República Bolivariana de VenezuelaUniversidad del Zulia

Facultad de IngenieríaEscuela de Ingeniería Civil

INFORME DE PASANTÍASDesde Lunes 30/07/2012 Hasta 07/09/2012

Presentado por:Jean Franco Arandia.

C.I.: 19.705.688

Profesor:Prof. José Agustín Delgado.

Maracaibo, septiembre de 2012

I. Resumen

La práctica profesional fue desarrollada entre el período 30 de julio y 07 de septiembre del año 2012, con el propósito de aplicar los conocimientos adquiridos a lo largo de la carrera de Ingeniería Civil en el ámbito laboral, la misma se llevó a cabo en la empresa Consultores Occidentales S.A. (COSA) y tuvo una duración de 6 semanas (240 horas). Durante ese tiempo se desarrollaron diversas actividades en diferentes áreas de la ingeniería civil. Entre los trabajos realizados se encuentra la revisión de la estructura de un tanque de agua potable, diseño de un canal y bajante de agua de lluvia, elaboración de hojas de cálculos para el diseño de fundaciones para tanques y la revisión general de la estructura de un galpón para el resguardo de variadores. Se pudo medir el nivel de conocimientos para proyectos de ingeniería civil y a su vez se obtuvo nuevos aprendizajes y una visión más amplia en este tipo de trabajos.

II. Introducción

En el presente trabajo se refleja la información pertinente a la práctica profesional realizada en la empresa Consultores Occidentales S.A. (COSA) la cual contó con una duración de 6 semanas (240 horas), comenzando desde el día lunes 30 de julio de 2012 hasta el día viernes 07 de septiembre del mismo año. La misma fue desarrollada en el departamento de ingeniería civil y bajo la supervisión del ingeniero Carlos Urdaneta y el ingeniero Ángel Boscán.

En el informe se reporta una breve descripción de la empresa y dónde se encuentra ubicada, además se describe en forma general la serie de actividades elaboradas en el período de pasantías, dichas actividades representan en conjunto un desarrollo profesional fundamental para el estudiante porque brinda el aprendizaje de nuevas técnicas y destrezas que a su vez permitirá un mejor desempeño en el campo laboral.

III. Descripción de la Empresa

Nombre:

Consultores Occidentales S.A. (COSA)

Ubicación:

Calle 77 (Avenida 5 de Julio), entre Avds. 13A y 14A, Centro Comercial Olímpico, Planta Alta. Apartado Postal No. 1342.

Imagen 1. Croquis de Ubicación. Fuente: Google Maps.

Visión:

Ser una corporación reconocida, nacional e internacionalmente, en el ámbito del desarrollo integral de proyectos industriales y de infraestructura, con clientes satisfechos y deseosos de continuar utilizando sus servicios; dotada de un personal formado y actualizado, orientado hacia la excelencia y orgulloso de pertenecer a la organización; y percibida siempre, por clientes, proveedores, socios y comunidad, como respetuosa de las leyes vigentes y responsable tanto de las operaciones que ejecuta como de los efectos que de ellas se derivan.

COSA

Misión:

Somos una empresa privada venezolana, que presta servicios en las áreas de ingeniería, procura, construcción, mantenimiento y operación de instalaciones industriales y de infraestructura, para entes públicos y privados, dentro y fuera del país. En el logro de ese objeto, nos esforzamos por actualizar y organizar el capital humano y material de la empresa, para garantizar servicios de calidad que respondan plenamente a los requerimientos de los clientes. Asimismo, operamos mediante centros de producción y utilizamos proveedores idóneos para atender oportunamente a nuestra clientela y maximizar el uso de los recursos locales. En suma, producimos beneficios y satisfacción a clientes, personal, proveedores, accionistas y comunidad, con apego a los valores organizacionales propios y el cumplimiento de las normas de seguridad, salud y ambiente y leyes vigentes.

IV. Justificación de la Práctica Profesional

La realización de pasantías es un requisito obligatorio para optar por el título de Ingeniero Civil en la Universidad del Zulia, el propósito principal es la aplicación de los conocimientos adquiridos durante la carrera estudiada. Además de aplicar y relacionar los conocimientos teóricos-prácticos al ámbito laboral, también busca la adquisición de nuevos aprendizajes y cierto nivel de experiencia.

V. Objetivos

Objetivo General:

- Realizar las prácticas ocupacionales en la empresa Consultores Occidentales S.A. (COSA) en el departamento de ingeniería civil para obtener el título de Ingeniero Civil en la Universidad del Zulia.

Objetivos Específicos:

- Revisión y propuestas de soluciones a problemas de proyectos del departamento de ingeniería civil.

- Diseño de obras civiles que briden aportes a los diferentes proyectos que se desarrollan en la empresa.

VI. Actividades Realizadas

Revisión de Tanque de almacenamiento de Agua Potable

Se realizó la revisión de un proyecto correspondiente a los servicios externos del Urbanismo Playa Grande, el cual se encuentra ubicado en la Ciudad de Catia la Mar, en el centro del país, específicamente en el Municipio Catia la Mar del Estado Vargas; abarcando un área aproximada de 20 Ha y albergando un total de 7400 personas en su primera fase, representando un Proyecto de gran importancia para la Ciudad, porque no sólo mejora las condiciones de vida del complejo sino también la de sus alrededores. Además se construirá una segunda fase a futuro que ocupará un área de 15 Ha, para albergar un total de 5600 personas aproximadamente.

La revisión se centró específicamente en un tanque de concreto armado para el almacenaje de agua potable que servirá a la comunidad del Complejo Habitacional Playa Grande y sus alrededores, el mismo cuenta de dos cámaras de almacenamiento, cada cámara presenta un área de 30x15m y una altura de 9m. El área total del tanque era de 30x30m. Su diseño contempló las acciones por cargas permanentes, cargas de fluido, empuje de tierra porque se encontrará enterrado a 5m de profundidad, efectos de sismo, efectos de viento y efectos de temperatura.

Imagen 2. Vista 3D en Staad Pro de Tanque de Almacenamiento.

El proyecto ya se encontraba finalizado y entregado pero presentó inconvenientes para su construcción debido a que no se contaba con disponibilidad en el mercado de barras de 1” (No. 8) para el acero de refuerzo de las paredes del tanque. Se propuso

replantear la solución de armado colocando barras de 7/8” (No. 7) a una separación (entre barras) menor que la solución anterior hasta lograr satisfacer las solicitaciones.

Revisión de Galpón para Variadores

Se revisó un proyecto de diseño de estructura metálica y fundaciones de galpón para resguardo de variadores ubicado en el Bloque 2 del área Junín, municipio Socorro del Estado Guárico, el mismo fue desarrollado por la empresa DITECH.

Primero se procedió a realizar en Staad Pro la geometría de dicho galpón, seguidamente, se importaron y se asignaron los perfiles PROPERCA utilizados en el diseño propuesto.

Luego se crearon los casos de carga y se asignaron según las especificaciones de diseño. Las acciones consideradas fueron las siguientes: carga permanente, carga variable de techo, carga de viento y carga de sismo. En el caso de carga permanente se consideraron, aparte del peso propio de la estructura, las cargas correspondientes a unas tuberías que conducirán gas, diluente y crudo diluido.

Imagen 3. Geometría del Galpón con Asignación de Perfiles PROPERCA.

Se verificaron las cargas de viento mediante la Norma COVENIN 2003-89 y las cargas sísmicas a través de la Norma PDVSA JA-221. Posteriormente, se chequearon las fundaciones con una hoja de cálculo ya existente en la empresa y además se modelo una zapata individual en el software SAFE, la misma fue sometida a las mayores solicitaciones arrojadas por el Staad Pro. (Ver Anexo 4).

Seguidamente, se verificaron las conexiones encontrándose en éstas ciertos detalles o aspectos negativos. Para el chequeo de la placa base de las columnas se elaboró una hoja de cálculo basada en la “Steel Design Guide – Column Base Plate and Anchor Rod Design” y también se verificaron con el software RAM Connection.

Luego de analizar los resultados, se llegó a la conclusión de optar por una placa base con la incorporación de rigidizadores para disminuir el espesor de la misma. Para ello se elaboró una hoja de cálculo la cual se basó en el incremento de inercia que aportan los rigidizadores a la placa, de esa manera el espesor de la plancha se logró ajustar a una dimensión más económica y comercial. (Ver Anexo 5 y 6).

Para el resto de las conexiones se elaboraron de hojas de cálculo basadas en el “Steel Construction Manual” de la AISC, las cuales fueron:

- Hoja de Cálculo de Revisión de Conexión a Tracción- Hoja de Cálculo de Revisión de Conexión a Corte- Hoja de Cálculo de Revisión de Conexión a Momento

También se verificaron los resultados con el software RAM Connection.

Fundaciones Anulares de Concreto

Se elaboró una hoja de cálculo para el dimensionamiento y armado de unas fundaciones de concreto en forma de anillos para unos tanques de almacenamiento que formarán parte de una estación de flujo de PDVSA.

Para su realización fue necesario consultar la Norma PDVSA L-STC-006 “Fundaciones para Tanques de Almacenamiento” la cual explica el procedimiento a seguir para el diseño de este tipo de fundaciones. La misma partía del principio de igualar las presiones que ejercía el anillo sobre el suelo a la presión que el fondo del tanque ejercía sobre el suelo de manera de evitar asentamientos diferenciales que perjudiquen la estabilidad del tanque.

En el diseño se consideró las cargas por viento así como también el empuje de tierra ejercido por un material de relleno en el centro del anillo. El armado se realizó en dos direcciones, el acero longitudinal (horizontal) atendía las solicitaciones principales y el

acero vertical solamente se colocó para disminuir los efectos por retracción, es decir, por temperatura. (Ver Anexo 1).

Canal y Bajante de Agua de Lluvia

Se calcularon las dimensiones de los canales y bajantes de agua de lluvia en un galpón correspondiente al proyecto “INGENIERÍA PARA EL TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO DE EQUIPOS DEL PROYECTO OLEFINAS III + PE´S” el cual consistió en presentar los fundamentos teóricos y los procedimientos de cálculos utilizados, así como los resultados obtenidos en el diseño de obras estructurales y de drenaje.

Para dimensionar los elementos de drenaje se utilizó la Gaceta Oficial 4044 (Normas Sanitarias), también se utilizó un plano previamente suministrado para obtener las áreas en proyección horizontal a drenar, finalmente se obtuvo la geometría del canal rectangular y el diámetro del bajante con la elaboración de una hoja de cálculo.

Diseño de Soportes de Equipos

En el mismo proyecto “INGENIERÍA PARA EL TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO DE EQUIPOS DEL PROYECTO OLEFINAS III + PE´S” se necesitó colocar unos soportes por requerimientos de transporte de equipos y por protección contra la humedad. Para ello se optó por diseñar unos apoyos llamados “Pata de Elefante” que consisten en una plancha superior y una plancha inferior separadas por un tubo estructural.

Se utilizaron planchas de ¾” de espesor y de dimensiones variables dependiendo del peso del equipo, los tubos que se utilizaron fueron de 20” de diámetro y 3/8” de espesor, la altura del tubo era variable dependiendo del peso del equipo.

Para cada soporte se chequeó el control de esbeltez en los tubos, revisándolo como miembro a compresión. En las planchas se chequeó el aplastamiento y finalmente se verificó el esfuerzo en el suelo, dicho esfuerzo se comprobó modelando una placa y cargada uniformemente con los pesos de los equipos en Staad Pro.

Fundaciones para Tanque Horizontal

Se pidió diseñar las fundaciones tipo zapata-pedestal para un tanque horizontal que formará parte de una estación de flujo de PDVSA. El tanque fue diseñado para almacenar gasoil y sus dimensiones son 11,80 m de largo y 2,6 m de diámetro. Para el diseño de las fundaciones se consideraron las siguientes cargas: peso propio de los

(Ver Anexo 3)

elementos, peso de operación, peso vacío, peso lleno de agua, cargas por viento y cargas sísmicas. Para simplificar los cálculos de cargas por sismo se optó por modelar las fundaciones en el programa Staad Pro, el cual internamente calcula las solicitaciones por sismo mediante la aplicación del método dinámico de superposición modal basado en un espectro previamente suministrado.

De igual forma, a manera de confirmación de resultados obtenidos por el Staad Pro, se generó una hoja de cálculo para el dimensionamiento y armado de dichas fundaciones. En la hoja de cálculo se consideraron los casos de cargas antes mencionados, sin las solicitaciones sísmicas, y se compararon los resultados con los obtenidos en el Staad Pro sin incluir las combinaciones de cargas que involucraban sismo. (Ver Anexo 2).

Imagen 4. Vista 3D en Staad Pro de Fundaciones para Tanque Horizontal.

VII. Cronograma de actividades realizadas

VIII. Resultados y su Discusión

Revisión de Tanque de almacenamiento de Agua Potable

La primera solución de armado de las paredes contaba con barras de 1” a cada 10 cm, en la otra solución propuesta se obtuvo barras de 7/8” a cada 7,5 cm.

Revisión de Galpón para Variadores

En primer lugar se verificó que ningún miembro fallara en el Staad Pro, para ello se chequearon los diferentes “Ratios” de los elementos y todos reportaron un valor menor a uno (1). Luego se revisaron los desplazamientos horizontales (derivas inelásticas) los cuales todos se ubicaron dentro del valor permisible (0,018) de la Norma COVENIN 1756-1:2001; de igual forma, se revisó también la deflexión máxima en el modelo y ésta resultó satisfactoria al compararse con la especificada en la Norma COVENIN 1618:1998.

Posteriormente, se chequearon las fundaciones con la ayuda de una hoja de cálculo existente en la empresa, también se modeló una fundación en el software SAFE y se sometió a las combinaciones de cargas más desfavorables reportadas por el Staad Pro. En ambas verificaciones el resultado fue satisfactorio, se obtuvo que la presión ejercida en el suelo era menor a la capacidad admisible (qa = 1 kg/cm2).

En cuanto al acero de refuerzo, gobernó el acero mínimo que en el caso de zapatas corresponde al acero por temperatura según COVENIN 1753:2006.

Para el chequeo de la placa base se consultó el “AISC Steel Design Guide – Column Base Plate and Anchor Rod Design” el cual plantea un procedimiento para el diseño de planchas sometidas a carga axial y momento, el método se basa en calcular una fuerza y una excentricidad que en conjunto forman un efecto equivalente al que genera la carga axial y el momento. Luego a través de formulaciones se calculan los esfuerzos y finalmente el espesor de la placa. El resultado obtenido con este procedimiento fue 2,3 cm de espesor.

Se decidió verificar con otro método especificado en el libro “Proyectos Estructurales de Acero” de María Fratelli, este procedimiento se basa en distribuir las presiones en forma triangular y luego se calcula el espesor de la placa base dependiendo de los esfuerzos en la zona crítica. El resultado obtenido con este método fue 2,1 cm de espesor.

Para la confirmación de los resultados anteriores se modeló la placa base en el software RAM Connection, en el mismo se obtuvo un espesor de 2,3 cm, cabe destacar que el programa diseña con las especificaciones del AISC 2005.

Al no estar conforme con los resultados obtenidos, se propuso la aplicación de una placa base con rigidizadores. Para ello se consultó el libro “Design of Welded Structures” de W. Blodgett el cual se basa en determinar la inercia que aporta el rigidizador a la plancha, de esta manera se redujo el espesor de la plancha a 3/8” (1 cm) colocando rigidizadores de 8 cm de longitud y 3/8” de espesor.

Según el diseño de la empresa DITECH el espesor suministrado fue 1 cm (sin rigidizadores) lo cual no era adecuado, se pudo comprobar en la memoria de cálculo que solamente consideraron una combinación de carga correspondiente a la más desfavorable en el eje Y.

Luego se revisaron los pernos de anclaje de la placa base y demás conexiones, obteniéndose resultados satisfactorios.

Fundaciones Anulares de Concreto

La hoja de cálculo se realizó de forma genérica y se comprobó a través de un ejercicio contenido en las normas PDVSA, los resultados coincidían en su totalidad. Los tanques que llevarían este tipo de fundaciones aún se encontraban en su etapa de diseño en el departamento de mecánica razón por la cual no fue posible diseñarlas debido a que se carecía de datos fundamentales como peso, espesor, altura, entre otros.

Canal y Bajante de Agua de Lluvia

Los resultados obtenidos para el canal fue de 20x20cm, sin embargo, por petición del ingeniero encargado del proyecto se colocó de 25x25cm. Para los bajantes se obtuvo un diámetro de 4”.

Diseño de Soportes de Equipos

Luego de realizar los diferentes chequeos se obtuvo que el diseño de soportes fue adecuado para las respectivas solicitaciones.

Fundaciones para Tanque Horizontal

A diferencia de las fundaciones anulares, para los tanques que llevarían este tipo fundaciones sí se contaba con un predimensionamiento. De esta manera, se pidió una primera corrida en el Staad Pro principalmente para chequear la presión en el suelo del cual se tenía incertidumbre porque no se contaba con el estudio de suelos. El resultado arrojó una presión en el suelo de 0,68 kg/cm2, finalmente se decidió esperar por las

especificaciones referentes al estudio geológico de la zona. En cuanto al armado de los elementos, todo requería acero mínimo.

IX.Conclusiones

Desde un punto de vista personal, la realización de las pasantías representó una etapa de aprendizaje fructífera en varios ámbitos o áreas de la ingeniería civil. Se pudo tener una visión más extensa de los diferentes trabajos o proyectos que puede desarrollar el ingeniero civil en este tipo de empresa. Asimismo, se pudo medir el conocimiento adquirido en los estudios formales universitarios de la carrera de Ingeniería Civil con los requeridos para la realización de dichos proyectos.

En cuanto a la empresa, la misma se benefició debido a los diferentes trabajos realizados los cuales representaban cierto porcentaje de avance en la planificación de actividades de los proyectos que estaban en desarrollo. En general, hubo un aprovechamiento por ambas partes y los resultados fueron satisfactorios.

X. Bibliografía Consultada

Libros y guías:

- “Steel Construction Manual” AISC 13th Edition.- “Design Examples” AISC Version 13.0.- Steel Design Guide – Column Base Plate and Anchor Rod Design.- “Design of Welded Structures” de W. Blodgett.- “Proyectos Estructurales de Acero” de María Fratelli.

Normas:

- Acciones del Viento sobre las Construcciones. COVENIN 2003-89.- Diseño Sismorresistente de Instalaciones Industriales. Norma PDVSA JA-221.- Fundaciones para Tanques de Almacenamiento. PDVSA L-STC-006.- Gaceta Oficial 4044 (Normas Sanitarias).- Edificaciones Sismorresistentes. COVENIN 1756-1:2001.- Estructuras de Acero para Edificaciones. Método de los Estados Límites.- COVENIN 1618:1998.- Proyecto y Construcción de Obras en Concreto Estructural. COVENIN 1753:2006.

ANEXOS

Anexo 1. Hoja de Cálculo de Fundaciones Anulares de Concreto.

Anexo 2. Hoja de Cálculo de Fundaciones para Tanque Horizontal.

Anexo 3. Hoja de Cálculo de Canal y Bajante de Agua de Lluvia.

Anexo 4. Zapata de Galpón de Variadores en SAFE.

Anexo 5. Hoja de Cálculo Placa Base con Rigidizadores.

Anexo 6. Modelo de Placa Base en RAM Connection.