplacen al oxígeno, por lo tanto el riesgo de asfixia también está presente en las alcantarillas.

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Fot 3. Medición de gases antes y durante el ingreso a espacio confinado

Publicaciones de la prensa y declaraciones de autoridades locales manifestaron: “Los trabajadores no tenían protección para realizar el trabajo", "No se siguieron los protocolos de trabajo", "Falta de conocimiento de las normativas locales vigentes”, “Falta de supervisión", declaraciones que aún se encuentran un poco alejadas del ámbito técnico en lo que concierne a la seguridad en el trabajo y en consecuencia la seguridad aún se ve reducida, postergada y sin mucho progreso en sectores como la construcción, obras llevadas a cabo por instituciones públicas como municipios, gobernación y cooperativas que son grandes oferentes de servicios. Eventos como el sucedido, es una muestra que el alcance de la obra aún se antepone a la seguridad de los trabajadores.

Los antecedentes en otros rubros como Oil and Gas muestran que la aplicación y difusión de los principios, normas, reglamentos y buenas prácticas de la seguridad en el trabajo, se logran mediante: la acción coercitiva de la autoridad competente, la inclusión de políticas y normas de seguridad y salud ocupacional en los contratos con los proveedores y la supervisión y fiscalización de los contratos. ¿es posible emular estas prácticas?.
Este Articulo puedes encontrarlo en el siguiente link: https://contenidos-qhse.blogspot.com/2018/02/seguridad-basada-en-riesgo.html

 

Ing. Msc. Víctor Chamby
Autor

Resumen de la Trayectoria Laboral.

Victor Chamby, es Ingeniero Industrial y Comercial, Magister en Administración de Empresas con Mención en Gerencia de Proyectos, Post grado en Seguridad Industrial y Medio Ambiente, amplia experiencia como Jefe, Coordinador y Supervisor en el área de Calidad, Seguridad Industrial y Medio Ambiente en empresas del sector Oíl & Gas, miembro del Colegio de Ingenieros Industriales de la Sociedad de Ingenieros de Bolivia, Catedrático Adjunto y escritor de artículos técnicos (http://contenidos-qhse.blogspot.com).




Lunes, 19 Abril 2021 00:00

IoT o simplemente Internet de las Cosas

Las IoT, o Internet de las cosas (Internet of Things), se han venido desarrollando en gran medida por el desarrollo de las redes de telecomunicaciones por una parte, y otra por los dispositivos electrónicos de control. En telecomunicaciones específicamente por la presencia de las redes inalámbricas de alta fidelidad, o wifi (Wireless Fidelity). Y en la parte de dispositivos electrónicos por el desarrollo de dispositivos similares al ESP8266, el cual permite la comunicación y control de dispositivos externos, similares a Alexa de Amazon, o a un dispositivo llamado SonOff.

Para realizar una IoT es importante contar con una red wifi, y esta a su vez se conecta a una red de telefonía con capacidad de comunicación por internet. De esta manera pude identificar los siguientes aspectos que conforman a una IoT real.

  1. Dispositivo de comunicación y control el elegido es el Node MCU, que tiene incorporado un módulo ESP8266. Su programación se realiza a través de la correcta configuración del entorno de desarrollo (IDE Integrated Development Environment) para Arduino, tomando cuidado de las configuraciones y librerías.
  2. Circuito de control, el cual contempla un interruptor armado con un transistor BJT (Bipolar Junction Transistor), un diodo, y un relé (interruptor Electromagnético) de potencia.
  3. Red wifi, es importante la contraseña de la red, pues de debe configurar el ESP8266 para que la dirección IP (Internet Protocol o Protocolo de Internet) se configure en modo dinámico.
  4. Base de datos no SQL, se puede crear un proyecto para tener una Base de Datos (DB) en Firebase (parte de herramientas Google), el cual permite el uso de hasta 1 Gb de espacio, se puede almacenar hasta 500 variables, y se puede tener hasta 16 proyectos. Fuera de estas capacidades Google suele cotizar un almacenamiento, o variables adicionales, o carpetas de proyectos.
  5. Desarrollo de aplicaciones Android, lo más recomendable para la conexión de DB y el ESP8266, es realizar las aplicaciones Android (app) con el programa Android Studio. Para ello es importante conocer la programación en lenguaje Java, siendo importante manejar la parte de importación de librerías, conocer el flujo de manejo de las variables.

Con estos cinco aspectos, es posible desarrollar IoT con aplicaciones prácticas.

Bibliografía

[1] E. Gonzales. Programación Java con aplicaciones a Ingeniería. La Paz: Bolivia. Denny’s Impresiones 2020.

Martes, 13 Abril 2021 00:00

RECICLAR Y GANAR DINERO

  1. Introducción

    El Reciclaje es una de las alternativas utilizadas en la reducción del volumen de los RESIDUOS SÓLIDOS. Este proceso consiste en volver a utilizar materiales que fueron desechados, y que aún son aptos para elaborar otros productos o los mismos. Los materiales que se pueden reciclar son: el vidrio, el plástico, el papel, el cartón y otros.
    Esta labor se basa en la concientización de las personas, empresas, etc., para cuidar el medio ambiente, que tiene como principio el compromiso con el desarrollo sostenible y porqué no, con el cumplimiento de reglamentos ambientales.
    IMAGEN 1
  2. Cómo se puede reciclar y ganar dinero

    Hoy en día existen empresas que reciclan diferentes residuos sólidos, si hacemos un cuadro de cantidad de residuos producidos por una INDUSTRIA X vs Importe obtenido por la venta de residuos, obtenemos los siguientes datos:

CANTIDAD DE RESIDUOS EN UN MES

 

RESIDUOS

TOTAL
Kg/MES

IMPORTE
$us/Kg

IMPORTE TOTAL
$us/MES

 
 
 

VIDRIO BLANCO

13800,0

0,05

652,17

 

VIDRIO VERDE

5914,3

0,01

65,22

 

PET / RET PET

1317,6

0,05

65,88

 

TAPA ROSCA

18,7

0,14

2,71

 

BOMBILLA

302,0

0,14

43,77

 

PLAST CAJ+TERM

617,1

0,14

89,43

 

STRESHFILM

1273,0

0,14

184,49

 

CINCHO

120,1

0,14

17,40

 

PAPEL

225,0

0,04

9,78

 

CARTON

1424,2

0,04

61,92

 

IMPORTE TOTAL

1192.77

 

Elaboración propia, con datos aproximados de una Industria X

Como se puede notar en la tabla anterior, se obtiene una ganancia, aunque no es una ganancia considerable pero es mejor a votar toda esa cantidad de residuos y pagar para que se lo lleven al Relleno Sanitario Municipal, y contribuir con la cantidad de residuos desechados y crear un impacto ambiental acumulativo.

Por el contrario se puede optar por crear PROGRAMAS DE RECICLAJE, para reducir la cantidad de Residuos y al mismo tiempo obtener ganancias. No sé lo que opinen pero yo me quedo con el RECICLAJE......

Ing. Sandra Zurita
R.N.I. 21 482

Lunes, 05 Abril 2021 00:00

EFECTOS DE LA CENIZA DE LA CASCARILLA DE ARROZ EN EL PROPORCIONAMIENTO PARA MORTEROS Y CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO CEMENTO PORTLAND PUZOLÁNICO.

AUTOR: Ing. Pedro Javier Lamas Cáceres

  1. INTRODUCCIÓN.

La incorporación de residuos agroindustriales de arroz a una mezcla, no solo mejora su uso, sino que aumenta la resistencia del cemento y reduce los costos de las obras, según la investigación.

El presente trabajo es una investigación que pretende demostrar la utilidad de la Ceniza de la Cascarilla de Arroz como Puzolana de Alta Reactividad, para la aplicación en la industria del concreto y del cemento. Dicha investigación aplica a la obtención de concretos de Alta Resistencia con la incorporación de Ceniza de Cascarilla como adición mineral, reemplazando a materiales no existentes en nuestro país para este propósito, como lo son la microsílice y las cenizas volantes. Este subproducto orgánico, desechado por muchas arroceras en nuestro medio, puede convertirse en uno de los materiales más importantes para la industria de la construcción en nuestro país.

  1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

El arroz (ariza sativa), como segundo cereal del mundo – después del trigo- es una planta anual que constituye la base de la alimentación de vastas regiones desarrolladas o en vías de desarrollo. Este por la importancia mencionada, genera importantes cantidades de desechos agrícolas, difíciles de eliminarlas, que son producto del tratamiento de pelado antes del consumo humano. Aunque en ocasiones este residuo se usa como abono, gracias al proyecto de investigación, se determinó comprobar las bases técnicas para lograr su aprovechamiento para mejorar la resistencia a la compresión del cemento Portland tradicional.

  1. OBJETIVO GENERAL.

Se conoce que las adiciones minerales activas en la elaboración de los Concretos brindan a estos conglomerados de cemento una serie de beneficios como: control de calor de hidratación, menor permeabilidad y como consecuencia mejoras en la durabilidad, mayor compacidad, mayor resistencia mecánica, etc.

De esta manera el objetivo principal de esta investigación, fue demostrar las propiedades de la Ceniza de Cascarilla de Arroz en el campo tecnológico de los materiales de construcción y a la elaboración de mezclas de morteros y Concretos de Alta Resistencia, en reemplazo parcial de contenido de cemento, con materiales de la zona, determinando dosificación, procedimientos de mezclado y métodos de prueba.

Existe un avance tecnológico en el mundo acerca de la producción de Concretos de Alta Resistencias y Alta Durabilidad que genera la necesidad de optimizar, cada vez más, los materiales para la construcción de edificaciones y estructuras apropiadas, seguras y durables en beneficio del desarrollo de nuestro país.

La verificación e investigación de los Concretos de Alta Resistencia fabricados por materiales disponibles localmente, entre ellos la Ceniza de Cascarilla de Arroz, es vital para ampliar este conocimiento respecto a este material y facilitar, también fomentar, la utilización del mismo en proyectos de Ingeniería. El reto que se tiene en nuestro país de las empresas ligadas a la producción de cemento y concreto es, sin duda, empezar con el uso de estos materiales por parte de los diseñadores, y con una regulación de los mismos mediante códigos y reglamentos correspondientes.

  1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN. -

La presente investigación, fue realizada el año 2005, que sirvió para poder obtener el título a nivel Licenciatura en la Carrera de Ingeniería Civil. El trabajo se obtuvo mediante una investigación permanente con información actualizada, utilizando antecedentes de trabajos previos a nivel mundial. El trabajo de laboratorio se realizó en un laboratorio de hormigones, de la Universidad Técnica de Oruro y de la empresa SOBOCE.

Se pretende continuar esta investigación, complementando datos experimentales, utilización de procedimientos químicos para extracción de la sílice de la ceniza de cascarilla de arroz y la optimización de proporciones para mejorar la calidad del hormigón obtenido.

El proceso empieza con una quema especial de la cascarilla para eliminar el compuesto orgánico, y después la ceniza se somete a un procedimiento de molienda. La ceniza, que en su análisis químico contiene la sustancia denominada sílice activa, tiene una estructura amorfa. Este compuesto se adiciona en la dosificación del concreto por métodos establecidos.

La sílice obtenida, de color blanco y amorfa, que tiene la capacidad de hidratarse y formar compuestos SCH de manera similar a los formados en la hidratación del clinker Pórtland. A su vez, la sílice puede diferenciarse de las que poseen hidraulicidad latente o cementantes y los puzolánicos. Mientras que las primeras tienen la capacidad de hidratarse por sí mismas en presencia de agua y un agente catalizador, la sílice activa se hidrata a través de una reacción secundaria donde se combinan con el Ca(OH)2 formado durante la hidratación primaria (1), resultando compuestos SCH:

            Hidratación primaria: CnS + H2O -> gel SCH + Ca(OH)2                                 (1)
            Hidratación secundaria: SiO2 + Ca (OH)2 + H2O -> gel SCH                           (2)
Donde:

CnS : silicatos de calcio
H2O : agua
Gel SCH : silicatos de calcio hidratados o gel de tobermorita (o gel de cemento)
Ca(OH)2: hidróxido de calcio

Donde el SiO2 lo aporta la puzolana y el Ca(OH)2 es el subproducto generado durante la hidratación primaria. Podrá observarse que durante la hidratación de las puzolanas no hay generación de Ca(OH)2 por lo cual es de esperar que los cementos u hormigones que poseen estas adiciones presenten mayor resistencia final y durabilidad que los elaborados con cementos "puros" ya que el Ca(OH)2 tiene muy baja resistencia estructural.

  1. CONCLUSIONES Y RESULTADOS OBTENIDOS. -

Después de las pruebas en laboratorio realizadas, los resultados establecieron que las mejoras del hormigón en cuanto a resistencia y durabilidad son excelentes.

Según los resultados de la experiencia hasta aquí realizada, la incorporación de la ceniza de cascarilla de arroz al hormigón, en reemplazo parcial del contenido de cemento en peso, le brindan un aumento considerable de resistencia a compresión (para el orden de 5%, 10% y 15%), y mejoras reológicas del material.

Según los criterios hasta ahora establecidos para la realización de esta investigación, los residuos agroindustriales al concreto no solo le proporcionan mayor resistencia, sino que mitiga su impacto ambiental, mejora las condiciones de durabilidad del concreto y reduce los costos de construcción. 

Lunes, 22 Marzo 2021 00:00

DESARROLLO DE HABILIDADES BLANDAS… ¡HACIA EL ÉXITO PROFESIONAL!

Introducción.

Según un estudio revelador de la Universidad de Harvard junto a la Carnegie Fundation y el Standford Research Center, concluyen que "Las Habilidades Blandas" o Soft Skills producen el 85% de éxito en una carrera profesional, mientras de "Las Habilidades Duras" o Hard Skills solo aseguran el éxito profesional en un 15%. Pero ¿a qué se denominan habilidades blandas y habilidades duras? y ¿porque son tan importantes? En este artículo abordaremos estos temas para orientar a los profesionales hacia una formación integral, es decir una formación: técnica, social y humana.

¿Qué son las Habilidades Duras?
Las habilidades duras son aquellas capacidades que una persona va adquiriendo en el desarrollo de su vida profesional. Es decir, son el valor que vamos añadiendo a través del tiempo mediante nuestra formación por medio del estudio y preparación técnica para una especialidad específica en la que nos desenvolvemos. Por ejemplo, las habilidades duras de un ingeniero de proyectos podrían ser: Uso de herramientas informáticas, costos y evaluación financiera, redacción de informes, dirección, diseño industrial, otros.
Entonces podemos decir que las habilidades duras son aquellos conocimientos técnicos que adquirimos y sumamos a nuestro cerebro y que son útiles para resolver temas concretos en un área específica en la que nos desenvolvemos.

¿Qué son las Habilidades Blandas?
En cambio "las habilidades blandas son el resultado de la combinación de habilidades sociales, de comunicación, de forma de ser, de acercamiento a los demás, entre otras, que hacen a una persona dada a relacionarse y comunicarse de manera efectiva con otros". Las habilidades blandas son aquellas cualidades que te permiten integrarte, interactuar y relacionarte con los equipos de trabajo y desde luego en tu vida diaria.

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Fot 1. Habilidades blandas clave del éxito profesional

¿Por qué son tan Importantes las Habilidades Blandas?
Según el Escritor y Conferencista Alex Arroyo: "La adquisición de las soft skills o habilidades blandas  nos convierten en personas más flexibles, abiertas a los cambios y con mayor capacidad de entendimiento del entorno, además en la medida que más competencias blandas adquieras en tu vida, más podrás aumentar tu nivel de satisfacción personal y tu sentimiento de felicidad".

Al desarrollar más habilidades blandas, las personas desarrollan capacidades de conocer y manejar las emociones de uno mismo como de las demás personas, es por eso que las habilidades blandas están relacionadas con la inteligencia emocional, es decir la capacidad de manejar tus emociones y la emociones de los demás en diferentes situaciones.
Por otro lado, un estudio realizado por la CareerBuilder encontró que en una encuesta a profesionales de recursos humanos, el 77% considera que las habilidades blandas en un candidato son tan importantes como las habilidades duras, esto nos muestra que en la actualidad las relaciones blandas han cobrado gran importancia también en la selección del talento humano.

¿Cuáles son las Habilidades Blandas más Importantes?

Según la red social empresarial LinkedIn en un informe elaborado detalla que las habilidades blandas más solicitadas por los empleadores en la actualidad son:

  • Habilidades interpersonales de comunicación
  • Trabajo en equipo
  • Buena organización
  • Pensamiento crítico
  • Sociable
  • Puntualidad
  • Creativo
  • Personalidad amigable
  • Facilidad de adaptación
  • Inteligencia emocional

Sin embargo, es importante citar que la demanda de habilidades blandas, también podrían estar dadas de acuerdo a las competencias o perfil de cada especialidad o puesto de trabajo. Por ejemplo: algunas especialidades como marketing o un puesto del área de salud tienen mayor demanda de habilidades blandas específicas con relación a un arquitecto.

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Fot 2. Habilidades blandas vs habilidades duras

¿Es posible desarrollar las Habilidades Blandas?

Aunque algunas habilidades blandas como el liderazgo, ser sociable y creativo son innatas, todas pueden desarrollarse como cualquier arte. El Director Ejecutivo de Selectum - Julio Mujica sostiene que "las habilidades blandas se deben aprender en gerundio", es decir:

  • Socializar - Socializando
  • Trabajar en equipo - Trabajando en equipo
  • Organizar - Organizando
  • Liderizar - Liderizando
  • Etc.

Desde luego que será imposible conseguir todas las habilidades blandas a la vez, para ello debes identificar los objetivos de tu carrera y desarrollar primero aquellas que son más importantes y que te llevarán al éxito de acuerdo a tus competencias, busca expertos que te ayuden con ciertas técnicas que te faciliten su desarrollo y recuerda que necesitan dedicación y tiempo y sobre todo ¡¡practica y practica una y otra vez!! 

"No importa cuán brillante sea tu mente o estrategia, si estás jugando solo, siempre perderás ante un equipo" - Reid Hoffman

Este Articulo puedes encontrarlo en el siguiente link: https://contenidos-qhse.blogspot.com/2019/12/habilidades-blandas-y-el-exito.html

Ing. Msc. Víctor Chamby
Autor

Resumen de la Trayectoria Laboral.

Victor Chamby, es Ingeniero Industrial y Comercial, Magister en Administración de Empresas con Mención en Gerencia de Proyectos, Post grado en Seguridad Industrial y Medio Ambiente, amplia experiencia como Jefe, Coordinador y Supervisor en el área de Calidad, Seguridad Industrial y Medio Ambiente en empresas del sector Oíl & Gas, miembro del Colegio de Ingenieros Industriales de la Sociedad de Ingenieros de Bolivia, Catedrático Adjunto y escritor de artículos técnicos (http://contenidos-qhse.blogspot.com).

Viernes, 12 Marzo 2021 00:00

LAS VIGAS NEBRASKA (NU) Y SU INCORPORACIÓN AL SISTEMA DE PUENTES PRESFORZADOS EN BOLIVIA.

RESUMEN

Los países como Estados Unidos de América han ido mejorando la técnica y filosofía en el diseño de vigas presforzadas (Pretensadas y Postensadas), en el año 1995 en el estado de Nebraska se da origen a la denominada VIGA NEBRASKA NU, donde es utilizada por primera vez, posteriormente lo ha ido adoptando el estado de Missouri en el año 2007. Otro de los países que en los últimos tiempos ha dado inicio con el diseño y fabricación de estas vigas es el México que actualmente se encuentra diseñando y construyendo pasos a desnivel implementando el sistema de vigas Nebraska.

Las vigas Nebraska presentan notables ventajas debido a sus luces comparativamente largas, poca profundidad y su posterior diseño económico. Una viga tradicional contiene ángulos en el exterior de los bordes de las alas y la conexión del ala con el alma, lo que disminuye el atractivo de la viga. La viga NU, sin embargo, mejora la estética porque contiene un diseño de curva circular en las uniones de ala y alma, lo que también mejora la colocación y consolidación del concreto.

Otra ventaja es que debido a la magnitud del ala superior y el patín se pueden llegar a colocar un mayor número de cables y torones lo cual es ventajoso al momento de realizar el equilibrio de momentos actuantes.

  1. EL DISEÑO DE PUENTES EN BOLIVIA

Durante muchos años, en Bolivia se ha estado utilizando las vigas de la Asociación Estadounidense de oficiales Estatales de Carreteras y Transporte (AASHTO por sus siglas en inglés). Este tipo de secciones reflejaban los métodos de diseño de vanguardia para el periodo de tiempo en el que el hormigón pretensado se empezaba a introducir a nuestro medio, junto con una resistencia de hormigón moderadamente baja (f’c≤35 MPa). Sin embargo, a medida que la industria ha ido ganando experiencia, junto con los avances de la tecnología del hormigón, muchas de las secciones transversales de vigas para puentes presforzados empleados actualmente en nuestro medio podrían lograr optimizarse notablemente, llegando a cubrir tramos más largos de hasta 70 metros con diseños más eficientes desde el punto de vista estructural.

  1. VIGA NEBRASKA - NU

Las vigas Nebraska son vigas hormigón presforzado, clasificadas como vigas pretensadas o vigas postensadas, estas vigas pueden fabricarse en profundidades que van desde 750 mm a 2800 mm, el tamaño y la forma del ala superior y el patín se optimizaron para una variedad de criterios, incluido el aprovechamiento del hormigón de alto rendimiento. En vigas de hormigón presforzado el ala inferior es importante para determinar la longitud de tramo alcanzable para una profundidad de viga especificada. El tamaño y la forma de las vigas Nebraska fueron influenciados en gran medida por la capacidad de fabricar vigas en plantas existentes y maximizar el área del torón de presforzado que podría colocarse en la sección de la viga.

Estas vigas tienen un ancho de alma adecuado para acomodar tanto los ductos de postensado como la armadura de refuerzo, manteniendo el recubrimiento necesario.

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Figura 2.1: Sección transversal de la viga UN (dimensión en milímetros)

El sistema NU, ofrece claramente más opciones al diseñador del puente, principalmente en vanos más largos que en los que fácilmente se podrían usar el sistema de vigas AASHTO. En la figura 2.2 se presenta el rango de luz al que se puede aplicar cada sección de la viga NU, considerando el rango de luz simplemente apoyado y el efecto al cual la continuidad y el postensado pueden extenderse, esta cifra se basa en estructuras existentes construidas en el estado de Nebraska y Missouri de los Estados Unidos como también los países de México y Canadá.

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Figura 2.2: Rango típico de tramo de viga UN: efecto de continuidad y postensado

  1. DIÁMETRO DEL TORÓN DE PRESFORZADO

En Bolivia los diámetros de torones más comúnmente utilizados en el hormigón presforzado son de 0,5 y 0,6 pulgadas, así mismo dependiendo de las solicitudes y requerimientos estructurales pueden llegar a utilizarse los mencionados en la Norma ASTM A416/A146M, que cubre dos tipos y dos grados de cordón de acero sin revestimiento de siete alambres para uso pretensado y postensado, sin embargo las vigas Nebraska utilizan torones de 0,6 pulgadas, además debido a recientes investigaciones exitosas el sistema UN comienzan a incorporar torones de 0,7 pulgadas de diámetro, que no son comúnmente utilizadas en la industria, esto debido a la correlación directa del hormigón de alta resistencia (f’c ≥50MPa), ya que se genera un aumento significativo en la capacidad de momento cuando se utilizan cordones de 0,6 y 0,7 pulgadas en comparación con torones de 0,5 pulgadas.

Este aumento se produce porque la fuerza de tracción en las hebras debe alcanzar el equilibrio con las fuerzas de compresión que se producen en el tablero y la viga. Si la profundidad del bloque de compresión en el ala superior excede el espesor del tablero y alcanza el ala superior de la viga, la alta resistencia del hormigón de la viga se convierte en un factor importante para determinar la capacidad de momento de la sección compuesta.

El incremento del diámetro de 0,6 a 0,7 pulgadas crea aproximadamente un 35% más área de presfuerzo, que se correlaciona con un 35% más de fuerza de presfuerzo.

“El uso de cordones para hormigón presforzado de diámetros más grandes permite profundidades de sección menos profundas y tramos más largos”.

  1. RESISTENCIA A COMPRESIÓN DEL HORMIGÓN (50 MPa a 100 MPa)

El uso de hormigones de alta resistencia es también otro aspecto importante de las vigas Nebraska, generalmente estas vigas utilizan resistencias mayores o iguales a 50 MPa, esto debido a que la resistencia a la compresión del hormigón en la transferencia de la fuerza de tesado juega un papel vital, así mismo el diámetro del torón es otro factor a considerar al momento de diseñar un sistema de vigas Nebraska.

  1. CONCLUSIONES

Está claro que el sistema de vigas Nebraska NU, se puede usar con el propósito de extender el rango de luz (más allá de las capacidades de las vigas tipo AASHTO) en situaciones específicas donde la altura y longitud máxima de la viga es fija.

El costo del sistema NU debe ser analizado ya que no valdría la pena utilizar este sistema de vigas para puentes donde fácilmente podría una viga AASHTO cumplir solicitaciones requeridas, ya que las dimensiones respecto a la otra son considerables sobre todo en el tema del ala superior, el patín y el peso de la viga.

Las propiedades mecánicas y el método de diseño de resistencia y esfuerzo del sistema de vigas Nebraska NU, serán presentadas a la comunidad lectora en una próxima publicación, donde con seguridad muchos quedarán convencidos de las grandes ventajas que trae el implementar el sistema NU en nuestro medio.

 

ING. JHILMAR ALCOCER

INGENIERO CIVIL – Escuela Militar de Ingeniería “Mcal. Antonio José de Sucre”.

Diplomado en Geotecnia y Geofísica aplicada en obras civiles – UPB.

Diplomado en Diseño y Construcción de Carreteras y Pavimentos – UPB.

Diplomado en Gestión y Dirección de Proyectos de Infraestructura Vial – UPB.

Diplomado en Educación Superior por Competencias – EMI.

Maestrante en Puentes y Carreteras – Universidad Privada de Bolivia “UPB”

Responsable de Estructuras en Sinohydro Limited Sucursal Bolivia.

Gerente Técnico en LABOTÉCNICA “Proyectos y Servicios de Ingeniería”.

 

Viernes, 12 Marzo 2021 00:00

25 Años En La Industria de la Electricidad en Bolivia

Msc. Dpl. Ing. Javier Raúl Pórrez Carpio   RNI 23.338

El contenido de este artículo tiene como objetivo el presentar el camino transitado por la industria de la electricidad en Bolivia en los últimos 25 años esta mirada en retrospectiva se fundamenta en los lineamientos legales y transita por los parámetros normativos y reglamentarios relacionados directamente con los dos modelos que el Estado a desarrollo en este periodo de tiempo.

1.1- La Industria de la Electricidad en Bolivia de 1995 al 2006-2009

Establecido en la apertura hacia una economía liberal, ubicando al estado en un papel de normador y dejando a los actores, en general, privados a la responsabilidad de generar un sistema auto regulado, tuvo su base en la Ley No. 1600 de 28 de octubre de 1994 creando el Sistema de Regulación Sectorial, con el objetivo de regular, controlar y supervisar aquellas actividades de los sectores de telecomunicaciones, electricidad, hidrocarburos, transportes, aguas y las de otros sectores.

Ley 1604 Ley de Electricidad del 21 de diciembre de 1994:

Norma las actividades de la Industria Eléctrica y establece los principios para la fijación de precios y tarifas de electricidad en todo el territorio nacional. Están sometidas a la presente ley, todas las personas individuales y colectivas dedicadas a la Industria Eléctrica, cualquiera sea su forma y lugar de constitución.

 

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1.2 - La Industria de la Electricidad en Bolivia de 2006-2006 al 2020

El cambio de gobierno y de politica de gobierno del año 2006 y consolidado a través de la aprobación de la nueva Constitución Política del Estado NCPE, el año 2009 establece nuevos roles y responsabilidades al Estado tales como el acceso al servicio y suministro de electricidad como un derecho humano, el Estado ha estructurado su nueva organización para estos objetivos.

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2.- Generación, Demanda y Consumo de Electricidad 1995 – 2019

La gráfica presentada muestra el crecimiento del parque generador en relación con el incremento de la demanda de electricidad en MW´s en el periodo 1996 - 2019

 

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El incremento del consumo de electricidad por cada categoría se presenta en la siguiente gráfica estableciendo que el mayor crecimiento se ha dato el sector residencial.

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3.- Conclusión:

Como se puede apreciar en las gráficas correspondientes en los 25 años de 1995 a 2020 el sector de la industria eléctrica ha transitado un cambio normativo que ha reestructurado y reorientado el sector, pero realizado este re direccionamiento el sector, la demanda y el abastecimiento de este servicio tiene una tendencia creciente.

Fuente: Los gráficos, cuadros y tablas son elaboración propia con datos de la Autoridad de Fiscalización y Control en Electricidad y Tecnología Nuclear AETN

Martes, 02 Marzo 2021 00:00

Proyecto de Ganancias para el PSS de una Unidad de Generación Hidroeléctrica

Francisco J. Triveno Vargas Dr.

SIB, 42351, e-mail: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.


Abstract: This work contains the review of mathematical modeling of generator, Heffron-Phillips model, the presentation of the algorithm based on the frequency domain for determining the time constants of the filters lead-lag of PSS. Emphasize that the techniques proposed for the design of the power system stabilizers aim to minimize the oscillations of the power system after disturbances, in order to improve the stability of the Bolivian interconnected system.

Keywords: Power System Stabilizer, Voltage and Speed Regulators, Generator.


  1. INTRODUCCIÓN

El sistema de energía es un sistema multivariable no lineal que opera en un entorno sujeto a cambios continuos, variaciones de carga, salidas y entradas de generadores, cambios en la topología y parámetros operacionales. Si el sistema sufre perturbaciones, debe ser capaz de responder satisfactoriamente y cubrir con éxito variaciones de carga y perturbaciones tales como cortocircuitos en las líneas de transmisión o la salida de generadores Pota (2018), Kundur (1993).

La respuesta del sistema a una perturbación puede comprometer varias instalaciones. Por ejemplo, la falla de un elemento crítico seguida de su aislamiento por la acción de relés de protección provocará variaciones en los flujos de potencia, tensiones y en la frecuencia de la red. Las variaciones de voltaje accionan los reguladores automáticos de tensión (AVR) y los estabilizadores de potencia (PSSs); y las variaciones de frecuencia activan los reguladores de velocidad. Por otro lado, es función del sistema de energía abastecerla de manera continua, respetando los niveles de calidad, i.e., debe mantener la frecuencia y la tensión dentro de límites preestablecidos Development and Committee (2006), Development and Committee (2014).

Particularmente, aunque existe una investigación considerable para el proyecto de PSSs en sistemas multimáquina Theja et al. (2013), Tavakoli et al. (2015), Ferdoush and Rabbani (2014), Hammer (2011), Kamwa et al. (2005), dos Santos Mota (2010), Padiyar (2008), Mengjing et al. (2016) Machowski et al. (2008),Barik (2014), Banna et al. (2014), ningún resultado definitivo fue aplicado en campo. En este sentido, este trabajo contiene la descripción del modelo Heffron-Phillips, la presentación del algoritmo basado en el dominio de frecuencia para la determinación de las constantes de tiempo de los filtros de avance y atraso (lead-lag).

Finalmente, se presentan los resultados, algunas conclusiones y consideraciones. Es importante resaltar que la técnica presentada para el proyecto de PSSs tiene como objetivo minimizar las oscilaciones del sistema de energía luego de perturbaciones, con el fin de mejorar la estabilidad del Sistema Interconectado Nacional (SIN).

  1. MODELO DO SISTEMA DE POTENCIA

El proyecto es basado en una única máquina conectada a una barra infinita (SMIB)1. Las ecuaciones diferenciales de una única maquina con decaimiento, donde Efd es la entrada y Gex(s) el AVR son:

imagen 1

Las ecuaciones (1)-(3) e (4) son las que rigen el sistema de barra infinita. Linealizando al rededor de un punto de operación, y eliminando las variables Id, Iq, θ, Vd y Vq es obtenido el diagrama de bloques de la Fig. 1 que corresponde al modelo de Heffron-Philips.

     2.1 Consideraciones de proyecto

El PSS cuya entrada corresponde a la frecuencia ω conectado a la entrada de la excitatriz es representado por la función de transferencia G(s) tal como ilustrado en la Fig. 2.

Asumiendo que las variaciones ∆Vref y ∆δ son nulas, la contribución del PSS a la relación torque-angulo es:

imagen 2

imagen 3Figura 1. Modelo de Heffron-Phillips

imagen 4

Figura 2. Entrada del PSS

  1. ESTABILIZADOR DO SISTEMA DE POTENCIA

La Fig. 3 ilustra un PSS con una única entrada 2 . Los bloques de atraso y avance son representados por las constantes T1 a T4. La ganancia del estabilizador es Kc.

imagen 5

Figura 3. Estabilizador de potencia clásico

  1. ALGORITMO EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

Este algoritmo fue propuesto por Yu (1983) e Sauer and Pai (1997), el mismo contien los siguientes pasos:

(1) Determinar ωn no amortiguada en rad/s de la malla

imagen 6

(2) Determinar el atraso de fase de GEP(s) en s = jωn,

(3) Determinar el avance de fase de G(s) tal que:

imagen 8(4) Determinar la ganancia del PSS como:

imagen 9

  1. RESULTADOS

El Cuadro 1 presenta los los valores de una unidad de generación hidroeléctrica en suelo Boliviano.

Cuadro 1. Datos en pu

imagen 10Las condiciones iniciales calculadas son presentadas en el Cuadro 2, estos valores fueron determinados a partir de las interacciones entre DIgSILENT y Matlab-Simulinnk®:

Cuadro 2. Condiciones iniciales

imagen 11

El Cuadro 3 presenta las constantes de Heffron-Phillips:

Cuadro 3. Constantes Heffron-Phillips

imagen 12

La simulación obtenida para una variación de carga y una variación de tensión sin el PSS es ilustrada en la Fig. 4. En este resultado se verifica el sistema es inestable.

Realizado el proyecto, el Cuadro 4 presenta los parámetros obtenidos:

Cuadro 4. Parámetros de proyecto

imagen 13

imagen 14

Figura 4. Velocidad ω sin PSS La simulación obtenida para una variación de carga y una variación de tensión con el PSS adicionado es ilustrado en la Fig. 5. En este resultado se verifica que el sistema ahora es estable.

  1. imagen 15CONCLUSIONES

En este trabajo se realizaron las siguientes actividades: una amplia revisión bibliográfica en relación con el control de sistemas potencia, incluyendo regulación de velocidad, regulación de tensión y PSSs. Existió la necesidad de profundizar en el modelado de reguladores y generadores, para llegar al modelo de barra infinita. Se presentó la estructura genérica del PSS y el algoritmo basado en el dominio de frecuencia. Se proyectaron PSSs, se implementaron estructuras de control y se realizaron simulaciones. Las simulaciones incluyendo variaciones de carga y tensión fueron realizadas con datos obtenidos de la relación Matlab-Simulink®-DIgSILENT. Los resultados se consideran altamente satisfactorios y hacen parte de un paquete de transferencia de tecnología en pequeña escala en el área de Energía Guaracachi (Accesado: diciembre 2020) y dos Reis et al. (2020).

REFERENCIAS

Banna, H.U., Luna, A., Rodriguez, P., Cabrera, A., Ghorbani, H., and Ying, S. (2014). Performance analysis of conventional pss and fuzzy controller for damping power system oscillations. In 3th International Conference on Renewable Energy Research and Applications, 229–234. IEEE.

Barik, S. (2014). Design of Power System Stabilizer Using Robust Control Techniques. National Institute of Technology Calicut, first edition.

Development, E. and Committee, P.G. (2006). Ieee recommended practice for excitation system models for power system stability studies. Technical report, IEEE Power Engineering Society.

Development, E. and Committee, P.G. (2014). Ieee guide for the preparation of excitation system specifications. Technical report, IEEE Power and Energy Society.

dos Reis, D.R., Ferreira, P.H.B., del Vecchio Reche, V.G., and Vargas, F.J.T. (2020). Proposta para o refinamento de ganhos do estabilizador de potência de uma unidade de geração hidrelétrica. In Congreso Brasileiro de Automatica 2020. SBA. doi:https://doi.org/10.48011/ asba.v2i1.1044.

dos Santos Mota, D. (2010). Tecnicas de Ajuste de Estabilizadores de Sistemas de Potencia. Universidade de São Paulo, first edition.

Ferdoush, A. and Rabbani, M.G. (2014). Power system stabilizer tuning based on frequency response method. In 8th International Conference on Electrical and Computer Engineering, 536–539. IEEE.

Guaracachi, S. (Accesado: diciembre 2020). ingenieros de ende guaracachi logran el modelado matematico del ciclo combinado. http://guaracachi. com.bo/index.php/publicaciones/noticias/ 269-ingenieros-de-ende-guaracachi-logran-el-modelado-matematico-del-ciclo-combinado.

Hammer, A. (2011). Analysis of IEEE Power System Stabilizer Models. Norwegian University of Science and Technology, first edition.

Kamwa, I., Grondin, R., and Trudel, G. (2005). Ieee pss2b versus pss4b: The limits of performance of modern power system stabilizers. IEEE Transactions on Power Systems, 20(2), 903–915.

Kundur, P. (1993). Power System Stability and Control. McGraw-Hill, first edition.

Machowski, J., Bialek, J., and Bumby, J. (2008). Power System Dynamics: Stability and Control. Wiley and Sons, first edition.

Mengjing, F., Jianfen, Z., and Kewen, W. (2016). Parameters setting of power system stabilizer pss2b. In Advances in Engineering Research, volume 112, 63– 69. 4th International Conference on Renewable Energy and Environmental Technology, Atlantis Press.

Padiyar, K. (2008). Power System Dynamics: Stability and Control. BS Publications, second edition.

Pota, H.R. (2018). The Essentials of Power System Dynamics and Control. Springer, first edition.

Sauer, P.W. and Pai, M.A. (1997). Power System Dynamics and Stability. The University of Illinois at UrbanaChampaign.

Tavakoli, M.R., Rasouli, V., and Allahkaram, S. (2015). A new design of double input power system stabilizers using sqp for interconnected power systems. Modern Electric Power Systems (MEPS), Wroclaw, 1–6.

Theja, B.S., Rajasekhar, A., Kothari, D.P., and Das, S. (2013). Design of pid controller based power system stabilizer using modified philip-heffron’s model: An artificial bee colony approach. IEEE Symposium on Swarm Intelligence (SIS), Singapore, 228–234.

Yu, Y.N. (1983). Electric Power System. Academic Press.

Jueves, 25 Febrero 2021 00:00

INFRAESTRUCTURA DE CALIDAD EN BOLIVIA Y LOS BENEFICIOS DE LA APLICACIÓN DE LA REGLAMENTACIÓN TÉCNICA

Autor: MSc. Ing. Leonardo Ariel Benavidez Mamani

1.         RESUMEN.

El presente Artículo describe la creación y componentes de la Infraestructura de Calidad en Bolivia, como una instancia macro en cuanto al establecimiento de directrices de calidad de productos y servicios, para posteriormente centrarse en lo relativo a la Reglamentación Técnica.

2.         INTRODUCCIÓN.

La Infraestructura de la Calidad consiste en el conjunto de instituciones que aseguran la conformidad y características de los productos y servicios que se comercializan en un determinado territorio [1].

En ese sentido, como parte de la infraestructura de la calidad se encuentra la Reglamentación Técnica, misma que es conocida internacionalmente dentro del ámbito del Acuerdo de Obstáculos Técnicos al Comercio (OTC) de la Organización Mundial del Comercio (OMC), y que proporcionan requisitos técnicos a ser cumplidos obligatoriamente en la fabricación o importación de productos [2].

3.         ANTECEDENTES.

  • Del Sistema Boliviano de Normalización, Metrología, Acreditación y Certificación (SNMAC)

El citado Sistema, describe la Infraestructura de Calidad en Bolivia y fue creado con la promulgación del D.S. 24498 del 17/02/1997, el cual en su Artículo 3 establece la creación del Consejo Nacional de la Calidad, cuyo objetivo es el de dirigir las actividades de Normalización, Metrología, Acreditación y Certificación, y todas aquellas actividades que estén vinculadas a la calidad de productos, procesos y servicios en el país, tal como es el caso de la Reglamentación Técnica.

3.2.      De la Reglamentación Técnica

La Reglamentación Técnica en general se encuentra enmarcada bajo los lineamientos establecidos en el Acuerdo OTC de la OMC, del cual Bolivia es signatario, mismo que define un Reglamento Técnico (RT) como un documento en el que se establecen las características de un producto o los procesos y métodos de producción con ellas relacionados, con inclusión de las disposiciones administrativas aplicables, y cuya observancia es obligatoria. También puede incluir prescripciones en materia de terminología, símbolos, embalaje, marcado o etiquetado aplicables a un producto, proceso o método de producción, o tratar exclusivamente de ellas [2].

4.     DESARROLLO.

Tal como se mencionó anteriormente, Bolivia cuenta con una Infraestructura de Calidad, en la que sus componentes aun que trabajen de forma independiente, finalmente se articulan de la siguiente manera: si bien la Reglamentación Técnica establece requisitos técnicos de productos, estos deben estar basados en normas técnicas las cuales son elaboradas por la instancia de Normalización (IBNORCA a nivel nacional que es representante de ISO en Bolivia); asimismo, dado que existen normas que establecen directrices sean de fabricación o verificación, éstas deben ser evaluadas por Organismos

 

de Evaluación de la Conformidad (sean de Certificación, Inspección o Laboratorios de ensayo), los cuales si bien están establecidos deben validar sus procedimientos para la obtención de resultados confiables, por lo que actúa el componente de Acreditación de dichos organismos (IBMETRO/DTA), que brinda la certeza que los mismo efectivamente van a emitir resultados confiables, sin embargo, éstos no pueden ser obtenidos por equipos o instrumentos de medición sin los debidos mantenimientos y calibraciones correspondientes por lo que en ese aspecto actúa el componente de Metrología (IBMETRO); es de esa forma que todos los componentes del sistema actúan de manera interrelacionada, asegurando la calidad de que los productos comercializados en territorio nacional, sean aptos y seguros para los usuarios(as) o consumidores(as) finales.

Por otra parte, en cuanto a los beneficios de la aplicación de la Reglamentación Técnica, esta si bien se encuentra en una etapa incipiente en Bolivia, “existe”, y proporciona ciertos beneficios para la comercialización de productos, aunque estos no se fabriquen en territorio nacional, p.ej. para instrumentos de medición envueltos en transacciones comerciales (balanzas, medidores de agua potable, de energía o gas, entre otros), se aseguraría que las lecturas de los mismos sean completamente verídicas, evitando así cobros y/o perdidas de los consumidores; por otra parte, para el caso de productos de alto riesgo como p. ej. cilindros de alta presión de gases industriales, medicinales o de GNV, con la aplicación de RTs, se velaría que éstos no presenten fugas u otros defectos que pueden ocasionar daños al usuario y personas colindantes e instalaciones aledañas por explosiones; es de esa forma que, si bien los RTs nivelan ciertos márgenes de calidad de productos, también se encargan de que los mismos no representen algún tipo de riesgo en su uso o generen confusión sobre sus características debido a un etiquetado incompatible o susceptible a interpretaciones erróneas por los usuarios(as) o consumidores(as).

5.     CONCLUSIONES.

  • Actualmente Bolivia cuenta con una Infraestructura de la Calidad establecida y cuyos componentes se encuentran operando, a partir del S. 24498 del 17/02/1997.
  • Bolivia en cuanto a Reglamentación Técnica, se encuentra inmerso en el Acuerdo de Obstáculos Técnicos al Comercio de la Organización Mundial del
  • Entre los beneficios de la aplicación de Reglamentos Técnicos, a partir del establecimiento de requisitos de productos, se encuentran la protección de la seguridad humana, animal o vegetal, medio ambiente, seguridad nacional, prevención de las prácticas que pueden inducir a error al consumidor o usuario.

6.     BIBLIOGRAFÍA.

  • GERMAN SOCIETY FOR INTERNATIONAL COOPERATION; CEPAL; DIVISIÓN DE DESARROLLO PRODUCTIVO Y EMPRESARIAL ALEMANIA; MINISTERIO FEDERAL DE COOPERACIÓN ECONÓMICA Y DESARROLLO ALEMANIA; Impacto de la infraestructura de la calidad en América Latina. Disponible en:

<https://www.cepal.org/es/publicaciones/35370-impacto-la-infraestructura-la-calidad- america-latina-sintesis>

Domingo, 21 Febrero 2021 00:00

Metodología para evaluar la vulnerabilidad estructural de edificaciones aporticadas de hormigón armado debido a asentamientos diferenciales

Methodology to evaluate the structural vulnerability of concrete frame buildings due to differential settlements

Gallardo López Gabriela Edith. RNI: 30683. Tarija - Bolivia. C/ 26 de Mayo #204, Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

Resumen:

Este trabajo propone una metodología simplificada para evaluar la respuesta estructural de edificios aporticados de hormigón armado expuestos a asentamientos diferenciales, mediante el uso de procedimientos inspirados en el análisis de riesgo sísmico.

Se ha tomado en cuenta diferentes parámetros que podrían influir en la respuesta estructural como ser: la compresibilidad del suelo, ubicación y magnitud del asentamiento, tipología estructural, fluencia, características mecánicas de los materiales, geometría y cuantía de las secciones, para definir los estados de daño y desarrollar curvas de fragilidad que pueden ser utilizadas para evaluar cuantitativamente la vulnerabilidad estructural de edificios esenciales debido a asentamientos diferenciales no previstos por consolidación, deslizamientos, excavaciones cercanas, subsidencia, etc.

Palabras clave: Vulnerabilidad, respuesta estructural, asentamiento diferencial, curvas de fragilidad.

1. Introducción

Desde hace más de 60 años se han desarrollado estudios y metodologías para calcular la respuesta de la edificación al asentamiento diferencial, una tarea complicada debido a la particularidad de cada estructura. Algunos estudios relevantes son los realizados por Skempton y MacDonald (1956), Burland y Wroth (1974) y Son y Cording (2011) que representan las diferentes tendencias desarrolladas a lo largo del tiempo como ser: los métodos empíricos, los métodos basados en el análisis estructural y los métodos basados en modelaciones numéricas. 

2. Materiales y métodos

La investigación realizada es de tipo paramétrica, en la cual a través de la manipulación de variables se identificará los factores más relevantes en la respuesta estructural debido a diferentes asentamientos del suelo y los niveles de daño alcanzados, tomando en cuenta la interacción suelo-estructura, compresibilidad del suelo, las propiedades mecánicas de las secciones, la no linealidad de los materiales y el tiempo en el que es aplicado el asentamiento, con el fin de desarrollar una metodología simplificada que permita evaluar la vulnerabilidad de estructuras aporticadas de hormigón armado expuestas a asentamientos diferenciales.

En la investigación se utiliza procedimientos inspirados en el riesgo sísmico, como ser: el análisis estático no lineal o pushover. Se incorpora además al análisis: la interacción suelo – estructura, con el fin de estudiar la incidencia de la compresibilidad del suelo en los efectos del asentamiento diferencial. Para lo cual se utiliza el programa ISE-2007, desarrollado por Echavarria y Hoyos (1995) que permite enlazarse al SAP2000 y realizar diferentes ciclos de iteración.

A continuación se enumeran los pasos de la metodología propuesta para realizar el análisis de vulnerabilidad de una estructura sometida a asentamientos diferenciales:

  1. Se define la tipología estructural y las características mecánicas de los materiales constitutivos.
  2. Se elige el sistema de fundación.
  • Se realiza el pre-dimensionamiento de los elementos de la estructura.
  1. Se modela la estructura y el suelo de fundación en un programa de elementos finitos.
  2. Se definen estados de cargas y combinaciones.
  3. Se analiza la estructura tomando en cuenta la interacción suelo-estructura.
  • Se calcula el refuerzo de las secciones con la norma ACI.
  • Se ajustan las curvas analíticas esfuerzo-deformación de los materiales constituyentes de la estructura, considerando el comportamiento no lineal
  1. Se determinan las gráficas: Momento–curvatura de las secciones de vigas y columnas, incluyendo los efectos del tiempo.
  2. Se definen los parámetros indicadores del daño en función de las deformaciones unitarias del hormigón y del acero asociado a un estado discreto de daño.
  3. Posteriormente se realiza un análisis estático no lineal, imponiendo asentamientos verticales en los nodos de cada zapata: central, de esquina y medianera que van incrementando de manera monotónica.
  • Se identifican los elementos críticos de la estructura en cada modelo de asentamiento diferencial para la obtención de sus correspondientes solicitaciones.
  • A través de diagramas momento-curvatura se obtienen las deformaciones unitarias de las secciones.
  • Se calculan las curvas de fragilidad.

3. Discusión

Con base a los resultados obtenidos se comprueba que es posible aplicar una metodología sencilla, económica y rápida, para evaluar la vulnerabilidad de estructuras aporticadas de hormigón armado afectadas por asentamientos diferenciales a lo largo de un tiempo definido.

Las curvas de fragilidad para evaluar el daño pueden calcularse considerando la no linealidad de los materiales, la interacción suelo estructura y los efectos a largo plazo para obtener valores representativos a la realidad constructiva.

Al comparar la probabilidad de daño calculado para los asentamientos ocurridos en un tiempo de 0.5 años vs. 5 años para un mismo modelo, existe una variación favorable en las estructuras que fueron sometidas a asentamientos diferenciales en un tiempo de 5 años, evidenciando que la influencia del flujo plástico permite a las estructuras de hormigón armado adaptarse y tolerar mejor los asentamientos diferenciales con el pasar del tiempo.

La ubicación del asentamiento diferencial parece tener mayor incidencia en los daños de la estructura que la magnitud del mismo, siempre que se encuentre en valores similares. El asentamiento de una zapata central genera mayor vulnerabilidad en una estructura a sufrir daños que el asentamiento de una zapata medianera y que el de una zapata de esquina.

El perfil de deformación del suelo después de ocurrido los asentamientos impuestos a la estructura, podría influir en el asentamiento diferencial máximo que puede tolerar la misma.

La analogía utilizada del análisis sísmico “Pushover” para evaluar el comportamiento de una estructura sometida a diferentes modelos de asentamiento diferencial, es una técnica de gran ayuda que permite generar curvas de fragilidad para evaluar el daño en diferentes escalas.

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