Software para Ingeniería Civil Libre y Comercial Sandra E. Tipantaxi S. Facultad de Ingeniería Civil Universidad Técnica de Ambato Avenida de los Chasquis y Río Payamino Ambato – Ecuador Ecuador E – mail: mail:
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RESUMEN La Ingeniería Civil en la actualidad dispone de herramientas computacionales que garantizan el eficiente desarrollo de los proyectos y programas que envuelve dicha carrera. Sin embargo estas herramientas deben provenir de software calificado y exacto para eliminar o minimizar los posibles errores durante el cálculo, análisis y diseño de toda clase de estructuras, vías, sistemas de agua, alcantarillad, etc, que comprometan la seguridad de las personas. En el presente trabajo se analizan dos tipos de software, el libre y el comercial, bajo los cuales trabajan muchas de las aplicaciones que un ingeniero civil utiliza en la realización de sus actividades profesionales. Se menciona además los programas básicos, así como también los programas especializados, tanto libres como comerciales, que son aplicables en las ramas de hidráulica, vías y sistemas de georeferenciación; y se hace además un análisis de las ventajas y limitaciones referentes a estos tipos de software.
Palabras clave: software, ingeniería, libre, comercial.
ABSTRACT The Civil Engineering currently available computational tools that ensure the efficient development of projects and programs that surrounds surrounds the race. However, these tools should should come from qualified and accurate software to eliminate or minimize errors during the calculation , analysis and design of all types of structures , roads , water systems , sewer , etc. , that compromise the safety of persons . In this paper two types of software , and free trade , under which work many of the applications that uses a civil engineer in performing their professional activities are analyzed. It also mentions the basic programs , as well as specialized , both free and commercial , that are applicable in the fields of hydraulics, roads and georeferencing systems programs ; and an analysis of the advantages and limitations regarding these types of software are also done . Keywords: software , engineering, free trade .
1. INTRODUCCIÓN
2.2. Software comercial
La utilización de software aplicado a la ingeniería civil, ha posibilitado a los profesionales de esta área, el desarrollo más eficiente y eficaz de sus actividades. Hoy en día, existe una cantidad considerable de programas informáticos y el papel que juega la informática es fundamental en el área de la ingeniería civil.
Este software define como aquel que, para su manejo es necesaria una transacción monetaria entre su desarrollador y el usuario. En este caso el usuario final adquiere una licencia junto con el software. En este caso el código fuente no está disponible, lo que limita el poder modificarlo o redistribuirlo, por cuanto otra persona posee los derechos de autor sobre el software. Es por eso que el desarrollo, programación y actualización de este software solo lo hacen las empresas que poseen los derechos de autor. Induciendo a que los usuarios tengan que actualizar el software que en ocasiones significa la compra de nuevas licencias.
El software utilizado, no solo en la ingeniería civil, está sujeto a ciertas limitaciones y libertades para su uso y aprovechamiento. Se debe tomar en cuenta la disponibilidad y las restricciones que ciertos programas poseen. Para lo cual es necesario conocer si dicho software es de tipo libre o comercial y las ventajas y desventajas que se presentan. Para la ingeniería civil se han desarrollado diversidad de programas básicos y especializados para cada rama, los cuales a su vez pueden ser libres o comerciales. Conocer las características del software que se utiliza en un trabajo de ingeniería es indispensable, por lo que se tomará en consideración para el presente trabajo, la definición de software libre y comercial y algunos tipos de software básico y especializado.
2. DEFINICIÓN DE SOFTWARE LIBRE Y SOFTWARE COMERCIAL 2.1. Software libre Este tipo de software se define como aquel que legalmente puede ser instalado, usado, copiado, modificado y distribuido de manera libre, esto supone la disponibilidad del código fuente. Generalmente se lo consigue de forma gratuita, aunque en algunos existe un precio de distribución.
3. SOFTWARE BÁSICOS INGENIERÍA CIVIL
Dentro de su campo, un ingeniero civil debe estar capacitado para manejar programas básicos que facilitan sus actividades profesionales. Existe software de fácil utilización que soluciona problemas en forma rápida y eficiente, los cuales al ser realizados manualmente conllevarían un tiempo considerable. Un ingeniero debe saber manejar estas aplicaciones básicas, y que son ser de distribución libre o comercial. Dentro de estas aplicaciones podemos mencionar:
3.1. Software básico libre
No debe confundirse el término libre con gratuito, ya que este último en ocasiones no garantiza la libertad del usuario de modificarlo, al no disponer del respectivo código fuente. Además en este tipo de software la existencia de una licencia puede ser posible y ser distribuido comercialmente, sin alterar su carácter de libre. Este software es de gran importancia debido a que existen programadores con capacidad de modificarlos y mejorar su desempeño.
PARA
XVIGAS.- permite resolver problemas de vigas. No es un programa de cálculo de estructuras, sino un asistente de aprendizaje. Su interfaz se muestra en la Figura 1.
Figura 1.- Interfaz de XVIGAS.
Columbia.- permite el cálculo de estructuras aporticadas mediante el método de Cross. La figura 2 muestra el cálculo de un pórtico utilizando Columbia.
Figura 4.- Interfaz de MATLAB.
Figura 2.- Calculo de un pórtico.
Thales.- calcula esfuerzos en arcos biarticulados con un cálculo de una estructura parabólica. Su interfaz se muestra en la Figura 3.
AutoCad.- es un software de diseño asistido por computadoras para dibujos en dos y tres dimensiones. Posee amplias capacidades de edición, que hacen posible el dibujo digital de planos de edificios o la recreación de imágenes en 3D, es uno de los programas más usados por arquitectos, Ingenieros y diseñadores industriales. La Figura 5 ilustra el dibujo de una escalera utilizando AutoCAD.
Figura 3.- Interfaz de Thales. 3.2. Software básico comercial
MATLAB.- es un programa de desarrollo matemático y un lenguaje de programación y simulación que tiene integradas funciones matriciales. Entre sus prestaciones básicas se cuenta la manipulación de matrices, la representación de datos y funciones, la implementación de algoritmos, la creación de interfaces de usuario y la comunicación con programas en otros lenguajes y con otros dispositivos hardware. La Figura 4 ilustra su interfaz.
Figura 5.- Dibujo en AutoCad.
Excel.- Es una Hoja electrónica que nos permite construir planillas, cuadros estadísticos, registros de asistencias de notas etc. Es útil para la ingeniería civil en el manejo de personal, realización de planillas de obra, etc. Y se representa en la Figura 6
4.1. Software especializado estructural
análisis
CYPECAD.- software comercial. Ha sido concebido para realizar el cálculo y dimensionamiento de estructuras de hormigón armado y metálicas, sometidas a acciones horizontales y verticales, para viviendas, edificios y proyectos de obra civil. La utilización de CYPECAD garantiza la máxima fiabilidad de cálculo y el mejor diseño de planos. La figura 7 representa el cálculo estructural en CYPECAD
Figura 6.- Interfaz de Excel. 4.
en
SOFTWARE ESPECIALIZADO PARA INGENIERÍA CIVIL
Para el análisis y diseño de obras de ingeniería, con un grado mayor de dificultad y que requieren de un estudio más cuidadoso. Para lo cual se han creado en los últimos tiempos una gran variedad de programas permitiendo optimizar tanto tiempo como costo, lo cual años atrás era irrealizable. Este software especializado debe usarse cuando se conozca los principios y teorías que se utilizan en el programa para posteriormente realizar un análisis preciso de los resultados que éste arroja. Estos sistemas realmente estas basados en teorías como: el análisis de elementos finitos, análisis de elementos mecánicos, y en tecnologías como CAD (diseño asistido por computadora), CAM ( manufactura asistida por computador). En conjunto CAD/CAM se refiere al diseño y fabricación con ayuda del computador. Esta combinación busca la optimización de los procesos industriales.
Figura 7.- Diseño en CYPECAD.
SAP 2000.- software comercial. Es un programa completo que permite desde un simple y pequeño análisis estático de un pórtico en 2D hasta un grande y complejo análisis dinámico no lineal en 3D. Mantiene su tradición ofreciendo una interface muy sofisticada, intuitiva y versátil, la cual se ha potenciado con dispositivos, herramientas únicas y ayudas en el análisis y diseño. En la figura 8 se ve el modelado en SAP 2000.
Al igual que los programas básicos existe software especializado libre y comercial, para cada rama de la ingeniería, es decir, análisis estructural, diseño hidráulico, diseño vial y sistemas de información geográfica, y a continuación se presentan algunos de ellos.
Figura 8.- Modelado en SAP 2000.
ETABS.- software comercial. Es ideal para el análisis y diseño de edificios y naves industriales. Puede realizar análisis de estructuras complejas, pero tiene muchísimas opciones extras que simplifican el diseño de edificaciones. En la figura 9 se presenta la simulación en ETABS.
4.2. Software hidráulico
especializado
en
diseño
WaterCAD.- software comercial de análisis, modelación y gestión de redes a presión para sistemas de distribución o de riego. Permite la simulación hidráulica de un modelo computacional representado en este caso por elementos tipo: Línea, Punto e Híbridos, como se muestra en la Figura 11.
Figura 9.- Simulación en ETABS.
TwoDFrame.- software libre. Sirve para el análisis estructural y diseño de marcos de dos dimensiones. Está completamente integrado dentro de Microsoft Windows, cuenta con una potente interfaz gráfica de usuario sin precedentes en términos de facilidad de uso y la productividad. Creación y modificación del modelo estructural, de ejecutar el análisis, verificación y optimización del diseño se puede hacer todo con la misma interfaz como se muestra en la Figura 10. La visualización gráfica de los resultados son siempre al alcance del ingeniero estructural.
Figura 11.- Simulación en WaterCAD.
Epanet.- software libre. Permite el análisis de sistemas de distribución de agua potable y es capaz de trabajar con períodos de simulación sobre hidráulica y el comportamiento de la calidad de las aguas dentro de una red presurizada. También puede ser utilizado para el análisis de cualquier fluido no compresible con flujo a presión. La figura 12 presenta un diseño en Epanet.
Figura 10.- Interfaz de TwoDFrame.
Figura 12.- Simulación Diseño en Epanet. HCanales.- software libre. Permite determinar las características hidráulicas de canales. Es una
herramienta fácil de utilizar para el ingeniero de cualquier especialidad que trabajen en el campo del diseño de canales y estructuras hidráulicas. En la figura 13 se observa la pantalla principal de HCanales.
Figura 15.- Pantalla de EqAashto93.
Figura 13.- Pantalla principal de HCanales. 4.3. Software especializado en diseño vial
INROADS.- software comercial. Ofrece capacidades completas de redacción, potentes herramientas de mapeo y la automatización de diseño para profesionales del transporte civil. InRoads incluye la restricción impulsada, modelado 3D paramétrico (Figura 14) con un enfoque innovador para el diseño de los componentes civiles en un contexto total del proyecto.
Land Desktop.- software comercial. Se utiliza para múltiples aplicaciones de la Ingeniería y topografía; ha sido diseñado para el dibujo de poligonales, curvas de nivel, trazo de calles o carreteras (Figura 16), dibujo de perfiles longitudinales y secciones transversales, movimiento de tierras en calles o carreteras, en terrazas de construcción, etc.
Figura 16.- Diseño vial en Land Desktop. 4.4. Software especializado en sistemas de información geográfica
Figura 14.- Modelado 3D en INROADS.
EqAashto93.- software libre. Diseño de pavimentos flexibles y rígidos por el método AASHTO.(Figura 15)
ArcGIS.- software comercial. Bajo el nombre genérico ArcGIS se agrupan varias aplicaciones para la captura, edición, análisis, tratamiento, diseño, publicación e impresión de información geográfica. Podemos ver la pantalla de inicio en la Figura 7.
Figura 17.- Pantalla de inicio de ArcGIS 9.
GRASS GIS.software libre. Básicamente GRASS es un SIG raster, orientado al procesamiento de imágenes digitales (Figura 18), especialmente modelos digitales de elevación (DEM).
Figura 19.- Imagen digital en Saga GIS 1.2. 5. VENTAJAS LIBRE
Figura 18.- Imagen digital en GRASS GIS.
Saga GIS 1.2.- software libre. Permite modelamiento digital del terreno en formato raster y vectorial que permite múltiples aplicaciones y posee una vasta gama de algoritmos matemáticos con el fin de realizar un acabado análisis geográfico. Ver Figura 19
DE
USAR
SOFTWARE
El usuario que adquiere software libre lo hace sin transacción monetaria o a muy bajo costo y ofrece un conjunto de recursos muy amplios, ya que cualquiera puede usar un software libre. Tiene la tendencia a ser diverso y eficiente, al estar continuamente optimizado por muchas personas que cuentan con el código fuente disponible.
En algunos casos el requerimiento de hardware es menor en este tipo de software.
Permite adaptar el software a necesidades específicas del usuario.
Los programadores reciben y dan soporte mutuo.
las
Los usuarios tienen la libertad de usar y distribuir el software con o sin modificaciones.
En el software libre se puede realizar una corrección más rápida de fallas en la seguridad.
Se puede tener acceso fácilmente mediante internet.
Es posible traducir el mismo a cualquier idioma.
6. VENTAJAS DE COMERCIAL
USAR
Las empresas desarrolladoras están en la capacidad de financiar constantes evoluciones en el software y garantizar la calidad del producto.
Las aplicaciones poseen un mayor y mejor acabado, lo que los haces más exactos al momento de diseñar, analizar y obtener resultados, en el área en el que sean empleados.
No todas las aplicaciones se encuentran en este formato y operaciones específicas no están disponibles como software libre.
El poco conocimiento de lenguaje de programación reduce la posibilidad de innovaciones por parte de los usuarios.
SOFTWARE
La interfaz y los recursos gráficos poseen excelente definición y posibilitan el uso más eficiente del software. Este tipo de software es el que más demanda posee en todo el mundo.
8. LIMITACIONES DE USAR SOFTWARE COMERCIAL
Alto costo de licencias para este software.
El proceso de aprendizaje para poder utilizar eficientemente este software es costoso en algunos casos.
En muchos casos el soporte técnico necesario en insuficiente o demorado.
El hacer copias ilegales del software produce consecuencias legales y mal funcionamiento de los programas.
No es posible el compartir licencias entre entidades afines, se deben comprar las licencias necesarias.
Al estar protegidos se ven beneficiados por mecanismos anticopia.
Ofrece mayor posibilidad de software para aplicaciones específicas.
Tienen mayor difusión, lo que hace de su aprendizaje una tarea más fácil.
Amplia utilización en el sector de la educación, principalmente en universidades.
Algunas líneas de software se descontinúan y quedan obsoletas al no tener una modificación futura.
Para tener acceso a este software se crea una dependencia hacia un proveedor fijo.
Imposibilidad de modificación en su código fuente.
7. LIMITACIONES DE USAR SOFTWARE LIBRE
Es incompatibles con el software de tipo comercial
No permite un intercambio correcto de archivos, ya que se pierdan datos o generan errores.
Las graficas y recursos son reducidos y funcionan para aplicaciones limitadas.
Se debe mantener un constante monitoreo de actualizaciones en lo referente a errores.
9. CONCLUSIONES 1. Los ingenieros civiles pueden apoyarse en programas sofisticados para ingeniería, ya que les proporcionan instrumentos de calidad para desarrollar su ámbito profesional. 2. El análisis que proporciona un programa que trabaja con software libre es más propenso a fallar o tener errores, que el software comercial, debido a que no existe un sustento solido en el cual se cimenten los resultados obtenidos y en
ingeniería es indispensable que exista una alto grado de precisión. 3. En la ingeniería los programas han tenido un avance constante, por lo tanto se cuenta con aplicaciones básicas que todo ingeniero debe manejar y también aplicaciones especializadas que se basan en teorías exactas como análisis de elementos finitos y que están orientados a la modelación de diversos elementos estructurales. 4. Al ser de carácter libre, este software induce a innovar constantemente, ya que al tener la libertad de modificar su código fuente permite al usuario direccionar el programa hacia una aplicación específica acorde a sus necesidades actuales. 5. Si bien la compra de la licencia de un software comercial resulta costosa, también es cierto que este tipo de software conlleva mayores garantías, y los resultados serán más confiables.
10. RECOMENDACIONES 1. Al momento de elegir entre un software libre y uno comercial se deberán tomar en cuenta los aspectos a favor y en contra y considerando la tarea que se vaya a ejecutar con cualquiera de ellos. 2. Para trabajos especializados de ingeniería es recomendable optar por programas que, además de brindar excelencia en recursos, provean resultados confiables, y principalmente que el ingeniero sepa analizar adecuadamente antes de ejecutar un proceso constructivo. 3. Conocer y manejar tanto los programas con software libre como los comerciales, que estén orientados a la Ingeniería Civil, y fusionar adecuadamente estos dos modelos asiendo que su funcionalidad aporte al trabajo profesional que se realice.
11. BIBLIOGRAFÍA Atopo, Marisabel (2011, Julio) Software libre y software propietario URL:http://www.monografias.com/trabajos89/sot ware-libre-y-propietario/sotware-libre-y propietario.shtml Nájera, Karen (2009, Junio26) Software Comercial y Software libre URL: http://www.slideshare.net/guest0d1505/softwarelibre-y-software-comercial Viniegra, Jaxin Cultura Libre, Ecoedición y Economía Solidaria URL: http://libflow.com/d/0l9j2glv/Cultura_Libre,_Eco edici%C3%B3n_y_Econom%C3%ADaSolidaria WIKIPEDIA (2013, Agosto 24) WaterCAD URL: http://es.wikipedia.org/wiki/WaterCAD CARTOEDUCA.CL GEOGRAFÍA, TICS Y EDUCACIÓN URL: http://www.cartoeduca.cl/softwarelibre.html La Evolución de la Ingeniería a través de la Informática URL; http://ingenieriaconmediosinformaticos.blogspot.c om/p/61-algunos-software-utilizado-en-el.html SOFTWARE DE INGENIERÍA, DE DISEÑO Y DE CREATIVIDAD, ESTADO DEL ARTE URL: http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/6837/0 7Jcb07de16.pdf?sequence=7 SOFTWARE PARA INGENIERÍA CIVIL URL: http://www.portalplanetasedna.com.ar/ingenieria_ civil.htm
