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1
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
DISEÑO DE SIMULADOR DE PRUEBAS SISMICAS PARA
EDIFICACIONES CONSTRUIDAS, EVALUANDO SUS RESPUESTAS
ANTES ESTOS FENOMENOS.
PROYECTO DE TITULACIÓN
Previa a la obtención del Título de:
INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
AUTORES:
FRANCO LAINEZ GILSON
GUARQUILA OLALLA JOSELYN
TUTOR:
ING. JOSE AGUIRRE ADRADE
GUAYAQUIL – ECUADOR
2017
2
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACIÓN
TÍTULO Y SUBTÍTULO: Diseño de simulador de pruebas sísmicas para edificaciones construidas, evaluando sus respuestas antes estos fenómenos.
AUTOR(ES) (apellidos/nombres): Franco Lainez Gilson – Guarquila Olalla Joselyn
REVISOR(ES)/TUTOR(ES)
(apellidos/nombres): • Ing. José Aguirre Andrade
• Ing. Manuel Chang Tutiven
INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil
UNIDAD/FACULTAD: Facultad Ciencias Matemáticas y Físicas
MAESTRÍA/ESPECIALIDAD: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones
GRADO OBTENIDO: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones
FECHA DE PUBLICACIÓN:
No. DE PÁGINAS: 91
ÁREAS TEMÁTICAS: Investigación Científica
PALABRAS CLAVES /KEYWORDS:
Movimiento sísmico, estructura de la edificación, Arduino, Matlab, ondas,
simulador.
RESUMEN/ABSTRACT (150-250 palabras): En la actualidad las estructuras de los edificios no siempre están construidos con
las normas antisísmicas para los fenómenos que existen en nuestro planeta, y es necesario que se tenga el control de la
estabilidad de la edificación para tener la mejoría de la estructura en cuestión de la seguridad de los usuarios que se
encuentran. En base de estos argumentos hemos creado un prototipo de un simulador para realizar evaluaciones en las
parte de la estructura utilizando sensor de vibración, una placa de Arduino y la aplicación de MATLAB, dando a
conocer con esta evaluación mediante señales si hay parte de la estructura vulnerable o en mal estado. Y lograr tener
un conocimiento apropiado del estado de una estructura antes que ocurra un evento sísmico que cause mayor impacto
en el edificio.
ADJUNTO PDF: x SI NO
CONTACTO CON AUTOR/ES:
Franco Lainez Gilson
Guarquila Olalla Joselyn
Teléfono:
0985211979
0997191087
E-mail:
CONTACTO CON LA INSTITUCIÓN:
Nombre: Ing. Harry Luna, M.sc
E-mail: [email protected]
II
CARTA DE APROBACION DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del trabajo de titulación, “DISEÑO DE SIMULADOR DE
PRUEBAS SISMICAS PARA DIFICACIONES CONSTRUIDAS,
EVALUANDO SUS RESPUESTAS ANTES ESTOS FENOMENOS.”
Elaborado por el Sr. FRANCO LAINEZ GILSON y la Srta. GUARQUILA
OLALLA JOSELYN alumnos no titulados de la Carrera de Ingeniería en Networking
y Telecomunicaciones de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la
Universidad de Guayaquil, previo a la obtención del Título de Ingeniero en
Networking y Telecomunicaciones, me permito declarar que luego de haber
orientado, estudiado y revisado, la apruebo en todas sus partes.
Atentamente
_________________________________
ING. JOSÉ AGUIRRE ANDRADE M.Sc
III
DEDICATORIA
A mis padres, mis hermanos y amigos,
que han sido la fortaleza y sabiduría
para construir una buena perspectiva a
mi meta.
Joselyn Guarquila O.
A mis padres, mi familia y amigos, que
con sus consejos y enseñanzas me han
podido ayudar con los conocimientos
necesarios para lograr en culminar una
meta y propósito de mi vida.
Gilson Franco L.
IV
AGRADECIMIENTO
Agradecemos a Dios por habernos
bendecido hasta ahora, permitiendo
con perseverancia y constancia
culminar una de nuestras metas.
A la Universidad de Guayaquil por
darnos la oportunidad de ser parte de
ella y compartir los conocimientos
académicos de cada uno de los
docentes que nos pudieron brindar.
A nuestros padres, familiares y amigos
por sus apoyos incondicional en cada
momento que era necesario, con el fin
de lograr un objetivo.
GILSON FRANCO L.
JOSELYN GUARQUILA O.
V
TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN
Ab. Juan Chávez Atocha. Esp.
SECRETARIO TITULAR
Ing. Eduardo Santos Baquerizo, M.Sc.
DECANO DE LA FACULTAD
CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
Ing. Harry Luna Aveiga, M.Sc
DIRECTOR CARRERA DE INGENIERIA EN
NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
Ing. José Aguirre Andrade M.SC
PROFESOR DIRECTOR DEL PROYECTO
DE TITULACIÓN
Ing. Manuel Chaw Tituven M.SC
PROFESOR TUTOR REVISOR
DEL PROYECTO DE TITULACIÓN
VI
DECLARACIÓN EXPRESA
“La responsabilidad del contenido de este
Proyecto de Titulación, me corresponden
exclusivamente; y el patrimonio
intelectual de la misma a la UNIVERSIDAD
DE GUAYAQUIL”
GILSON FRANCO L.
JOSELYN GUARQUILA O.
VII
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
DISEÑO DE SIMULADOR DE PRUEBAS SISMICAS PARA EDIFICACIONES
CONSTRUIDAS, EVALUANDO SUS RESPUESTAS ANTES ESTOS
FENOMENOS.
Proyecto de Titulación que se presenta como requisito para optar por el título de:
INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
Autores: Gilson Javier Franco Lainez
C.I. 0930418256
Joselyn Michelle Guarquila Olalla
C.I. 0941478943
Tutor: Ing. José Aguirre Andrade
C.I. 0960799211
Guayaquil, 14 de diciembre del 2017
VIII
CERTIFICADO DE ACEPTACION DEL TUTOR
En mi calidad de tutor del proyecto de titulación, nombrado por el Consejo Directivo
de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil.
CERTIFICADO:
Que he analizado el Proyecto de Titulación presentado por los estudiantes
GILSON FRANCO LAINEZ y JOSELYN GUARQUILA OLALLA, como
requisito previo para optar por el título de Ingeniero en Networking y
Telecomunicaciones cuyo tema es:
DISEÑO DE SIMULADOR DE PRUEBAS SISMICAS PARA
EDIFICACIONES CONSTRUIDAS, EVALUANDO SUS RESPUESTAS
ANTES ESTOS FENOMENOS.
Considero aprobado el trabajo en su totalidad.
Presentado por:
FRANCO LAINEZ GILSON JAVIER 0930418256
GUARQUILA OLALLA JOSELYN MICHELLE 0941478943
Tutor: ING. JOSÉ AGUIRRE ANDRADE
Guayaquil, 14 de diciembre del 2017
IX
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
Autorización para Publicación de Proyecto de Titulación
en Formato Digital 1.- Identificación del Proyecto de Titulación
Nombre del alumnos: Joselyn Guarquila Olalla
Dirección: Guasmo central Coop. Unión de Bananero
Teléfono: 0997191087 E-mail: [email protected]
Título del Proyecto de Titulación: Diseño de simulador de pruebas sísmicas para edificaciones
construidas, evaluando sus respuestas ante estos fenómenos
Tema del Proyecto de Titulación: (palabras claves)
2. Autorización de Publicación de Versión Electrónica del proyecto de titulación
A través de este medio autorizo a la Biblioteca de la Universidad de Guayaquil y a
la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas a publicar la versión electrónicas de
este proyecto de titulación.
Publicación electrónica:
Inmediata Después de 1 año
______________________ _______________________
Gilson Franco Lainez Joselyn Guarquila Olalla
3. Forma de envió:
El texto del proyecto de titulación debe ser enviado en formato Word, como archivo
.Doc, o .RTF y Puf para PC. Las imágenes que la acompañen puede ser: gif, jpj o
tiff.
DVDROM CDROM
Nombre del alumnos: Gilson Franco Lainez
Dirección: Guasmo Sur Coop. Amazonas 1 Mz. B solar 12
Teléfono: 0985211979 E-mail: [email protected]
Facultad: Ciencias Matemáticas y Físicas
Carrera: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones
Título al que opta: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones
Profesor guía: Ing. José Aguirre Andrade
X
INDICE GENERAL
CARTA DE APROBACION DEL TUTOR ..................................................................................... II
DEDICATORIA ........................................................................................................................ III
AGRADECIMIENTO ................................................................................................................ IV
TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN .................................................................................. V
DECLARACIÓN EXPRESA ....................................................................................................... VI
Autores: ............................................................................................................................... VII
CERTIFICADO DE ACEPTACION DEL TUTOR ........................................................................ VIII
Autorización para Publicación .............................................................................................. IX
INDICE GENERAL .................................................................................................................... X
ABREBIATURA ..................................................................................................................... XIV
SIMBOLOGIA ........................................................................................................................ XV
INDICE DE CUADROS Y TABLAS ........................................................................................... XVI
INDICE DE GRAFICOS ......................................................................................................... XVII
RESUMEN .......................................................................................................................... XVIII
ABSTRACT ........................................................................................................................... XIX
INTRODUCCION ..................................................................................................................... 1
CAPÍTULO I ............................................................................................................................. 3
EL PROBLEMA .................................................................................................................... 3
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................................... 3
Ubicación del Problema en un Contexto ....................................................................... 3
Situación Conflicto, Nudos Críticos................................................................................ 5
Causas y Consecuencias del Problema .......................................................................... 6
Delimitación del Problema ............................................................................................ 6
Formulación del Problema ............................................................................................ 7
Evaluación del Problema ............................................................................................... 7
Alcance del Problema .................................................................................................... 9
Objetivos del Problema ..................................................................................................... 9
Objetivo general ............................................................................................................ 9
Objetivos específicos ................................................................................................... 10
Justificación e Importancia .............................................................................................. 10
XI
CAPÍTULO II .......................................................................................................................... 11
MARCO TEÓRICO ............................................................................................................. 11
Antecedentes ................................................................................................................... 11
Fundamentación Teórica ................................................................................................. 12
Movimiento Sísmico. ................................................................................................... 12
Causas de los Sismos. .................................................................................................. 13
Placas tectónicas. ........................................................................................................ 14
Movimiento de placa. .................................................................................................. 15
Tipos de fallas .............................................................................................................. 15
Premonitorios y replicas .............................................................................................. 16
Onda sísmica ................................................................................................................ 17
➢ Ondas Corpóreas. ................................................................................................ 17
➢ Onda compresionales u ondas P (primarias).- .................................................... 17
➢ Ondas de cizalla u ondas S (secundarias).- .......................................................... 18
➢ Ondas Superficiales ............................................................................................. 19
➢ Ondas Rayleigh .................................................................................................... 20
➢ Ondas Love .......................................................................................................... 20
Periodo de un movimiento sísmico ............................................................................. 21
Magnitud ..................................................................................................................... 22
Placa de Arduino. ......................................................................................................... 22
Sensor de vibración. .................................................................................................... 23
Matlab. ........................................................................................................................ 24
Fundamentación Social ................................................................................................... 25
Fundamentación Legal .................................................................................................... 26
Hipótesis .......................................................................................................................... 27
Variable de la Investigación ............................................................................................. 27
Variable Dependiente .................................................................................................. 27
Variable Independiente ............................................................................................... 27
Definiciones Conceptuales .............................................................................................. 28
Riesgo Sísmico ............................................................................................................. 28
Fallas geológicas .......................................................................................................... 28
Edificio. ........................................................................................................................ 28
CAPÍTULO III ......................................................................................................................... 29
XII
METODOLOGIA .................................................................................................................... 29
Diseño de la investigación ............................................................................................... 29
Modalidad de la Investigación ......................................................................................... 29
Tipo de investigación ....................................................................................................... 29
Población y muestra ........................................................................................................ 30
POBLACIÓN .................................................................................................................. 30
Población a considerar: ............................................................................................... 31
Población a elegir ........................................................................................................ 31
MUESTRA ..................................................................................................................... 32
Técnicas e instrumentos de recolección de datos........................................................... 33
TÉCNICA ....................................................................................................................... 33
INSTRUMENTO ............................................................................................................ 34
OBSERVACIÓN ............................................................................................................. 34
Recolección de la información ........................................................................................ 35
Procesamiento y análisis ................................................................................................. 35
Pregunta #1 ................................................................................................................. 36
Pregunta #2 ................................................................................................................. 37
Pregunta #3 ................................................................................................................. 38
Pregunta #4 ................................................................................................................. 39
Pregunta #5 ................................................................................................................. 40
Validación Hipótesis ........................................................................................................ 41
CAPITULO IV......................................................................................................................... 42
PROPUESTA TECNOLÓGICA ............................................................................................. 42
Análisis de factibilidad ..................................................................................................... 42
Factibilidad Operacional. ............................................................................................. 43
Factibilidad Técnica ..................................................................................................... 43
Factibilidad Legal ......................................................................................................... 46
Factibilidad Económica. ............................................................................................... 46
Etapas de la metodología del proyecto ........................................................................... 48
Inicio ............................................................................................................................ 49
Planificación ................................................................................................................. 49
Ejecución ...................................................................................................................... 50
Control ......................................................................................................................... 56
XIII
Cierre ........................................................................................................................... 56
Entregable del Proyecto .................................................................................................. 56
Criterio de validación de la propuesta ............................................................................ 56
Criterio de aceptación del producto o servicio. .............................................................. 57
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................................... 58
Conclusiones ................................................................................................................ 58
Recomendaciones........................................................................................................ 58
BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................... 60
ANEXOS ........................................................................................................................ 62
ANEXO #1 ..................................................................................................................... 63
ANEXO # 2 .................................................................................................................... 64
Anexo # 3 ..................................................................................................................... 65
Anexo # 4 ..................................................................................................................... 66
XIV
ABREBIATURA
ING. Ingeniero.
Pág. Página
Vp. Velocidad de la onda P
SH. Secundaria Horizontal
SV. Secundaria Vertical
NEC. Norma Ecuatoriana de la Construcción
HTTP. Protocolo seguro de transferencia de hipertexto.
Www. World Wide Web.
XV
SIMBOLOGIA
# numero
% porcentaje
Hz Hercios
t tiempo
s segundos
Q probabilidad de fracaso
u módulo de rigidez
n tamaño de la muestra
XVI
INDICE DE CUADROS Y TABLAS
Cuadro N° 1 Causas y Consecuencia del Problema ............................... 6
Cuadro N° 2 Tipos de fallas ................................................................. 16
Cuadro N° 3 Magnitudes de un terremoto ......................................... 22
Cuadro N° 4 Población Seleccionada .................................................. 31
Cuadro N° 5 Muestra Seleccionada .................................................... 33
Cuadro N° 6 Frecuencia de la pregunta #1 ......................................... 36
Cuadro N° 7 - Frecuencia de la pregunta #2 ....................................... 37
Cuadro N° 8 - Frecuencia de la pregunta #3 ....................................... 38
Cuadro N° 9 - Frecuencia de la pregunta #4 ....................................... 39
Cuadro N° 10 - Frecuencia de la pregunta #5 ..................................... 40
Cuadro N° 11 - Hardware ................................................................... 44
Cuadro N° 12 - Software ..................................................................... 46
Cuadro N° 13 - Estudio Económico ..................................................... 47
XVII
INDICE DE GRAFICOS
Gráfico 1 - Cinturón de fuego del pacifico ........................................... 11 Gráfico 2 - División de placas tectónicas.............................................. 14 Gráfico 3 - Ondas P. .............................................................................. 18 Gráfico 4 - Ondas S. .............................................................................. 19 Gráfico 5 - Tipos de Ondas ................................................................... 19 Gráfico 6 - Ondas Rayleigh .................................................................. 20 Gráfico 7 - Ondas Love ......................................................................... 21 Gráfico 8 - Periodos de un movimiento sísmico ................................... 21 Gráfico 9 - Placa de Arduino ................................................................ 23 Gráfico 10 - Módulo de sensor de vibración ........................................ 24 Gráfico 11 - Resultados Pregunta #1 .................................................... 36 Gráfico 12 - Resultado pregunta #2 ...................................................... 37 Gráfico 13 - Resultado pregunta #3 ..................................................... 38 Gráfico 14 - Resultado pregunta #4 ..................................................... 39 Gráfico 15 - Resultado pregunta #5 ...................................................... 40 Gráfico 16 - Matlab ............................................................................... 45 Gráfico 17 - Método PMI ...................................................................... 48 Gráfico 18 - Descarga de la aplicación de Arduino .............................. 50 Gráfico 19 - Carpeta de aplicación de Arduino .................................... 51 Gráfico 20 – Ventana principal de Arduino .......................................... 51 Gráfico 21 Conexión del Arduino ......................................................... 52 Gráfico 22 - Conexión Real del Arduino .............................................. 52 Gráfico 23 Captura de datos del sensor ................................................ 53 Gráfico 24 - Puerto de conexión ........................................................... 54 Gráfico 25 - Ejecución del programa .................................................... 54 Gráfico 26 - Captura de 1° Onda .......................................................... 55 Gráfico 27 Captura de 2° Onda ............................................................. 55
XVIII
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
DISEÑO DE SIMULADOR DE PRUEBAS SISMICAS PARA EDIFICACIONES
CONSTRUIDAS, EVALUANDO SUS RESPUESTAS ANTES ESTOS
FENOMENOS.
Autores:
GILSON FRANCO LAINEZ
JOSELYN GUARQUILA OLALLA
Tutor:
ING. JOSÉ AGUIRRE ANDRADE
RESUMEN
En la actualidad las estructuras de los edificios no siempre están construidos con las
normas antisísmicas para los fenómenos que existen en nuestro planeta, y es
necesario que se tenga el control de la estabilidad de la edificación para tener la
mejoría de la estructura en cuestión de la seguridad de los usuarios que se encuentran.
En base de estos argumentos hemos creado un prototipo de un simulador para realizar
evaluaciones en las parte de la estructura utilizando sensor de vibración, una placa
de Arduino y la aplicación de MATLAB, dando a conocer con esta evaluación
mediante señales si hay parte de la estructura vulnerable o en mal estado. Y lograr
tener un conocimiento apropiado del estado de una estructura antes que ocurra un
evento sísmico que cause mayor impacto en el edificio.
XIX
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
DISEÑO DE SIMULADOR DE PRUEBAS SISMICAS PARA EDIFICACIONES
CONSTRUIDAS, EVALUANDO SUS RESPUESTAS ANTES ESTOS
FENOMENOS.
Autores:
GILSON FRANCO LAINEZ
JOSELYN GUARQUILA OLALLA
Tutor:
ING. JOSÉ AGUIRRE ANDRADE
ABSTRACT
At present the structures of buildings are not always built with the anti-seismic
standards for the phenomena that exist on our planet, and it is necessary to have
control of the stability of the building to have the improvement of the structure in
question of the security of the users that are. On the basis of these arguments we have
created a prototype of a simulator to perform evaluations in the part of the structure
using vibration sensor, an Arduino board and the MATLAB application, making
known with this evaluation by signals if there is part of the structure vulnerable or in
poor condition. And to have an appropriate knowledge of the state of a structure
before a seismic event that causes greater impact in the building occurs.
1
INTRODUCCION
Ecuador es un país que está ubicado en Sudamérica y sus costas limitan con el océano
Pacífico, es por ello que nuestro terreno patrio es uno de los países que conforma el
cinturón de fuego del pacifico donde existen mucha actividad sísmica y volcánica de
gran intensidad.
También se puede decir que nuestro país está ubicado entre dos pacas tectónica que
son la placa de Sudamérica y la placa nazca por lo que se encuentra en constante
fricción y hace que exista varios movimiento sísmico que pueden ocasionar desastres
inesperado en nuestro país. Como ocurrió el 16 de abril 2016, donde se produjo un
evento sísmico de 7.8 grado de escala de magnitud Richter, con el epicentro
localizado en Pedernales una de las ciudades de Manabí.
Teniendo como consecuencia desastres en gran parte de las costas de territorio del
Ecuador, haciendo que estructuras construidas en mal estado se desplomen por
completo, como por ejemplo centros comerciales, puente automovilísticos,
edificaciones etc. Teniendo como resultado varias vidas humana que lamentar. Es
por ello que se realizó un estudio nos ayude a evaluar las estructuras construida y
reconocer si estas se encuentran en un estada apto para las actividades de las
personas.
Este prototipo se realizara con el requerimiento de hardware y software. Como son
un sensor de vibración para la medición del movimiento, una placa de Arduino UNO
para la captación de los datos arrojados por el sensor de vibración, y una codificación
2
realizada en la aplicación de Matlab que nos permitirá la comunicación y trasferencia
de los datos emitido por el sensor y poder lograr realizar una gráfica de ondas para
poder evaluar estas ondas en varias estados de la estructura, reconociendo según la
gráfica cual estaría o tendría una vulnerabilidad en la misma que sería una falla en la
estructura.
En el CAPITULO I – EL PROBLEMA, se refiere a detallar y describir el problema
encontrado, por el cual se hará el estudio, teniendo todos los puntos como ubicación,
situación o conflicto, alcances, objetivos, limitaciones, justificación etc. Que nos
servirá para el planteamiento del proyecto.
En el CAPITULO II – EL MARCO TEORICO, en este punto de la tesis se hablara
del estudio y los fundamentos que se debe tomar en cuenta para el desarrollo del
proyecto tanto en lo teórico, social, legal etc. También logrando a definir la hipótesis
del proyecto por el cual se realizara el estudio.
En el CAPITULO III – LA METODOLOGIA, en este capítulo se refiere al método
que se utilizara para realizar el proyecto, tomando en cuenta un lugar específico
donde se tomara información relevante, mediante encuestas realizada al muestreo
que nos brindó el número de personas o estudiantes de la carrera, teniendo como
resultado las probabilidades de la necesidad del proyecto.
En el CAPITULO IV – PROPUESTA TECNOLOGICAS, se basa en la descripción
de las diferentes etapas del proyecto para el proceso del desarrollo y el uso del
simulador que se realizara la evaluación y el análisis de señales, el cómo se realizara
las gráfica, la comunicación entre el Arduino y Matlab etc.
3
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
U9bicación del Problema en un Contexto
En la ciudad de Guayaquil se encuentra ubicado un centro educativo de tercer nivel
que es “La Universidad de Guayaquil”. Uno de los establecimientos más grande y
de mayor antigüedad, este consta con seis extensiones en varias parte del país además
está comprendido en 18 facultades con 68 carreras de pregrado.
Dentro de la Universidad de Guayaquil se encuentra la facultad de Ciencias
Matemáticas y Físicas la cual cuenta con tres carreras entre ellas es la Carrera de
Ingeniería en Sistema Computacional e Ingeniería en Networking y
Telecomunicaciones que fue creada con el fin de formar profesionales con todos los
conocimientos avanzados en el área de software y programación computacional,
también en el área de las redes de computadoras y en los enlaces de comunicaciones,
sin dejar de lado todos los valores que necesitas tener una persona. Se encuentran
ubicada en el centro de la ciudad un edificio en las calles Víctor Manuel Rendón 429
entre Baquerizo Moreno y Córdova.
En esta edificación de las carreras se hará un estudio minucioso para reconocer si la
estructura del mismo tendría cualquier tipo de riesgo ante un evento sísmico,
utilizando una herramienta para hacer una simulación llamado MATLAB.
4
“La plataforma de MATLAB está optimizada para resolver problemas de ingeniería
y científicos. El lenguaje de MATLAB, basado en matrices, es la forma más natural
del mundo para expresar las matemáticas computacionales. Los gráficos integrados
facilitan la visualización de los datos y la obtención de información a partir de ellos.
Una vasta librería de toolboxes preinstaladas le permiten empezar a trabajar
inmediatamente con algoritmos esenciales para su dominio. El entorno de escritorio
invita a experimentar, explorar y descubrir. Todas estas herramientas y prestaciones
de MATLAB están probadas y diseñadas rigurosamente para trabajar juntas.”
(MathWork, 2014)
A través de este software se dará una simulación con el fin de evaluar, teniendo
diversas observaciones de acuerdo a la estructura del edificio cuales serían las
consecuencias y tratar de mejorar cualquier inconveniente que presente la edificación
de acuerdo a los resultados.
Mediante este estudio se puede reconocer si la estructura del edificio se encuentra en
buen estado o cuanto soportaría el edificio de la carrera ante un evento sísmico, de
acuerdo al grado del movimiento sin que este se desplome.
5
Situación Conflicto, Nudos Críticos
El cinturón o anillo de fuego se encuentra situado en las costas del océano Pacifico,
se caracteriza por una intensa actividad sísmica y volcánica.
“Se extiende a lo largo de más de 40,000 kilómetros desde Nueva Zelanda hasta la
costa oeste de Sudamérica, a través de las costas del este de Asia y Alaska y las del
noreste de Norteamérica y Centroamérica. En términos geológicos, marca los bordes
de la placa del Pacífico y de otras pequeñas placas tectónicas que forman la corteza
terrestre.” (Geoenciclopedia, 2013)
Cabe recalcar que en nuestro país han existido terremoto de más de 7 grados en la
escala de Richter tales como:
“El más devastador terremoto que sufrió Ecuador, y que muchos ciudadanos
mayormente recuerdan es el sufrió la ciudad de Ambato, del 5 de agosto de 1949.
(…) Antes, se dice que uno más fuerte fue en 1906 en Esmeraldas. Este es el reporte
que se tiene en Ecuador sobre potentes terremotos.” (Diario "EL UNIVERSO", 2016)
Y sin duda el terremoto del 16 de abril del 2016 de 7.8 en la escala de Richter fue
unos de los fenómenos naturales que impacto en el país.
6
Causas y Consecuencias del Problema
Cuadro N° 1 Causas y Consecuencia del Problema
CAUSAS CONSECUENCIAS
Las costa de Ecuador se encuentran en
zonas de subducción
Ocasiona una intensa actividad sísmica
y volcánica
Ubicación geográfica de Ecuador
reposa sobre varia placas tectónicas
Están en permanente fricción por ende
acumulan tensión, esta tensión se
libera, origina terremotos
Edificaciones antiguas.
Hace que se deteriore los materiales de
construcción y no tienen la misma
resistencia.
Construcción de edificios, sin política
de construcción sísmica.
Hacen que los edificios no tengan
ningún nivel de seguridad de estructura
durante un fenómeno de movimiento
telúrico.
Fuentes: Datos de la Investigación
Elaborado por: Franco Lainez Gilson / Guarquila Olalla Joselyn
Delimitación del Problema
El argumento de esta investigación se delimitará en la programación para analizar la
simulación de la edificación utilizando la aplicación Matlab teniendo una
visualización de cómo reaccionaría el edificio ante un fenómeno sísmico.
7
Con esta simulación se logrará saber las gestiones que se debe tomar en la edificación
para prevenir un desastre con mayor impacto en lo material y humano. Cuáles son
los puntos más frágiles a tratar evitando daños o consecuencias.
Es por ello que se realizara un estudio preventivo para determinar los resultados más
óptimos y conveniente, para el edifico de la carrera Ingeniería en Networking y
Telecomunicaciones.
Formulación del Problema
¿Qué incidencia tendría la creación de un simulador sísmico para obtener y gestionar
los riesgos del edificio ante un evento de movimiento telúrico?
Evaluación del Problema
Una vez ocurrido el terremoto el 16 de abril del 2016 en Ecuador, Guayaquil unas de
las ciudades afectadas por el mismo, sufrió diferentes daños en ciertas estructuras
construidas tales como:
“El primer piso de una casa, ubicada en las calles Padre Solano y Ximena, en el
centro de la ciudad, resultó afectado luego de que se le vinieran encima las paredes
de la vivienda con la cual colinda. La parte superior del hogar, en el cual no habitaba
nadie quedó destruido por la caída de las dos paredes.” (Diario "EL COMERCIO",
2016)
8
“En García Moreno y Ayacucho, una familia se salvó de morir tras quedar atrapada
por el derrumbe ocasionado durante el sismo. El Municipio determinó que el
inmueble carecía de pilares y ménsulas colgantes que dieran apoyo a pisos elevados,
balcones y similares. Las personas afectadas buscaron otros sitios para arrendar.”
(Diario "EL TELEGRAFO", 2016)
“Edificios como el de Parque Continental, Cóndor y del Registrador de la Propiedad,
ubicados entre Víctor Manuel Rendón y Córdoba registraron daños en su fachada al
igual que el del Registro Civil, de la avenida 9 de Octubre. La estrella de Guayaquil,
ubicada en la avenida 9 de Octubre, también se vino abajo producto del sismo.”
(Diario "EL COMERCIO", 2016)
“El colapso de los pilares centrales, luego de que los pilares menos altos se inclinaran,
habría sido la causa por la que el paso elevado de la Avenida de las Américas, ubicado
a la altura de la Universidad Laica Vicente Rocafuerte, cayera y matara a dos
ciudadanos durante el terremoto de abril.” (Diario "EL TELEGRAFO", 2016)
Delimitación. El desarrollo del argumento planteado es factible ya que nos ofrece
resultados preventivos, tomando los mismos como punto de inicio para brindar una
mayor seguridad a los usuarios de la carrera de Networking y Telecomunicaciones.
Claro. Prevenir o evitar un daño mayor durante un movimiento telúrico, resolviendo
cualquier inconveniente que presente la edificación.
Concreto. Se utiliza la herramienta o software Matlab ya que es un buen gestor de
simulaciones gráficas para obtener una mejor visión en el problema planteado.
9
Original. Se plantea un recurso con gran demanda en la actualidad por la seguridad
que deben brindar cualquier edificación construida o por construir y que los dueños
de los mismos tengan un mayor conocimiento de la estructura actual de su edificio.
Factible. El simulador nos brindará resultado con poco margen de error, teniendo un
software con un costo bajo pero sumamente importante.
Alcance del Problema
La presente investigación buscará proponer los resultados de riesgos que tendría una
edificación, haciendo un análisis de factibilidad determinando soluciones adecuadas
y brindar una mayor seguridad de la estructura durante un movimiento telúrico.
Este estudio abarca a una edificación de acuerdo a la estructura con el cual está
construida, dando soluciones para prevenir una catástrofe con mayor impacto en el
edificio.
Objetivos del Problema
Objetivo general
• Diseñar un simulador de pruebas sísmicas para edificaciones construidas
evaluando sus respuestas antes estos fenómenos.
10
Objetivos específicos
• Documentar antecedentes de análisis estructural frente a fenómenos
sísmicos.
• Proponer un modelo para pruebas de comportamiento, en las estructuras de
edificaciones a través del reconocimiento y procesamiento de señales.
• Realizar un modelo para la evaluación de las edificaciones antes o después
un fenómeno sísmico.
Justificación e Importancia
El análisis de este estudio nos surgiere una mejora a la infraestructura que tenga
cualquier tipo de riesgo validando su respuesta ante un movimiento telúrico.
En la actualidad existen edificio que no brindan todas las seguridad de construcción
antisísmica, también existen varios factores como el deterioro por el tiempo o mal
uso etc. que hacen la estructura de un edificio pierda su resistencia para esto se debe
estar prevenido para corregir cualquier daño que pueda afectar y ocasionar una
catástrofe mayor.
La estructura de un edificio en primordial para una seguridad a los usuarios,
previniendo cualquier desastre en los eventos sísmicos de cierto grado de magnitud,
dando una alerta de lo que pueda pasar en la edificación durante estos fenómenos.
11
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
Antecedentes
Ecuador se encuentra ubicado en Sudamérica y su costa reposa el océano Pacífico,
en el cual existen diversas placas tectónicas que provocan permanente fricción por lo
que acumula tensión, ocasionando movimiento telúrico al país.
Estos países que rodean el océano Pacífico se lo denomina “EL CINTURÓN DE
FUEGO DEL PACÍFICO”.
Fuente:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d1/Pacific_Ring
_of_Fire-es.svg/350px-Pacific_Ring_of_Fire-es.svg.png
Elaborado por: Wikimedia.org
Luego del Terremoto ocurrido en Ecuador el 16 de Abril del 2016 con magnitud de
7.8 en la Escala de Richter provoco daños severos en algunas edificaciones tales
como hotelería, centros comerciales, edificios empresariales, puente vehicular etc.
Gráfico 1 - Cinturón de fuego del pacifico
12
Guayas, Manabí y Esmeraldas fueron provincias más afectadas por este fenómeno
natural.
Una vez estimado el porcentaje de daño que se obtuvo en nuestro territorio patrio se
hace varias preguntas tale como: ¿Estamos preparados para otro fenómeno de tal
magnitud? O ¿Qué pasaría si hubiera otro fenómeno de mayor magnitud? Estas
preguntas fueron tan frecuentes en ese tiempo ya que no estamos preparados para
otro evento así. Sin embargo es muy cierto que no podemos predecir el futuro ni
saber cuándo volverá a ocurrir un fenómeno natural de cualquier tipo, pero si
podemos estar de una manera preparados para un fenómeno natural sin que este no
impacte o afecte demasiado con su fuerza, dejándonos como resultado ciudades
totalmente destruidas y gran cantidad de vidas que lamentar.
Fundamentación Teórica
Movimiento Sísmico.
Un movimiento sísmico es una sacudida brusca e inesperada de tierra que es
provocado por dos bloques a profundidad, siendo el rose de los mismo lo que cause
un vibración de la tierra.
Durante la ejecución de movimiento telúrico se puede considerar dos elementos
fundamentales que ayudan a localizar el punto de origen del terremoto, las partes de
la corteza donde se presenta la súbita liberación de energía generada por el
rozamiento de los bloques se lo llama Hipocentro y el punto de la superficie de la
13
tierra ubicado directamente sobre el foco sísmico se lo llama epicentro. (Caballero
Miranda, 2017)
Causas de los Sismos.
A lo largo de la historia se ha asignado a muchas causas el origen de un sismo. Estas
explicaciones han estado vinculadas a las creencias religiosas de los diferentes
pueblos.
“Han sido atribuidas a la acción de los dioses (como, por ejemplo, a Poseidón en la
teogonía griega), a la lucha entre deidades maléficas y protectoras”. (Paz Tiguila,
2012, pág. 1)
Al paso de los años, el avance y evolución de la ciencia, se comenzó a estudiar la
tierra en todos sus aspectos, teniendo como resultado diferentes hipótesis científicas
por las razones que se origina un sismo.
“En realidad no se sabe a ciencia cierta el génesis del sismo, pero varios fenómenos
son los causantes de que la superficie de la tierra tiemblen, dependiendo de estos,
actualmente se reconocen tres clases de sismos: los de origen tectónico, volcánico y
los producidos por la actividad de los hombres” (Paz Tiguila, 2012, pág. 2)
Los sismos de más impacto o que causa mayor desastre son de origen tectónico y es
por eso de mayor interés dentro de la ingeniería.
14
Placas tectónicas.
“Las placas tectónicas son aquellas porciones de litosfera que se ubican debajo de la
superficie o de la corteza terrestre del planeta. Son de material rígido y se ubican
sobre la astenósfera, una porción del manto terrestre mucho más profunda y
complejo.” (Bembibre, 2012)
Ecuador está situado en la placa de América del Sur y sus costas reposan en la Placa
de Nazca por ende hace que nuestro país tengo un riesgo alto en los movimientos
sísmicos constantes.
Fuente: Procedimientos de cálculo para la elaboración de espectros sísmicos para
el diseño sismo resistente de estructuras, p.5
Elaborado por: Ing. Mario Rodolfo Corzo Ávila
Gráfico 2 - División de placas tectónicas
15
Movimiento de placa.
Existen dos tipos de movimiento de placa las cuales son expansión y subducción.
La formación del piso oceánico implica la separación de los continentes, esto es
equilibrado por la destrucción de la placa por medio de la subducción cuando la
corteza oceánica es transportada al manto en donde se consume, e implica que las
placas estén en constante movimiento y provoque terremotos de pendiendo de la
fuerza o el rose inesperado que se ejecute.
También otros de los defecto que producen un movimiento telúrico son las falla
geológica las cuales son los plano de fractura de la roca de la corteza terrestre, a
través del cual se han producido desplazamientos relativos de un bloque respecto de
otro adyacente. (Paz Tiguila, 2012)
Tipos de fallas
“La clasificación de las fallas depende de la geometría y la dirección relativa del
desplazamiento (slip). El ángulo de la falla (dip), es el formado por la falla en la
superficie del terremoto de un plano horizontal y la línea de corte hacia abajo del
suelo.” (Paz Tiguila, 2012, pág. 13)
16
Cuadro N° 2 Tipos de fallas
NOMBRE DESCRIPCION
Normal Los bloques están sometidos a esfuerzos de tensión.
Inversa Los bloques están sometido a esfuerzos de compresión.
Desgarradura Los bloques están sometidos a esfuerzo de corte.
Vertical
Es una combinación entre la falla normal o inversa, pero el
movimiento relativo entre los bloques es predominantemente
vertical.
Fuentes: Datos de la Investigación
Elaborado por: Franco Lainez Gilson / Guarquila Olalla Joselyn
Premonitorios y replicas
Cuando se origina un sismo en ciertos casos se presentan varios sismos pequeños
antes de que ocurra el evento principal, a esto se lo denomina premonitorios. De igual
manera existen sismos de menor magnitud después del evento principal, a los que se
conoce como réplica.
“Solo los sismos superficiales y de profundidad moderada producen replica. Las
cuales son de gran importancia para determinar el plano de falla, y esta es la razón
por la cual se instalan redes sismológicas móviles con posterioridad a un sismo de
importancia.” (Paz Tiguila, 2012, pág. 11)
17
Onda sísmica
Las ondas sísmicas se presentan a partir del movimiento telúrico se la considera de
forma elástico e isotrópico lo cual liberan su energía y parte de esta se propagan a
través del cuerpo como ondas corpóreas despareciéndose en la superficie en forma
de ondas superficiales, mientras que la energía restante se convierte en calor. Son
influenciadas diferentes factores como los espesores, velocidades, curvaturas de la
capa de la tierra según la distancia epicentral y la dispersión de la onda. (Rasquin
Contreras, 2012)
Existen dos tipos principales de ondas sísmicas, que son ondas de corpóreas y ondas
superficiales.
➢ Ondas Corpóreas. Son ondas capaces de propagarse en medio sólidos,
líquidos o gaseoso por el interior de la tierra, a su vez se divide en ondas
primarias y ondas secundarias.
➢ Onda compresionales u ondas P (primarias).- para este tipo
de ondas las partículas tienen un movimiento iguales o paralelo a la
dirección de propagación, por lo que tienen carácter de compresión y
dilatación. Estas ondas primarias como su nombre lo indica son ondas
primeras en ser detectadas en una estación. (Rasquin Contreras, 2012)
𝑉𝑝 = √(𝜆 + 2𝜇
𝑝)
Vp = velocidad de onda p
𝝀 = constante
18
𝝁 = módulo de rigidez
P = la distancia del medio
Las ondas primarias disminuyen se velocidad al pasar de un medio
rígido a uno plástico o líquido.
Fuente: http://www.funvisis.gob.ve/objetosa/temblortierra/img/ondasp.png
Elaborado por: Funvisis.gob.ve
➢ Ondas de cizalla u ondas S (secundarias).- en las ondas S
las partículas tienen un movimiento perpendicular a la dirección de
propagación, viajan más lento que las ondas P. se deriva de dos
componentes que son SH y SV, secundaria horizontal y vertical
respectivamente que corresponden al movimiento de las partículas en
el plano horizontal y vertical. (Rasquin Contreras, 2012)
𝑉𝑠 = √ 𝜇
𝑝
Vs = velocidad de onda S
𝝁 = módulo de rigidez
𝒑 = la densidad
Gráfico 3 - Ondas P.
19
Fuente: http://www.funvisis.gob.ve/objetosa/temblortierra/img/ondass.png
Elaborado por: funvisis.gob.ve
También se puede decir que las ondas secundarias tienen mayor
amplitud y son más destructivas que las ondas P.
Las ondas S no se propagan en medios líquidos.
Fuente: http://www.monografias.com/trabajos/sismologia/Image14.gif
Elaborado por: Microsoft
➢ Ondas Superficiales.- son las ondas que presentan el mayor contenido de
energía para un movimiento sísmico de poca profundidad, por lo cual las que
Gráfico 4 - Ondas S.
Gráfico 5 - Tipos de Ondas
20
causan mayor destrucción o desastre a la hora de un terremoto en áreas de
gran densidad de población. (Rasquin Contreras, 2012)
Se pueden dividir en dos tipos ondas Rayleigh y ondas Love.
➢ Ondas Rayleigh.- estas ondas viajan a lo largo de la superficie de
la tierra. La amplitud de esta onda decrece exponencialmente con la
profundidad, las partículas tienen un movimiento elíptico retrogrado
en un plano vertical que contienen la dirección de propagación, esta
onda surge de la interacción o múltiple reflexiones de las ondas P y
Sv. Su velocidad depende del valor de las constante elásticas cerca de
la superficie y es siempre menor que la velocidad de las ondas S.
(Rasquin Contreras, 2012)
Fuente: http://www.smis.org.mx/imagenes/sismicidad/ondas_3.jpg
Elaborado por: smis.org.mx
➢ Ondas Love.- Son ondas que se propagan en un semiespacio que
incluye una capa de baja velocidad. Poseen un movimiento horizontal
de cizalla normal a la dirección de propagación. (Rasquin Contreras,
2012)
Gráfico 6 - Ondas Rayleigh
21
Fuente: http://www.funvisis.gob.ve/objetosa/temblortierra/img/ondasl.png
Elaborado por: Funvisis.gob.ve
Periodo de un movimiento sísmico
Un periodo es el tiempo que dura la repetición de un movimiento sísmico.
“En sismología, el término periodo largo quiere decir que el tiempo entre cada
repetición es más prolongado, si un movimiento t=2s, este podría producir grandes
daños al edificio, la estructura se comporta de manera diferente que si fuese de
periodo corto, sus movimientos son rápidos, movimiento t=1s, por tanto esto obliga
a la estructura a tener que resistir mejor” (Moreno, 2014)
Fuente: Análisis de daños estructurales causados por sismos en escuelas públicas de Rep.
Dom. (p, 22)
Elaborado por: Carmen Patricia Moreno González
Gráfico 7 - Ondas Love
Gráfico 8 - Periodos de un movimiento sísmico
22
Magnitud
A nivel científico existe una entidad que realiza o mide el grado de magnitud de un
sismo, esta entidad la denomina o la referencia con la escala de Richter.
Cuadro N° 3 Magnitudes de un terremoto
Magnitud Descripción Efectos de un Sismo
0 – 3,9 Menor Generalmente no son perceptibles, pero rara vez
provocan daños
4,0 – 5,9 Ligeros o
Moderado
Pueden causar daños menores en edificios débiles
o mal construidos, en edificaciones bien diseñadas
los daños son leves.
6,0 – 6,9 Fuerte Puede llegar a destruir áreas pobladas, unos 160
kilómetros a la redonda.
7,0 – 8,0 Mayor puede causar serios daños en extensas zonas
8,1 – 9,9 Gran causa daños severos en zonas de cientos de
kilómetros
10,0 - + Épico Destrozó total, pero jamás se ha registrado un
evento de tal magnitud
Fuentes: Datos de la Investigación
Elaborado por: Franco Lainez Gilson / Guarquila Olalla Joselyn
Placa de Arduino.
Arduino es una plataforma de prototipo electrónica muy fácil de usar por lo que
utiliza código abierto (open source) basada en hardware y software flexible. Arduino
puede trasmitir diferentes variables que hace la interacción con diferentes sensores
llegando al control automatizado de los mismos o de acuerdo a la función que
realicen que pueden ser control de luces, motores y otros artefactos. (Thayer Ojeda,
s.f.)
23
Fuente: http://platea.pntic.mec.es/~mhidalgo/edubasica/01arduino/01imgs/arduino01.jpg
Elaborado por: Plantea.pntic.mec.es
En la placa de Arduino se puede dividir sus partes en un conector de alimentación
de 5V-12V, un conector USB para la interacción con los dispositivo generalizados, el
microcontrolador de la placa se programa usando el Arduino Programming Language
y el Arduino Development Environment que se basa en escritura y en procesos
respectivamente, también existe pines de transmisión analógica y pines de
transmisión digital, incluso pines de alimentación que son VCC o alimentación de
voltaje y GND o alimentación a tierra los cuales se utilizara para la conexión de un
sensor de vibración, en los pines analógicos son los que nos ayudara a la lectura de
datos que emita el sensor antes mencionado
Sensor de vibración.
Para la realización de nuestro proyecto se necesitara un sensor de vibración SW-
18010P que permitirá capturar de valores según su vibración y su alimentación puede
ser de 5v.
Gráfico 9 - Placa de Arduino
24
Este sensor se utiliza para medir la vibración o el movimiento de un objeto, el modulo
tiene en un extremo del sensor un SW18010P, es parecido a un capacitor negro pero
que tiene un resorte interno que detecta si el sensor se ha movido o no. Este sensor
transfiere a los pines digitales y analógicos, esta información relativa a las
vibraciones. (Ardobot Electronics S.A.S, 2014)
Fuente:https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1nJe6NXXXXXXCXXXXq6xXFXXXC/200517784/HTB
1nJe6NXXXXXXCXXXXq6xXFXXXC.jpg
Elaborado por: ae01.alicdn.com
En los pines digitales la transmisión de los datos son por variables de uno o cero, uno
que indica señal alta y cero señales bajas, en cambio en los pines analógicos nos
puedes mostrar señales intermedio, es decir, se puede medir el nivel de intensidad de
la vibración.
Matlab.
“MATLAB es el nombre abreviado de “MATriz LABoratory”. Es un programa para
realizar cálculos numéricos con vectores y matrices, y por tanto se puede trabajar
también con números escalares (tanto reales como complejos), con cadenas de
Gráfico 10 - Módulo de sensor de vibración
25
caracteres y con otras estructuras de información más complejas” (Casado
Fernández, pág. 4)
Con esta herramienta se puede adquirir varios datos y transformarlo gráficamente a
señales de análisis.
Fundamentación Social
Hábitat y vivienda digna.- “La constitución en su artículo 375, establece como
obligación de todos los niveles de gobierno garantizar el hábitat y la vivienda dignos
(…). Por hábitat se entiende al entorno integral y construido en el que la población
se asienta y desarrolla sus actividades; por lo tanto, debe ser ambientalmente sano y
brindar condiciones de seguridad para la población.” (Plan Nacional Buen Vivir,
2013-2017)
A nivel social en nuestro país nos indica que se puede diseñar e implementar
normativas de prevención para mitigar riesgos o desastres de origen natural.
Fortaleciendo a la ciudadanía con la capacitación de respuesta inmediata para
gestionar los riesgo que causa un desastre natural, incluyendo un sistema de control,
alerta temprano, monitoreo y atención oportuna a la población haciendo que las
personas tenga una mejora en su vida antes los daños que se pueda ocasionar ante un
movimiento telúrico. (Plan Nacional Buen Vivir, 2013-2017)
En la sociedad la seguridad que brinda una estructura de un edificio es fundamental
para el desarrollo de las distintas actividades que se cumplen en los mismos, teniendo
una mejor concentración y mejor respuestas a los trabajos que se desarrollan.
26
Fundamentación Legal
La siguiente investigación se basara en las técnicas y normas que se debe
implementar para la elaboración de diseño del edificio.
Estos reglamentos son obligatorio para cumplir con los requerimientos para la
construcción de un edificio:
✓ Norma Ecuatoriana de la Construcción
✓ Seguridad estructural de la edificaciones:
▪ NEC-SE-CG
▪ NEC-SE-DS
▪ NEC-SE-RE)
✓ Constitución de la República del Ecuador
A partir de la vigencia de la nueva Constitución en el año 2008, se incorpora en el
título VII Régimen del buen vivir, sección novena Gestión del Riesgo.
En el artículo No 389 establece que “El estado protegerá, a las personas, las
colectividades y la naturaleza frente a los efectos negativos de los desastres de origen
natural o antrópico mediante la prevención ante el riesgo, la mitigación de desastres,
la recuperación y mejoramiento de las condiciones sociales, económicas y
ambientales, con el objetivo de minimizar la condición vulnerabilidad.”
(Constitucion del Ecuador, 2008)
El estado debe cumplir variar funciones como la identificación de los riesgos
existente en el territorio ecuatoriano, debe prestar y permitir la información suficiente
27
y adecuada para la evaluar los daños o riesgo ocasionado por un desastre de
fenómeno natural, logrando prestar e implementar planes de emergencia y fortalecer
el nivel de respuesta entre los ciudadanos.
Hipótesis
Proponer una simulación de análisis para la estructura de la edificación.
Estableciendo con los resultado obtenido las vulnerabilidades que pueda tener cierta
parte de la estructura del edificio.
¿Creando un simulador para la edificación se conocerá las vulnerabilidades que tiene
la misma y poder mejorar todas las falencias, brindando la seguridad necesaria para
contrarrestar las consecuencias que se podría originar un evento de movimiento
sísmico?
Variable de la Investigación
Variable Dependiente
• Simulador de prueba
Variable Independiente
• Movimiento sísmico
28
Definiciones Conceptuales
Riesgo Sísmico
“Se considera como riesgo sísmico la probabilidad del daño a las construcciones y el
número de personas que resultarían lesionadas o muertas en el cosa de un fuerte
temblor” (Rasquin Contreras, 2012)
Fallas geológicas
“Las fallas son fracturas en las cuales ha tenido lugar el desplazamiento relativo de
los dos lados de la ruptura. Las fallas geológicas que son capaces de producir sismos
se conocen con el nombre de fallas activas; la longitud de las fallas alcanzar desde
varios metros hasta cientos de kilómetros, y extenderse desde la superficie a varias
decenas de kilómetros de profundidad.” (Paz Tiguila, 2012, pág. 12)
Edificio.
“Construcción permanente, separada e independiente, concebido para ser utilizada
como vivienda o para servir a fines agrarios, industriales, educativos, a la prestación
de servicios o en general al desarrollo de una actividad. Una construcción es
permanente si ha sido concebida y construida para atender necesidades de duración
indefinida y que, por lo tanto, durara normalmente en el mismo sitio más de 10 años.”
(Ortiz Naveda, 2012)
29
CAPÍTULO III
METODOLOGIA
Diseño de la investigación
Modalidad de la Investigación
Considerando la tesis presentada en esta investigación se realizó un análisis en la
Universidad de Guayaquil en la carrera de Ingeniería en Networking y
Telecomunicaciones e Ingeniería de Sistema Computacional, busca la mejoría en la
edificación de la facultad dando así una propuesta, que permitirá un buen equilibrio
en la estructura mediante un evento sísmico.
Realizando esta investigación, cabe recalcar que estaremos dando a conocer la
firmeza de la estructura y que problema ocurriría si existirá un evento sísmico de
gran magnitud, discerniendo la información al personal que realiza sus actividades
en el centro educativo, advirtiendo el estado de la estructura en el presente y como
se podría renovar o modernizar en el futuro la edificación.
Tipo de investigación
La investigación de esta tesis se llegó a la conclusión que es de tipo descriptiva y
de campo. La manera que sea descriptiva es porque se basa a hechos reales y darnos
cuenta si es segura la estructura que nuestro centro educativo.
30
Referente a la investigación descriptiva se especifica claramente las características
en la localización o la ubicación que se va a proponer, donde el investigador realiza
sus consultas de manera de encuestas o interrogaciones, el objetivo es encaminar el
estudio en la descripción de afirmar o manifestar los datos obtenidos para luego ser
analizados o evaluado los resultados adquiridos con la finalidad de contribuir a la
investigación.
En la investigación de campo se utiliza para la recolección de datos a través de las
personas que se encuentra en centro educativo, como en este caso la facultad de
ciencias matemáticas y físicas de la carrera ingeniería de Networking y
Telecomunicaciones e Ingeniería en Sistema Computacional.
Población y muestra
La población en la que nos vamos a dirigir es al personal del centro educativo tanto
como autoridades, personal administrativo, estudiantes, docentes y conserjes de la
Facultad De Ciencia Matemáticas y Físicas de la Carrera de Networking y
Telecomunicaciones.
POBLACIÓN
Para el análisis de nuestra investigación se realizara en Universidad Guayaquil en
la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de las carreras de Ingeniería en
Networking y Telecomunicaciones e Ingeniería en Sistemas Computacional,
manteniendo así el personal que existe en el centro educativo para realizar dicha
encuestas.
31
Población a considerar:
o Estudiantes de la carrera en Ingeniería en Sistema Computacional
o Estudiantes de la carrera en Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones
Población a elegir:
La población en la cual se va a tomar en cuenta para el desarrollo de nuestra
investigación por la cantidad que existe será a los estudiantes de las carreras de
Ingeniería de Networking y Telecomunicaciones e Ingeniería en Sistemas
Computacional.
Cuadro N° 4 Población Seleccionada
Fuente: Datos de la Investigación
Elaborado por: Gilson Franco y Joselyn Guarquila
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Facultad Carrera Estudiantes
Ciencias Matemáticas y
Físicas
Ingeniería en Sistemas
Computacional
2336
Ingeniería en Networking
y Telecomunicaciones
1672
Total de Estudiantes 4008
32
MUESTRA
Preferimos a los estudiantes de las carreras de Ingeniería en Networking y
Telecomunicaciones e Ingeniería en Sistemas Computacional.
Para identificar el tamaño de la muestra, en la población que se selecciona debe
superar los 100 individuos, realizamos con la siguiente formula.
𝑛 =𝑃. 𝑄. 𝑁
(𝑁 − 1)𝐸2/𝐾2 + 𝑃. 𝑄
P = Probabilidad de éxito (0.50)
Q = Probabilidad de fracaso (0.50)
N = Tamaño de la población (4008)
E = Error de estimación (6%)
K = # de desviac. Típica “Z” (1: 68%, 2: 95.5%, 3: 99.7%)
n = Tamaño de la muestra ( ? )
𝑛 =0.50 𝑥 0.50 𝑥 4008
(4008 − 1)0.062/22 + 0.50 𝑥 0.50
𝑛 =1002
(4007)(0.0036)/ 4 + 0.25
𝑛 =1002
(4007)(0.0036)/ 4 + 0.25
𝑛 =1002
(4007)(0.0009) + 0.25
33
𝑛 =1002
3.6063 + 0.25
𝑛 =1002
3.8563
𝑛 = 259.8345
𝒏 = 𝟐𝟔𝟎
Cuadro N° 5 Muestra Seleccionada
Fuente: Datos de la Investigación
Elaborado por: Gilson Franco y Joselyn Guarquila
Técnicas e instrumentos de recolección de datos
TÉCNICA
Para el análisis de la investigación se aplicó la técnica de preguntar directamente a
los estudiantes de las Carreras de Ingeniería en Sistema Computacional e Ingeniería
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Facultad Carrera Estudiantes
Ingeniería en Sistemas
Computacional
120
Ciencias Matemáticas y
Físicas
Ingeniería en Networking
y Telecomunicaciones
140
Total de Estudiantes 260
34
en Networking y Telecomunicaciones, con el propósito de reunir información que
nos permita saber si es factible y aceptable el simulador o proyecto a ejecutar.
INSTRUMENTO
La encuesta, reuniendo toda esta información podríamos determinar la investigación
deseada, cuestionamos con preguntar con la finalidad de saber si el estudiante tiene
conocimiento actualizados acerca de la estructura de la edificación de las Carreras de
Ingeniería en Sistema Computacional e Ingeniería en Networking y
Telecomunicaciones.
OBSERVACIÓN
La observación es unos de los instrumentos que se necesitó para la realización de la
investigación, ya que se tuvo un contacto directo con las personas que realizan las
actividades y que experimentaron la problemática de un movimiento sísmico ocurrió
el 16 de abril del 2016 de magnitud 7.8 en la escala de Richter, dentro de la estructura
del edificio, es por esto que se hace el planteamiento de crear un simulador para
estructuras de edificación construidas, obteniendo datos para la mejora de las
estructura y observando daños que pueden ocurrir durante estos fenómenos sísmicos.
35
Recolección de la información
Se tuvo que visitar el sitio donde se va a realizar el proyecto, para recopilar datos o
información que ayuden de manera favorable a los objetivos propuestos. Para esto se
realizó lo siguiente:
✓ Se realizaron preguntas objetivas, para brindar una manera más fácil y
sencilla la respuesta que elijan las personas.
✓ Se hizo las encuestas al número de muestra obtenido para los estudiantes de
las Carreras de Ingeniería en Sistema Computacional e Ingeniería en
Networking y Telecomunicaciones.
✓ Se utilizó el método de sumatoria de las opciones de respuestas para sacar el
porcentaje y evaluar cada una de ellas.
Procesamiento y análisis
La encuesta se realizó al número de muestra obtenido, que es un grupo de 260
estudiantes de las Carreras de Ingeniería en Sistema Computacional e Ingeniería en
Networking y Telecomunicaciones, que asisten a sus actividades en horarios
vespertinos y nocturnos.
Se realizara el análisis mediante gráficos estadísticos, según la sumatoria de las
respuestas, llevándolo a porcentajes de representación para cada una de las preguntas.
36
Pregunta #1
¿Usted sabe si en la edificación donde se encuentra, está construida con
normativas antisísmicas?
Cuadro N° 6 Frecuencia de la pregunta #1
Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Gráfico 11 - Resultados Pregunta #1
Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Análisis: En el siguiente grafico nos muestra que un 14.6% de personas saben que la
construcción donde se encuentran es construida con normas antisísmicas un 23.5%
nos dicen que la edificación no está construida con normas antisísmicas y la mayor
parte de personas un 61.9% no sabe si la edificación esta construidas con normativas
antisísmicas.
14,6
23,561,9
SI NO NO SE
DETALLE FRECUENCIA PORCENTAJE
SI 38 14.6%
NO 61 23.5%
NO SE 161 61.9%
Total de la muestra 260 100%
37
Pregunta #2
¿Usted considera que en la edificación donde se encuentra podría soportar un
evento sísmico de magnitud entre 7 - 8.5 en escala de Richter?
Cuadro N° 7 - Frecuencia de la pregunta #2
Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Gráfico 12 - Resultado pregunta #2
Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Análisis: En el siguiente grafico nos muestra que un 11.2% de personas aseguran
que en la edificación donde se encuentran soportaría un evento sísmico entre 7 - 8.5
grados de magnitud, un 34.6% asegura que no soportaría y un 54.2% no sabe si la
edificación donde se encuentra soportaría un evento sísmico de un rango entre 7 –
8.5 grados de magnitud.
11,2
34,654,2
SI NO NO SE
DETALLE FRECUENCIA PORCENTAJE
SI 29 11.2%
NO 90 34.6%
NO SE 141 54.2%
Total de la muestra 260 100%
38
Pregunta #3
¿Estaría de acuerdo en la creación de un simulador sísmico para observar que
problemas estructurales tendría cualquier edificación ante un evento sísmico?
Cuadro N° 8 - Frecuencia de la pregunta #3
Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Gráfico 13 - Resultado pregunta #3
Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Análisis: En el siguiente grafico nos muestra que un 84.6% de personas aseguran
que estarían de acuerdo en la creación de un simulador sísmico para analizar los
problemas de la estructurales que existirían en cualquier edificación, un 6.9% nos
indica que no estaría de acuerdo y un 8.5% de personas no supo que contestar.
84,6
6,9 8,5
SI NO NO SE
DETALLE FRECUENCIA PORCENTAJE
SI 220 84.6%
NO 18 6.9%
NO SE 22 8.5%
Total de la muestra 260 100%
39
Pregunta #4
¿Con los resultado del simulador antes mencionado. Si usted fuera dueño de un
edificio adoptaría por modificar su estructura para mejorar la estabilidad?
Cuadro N° 9 - Frecuencia de la pregunta #4
Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Gráfico 14 - Resultado pregunta #4
Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Análisis: En el siguiente grafico nos muestra que un 44.2% de personas tomaría
medidas necesaria para la modificación de su edificio y mejorar la estabilidad del
mismo, un 29.6% de persona nos dijo que no por falta de recurso o incomodidad de
su establecimiento y un 26.2% de personas nos indica que no sabe por qué pueden
faltar recursos económicos etc.
44,2
29,6
26,2
SI NO NO SE
DETALLE FRECUENCIA PORCENTAJE
SI 115 44.2%
NO 77 29.6%
NO SE 68 26.2%
Total de la muestra 260 100%
40
Pregunta #5
¿Cree que sea conveniente en que todas las estructuras construidas como
edificio, puente vehicular, centro comerciales, etc. Se evalúen en los riesgos que
podría tener mediante un evento sísmico?
Cuadro N° 10 - Frecuencia de la pregunta #5
Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Gráfico 15 - Resultado pregunta #5
Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Análisis: En el siguiente grafico nos muestra que un 77.3% de personas están de
acuerdo que se debe hacer una evaluación a las estructuras construidas para optimizar
los riesgos ante un evento sísmico, un 12.3% nos indicaron que no están de acuerdo
77,3
12,310,4
SI NO NO SE
DETALLE FRECUENCIA PORCENTAJE
SI 201 77.3%
NO 32 12.3%
NO SE 27 10.4%
Total de la muestra 260 100%
41
y un 10.4% de personas nos indica que no sabe si sería conveniente evaluar las
estructuras construidas.
Validación Hipótesis
Se seleccionó dos preguntas las cuales obtuvieron un mayor porcentaje de
encuestados, lo cual nos ayudaran a la validación de la hipótesis.
❖ ¿Estaría de acuerdo en la creación de un simulador sísmico para observar que
problemas estructurales tendría cualquier edificación antes un evento
sísmico?
❖ ¿Cree que sea conveniente en que todas las estructuras construidas como
edificios, puentes vehiculares, centros comerciales, etc. Se evalúen en los
riesgos que podría tener mediante un evento sísmico?
Tras los resultados e información brindada en las dos preguntas de la encuesta, los
estudiando manifiestan que es necesario la creación de un simulador sísmico para
evaluar los problema estructurales que existieran en la edificación de las carreras
Ingeniería en Sistema Computacional e Ingeniería en Networking y
Telecomunicaciones, pues al obtener estos resultados se puede brindar una
estabilidad con mayor seguridad en el edificio donde cumple diariamente sus
actividades.
42
CAPITULO IV
PROPUESTA TECNOLÓGICA
El simulador tiene como principal función determinar los defectos que podrían tener
un edificio o cualquier estructura construida, a través de un sistema que nos indique:
▪ Cuáles son los defectos que tendría la estructura.
▪ Cuáles son las partes de la estructura más vulnerable.
▪ Cuáles son las mejorar que se podría tomar en cuenta en la estructura.
Además de brindar las evaluaciones de la estructura, para corregirla de una manera
anticipada y mejorar la estabilidad, con el fin de que un evento sísmico no cause
mayor impacto o efectos desastrosos en la edificación.
Análisis de factibilidad
El análisis de factibilidad se realizó según la estrategia que se implementó, lo cual
fue la recolección de información mediante encuesta realizada a los estudiantes de la
carrera Ingeniería en Sistema Computacional e Ingeniería en Networking y
Telecomunicaciones, dando como resultado los requerimientos y exigencia que debe
tener la estructuras del edificio para brindar mayor estabilidad, mejor soporte etc. en
todas la edificación para que los usuarios cumplan sus actividades con más
tranquilidad, ya que un gran número de personas podría ser afectada si existiera un
fenómeno sísmico de gran magnitud.
43
Factibilidad Operacional.
La factibilidad operacional del proyecto refleja la evaluación con el gráfico de
señales según el movimiento del sensor de vibración, con el propósito de tener una
mejor estabilidad para mayor seguridad hacia los usuarios en caso de un evento
sísmico.
El proyecto también es factible operacionalmente para cualquier estructura
construcción sea edificaciones, puentes vehiculares, centros comerciales, etc. con el
fin de evaluar la estabilidad de la estructura, con los resultados arrojados por el
simulador se podrá prevenir a las autoridades o dueños de la estructura saber cuáles
son la vulnerabilidades que existen en la mismo, dando a total decisión por parte de
ellos mejorar la infraestructura para brindar una seguridad de estabilidad a los
usuarios que utilizan o viven dentro de una estructura construida en el país.
Factibilidad Técnica
Para llevar a cabo el diseño del proyecto se debe tomar en cuenta la parte técnica en
hardware – software, que se necesita para realizar la simulación y evolución de las
partes estructurales de la edificación.
Para el hardware, se necesita un equipo de cómputo actualizado que cubra los
requerimientos básicos y una infraestructura avanzada para soportar la ejecución de
software que requieren mayores recursos para una simulación, un procesador y
memoria RAM de alta capacidad para la mejor visualización del proyecto.
44
En el siguiente cuadro se puede observar el hardware con las características que se
necesitan para realizar la simulación de eventos sísmicos
Cuadro N° 11 - Hardware
COMPUTADORA
Características Descripción
Procesador Procesador Intel Core I5-6200U (2.3GHz – 2.8GHz, 3MB de
memoria cache, 4 núcleos.
Gráficos de video Gráficos Intel HD 520
Memoria RAM SDRAM DDR4-2133 de 8GB (1x8GB)
Puertos externos 2 USB 3.0; 1 USB 2.0; HDMI; Combinaciones auriculares y
micrófono
Fuente de
alimentación Adaptador de alimentación de CA de 45 W
Conectividad
inalámbrica Combinación 802.11b/g/n(1x1) y Bluetooth 4.0
Expansión slots Lector de tarjetas SD multiformato
Tipo de batería Lones de litio de celdas y 41Wh
Fuente: Datos de la Investigación
Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Para seguir con la simulación de nuestro proyecto se necesitara dos sensores de
vibración SW-18010P para captar los datos del movimiento y utilizar esos datos para
lograr su análisis, también se requiere de una placa de Arduino UNO para realizar la
45
comunicación de los datos del sensor hacia el software de simulación y lograr la
gráfica que se necesita analizar.
Para el Software, se necesita un sistema operativo de 64 bits donde se puede ejecutar
e instalar con facilidad la aplicación de simulación.
Se instalara la aplicación de Arduino lo cual nos ayudara mediantes líneas de código
transmitir los datos del movimiento realizado por el sensor de vibración, captando
estos datos y enviándolo por conexión serial a la aplicación que simulara la gráfica,
además se instalara la aplicación llamada Matlab, este software nos permite por
medio de código de programación dibujar la onda del movimiento o vibración,
evaluando las afectaciones que tendría la estructura construida y como se pueden en
dar mejorar para la estabilidad.
Fuente: http://matlab.enge.vt.edu/Images/MATLAB.png
Elaborado por: Matlab.enge.vt.edu
Gráfico 16 - Matlab
46
Cuadro N° 12 - Software
Recursos Características
Sistema Operativo Windows 8, sistema operativo de 64 bits, procesador x64
Aplicación para simulación Matlab (matrix laboratory) R2013, plataforma x64
Aplicación para captura de
datos arduino-1.8.1 (Open Source)
Fuente: Datos de la Investigación
Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Factibilidad Legal
Se verifica que la investigación que se realizó para el estudio, evaluación y
simulación de la estructura del edificio de la Carrera Ingeniería en Sistema
Computacional e Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones será
exclusivamente implementada en un software libre, por lo tanto no incumple ninguna
ley actual en el reglamento de la constitución de la República del Ecuador.
Por lo tanto este proyecto está enfocado “en ampliar el conocimiento de la tecnología,
dentro de una responsabilidad del estado es el asegurar la difusión y el acceso a los
conocimientos científicos y tecnológicos.” (Constitucion del Ecuador, 2008)
Factibilidad Económica.
Para realizar el proyecto de la simulación y evaluación de la estructura del edificio
se necesita una laptop con un Procesador Cori I5, memoria RAM de 8 GB con un
47
sistema operativo incorporado, una aplicación para la comunicación y el desarrollo
del Arduino y una aplicación Matlab donde se realizara mediante a un código de
programación propio para la simulación, esta aplicación tiene un costo de licencia lo
cual se la debe considerar para el desarrollo del proyecto, y por último se considera
el programador o desarrollador para realizar el código fuente del simulador.
En la siguiente tabla se mostrara una cotización de acuerdo a las necesidades que
requiere el proyecto y detallando la cantidad total para su empleo.
Cuadro N° 13 - Estudio Económico
Fuente: Datos de la Investigación
Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Presupuesto del Estudio
Detalles Cantidad Valor
Hardware
Laptop HP Core I5, 8GB en RAM, 1 TB
de disco duro
1 $ 830.00
Placa de Arduino UNO 1 $ 20.00
Sensor de Vibración SW-18010p 2 $ 15.00
Cable de conexión USB para Arduino 1 $5.00
Software
Matrix Laboratory ( Matlab ) 1 $ 55.00
Aplicación Arduino 1.8.1 1 $ 0.00
Mano de Obra
Programador 1 $800.00
Presupuesto Total $ 1,725.00
48
Etapas de la metodología del proyecto
Para el desarrollo del proyecto se debe tomar en cuenta un método que nos ayude a
la organización y control del proyecto para llegar al objetivo de la simulación.
La metodología que se utilizó en PMI (Project Management Institute), esta nos brinda
un sistema de etapas o procesos las cuales permite una buena organización del
desarrollo del proyecto, los procesos a desarrollar en la metodología PMI son:
proceso de inicio, proceso de planificación, procesos de ejecución, proceso de control
y proceso de cierre.
Gráfico 17 - Método PMI
Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Inicio
Planificacion
EjecucionControl
Cierre
49
Inicio
Se realizó una investigación minuciosa y necesaria con el objetivo de recopilar
información acerca de los movimientos sísmicos, como se encuentran las estructuras
del país o cuales fueron las consecuencia que dejos el terremoto del 16 de abril del
2016, saber si estas estructuras fueron construidas con reglamento obligatorios en la
actualidad antisísmico, para determinar las estabilidades que tienen cada una de las
edificación.
Planificación
Recolectando toda esta información, se logró determinar el alcance del proyecto los
cuales son los siguientes:
Llevar y dar conocimientos a todas las personas, cuales son las normativas que deben
cumplir las edificaciones construidas en el país.
Como y cuáles son los motivos por el cual existen estos eventos sísmicos, su fuerza
y diferentes tipos de característica que tiene un movimiento telúrico. Realizar la
codificación de cada una de las aplicaciones para la simulación y evaluación de la
estructura del edificio.
Obtener los resultados de los movimientos del sensor de vibración para realizar las
graficar y poder evaluar los datos adquiridos.
50
Determinar al costo de la inversión que se realizara para la elaboración del proyecto,
refiriéndonos a todos los detalles a nivel de dispositivos, personal y software que se
utilizó para el desarrollo del proyecto.
Ejecución.
Se procedió a la compra de los recursos para la captura de datos que brindara el sensor
de vibración, el Arduino, jumper para la conexión, sensores, aplicaciones etc.
Una vez adquiridos los materiales se procedió a la descarga de la aplicación de
Arduino como este dispositivo trabaja con su propia plataforma, la puede encontrar
o adquirirla en el siguiente enlace: https://www.arduino.cc/en/main/software.
Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Luego de la descarga se nos creara una carpeta con el nombre de la aplicación la cual
tendrá el ejecutable de la misma para poder trabajar con líneas de código en el
Arduino.
Gráfico 18 - Descarga de la aplicación de Arduino
51
Fuente: Datos de la Investigación
Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Dando doble clic a la aplicación ejecutable no aparecerá la venta principal de la
aplicación lista para la programación.
Fuente: Datos de la Investigación
Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Gráfico 19 - Carpeta de aplicación de Arduino
Gráfico 20 – Ventana principal de Arduino
52
Luego de la instalación del programa para Arduino se procedió hacer el diseño de
conexión entre el sensor de vibración sw-18010p y el Arduino UNO.
Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Para la realización de la conexión del sensor con el Arduino se debe conocer que el
sensor tiene 4 pines de conexión pero para nuestro proyecto solo se utilizara 3 pines
el primero será la conexión VCC o el voltaje de alimentación con el pin de 5V del
Arduino el segundo pin es el GND o tierra y el tercer pin es el de lectura analógica
que se conectara en el pin analógico del Arduino en el pin A0.
Fuente: Datos de la Investigación
Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Gráfico 21 Conexión del Arduino
Gráfico 22 - Conexión Real del Arduino
53
Realizado la conexión del sensor con el Arduino se realizó la programación del
mismo para la captura de los datos con la lectura del pin analógico A0. La
codificación se la detalla en el anexo #2 del documento.
Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
El siguiente paso para el desarrollo del prototipo es la instalación de Matlab la cual
se la detallara en el anexo #4 del documento, este software no va ayudar a que los
datos adquiridos por el Arduino de parte del sensor de vibración lo podamos
transformar en una gráfica de onda para realizar la evolución de las mismos en
diferentes estados de la estructura.
Una vez instalada la aplicación de Matlab se procederá hacer la codificación para la
comunicación entre el Arduino y Matlab. Para realizar este paso se deberá tomar en
cuenta el número de puerto serial en el cual está trabajando el Arduino, de acuerdo
al puerto COM de conexión se creara un objeto para leer los datos que envié por este
puerto en este caso es COM3.
Gráfico 23 Captura de datos del sensor
54
Fuente: Datos de la Investigación
Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Luego del desarrollo del código de programación para captar los datos enviados por
el puerto serial (COM3) se procede a realizar la codificación de la gráfica de las
ondas con la programación de Matlab. Se detallara el código de Matlab en el anexo
#3 de este documento. Una vez desarrollado el código completo de la aplicación de
Matlab y de Arduino se procederá la ejecución del mismo.
Fuente: Datos de la Investigación
Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Gráfico 24 - Puerto de conexión
Gráfico 25 - Ejecución del programa
55
La ejecución se realizara en la plataforma de Matlab el cual se detalla en la gráfica
número 24, para observar los diferentes resultado y poder analizar, compara cada una
de las gráficas logrando tener los resultados que beneficien al objetivo del proyecto.
Gráfico 26 - Captura de 1° Onda
Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
Gráfico 27 Captura de 2° Onda
Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Franco Lainez Gilson y Guarquila Olalla Joselyn
56
Realizando la captación de ondas en diferentes escenarios de una varilla de hierro
siendo esta en un perfecto estado o en un mal estado se puede observar las diferencias
entre las gráficas, obteniendo resultados favorables para el análisis de la estructuras.
Control
Se comprobó que los objetivos planteados para la organización y desarrollo del
proyecto se cumplió a la perfección, teniendo la corrección de las diferente
observaciones las debilidades y fortalezas que se presentaron a lo largo de la
simulación, ya sea por la codificación o la conexión de los puerto, dedicándole más
tiempo en ciertas actividades y recurrir a la ayuda externa para cumplir con el
objetivo del proyecto.
Cierre
se verifico que todo lo planteado o fijado para la realización del proyecto este
cubierto en su totalidad, destacando los factores positivos que ayudaran en un futuro
a diferentes proyecto que tengan un propósito parecido al que se realizo
Entregable del Proyecto
• Documentación del proyecto de investigación
Criterio de validación de la propuesta
Entre los criterios de validación de la propuesta se encuentra en juicio de experto, ya
que el proyecto fue revisado, aceptado por tutor y los revisores de tesis, ya que el
57
proyecto sería un beneficio a los usuarios que cumplen sus actividades en la
edificación de la Carrera de Ingeniería en Sistema Computacional e Ingeniería en
Networking y Telecomunicaciones, por el motivo de sentirse seguro en la estructura
y la estabilidad del edificio.
Criterio de aceptación del producto o servicio.
De acuerdo a la encuesta realizada a los alumnos de la carrera de Ingeniería en
Sistema Computacional e Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones, se pudo
observar que los usuarios están de acuerdo con la investigación y el desarrollo del
proyecto por lo que brindaría ayuda y correcciones a futuro para el edificio siendo
necesario evaluar la vulnerabilidades de la estructura, reconociendo la nivel de
estabilidad del edificio ante un evento sísmico y teniendo una corrección preventiva
antes estos fenómeno sin lamentar una catástrofe de mayor grado para las estructuras
del país.
58
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
• Se documentó toda la información necesaria sobre qué problema ocasiona un
sismo en la estructura de los edificios y la capacidad que ha llegado a tener
en nuestro país un fenómenos de estos, haciendo una análisis con la finalidad
que el proyecto brinde a las personas, que tenga el conocimiento necesario
sobre aquella estructura de edificación que pueden habitar o realizan sus
actividades diarias.
• Elaborado nuestro proyecto se determinó un modelo específico que nos hace
de mucha ayuda a lo que estamos desarrollando, la cual nos permite visualizar
el comportamiento de la estructura, teniendo una ondas base para su
comparación.
• Una vez simulado la evaluación de las gráficas de las señales y a su vez
proponer una modificación para la estabilidad confiable para los usuarios que
operan sus actividades.
Recomendaciones
• Estimar que los usuarios tenga conciencia sobre la edificación que se
encuentra si es segura o no, si la mismo está construido con normativas
antisísmicas para ayudar a la estabilidad de la estructura ante un fenómeno
telúrica que pueda existir.
59
• Obteniendo los resultados sobre el análisis de la estructura tendríamos en
cuenta evaluando los diferentes puntos si existe parte de la edificación con
mayor riesgo y tomar en consideración las vulnerabilidades que presentaría
la estructura ante un fenómeno sísmico.
• El simulador que estamos proponiendo queremos que se el principio de un
estudio amplio para la estructuras construidas y a su vez tener un mayor de
nivel de estabilidad y seguridad en las edificaciones, para disminuir los daños
en las edificaciones, sin lamentar pérdidas humanas o que exista un mayor
impacto en la destrucción de la edificación.
60
BIBLIOGRAFÍA
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Bembibre, C. (08 de 03 de 2012). Definicion ABC. Obtenido de https://www.definicionabc.com/geografia/placa-tectonica.php
Caballero Miranda, C. (2017). Sismos y Terremotos.
Casado Fernández, C. (s.f.). Manual Basico de Matlab. Obtenido de http://pendientedemigracion.ucm.es/centros/cont/descargas/documento11541.pdf
Constitucion del Ecuador. (2008). Constitucion de la Republica del Ecuador.
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Diario "EL TELEGRAFO". (2016). www.eltelegrafo.com. Obtenido de http://www.eltelegrafo.com.ec/noticias/guayaquil/10/en-guayaquil-un-puente-colapso-y-dos-personas-perdieron-la-vida
Diario "EL UNIVERSO". (17 de 4 de 2016). http://www.eluniverso.com. Obtenido de http://www.eluniverso.com/noticias/2016/04/17/nota/5531580/sismos-mas-potentes-que-han-afectado-ecuador
Geoenciclopedia. (2013). www.geoenciclopedia.com. Obtenido de http://www.geoenciclopedia.com/cinturon-de-fuego-del-pacifico/
MathWork. (2014). www.mathworks.com. Obtenido de https://es.mathworks.com/products/matlab.html
61
Moreno, C. P. (17 de Diciembre de 2014). Analisis de daños estructurales causado por sismos en escuelas publicas de REP. DOM. Republica Dominicana.
Ortiz Naveda, E. L. (2012). Diseño estructural sismo resistente de los edificios de departamento de hormigon armado "Limburg Platz" de la ciudad de Quito, para garantizar la seguridad de los ocupantes. Ambato, Ecuador.
Paz Tiguila, E. K. (2012). Procedimientos de calculo para la elaboracion de espectros sismicos para el diseño sismorresistente de estructuras. Guatemala.
Plan Nacional Buen Vivir. (2013-2017). Buen Vivir. Ecuador: Consejo Nacional de Planificacion.
Rasquin Contreras, M. Y. (Junio de 2012). Relocalizacion de sismos en el oriente de Venezuela con los datos de las redes sismologicas de Funvisis y de la UDO. Sartenejas, Venezuela.
Thayer Ojeda, L. (s.f.). Arduino.cl. Obtenido de http://arduino.cl/que-es-arduino/
62
ANEXOS
63
ANEXO #1
Tema: Diseño de simulador de pruebas sísmicas para
edificaciones construidas, evaluando su respuesta antes
estos fenómenos
1.- Usted sabe si en la edificación donde se encuentra, está construido con normativas
antisísmicas.
o Si
o No
o Nose
2.- Usted considera que en la edificación donde se encuentra podría soportar un evento sísmico
de una magnitud entre 7 – 8.5 en escala de Richter.
o Si
o No
o Nose
3.- Estaría de acuerdo en la creación de un simulador sísmico para observar que problema
estructural tendría cualquier edificación antes un evento sísmico.
o Si
o No
o Nose
4.- Con los resultados del simulador antes mencionado. Si usted fuera dueño de un edificio
adoptaría por modificar su estructura para mejorar la estabilidad.
o Si
o No
o Nose
5.- Cree que sea conveniente en que todas las estructuras construidas como edificios, puente
vehicular, centros comerciales, etc. se evalúen en los riesgos que podría tener mediante un evento
sísmico.
o Si
o No
o Nose
64
ANEXO # 2
Desarrollo de la codificación en Arduino
Para la lectura de nuestro sensor en Arduino se debe agregar diferentes variables
como:
Una vez creada las variables se realizara la codificación de Voip setup () en este
punto es donde se ejecutara las líneas una sola vez, en ella se dará valor constante a
la variable DeltaCambio y se pondrá la velocidad por el cual se trabajara en el puerto
serial con la función Serial.begin ().
Para la codificación del Voip loop (). En esta parte se realizara el código que se
ejecutara constantemente con la aplicación o lectura del sensor. Para la lectura de
sensor se realizara con la función analogRead () y agregando en los paréntesis la
variable de EntradaA0 o de la lectura analógica.
Para saber si el sensor no tiene un movimiento se realiza un if para comparar las
variables Delta y DeltaCambio como lo siguiente.
If ((abs (Delta) < DeltaCambio))
{
NivelAnt=Nivel;
goto leer;
}
Para escribir los datos del sensor por puerto serial se trabaja con la función
Serial.println (). Y poniendo entre los paréntesis la variable Nivel para que se
muestre.
VARIABLE DE CODIGO
Tipo int Descripción
EntradaA0 Variable donde se guardara la lectura analógica del puerto A0
Nivel Variable temporal donde se guardara el nivel analógico.
NivelAnt Variable temporal que cambiara de acuerdo al nivel anterior
Delta Variable que reconocerá si hay movimiento o no.
DeltaCambio Variable constante para comparar el movimiento o delta.
65
Anexo # 3
Desarrollo de la codificación en Matlab
Para la comunicación de entre el Arduino y la aplicación Matlab se debe de saber
cuál es el puerto donde se comunica el sensor de vibración y realizar el siguiente
código.
delete(instrfind({'Port'},{'COM3'}));
Con la función delete se borrara los datos anteriores que se obtienen en el puerto de
comunicación en este caso COM3. Luego se crea un objeto con el número de puerto
COM, la velocidad de transmisión de datos etc.
s = serial('COM3','BaudRate',57600,'Terminator','CR/LF'); warning('off','MATLAB:serial:fscanf:unsuccessfulRead');
Y por último se abrirá el puerto con la función fopen(); y entre los paréntesis el
objeto que se creó para la comunicación con el puerto ósea “s”.
Para la gráfica de la ventanas para las ondas se podría visualizar con diferentes
etiqueta con funciones xlabel (); ylabel (); sirve para ponerle nombre a cada rango
del plano donde se dibujara la onda.
Y para el dibujo de la onda se realizara un bucle repetitivo con una variable del
tiempo que se tomara la muestra.
while t<tmax t = toc; % leer del puerto serie a = fscanf(s,'%d')'; v1(i)=a(1); % dibujar en la figura x = linspace(0,i/rate,i); a = set(l1,'YData',v1(1:i),'XData',x); drawnow % seguir i = i+1; end
Y para la ejecución del programa se puede realizar con el botón run de la aplicación
de Matlab con presionando la tecla F5.
66
Anexo # 4
Instalación de la aplicación Matlab
Para la descarga del programa Matlab se la puede adquirir en el siguiente enlace:
https://es.mathworks.com/academia/student_version.html
En el se puede encontrar los tipos de a licencia que tiene matlab cuales se puede
descargar de acuerdo a su costo y beneficio que tendria cada persona, tambien se
debe considerar que se creara una cuenta en MathWorks por lo que el codigo de
licencia se enviara a la cuenta creada resoctivamente.
Una vez adquirida y deacargada la aplicación se ejecuta el archivo de ejecucion en
nuestro caso se instalara Matlab & Simulink R2015a
67
Una vez que se le dio clic en setup en la carpeta nos saldrá la ventana de autorización
para el administrador de la PC.
Le damos clic en sí y continuamos con la instalación.
Nos saldrá la ventana inicial de la instalación donde se tendrá dos opciones una de
realizar la instalación por internet y la otra realizar la instalación por archivo que
existan en la PC, escogeremos la segunda opción por lo que ya tenemos descargado
los archivo de instalación y le damos clic en siguiente (next).
68
La siguiente ventana que nos aparecerá es la aceptación de los términos de licencia,
aceptamos y hacemos clic en siguiente (next).
Luego de esta opción nos tocara insertar el código de licencia del producto el cual lo
dan o emiten luego de la compra y la creación de la cuenta en MATHWOR
Una vez insertada el código del producto le damos clic en siguiente (next) para seguir
con el proceso de instalación
69
La próxima ventana que nos aparecerá será la que nos indique que se creara una
carpeta de Matlab en los archivo de programa que existen en la pc.
Hacemos clic en siguiente (next).
A continuación nos saldrá todas las paqueterías que tiene la aplicación teniendo la
opción de instalar solo los paquetes que se necesita o se va a utilizar dando visto a
lado de cada una de los paquetes.
70
Hacemos clic en siguiente (next).
Ya para finalizar en el proceso nos aparecerá una ventana con la información que se
instalara en la máquina y hacemos clic en instalar.
Una vez dado clic se tiene que esperar para que la aplicación se instala correctamente
esto puede tardar varios minutos.
Una vez que termine o llegue al 100% de la instalación nos aparecerá una ventana
para el término de la instalación
71
Hacemos clic en finalizar y terminar la instalación para ver que la instalacion se
completo correctamente.
Ya se puede abrir la interface principal de Matlab para comenzar a trabajar en el
código que se necesite.