Clase 01.10.2012

Resumen de la clase

 La clase fue realizada por el profesor Gonzalo Montalva quien nos hablo de la ingeniería civil en el área de la geotecnia. Para comenzar el profesor definió lo que son los suelos y rocas viendo que los primeros sufren diferentes tipos de deformaciones dependiendo de sus características físicas. 

En definitiva los suelos son elásticos, viscosos, plásticos y/o friccionarios.

Luego hablamos sobre los tipos de compactación de suelo, la compactación sirve para manejar el nivel de permeabilidad de los suelos dependiendo del uso que se le quiera dar, por ejemplo en un embalse se busca que los suelos tengan la menor permeabilidad posible. Es importante mencionar que aunque se use el mismo método de compactación este puede dar resultados diferentes. 

También vimos la compactación dinámica que consiste en lanzar una bola de acero desde una altura, provocando un mayor efecto en el suelo en comparacion con el método del uso de maquinaria en forma lineal, esta bola va dejando una especie de cráter pero compacta a mayor profundidad y área.

Términos

Suelos: conjunto de partículas, aire y agua con escasa resistencia mecánica.

Rocas: materiales geológicos, solidos con importante resistencia mecánica

Deformación reversible:  proceso en el cual el suelo, al ser manipulado es capaz de volver a su estado original, también se les conoce como deformaciones elásticas

Deformaciones permanentes: se consideran permanentes cuando el suelo al ser afectado por algún objeto o fuerza no es capaz de volver al estado original, sufriendo una deformación permanente en el tiempo.

Deformaciones diferidas: son las deformaciones cuyas consecuencias se ven a largo plazo como por ejemplo la torre de Pisa.

Analisis del material

Texto Back to the Future

 Karl von Terzaghi fue un ingeniero considerado el padre de la mecánica de suelos, por sus contribuciones a la ingeniería y especialmente por la invención del “triangulo de geotecnia” un esquema comúnmente utilizado en el área.

Terzaghi nació en Praga en 1883 y fue un pionero en el estudio de la geotecnia comenzó a trabajar en una empresa especializada en la generación de energía por medio de centrales hidroeléctricas sin embargo su trabajo estaba mayormente centrado en el concreto reforzado. Tenía también un especial interés en la geología de hecho la ayuda de de los geólogos de la época le parecían muchas veces inútil ya que encontraba muchas fallas en los estudios.

Creía que para el estudio de la geotecnia se debían tomar muchas muestras de lo que pasaba en diversas situaciones para lograr de alguna manera predecir el comportamiento de las esturas. Comenzó a estudiar mecánica de suelos a partir de la literatura ya existente pero no se vio satisfecho con lo averiguado. Estudio sobre muros de contención y su comportamiento en represas.

Terzaghi se dio cuenta de que la geología no era útil para la ingeniería si no se hacían investigaciones con cuantificación de datos en el estudio del comportamiento del suelo, por eso se propuso una lista de experimentos para hacer y cuantificar los resultados, lo que vendría siendo el origen de la mecánica de suelos.

Según el autor del documento, de acuerdo al pensamiento de Terzaghi existen 4 aspectos que se deben tener en cuenta a cerca del suelo:

•  El perfil de condiciones del suelo y agua 
•  Las condiciones medidas y observadas del suelo
• La predicción del comportamiento usando los modelos adecuados
•  Experiencia empírica.

 De acuerdo a criterios como estos ideo un esquema a seguir llamado “triangulo geotécnico” una de las obras por la cual es mas recordado:

Análisis Video

El video que se nos pidió analizar trata sobre una introducción a los métodos de perforación con el fin de tomar muestras de los tipos de suelo para su posterior prueba en laboratorios de geotecnia. Esto es sumamente necesario para entender el contexto físico donde se realizará cierta obra de infraestructura.

Se nos presentan 4 tipos de plataformas de perforación, que son las estructuras sobre las que van montadas las perforadoras:

- Para carretera: Requieren tiempo mínimo de instalación, son las más fáciles de operar.

-Off-road: Para lugares difíciles de acceder, las perforadoras se montan sobre estas plataformas tipo oruga, la hacen más capaces para terrenos duros, o pueden transportarse por un helicóptero en casos de extrema necesidad.

-Plataformas sobre agua

-Plataformas portables: Se operan manual o semi-manualmente. Se usan cuando no se puede llegar vía off-road, y no se justifica el uso de helicóptero.

Luego, se nos describieron los pasos necesarios antes de llevar a cabo una perforación.

1) Verificar obstrucciones subterráneas o posibles utilidades bajo el suelo.

2) Obtener un permiso obligatorio para perforar.

3) Sellar el agujero de acuerdo a las regulaciones del estado o región.

En el video se describe 4 métodos de perforación. Notar que existen muchos más, pero aquí se mencionan los más usuales:

• Taladro de boca sólida y de hoja helicoidal continua/Solid stem continuous flight auger: Es el más usual o familiar. Las hojas perforadoras en forma de espiral cavan el suelo similar a un tornillo. Luego se retira el taladro y se inserta el tubo para tomar muestras de suelo.

• Taladro de boca hueca y de hoja helicoidal continua: Similar al anterior, pero al ser hueco el mecanismo, no es necesario retirar el taladro para introducir el tubo que toma las muestras.
• Taladro de rotación en barro o suelos de resistencia mecánica media: Se utiliza una bomba que succiona el lodo y lo deposita en una fuente. Es necesario verificar la composición del lodo o ver si hay cambios en el comportamiento de la perforadora para ir teniendo una idea del tipo de suelo que se va presentando.
• Perforadoras Coring: Se usa en suelos de alta resistencia mecánica (roca, suelos duros, etc.). Es similar al de lodo, salvo que el proceso de perforación y tomar muestras ocurren simultáneamente. La cabeza perforadora (o drill bit) es de forma cilíndrica con dientes en forma de sierra, justamente para remover suelo en forma de cilindro.

Tipos de recolección de muestras (Sampling): Estos métodos dependen del uso que se le darán a las muestras, del tipo de suelo, y del tipo de obra de infraestructura que se asentará sobre él.

• Recolector tipo cuchara dividida/Split spoon sampler: Las muestras son alteradas. Las pruebas en los laboratorios dan resultados inexactos, sin embargo, es ideal para identificar contenido de agua, hacer una clasificación visual, ver el tamaño de granos de arcillas u otros componentes, etc. La cuchara es unida a un martillo que introduce el recolector en el agujero. Aquí, es útil el SPT o Standard Penetration Test para medir qué tan compacto es el suelo. Se cuentan el número de veces ("martilleos") por minuto necesarias para llevar el recolector con el martillo a una determinada profundidad.

• Recolector de pared delgada: Toma muestras de alta calidad y poco alteradas (relativamente), útiles para medir la consolidación de suelo, permeabilidad y escarpado. Se instala el tubo recolector al final del taladro, llevado a una velocidad constante, esto para evitar mayores alteraciones de muestras. Se usa un taladro, no un martillo.

Es muy necesario que un ingeniero, que usualmente se ve involucrado en obras de cualquier tipo, se vea familiarizado con los métodos de medición y obtención de muestras de suelo, así como las máquinas usadas para llevar a cabo estos procesos y un conocimiento general de las partes de las componen.

Con respecto a las muestras de suelo, no hay un método para obtener muestras 0% alteradas. Con ello, métodos para tomar muestras más y menos alteradas tienen sus usos específicos. Por ejemplo, la segunda es más costosa y consume más tiempo, con lo que no se justificaría para obras poco complejas, como diseñar fundaciones para construir una estructura liviana.

Clase 10.09.2012

Resumen de la clase

La clase, impartida por el profesor Juan Antonio Carrasco, comenzó con un pequeño repaso de lo que fue la anterior, con respecto a las consideraciones que se deben tomar al momento de construir una obra de infraestructura, específicamente, un puente.
Posteriormente se continuo profundizando acerca del tema, al presentarse el problema de construir o no un puente, esto último suele ser mucho mas complejo de lo que se podría pensar, ya que no solo comprende aspectos técnicos propios de la ingeniería, si no que involucra a una comunidad entera por lo que es precisa una evaluación mucho mas amplia al momento de tomar dicha determinación .

Es justamente por esto ultimo que se torna de gran importancia el trabajo en equipo, puesto que al tomar una decisión de este tipo y eventualmente llevar a cabo el proyecto, es necesario trabajar con distintos profesionales tales como ingenieros, constructores civiles e incluso otras personas provenientes de diversas áreas que inicialmente no relacionábamos con el desarrollo de este tipo de proyectos

Se presento el caso del puente industrial en nuestra región, para llevar la discusión a un plano mas local y poder apreciar de mejor manera como se aplican los aspectos antes mencionados

En resumen la construcción de un puente (u otra obra de infraestructura) requiere un profundo análisis de sus ventajas y contras antes de su desarrollo. Se deben evaluar, (y volver a evaluar) el impacto y beneficios que traerá a la comunidad a la que esta destinada.

Términos introducidos:

Anteproyecto: Modelo que tiene como objetivo representar, con ayuda de la geometría, dibujos, planos, etc. las distintas alternativas (proyectos) para poder tener una visión más completa de cómo impactaría al medio ambiental y social.

Evaluación costo/beneficio:  Análisis del proyecto con el fin de determinar qué se pierde y qué se gana con la alternativa a ejecutar. Cuáles son las ventajas y desventajas del proyecto.

Situación base: Se refiere a la situación, contexto de estudio antes de la ejecución de un proyecto. Se suele comparar con los distintos anteproyectos para tener una mejor idea y visión del cambio que éste traería.

Área de influencia: Todas las zonas geográficas que se ven alterados, directa e indirectamente, por la construcción de cierta obra. En estas zonas se manifiestan los impactos de la obra.

Clase de 3 de Septiembre

Esta vez la clase fue hecha por Juan Antonio Carrasco, Ingeniero Civil con especialidad en Transporte. El tema a tratar se dividió en 2 clases.
Comenzamos evaluando los puntos a tener en cuenta en la decisión de construir o no un puente. ¿Valdrá la pena? Hay que tener en mente que las estructuras no siempre son la solución a los problemas.
Lo primero que hay que saber, es ¿para qué se construye un puente?, Pues para conectar las diferentes actividades de las personas. Además,  debe haber equidad, es decir, que no haya gran diferencia entre quienes se ven más favorecidos y quienes menos. El proyecto debe contemplar sustentabilidad social, económica y ambiental.
Mirar a futuro y estimar qué pasará en 10, 15 años es muy importante, al igual que ver qué esperanza de vida tendrá el puente.

Una herramienta muy útil para analizar el impacto que tendrá una estructura, en este caso puente, y que nos fue introducida en la misma clase, es el esquema de Manheim. Este esquema divide el contexto social involucrado en 3 elementos independientes entre sí, pero ligados únicamente por sus comportamientos al paso del tiempo. Estos elementos son:

• Sistema de actividades: Actividades que las personas realizan habitualmente y que el puente ayudaría a conectar. (cambio a largo plazo)
• Sistema de transporte: Infraestructura vial (caminos, semaforización, tipos de transporte, etc.) con que  cuentan las personas para movilizarse. Se entiende como la oferta a las personas (usuarios) para realizar las actividades. (cambio a mediano plazo)
• Patrón de flujo: Comportamiento de las personas en la vía (horarios de viajes, taco vehicular, cantidad de peatones, contaminación, etc.). Se entiende como la demanda por parte de las personas a utilizar el sistema de transporte para realizar sus actividades.(cambio a corto plazo)

Lo primero que vemos es que con el paso del tiempo, estas 3 variables van cambiando. A esto se le llama un contexto social dinámico. 

Yendo un poco más allá en el análisis, podemos ver que el sistema de transporte junto al sistema de actividades, definen, modelan el comportamiento de las personas en un corto período de tiempo, obtieniéndose un patrón de flujo.

Un patrón de flujo a su vez, va indicando qué mejoras se van haciendo necesarias hacer en el sistema de transporte (intersecciones peligrosas, necesidad de repavimentación, construcción de más semáforos, etc.) para dar un mejor servicio a las personas y mejorar la calidad de vida.

Y también, un patrón de flujo determinado va promoviendo la creación de más actividades en el sector, las que al término de su construcción pertenecerán nuevamente al sistema de actividades.

Todo esto ayuda a cumplir el objetivo del ingeniero, que es dar un buen argumento técnico sobre la viabilidad de un proyecto. Como vemos, se requiere siempre una visión sistémica para la toma de decisiones.

Términos introducidos en clase:

-Patrón de flujos: Comportamiento de las personas mientras se desplazan para realizar sus actividades habituales. Esto engloba desde tiempos u horarios, hasta cantidad de vehiculos, cantidad de peatones, consumo de combustible, etc.

-Sistema de transporte: Infraestructura vial existente en el aéra o contexto a analizar. (Tipo de caminos, semáforos, carreteras, autopistas, vía para transporte alternativo, etc.)

-Sistema de actividades: El conjunto de tareas que realizan las personas, ya sea de obligación, recreación, etc.

-Esquema de Manhein: Representación macroscópica del contexto a analizar, considerando las 3 variables anteriores. Así relacionamos el sistema social con el sistema de transportes, y vemos como se comportan a través del tiempo.

-Contexto social dinámico: Cuando existe un cambio en las variables de transporte (tecnología, nuevas implementos, etc), relacionado con el cambio que experimenta la sociedad a través del tiempo (aprendizajes, valores, etc)

La próxima clase continuaremos con la segunda parte del tema, veremos más informacion y herramientas que nos ayuden a la toma de decisiones. Además nos centraremos en lo que es el tiempo y espacio, qué pasa ahora, aquí, qué pasará más adelante. 

¿Actualmente se valoran más aquellos proyectos en los que se consideren todos los ámbitos en los que éste impacta, o se le dá más importancia al mínimo costo, y se dejan de lado aspectos como impacto ambiental por ejemplo?

Clase del 27 de Agosto

Resumen y análisis crítico:

Central hidroeléctrica Mariposas

Esta central, genera una gran cantidad de energía (6 MW) considerando su tamaño. Sin embargo, podría haber sido más si es que desde el principio del proyecto esta central hubiese tenido un mecanismo diferente para encontrar una solución más eficiente para el desnivel de agua (llámese mini represa). En otras palabras, bajo las mismas condiciones iniciales, utilizando los mismos materiales costosos y exclusivos, la central hidroeléctrica pudo haber generado más energía.

Se nos introdujo la ecuación que modela la potencia generada por la central, que es la siguiente:

 P = Q*(gamma)*DH*n
donde P: potencia
Q: caudal
n: eficiencia
Gamma: peso especifico del agua

DH: altura

Además de esto, existe un problema que se encuentra en esta central y por ello fue llamado el Profesor Claudio Meier, y es el siguiente: el mecanismo por el cual sale el agua hacia las turbinas es un contra canal, en el cual se pierde altura del agua al haber turbulencias (20 a 30 cm)

La ingeniería civil es una disciplina que guarda relación con el diseño, construcción, operación y mantención de los sistemas de la infraestructura, incluyendo obras tales como puentes, caminos, canales, presas, puertos y edificios, peor también redes de transporte y líneas vitales. También estudia las interacciones entre tales sistemas.

La ingeniería civil es la disciplina ingenieril más antigua después de la Ingeniería militar, y se definió originalmente por oposición a esta última, como la ingeniería “no” militar, es decir “civil”.

-“Ingenio”: máquina de guerra àIngeniería: inventor o constructor de máquinas de guerra -y de obras para atacar o defender un fuerte.

El término surge en Francia, pero la disciplina existe hace miles de años

-Ingenium: talento, habilidad, ingenio, inteligencia.

-Francés medieval: “engine” como máquina de guerra.

-UK revolucionaria:”engine” como motor.

Otros términos introducidos en la clase:

-Hormigón proyectado/ Shot concrete: Proceso en el cual el hormigón previamente mezclado se dispara (de ahí su nombre en inglés) por una manguera a la parte deseada de la estructura. Es más resistente e impermeable que el hormigón estándar.

-Aliviadero: Vertedero de seguridad en caso de rebalse. También puede dársele un uso de desagüe controlado.

En los últimos minutos de la clase, el profesor Rodolfo M. Vega de la Facultad de Enseñanza, Instituto de Tecnologías Lingüísticas de la Universidad de Carnegie Mellon, con residencia en la ciudad de Pittsburgh, PA dio una conferencia sobre principalmente el lenguaje, el sentido común y la visión sistémica que un ingeniero debe desarrollar.

 Es bueno ver como la tecnología nos puede llevar mas allá de fronteras que hace unos años eran impensables. Como grupo pensamos que es muy productivo utilizar estas herramientas tecnológicas para un buen desarrollo del curso.

A continuación destacamos los puntos más importantes mencionados por él:  

• “Miradas o enfoques distintos para evaluar una solución de un problema determinado"
• “Multiculturización: Saber entender y comprender a los demás”
• “Mantener siempre presente la complejidad del problema”

Siguiente clase:

Lo que se va a tratar la siguiente clase es un tema muy delicado del punto de vista ecológico, social y sobre todo, económico.  Se trata de la construcción o no de puentes en ciertos lugares en los cuales pueda ser útil. También se tratarán temas importantes como el rol de las infraestructuras dentro de un sistema urbano regional y la visión sistémica que un ingeniero debe ser capaz de mostrar al momento de evaluar y desarrollar proyectos de infraestructura. Esto último se refiere básicamente a que el profesional debe tener en cuenta todos los factores que influyen en la ejecución de un determinado proyecto, como ambientales, políticos, culturales, etc. Una visión amplia del contexto en el que se ubica un problema.

Clase del 20 de Agosto

Resumen y análisis crítico de la clase

Durante la segunda clase del curso desafíos de la ingeniería civil, el profesor Claudio Meier habló sobre qué es la ingeniería según algunas definiciones ya existentes extraídas de distintas fuentes y otra más personal, desde un punto de vista crítico y realista.
En síntesis, se concluyó que la ingeniería es una disciplina en la que se aplica la ciencia para diseñar, construir o bien operar mecanismos, estructuras, y otras soluciones para problemas que se presentan en nuestra sociedad. Es el arte de poner la ciencia al servicio de la humanidad.

Precisamente con respecto a esto último se mencionó que lo que debe hacer un ingeniero es, en primer lugar y quizás el punto más importante, identificar correctamente un problema, decidir qué es lo que importa y qué no, plantear alternativas y soluciones más óptimas, para luego desarrollarla de manera segura y armónica con el entorno para posteriormente operarla y mantenerla.

En el transcurso de la clase, se le dió especial énfasis al punto de indentificar correctamente un problema, lo cual radica principalmente en el sentido común del ingeniero, de su criterio y del contexto en el que se presenta el problema. Luego de identificarlo, podemos discernir con mayor claridad entre las distintas alternativas para solucionar el problema, y en función de ello decidir lo más óptimo a la hora de su ejecución.
En clases vimos ejemplos de situaciones del área de hidráulica, donde un problema mal planteado lleva a soluciones erróneas.

Podemos decir, que todas estas habilidades que tiene que tener un ingeniero, se van adquiriendo, mejorando y "puliendo" a través de años de experiencia laboral. Esta es una parte escencial en su formación, que no la entregan 6 años de pregrado universitario, sino, como mencionamos, la experiencia; y esto es al fin y al cabo lo que hace un buen ingeniero.

Terminología introducida en la clase:

• Planicie de inundación/Floodplain: Superficie cercana a un río, sujeta a inundaciones recurrentes por causa natural.
• Meandro: Curva formada por el flujo de un río, usualmente pronunciada.

Análisis del material:

• Central Mariposa: Central hidroeléctrica de paso ubicada en la Región del Maule, con una capacidad de 6MW esta contruida sobre el canal Mariposas. Al ser el agua devuelta a su cause natural y puesto que no altera el entorno considerablemente, no provoca gran daño en comparación con otras centrales. El proyecto contempla además, la construcción de una subestacion eléctrica y una linea de transmisión para su conexión con el Sistema Interconectado central. El caudal del canal ed de 2 m3/s y la altura de 35 m, características que permitirán generar la cantidad de energía ya mencionada. El proyecto tiene un costo total de US$15.000.000.

• Canon ética de ASCE: Este texto, perteneciente a la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE por sus siglas en inglés) enuncia el código de ética de un ingeniero, a través de 4 principios fundamentales y 7 normas (canons) fundamentales.  Los principios se sitúan en un contexto general,  describen su relación con la sociedad y el medio ambiente y su profesión misma, dejando en claro que un ingeniero está al servicio de la humanidad. Las normas por su parte, tienen que ver con la base ética y moral del ingeniero en su entorno profesional. La idea de un ingeniero transparente, en contra de todo tipo de prácticas indebidas, una persona de confianza y en constante desarrollo profesional.¿Vamos bien encaminados hacia un próspero futuro, desde el punto de vista ambiental? ¿Hasta qué punto se cumple el código de ética profesional de un ingeniero?