REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

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1 REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL 1 DESARROLLO DE UN PROGRAMA PARA EL DISEÑO DE TANQUES SUBTERRÁNEOS DE CONCRETO ARMADO SEGÚN LA NORMA COVENIN Trabajo Especial de Grado presentado coo requisito para optar al Título de Ingeniero Civil. Realizado por: Br. Leonardo Palencia C.I Br. Daniel Raven C.I Tutor Acadéico: Prof.: Ing. Gerardo Gutiérrez Maracaibo, 08 de Abril de 011

2 HOJA DE JURADO

3 3 DESARROLLO DE UN PROGRAMA PARA EL DISEÑO DE TANQUES SUBTERRÁNEOS DE CONCRETO ARMADO SEGÚN LA NORMA COVENIN Leonardo Palencia Daniel Raven C.I C.I Telf.: Telf.: Tutor Acadéico Prof.: Ing. Gerardo Gutiérrez Directora de Escuela Prof.: Ing. Nancy Urdaneta Decano Facultad de Ingeniería Ing. Oscar Urdaneta

4 DEDICATORIA 4 A is padres por apoyare en todo oento y enseñare que todo lo que se quiere se puede alcanzar con esfuerzo. Mi padre Roberto que ha sido uno de is ejeplos a seguir tanto profesional coo personalente y i adre Mercedes que e enseñó que con paciencia y huildad se pueden conseguir grandes cosas. A is heranos Susana y Roberto que siepre han estado a i lado para brindare su ayuda en todo oento. A i novia Vanesa que e ha enseñado a ver una parte de la vida que no conocía. A is aigos, is heranos Gracias a todos, Palencia R., Leonardo R.

5 DEDICATORIA 5 Priero que nada darle las gracias a Dios por estar aquí y a is padres a quienes les debo todo lo que soy hoy en día. A i papá Euro que siepre guió is pasos desde i infancia dándoe todo su apoyo y su aor de padre, y a i aá Judith quién ha estado conigo aconsejándoe en las circunstancias ás difíciles, diciéndoe siepre que con paciencia y perseverancia puedo alcanzar is etas. Padres sin ustedes yo no hubiese alcanzado esta eta. A i abuelo el Ing. Euro Raven, quien siepre ha querido que fuese ingeniero le dedico este logro. Y por últio al resto de i failia, i herana, tíos, i padrino y i adrina a quién tengo ucho que agradecerles, los quiero ucho. Gracias a Todos, Daniel E. Raven N.

6 AGRADECIMIENTOS 6 A Dios por darnos la vida, llenarnos de salud, sabiduría, fortaleza, confianza en nosotros isos e iluinar el caino que nos peritió con éxito concluir este proyecto. A nuestro tutor, Ing. Gerardo Gutiérrez, que sin esperar ningún tipo retribución nos ofreció su ayuda y apoyo incondicional en este trabajo de investigación, guiándonos a lo largo de todo el proceso y siendo para abos un gran estíulo que nos dio fortaleza y nos ipulsó a cuplir los objetivos. A los profesores de la Universidad Rafael Urdaneta que colaboraron copartiendo sus conociientos con nosotros día tras día. A la directora de la Escuela de Civil, Nancy Urdaneta por colaborar con nosotros durante toda la carrera, por su dedicación al estudiante y su ejor disposición hacia todos. Gracias a todos por su colaboración, Palencia R. Leonardo R. Daniel E. Raven N.

7 7 PALENCIA, LEONARDO Y RAVEN, DANIEL. DESARROLLO DE UN PROGRAMA PARA EL DISEÑO DE TANQUES SUBTERRÁNEOS DE CONCRETO ARMADO SEGÚN LA NORMA COVENIN TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL. MARZO 011. UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA. FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL. MARACAIBO, VENEZUELA. 117 p. RESUMEN Se desarrolló un prograa para el diseño de tanques subterráneos de concreto arado cupliendo con la Nora Venezolana COVENIN. El algorito generado se divide en varias hojas que incluye en su priera hoja, los datos de diseño y una tabla que perite ingresar los datos requeridos para el cálculo, luego se uestra en una tabla los oentos calculados, posteriorente el acero de refuerzo para terinar con la disposición final del acero. El prograa se realizó utilizando coo lenguaje de prograación VISUAL BASIC 6.0 y el entorno de trabajo es sencillo, de fácil interpretación y anejo. Los objetivos planteados fueron cuplidos siguiendo un odelo de investigación descriptiva y su diseño fue de tipo no experiental. A través de la coparación con un ejercicio resuelto de anera anual se deostró que el prograa optiiza un proceso que se considera inefectivo debido a la gran inversión de tiepo requerido, la dificultad para odificar cualquier valor y el cuidado necesario que el ingeniero calculista debe tener. La presentación sencilla de la aplicación, sus resultados acertados y la reducción significativa de la dificultad del proceso dan coo resultado una herraienta que iniiza notableente el tiepo de diseño y auenta tanto la calidad coo la eficiencia, dejando a un lado cualquier tipo de error huano al oento del diseño. Palabras claves: algorito, diseño, prograa.

8 PALENCIA, LEONARDO; RAVEN DANIEL. DEVELOPMENT OF A PROGRAM FOR THE DESIGN OF REINFORCED CONCRETE UNDERGROUND TANKS ACCORDING TO THE STANDARD COVENIN 1753:006. THESIS TO APPLY FOR A CIVIL ENGINEER DEGREE. MAY 011. RAFAEL URDANETA UNIVERSITY. ENEGEERING FACULTY, CIVIL SCHOOL. MARACAIBO, VENEZUELA. 117 p. 8 ABSTRACT A progra was developed for the design of reinforced concrete underground tanks coplying with the Venezuelan standard COVENIN. The generated algorith is divided into several pages which includes in its first page that lets you enter soe data required for calculation, then displays a table of calculated oents later the reinforcing steel to finish with the final disposal of steel. The progra was conducted using prograing language Visual Basic 6.0 and the work environent is siple, easy interpretation and anageent. The objectives were et following a descriptive research odel and its design was not experiental. Through coparison with a anually solved exercise showed that the progra optiizes a process that is considered ineffective because of the large investent of tie required, the difficulty to odify any value and the necessary care that the calculator engineer ust have. The siple presentation of the application, its successful results and significantly reduce the difficulty of the process results in a tool that significantly reduces design tie and increases both the quality and efficiency, apart fro any huan error design tie. Key Words: algorith, design, progra

9 INDICE DE CONTENIDO 9 INTRODUCCIÓN..13 CAPÍTULO I. EL PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN Planteaiento del Problea Objetivos Objetivo General Objetivos Específicos Justificación Deliitación Espacial Teporal Científica 19 CAPITULO II. MARCO TEÓRICO Antecedentes de la Investigación.1.. Bases Teóricas Tanque de Agua Tipos de Volúenes de Alacenaiento Tipología de Reservorios El Tanque coo Recipiente Tanques y Recipientes Estanco de Concreto. (Nora COVENIN ) Lenguaje de Prograación Prograa Prograas que se Auto-Modifican Prograas Cargados Manualente Prograas Generados Autoáticaente Diseño de un Prograa Etapas del Proceso Modelos de Desarrollo de Software Desarrollo por Etapas Definición de Térino Básicos Sistea de Variables Definición Conceptual.51

10 .4.. Definición Operacional Cuadro de Variables...5 CAPÍTULO III. MARCO METODOLÓGICO Tipo de Investigación Diseño de la Investigación Población y Muestra Técnicas de Recolección de Datos Proceso Metodológico.6 CAPITULO IV. PROGRAMA PARA EL DISEÑO DE TANQUES SUBTERRÁNEOS Algorito Prograa Ejercicio a Mano Aplicación del Software Entrada y Salida Coparación de Resultados CONCLUSIONES..78 RECOMENDACIONES REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS..80 ANEXOS.81

11 ÍNDICE DE TABLAS 11 Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla

12 ÍNDICE DE FIGURAS 1 Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura

13 INTRODUCCIÓN 13 El problea de escasez de agua en la actualidad es de índole undial, en nuestro país en los últios años se ha agravado el problea, encontraos una baja cobertura de este servicio suado a un racionaiento general de las epresas encargadas del suinistro. Los usuarios en la búsqueda por satisfacer esta escasez optan por alternativas de alacenaiento, utilizando en su ayoría tanques de alacenaiento. El diseño de tanques de alacenaiento subterráneos es un proceso riguroso, eticuloso y ecánico, que requiere de tiepo y cuidado en su cálculo. Por ser un procediiento etódico lleva uchas veces a los ingenieros a no prestar la suficiente atención sin toar en cuenta factores para circunstancias deterinadas acortando la vida útil del iso. Con el propósito de reducir las variables huanas y el tiepo invertido se pretende desarrollar un prograa que optiice el proceso. El prograa esta copuesto por un algorito que lleva a cabo el diseño de tanques subterráneos de concreto arado. El trabajo está estructurado en cuatro capítulos. El prier capítulo contiene los objetivos planteados para el desarrollo del prograa y la justificación de este desarrollo, en el capítulo dos se encuentran citadas las noras, reglaentos, guías y códigos COVENIN y definición de algunos térinos utilizados coo base para el desarrollo de esta investigación. El capítulo tres explica la etodología utilizada, es decir las actividades que se realizaron de fora consecutiva. Finalente el capítulo cuatro presenta el prograa con todos sus docuentos anexos, deás inforación generada en el proceso e interpreta los resultados coparando los datos obtenidos del prograa con un ejercicio hecho de la fora tradicional.

14 14 El prograa generado en esta investigación cuple con las exigencias planteadas al principio y se consolida coo un étodo ás rápido y eficaz que facilita el cálculo de dichas estructuras.

15 15 Capítulo I.

16 16 CAPÍTULO I EL PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN 1.1. Planteaiento del Problea. El agua es uno de los recursos fundaentales para el desarrollo de la vida. A pesar del enore voluen de agua que existe en el planeta, 1,41 il illones de k 3, sólo el % es agua dulce, la ayor parte de la cual (alrededor del 87%), se encuentra en capas de hielo, glaciares y aguas subterráneas, y un 13% (unos 000 k 3 ) es la cantidad de agua disponible, que se encuentra en ríos, lagos y otros cuerpos de agua dulce; siendo solo el 0,40% del agua dulce la que se encuentra en condiciones aptas para ser utilizadas por los seres vivos. A pesar que Venezuela es un país rico en recursos hídricos, los servicios de abasteciiento de agua potable se caracterizan por su insuficiente cobertura y bajo nivel de calidad. Existe en la actualidad un racionaiento que han venido ejecutando las epresas de agua potable en el país. En consecuencia, uchos usuarios se ven forzados a buscar alternativas para el alacenaiento del agua. Se estia que un 98% de la población utiliza tanques coo principal fuente de alacenaiento (tanques elevados y tanques subterráneos). Al oento del diseño y cálculo de tanques de alacenaiento, y en particular en tanques subterráneos, encontraos una serie de variables que en uchos casos no son toadas en cuenta por el calculista que diseñan con sentido coún, reduciendo la vida útil del tanque ocasionando fallas, agrietaientos que a la larga resultan en una containación del líquido que este alacene y en reparaciones que requieren inversión

17 onetaria y de tiepo; suado a esto el error huano, hacen que los resultados de los cálculos se vuelvan pocos confiables. 17 Con el propósito de reducir las variables huanas y el tiepo de diseño; así c oo, facilitar los cálculos se considera necesaria la búsqueda de nuevas alternativas para el diseño de tanques subterráneos para el alacenaiento de agua y que cupla con las especificaciones de la Nora. Es iportante tabién resaltar que en la actualidad la tecnología y el uso de la coputación han pasado a forar un aspecto principal en el desarrollo socio-econóico, industrial, habitacional y en general de la población. El área de la ingeniería no se escapa de este desarrollo tecnológico, y ucho enos así el área de la construcción, veos coo la utilización de prograas coputarizados disinuye el tiepo de diseño, de cálculo y auenta la eficiencia en los procediientos y resultados. En esta investigación se busca a través de la coputación el desarrollo de un prograa que perita diseñar tanques subterráneos utilizando coo sistea constructivo concreto arado y que cupla con las especificaciones establecidas en las Noras Venezolanas COVENIN. 1.. Objetivos Objetivo General. Desarrollar un prograa de coputación ediante la utilización de un lenguaje de prograación, para el diseño de tanques subterráneos de concreto arado según las prescripciones de la Nora COVENIN 1753:006.

18 1... Objetivos Específicos. 18 Elaborar el procediiento requerido para el análisis y diseño de tanques subterráneos de concreto arado. Desarrollar un algorito para el diseño de tanques subterráneos de concreto arado, fundaentando todo el proceso en las noras COVENIN Prograar el algorito en su totalidad, toando las consideraciones correspondientes en cuanto a tablas y gráficas. Verificar el funcionaiento del prograa de coputación para el diseño de tanques subterráneos de concreto arado ediante la coparación con un ejeplo de aplicación resuelto en fora anual Justificación. En la actualidad el alacenaiento de agua potable ha pasado a ser unos de los probleas fundaentales de la población. La necesidad de tener agua para el desarrollo y satisfacción de las necesidades crea la probleática de buscar una solución que perita de anera efectiva recolectar el recurso agua para su posterior utilización. Por otra parte la utilización de prograas coputarizados en el área de la ingeniería y ás específico en el área de la construcción perite un análisis y diseño estructural en un tiepo enor que el que se obtiene en el cálculo anual; así coo, arroja resultados precisos y en la ayoría de los casos sin errores que se pueden dar en el cálculo estructural anual.

19 19 Esta investigación servirá para proover el desarrollo de un prograa coputacional de fácil anejo y adquisición que perita el diseño y análisis de tanques subterráneos con base en las Noras COVENIN que aporten soluciones rápidas, seguras y eficientes Deliitación Espacial. La investigación para la elaboración del presente Trabajo Especial de Grado se ubica en el unicipio Maracaibo, Estado Zulia, Venezuela Teporal. El desarrollo de esta investigación se realizará en dos periodos acadéicos coprendidos entre Septiebre 010 y Abril Científico. La investigación coprende el desarrollo de un prograa de coputación ediante la utilización de un lenguaje de prograación, que tenga coo finalidad realizar el análisis y diseño de tanques subterráneos de concreto arado según las prescripciones de la Nora COVENIN 1753:006.

20 0 Capítulo II.

21 1 CAPITULO II MARCO TEÓRICO.1. Antecedentes de la Investigación. En este capítulo se reseña, recopila y se describe de anera detallada un conjunto de inforación referentes a investigaciones realizadas a estructuras de tanques subterráneos guardando una estrecha relación con la presente investigación y sirviendo de base para la obtención de resultados de anera clara y precisa. Noeli A. Barrios M., María M. Reverol M., DESARROLLO DE UN SOFTWARE PARA EL DISEÑO DE FUNDACIONES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO EN INSTALACIONES INDUSTRIALES Maracaibo, Venezuela (010). Se desarrolló un software para el diseño de fundaciones de tanques de alacenaiento en instalaciones petroleras en tierra. El estudio de las Noras COVENIN y PDVSA 008 peritió verificar y actualizar el algorito existente adaptándolo a las noras vigentes. Se copleentó la aplicación con el desarrollo y prograación de un algorito para fundaciones tipo anillo con zapata. Abos prograas fueron unificados para tener acceso a través de la isa base de datos y se generó una tabla de datos de salida y un reporte con las fórulas básicas que despejan cualquier duda en el ingeniero operador del software. Los objetivos fueron cuplidos siguiendo un odelo de investigación descriptiva y su diseño fue de tipo no experiental. A través de la verificación anual se deostró que el software optiiza un proceso inefectivo dada la gran inversión de tiepo requerido, la dificultad para odificar cualquier valor y la experticia necesaria del ingeniero a cargo. La presentación sencilla de la aplicación, sus

22 resultados veraces y la reducción significativa de la dificultad del proceso lo constituyen coo una herraienta que iniiza costos y tiepo a la vez que auenta la calidad del resultado. Los tanques Subterráneos de Alacenaiento según un artículo publicado (Año 001 Guía para el Manejo de Tanques Subterráneos, Ministerio de Energía), en la ciudad de Caracas, Venezuela se utilizan en uchos sectores de la industria, coo por ejeplo para el alacenaiento de productos de petróleo. Son utilizados por la industria petrolera para la distribución de sus productos, por la industria del transporte, por los agricultores, estaciones de servicio, colegios, hospitales, industria, viviendas privadas y gobierno. La filtración de los tanques enterrados es causa de una creciente preocupación de seguridad pública y abiental. Millones de tanques enterrados se han instalado en el undo durante ás de 60 años. Muchos de estos tanques están hechos de acero al carbón sin protección y pueden corroerse. Esta corrosión penetra eventualente en el tanque causando una filtración y los productos petroleros ingresan en la tierra. Esto puede dar origen a: Vapores volátiles que ingresan a los sótanos y desagües ocasionando riesgos de salubridad y explosión. Las filtraciones pueden introducirse y causar una containación considerable del agua subterránea. Las filtraciones containarán el suelo y el agua de la superficie. GUÍA PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE RESERVORIOS APOYADOS. El docuento fue elaborado por el consultor ingeniero Roger Agüero para la Unidad de Apoyo Técnico en Saneaiento Básico Rural del Centro Panaericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Abiente. Lia, 004.

23 3 El objetivo de esta guía es el de proporcionar a los profesionales inforación y conceptos actualizados, y las herraientas necesarias para el diseño y la construcción de reservorios para sisteas de agua potable. La guía incluye inforación sobre los aspectos generales relacionados a las definiciones y glosario de térinos; los diseños de los reservorios en el que se incluirá el período y caudales de diseño, capacidad y diensionaiento, tipos, ubicación y su diseño estructural, y presenta inforación para la construcción de reservorios de concreto arado apoyados de fora cuadrada y circular e inforación sobre reservorios de ferroceento apoyados y de fora circular. En base a estos antecedentes encionados anteriorente que guardan seejanza con este trabajo ya que en su elaboración es necesario conocer lo indispensable (en todos los usos que éste pueda tener), que no es solo la construcción de un tanque de alacenaiento subterráneo, sino tabién el entender la probleática actual que existe en lo que trata de la containación del suelo, de las aguas y de las norativas que se deben cuplir para evitar daños a futuro, en nuestro caso abarcareos los tanques subterráneos de agua potable... Bases Teóricas...1. Tanque de Agua. Los tanques de agua (Pürschel, Wolfgang (00)) son un eleento fundaental en una red de abasteciiento de agua potable, para copensar las variaciones horarias de la deanda de agua potable. Puesto que las plantas de trataiento de agua potable funcionan ejor si tienen poca variación del caudal tratado, conviene antener aproxiadaente constante el caudal. Las plantas de trataiento se diensionan por lo tanto para que puedan producir la cantidad total de agua que la ciudad o pueblo consue a lo largo del día, y los tanques absorben las variaciones horarias: cuando hay

24 poco consuo (coo en la noche) se llenan, y cuando el consuo es áxio (coo, por ejeplo, a la hora de cocinar) se vacían. 4 Los tanques tienen coo principal función: Proveer una reserva de agua que iniice interrupciones por fallas en la transisión, el bobeo u otros equipos. Mantener presión unifore, y actuar coo válvula de alivio en sisteas de bobeo. Extinguir incendios. Proveer reserva para salvar cortes por fallas en la fuente, o en las tuberías y bobas aestras, y otras eergencias. Peritir una reducción en el taaño de las tuberías aestras al peritir flujos proedio en vez de pico. Peritir que las bobas aestras epujen el gasto proedio en vez del gasto pico Tipos de Volúenes de Alacenaiento. Voluen de Operación. La diferencia entre el voluen alacenado áxio, con el cual se apaga la boba, y el voluen que hace que prenda la boba.

25 Voluen de Igualación. 5 El voluen que se usa para satisfacer las necesidades de horas pico y el cual se gasta a pesar de tener la boba prendida. Voluen de Incendio. Este voluen depende del reglaento local y del taaño del desarrollo al cual sirve el tanque. En Estados Unidos, este voluen se deterina por el "Guide for Deterination of Required Fire Flow" que publica el "Insurance Services Office". Coo ínio, se recoienda 3 por dos horas para zonas residenciales, o sea, Voluen de Eergencia. El voluen que se requiere en caso de eergencias u otras situaciones no counes. Por ejeplo, este voluen puede utilizarse para evitar interrupciones al servicio en caso de fallas en la red o el bobeo durante el periodo de reparaciones o de sustitución. Ciertos códigos periten cobinar este voluen con el de incendio. (Filigrana Moya, Diego (004)) Tipología de Reservorios. (Víctor M. Pavón R. (008)). Por su Ubicación en el Terreno. Las dividireos en 3 tipos: enterrados, superficiales y elevados.

26 Reservorios Enterrados. 6 Son estructuras ayorente construidas de concreto arado, pueden toar uchas foras coo rectangulares, cilíndricas, etc. Podeos encionar en este tipo a las cisternas, piscinas, etc. Es necesario revisar en este tipo de reservorios: la resistencia del suelo, fuerzas laterales del terreno (epujes y coportaiento ante solicitaciones sísicas), coportaiento crítico a reservorio lleno y vacío. Reservorios Superficiales. Son reservorios apoyados sobre el terreno (cuando el costo es elevado). Reservorios Elevados. Coo su propio nobre lo indica, se utilizan cuando se quiere elevar la presión de agua en la red de distribución. Por la Fora del Reservorio. Según su fora se pueden dividir en cuadrados o rectangulares y circulares. Cuadrados o Rectangulares. Por tener estas foras, un reservorio está soetido a fuerzas de flexión y corte principalente. Cada uno de los lados de estos reservorios, están soetidos a cargas distribuidas triangulares o trapezoidales, y de acuerdo a sus diensiones pueden llevar refuerzo en una o dos direcciones.

27 Circulares. 7 Principalente están soetidas a tracción pura (reservorios superficiales y elevados) y a copresión pura (reservorios enterrados). La relación entre la superficie de contacto con el agua y su capacidad de alacenaiento, es enor en coparación a los tanques cuadrados o rectangulares; así coo, se requiere enor cantidad de ateriales, pero el costo del encofrado es ayor, desventaja que se puede copensar cuando se tengan reservorios de gran capacidad. Por su Ubicación con respecto a la Red de Distribución. Coo priera opción un reservorio se tratará de ubicar en el centro de la población, para evitar ayores pérdidas de carga; cuando este objetivo no pueda ser cuplido, ya sea a falta de terreno o probleas topográficos, el reservorio puede ser considerado coo un reservorio de distribución o reservorio de copensación. Reservorio de Distribución. Dependiendo de la ubicación de las estructuras hidráulicas que coponen el sistea de abasteciiento, denoinareos reservorio de distribución, si éste se encuentra ubicado antes de la línea de distribución o aducción. Reservorio de Copensación. Estos reservorios están situados en el extreo opuesto de la entrada de agua a la red de distribución. Cuando no se presenta consuo en la red, el agua llega a este reservorio; entonces cuando el consuo es igual al suinistro, no entra ni sale agua del reservorio, cuando se presenta un déficit en la red, el suinistro se realizará por este reservorio y la línea de aducción y distribución del sistea.

28 Por el Material del Reservorio. 8 El aterial de un reservorio puede ser uy variado, respondiendo a la tecnología actual, anteniiento, agresión del suelo, ateriales de la zona del proyecto, etc.; así estos pueden ser de concreto arado, etálicos, de adera, de ferroceento, etc. Sólo describireos los reservorios de concreto y reservorios etálicos en el presente trabajo de investigación. Reservorio de Concreto Arado. Muy recoendable en zonas donde la corrosividad puede ser un problea iportante, por el tipo de aterial epleado, a largo plazo las vuelve ás econóicas y tabién de un anteniiento rápido. Reservorios Metálicos. Con las características del acero (ductilidad), se logra un ejor coportaiento con una fora circular El Tanque coo Recipiente. El tanque coo recipiente queda coo una estructura soetida a presión y esta presión debe ser equilibrada por las fuerzas internas que se desarrollan en sus paredes, fondo y tapa. En esta etapa se hace caso oiso de la vinculación externa puesto que los vínculos o apoyos externos solo intervienen desde el punto de vista portante. La presión del líquido alacenado por el tanque, noralente agua, es proporcional a la distancia entre el punto considerado y la superficie libre del líquido y es igual en cualquier dirección. Para efectos de diseño se supone que el líquido ocupa toda la altura libre del tanque, sabeos que esto no es cierto, siepre debe existir una cáara

29 9 de aire de por lo enos 30 c, pero tabién es cierto que la válvula que regula la altura puede en un oento deterinado, roperse y darnos cuenta solaente por el desbordaiento del tanque. El equilibrio se anifiesta de diferentes aneras, dependiendo de la fora del tanque, así, si este es cilíndrico, un anillo extraído de él estará en equilibrio por pura tracción y ésta será ayor a edida que la presión lo sea; sin ebargo, en el fondo, donde la presión es áxia, debido a la solidaridad entre paredes y fondo, se anifiesta otra clase de equilibrio, aparece una flexión en el plano vertical en las paredes del anillo, lo iso ocurrirá en el tope de la tapa si la tapa es solidaria con las paredes del tanque; luego la fora inicial de tracción pura que se dijo, ocurrirá solaente en zonas situadas fuera de la influencia del fondo y la tapa. Si el tanque tiene sección rectangular en vez de circular, ocurrirá lo iso con la presión pero ahora el equilibrio no es satisfecho solo por pura tracción sino que ocurrirá adeás, una flexión siultáneaente en las paredes de una sección o tajada horizontal que saqueos. En las zonas cercanas al fondo y en la tapa ocurrirá flexión en la dirección perpendicular por las ias razones encionadas con anterioridad para el tanque cilíndrico. Una fora de análisis seria considerar un anillo o faja de las zonas no perturbadas por la tapa y el fondo y considerarla coo soetida a una presión unifore proedio de las que ocurren en los bordes del anillo o faja, o la ayor, para ás seguridad. Ello, si el tanque es prisático y con una altura ayor que las otras dos diensiones, o toar una faja vertical soetidas sus paredes a una presión variable con la altura, si el tanque es alargado en la dirección horizontal. El resto de las paredes, o el fondo y la tapa, según el caso, se podría considerar coo placas epotradas en todo su contorno soetidas a la presión correspondiente. Si el tanque es casi cúbico (L/B<=, B/H<=, L/H<=), se podría considerar cada pared vertical u horizontal del tanque coo epotrada en todo su contorno y soetidas a las correspondientes presiones. Para el diseño de este tipo de placas se utilizaría la teoría de placas o los anuales y tablas

30 que dan las solicitaciones de estos eleentos estructurales según las condiciones de borde y las solicitaciones. 30 Coo una alternativa y en fora general, aunque aproxiada, se puede diseñar el tanque coo recipiente, descoponiéndolo en fajas, dos verticales y una horizontal, analizando dichas fajas, con lo cual se estará toando la continuidad en las esquinas y no coo si estas no rotara. Las fajas verticales se toan en los centros de las caras verticales y la faja horizontal en la zona donde la deflexión en la pared vertical, si ésta estuviese epotrada, sea áxia, lo cual ocurre a 0,55*H de la superficie. Las cargas a las cuales van a estar soetidas dichas fajas se obtienen de igualar las flechas en el punto de cruce de cada una de las fajas verticales con la horizontal de las paredes verticales, y en el fondo. Los traos verticales de las fajas verticales estarán soetidas a una carga triangular con una ordenada áxia que se obtiene. El análisis de estas fajas se facilita bastante debido a la sietría. Los iebros cortados por el eje, o ejes, de sietría, corrigen su rigidez por R s E K * a b * 0. En el caso de tanques no es conveniente superponer las cargas pues no es uy fácil ver de anteano cuales son las cobinaciones ás desfavorables, es ejor analizar cada condición y luego superponer los efectos que suen de acuerdo al diagraa de oentos; así por ejeplo, en el caso de un tanque subterráneo habrá, las condiciones siguientes: Peso del tanque y del relleno sobre él. Presión de tierras. Presión de agua. Sobrecarga sobre el tanque. Sobre carga de un lado.

31 31 Los factores aplificantes para el diseño a rotura son: 1,6 para la presión de tierra y sobrecarga. 1, para la presión de agua, la cual a pesar de que es una carga óvil, pues puede o no actuar, su agnitud y distribución se conocen a ciencia cierta. (Vezga Taborda, C). (1990) Tanques y Recipientes Estanco de Concreto. (Nora COVENIN ) Durabilidad e Ipereabilidad del Concreto. Con el fin de garantizar la durabilidad apropiada del concreto se cuplirá con los requisitos de las tablas.1 y.. La ipereabilidad del concreto auenta en la edida que el concreto utilizado tenga relaciones agua / ceento lo ás bajas posibles sin que se afecte su trabajabilidad y buena copactación en el producto vaciado. Tabla.1 REQUISITOS PARA CONDICIONES DE ESTANQUEIDAD. Fuente: NORMA COVENIN

32 Tabla. REQUERIMIENTOS PARA CONCRETOS EXPUESTOS A SOLUCIONES QUE CONTIENEN SULFALTO. 3 Fuente: NORMA COVENIN Las dosificaciones con aditivos, tales coo hidrófugos e incorporadores de aire deben ser controladas cuidadosaente en la obra para su aprobación, para evitar disinución en la resistencia del concreto. En el caso de los incorporadores de aire, y a enos que otros porcentajes se hayan justificado experientalente previaente a su epleo, el porcentaje de aire incorporado no será inferior al 4% ni ayor del 6%. Resistencia Mínia. El concreto de las partes estructurales del tanque no tendrá una resistencia enor de 40 Kgf/c. Retracción por Fraguado. En el proyecto y la construcción se toarán todas las precauciones para iniizar la retracción por fraguado por edio de relaciones agua / ceento apropiadas, el suficiente acero de refuerzo por retracción, la disposición adecuada de las juntas y, principalente, el curado del concreto desde las prieras horas del inicio de su fraguado.

33 Acero de Refuerzo Acero de Refuerzo Principal. La fisuración del concreto se controlará ediante la selección de los diáetros del acero de refuerzo, su distribución y separación. El acero de refuerzo a tracción en iebros solicitados a flexión dispuestos en abientes no agresivos, se distribuirá adecuadaente en las zonas traccionadas del iebro en fora tal que la separación s, del acero de refuerzo ás cercano a la cara en tracción, cuplirá con la siguiente ecuación, donde c c es el recubriiento del acero de refuerzo. A efecto del cálculo, el valor f s del acero de refuerzo se podrá deterinar coo: a. El oento no ayorado dividido por el producto del área de acero por el brazo de oento; o b. 0,66 fy. - Acero de Refuerzo por Retracción y Teperatura. El acero de refuerzo por retracción y teperatura consistirá de barras con resaltes, al enos Nº 3 ó 10 para uros y losas de hasta 0 c de espesor, y Nº 4 ó 13 para uros y losas de ás de 0 c de espesor. La cuantía de refuerzo por retracción y variación de teperatura, calculada sobre el área total de la sección, es función de la separación entre juntas de disipación de retracción en la dirección de refuerzo, y no será inferior a la especificada en la Tabla.3.

34 TABLA.3 ACERO DE REFUERZO POR RETRACCIÓN DE FRAGUADO Y VARIACIÓN DE TEMPERATURA. 34 TIPO DE ACERO DE REFUERZO CLASIFICACION SEGÚN NORMA COVENIN 316:000 CUANTÍA, ρ Barras con resaltes S-40 0,000 S-60 ó W-60 0,008 Mallas de alabres lisos o con NO APLICA resaltes electrosoldados Refuerzo con fy > 400 f/c edido a una deforación cedente de 0,35% W-70 0,0015 Nota: Cuando la losa esté restringida, no pueda expandirse ni contraerse libreente, o cuando se requiera controlar la fisuración, las cuantías de esta Tabla deben ultiplicarse por 1,5 para concretos expuestos a la inteperie y por 1,5 para concretos no expuestos a la inteperie. Fuente: NORMA COVENIN El refuerzo por retracción y teperatura se colocará con una separación áxia no ayor de cinco veces el espesor de la losa ni de 45 c, la que sea enor. En todas las secciones donde se requiera, el refuerzo de retracción y teperatura debe estar debidaente anclado para desarrollar en tracción la resistencia cedente especificada fy. En las losas aligeradas, el refuerzo para efectos de retracción y teperatura, colocado perpendicularente a la dirección de las viguetas o nervios, debe tener las isas cuantías especificadas en la Tabla.3 anteriorente ostrada con relación a las losetas superior e inferior, independienteente. La separación áxia del refuerzo por retracción y teperatura será de 0 c centro a centro en cada cara. Recubriiento. Coo ínio se utilizarán los recubriientos indicados Tabla.4,.5

35 Tabla.4 RECUBRIMIENTOS MÍNIMOS. 35 Fuente: NORMA COVENIN TABLA.5 RECUBRIMIENTOS SEGÚN AMBIENTE DE EXPOSICIÓN. Fuente: VEZGA TABORDA, C

36 Acciones y Solicitaciones. 36 Las solicitaciones de diseño para tanques y recipientes estancos bajo las acciones de la gravedad, se deterinan a partir de la profundidad y peso unitario de los líquidos y/o sólidos contenidos, los epujes del suelo con el tanque lleno, y vacío, los equipos que se instalen, las cargas variables sobre sus tapas o cubiertas, y las cargas hidrodináicas que adicionalente se produzcan durante sisos, tanto ipulsivas coo convectivas, asociadas a la inercia del líquido. Especial cuidado debe tenerse con los efectos de ipacto y vibración producidos por los equipos instalados; así coo, por las eventuales pruebas de carga, efectos téricos, desagües obturados y tanque en condición de rebose. En los tanques enterrados, cuya estanqueidad haya sido coprobada antes de realizar su relleno exterior, debe conteplarse esta condición en su diseño estructural. Las ínias cargas distribuidas variables sobre entrepisos, varían según los usos de la edificación y los abientes de trabajo, dichas cargas están identificadas en la tabla.7.

37 Tabla.6 CARGAS VARIABLES. 37 Fuente: VEZGA TABORDA, C Nivel Freático y Sub-presión. En el proyecto deben considerarse los efectos del nivel freático, especialente las subpresiones sobre los tanques vacíos. Deben toarse precauciones para evitar la falla del tanque por efectos de flotación, disponiendo lastres adecuados. Igualente, y de no contar con un drenaje adecuado, se considerará el efecto que eventuales fugas puedan tener en la evaluación del nivel freático.

38 38 Cuando el estudio geotécnico deuestre que el subsuelo es potencialente licuable, en el cálculo de las sub-presiones se adoptará la densidad del subsuelo en su condición de licuado. Factores de Aplicación. La nora COVENIN establece coo factores de aplicación: -Carga Peranente: 1,. -Carga Variable: 1,6.... Lenguaje de Prograación. Un lenguaje de prograación (Kendall, (005)). Es un idioa artificial diseñado para expresar coputaciones que pueden ser llevadas a cabo por áquinas. Pueden usarse para crear prograas que controlen el coportaiento físico y lógico de una áquina, para expresar algoritos con precisión, o coo odo de counicación huana. Está forado por un conjunto de síbolos y reglas sintácticas y seánticas que definen su estructura y el significado de sus eleentos y expresiones. Al proceso por el cual se escribe, se prueba, se depura, se copila y se antiene el código fuente de un prograa inforático se le llaa prograación. Tabién la palabra prograación se define coo el proceso de creación de un prograa de coputadora, ediante la aplicación de procediientos lógicos, a través de los siguientes pasos: El desarrollo lógico del prograa para resolver un problea en particular. Escritura de la lógica del prograa epleando un lenguaje de prograación específico (codificación del prograa).

39 39 Ensablaje o copilación del prograa hasta convertirlo en lenguaje de áquina. Prueba y depuración del prograa. Desarrollo de la docuentación...3. Prograa. Un prograa inforático (Stair, Ralph M (003)). Es un conjunto de instrucciones que una vez ejecutadas realizarán una o varias tareas en una coputadora. Sin prograas, estas áquinas no pueden funcionar correctaente. Al conjunto general de prograas, se le denoina software y así, se refiere al equipaiento lógico o soporte lógico de una coputadora digital. En inforática, se los denoina coúnente binarios, (propio en sisteas unix, donde debido a la estructura de este últio, los ficheros no necesitan hacer uso de extensiones. Posteriorente, los presentaron coo ficheros ejecutables, con extensión.exe, en los sisteas operativos de la failia Windows) debido a que una vez que han pasado por el proceso de copilación y han sido creados, las instrucciones que se escribieron en un lenguaje de prograación que los huanos usan para escribirlos con ayor facilidad, se han traducido al único idioa que la áquina coprende, cobinaciones de ceros y unos llaada código áquina. El iso térino, puede referirse tanto a un prograa ejecutable, coo a su código fuente, el cual es transforado en un binario cuando es copilado. Generalente el código fuente lo escriben profesionales conocidos coo prograadores. Se escribe en un lenguaje que sigue uno de los siguientes dos paradigas: iperativo o declarativo y que posteriorente puede ser convertido en una iagen ejecutable por un copilador. Cuando se pide que el prograa sea ejecutado, el procesador ejecuta instrucción por instrucción.

40 40 De acuerdo a sus funciones, se clasifican en software de sistea y software de aplicación. En los coputadores actuales, al hecho de ejecutar varios prograas de fora siultánea y eficiente, se le conoce coo ultitarea Prograas que se Auto-odifican. Un prograa en ejecución se trata de fora diferente que los datos en los cuales opera. De cualquier fora, en algunos casos ésta distinción es abigua, especialente cuando un prograa se odifica a sí iso. El prograa odificado es secuencialente ejecutado coo parte del iso prograa. Se pueden escribir prograas auto-odificables en lenguajes coo Lisp, COBOL y Prolog Prograas Cargados Manualente. Los prograas históricaente se cargaron anualente al procesador central ediante interruptores. Una instrucción era representada por una configuración de estado abierto o cerrado de los interruptores. Después de establecer la configuración, se ejecutaba un botón de ejecución. Este proceso era repetitivo. Tabién, históricaente los prograas se cargaban anualente ediante una cinta de papel o tarjetas perforadas. Después de que el prograa se cargaba, la dirección de inicio se establecía ediante interruptores y el botón de ejecución se presionaba. (Silberschatz, Abraha (004)) Prograas Generados Autoáticaente. La prograación autoática es un estilo de prograación que crea código fuente ediante clases genéricas, prototipos, plantillas, aspectos, y generadores de código para auentar la productividad del prograador. El código fuente se genera con herraientas de prograación tal coo un procesador de plantilla o un IDE. La fora ás siple de un generador de código fuente es un procesador acro, tal coo el

41 preprocesador de C, que reeplaza patrones de código fuente de acuerdo a reglas relativaente siples. 41 Un otor de software da de salida, un código fuente o lenguaje de arcado que siultáneaente se vuelve la entrada de otro proceso inforático. Podeos pensar coo analogía un proceso anejando a otro siendo el código áquina queado coo cobustible. Los servidores de aplicaciones son otores de software que entregan aplicaciones a coputadoras cliente. Por ejeplo, un software para Wikis es un servidor de aplicaciones que perite a los usuarios desarrollar contenido dináico ensablado a partir de artículos. Las Wikis generan HTML, CSS, Java, y Javascript los cuales son interpretados por un navegador web...4. Diseño de un Prograa. Un objetivo de décadas ha sido el encontrar procesos y etodologías, que sean sisteáticas, predecibles y repetibles, a fin de ejorar la productividad en el desarrollo y la calidad del producto software. (Pressan, Roger S (005)) Etapas del Proceso. Se requiere llevar a cabo nuerosas tareas, dentro de etapas coo las siguientes: Análisis de Requeriientos. Extraer los requisitos y requeriientos de un producto de software es la priera etapa para crearlo. Mientras que los clientes piensan que ellos saben lo que el software tiene que hacer, se requiere de habilidad y experiencia en la ingeniería de software para reconocer requeriientos incopletos, abiguos o contradictorios. El resultado del análisis de requeriientos con el cliente se plasa en el docuento ERS, Especificación de Requeriientos del Sistea, cuya estructura puede venir definida por

42 4 varios estándares, tales coo CMMI. Asiiso, se define un diagraa de Entidad/Relación, en el que se plasan las principales entidades que participarán en el desarrollo del software. La captura, análisis y especificación de requeriientos (incluso pruebas de ellos), es una parte crucial; de esta etapa depende en gran edida el logro de los objetivos finales. Se han ideado odelos y diversos procesos de trabajo para estos fines. Aunque aún no está foralizada, ya se habla de la Ingeniería de requeriientos, por ejeplo en dos capítulos del libro de Soerville "Ingeniería del Software" titulados "Requeriientos del Software" y "Procesos de la Ingeniería de Requeriientos". La IEEE Std noraliza la creación de las Especificaciones de Requeriientos de Software (Software Requireents Specification). Especificación. La Especificación de Requisitos describe el coportaiento esperado en el software una vez desarrollado. Gran parte del éxito de un proyecto de software radicará en la identificación de las necesidades del negocio (definidas por la alta dirección); así coo, la interacción con los usuarios funcionales para la recolección, clasificación, identificación, priorización y especificación de los requisitos del software. Entre las técnicas utilizadas para la especificación de requisitos se encuentran: - Casos de uso. - Historias de usuario. Siendo los prieros ás rigurosos y forales, los segundas ás ágiles e inforales.

43 43 Arquitectura. La integración de infraestructura, desarrollo de aplicaciones, bases de datos y herraientas gerenciales, requieren de capacidad y liderazgo para poder ser conceptualizados y proyectados a futuro, solucionando los probleas de hoy. El rol en el cual se delegan todas estas actividades es el del Arquitecto. El Arquitecto de Software es la persona que añade valor a los procesos de negocios gracias a su valioso aporte de soluciones tecnológicas. La Arquitectura de Sisteas en general, es una actividad de planeación, ya sea a nivel de infraestructura de red y hardware, o de Software. La Arquitectura de Software consiste en el diseño de coponentes de una aplicación (entidades del negocio), generalente utilizando patrones de arquitectura. El diseño arquitectónico debe peritir visualizar la interacción entre las entidades del negocio y adeás poder ser validado, por ejeplo por edio de diagraas de secuencia. Un diseño arquitectónico describe en general el cóo se construirá una aplicación de software. Para ello se docuenta utilizando diagraas, por ejeplo: - Diagraas de clases. - Diagraas de base de datos. - Diagraas de despliegue plegados. - Diagraas de secuencia ultidireccional. Siendo los dos prieros los ínios necesarios para describir la arquitectura de un proyecto que iniciará a ser codificado. Depende del alcance del proyecto, coplejidad y necesidades, el arquitecto elige qué diagraas elaborar. Entre las herraientas para diseñar arquitecturas de software se encuentran: - Enterprise Architect. - Microsoft Visio for Enterprise Architects.

44 Prograación. 44 Reducir un diseño a código puede ser la parte ás obvia del trabajo de ingeniería de software, pero no necesariaente es la que deanda ayor trabajo y ni la ás coplicada. La coplejidad y la duración de esta etapa está íntiaente relacionada al o a los lenguajes de prograación utilizados, así coo al diseño previaente realizado. Prueba. Consiste en coprobar que el software realice correctaente las tareas indicadas en la especificación del problea. Una técnica de prueba es probar por separado cada ódulo del software, y luego probarlo de fora integral, para así llegar al objetivo. Se considera una buena práctica el que las pruebas sean efectuadas por alguien distinto al desarrollador que la prograó, idealente un área de pruebas; sin perjuicio de lo anterior el prograador debe hacer sus propias pruebas. En general hay dos grandes foras de organizar un área de pruebas, la priera es que esté copuesta por personal inexperto y que desconozca el tea de pruebas, de esta fora se evalúa que la docuentación entregada sea de calidad, que los procesos descritos son tan claros que cualquiera puede entenderlos y el software hace las cosas tal y coo están descritas. El segundo enfoque es tener un área de pruebas conforada por prograadores con experiencia, personas que saben sin ayores indicaciones en qué condiciones puede fallar una aplicación y que pueden poner atención en detalles que personal inexperto no consideraría. Docuentación. Todo lo concerniente a la docuentación del propio desarrollo del software y de la gestión del proyecto, pasando por odelaciones (UML), diagraas, pruebas, anuales de usuario, anuales técnicos, etc.; todo con el propósito de eventuales correcciones, usabilidad, anteniiento futuro y apliaciones al sistea.

45 Manteniiento. 45 Mantener y ejorar el software para enfrentar errores descubiertos y nuevos requisitos. Esto puede llevar ás tiepo incluso que el desarrollo inicial del software. Alrededor de /3 de toda la ingeniería de software tiene que ver con dar anteniiento. Una pequeña parte de este trabajo consiste en arreglar errores, o bugs. La ayor parte consiste en extender el sistea para hacer nuevas cosas. De anera siilar, alrededor de /3 de toda la ingeniería civil, arquitectura y trabajo de construcción es dar anteniiento...5. Modelos de Desarrollo de Software. Existen varios odelos, (Presuan, (001)) paradigas o filosofías de desarrollo en los cuales se puede apoyar para la realización de software, de los cuales podeos destacar a éstos por ser los ás utilizados y los ás copletos: Modelo en cascada o clásico (odelo tradicional). Modelo de prototipos. Modelo en espiral (odelo evolutivo). Desarrollo por etapas. Desarrollo iterativo y creciente o iterativo e increental. RAD (Rapid Application Developent). Desarrollo concurrente. Proceso unificado.

46 Desarrollo por Etapas. 46 El odelo de desarrollo de software por etapas es siilar al odelo de prototipos ya que se uestra al cliente el software en diferentes estados sucesivos de desarrollo, se diferencia en que las especificaciones no son conocidas en detalle al inicio del proyecto, y por tanto se van desarrollando siultáneaente con las diferentes versiones del código. Pueden distinguirse las siguientes fases: Especificación conceptual. Análisis de requeriientos. Diseño inicial. Diseño detallado, codificación, depuración y liberación. Estas diferentes fases se van repitiendo en cada etapa del diseño. Este odelo estipula que el software será desarrollado en sucesivas etapas: Plan Operativo. Etapa donde se define el problea a resolver, las etas del proyecto, las etas de calidad y se identifica cualquier restricción aplicable al proyecto. Especificación de Requeriientos. Perite entregar una visión de alto nivel sobre el proyecto, poniendo énfasis en la descripción del problea desde el punto de vista de los clientes y desarrolladores.

47 Tabién se considera la posibilidad de una planificación de los recursos sobre una escala de tiepos. 47 Especificación Funcional. Especifica la inforación sobre la cual el software a desarrollar trabajará. Diseño. Perite describir coo el sistea va a satisfacer los requeriientos. Esta etapa a enudo tiene diferentes niveles de detalle. Los niveles ás altos de detalle generalente describen los coponentes o ódulos que forarán el software a ser producido. Los niveles ás bajos, describen, con ucho detalle, cada ódulo que contendrá el sistea. Ipleentación. Aquí es donde el software a ser desarrollado se codifica. Dependiendo del taaño del proyecto, la prograación puede ser distribuida entre distintos prograadores o grupos de prograadores. Cada uno se concentrará en la construcción y prueba de una parte del software, a enudo un subsistea. Las pruebas, en general, tienen por objetivo asegurar que todas las funciones están correctaente ipleentadas dentro del sistea. Integración. Es la fase donde todos los subsisteas codificados independienteente se juntan. Cada sección es enlazada con otra y, entonces, probada. Este proceso se repite hasta que se han agregado todos los ódulos y el sistea se prueba coo un todo.