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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION SUPERIOR
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL “FRANCISCO DE MIRANDA”
AREA DE TECNOLOGIA
PROGRAMAS NACIONALES DE FORMACION Y MUNICIPALIZADOS
PROGRAMA: INGENIERÍA CIVIL.
DISEÑO DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCION DE
AGUA POTABLE PARA LA ESCUELA DELTA AMACURO, MUNICIPIO
CARIRUBANA, ESTADO FALCÓN.
Trabajo Grado presentado ante la Universidad Nacional Experimental “Francisco de
Miranda” para optar al Título de Ingeniero Civil.
TUTOR (A): AUTOR (ES)
ING. SÁNCHEZ, ANA MALDONADO, IVÁN; CI: V- 4.175.447
FULCAR, MARIO; CI: V- 17.310.584
PUNTO FIJO, SEPTIEMBRE DE 2022
ii
iii
iv
DICATORIA
A nuestros padres
A nuestros hermanos
A nuestras compañeras de vida
A nuestros hijos
Mario Fulcar.
Iván Maldonado.
v
AGRADECIMIENTOS
A Dios por tu misericordia y amor, por cuidarnos, protegernos, guiarnos y
enseñarnos a valorar cada día de nuestras vidas, por darnos una hermosa familia, por
poner personas increíbles en nuestras vidas para crecer como personas y
profesionales.
A todas aquellas personas que de una manera u otra nos brindaros su apoyo
para lograr alcanzar la meta.
A todos, gracias.
Mario Fulcar.
Iván Maldonado.
vi
INDICE GENERAL
PAG.
VEREDICTO iii
DEDICATORIA iv
AGRADECIMIENTOS v
INDICE DE CONTENIDO vi
RESUMEN vii
ABSTRACT Viii
INTRODUCCION 1
CAPITULO I. EL PROBLEMA
1.1 Planteamiento del Problema. 5
1.2. Formulación de las Interrogantes del Problema. 8
1.3. Objetivos. 8
1.3.1 Objetivo General. 8
1.3.2 Objetivos Específicos. 9
1.4. Justificación. 9
1.5. Delimitación de la Investigación. 11
1.5.1 Delimitación espacial. 11
1.5.2 Delimitación temporal. 11
1.5.3 Delimitación teórica. 12
CAPITULO II. MARCO TEORICO
2.1 Antecedentes. 13
2.2 Bases Teóricas. 16
2.2.1 Diseño. 16
2.2.2 Memoria de cálculo del proyecto. 16
2.2.3 Salas sanitarias. 16
2.2.4 Planos de instalaciones sanitarias. 17
2.2.5 Símbolos usados en planos de sistemas de distribución de agua
potable.
18
2.2.6 Ingeniería sanitaria. 18
2.2.7 Instalaciones sanitarias 19
2.2.8 Tuberías del sistema de distribución. 19
2.2.8.1 Tuberías y Accesorios de Agua Potable. 19
2.2.8.2 Tubería de aducción. 20
2.2.8.3 Soporte de las tuberías. 20
2.2.9 Red de distribución 20
vii
2.2.9.1 Partes de la red de distribución. 21
2.2.10 Tanque de almacenamiento (Bajo). 21
2.2.11 Tanque elevado. 22
2.2.12 Diseño hidráulico 22
2.2.13 Dotación Diaria. 22
2.2.14 Métodos para el cálculo de sistemas de distribución de agua. 23
2.2.15 Método de Hunter. 24
2.2.16 Unidad de gasto. 24
2.2.17 Diámetros mínimos, gastos y presiones mínimas en las tuberías. 24
2.3 Longitud Equivalente. 25
2.3.1 Sistema Estanque Bajo-Equipo Hidroneumático 26
2.3.2 Electrobombas. 28
2.3.3 Aspectos a considerar en el diseño de la red. 28
2.3.3.1 Técnicos. 28
2.3.3.2 Económicos. 28
2.3.4 Trazado de tuberías y accesorios. 29
2.3.5 Análisis estructural. 29
2.3.6 Presion lateral de tierra 30
2.3.7 Cómputos Métricos. 31
2.3.8 Partidas del Proyecto. 32
2.3.9 Presupuesto. 32
2.3.10 Análisis de Precios Unitarios. 32
2.4 Bases Legales. 33
2.5 Sistema de Variables. 37
CAPITULO III. MARCO METODOLOGICO.
3.1 Tipo de la Investigación. 39
3.2 Diseño de la Investigación. 39
3.3 Población y Muestra. 40
3.3.1 Población. 40
3.3.2 Muestra. 41
3.4 Procedimientos y Técnicas para la recolección de Datos. 42
3.4.1 Técnicas de recolección de datos. 42
3.4.2 Instrumentos de recolección de datos. 43
3.5 Confiabilidad y validez. 45
3.6 Técnicas de análisis de datos. 46
3.7 Fases de la investigación. 46
3.7.1 Fase I: Diagnóstico: Recopilación de información y aplicación de
instrumentos.
47
viii
3.7.2 Fase II: Estudios preliminares. 47
3.7.3 Fase III: Cálculo de los Componentes Sanitarios y Análisis
Estructural del Tanque Bajo.
47
3.7.4 Fase IV: Memorias de cálculo del Proyecto y planos. 48
3.7.5 Fase V: Estimación de costos asociados al proyecto. 49
CAPITULO IV. ANALISIS DE RESULTADOS
4.1 Diagnóstico de la situación actual. 50
4.1.1 Aplicación del Instrumento (encuesta). 51
4.1.2 Análisis de frecuencia. 52
4.1.3 Aplicación de entrevista no estructurada. 65
4.1.4. Inspección Técnica de los componentes del sistema. 66
4.2 Estudios Preliminares. 71
4.3 Memoria de Cálculo del sistema Sanitario de Aguas Blancas. 72
4.4 Memoria de Cálculo Estructural del Tanque Subterráneo. 82
4.5 Calculo de cómputos métricos. 94
4.6 Estimación de presupuestos. 99
CAPITULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 106
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. 109
ANEXOS. 111
ix
ÍNDICE DE CUADROS
Pág.
Cuadro N° 1. Símbolos usados en los planos de distribución de agua
potable
18
Cuadro N° 2. Diámetros, Gastos y Presiones requeridos en los puntos
de las piezas sanitarias.
25
Cuadro N° 3. Diámetro mín. de aducción, tomando en cuenta la dotación
diaria y capacidad de tanque elevado.
35
Cuadro N° 4. Diámetro de la tubería de impulsión de las bombas. 37
Cuadro N° 5. Operacionalizacion de variables. 38
Cuadro N° 6. Caracterización de la población objeto de estudio. 40
Cuadro N° 7. Criterios de confiabilidad para un instrumento. 45
Cuadro N° 8. Caracterización del servicio de agua potable. 66
Cuadro N° 9. Formato de inspección técnica. 67
Cuadro N° 10. Levantamiento planímetrico Aducción y Distribuidor. 71
Cuadro N° 11. Levantamiento planímetrico E.B. Delta Amacuro. 72
Cuadro N° 12. Datos del estudio geotécnico (asumido). 83
Cuadro N° 13. Sistema de acciones gravitacionales. 87
Cuadro N° 14. Calculo de cómputos métricos. 94
Cuadro N° 15. Estimación de presupuestos. 99
x
ÍNDICE DE TABLAS
Pág.
Tabla N° 01. Análisis de fiabilidad del instrumento de recoleccion de
datos.
46
Tabla N° 02. Medidas de tendencia central y otros datos. 51
Tabla N° 03. Eficacia del sistema de aducción interna. 52
Tabla N° 04. Ausencia de fugas en el tramo de aducción interna. 53
Tabla N° 05. Óptimo funcionamiento de las tuberías de distribución. 55
Tabla N° 06. Existencia de Planes de mantenimiento y sustitución de
tuberías de distribución.
56
Tabla N° 07. Capacidad del tanque de almacenamiento para soportar
periodos de racionamiento.
57
Tabla N° 08. Disponibilidad del tanque de almacenamiento para albergar
reserva de agua contra incendios.
59
Tabla N° 09. Adecuadas presiones de salidas en el sistema de
distribución de agua potable.
60
Tabla N° 10. Óptimo funcionamiento de las piezas sanitarias de aguas
blancas.
61
Tabla N° 11. Reemplazo oportuno de piezas sanitarias de aguas blancas
para asegurar funcionamiento del sistema.
63
Tabla N° 12. Realización de diagnósticos institucionales periódicos para
establecer planes de mantenimiento.
64
Tabla N° 13. Longitud equivalente. 79
Tabla N° 14. Dimensiones del tanque de presión. 81
xi
ÍNDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura N° 1. Espacios mínimos para la instalación de las piezas
sanitarias.
17
Figura N° 2. Detalle de diseño de tanque Bajo. 21
Figura N° 3. Sistemas de distribución, tanque elevado. 22
Figura N° 4. Esquema Tanque Hidroneumático. 26
Figura N° 5. Sistemas de estanque bajo - Equipo Hidroneumático. 27
Figura N° 6. Naturaleza de la presión lateral de tierra. 30
Figura N° 7. Modelado tanque subterráneo staad.pro. 88
Figura N° 8. Modelado de los muros del tanque subterráneo. 93
xii
ÍNDICE DE GRAFICOS
Pág.
Grafico N° 1. Ítem 1: Eficacia del sistema de aducción interna. 53
Grafico N° 2. Ítem 2: Ausencia de fugas en el tramo de aducción interna. 54
Grafico N° 3. Ítem 3: Importancia de la toma de decisiones y su
contribución al logro de los objetivos organizacionales
55
Grafico N° 4. Ítem 4: Existencia de Planes de mantenimiento y
sustitución de tuberías de distribución.
57
Grafico N° 5. Ítem 5: Capacidad del tanque de almacenamiento para
soportar periodos de racionamiento.
58
Grafico N° 6. Ítem 6: Disponibilidad del tanque de almacenamiento para
albergar reserva de agua contra incendios.
60
Grafico N° 7. Ítem 7: Adecuadas presiones de salidas en el sistema de
distribución de agua potable.
61
Grafico N° 8. Ítem 8: Óptimo funcionamiento de las piezas sanitarias de
aguas blancas.
62
Grafico N° 9. Ítem 9: Reemplazo oportuno de piezas sanitarias de aguas
blancas para asegurar funcionamiento del sistema.
64
Grafico N° 10. Ítem 10: Realización de diagnósticos institucionales
periódicos para establecer planes de mantenimiento.
65
xiii
Autor: Maldonado, I. & Fulcar, M. Tutor: Sánchez, A. Diseño del sistema de
almacenamiento y distribución de agua potable para la escuela Delta Amacuro,
Municipio Carirubana, Estado Falcón. Universidad Nacional Experimental Francisco
de Miranda. Trabajo de Grado para optar al título de Ingeniero Civil. Punto Fijo, estado
Falcón, Venezuela. Septiembre 2022. pp. 138.
RESUMEN
La presente investigación tuvo como objetivo formular el diseño de un sistema de
almacenamiento y distribución de agua potable para la escuela básica Delta Amacuro,
ubicada en el municipio Carirubana, estado Falcón. Se encuentra enmarcada dentro de
la línea de investigación “aprovechamiento del agua con fines de uso agrícola y
abastecimiento de población”. El tipo de estudio fue proyectivo con base en un diseño no
experimental. La población estuvo conformada por el personal que labora en la
institución educativa, tomándose en consideración además el juicio de dos (02) expertos
adscritos a la hidrológica del estado (HIDROFALCON). Durante las fases de la
investigación se realizó la recolección de información de campo mediante la aplicación
de encuestas, guiones de entrevista no estructurada y formatos de inspección. Así
mismo, se establecieron ubicaciones idóneas para cada uno de los componentes del
sistema, se realizaron cálculos de componentes sanitarios y estructurales,
levantamiento de planos del proyecto y estimaciones de costos y presupuestos. Se
determinó que la escuela posee instalaciones sanitarias en mal estado de conservación,
sin la operación mínima necesaria, tanque elevado con severas filtraciones, tuberías en
mal estado, piezas sanitarias en regular estado, entre otros daños visibles. Como
solución se plantea el diseño y posterior construcción de un nuevo sistema de distribución
de agua que posea un tanque subterráneo de concreto armado y sistema
hidroneumático, con bombas para la correcta distribución de agua potable y
mantenimiento de presiones mínimas en baños y demás elementos del sistema sanitario
existente en la escuela básica Delta Amacuro.
Palabras claves: Agua potable, sistema de almacenamiento y distribución, instalaciones
sanitarias.
xiv
Author: Maldonado, I. & Fulcar, M. Tutor: Sánchez, A. Design of the drinking water
storage and distribution system for the Delta Amacuro school, Carirubana
Municipality, Falcón State. Francisco de Miranda National Experimental University.
Degree work to qualify for the title of Civil Engineer. Punto Fijo, Falcon state, Venezuela.
September 2022. pp. 138.
ABSTRACT
The objective of this research was to formulate the design of a drinking water storage and
distribution system for the Delta Amacuro elementary school, located in the Carirubana
municipality, Falcón state. It is framed within the line of research "use of water for
agricultural use and population supply". The type of study was a project based on a non-
experimental design. The population was made up of the staff that works in the
educational institution, also taking into consideration the judgment of two (02) experts
attached to the state hydrology (HIDROFALCON). During the research phases, field
information was collected through the application of surveys, unstructured interview
scripts and inspection formats. Likewise, ideal locations were established for each of the
components of the system. Calculations of sanitary and structural components, drawing
up of plans of the project and estimations of costs and budgets were made. It was
determined that the school has sanitary facilities in a poor state of conservation, without
the minimum necessary operation, an elevated tank with severe leaks, pipes in poor
condition, sanitary pieces in fair condition, among other visible damage. As a solution, the
design and subsequent construction of a new water distribution system is proposed that
has an underground tank of reinforced concrete and a hydropneumatic system, with
pumps for the correct distribution of drinking water and maintenance of minimum
pressures in bathrooms and other elements of the system. Existing toilet in the basic
school Delta Amacuro.
Keywords: Potable water, storage and distribution system, sanitary installations.
1
INTRODUCCIÓN
Desde tiempos inmemorables, el hombre ha visto en el agua su principal fuente
de vida, hecho por el cual ha tratado, mediante diversos métodos cada vez más
eficientes, de tenerla cerca de su entorno. Lamentablemente, este elemento
conformado por dos moléculas de hidrogeno y una de oxigeno (H2O) no es cien por
ciento apto para el consumo humano en su estado natural y es ahí donde interviene el
ingenio y la creatividad del hombre para hacer del agua un recurso totalmente potable y
utilizable para su bienestar y aprovechamiento, sin temor a adquirir enfermedades que
pueden ser en ciertos casos mortales.
En este orden de ideas, el ser humano, agrupado en comunidades organizadas,
requiere de servicios básicos en torno a los recursos hídricos para su eficaz
abastecimiento y distribución. En este aspecto, la ingeniería sanitaria surge como la
rama dentro de la ingeniería civil encargada del saneamiento del ambiente y la
captación, conducción, potabilización, almacenamiento y distribución de agua potable
cumple un papel preponderante. Dicha rama de la ingeniería abarca más áreas de
trabajo que en sus comienzos: incluye también los sistemas de recolección, transporte,
clasificación, recuperación, reciclado, tratamiento y disposición final de residuos sólidos
urbanos y de otros tipos; todo ello mediante la planeación, diseño y control de
instalaciones sanitarias.
El sistema de abastecimiento y distribución de agua potable en el estado Falcón
siempre se ha visto afectado por la carencia del servicio o falta de suministro, todo ello
a consecuencia del crecimiento demográfico, ausencia de políticas de inversión y
mantenimiento, así como la situación de riesgo país, haciendo que los sistemas
existentes no satisfagan las demandas de la población; entre ellas a las instituciones
educativas en todas sus etapas. Ante esta problemática, algunas de las soluciones
adoptadas se han enfocado hacia la construcción de tanques de almacenamiento que
permitan el aprovisionamiento del vital líquido por periodos de tiempo que se ajusten a
los esquemas de racionamiento. Así mismo, esta tendencia de construcción de tanques
2
de almacenamiento de agua subterráneos ha venido acompañada de la subsecuente
implementación de sistemas hidroneumáticos, a fin de garantizar las presiones mínimas
en todos los puntos de salida de aguas blancas del sistema sanitario.
La importancia que tiene un proyecto de abastecimiento y distribución de agua
potable (implementación de un tanque subterráneo acompañado de un sistema
hidroneumático) reviste en el hecho de que es un sistema seguro que garantiza las
presiones de salida necesarias en cada una de las piezas sanitarias de un sistema
dado, de conformidad con las regulaciones vigentes en materia sanitaria, así como
condiciones de operatividad seguras y económicas, contrarrestando de este modo las
deficiencias que presentan los sistema de tanque elevado, los cuales está en desuso
por filtraciones, daños estructurales, riesgo de desplome, entre otros factores.
Ante lo planteado, surge la necesidad apremiante de desarrollar un proyecto de
ingeniería que permita la ejecución de un sistema de almacenamiento y distribución de
agua potable en la escuela básica Delta Amacuro, ubicada en el Municipio Carirubana
del Estado Falcón, el cual posea entre sus componentes un tanque subterráneo,
sistema de bombeo (bombas, tubería de succión e impulsión, accesorios), compresor y
tanque hidroneumático. La metodología a utilizada para el logro de los objetivos de esta
investigación estuvo enfocada a la aplicación de unos instrumentos de recolección de
datos (cuestionarios, guiones de entrevista no estructurada y listas de chequeo) a la
población objeto de estudio, levantamientos planímetrico, así como el cálculo de las
dotaciones diarias y presiones de salida necesarias, según la norma Sanitaria
Venezolana para Proyectos de Construcción, Reparación, Reforma y Mantenimiento de
Edificaciones. El análisis estructural del tanque subterráneo se efectuó por medio de
simulaciones con el programa STAAD-Pro para su posterior chequeo.
Es importante destacar que con la implementación de dicho sistema se lograran
solucionar problemas asociados a al uso de agua potable (consumo personal, limpieza
de las instalaciones, lavado de utensilio en el comedor, entre otros usos necesarios). El
3
presente proyecto de investigación se encuentra dividido en cuatro capítulos, descritos
brevemente a continuación:
a) Capítulo I. El problema: comprende el planteamiento del problema, los objetivos, la
justificación y el alcance del trabajo de investigación. Por consiguiente, se expone los
objetivos (generales y específicos) establecidos por los investigadores para
proporcionar una solución a la misma. Así mismo, se detallan las razones que
justifican las operaciones definidas para el diseño del sistema de almacenamiento y
distribución de agua potable más adecuado cumpliendo con las normas establecidas
por las leyes Venezolanas.
b) Capítulo II: muestra el sustento teórico relacionado a la investigación,
antecedentes de la Investigación, donde esta es relacionada con estudios que dan
soporte al objetivo general del presente trabajo. Se presentan las bases teóricas
entre las que destacan (memoria de cálculo, instalaciones sanitarias y tanque de
almacenamiento).
c) Capítulo III. “Marco Metodológico”, presenta la metodología empleada en el
estudio, el diseño y el nivel de investigación que se utilizó, las características de la
población y la muestra bajo observación. Así como también, las técnicas y
estrategias de recolección y análisis y de la información.
d) Capítulo IV: reseña los resultados (en base a gráficos estadísticos) producto de la
aplicación de los instrumentos de recolección de datos (cuestionarios estructurados).
Al mismo tiempo, se desglosan análisis pertinentes sobre la base de cada uno de los
ítems con proyección a la población y área objeto de estudio, así como la información
complementaria obtenida a partir de las entrevistas no estructuradas y de las listas
de chequeo, producto de la observación directa de la problemática.
e) Capítulo V: presenta una propuesta relacionada con el análisis efectuado en el
capítulo anterior, enfocada en el diseño de un sistema de almacenamiento y
4
distribución de agua potable para la escuela básica Delta Amacuro, teniendo en
cuenta los requerimientos hídricos de la institución para su adecuado funcionamiento
y presiones optimas de salida en todos sus tramos.
5
CAPITULO I
EL PROBLEMA.
En este capítulo se desarrolla la problemática existente con la dotación de agua
potable en la escuela básica Delta Amacuro del estado Falcón, Municipio Carirubana.
Se detalla el planteamiento del problema de manera específica, se proponen los
objetivos de la investigación, se justifica la realización de la misma y de delimita el
alcance del trabajo.
1.1. Planteamiento del Problema.
El ser humano desde su creación ha tenido la necesidad de establecer
asentamientos que le permitan desarrollarse, procrear y delegar a las futuras
generaciones las herramientas esenciales para hacer vida en la tierra. Dentro de sus
principales necesidades para poder sobrevivir se encuentra el agua, el cual sabemos es
un elemento fundamental para el ser humano, incluso se puede decir que es el
elemento más importante para todos los seres vivos que habitan en el planeta. Según
Acosta (2018), “El agua en el cuerpo humano es el componente principal; al momento
del nacimiento, 75% del mismo está compuesto por agua y en la edad adulta este
porcentaje se ubica en un 60%”. De igual manera, el suministro de agua potable es
fundamental para la salud, la industria, la agricultura y la educación.
Según los datos del World Resources Institute WRI (2019), actualmente más de
1.000 millones de personas viven en regiones con escasez de agua y hasta 3.500
millones podrían sufrir escasez de agua para el año 2025. Los países más afectados
por la escasez de agua se encuentran en Oriente Medio y el Norte de África. Los cinco
primeros países con mayor escasez de agua son: Kuwait, Bahrein, Emiratos Árabes
Unidos, Egipto y Qatar. A pesar de que el ciclo del agua es continuo y perpetuo, el
crecimiento demográfico hace que cada vez se necesite en mayor cantidad. Las
mayores causas que generan este fenómeno son su gran demanda, el desperdicio
indiscriminado (generado por la ignorancia y la poca conciencia de las personas) y la
6
falta de medios económicos para solucionar el déficit de servicios básicos de
abastecimiento y saneamiento, así como la falta de sanciones ejemplares por la
degradación y contaminación de los cursos de agua superficiales.
La Oficina de la Organización para las Naciones Unidas (ONU) avocada a la
Coordinación de Asuntos Humanitarios (OCHA), recientemente informó que varias
regiones en Venezuela tienen un acceso limitado al agua, señalando además que
“existía una necesidad urgente de asegurar servicios adecuados de agua, saneamiento
e higiene en salud, nutrición, instalaciones de educación y protección”; la necesidad de
la evaluación física e hidráulica periódica de las infraestructuras hidráulicas se ha
convertido en uno de los aspectos fundamentales causantes del declive de la red de
acueductos en las ciudades, imposibilitando garantizar su mantenimiento y
funcionalidad. En este orden de ideas, el estado Venezolano ha establecido como
temas priorizados en esta etapa de gobierno los asuntos relacionados al agua, la
educación y la salud pública (Prensa presidencial, 2022).
Es necesario mencionar que los planteles educativos de Venezuela, en todos
sus niveles (básica, media, diversificada y universitaria) también sufren las
consecuencias de la deficiencia en el servicio de agua, esto a causa de diversos
problemas sanitarios, entre los cuales por su recurrencia podemos nombrar el daño en
las instalaciones sanitarias debido a la falta de mantenimiento y la situación económica
o riesgo país. Esta realidad no escapa del estado Falcón y específicamente en la
ciudad de Punto Fijo (principal urbe), en la cual diversas instituciones educativas se han
visto afectadas por el mal estado de las instalaciones sanitarias de aguas blancas. En
este particular, se puede tomar como ejemplo la escuela básica Delta Amacuro, la cual
posee un sistema de tuberías de distribución en mal estado y su operatividad es muy
deficiente en cuanto a presiones de suministro.
Este deficiente suministro de agua potable trae como consecuencia la carencia
de higiene y salud en dicha institución, así como la proliferación de enfermedades
transmisibles entre personas, relacionadas a la inadecuada limpieza del recinto
7
educativo, repercutiendo así en la calidad del proceso formativo y afectando un derecho
humano fundamental como lo es la educación básica. Según lo antes planteado, se
puede afirmar que de seguir esta situación, la institución en mención quedara fuera de
servicio, sin posibilidad de ofrecer un mínimo de la operatividad requerida a modo
prestar los servicios para la cual fue concebida.
Debido a que la gran mayoría de niños, entre los 4 y 12 años de edad, pasan
más de seis (06) horas en centros de educación básica (representando la cuarta parte
del día) se considera que los estudios de la dotación y distribución de agua potable en
estos centros son de suma importancia. Dichos estudios deben comprender:
a) La recopilación de Información en el sector donde la edificación está ubicada,
acerca de la continuidad del servicio y si las presiones son adecuadas, para escoger
el sistema de distribución más adecuado.
b) La determinación de la cantidad total de agua necesaria para la alimentación de
los servicios sanitarios educacional, riego de jardines, otros fines. Esta dotación de
agua en litros/días se determina de acuerdo a lo establecido en la Gaceta Sanitaria
4044 (Normas Sanitarias para Proyectos de Construcción, Reparación, Reforma y
Mantenimiento de Edificaciones).
c) La determinación de la sumatoria de unidades de gasto por pieza de acuerdo al
diseño o diagrama de distribución correspondiente. Estas se determinan según la
Gaceta Sanitaria 4044 (Normas Sanitarias para Proyectos de Construcción,
Reparación, Reforma y Mantenimiento de Edificaciones).
d) La determinación de los gastos probables simultáneos correspondientes en
litros/segundos.
e) Determinación de las pérdidas de presión por fricción, en el interior de los tubos la
cual deberá tenerse en cuenta en la determinación de los diámetros de acuerdo al
tipo de pieza sanitaria y el material de los tubos.
8
De lo antes descrito, se estableció la pertinencia del desarrollo de este trabajo de
investigación, con miras a lograr el diseño de un sistema de almacenamiento y
distribución de agua potable eficiente y constante a los baños, comedor, puntos de
riego y limpieza de la escuela Delta Amacuro, necesario para el buen desenvolvimiento
del proceso educativo y la mejora de la calidad del mismo. Para el establecimiento de
estas mejoras, se desarrolló un proyecto de ingeniería civil que agrupó los elementos
propios del diseño de instalaciones sanitarias, así como el cálculo estructural de
tanques subterráneos de concreto armado provisto de sistema hidroneumático, donde
el almacenamiento de agua sea la operación fundamental de las operaciones, logrando
así proponer soluciones acertadas que garanticen el suministro de agua por un tiempo
razonable, ante los recurrentes esquemas de racionamiento severos.
1.2.Formulación de las Interrogantes del Problema.
Tomando en cuenta lo anteriormente expuesto y resaltando la importancia del
estudio propuesto, se han formulado las siguientes interrogantes:
¿Cuál es la situación actual de la escuela básica Delta Amacuro, en cuanto al
sistema de almacenamiento y distribución de agua potable?
¿Cuáles son las características en cuanto a presiones mínimas y continuidad en
el suministro del agua potable en la escuela básica Delta Amacuro?
En base a las anteriores interrogantes: ¿Cuál será el diseño más eficiente de
almacenamiento y distribución de agua potable para escuela básica Delta Amacuro?
1.3. Objetivos.
1.3.1 Objetivo General.
Diseñar el sistema de almacenamiento y distribución de agua potable para la
escuela básica Delta Amacuro, del municipio Carirubana del Estado Falcón.
9
1.3.2 Objetivos Específicos.
a) Diagnosticar la situación actual del sistema de almacenamiento y distribución de
agua potable para la escuela básica Delta Amacuro.
b) Diseñar hidráulicamente el sistema de almacenamiento y distribución de agua
potable para la escuela básica Delta Amacuro.
c) Realizar el análisis estructural del tanque de almacenamiento en concreto
armado.
d) Estimar los costos asociados al proyecto.
1.4. Justificación.
En los próximos años el crecimiento de la población en nuestro país continuara
en ascenso vertiginoso, por lo tanto las nuevas comunidades que surjan se verán
afectadas por la falta de sistemas de dotación de agua potable eficientes que satisfagan
sus necesidades de suministro. Ante esta problemática generalizada que se extrapola
hacia los planteles educativos de la Península Paraguaná en el estado Falcón, se hace
énfasis en la escuela básica Delta Amacuro, ubicada en la ciudad de Punto fijo, esto
debido al gravísimo deterioro de sus instalaciones sanitarias y al deficiente suministro
del vital líquido, lo cual genera una situación de insalubridad escolar y el deterioro
notable en la calidad de la enseñanza. En tal sentido, resulta de especial interés
establecer un sistema de almacenamiento y distribución de agua potable, que
garantice las presiones de salida adecuadas.
Aunado a esto, la presente investigación fundamenta su importancia en el hecho
de que intenta solventar la problemática presentada en cuanto al suministro de agua
potable en las instalaciones sanitarias de un centro de educación básica, la cual afecta
directamente a un total de 256 usuarios (estudiantes con edades que oscilan entre los
cuatro (04) y los doce (12) años, maestros, personal administrativo, trabajadores, entre
otros). A su vez, la investigación servirá como proyecto piloto (genérico) para solventar
dicha problemática en otras entidades educativas con similares características físicas,
traduciéndose ello en un mejoramiento de la calidad de enseñanza de los estudiantes a
10
nivel regional, así como las condiciones laborales de sus empleados; todo ello de la
mano con los temas actualmente priorizados por el estado Venezolano (Agua,
educación y salud pública).
En el mismo orden de ideas, el suministro eficiente de agua potable en los
planteles de educación básica juega un papel importante en el proceso de aprendizaje,
por cuanto, estos primeros años de educación son primordiales para forjar a los
profesionales del futuro, capaces de plantear soluciones a los diversos problemas de la
sociedad. Teniendo en cuenta lo anterior, la presente investigación (diseño del sistema
de almacenamiento de agua potable por medio de un tanque subterráneo de concreto
armado con capacidad tal que pueda abastecer la demanda escolar, así como un
sistema de distribución del tipo tanque hidroneumático con bomba y compresor que
garantice las presiones mínimas adecuadas de salida en cada una de las piezas
sanitarias) se justifica desde los siguientes ámbitos:
a) En el ámbito Social: al lograr diseñar un sistema de almacenamiento y distribución
de agua que pueda suplir los días de racionamiento, influyendo en la mejora
continua del proceso de enseñanza, así como la mejora de la calidad de vida de los
estudiantes, personal docente, obreros y demás trabajadores. En materia de salud se
podrá evitar la propagación de enfermedades gracias a una mejoría notoria en la
higiene de quienes conviven en la institución educativa. En definitiva, se tratara de
una acción enfocada a elevar la calidad de vida y por ende la calidad de la educación
básica que en última instancia se traduce en un beneficio directo para la sociedad
venezolana.
b) En el ámbito Institucional-político: la Universidad Nacional Experimental Francisco
de Miranda, así como la Gobernación del Estado Falcón y el gobierno Venezolano,
por medio de este proyecto podrán estrechar sus lazos de cooperación institucional,
a través de convenios, que permitan el favorecimiento de la calidad de la educación
básica y una mejora notoria en el suministro de agua, en apego a los planes
nacionales existentes y priorizados; pudiéndose extrapolar el proyecto de diseño del
11
sistema de almacenamiento y distribución de agua potable hacia recintos educativos
que presenten características de deterioro similares.
c) En el ámbito Teórico: esta investigación estudia la aplicabilidad de las teorías y
basamentos legales existentes sobre ejecución de proyectos de instalaciones
sanitarias de aguas blancas a una realidad existente. Entre dichas teorías podemos
mencionar las desarrolladas en los libros AGUA de López (1990) e instalaciones
sanitarias en los Edificios de Tata (2003), así como también los criterios técnicos
establecidos en la norma sanitaria Gaceta Oficial 4044, entre otros. Aunado a esto,
es importante mencionar que se realizaron cálculos estructurales del tanque
subterráneo por medio de software reconocido mundialmente.
d) En el ámbito académico, esta investigación podrá ser utilizada en la Universidad
Nacional Experimental Francisco de Miranda como antecedente por los
investigadores que realicen trabajos de investigación similares, aportando de esta
manera al fortalecimiento de los proyectos relacionados con sistema sanitarios de
suministro de agua potable en instalaciones educativas.
1.5. Delimitación de la Investigación.
1.5.1 Delimitación espacial.
Esta investigación se desarrolló en la escuela básica Delta Amacuro, ubicada en
la calle Argentina con calle Mariño, del casco central de Punto Fijo, municipio
Carirubana del estado Falcón (Ver imagen satelital en anexo 1).
1.5.2 Delimitación temporal.
La realización de este proyecto y el diseño del sistema de almacenamiento y
distribución de agua potable para la escuela básica Delta Amacuro del municipio
Carirubana del estado Falcón, se efectuó en un periodo de seis (06) meses,
comprendido entre los meses de Abril del 2022 y Septiembre del año 2022.
12
1.5.3 Delimitación teórica.
El fundamento teórico y la información necesaria para el diseño se hizo en base
a datos recopilados in situ, es decir observando y haciendo un análisis de campo de la
situación actual de las instalaciones sanitarias de la escuela básica Delta Amacuro, así
como de la aplicación de un guión entrevista no estructurada (focalizado) a los usuarios
de la escuela, representantes del consejo comunal del sector, entre otros. En el mismo
orden de ideas, la gaceta oficial 4044 (normas sanitarias) sirvió de argumento legal para
la investigación. A su vez, el presente estudio estuvo enmarcado dentro de las Líneas
de Investigación “aprovechamiento del agua con fines de uso agrícola y abastecimiento
de población”, perteneciente a la Universidad Nacional Experimental Francisco de
Miranda.
13
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO.
El presente capitulo se caracteriza por presentar los aspectos teóricos que
fundamentan la investigación. Al respecto, Ander – Egg (2002:35) señala que en el
marco teórico se expresan las proposiciones teóricas generales, las teorías específicas,
los postulados, los supuestos, categorías y conceptos que han de servir de referencia
para ordenar la masa de los hechos concernientes al problema o problemas que son
motivo de estudio e investigación.
Teniendo en cuenta lo antes planteado, se desarrollaran los supuestos teóricos
que permitan orientar el desarrollo de la variable de estudio; diseño del sistema de
almacenamiento y distribución, con la cual se procura trabajar en mejorar la calidad de
la educación en la E.B. Delta Amacuro.
2.1 Antecedentes.
A continuación se dan a conocer algunas investigaciones que han contribuido a
explicar de manera particular o integrada aspectos importantes a tener en cuenta para
el diseño de un sistema captación y conducción de aguas de lluvia y constituyen un
aporte al estudio. Primero se muestran investigaciones nacionales que contribuyen al
tema estudiado.
Castillo y López (2016), realizaron un trabajo llamado “propuesta de diseño del
sistema de distribución de agua potable de la cruz roja venezolana seccional Carabobo
Valencia”. El objetivo principal fue proponer el diseño del sistema de distribución de
agua potable de Cruz Roja. La metodología aplicada se basó en una investigación
descriptiva y de campo.
El método empleado consistió en determinar el área en estudio, especificando un
marco de referencia físico mediante la demarcación de progresivas. Asimismo, se
14
procedió a realizar un estudio minucioso con respecto al tipo de consumo según la
clasificación, para la cual se realizó un diseño de sus instalaciones sanitarias
presentando la metodología que se debe aplicar al realizar este tipo de diseños
apegado a lo establecido en la Gaceta Nro. 4044 (Normas sanitarias para proyecto,
construcción, reparación, reforma y mantenimiento de edificaciones). La contribución de
este trabajo de investigación está enfocada en la metodología a seguir para realizar un
correcto diseño de una red de distribución de aguas blancas en edificaciones.
Por su parte; Zambrano (2015), realizo en la universidad Católica de la ciudad de
Guayaquil un trabajo de investigación denominado “dotación de agua en los centros
educativos en la ciudad de Guayaquil” Ecuador”, cuyo objetivo de investigación fue
analizar los datos de consumo de agua potable en centros educativos de Guayaquil y
así estimar la dotación de agua potable. La metodología empleada fue de carácter no
experimental, descriptivo, transversal y bibliográfico. El principal aporte de este trabajo
de investigación radica en la metodología para la estimación de la dotación en función
de los esquemas de racionamiento.
A su vez, Montes (2018), realizo un trabajo de investigación titulado: “análisis
hidráulico del sistema de bombeo a través de tanque hidroneumático para el
abastecimiento de agua potable en un edificio vertical”, presentado ante la universidad
Nacional Santiago Antúnez de Mayolo, Perú. Dicho trabajo de investigación hace
referencia al abastecimiento de agua potable en un edificio habitacional por medio de
tanques hidroneumáticos, con el fin de mejorar la distribución de agua.
Se calcularon las necesidades actuales y futuras de caudal para posteriormente
seleccionar los equipos de bombeo necesarios, calcular el estanque subterráneo y los
diámetros de las tuberías que necesita el sistema. Adicionalmente se determinaron
ciclos de bombeo idóneos y presiones mínimas de encendido, a modo de verificar el
funcionamiento del mismo. Su principal aporte estriba en que ofrece una metodología
estructurada para el cálculo y diseño del tanque hidroneumático, desde el punto de
vista estructural e hidráulico.
15
Por último, Quiroz (2018) realizó en su trabajo de investigación un “diseño de
instalaciones sanitarias para el costo óptimo de un proyecto de edificación multifamiliar”,
cuyo objetivo de la investigación fue brindar un diseño de instalaciones sanitarias con
costes de construcción atractivos. La población estuvo conformada por un edificio de
interés social construido en la ciudad del Callao, Perú, en el cual se implementó un
sistema de cisterna – tanque elevado, acoplado a un sistema de presión constante, el
cual incluye cálculos de dotación contra incendios; todo de conformidad a las normas
legales IS.010 – Instalaciones sanitarias para edificaciones. Se revisaron los diseños de
las instalaciones sanitarias proyectadas, para luego proponer un nuevo diseño y sus
respectivos cálculos de agua potable.
El principal aporte de este trabajo de investigación radica en el contenido de las
bases teóricas relacionadas al sistema de distribución de agua potable mediante la
metodología tanque subterráneo–tanque elevado–sistema hidroneumático y las
predicciones presupuestarias, las cuales son similares a las necesarias en este trabajo
de investigación, así como la estructuraciones de costos más viables para este tipo de
proyecto.
La revisión de las anteriores investigaciones ofrece una visión general de la
importancia que tiene un adecuado diseño de red de distribución de aguas blancas.
Cabe mencionar que, dichas investigaciones se relacionan entre sí porque se orientan a
la calidad que debe poseer un sistema de almacenamiento y distribución de aguas
blancas, orientadas en las normas legales y las mejores prácticas de diseño; lo cual
será de gran valor a los fines de obtener un buen resultado en la realización de este
proyecto de investigación.
16
2.2 Bases Teóricas.
2.2.1 Diseño.
Un diseño es la expresión de una idea que soluciona de forma innovadora un
problema concreto y sirve de guía para llevarlo a la práctica, es decir, para construirlo y
evaluarlo. De todas las ramas de la ingeniería, los planos de construcción en las obras
civiles son la expresión más popular de diseño. Con el tiempo han alcanzado un buen
nivel de accesibilidad y muchísimas personas sin formación técnica pueden entenderlos
sin mayor explicación. Para esta investigación el diseño corresponderá a una ingeniería
básica y detalle en cuanto a los cálculos sanitarios y estructurales, memoria, salida del
software ip3-aguas blancas, dimensionamiento y planos.
2.2.2 Memoria de cálculo del proyecto.
Según Norma Venezolana COVENIN 2000-88 (1988), la memoria de cálculo es
un documento descriptivo donde se reflejan de manera exhaustiva los procedimientos
aplicados, en este caso, para el cálculo de determinada estructura, sistema sanitario,
etc. y el dimensionamiento de cada uno de sus elementos.
2.2.3 Salas sanitarias.
Según Castillo y López (2016), se refiere a los espacios que existen dentro de
una edificación conformados por un conjunto de piezas sanitarias distribuidas
correctamente, para que los usuarios puedan realizar sus necesidades fisiológicas de
manera cómoda. La distribución de las mismas se debe hacer según lo estipulado en la
gaceta 4044 en su apéndice tres (3) (ver figura 1).
17
Figura Nº 01. Espacios mínimos para la instalación de las piezas sanitarias.
Fuente: Gaceta Oficial de República de Venezuela N° 4044 (1988).
2.2.4 Planos de instalaciones sanitarias.
Según Lozano (2013), Comprenden los planos en planta, isometría y detalle
correspondientes a las tuberías de aguas blancas, aguas servidas, aguas de lluvia,
equipo de bombeo y sistemas hidroneumáticos. En el desarrollo de estos planos se
requiere especial atención a las normativas sanitarias vigentes. En esta serie de planos
deben incluirse además de planos de planta, los planos de detalles e isometrías a
diferentes escalas de los sanitarios, cocinas, Lavamopas y otros ambientes que
requieren este tipo de instalaciones.
18
2.2.5 Símbolos usados en planos de sistemas de distribución de agua
potable.
Lozano (2013), especifica en su trabajo algunos de los símbolos que se emplean
en la construcción de los planos de agua potable. Los mismos se muestran en cuadro 1
y serán los usados en los planos esta investigación.
Cuadro Nº 01. Símbolos usados en los planos de distribución de agua potable.
Fuente: Lozano (2013).
2.2.6 Ingeniería sanitaria.
Según el artículo “Ingeniería sanitaria” (2015), La ingeniería sanitaria se orienta a
la gestión, planeación análisis, diseño, desarrollo e implementación de tecnologías
apropiadas que buscan ofrecer alternativas de solución a los diversos problemas de la
comunidad y su entorno, haciendo uso de las tecnologías de punta en los diversos
campos de las ciencias y del quehacer humano. Constituye entonces, parte
fundamental en la solución a los problemas de salud y medio- ambiental, una actividad
que mediante la elaboración de modelos aplicados a la condición ambiental, busca
conservar, mejorar y garantizar la salud pública y el bienestar de la comunidad.
19
2.2.7 Instalaciones sanitarias
Según Alvarado y Feo (2006), Las instalaciones sanitarias son el conjunto de
tuberías, accesorios de diferentes diámetros y materiales que se encuentras dentro del
límite de propiedad de la edificación, que están destinados a suministrar y alimentar de
agua fría y caliente a las piezas sanitarias y demás servicios en la edificación;
transportar hasta su descarga final a las edificación, las aguas servidas y pluviales,
además de establecer trampas hidráulicas o ventilaciones cloacales, para evitar que los
gases y malos olores producidos por la descomposición de las materias orgánicas
acarreadas, salgas a sitios habitables de la edificación a través de las piezas sanitarias
producto del arrastre de los sellos de agua.
2.2.8 Tuberías del sistema de distribución.
La gaceta oficial N° 4044 (1988), sostiene que los diámetros de las tuberías de
distribución interna de la edificación, se calcularán de acuerdo al Capítulo XIX “Del
cálculo de las tuberías del sistema de distribución de agua de la norma sanitaria 4044.
Los diámetros de las tuberías del sistema de distribución de agua de las edificaciones,
se calcularán de acuerdo con los gastos probables obtenidos en función de las
unidades de gastos que se asignaran a las piezas sanitarias a servir de acuerdo con las
tablas 33 y 34 según el artículo 293.
2.2.8.1 Tuberías y Accesorios de Agua Potable.
Según Drozd y Ramírez (2010), Se pueden encontrar de los siguientes
materiales:
a) Hierro galvanizado: Son las de mayor uso junto con las de plástico, por su mayor
durabilidad; uso de accesorios del mismo material en las salidas de agua, menor
riesgo de fractura durante su manipulación.
20
b) Plástico: PVC rígido para conducción de fluidos a presión SAP (Standard
Americano Pesado). Estas tuberías se fabrican de varias clases: clase 15, clase 10,
clase 7.5 y clase 5, en función a la presión que pueden soportar.
c) Polietileno de alta densidad (PDAD): Es un polímero de la familia de los
polímeros alofónicos (como el polipropileno), o de los polietilenos. Es un polímero
termoplástico conformado por unidades repetitivas de etileno. Se designa como
HDPE (por sus siglas en inglés, High Densita Polyethylene) o PEAD (polietileno de
alta densidad). Este material se encuentra en envases plásticos desechables.
Poseen alta resistencia a la corrosión y a los cambios de temperatura, tienen
superficie lisa, sin porosidades, peso liviano y alta resistencia al tratamiento químico
de aguas con gas cloro o flúor.
2.2.8.2 Tubería de aducción.
La aducción es aquel componente a través del cual se transporta agua cruda, ya
sea a flujo libre o presión hasta el sistema de distribución.
2.2.8.3 Soporte de las tuberías.
García Pereira (2004) en el manual de instalaciones sanitarias explica: “que en
caso de existir tuberías colgadas, estas se fijaran a la estructura mediante soportes, con
una separación máxima de 3 m. El montante vertical irá soportado por abrazaderas
horizontales desliñadas según el ducto y sitio que aloje la tubería. Se colocarán
apoyadas en cada placa de entrepiso” (p.6).
2.2.9 Red de distribución.
Según Mavarez (2009), una red de distribución representa el conjunto de
tuberías y accesorios utilizados para distribuir el agua a las diferentes piezas sanitarias.
21
2.2.9.1 Partes de la red de distribución.
a) Ramal principal: es el que distribuye el agua desde el tanque de almacenamiento
hasta los sub-ramales o montantes.
b) Montante: es el que distribuye el agua desde el ramal principal a todos los pisos
de la edificación.
c) Sub-ramales: tendidos de tuberías que realizan la función de llevar agua desde el
ramal principal o montante a todas las salas sanitarias por piso.
2.2.10 Tanque de almacenamiento (Bajo).
Según Lozano (2013), quien describe tanque bajo o subterráneo de la siguiente
manera: “Depósito de almacenamiento ubicado en la parte baja de una edificación.
Generalmente construidos a base de concreto armado (ver figura 2), Para esta
investigación se proyectara tanque subterráneo de concreto armado.
Figura Nº 02. Detalle tanque Bajo.
Fuente: Gaceta Oficial 4044 (1988).
22
2.2.11 Tanque elevado.
Es aquel que cuenta con un tanque de almacenamiento en la parte superior de la
edificación (TE). La línea de aducción alimenta directamente al TE y de allí por
gravedad abastece a toda la edificación. Este sistema se muestra de manera
esquemática en el siguiente gráfico.
Figura Nº 03. Sistemas de distribución, tanque elevado.
Fuente: Lozano (2013).
2.2.12 Diseño hidráulico.
El diseño hidráulico del tanque se basa en el dimensionamiento de sus
accesorios, los cuales son: acceso al interior del tanque, caja de válvulas, la salida a la
red de distribución, respiración, escaleras marinas y tubería de aducción, tubería de
llenado por cisterna, tubería de rebose, tubería de limpieza o pulga, válvula de
compuerta, válvula check, tapa pasa-hombre.
2.2.13 Dotación Diaria.
De acuerdo al artículo “Dotación en Sistema de Agua Potable” (2010), Se define
dotación diaria como la cantidad de agua que se asigna para cada habitante y que
incluye el consumo de todos los servicios que realiza en un día medio anual, tomando
en cuenta las pérdidas. Esta dotación es una consecuencia del estudio de las
23
necesidades de agua de una población, quien la demanda por los usos siguientes: para
saciar la sed, para el lavado de ropa, para el aseo personal, la cocina, para el aseo de
la habitación, para el riego de calles, para los baños, para usos industriales y
comerciales, así como para el uso público. La dotación no es una cantidad fija, sino que
se ve afectada por un sin número de factores que la hacen casi característica de una
sola comunidad; sin embargo, se necesita conocer de ante mano estos factores para
calcular las diferentes partes de un proyecto.
La dotación, representa el consumo diario de agua requerida por la edificación
para su funcionamiento, su cálculo se realiza con base al tipo de edificación con la cual
se está trabajando, de acuerdo con lo indicado en el capítulo VII (artículos 108 al 116)
de la gaceta oficial Nº 4044 de (1988), en este caso como se trata de una edificación de
tipo planteles educacionales la dotación será determinada de acuerdo a lo expuesto en
los artículos que apliquen de la norma sanitaria citados a continuación:
Artículo 110: la dotación para edificaciones destinadas a uso del tipo planteles
educacionales será:
a) Con Alumnado Externo → Dotación= 40 lts/alum/día.
b) Con Alumnado Semi-interno → Dotación= 70 lts/alum/día.
c) Con Alumnado interno o residente → Dotación= 200 lts/alum/día.
2.2.14 Métodos para el cálculo de sistemas de distribución de agua.
Existen dos técnicas de cálculos para sistemas de distribución de aguas los
cuales son el método de Hardy Croos y el método de Hunter, sin embargo en sistemas
de distribución en edificaciones el método empleado es el de Hunter, ya que asigna a
cada pieza sanitaria un número de unidades de gastos al que corresponde un
determinado gasto probable.
24
2.2.15 Método de Hunter.
Según Lozano (2013) Se define el método de Hunter de la siguiente manera:
Para aplicar la teoría de las probabilidades en la determinación de los gastos el Dr. Roy
B. Hunter de la oficina nacional de normal de los Estados Unidos de América; considero
que el funcionamiento de los principales muebles que integran una instalación sanitaria,
pueden considerarse como eventos puramente al azar. Hunter definió como “unidad de
mueble e unidad de gasto W” a la cantidad de agua por un lavabo de tipo domestico
durante un uso del mismo. Habiendo definido la unidad mueble, determinó la
equivalencia de unidades mueble para los aparatos sanitarios más usuales y basado en
el cálculo de las posibilidades, obtuvo el tiempo de uso simultaneo de los muebles y de
aquí los gastos en función del número de unidades de mueble.
2.2.16 Unidad de gasto.
Según Lozano (2013) Se define unidad de gasto como: “La suma de los
consumos de agua de los artefactos o locales sanitarios del edificio. Es necesario este
dato para poder determinar el diámetro de la conexión. Su unidad viene expresada en
litros/segundo”.
Según el capítulo XIX de la Gaceta Oficial 4044, cuando se tiene abastecimiento
solo de agua fría las unidades de gasto se calcularán con la primera columna de las
tablas 2.4 y 2.5 respectivamente, de necesitarse agua fría y caliente las unidades de
gastos se determinarán con la segunda y tercera columna de las tablas ya
mencionadas.
2.2.17 Diámetros mínimos, gastos y presiones mínimas en las tuberías.
Según la gaceta 4044 en el capítulo XIX menciona que, los diámetros mínimos
serán los indicados en la tercera columna de la tabla 2.6, los gastos y las presiones
mínimas serán los indicados en la cuarta y quinta columna respectivamente de la tabla
ya mencionada.
25
Cuadro Nº 02. Diámetros, Gastos y Presiones requeridos en los puntos de las piezas
sanitarias.
Fuente: Gaceta Oficial (1988).
2.3Longitud Equivalente.
Tramo recto de tubería, de material, diámetro y longitud determinados, donde se
produce una pérdida de carga igual a la que se produciría por una válvula, llave o
cualquier otra pieza de conexión.
26
Figura Nº 04. Esquema Tanque Hidroneumático
Fuente: López (1988).
2.3.1 Sistema Estanque Bajo-Equipo Hidroneumático.
Según Gustavo Tata (2003), consiste en un sistema de distribución ascendente
el cual surge principalmente por lo riesgoso y antiestético que resulta la presencia del
estanque elevado y lo difícil que resulta simular este efecto, así como también los
problemas estructurales que conllevan la existencia de un volumen determinado de
agua en la parte superior del edificio tanto desde el punto de vista sísmico como de
recargo de la estructura.
Los componentes del Sistema Hidroneumático son principalmente:
1. Tanque Subterráneo (bajo)
2. Sistema de Bombeo Formado por:
2.1Bombas.
2.2Tubería de Succión.
27
2.3Tubería de Impulsión.
2.4Accesorios.
3. Compresor.
4. Tanque Hidroneumático.
El principio de ascenso de agua en este sistema está basado en la ley de Boyle-
Mariotte, su funcionamiento genérico consiste en una bomba que succiona agua del
tanque subterráneo y la inyecta a presión a un tanque hermético que contiene aire
generándose presiones desde la mínima (P2) hasta la máxima (P1). Debido a estas
presiones al abrirse un determinado grifo el agua asciende
Figura Nº 05. Sistemas de estanque bajo - Equipo Hidroneumático
Fuente: Gaceta Oficial 4044 (1988).
28
2.3.2 Electrobombas.
Según Lozano (2013), “todo proceso que involucre el transporte de líquido, ya
sea para elevarlo a un nivel más alto o hacerlo fluir por una tubería requiere de una
bomba, llamada también electrobomba”. Se utilizan para desplazar el líquido desde un
sitio de menor altitud o presión hacia un lugar con mayor altitud o presión. Esto quiere
decir que una bomba de agua puede ayudar a sacar agua de un pozo o a llevar el agua
hacia los pisos más altos de un edificio.
2.3.3 Aspectos a considerar en el diseño de la red.
Villasmil (2008) explica en su manual de suministro y distribución de agua
potable, que el diseño de la red de distribución de agua a los distintos puntos de
consumo de la edificación está influenciado por varios aspectos entre ellos se
encuentran los técnicos y económicos (p.12).
2.3.3.1 Técnicos.
a) Presión existente de la red urbana en la zona.
b) Altura de la edificación.
c) Uso de la edificación.
2.3.3.2 Económicos.
a) Inversión inicial del sistema.
b) Costo de mantenimiento (de acuerdo al nivel de ingresos del usuario).
c) En cualquiera de los tipos de suministro, el diseño y cálculo de la distribución
debe considerar los siguientes criterios:
c.1) El trazado debe efectuarse considerando la distribución más adecuada
para el tipo de suministro existente.
c.2) Establecer recorridos cortos y eficientes a fin de reducir las longitudes de
tuberías y seleccionar los diámetros adecuados para conducir los caudales
29
dentro de las velocidades permisibles a fin de reducir las pérdidas de carga
hidráulica en su recorrido por la tubería.
c.3) Racionalizar la utilización de piezas de conexión con lo cual se reducirá
el costo y se hará más eficiente el funcionamiento hidráulico minimizando las
pérdidas de carga de la red.
c.4) Sectorizar la red utilizando llaves de paso para cada zona de consumo de
agua potable.
2.3.4 Trazado de tuberías y accesorios.
Comprende los planos preliminares en planta, isometría y detalle
correspondientes a las tuberías de aguas blancas, tanque subterráneo, equipo de
bombeo y sistemas hidroneumáticos. En el desarrollo de estos planos se requiere
especial atención a las normativas sanitarias vigentes. En esta serie de planos deben
incluirse además de planos de planta, y de ser posibles isometrías a diferentes escalas
de los sanitarios.
2.3.5 Análisis estructural.
Es el uso de las ecuaciones de la resistencia de materiales para encontrar los
esfuerzos internos, deformaciones y tensiones que actúan sobre una estructura
resistente, como edificaciones o esqueletos resistentes de maquinaria. Igualmente el
análisis dinámico estudiaría el comportamiento dinámico de dichas estructuras y la
aparición de posibles vibraciones perniciosas para la estructura. Para el caso que nos
ocupa el cálculo estructural del tanque subterráneo en concreto armado se realizara
con el software staad.pro.
El diseño estructural del tanque de almacenamiento, debe considerar las
dimensiones adecuadas de cada una de sus partes que aseguren su buen
funcionamiento, así como analizar las que actuarán sobre él y definir el material de
refuerzo necesario para amortiguar los efectos de las cargas que actúan en cada uno
de sus elementos.
30
2.3.6 Presión lateral de tierra.
Para el correcto diseño de estructuras de contención como muros o estructuras
similares, se hace indispensable estimar las presiones laterales que genera el terreno
sobre estas, con el fin de garantizar un correcto funcionamiento y la estabilidad del
talud. El suelo ejerce sobre el muro, unas fuerzas que tiende a desestabilizarlo, estas
fuerzas son las que se conocen como empujes de tierra y su valor cambia de acuerdo a
las condiciones que este posea, como parámetros del suelo y condiciones de drenaje.
Los empujes sobre el muro pueden ser de los siguientes:
Figura Nº 06. Naturaleza de la presión lateral de tierra
Fuente: Braja Das (2012).
Empuje Activo: En este caso el terreno ejerce fuerza sobre el muro, producto de
las deformaciones que sufre el suelo.
Empuje Pasivo: Contrario al empuje activo es el muro quien ejerce fuerza sobre
el suelo, produciendo una acción de compresión y el terreno es quien reacciona.
Empuje de reposo: Este se produce cuando el terreno empuja sobre el muro,
pero las deformaciones producidas en el muro son muy pequeñas, prácticamente
despreciables. Para el caso del modelamiento estructural del tanque tomaremos este
empuje ya que los muros del tanque se encuentran impedidos de movimiento lateral por
estar empotrados en su base a través de vigas de riostra y en la parte superior por la
tapa y vigas de corona vaciadas monolíticamente.
31
Ko ≈ 1 - sen Ø
Dónde:
Ko: coeficiente de empuje de reposo
Ø: Angulo de fricción del terreno
2.3.7 Cómputos Métricos.
Según COVENIN MINDUR 2000-92 Mediciones y codificación de partidas para
estudios, Proyectos y Construcción (1992): Calculo detallado de las cantidades de la
obra, el cual se hace sobre planos utilizando planos marcados y planillas de desarrollo,
presentes en forma de partidas. Sirven para realizar el presupuesto en sitio, el cual
consiste en la verificación en sitio de las cantidades de obra realmente ejecutada
denominada mediciones de obra. Costos Económicos.
Es la cuantificación de los recursos necesarios para la producción de un bien y
se expresa en términos monetarios. El costo de una obra o partida involucra la suma de
varios elementos los cuales se pueden descomponer en Costos Directos y Costos
Indirectos.
a) Directo: Son aquellos que se identifican claramente en el proceso constructivo
de un bien y están determinados por la suma de los costos de los materiales,
equipos y mano de obra.
b) Indirecto: Son aquellos que no se pueden relacionar claramente en el
proceso constructivo de un bien y que se deben considerar de alguna manera.
Están constituidos por los gastos generales de la empresa o gastos de
operación, más los gastos que no correspondan a materiales, equipos y mano
de obra; incluyendo el personal técnico y la utilidad como lo son: Gastos
Generales, Utilidad y Financiamiento de ser necesario.
32
2.3.8 Partidas del Proyecto.
Consiste en la descripción de una actividad a ejecutar dentro de un proceso
constructivo que abarca la metodología de ejecución. La descripción y unidad de
medida de cada partida está relacionada con especificaciones técnicas que
generalmente son las establecidas en la norma Covenin (carreteras, edificios, etc.).
2.3.9 Presupuesto.
Se entiende por presupuesto a un conjunto de partidas debidamente descritas
expresadas en un formato normalizado, presentadas en forma secuencial, codificas con
unidad de medidas y cantidades que al multiplicarse por su precio unitario resulta el
total de esa partida. Finalmente la sumatoria de los totales por partida, arroja el total
general del presupuesto de la obra.
2.3.10 Análisis de Precios Unitarios.
Según Mata (2015) un análisis de precios unitarios descompone el precio en sus
componentes de materiales, equipos, mano de obra, gastos generales, utilidad y
administración; además de que expresa la incidencia de estos componentes en la
producción de una unidad de medida de una partida. Los análisis se acostumbran a
presentar en planillas especialmente diseñadas (Ver Gráfico 03).
El análisis se inicia con el estudio del alcance de la partida o tarea objeto del
estimado, para ello debe estudiarse la información técnica disponible: Planos,
especificaciones, normas que describen la partida. De este estudio deben determinarse
los materiales necesarios y el método constructivo más idóneo. El método constructivo
determinará la combinación de equipo y mano de obra, necesario para la ejecución de
la partida, esta combinación definirá a su vez el rendimiento, es decir, la cantidad de
unidades producidas por unidad de tiempo, que es generalmente un día.
33
2.4 Bases Legales.
Las bases legales se encuentran constituidas por todas aquellas leyes que sobre
la materia de estudio se han dictado en el país. En relación a lo señalado por Palella y
Martins (2004), las bases legales se refieren a la normativa jurídica que sustenta el
estudio, desde las Leyes, Reglamentos, Normas, Resoluciones y Decretos, entre otros.
En este aspecto se tratará el marco legal que sustenta la estructura jurídica de la
presente investigación.
 Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (1999)
Capítulo I.
Artículo 304: “Todas las aguas son bienes de dominio público de la Nación,
insustituibles para la vida y el desarrollo. La ley establecerá las disposiciones
necesarias a fin de garantizar su protección, aprovechamiento y recuperación,
respetando las fases del ciclo hidrológico y los criterios de ordenación del territorio.”
Del Poder Público Nacional.
Artículo 178: Son de competencia del Municipio del Gobierno y administración
de sus intereses y la gestión de las materias que le asignen esta constitución y las leyes
nacionales, en cuanto concierne a la vida local, en especial la ordenación y promoción
del desarrollo económico y social, la dotación y prestación de los servicios públicos
domiciliario, la aplicación de la política referente a la materia inquilinaria con criterio de
equidad, justicia y contenido de interés social, de conformidad con la delegación
prevista en la ley que rige la materia, la promoción de la participación, y el
mejoramiento, en general, de las condiciones de vida de la comunidad, en las
siguientes áreas:
Ordinal 6. Servicio de agua potable, electricidad y gas doméstico; alcantarillado,
canalización y disposición de aguas servidas; cementerios y servicios funerarios.
34
 Ley Orgánica Para la prestación de los servicios de agua potable y de
saneamiento (2001)
Artículo 3: Los principios que rigen la prestación de los servicios públicos
regulados en esta Ley son los siguientes:
a) La preservación de la salud pública, el recurso hídrico y el ambiente.
b) El acceso de todos los ciudadanos a la provisión de los servicios de agua potable
y de saneamiento.
c) El equilibrio entre la protección de los derechos y obligaciones de los suscriptores
y la de los prestadores de los servicios.
d) La calidad de los servicios públicos materia de esta Ley.
e) La adopción de modelos de gestión basados en criterios de calidad, eficiencia
empresarial, confiabilidad, equidad, no discriminación y rentabilidad.
f) La transparencia en las decisiones e imparcialidad de tratamiento a todos los
prestadores de los servicios y suscriptores.
 Normas Sanitarias para el Proyecto, Construcción, Ampliación, reforma y
Mantenimiento de las Instalaciones Sanitarias para Desarrollos Urbanísticos
Publicado en Gaceta Oficial según el Decreto N° 4.103 en Caracas el viernes
2 de junio de 1989.
Artículo.14: “En todo desarrollo urbanístico deberá suministrarse agua potable
para uso en las parcelas destinadas a construcción de edificaciones y en las áreas
definidas de uso público, en cantidad suficiente y en forma permanente, para llevar a
cabo las actividades que en ellos esté permitido realizar. La calidad del agua a
suministrarse deberá satisfacer los requisitos exigidos en las “Normas Sanitarias de
Calidad de Aguas”, del Ministerio de Sanidad y Asistencia Social.”
Artículo. 16: “La cantidad de agua a suministrar por día a cada parcela, lote o
área definida que forma parte de un desarrollo urbanístico, deberá establecerse de
35
acuerdo con sus usos y aprovechamiento, con su zonificación y las áreas máximas de
construcción.
 Normas Sanitarias para Proyectos de Construcción, Reparación, Reforma y
Mantenimiento de Edificaciones. Publicado en Gaceta Oficial según el Decreto N°
4044 en Caracas el martes 6 de abril de 1988.
Capitulo XI (artículos 160, 161, 162). Cabe destacar que dicho artículos explican,
cuanto debería ser la capacidad útil de los estanques, para ello se tienen las siguientes
condiciones:
a) Cuando no solamente exista estanque elevado, su capacidad útil será
cuando menos igual a la dotación diaria de la edificación.
b) Cuando sea necesario emplear una combinación de estanque bajo, bombas
de elevación y estanque elevado, debido a presión insuficiente en el acueducto
público, la capacidad útil del estanque bajo no será menor de las dos terceras partes
de la dotación diaria y la capacidad útil del estanque elevado no será menor de la
tercera parte de dicha dotación.
c) Cuando se empleen sistemas hidroneumáticos o sistemas de bombeo
directo, la capacidad útil del estanque bajo, será por lo menos igual a la dotación
diaria de la edificación.
Cuadro Nº 03. Diámetro mín. de aducción, tomando en cuenta la dotación diaria y
capacidad de tanque elevado.
Fuente: Gaceta Oficial 4044, tabla 20 (1988).
36
Artículo 168: La tubería de aducción desde el abastecimiento público, hasta los
estanques de almacenamiento deberá calcularse para suministrar el consumo total
diario de la edificación en un tiempo no mayor de 4 horas. Esta tubería deberá estar
provista de su correspondiente llave de paso
Artículo 181: Cuando en los sistemas de abastecimiento de agua de las
edificaciones, se requiera la instalación de bombas y motores, estos deberán ubicarse
en ambientes adecuados que satisfagan como mínimo, los siguientes requisitos):
g) Altura mínima del local: 2,10 metros.
h) Pisos impermeables con pendiente mínima del 2% hacia desagües previstos.
i) Puerta de acceso con posibilidad de apertura total y dotada de cerradura.
j) Iluminación y ventilación adecuadas.
k) Espacio libre mínimo de 50 cm. por lo menos en dos de los lados del conjunto
bomba motor, para permitir su fácil reparación o remoción.
l) Con acceso libre desde áreas comunes de la edificación.
Artículo 182: las bombas y motores deberán ubicarse a una distancia mínima de
un metro de los linderos delas parcelas, e instalarse sobre fundaciones de concreto,
adecuadamente proyectadas para absorber las vibraciones. La altura mínima de estas
fundaciones, deberá ser de 0,20 metros sobre el nivel del piso.
Artículo 184: Los diámetros de las tuberías de impulsión de las bombas se
determinarán en función del gasto de bombeo, pudiendo seleccionarse de la Tabla 22 o
justificarse mediante los cálculos respectivos.
Por medio de todas estas normativas, leyes y decretos mencionados, se tendrá
mayor sustento legal que servirán de guía para el diseño del sistema del sistema de
almacenamiento y distribución de aguas blancas.
37
Cuadro Nº 04. Diámetro de la tubería de impulsión de las bombas.
Caudal de bombeo (l/s)
Diámetro de la tubería
Impulsión
Hasta 0,85 3/4"
de 0,86 a 1,50 1”
de 1,51 a 2,30 1 ¼”
de 2,31 a 3,40 1 ½”
de 3,41 a 6,00 2”
de 6,01 a 9,50 2 ½”
de 9,51 a 13,50 3”
de 13,51 a 18,50 3 ½”
de 18,51 a 24,00 4”
Fuente: Gaceta Oficial 4044, tabla 22 (1988).
2.5 Sistema de Variables.
Según Arias, F (2012), una Variable es una característica o cualidad; magnitud o
cantidad, que puede sufrir cambios, y que es objeto de análisis y medición en una
investigación. Para este caso la variable fue operacionalizada de acuerdo con los
objetivos de la investigación, tomando en cuenta las dimensiones a estudiar, sus
indicadores e instrumentos de recolección.
38
Cuadro Nº 05. Operacionalización de Variables de la Investigación.
VARIABLE
DEFINICIÓN
CONCEPTUAL
DEFINICIÓN OPERACIONAL DIMENSIÓN INDICADORES
Sistema de
Almacenamiento y
Distribución de Agua
Potable.
Se Define como El
conjunto de las
instalaciones encargadas
de canalizar el agua
desde la red de
distribución urbana hasta
los puntos de consumo
en el interior de las
edificaciones. (Garrido L,
1997)
Conjunto de elementos
funcionalmente ordenados en un
sistema para el almacenamiento y
distribución de las aguas blancas
con la finalidad de dotar las
edificaciones en los puntos de
consumo con presiones
adecuadas. (Maldonado, 2021)
Problemática del
sistema sanitario de
aguas blanca
Red de distribución
Aducción interna
Tanque elevado
existente
Presiones de salida
Funcionamiento de piezas
Diseño de
instalaciones
sanitarias de aguas
blancas.
Dotación de agua
Aducción y tanque bajo
Trazado de tuberías y
accesorios
Sistema estanque bajo –
equipo hidroneumático
Memoria de Calculo
Planos definitivos
Análisis estructural
del tanque de
almacenamiento
Salida software
Estimación de costos
asociados al proyecto
Cómputos métricos
Presupuesto.
Fuente: Elaboración propia (2022).
39
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO.
El siguiente capítulo contiene una descripción detallada de la estructuración y
métodos que se utilizada para llevar a cabo el trabajo de investigación, todo ello
partiendo de lo planteado por Arias (2006), donde expresa que al elegir el tipo de
trabajo a realizar es conveniente tomar en consideración los objetivos del estudio, ya
que estos contribuirán a determinar si se hará una investigación con un diseño, tipo y
nivel determinado. Aunado a esto, se describieron criterios utilizados para la selección
de la población, técnicas e instrumentos de recolección de datos, así como el
procedimiento detallado para desarrollar la investigación.
3.1 Tipo de la Investigación.
La investigación presentada es de tipo “explicativa”, que según Arias (2006) “se
encarga de buscar el porqué de los hechos mediante el establecimiento de relaciones
causa-efecto”. También es de tipo “descriptiva” ya que según Arias (2006) “consiste en
la caracterización de un hecho, fenómeno, individuo o grupo, con el fin de establecer
estructura o comportamiento”. En correspondencia con esta definición una investigación
es descriptiva cuando detalla los procesos, teorías, características, principios inherentes
a la temática en estudio. Específicamente se hace una descripción de los procesos,
problemas (oportunidades de diseño) y causas de los mismos los alumnos, maestros y
todo el personal que labora en escuela básica Delta Amacuro.
3.2 Diseño de la Investigación.
El diseño de la presente investigación está asociada a la de campo y está
sustentada por Arias (2006) quien manifiesta que “una investigación de campo es
aquella que consiste en recolectar datos de manera directa de acuerdo a la
realidad donde ocurren los hechos, sin manipular o controlar variable alguna”.
Siguiendo este orden de ideas, en esta investigación la información fue recolectada en
40
el mismo lugar donde ocurren los hechos, en este caso la escuela básica Delta
Amacuro, municipio Carirubana del estado Falcón.
Al mismo tiempo, este tipo de diseño permite al investigador el análisis y
discusión de resultados para llevar a cabo el proyecto factible que según Balestrini
(2008), “es una proposición sustentada en modelo operativo, orientado a resolver
un problema planteado o a satisfacer necesidades en una institución o campo de
interés nacional”. En tal sentido, la presente investigación se refiere a un proyecto
factible porque consiste en la investigación, elaboración y desarrollo de una propuesta
de diseño de sistema de almacenamiento y distribución de aguas blancas para la
escuela básica Delta Amacuro.
3.3 Población y Muestra.
3.3.1 Población.
Una población se define conforme a Balestrini (2008) como “cualquier
conjunto de elementos de los cuales se pretende indagar y conocer sus características,
o una de ellas, y para el cual serán válidas las conclusiones obtenidas en la
investigación”. En ese sentido, para los fines de la investigación, la población objeto de
estudio estuvo conformada por el personal que labora en la Escuela básica Delta
Amacuro (31 personas), caracterizados de la siguiente manera:
Cuadro N° 06. Caracterización de la población objeto de estudio.
Caracterización
Cantidad
(personas)
Personal directivo 01
Personal administrativo 03
Personal docente 18
Personal obrero 09
Fuente: Elaboración propia (2022).
41
En el mismo orden de ideas, infraestructura física sanitaria de aguas blancas de
la escuela básica Delta Amacuro (tuberías de distribución, piezas sanitarias, válvulas,
tanque elevado de almacenamiento, accesorios, entre otras) proporcionó información
adicional y relevante para realizar la evaluación del estado del arte del sistema actual.
3.3.2 Muestra.
La muestra según Arias (2006), es un subconjunto representativo y finito que se
extrae de la población accesible. El autor citado considera que una muestra forma parte
de una población, lo cual es necesario para garantizar el desarrollo del propósito de la
investigación. Por lo tanto, la muestra constituye una parte o subconjunto de la
población en las que se supone están presentes las características que identifican a la
totalidad de la población. Teniendo en cuenta que la presente investigación contempló
una población finita (31 personas), se procedió a determinar el tamaño muestral
mediante la siguiente ecuación:
Dónde:
n= tamaño de muestra.
N= población.
e= error de estimación (seleccionado por el investigador). Se recomienda trabajar
con un mínimo de 3% y un máximo de 15%.
De lo antes planteado y manejando un error de estimación de 9%, se estableció
un tamaño muestral de veinticuatro (24) personas, el cual fue escogido por medio de un
muestreo por cuotas no probabilístico. En este particular, Palella y Martins (2012) indica
que para ejecutar este tipo de selección, se procede de manera arbitraria, sin atender a
ningún procedimiento de selección y dividiendo previamente a la población en sectores
(tomando en cuenta aspectos prefijados). En lo que concierne a la infraestructura física
sanitaria de aguas blancas de la escuela básica Delta Amacuro, esta fue estudiada en
su totalidad, obviando la selección de algún tramo en particular.
42
3.4 Procedimientos y Técnicas para la recolección de Datos.
3.4.1 Técnicas de recolección de datos.
Una técnica de indagación indica cómo se realiza la recopilación de la
información y cómo conviene que sea recopilada; de la misma manera es definida por
Tamayo y Tamayo (2006), “como la expresión operativa del diseño de investigación y
que específica concretamente como se hizo la investigación”. Es decir las técnicas de
recolección de datos son aquellos medios técnicos que se utilizan para registrar
observaciones y facilitar el tratamiento de las mismas. Para esta investigación se
utilizaron las siguientes técnicas de recolección de datos: la encuesta, la entrevista y la
observación directa. Es indispensable resaltar, que Arias (2012) define la encuesta
como una técnica que pretende obtener información que suministra un grupo de sujetos
en relación a un tema en particular.
Siguiendo este orden de ideas, Palella y Martins (2012) definen a la entrevista
como una “una técnica que permite obtener datos mediante un dialogo que se realiza
entre dos personas cara a cara: el entrevistador / investigador y el entrevistado, con la
finalidad de obtener la información que posea este último". Esta técnicas (tanto la
encuesta como la entrevista) serán aplicadas al personal que labora en la institución
educativa, así como a otros actores involucrados en la temática objeto de estudio
(funcionarios de la hidrológica del estado HIDROFALCON) a fin de diagnosticar la
problemática de abastecimiento y distribución de agua potable en la institución.
Así mismo, de acuerdo a García (2012), la observación directa se refiere a una
“técnica donde la recolección de datos se realiza mediante la indagación física de la
situación de algún proceso determinado”. En función a esto, se recolectó información
referente al funcionamiento del sistema sanitario de aguas blancas dentro de la
escuela, ubicada en el municipio Carirubana, del estado Falcón.
43
3.4.2 Instrumentos de recolección de datos
Los instrumentos según, Arias (2010), “son medios materiales que se emplean
para recopilar y almacenar información a través de técnicas como la observación
directa o entrevistas”. (p.178). Es decir, estos son cualquier recurso de que se vale el
investigador para acercarse a los fenómenos y extraer de ellos información. En este
sentido y de acuerdo a las técnicas de recolección de datos seleccionadas, se
plantearon como instrumentos de recolección de datos: el cuestionario, el guion de
entrevista no estructurada, el cuaderno de notas y hojas de trabajo.
a) El cuestionario: el cuestionario utiliza un listado de aseveraciones escritas
cuyas opiniones interesan al investigador. En sí, como instrumento de
recolección de datos es un recurso del que se vale el investigador para
extraer información de los fenómenos (medibles), por tanto, requiere de una
construcción adecuada para evidenciar la correspondencia entre los
componentes teóricos y prácticos (Palella y Martins, 2012). A través de
utilización de categorías cerradas y selección simple (escala Likert), fue
confeccionado el cuestionario empleado de la presente investigación (anexo
2).
b) Guion de entrevista no estructurada focalizada: En este particular, Palella
y Martins (2012) indican que este instrumento es una forma específica de
interacción social, donde no existe una estandarización formal, dejando por lo
tanto un amplio margen de libertad para formular las preguntas y proporcionar
las respuestas en relación a un tema único. En este orden de ideas, el
entrevistador deja hablar al entrevistado proponiéndole algunas orientaciones,
sin dejar que este se desvíe del tema original.
c) Cuaderno de notas: Según Hochman y Montero (2011), es aquel que se
utiliza para tomar notas de la información recopilada de las entrevistas
informales hechas a una muestra seleccionada con el fin de que la misma sea
44
resguardada”. En virtud de lo dicho por el autor citado este instrumento es
vital para que dichos datos, no queden en el aire o se pierdan y de esta forma
sirvan de soporte para su verificación y autenticidad.
d) Hoja de Trabajo: Según Kume (1992), Una hoja de trabajo es un formato
pre-impreso en el cual aparecen los ítems que se van a registrar, de tal
manera que los datos puedan recogerse de manera fácil y concisa.
e) Odómetro: La rueda de medición de distancias, también conocida como
odómetro, se usa para medir la distancia a lo largo de una superficie. Un giro
de la rueda mide una determinada distancia. La aplicación de los odómetros
manuales va desde campos, terrenos de cultivo, bosques y prados hasta
mediciones en galpones de almacenes o máquinas, el tendido de cables,
cañerías, rieles, mangueras y la construcción de pavimentos. Los que
presentan construcción sólida, como por ejemplo acero, pueden utilizarse en
condiciones climáticas adversas bajo la lluvia o en suelos fangosos, por lo
que, como vemos, su versatilidad es sumamente amplia.
f) CivilCad®: creado por ARQCOM, es un software diseñado para crear
funciones adicionales que automatizan y simplifican las tareas dentro de
AutoCAD®, cubriendo diversas necesidades del profesional de la Ingeniería
Civil y Topografía de habla hispana; utilizado por dependencias de gobierno,
constructoras y universidades. Con CivilCAD, puede obtener rápidamente:
Anotación automática de Datos, importación y exportación de puntos, cuadros
de construcción y de curvas, dibujo automático de curvas de nivel, dibujo de
perfiles y secciones, cálculo de volúmenes en plataformas, obtención del
cuadro topográfico, entre diversas funciones más.
g) IP3-Aguas Blancas: es el programa de análisis y diseño de la red de aguas
blancas en edificios y viviendas basado en las normas Venezolanas Gaceta
Oficial 4044 y Gaceta Oficial N° 4.103.
45
h) Staad.pro: Software avanzado de diseño y análisis estructural 3D, por medio
del cual se pueden resolver rápidamente problemas de diseño y análisis
complejos para cualquier tamaño o tipo de estructura.
3.5. Confiabilidad y validez
La validez de un instrumento representa la relación entre lo que se mide y lo que
realmente se intenta medir; también, la ausencia de sesgo en la información (Palella y
Martins, 2012). Como validez interna, los asuntos a medir guardan especial relación con
las teorías presentadas e inter-relacionadas. Como validez externa, los resultados son
generalizables al objeto de estudio y sus mismas condiciones.
De igual modo, la confiabilidad interna estuvo regida por un indicador a calcular
(α: Alfa de Cronbach), con criterios de aceptación interna probados mediante la
aplicación instrumental, y sus resultados inferidos hacia la población objeto de estudio
(externamente). Al respecto, Hurtado y Toro (2005) establecen que la confiabilidad
puede medirse matemáticamente correlacionado los puntajes de las aplicaciones del
instrumento. A su vez, Palella y Martins (2012), sugieren que para evaluar la
confiabilidad interna de los ítems se emplee una escala numérica con rango de cero a
uno (0-1).
Cuadro N° 07. Criterios de confiabilidad para un instrumento.
Rango Confiabilidad
0,81-1,00 Muy alta
0,61-0,80 Alta
0,41-0,60 Media
0,21-0,40 Baja
0,00 -0,20 Muy baja
Fuente: Palella y Martins (2012).
46
El indicador Alfa de Cronbach arrojo un valor de 77% lo que indica que hay un
nivel alto de confiabilidad del instrumento utilizado en la recolección de los datos (ver
Anexo 3).
Tabla N° 01. Análisis de fiabilidad del instrumento de recolección de datos.
Alfa de Cronbach
N° de
elementos
0,77 10
Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022)
3.6. Técnicas de análisis de datos
La información recabada fue decodificada por medio de análisis estadísticos
descriptivos con un nivel de medición nominal (distribución de frecuencias), a modo de
convertir dicha información en conclusiones válidas. Un análisis estadístico descriptivo
permite hacer suposiciones e interpretaciones por medio de gráficos y cuadros acerca
de la naturaleza de la información obtenida. El nivel de medición nominal se usa
regularmente cuando las variables cualitativas son convertidas en cuantitativas a través
de la asignación de un valor numérico (Palella y Martins, 2012).
3.7. Fases de la investigación.
El presente trabajo de investigación planteó la ejecución de cinco fases para
llevar a cabo el cumplimiento de los objetivos de la investigación. Dichas fases
cubrieron desde la recopilación de datos acerca del objeto de estudio hasta la
formulación y diseño del sistema de abastecimiento y distribución de agua potable. De
esta forma, se muestra a continuación una descripción de tales fases.
47
3.7.1. Fase I: Diagnóstico: Recopilación de información y aplicación de
instrumentos.
En esta etapa inicial se diagnosticaron las condiciones de operación en las que
se encuentra la escuela básica Delta Amacuro en cuanto a sus instalaciones sanitarias
de aguas blancas tales como; tubería de aducción y tanque elevado de
almacenamiento y distribución. Para ello se procedió a la aplicación de los instrumentos
de recolección de datos (encuesta y guion de entrevista no estructurada) a una muestra
de la comunidad que hace vida en la escuela básica Delta Amacuro, así a algunos
funcionarios públicos adscritos a la hidrológica del estado. Del mismo modo, se usaron
hojas de inspección o de trabajo (formatos check-list) elaboradas para el complemento
del diagnóstico y/o caracterización el problema.
3.7.2. Fase II: Estudios preliminares.
El levantamiento topográfico y de campo es de gran importancia para la
concepción de este proyecto, es fundamental para la ubicación y posterior diseño de las
obras sanitarias tales como tanque bajo, aducción por gravedad equipo hidroneumático,
distribuidor y red de distribución. Por consiguiente en esta etapa se llevó a cabo un
levantamiento planímetrico del terreno mediante el uso de nivel topográfico y GPS,
estableciendo así la ubicación de cada uno de los componentes del sistema de aguas
blancas, y las coordenadas UTM para luego realizar los planos de implantación.
3.7.3. Fase III: Cálculo de los Componentes Sanitarios y Análisis
Estructural del Tanque Bajo.
Cálculo y diseño del sistema sanitario de agua potable.
Etapas para el cálculo:
1. Cálculo de la dotación
2. Cálculo de la capacidad tanque bajo
3. Cálculo de la línea de aducción
48
4. Cálculo del equipo hidroneumático
5. Cálculo del equipo de bombeo
6. Determinación de los gastos probables en los tramos (método de Hunter)
7. Determinación de diámetros, pérdidas, velocidades y presiones en cada
nodo de la red (A través de la ecuación de Hazzen – William), realizado con
el software: IP3-Aguas Blancas
Análisis estructural del tanque subterráneo
Se realizó el cálculo y diseño estructural del tanque subterráneo de agua potable,
como parte integral de las Instalaciones Sanitarias de la escuela básica Delta Amacuro;
se consideraron para tal fin los efectos de las cargas y combinaciones de cargas
pertinentes. La data definida en las premisas de diseño fue introducida en la hoja de
cálculo correspondiente, para definir el espectro de diseño; a partir del cual se
efectuaron las simulaciones con el programa STAAD-Pro para su posterior chequeo.
Para el desarrollo del modelo estructural del tanque subterráneo de agua potable
de las Instalaciones Sanitarias de la escuela básica Delta Amacuro, se tomaron datos
de los suelos característicos de la zona. En las simulaciones del tanque principal de
agua potable fueron chequeados los siguientes puntos de interés
:
a) Esfuerzos de servicio sobre el suelo fundación (Cargas de Servicio).
b) Deformaciones con carga de servicio (Cargas de Servicio).
c) Esfuerzos cortantes y acero de refuerzo requerido por los muros y pisos en base
del Principal de Agua Potable (Cargas Mayoradas).
3.7.4. Fase IV: Memorias de cálculo del Proyecto y planos.
En esta fase se presentó la ingeniería básica en lo que respecta al diseño del
proyecto la cual consta de: memoria de cálculo sanitario y estructural, así como los
planos del proyecto, isométricos de construcción de las Instalaciones Sanitarias y
49
planos estructurales del tanque bajo correspondiente a la escuela básica Delta
Amacuro,
3.7.5. Fase V: Estimación de costos asociados al proyecto.
En esta fase se desarrolló el presupuesto (por partidas) necesario para la
construcción de las Instalaciones Sanitarias de la escuela básica Delta Amacuro del
municipio Carirubana del estado Falcón.
50
CAPÍTULO IV
ANALISIS DE LOS RESULTADOS.
Una vez finalizada la tarea de recolección y organización de los datos, se aplicó
un tipo de análisis que permitió llegar a las conclusiones en función de los objetivos
planteados al inicio de esta investigación y así dar respuesta a las interrogantes
iniciales. De acuerdo a Hurtado de barrera, J (2012, p. 171), “el propósito del análisis,
entonces es aplicar un conjunto de estrategias y tácticas que le permitan al investigador
obtener el conocimiento que estaba buscando a partir del adecuado tratamiento de los
datos recogidos”. En el mismo orden de ideas, Balestrini, explica lo siguiente:
El propósito del análisis es resumir las observaciones llevadas a cabo
de forma tal que proporcionen respuestas a las interrogantes de la
investigación. El análisis implica el establecimiento de categorías, la
ordenación y manipulación de los datos para resumirlos y poder sacar
algunos resultados en función de las interrogantes de la investigación. El
proceso tiene como fin último, el de reducir los datos de una manera
comprensible, y poder interpretarlos, y poner a prueba algunas relaciones de
los problemas estudiados (Balestrini, 2006, p. 169).
En el presente capítulo, se muestra el análisis e interpretación de la información
obtenida en la investigación, la cual fue recolectada mediante la aplicación de un
cuestionario de diez (10) ítems, diseñado y validado de acuerdo a los objetivos
plasmados en la investigación, manteniendo la autenticidad de la información
proporcionada por los encuestados (personal directivo, administrativo, docente y obrero
de la escuela básica Delta Amacuro) y entrevistados (funcionarios públicos adscritos a
la hidrológica del estado); así como de la información plasmada en el formato de
inspección, resultado del proceso de observación directa de la problemática suscitada.
4.1. Diagnóstico de la situación actual.
A continuación, se muestran (mediante tablas y gráficos) los resultados
derivados de la aplicación del instrumento formulado (encuesta); escenarios que
51
permitieron contrastar dichas deducciones con las perspectivas de los investigadores y
las teorías referidas en el marco teórico de esta investigación. Dichos resultados están
estructurados en función de los indicadores que atienden a la dimensión: Problemática
del sistema sanitario de aguas blancas (aducción interna, tuberías de distribución,
tanque elevado, presiones de salida y funcionamiento de piezas), presentada en el
cuadro de operacionalización de las variables. La escala de valoración empleada fue la
siguiente: 1. Muy en desacuerdo, 2. En desacuerdo, 3. Nula, 4. En acuerdo y 5. Muy de
acuerdo.
Así mismo se presenta los resultados de la entrevista no estructurada a
ingenieros del área hidrosanitaria de la empresa estatal Hidrofalcón C.A. Por último se
mostrara los resultados de la inspección técnica visual realizada a la Escuela Básica
Delta Amacuro plasmados en el formato elaborados para tal fin, de esta manera
complementar la información obtenida de la aplicación del instrumento, dando
complimiento con la fase inicial de la investigación (diagnóstico de la situación actual).
4.1.1 Aplicación del Instrumento (encuesta)
A continuación se muestran los resultados obtenidos a través de un análisis
estadístico para cada uno de los ítems consultados.
Tabla N° 02. Medidas de tendencia central y otros datos.
Estadísticos
N° Ítem
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
N° valido 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24
N° Perdido 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Media 3,13 2,21 2,04 1,58 2,21 1,63 2,08 2,17 1,50 1,54
Mediana 3 2 2 2 2 2 2 2 1,5 2
Moda 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Desviación estándar 0,68 0,59 0,55 0,50 0,59 0,49 0,58 0,56 0,51 0,51
Mínimo 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Máximo 4 3 3 2 3 2 3 3 2 2
Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022).
52
El cuadro anterior muestra la media de los ítems consultados, siendo el mejor
evaluado para el llenado del tanque elevado (ítem 1), con 3,13; y el ítem con menor
media es el reemplazamiento de piezas sanitarias de aguas blancas según su grado de
deterioro (ítem 9) con 1,50. De igual manera, se denotaron las desviaciones estándar
presentadas en cada respuesta, lo cual permitió observar el nivel de desigualdad de
opiniones para una misma interrogante. En este sentido, los ítems 1 y 5 referentes a la
eficacia presentada por el sistema de aducción interna (0,68) y la capacidad del sistema
actual para proveer agua potable de manera ininterrumpida (0,59) presentan las
mayores desigualdades en las opiniones emitidas.
4.1.2 Análisis de frecuencia
Dimensión: Problemática del sistema sanitario de aguas blancas.
Indicador: aducción interna.
Ítem 1. El sistema de aducción interna de la institución permite una eficaz conducción
de agua hacia el tanque de almacenamiento elevado.
Tabla N° 03. Eficacia del sistema de aducción interna.
Ítem n° 1 Frecuencia %
%
acumulado
Muy en
desacuerdo
0 0 0
En desacuerdo 4 16,6666667 16,66666667
Nula 13 54,1666667 70,83333333
De acuerdo 7 29,1666667 100
Muy de acuerdo 0 0 100
Total 24 100
Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022)
En atención a lo planteado, se deduce que la eficacia del sistema de aducción
interno hacia el tanque de almacenamiento está quedando entre dicho, esto respaldado
por un 54,16% de las opiniones (figura N° 05). Tales aseveraciones indican que es
necesario hacer mejoras que incrementen el nivel de eficacia del tramo de aducción
53
hasta el tanque de almacenamiento, que actualmente es de 1½” de diámetro. Lo
anterior queda respaldado según el artículo 169 de la norma sanitaria 4044, donde se
establece que cuando se trate de edificaciones de una o de dos plantas, con un tanque
elevado de 30.000 litros, el diámetro de la tubería de aducción deberá ser del al menos
2” (tabla 20) para su optimo desempeño.
Grafico N° 01. Ítem 1: Eficacia del sistema de aducción interna.
Muy en
desacuerdo
0% En
desacuerdo
17%
Nula
54%
De acuerdo
29%
Muy de
acuerdo
0%
Itemn° 1
Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022).
Ítem 2. El tramo del sistema de aducción interna (toma domiciliaria - tanque elevado) no
presenta fugas que fomenten filtraciones en la estructura.
Tabla N° 04. Ausencia de fugas en el tramo de aducción interna.
Ítem n° 2 Frecuencia %
%
acumulado
Muy en
desacuerdo
2 8,33333333 8,333333333
En desacuerdo 15 62,5 70,83333333
Nula 7 29,1666667 100
De acuerdo 0 0 100
Muy de acuerdo 0 0 100
Total 24 100
Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022)
54
En relación a éste ítem (ver figura N° 06), se tiene que, el 62,5% de las opiniones
no concuerdan con tal afirmación, alegando la presencia de fugas en la tubería de
aducción en su tramo hacia el tanque elevado. Al mismo tiempo, el 29,16% restante
deja en entredicho tal declaración. Dichos resultados permiten probar que si bien, el
sistema interno de aducción logra el objetivo de conducir el agua hacia el tanque
elevado, existen aspectos del mismo, en cuanto a eficiencia, que deben ser revisados
(tiempo de llenado, filtraciones en la estructura, entre otros). En cuanto al tiempo de
llenado, la noma sanitaria 4044, en su artículo 168, indica que un sistema de aducción
eficiente debe permitir el llenado en un tiempo no mayor a 4 horas, lo cual no ocurre en
este caso debido a las múltiples fugas y deterioro de la tubería.
Grafico N° 02. Ítem 2: Ausencia de fugas en el tramo de aducción interna.
Muy en
desacuerdo
8%
En desacuerdo
63%
Nula
29%
De acuerdo
0%
Muy de
acuerdo
0%
Itemn° 2
Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022)
Indicador: Tuberías de distribución.
Ítem 3. El estado actual de las tuberías de distribución de agua potable dentro de la
escuela permite el óptimo funcionamiento del sistema.
55
Tabla N° 05. Óptimo funcionamiento de las tuberías de distribución.
Ítem n° 3 Frecuencia %
%
acumulado
Muy en desacuerdo 3 12,5 12,5
En desacuerdo 17 70,8333333 83,33333333
Nula 4 16,6666667 100
De acuerdo 0 0 100
Muy de acuerdo 0 0 100
Total 24 100
Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022)
Teniendo en cuenta la información suministrada por el 70,83% de los
encuestados, se puede deducir que las tuberías de distribución del sistema no están
presentando el nivel de funcionamiento requerido (ver figura 9); evidenciándose fugas
considerables en algunas secciones y deterioro notable a falta de mantenimiento
preventivo. Según la norma sanitaria 4044 en su artículo 301; recomienda una
velocidad mínima de 0,60 metros por segundo en la tubería de distribución para
asegurar el arrastre de partículas, condición no cumplida por la red de distribución
existente debido a sus fallas.
Grafico N° 03. Ítem 3: Importancia de la toma de decisiones y su contribución al
logro de los objetivos organizacionales
Muy en
desacuerdo
12%
En
desacuerdo
71%
Nula
17%
De acuerdo
0%
Muy de
acuerdo
0%
Itemn° 3
Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022)
56
Ítem 4. Los planes de mantenimiento y sustitución de tuberías de distribución están
encaminados a conservar el tiempo de vida útil del sistema.
Tabla N° 06. Existencia de Planes de mantenimiento y sustitución de tuberías de
distribución.
Ítem n° 4 Frecuencia %
%
acumulado
Muy en
desacuerdo
0 0 0
En desacuerdo 14 58,3333333 58,33333333
Nula 10 41,6666667 100
De acuerdo 0 0 100
Muy de acuerdo 0 0 100
Total 24 100
Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022)
La figura N° 08 muestra los resultados en relación a la afirmación de existencia
de planes de mantenimiento y/o sustitución de tuberías de distribución en la institución
educativa; un considerable porcentaje de los encuestados (58,33%) está en desacuerdo
con dicha declaración, en cuanto a que el resto (41,66%) considera nula la interrogante.
Dichos deducciones aportan indicios claros referentes a las posibles causan que
llevaron al grave deterioro de las instalaciones sanitarias de aguas blancas de la
escuela básica Delta Amacuro. El artículo 303 de la norma sanitaria 4044 indica que los
sistemas de distribución de agua para edificaciones que utilicen tuberías de hierro
fundido, de acero o de hierro forjado galvanizado, se calcularán para 10 a 15 años de
vida útil. De lo anterior se deduce que la tubería de distribución de la escuela básica
Delta Amacuro amerita ser reemplazada, debido a que la misma tiene un tiempo de
vida de aproximadamente 60 años, remontándose a los años de construcción de la
escuela.
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Diseño sistema almacenamiento agua potable escuela Delta Amacuro

  • 1. i REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION SUPERIOR UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL “FRANCISCO DE MIRANDA” AREA DE TECNOLOGIA PROGRAMAS NACIONALES DE FORMACION Y MUNICIPALIZADOS PROGRAMA: INGENIERÍA CIVIL. DISEÑO DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE PARA LA ESCUELA DELTA AMACURO, MUNICIPIO CARIRUBANA, ESTADO FALCÓN. Trabajo Grado presentado ante la Universidad Nacional Experimental “Francisco de Miranda” para optar al Título de Ingeniero Civil. TUTOR (A): AUTOR (ES) ING. SÁNCHEZ, ANA MALDONADO, IVÁN; CI: V- 4.175.447 FULCAR, MARIO; CI: V- 17.310.584 PUNTO FIJO, SEPTIEMBRE DE 2022
  • 2. ii
  • 3. iii
  • 4. iv DICATORIA A nuestros padres A nuestros hermanos A nuestras compañeras de vida A nuestros hijos Mario Fulcar. Iván Maldonado.
  • 5. v AGRADECIMIENTOS A Dios por tu misericordia y amor, por cuidarnos, protegernos, guiarnos y enseñarnos a valorar cada día de nuestras vidas, por darnos una hermosa familia, por poner personas increíbles en nuestras vidas para crecer como personas y profesionales. A todas aquellas personas que de una manera u otra nos brindaros su apoyo para lograr alcanzar la meta. A todos, gracias. Mario Fulcar. Iván Maldonado.
  • 6. vi INDICE GENERAL PAG. VEREDICTO iii DEDICATORIA iv AGRADECIMIENTOS v INDICE DE CONTENIDO vi RESUMEN vii ABSTRACT Viii INTRODUCCION 1 CAPITULO I. EL PROBLEMA 1.1 Planteamiento del Problema. 5 1.2. Formulación de las Interrogantes del Problema. 8 1.3. Objetivos. 8 1.3.1 Objetivo General. 8 1.3.2 Objetivos Específicos. 9 1.4. Justificación. 9 1.5. Delimitación de la Investigación. 11 1.5.1 Delimitación espacial. 11 1.5.2 Delimitación temporal. 11 1.5.3 Delimitación teórica. 12 CAPITULO II. MARCO TEORICO 2.1 Antecedentes. 13 2.2 Bases Teóricas. 16 2.2.1 Diseño. 16 2.2.2 Memoria de cálculo del proyecto. 16 2.2.3 Salas sanitarias. 16 2.2.4 Planos de instalaciones sanitarias. 17 2.2.5 Símbolos usados en planos de sistemas de distribución de agua potable. 18 2.2.6 Ingeniería sanitaria. 18 2.2.7 Instalaciones sanitarias 19 2.2.8 Tuberías del sistema de distribución. 19 2.2.8.1 Tuberías y Accesorios de Agua Potable. 19 2.2.8.2 Tubería de aducción. 20 2.2.8.3 Soporte de las tuberías. 20 2.2.9 Red de distribución 20
  • 7. vii 2.2.9.1 Partes de la red de distribución. 21 2.2.10 Tanque de almacenamiento (Bajo). 21 2.2.11 Tanque elevado. 22 2.2.12 Diseño hidráulico 22 2.2.13 Dotación Diaria. 22 2.2.14 Métodos para el cálculo de sistemas de distribución de agua. 23 2.2.15 Método de Hunter. 24 2.2.16 Unidad de gasto. 24 2.2.17 Diámetros mínimos, gastos y presiones mínimas en las tuberías. 24 2.3 Longitud Equivalente. 25 2.3.1 Sistema Estanque Bajo-Equipo Hidroneumático 26 2.3.2 Electrobombas. 28 2.3.3 Aspectos a considerar en el diseño de la red. 28 2.3.3.1 Técnicos. 28 2.3.3.2 Económicos. 28 2.3.4 Trazado de tuberías y accesorios. 29 2.3.5 Análisis estructural. 29 2.3.6 Presion lateral de tierra 30 2.3.7 Cómputos Métricos. 31 2.3.8 Partidas del Proyecto. 32 2.3.9 Presupuesto. 32 2.3.10 Análisis de Precios Unitarios. 32 2.4 Bases Legales. 33 2.5 Sistema de Variables. 37 CAPITULO III. MARCO METODOLOGICO. 3.1 Tipo de la Investigación. 39 3.2 Diseño de la Investigación. 39 3.3 Población y Muestra. 40 3.3.1 Población. 40 3.3.2 Muestra. 41 3.4 Procedimientos y Técnicas para la recolección de Datos. 42 3.4.1 Técnicas de recolección de datos. 42 3.4.2 Instrumentos de recolección de datos. 43 3.5 Confiabilidad y validez. 45 3.6 Técnicas de análisis de datos. 46 3.7 Fases de la investigación. 46 3.7.1 Fase I: Diagnóstico: Recopilación de información y aplicación de instrumentos. 47
  • 8. viii 3.7.2 Fase II: Estudios preliminares. 47 3.7.3 Fase III: Cálculo de los Componentes Sanitarios y Análisis Estructural del Tanque Bajo. 47 3.7.4 Fase IV: Memorias de cálculo del Proyecto y planos. 48 3.7.5 Fase V: Estimación de costos asociados al proyecto. 49 CAPITULO IV. ANALISIS DE RESULTADOS 4.1 Diagnóstico de la situación actual. 50 4.1.1 Aplicación del Instrumento (encuesta). 51 4.1.2 Análisis de frecuencia. 52 4.1.3 Aplicación de entrevista no estructurada. 65 4.1.4. Inspección Técnica de los componentes del sistema. 66 4.2 Estudios Preliminares. 71 4.3 Memoria de Cálculo del sistema Sanitario de Aguas Blancas. 72 4.4 Memoria de Cálculo Estructural del Tanque Subterráneo. 82 4.5 Calculo de cómputos métricos. 94 4.6 Estimación de presupuestos. 99 CAPITULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 106 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. 109 ANEXOS. 111
  • 9. ix ÍNDICE DE CUADROS Pág. Cuadro N° 1. Símbolos usados en los planos de distribución de agua potable 18 Cuadro N° 2. Diámetros, Gastos y Presiones requeridos en los puntos de las piezas sanitarias. 25 Cuadro N° 3. Diámetro mín. de aducción, tomando en cuenta la dotación diaria y capacidad de tanque elevado. 35 Cuadro N° 4. Diámetro de la tubería de impulsión de las bombas. 37 Cuadro N° 5. Operacionalizacion de variables. 38 Cuadro N° 6. Caracterización de la población objeto de estudio. 40 Cuadro N° 7. Criterios de confiabilidad para un instrumento. 45 Cuadro N° 8. Caracterización del servicio de agua potable. 66 Cuadro N° 9. Formato de inspección técnica. 67 Cuadro N° 10. Levantamiento planímetrico Aducción y Distribuidor. 71 Cuadro N° 11. Levantamiento planímetrico E.B. Delta Amacuro. 72 Cuadro N° 12. Datos del estudio geotécnico (asumido). 83 Cuadro N° 13. Sistema de acciones gravitacionales. 87 Cuadro N° 14. Calculo de cómputos métricos. 94 Cuadro N° 15. Estimación de presupuestos. 99
  • 10. x ÍNDICE DE TABLAS Pág. Tabla N° 01. Análisis de fiabilidad del instrumento de recoleccion de datos. 46 Tabla N° 02. Medidas de tendencia central y otros datos. 51 Tabla N° 03. Eficacia del sistema de aducción interna. 52 Tabla N° 04. Ausencia de fugas en el tramo de aducción interna. 53 Tabla N° 05. Óptimo funcionamiento de las tuberías de distribución. 55 Tabla N° 06. Existencia de Planes de mantenimiento y sustitución de tuberías de distribución. 56 Tabla N° 07. Capacidad del tanque de almacenamiento para soportar periodos de racionamiento. 57 Tabla N° 08. Disponibilidad del tanque de almacenamiento para albergar reserva de agua contra incendios. 59 Tabla N° 09. Adecuadas presiones de salidas en el sistema de distribución de agua potable. 60 Tabla N° 10. Óptimo funcionamiento de las piezas sanitarias de aguas blancas. 61 Tabla N° 11. Reemplazo oportuno de piezas sanitarias de aguas blancas para asegurar funcionamiento del sistema. 63 Tabla N° 12. Realización de diagnósticos institucionales periódicos para establecer planes de mantenimiento. 64 Tabla N° 13. Longitud equivalente. 79 Tabla N° 14. Dimensiones del tanque de presión. 81
  • 11. xi ÍNDICE DE FIGURAS Pág. Figura N° 1. Espacios mínimos para la instalación de las piezas sanitarias. 17 Figura N° 2. Detalle de diseño de tanque Bajo. 21 Figura N° 3. Sistemas de distribución, tanque elevado. 22 Figura N° 4. Esquema Tanque Hidroneumático. 26 Figura N° 5. Sistemas de estanque bajo - Equipo Hidroneumático. 27 Figura N° 6. Naturaleza de la presión lateral de tierra. 30 Figura N° 7. Modelado tanque subterráneo staad.pro. 88 Figura N° 8. Modelado de los muros del tanque subterráneo. 93
  • 12. xii ÍNDICE DE GRAFICOS Pág. Grafico N° 1. Ítem 1: Eficacia del sistema de aducción interna. 53 Grafico N° 2. Ítem 2: Ausencia de fugas en el tramo de aducción interna. 54 Grafico N° 3. Ítem 3: Importancia de la toma de decisiones y su contribución al logro de los objetivos organizacionales 55 Grafico N° 4. Ítem 4: Existencia de Planes de mantenimiento y sustitución de tuberías de distribución. 57 Grafico N° 5. Ítem 5: Capacidad del tanque de almacenamiento para soportar periodos de racionamiento. 58 Grafico N° 6. Ítem 6: Disponibilidad del tanque de almacenamiento para albergar reserva de agua contra incendios. 60 Grafico N° 7. Ítem 7: Adecuadas presiones de salidas en el sistema de distribución de agua potable. 61 Grafico N° 8. Ítem 8: Óptimo funcionamiento de las piezas sanitarias de aguas blancas. 62 Grafico N° 9. Ítem 9: Reemplazo oportuno de piezas sanitarias de aguas blancas para asegurar funcionamiento del sistema. 64 Grafico N° 10. Ítem 10: Realización de diagnósticos institucionales periódicos para establecer planes de mantenimiento. 65
  • 13. xiii Autor: Maldonado, I. & Fulcar, M. Tutor: Sánchez, A. Diseño del sistema de almacenamiento y distribución de agua potable para la escuela Delta Amacuro, Municipio Carirubana, Estado Falcón. Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda. Trabajo de Grado para optar al título de Ingeniero Civil. Punto Fijo, estado Falcón, Venezuela. Septiembre 2022. pp. 138. RESUMEN La presente investigación tuvo como objetivo formular el diseño de un sistema de almacenamiento y distribución de agua potable para la escuela básica Delta Amacuro, ubicada en el municipio Carirubana, estado Falcón. Se encuentra enmarcada dentro de la línea de investigación “aprovechamiento del agua con fines de uso agrícola y abastecimiento de población”. El tipo de estudio fue proyectivo con base en un diseño no experimental. La población estuvo conformada por el personal que labora en la institución educativa, tomándose en consideración además el juicio de dos (02) expertos adscritos a la hidrológica del estado (HIDROFALCON). Durante las fases de la investigación se realizó la recolección de información de campo mediante la aplicación de encuestas, guiones de entrevista no estructurada y formatos de inspección. Así mismo, se establecieron ubicaciones idóneas para cada uno de los componentes del sistema, se realizaron cálculos de componentes sanitarios y estructurales, levantamiento de planos del proyecto y estimaciones de costos y presupuestos. Se determinó que la escuela posee instalaciones sanitarias en mal estado de conservación, sin la operación mínima necesaria, tanque elevado con severas filtraciones, tuberías en mal estado, piezas sanitarias en regular estado, entre otros daños visibles. Como solución se plantea el diseño y posterior construcción de un nuevo sistema de distribución de agua que posea un tanque subterráneo de concreto armado y sistema hidroneumático, con bombas para la correcta distribución de agua potable y mantenimiento de presiones mínimas en baños y demás elementos del sistema sanitario existente en la escuela básica Delta Amacuro. Palabras claves: Agua potable, sistema de almacenamiento y distribución, instalaciones sanitarias.
  • 14. xiv Author: Maldonado, I. & Fulcar, M. Tutor: Sánchez, A. Design of the drinking water storage and distribution system for the Delta Amacuro school, Carirubana Municipality, Falcón State. Francisco de Miranda National Experimental University. Degree work to qualify for the title of Civil Engineer. Punto Fijo, Falcon state, Venezuela. September 2022. pp. 138. ABSTRACT The objective of this research was to formulate the design of a drinking water storage and distribution system for the Delta Amacuro elementary school, located in the Carirubana municipality, Falcón state. It is framed within the line of research "use of water for agricultural use and population supply". The type of study was a project based on a non- experimental design. The population was made up of the staff that works in the educational institution, also taking into consideration the judgment of two (02) experts attached to the state hydrology (HIDROFALCON). During the research phases, field information was collected through the application of surveys, unstructured interview scripts and inspection formats. Likewise, ideal locations were established for each of the components of the system. Calculations of sanitary and structural components, drawing up of plans of the project and estimations of costs and budgets were made. It was determined that the school has sanitary facilities in a poor state of conservation, without the minimum necessary operation, an elevated tank with severe leaks, pipes in poor condition, sanitary pieces in fair condition, among other visible damage. As a solution, the design and subsequent construction of a new water distribution system is proposed that has an underground tank of reinforced concrete and a hydropneumatic system, with pumps for the correct distribution of drinking water and maintenance of minimum pressures in bathrooms and other elements of the system. Existing toilet in the basic school Delta Amacuro. Keywords: Potable water, storage and distribution system, sanitary installations.
  • 15. 1 INTRODUCCIÓN Desde tiempos inmemorables, el hombre ha visto en el agua su principal fuente de vida, hecho por el cual ha tratado, mediante diversos métodos cada vez más eficientes, de tenerla cerca de su entorno. Lamentablemente, este elemento conformado por dos moléculas de hidrogeno y una de oxigeno (H2O) no es cien por ciento apto para el consumo humano en su estado natural y es ahí donde interviene el ingenio y la creatividad del hombre para hacer del agua un recurso totalmente potable y utilizable para su bienestar y aprovechamiento, sin temor a adquirir enfermedades que pueden ser en ciertos casos mortales. En este orden de ideas, el ser humano, agrupado en comunidades organizadas, requiere de servicios básicos en torno a los recursos hídricos para su eficaz abastecimiento y distribución. En este aspecto, la ingeniería sanitaria surge como la rama dentro de la ingeniería civil encargada del saneamiento del ambiente y la captación, conducción, potabilización, almacenamiento y distribución de agua potable cumple un papel preponderante. Dicha rama de la ingeniería abarca más áreas de trabajo que en sus comienzos: incluye también los sistemas de recolección, transporte, clasificación, recuperación, reciclado, tratamiento y disposición final de residuos sólidos urbanos y de otros tipos; todo ello mediante la planeación, diseño y control de instalaciones sanitarias. El sistema de abastecimiento y distribución de agua potable en el estado Falcón siempre se ha visto afectado por la carencia del servicio o falta de suministro, todo ello a consecuencia del crecimiento demográfico, ausencia de políticas de inversión y mantenimiento, así como la situación de riesgo país, haciendo que los sistemas existentes no satisfagan las demandas de la población; entre ellas a las instituciones educativas en todas sus etapas. Ante esta problemática, algunas de las soluciones adoptadas se han enfocado hacia la construcción de tanques de almacenamiento que permitan el aprovisionamiento del vital líquido por periodos de tiempo que se ajusten a los esquemas de racionamiento. Así mismo, esta tendencia de construcción de tanques
  • 16. 2 de almacenamiento de agua subterráneos ha venido acompañada de la subsecuente implementación de sistemas hidroneumáticos, a fin de garantizar las presiones mínimas en todos los puntos de salida de aguas blancas del sistema sanitario. La importancia que tiene un proyecto de abastecimiento y distribución de agua potable (implementación de un tanque subterráneo acompañado de un sistema hidroneumático) reviste en el hecho de que es un sistema seguro que garantiza las presiones de salida necesarias en cada una de las piezas sanitarias de un sistema dado, de conformidad con las regulaciones vigentes en materia sanitaria, así como condiciones de operatividad seguras y económicas, contrarrestando de este modo las deficiencias que presentan los sistema de tanque elevado, los cuales está en desuso por filtraciones, daños estructurales, riesgo de desplome, entre otros factores. Ante lo planteado, surge la necesidad apremiante de desarrollar un proyecto de ingeniería que permita la ejecución de un sistema de almacenamiento y distribución de agua potable en la escuela básica Delta Amacuro, ubicada en el Municipio Carirubana del Estado Falcón, el cual posea entre sus componentes un tanque subterráneo, sistema de bombeo (bombas, tubería de succión e impulsión, accesorios), compresor y tanque hidroneumático. La metodología a utilizada para el logro de los objetivos de esta investigación estuvo enfocada a la aplicación de unos instrumentos de recolección de datos (cuestionarios, guiones de entrevista no estructurada y listas de chequeo) a la población objeto de estudio, levantamientos planímetrico, así como el cálculo de las dotaciones diarias y presiones de salida necesarias, según la norma Sanitaria Venezolana para Proyectos de Construcción, Reparación, Reforma y Mantenimiento de Edificaciones. El análisis estructural del tanque subterráneo se efectuó por medio de simulaciones con el programa STAAD-Pro para su posterior chequeo. Es importante destacar que con la implementación de dicho sistema se lograran solucionar problemas asociados a al uso de agua potable (consumo personal, limpieza de las instalaciones, lavado de utensilio en el comedor, entre otros usos necesarios). El
  • 17. 3 presente proyecto de investigación se encuentra dividido en cuatro capítulos, descritos brevemente a continuación: a) Capítulo I. El problema: comprende el planteamiento del problema, los objetivos, la justificación y el alcance del trabajo de investigación. Por consiguiente, se expone los objetivos (generales y específicos) establecidos por los investigadores para proporcionar una solución a la misma. Así mismo, se detallan las razones que justifican las operaciones definidas para el diseño del sistema de almacenamiento y distribución de agua potable más adecuado cumpliendo con las normas establecidas por las leyes Venezolanas. b) Capítulo II: muestra el sustento teórico relacionado a la investigación, antecedentes de la Investigación, donde esta es relacionada con estudios que dan soporte al objetivo general del presente trabajo. Se presentan las bases teóricas entre las que destacan (memoria de cálculo, instalaciones sanitarias y tanque de almacenamiento). c) Capítulo III. “Marco Metodológico”, presenta la metodología empleada en el estudio, el diseño y el nivel de investigación que se utilizó, las características de la población y la muestra bajo observación. Así como también, las técnicas y estrategias de recolección y análisis y de la información. d) Capítulo IV: reseña los resultados (en base a gráficos estadísticos) producto de la aplicación de los instrumentos de recolección de datos (cuestionarios estructurados). Al mismo tiempo, se desglosan análisis pertinentes sobre la base de cada uno de los ítems con proyección a la población y área objeto de estudio, así como la información complementaria obtenida a partir de las entrevistas no estructuradas y de las listas de chequeo, producto de la observación directa de la problemática. e) Capítulo V: presenta una propuesta relacionada con el análisis efectuado en el capítulo anterior, enfocada en el diseño de un sistema de almacenamiento y
  • 18. 4 distribución de agua potable para la escuela básica Delta Amacuro, teniendo en cuenta los requerimientos hídricos de la institución para su adecuado funcionamiento y presiones optimas de salida en todos sus tramos.
  • 19. 5 CAPITULO I EL PROBLEMA. En este capítulo se desarrolla la problemática existente con la dotación de agua potable en la escuela básica Delta Amacuro del estado Falcón, Municipio Carirubana. Se detalla el planteamiento del problema de manera específica, se proponen los objetivos de la investigación, se justifica la realización de la misma y de delimita el alcance del trabajo. 1.1. Planteamiento del Problema. El ser humano desde su creación ha tenido la necesidad de establecer asentamientos que le permitan desarrollarse, procrear y delegar a las futuras generaciones las herramientas esenciales para hacer vida en la tierra. Dentro de sus principales necesidades para poder sobrevivir se encuentra el agua, el cual sabemos es un elemento fundamental para el ser humano, incluso se puede decir que es el elemento más importante para todos los seres vivos que habitan en el planeta. Según Acosta (2018), “El agua en el cuerpo humano es el componente principal; al momento del nacimiento, 75% del mismo está compuesto por agua y en la edad adulta este porcentaje se ubica en un 60%”. De igual manera, el suministro de agua potable es fundamental para la salud, la industria, la agricultura y la educación. Según los datos del World Resources Institute WRI (2019), actualmente más de 1.000 millones de personas viven en regiones con escasez de agua y hasta 3.500 millones podrían sufrir escasez de agua para el año 2025. Los países más afectados por la escasez de agua se encuentran en Oriente Medio y el Norte de África. Los cinco primeros países con mayor escasez de agua son: Kuwait, Bahrein, Emiratos Árabes Unidos, Egipto y Qatar. A pesar de que el ciclo del agua es continuo y perpetuo, el crecimiento demográfico hace que cada vez se necesite en mayor cantidad. Las mayores causas que generan este fenómeno son su gran demanda, el desperdicio indiscriminado (generado por la ignorancia y la poca conciencia de las personas) y la
  • 20. 6 falta de medios económicos para solucionar el déficit de servicios básicos de abastecimiento y saneamiento, así como la falta de sanciones ejemplares por la degradación y contaminación de los cursos de agua superficiales. La Oficina de la Organización para las Naciones Unidas (ONU) avocada a la Coordinación de Asuntos Humanitarios (OCHA), recientemente informó que varias regiones en Venezuela tienen un acceso limitado al agua, señalando además que “existía una necesidad urgente de asegurar servicios adecuados de agua, saneamiento e higiene en salud, nutrición, instalaciones de educación y protección”; la necesidad de la evaluación física e hidráulica periódica de las infraestructuras hidráulicas se ha convertido en uno de los aspectos fundamentales causantes del declive de la red de acueductos en las ciudades, imposibilitando garantizar su mantenimiento y funcionalidad. En este orden de ideas, el estado Venezolano ha establecido como temas priorizados en esta etapa de gobierno los asuntos relacionados al agua, la educación y la salud pública (Prensa presidencial, 2022). Es necesario mencionar que los planteles educativos de Venezuela, en todos sus niveles (básica, media, diversificada y universitaria) también sufren las consecuencias de la deficiencia en el servicio de agua, esto a causa de diversos problemas sanitarios, entre los cuales por su recurrencia podemos nombrar el daño en las instalaciones sanitarias debido a la falta de mantenimiento y la situación económica o riesgo país. Esta realidad no escapa del estado Falcón y específicamente en la ciudad de Punto Fijo (principal urbe), en la cual diversas instituciones educativas se han visto afectadas por el mal estado de las instalaciones sanitarias de aguas blancas. En este particular, se puede tomar como ejemplo la escuela básica Delta Amacuro, la cual posee un sistema de tuberías de distribución en mal estado y su operatividad es muy deficiente en cuanto a presiones de suministro. Este deficiente suministro de agua potable trae como consecuencia la carencia de higiene y salud en dicha institución, así como la proliferación de enfermedades transmisibles entre personas, relacionadas a la inadecuada limpieza del recinto
  • 21. 7 educativo, repercutiendo así en la calidad del proceso formativo y afectando un derecho humano fundamental como lo es la educación básica. Según lo antes planteado, se puede afirmar que de seguir esta situación, la institución en mención quedara fuera de servicio, sin posibilidad de ofrecer un mínimo de la operatividad requerida a modo prestar los servicios para la cual fue concebida. Debido a que la gran mayoría de niños, entre los 4 y 12 años de edad, pasan más de seis (06) horas en centros de educación básica (representando la cuarta parte del día) se considera que los estudios de la dotación y distribución de agua potable en estos centros son de suma importancia. Dichos estudios deben comprender: a) La recopilación de Información en el sector donde la edificación está ubicada, acerca de la continuidad del servicio y si las presiones son adecuadas, para escoger el sistema de distribución más adecuado. b) La determinación de la cantidad total de agua necesaria para la alimentación de los servicios sanitarios educacional, riego de jardines, otros fines. Esta dotación de agua en litros/días se determina de acuerdo a lo establecido en la Gaceta Sanitaria 4044 (Normas Sanitarias para Proyectos de Construcción, Reparación, Reforma y Mantenimiento de Edificaciones). c) La determinación de la sumatoria de unidades de gasto por pieza de acuerdo al diseño o diagrama de distribución correspondiente. Estas se determinan según la Gaceta Sanitaria 4044 (Normas Sanitarias para Proyectos de Construcción, Reparación, Reforma y Mantenimiento de Edificaciones). d) La determinación de los gastos probables simultáneos correspondientes en litros/segundos. e) Determinación de las pérdidas de presión por fricción, en el interior de los tubos la cual deberá tenerse en cuenta en la determinación de los diámetros de acuerdo al tipo de pieza sanitaria y el material de los tubos.
  • 22. 8 De lo antes descrito, se estableció la pertinencia del desarrollo de este trabajo de investigación, con miras a lograr el diseño de un sistema de almacenamiento y distribución de agua potable eficiente y constante a los baños, comedor, puntos de riego y limpieza de la escuela Delta Amacuro, necesario para el buen desenvolvimiento del proceso educativo y la mejora de la calidad del mismo. Para el establecimiento de estas mejoras, se desarrolló un proyecto de ingeniería civil que agrupó los elementos propios del diseño de instalaciones sanitarias, así como el cálculo estructural de tanques subterráneos de concreto armado provisto de sistema hidroneumático, donde el almacenamiento de agua sea la operación fundamental de las operaciones, logrando así proponer soluciones acertadas que garanticen el suministro de agua por un tiempo razonable, ante los recurrentes esquemas de racionamiento severos. 1.2.Formulación de las Interrogantes del Problema. Tomando en cuenta lo anteriormente expuesto y resaltando la importancia del estudio propuesto, se han formulado las siguientes interrogantes: ¿Cuál es la situación actual de la escuela básica Delta Amacuro, en cuanto al sistema de almacenamiento y distribución de agua potable? ¿Cuáles son las características en cuanto a presiones mínimas y continuidad en el suministro del agua potable en la escuela básica Delta Amacuro? En base a las anteriores interrogantes: ¿Cuál será el diseño más eficiente de almacenamiento y distribución de agua potable para escuela básica Delta Amacuro? 1.3. Objetivos. 1.3.1 Objetivo General. Diseñar el sistema de almacenamiento y distribución de agua potable para la escuela básica Delta Amacuro, del municipio Carirubana del Estado Falcón.
  • 23. 9 1.3.2 Objetivos Específicos. a) Diagnosticar la situación actual del sistema de almacenamiento y distribución de agua potable para la escuela básica Delta Amacuro. b) Diseñar hidráulicamente el sistema de almacenamiento y distribución de agua potable para la escuela básica Delta Amacuro. c) Realizar el análisis estructural del tanque de almacenamiento en concreto armado. d) Estimar los costos asociados al proyecto. 1.4. Justificación. En los próximos años el crecimiento de la población en nuestro país continuara en ascenso vertiginoso, por lo tanto las nuevas comunidades que surjan se verán afectadas por la falta de sistemas de dotación de agua potable eficientes que satisfagan sus necesidades de suministro. Ante esta problemática generalizada que se extrapola hacia los planteles educativos de la Península Paraguaná en el estado Falcón, se hace énfasis en la escuela básica Delta Amacuro, ubicada en la ciudad de Punto fijo, esto debido al gravísimo deterioro de sus instalaciones sanitarias y al deficiente suministro del vital líquido, lo cual genera una situación de insalubridad escolar y el deterioro notable en la calidad de la enseñanza. En tal sentido, resulta de especial interés establecer un sistema de almacenamiento y distribución de agua potable, que garantice las presiones de salida adecuadas. Aunado a esto, la presente investigación fundamenta su importancia en el hecho de que intenta solventar la problemática presentada en cuanto al suministro de agua potable en las instalaciones sanitarias de un centro de educación básica, la cual afecta directamente a un total de 256 usuarios (estudiantes con edades que oscilan entre los cuatro (04) y los doce (12) años, maestros, personal administrativo, trabajadores, entre otros). A su vez, la investigación servirá como proyecto piloto (genérico) para solventar dicha problemática en otras entidades educativas con similares características físicas, traduciéndose ello en un mejoramiento de la calidad de enseñanza de los estudiantes a
  • 24. 10 nivel regional, así como las condiciones laborales de sus empleados; todo ello de la mano con los temas actualmente priorizados por el estado Venezolano (Agua, educación y salud pública). En el mismo orden de ideas, el suministro eficiente de agua potable en los planteles de educación básica juega un papel importante en el proceso de aprendizaje, por cuanto, estos primeros años de educación son primordiales para forjar a los profesionales del futuro, capaces de plantear soluciones a los diversos problemas de la sociedad. Teniendo en cuenta lo anterior, la presente investigación (diseño del sistema de almacenamiento de agua potable por medio de un tanque subterráneo de concreto armado con capacidad tal que pueda abastecer la demanda escolar, así como un sistema de distribución del tipo tanque hidroneumático con bomba y compresor que garantice las presiones mínimas adecuadas de salida en cada una de las piezas sanitarias) se justifica desde los siguientes ámbitos: a) En el ámbito Social: al lograr diseñar un sistema de almacenamiento y distribución de agua que pueda suplir los días de racionamiento, influyendo en la mejora continua del proceso de enseñanza, así como la mejora de la calidad de vida de los estudiantes, personal docente, obreros y demás trabajadores. En materia de salud se podrá evitar la propagación de enfermedades gracias a una mejoría notoria en la higiene de quienes conviven en la institución educativa. En definitiva, se tratara de una acción enfocada a elevar la calidad de vida y por ende la calidad de la educación básica que en última instancia se traduce en un beneficio directo para la sociedad venezolana. b) En el ámbito Institucional-político: la Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda, así como la Gobernación del Estado Falcón y el gobierno Venezolano, por medio de este proyecto podrán estrechar sus lazos de cooperación institucional, a través de convenios, que permitan el favorecimiento de la calidad de la educación básica y una mejora notoria en el suministro de agua, en apego a los planes nacionales existentes y priorizados; pudiéndose extrapolar el proyecto de diseño del
  • 25. 11 sistema de almacenamiento y distribución de agua potable hacia recintos educativos que presenten características de deterioro similares. c) En el ámbito Teórico: esta investigación estudia la aplicabilidad de las teorías y basamentos legales existentes sobre ejecución de proyectos de instalaciones sanitarias de aguas blancas a una realidad existente. Entre dichas teorías podemos mencionar las desarrolladas en los libros AGUA de López (1990) e instalaciones sanitarias en los Edificios de Tata (2003), así como también los criterios técnicos establecidos en la norma sanitaria Gaceta Oficial 4044, entre otros. Aunado a esto, es importante mencionar que se realizaron cálculos estructurales del tanque subterráneo por medio de software reconocido mundialmente. d) En el ámbito académico, esta investigación podrá ser utilizada en la Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda como antecedente por los investigadores que realicen trabajos de investigación similares, aportando de esta manera al fortalecimiento de los proyectos relacionados con sistema sanitarios de suministro de agua potable en instalaciones educativas. 1.5. Delimitación de la Investigación. 1.5.1 Delimitación espacial. Esta investigación se desarrolló en la escuela básica Delta Amacuro, ubicada en la calle Argentina con calle Mariño, del casco central de Punto Fijo, municipio Carirubana del estado Falcón (Ver imagen satelital en anexo 1). 1.5.2 Delimitación temporal. La realización de este proyecto y el diseño del sistema de almacenamiento y distribución de agua potable para la escuela básica Delta Amacuro del municipio Carirubana del estado Falcón, se efectuó en un periodo de seis (06) meses, comprendido entre los meses de Abril del 2022 y Septiembre del año 2022.
  • 26. 12 1.5.3 Delimitación teórica. El fundamento teórico y la información necesaria para el diseño se hizo en base a datos recopilados in situ, es decir observando y haciendo un análisis de campo de la situación actual de las instalaciones sanitarias de la escuela básica Delta Amacuro, así como de la aplicación de un guión entrevista no estructurada (focalizado) a los usuarios de la escuela, representantes del consejo comunal del sector, entre otros. En el mismo orden de ideas, la gaceta oficial 4044 (normas sanitarias) sirvió de argumento legal para la investigación. A su vez, el presente estudio estuvo enmarcado dentro de las Líneas de Investigación “aprovechamiento del agua con fines de uso agrícola y abastecimiento de población”, perteneciente a la Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda.
  • 27. 13 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO. El presente capitulo se caracteriza por presentar los aspectos teóricos que fundamentan la investigación. Al respecto, Ander – Egg (2002:35) señala que en el marco teórico se expresan las proposiciones teóricas generales, las teorías específicas, los postulados, los supuestos, categorías y conceptos que han de servir de referencia para ordenar la masa de los hechos concernientes al problema o problemas que son motivo de estudio e investigación. Teniendo en cuenta lo antes planteado, se desarrollaran los supuestos teóricos que permitan orientar el desarrollo de la variable de estudio; diseño del sistema de almacenamiento y distribución, con la cual se procura trabajar en mejorar la calidad de la educación en la E.B. Delta Amacuro. 2.1 Antecedentes. A continuación se dan a conocer algunas investigaciones que han contribuido a explicar de manera particular o integrada aspectos importantes a tener en cuenta para el diseño de un sistema captación y conducción de aguas de lluvia y constituyen un aporte al estudio. Primero se muestran investigaciones nacionales que contribuyen al tema estudiado. Castillo y López (2016), realizaron un trabajo llamado “propuesta de diseño del sistema de distribución de agua potable de la cruz roja venezolana seccional Carabobo Valencia”. El objetivo principal fue proponer el diseño del sistema de distribución de agua potable de Cruz Roja. La metodología aplicada se basó en una investigación descriptiva y de campo. El método empleado consistió en determinar el área en estudio, especificando un marco de referencia físico mediante la demarcación de progresivas. Asimismo, se
  • 28. 14 procedió a realizar un estudio minucioso con respecto al tipo de consumo según la clasificación, para la cual se realizó un diseño de sus instalaciones sanitarias presentando la metodología que se debe aplicar al realizar este tipo de diseños apegado a lo establecido en la Gaceta Nro. 4044 (Normas sanitarias para proyecto, construcción, reparación, reforma y mantenimiento de edificaciones). La contribución de este trabajo de investigación está enfocada en la metodología a seguir para realizar un correcto diseño de una red de distribución de aguas blancas en edificaciones. Por su parte; Zambrano (2015), realizo en la universidad Católica de la ciudad de Guayaquil un trabajo de investigación denominado “dotación de agua en los centros educativos en la ciudad de Guayaquil” Ecuador”, cuyo objetivo de investigación fue analizar los datos de consumo de agua potable en centros educativos de Guayaquil y así estimar la dotación de agua potable. La metodología empleada fue de carácter no experimental, descriptivo, transversal y bibliográfico. El principal aporte de este trabajo de investigación radica en la metodología para la estimación de la dotación en función de los esquemas de racionamiento. A su vez, Montes (2018), realizo un trabajo de investigación titulado: “análisis hidráulico del sistema de bombeo a través de tanque hidroneumático para el abastecimiento de agua potable en un edificio vertical”, presentado ante la universidad Nacional Santiago Antúnez de Mayolo, Perú. Dicho trabajo de investigación hace referencia al abastecimiento de agua potable en un edificio habitacional por medio de tanques hidroneumáticos, con el fin de mejorar la distribución de agua. Se calcularon las necesidades actuales y futuras de caudal para posteriormente seleccionar los equipos de bombeo necesarios, calcular el estanque subterráneo y los diámetros de las tuberías que necesita el sistema. Adicionalmente se determinaron ciclos de bombeo idóneos y presiones mínimas de encendido, a modo de verificar el funcionamiento del mismo. Su principal aporte estriba en que ofrece una metodología estructurada para el cálculo y diseño del tanque hidroneumático, desde el punto de vista estructural e hidráulico.
  • 29. 15 Por último, Quiroz (2018) realizó en su trabajo de investigación un “diseño de instalaciones sanitarias para el costo óptimo de un proyecto de edificación multifamiliar”, cuyo objetivo de la investigación fue brindar un diseño de instalaciones sanitarias con costes de construcción atractivos. La población estuvo conformada por un edificio de interés social construido en la ciudad del Callao, Perú, en el cual se implementó un sistema de cisterna – tanque elevado, acoplado a un sistema de presión constante, el cual incluye cálculos de dotación contra incendios; todo de conformidad a las normas legales IS.010 – Instalaciones sanitarias para edificaciones. Se revisaron los diseños de las instalaciones sanitarias proyectadas, para luego proponer un nuevo diseño y sus respectivos cálculos de agua potable. El principal aporte de este trabajo de investigación radica en el contenido de las bases teóricas relacionadas al sistema de distribución de agua potable mediante la metodología tanque subterráneo–tanque elevado–sistema hidroneumático y las predicciones presupuestarias, las cuales son similares a las necesarias en este trabajo de investigación, así como la estructuraciones de costos más viables para este tipo de proyecto. La revisión de las anteriores investigaciones ofrece una visión general de la importancia que tiene un adecuado diseño de red de distribución de aguas blancas. Cabe mencionar que, dichas investigaciones se relacionan entre sí porque se orientan a la calidad que debe poseer un sistema de almacenamiento y distribución de aguas blancas, orientadas en las normas legales y las mejores prácticas de diseño; lo cual será de gran valor a los fines de obtener un buen resultado en la realización de este proyecto de investigación.
  • 30. 16 2.2 Bases Teóricas. 2.2.1 Diseño. Un diseño es la expresión de una idea que soluciona de forma innovadora un problema concreto y sirve de guía para llevarlo a la práctica, es decir, para construirlo y evaluarlo. De todas las ramas de la ingeniería, los planos de construcción en las obras civiles son la expresión más popular de diseño. Con el tiempo han alcanzado un buen nivel de accesibilidad y muchísimas personas sin formación técnica pueden entenderlos sin mayor explicación. Para esta investigación el diseño corresponderá a una ingeniería básica y detalle en cuanto a los cálculos sanitarios y estructurales, memoria, salida del software ip3-aguas blancas, dimensionamiento y planos. 2.2.2 Memoria de cálculo del proyecto. Según Norma Venezolana COVENIN 2000-88 (1988), la memoria de cálculo es un documento descriptivo donde se reflejan de manera exhaustiva los procedimientos aplicados, en este caso, para el cálculo de determinada estructura, sistema sanitario, etc. y el dimensionamiento de cada uno de sus elementos. 2.2.3 Salas sanitarias. Según Castillo y López (2016), se refiere a los espacios que existen dentro de una edificación conformados por un conjunto de piezas sanitarias distribuidas correctamente, para que los usuarios puedan realizar sus necesidades fisiológicas de manera cómoda. La distribución de las mismas se debe hacer según lo estipulado en la gaceta 4044 en su apéndice tres (3) (ver figura 1).
  • 31. 17 Figura Nº 01. Espacios mínimos para la instalación de las piezas sanitarias. Fuente: Gaceta Oficial de República de Venezuela N° 4044 (1988). 2.2.4 Planos de instalaciones sanitarias. Según Lozano (2013), Comprenden los planos en planta, isometría y detalle correspondientes a las tuberías de aguas blancas, aguas servidas, aguas de lluvia, equipo de bombeo y sistemas hidroneumáticos. En el desarrollo de estos planos se requiere especial atención a las normativas sanitarias vigentes. En esta serie de planos deben incluirse además de planos de planta, los planos de detalles e isometrías a diferentes escalas de los sanitarios, cocinas, Lavamopas y otros ambientes que requieren este tipo de instalaciones.
  • 32. 18 2.2.5 Símbolos usados en planos de sistemas de distribución de agua potable. Lozano (2013), especifica en su trabajo algunos de los símbolos que se emplean en la construcción de los planos de agua potable. Los mismos se muestran en cuadro 1 y serán los usados en los planos esta investigación. Cuadro Nº 01. Símbolos usados en los planos de distribución de agua potable. Fuente: Lozano (2013). 2.2.6 Ingeniería sanitaria. Según el artículo “Ingeniería sanitaria” (2015), La ingeniería sanitaria se orienta a la gestión, planeación análisis, diseño, desarrollo e implementación de tecnologías apropiadas que buscan ofrecer alternativas de solución a los diversos problemas de la comunidad y su entorno, haciendo uso de las tecnologías de punta en los diversos campos de las ciencias y del quehacer humano. Constituye entonces, parte fundamental en la solución a los problemas de salud y medio- ambiental, una actividad que mediante la elaboración de modelos aplicados a la condición ambiental, busca conservar, mejorar y garantizar la salud pública y el bienestar de la comunidad.
  • 33. 19 2.2.7 Instalaciones sanitarias Según Alvarado y Feo (2006), Las instalaciones sanitarias son el conjunto de tuberías, accesorios de diferentes diámetros y materiales que se encuentras dentro del límite de propiedad de la edificación, que están destinados a suministrar y alimentar de agua fría y caliente a las piezas sanitarias y demás servicios en la edificación; transportar hasta su descarga final a las edificación, las aguas servidas y pluviales, además de establecer trampas hidráulicas o ventilaciones cloacales, para evitar que los gases y malos olores producidos por la descomposición de las materias orgánicas acarreadas, salgas a sitios habitables de la edificación a través de las piezas sanitarias producto del arrastre de los sellos de agua. 2.2.8 Tuberías del sistema de distribución. La gaceta oficial N° 4044 (1988), sostiene que los diámetros de las tuberías de distribución interna de la edificación, se calcularán de acuerdo al Capítulo XIX “Del cálculo de las tuberías del sistema de distribución de agua de la norma sanitaria 4044. Los diámetros de las tuberías del sistema de distribución de agua de las edificaciones, se calcularán de acuerdo con los gastos probables obtenidos en función de las unidades de gastos que se asignaran a las piezas sanitarias a servir de acuerdo con las tablas 33 y 34 según el artículo 293. 2.2.8.1 Tuberías y Accesorios de Agua Potable. Según Drozd y Ramírez (2010), Se pueden encontrar de los siguientes materiales: a) Hierro galvanizado: Son las de mayor uso junto con las de plástico, por su mayor durabilidad; uso de accesorios del mismo material en las salidas de agua, menor riesgo de fractura durante su manipulación.
  • 34. 20 b) Plástico: PVC rígido para conducción de fluidos a presión SAP (Standard Americano Pesado). Estas tuberías se fabrican de varias clases: clase 15, clase 10, clase 7.5 y clase 5, en función a la presión que pueden soportar. c) Polietileno de alta densidad (PDAD): Es un polímero de la familia de los polímeros alofónicos (como el polipropileno), o de los polietilenos. Es un polímero termoplástico conformado por unidades repetitivas de etileno. Se designa como HDPE (por sus siglas en inglés, High Densita Polyethylene) o PEAD (polietileno de alta densidad). Este material se encuentra en envases plásticos desechables. Poseen alta resistencia a la corrosión y a los cambios de temperatura, tienen superficie lisa, sin porosidades, peso liviano y alta resistencia al tratamiento químico de aguas con gas cloro o flúor. 2.2.8.2 Tubería de aducción. La aducción es aquel componente a través del cual se transporta agua cruda, ya sea a flujo libre o presión hasta el sistema de distribución. 2.2.8.3 Soporte de las tuberías. García Pereira (2004) en el manual de instalaciones sanitarias explica: “que en caso de existir tuberías colgadas, estas se fijaran a la estructura mediante soportes, con una separación máxima de 3 m. El montante vertical irá soportado por abrazaderas horizontales desliñadas según el ducto y sitio que aloje la tubería. Se colocarán apoyadas en cada placa de entrepiso” (p.6). 2.2.9 Red de distribución. Según Mavarez (2009), una red de distribución representa el conjunto de tuberías y accesorios utilizados para distribuir el agua a las diferentes piezas sanitarias.
  • 35. 21 2.2.9.1 Partes de la red de distribución. a) Ramal principal: es el que distribuye el agua desde el tanque de almacenamiento hasta los sub-ramales o montantes. b) Montante: es el que distribuye el agua desde el ramal principal a todos los pisos de la edificación. c) Sub-ramales: tendidos de tuberías que realizan la función de llevar agua desde el ramal principal o montante a todas las salas sanitarias por piso. 2.2.10 Tanque de almacenamiento (Bajo). Según Lozano (2013), quien describe tanque bajo o subterráneo de la siguiente manera: “Depósito de almacenamiento ubicado en la parte baja de una edificación. Generalmente construidos a base de concreto armado (ver figura 2), Para esta investigación se proyectara tanque subterráneo de concreto armado. Figura Nº 02. Detalle tanque Bajo. Fuente: Gaceta Oficial 4044 (1988).
  • 36. 22 2.2.11 Tanque elevado. Es aquel que cuenta con un tanque de almacenamiento en la parte superior de la edificación (TE). La línea de aducción alimenta directamente al TE y de allí por gravedad abastece a toda la edificación. Este sistema se muestra de manera esquemática en el siguiente gráfico. Figura Nº 03. Sistemas de distribución, tanque elevado. Fuente: Lozano (2013). 2.2.12 Diseño hidráulico. El diseño hidráulico del tanque se basa en el dimensionamiento de sus accesorios, los cuales son: acceso al interior del tanque, caja de válvulas, la salida a la red de distribución, respiración, escaleras marinas y tubería de aducción, tubería de llenado por cisterna, tubería de rebose, tubería de limpieza o pulga, válvula de compuerta, válvula check, tapa pasa-hombre. 2.2.13 Dotación Diaria. De acuerdo al artículo “Dotación en Sistema de Agua Potable” (2010), Se define dotación diaria como la cantidad de agua que se asigna para cada habitante y que incluye el consumo de todos los servicios que realiza en un día medio anual, tomando en cuenta las pérdidas. Esta dotación es una consecuencia del estudio de las
  • 37. 23 necesidades de agua de una población, quien la demanda por los usos siguientes: para saciar la sed, para el lavado de ropa, para el aseo personal, la cocina, para el aseo de la habitación, para el riego de calles, para los baños, para usos industriales y comerciales, así como para el uso público. La dotación no es una cantidad fija, sino que se ve afectada por un sin número de factores que la hacen casi característica de una sola comunidad; sin embargo, se necesita conocer de ante mano estos factores para calcular las diferentes partes de un proyecto. La dotación, representa el consumo diario de agua requerida por la edificación para su funcionamiento, su cálculo se realiza con base al tipo de edificación con la cual se está trabajando, de acuerdo con lo indicado en el capítulo VII (artículos 108 al 116) de la gaceta oficial Nº 4044 de (1988), en este caso como se trata de una edificación de tipo planteles educacionales la dotación será determinada de acuerdo a lo expuesto en los artículos que apliquen de la norma sanitaria citados a continuación: Artículo 110: la dotación para edificaciones destinadas a uso del tipo planteles educacionales será: a) Con Alumnado Externo → Dotación= 40 lts/alum/día. b) Con Alumnado Semi-interno → Dotación= 70 lts/alum/día. c) Con Alumnado interno o residente → Dotación= 200 lts/alum/día. 2.2.14 Métodos para el cálculo de sistemas de distribución de agua. Existen dos técnicas de cálculos para sistemas de distribución de aguas los cuales son el método de Hardy Croos y el método de Hunter, sin embargo en sistemas de distribución en edificaciones el método empleado es el de Hunter, ya que asigna a cada pieza sanitaria un número de unidades de gastos al que corresponde un determinado gasto probable.
  • 38. 24 2.2.15 Método de Hunter. Según Lozano (2013) Se define el método de Hunter de la siguiente manera: Para aplicar la teoría de las probabilidades en la determinación de los gastos el Dr. Roy B. Hunter de la oficina nacional de normal de los Estados Unidos de América; considero que el funcionamiento de los principales muebles que integran una instalación sanitaria, pueden considerarse como eventos puramente al azar. Hunter definió como “unidad de mueble e unidad de gasto W” a la cantidad de agua por un lavabo de tipo domestico durante un uso del mismo. Habiendo definido la unidad mueble, determinó la equivalencia de unidades mueble para los aparatos sanitarios más usuales y basado en el cálculo de las posibilidades, obtuvo el tiempo de uso simultaneo de los muebles y de aquí los gastos en función del número de unidades de mueble. 2.2.16 Unidad de gasto. Según Lozano (2013) Se define unidad de gasto como: “La suma de los consumos de agua de los artefactos o locales sanitarios del edificio. Es necesario este dato para poder determinar el diámetro de la conexión. Su unidad viene expresada en litros/segundo”. Según el capítulo XIX de la Gaceta Oficial 4044, cuando se tiene abastecimiento solo de agua fría las unidades de gasto se calcularán con la primera columna de las tablas 2.4 y 2.5 respectivamente, de necesitarse agua fría y caliente las unidades de gastos se determinarán con la segunda y tercera columna de las tablas ya mencionadas. 2.2.17 Diámetros mínimos, gastos y presiones mínimas en las tuberías. Según la gaceta 4044 en el capítulo XIX menciona que, los diámetros mínimos serán los indicados en la tercera columna de la tabla 2.6, los gastos y las presiones mínimas serán los indicados en la cuarta y quinta columna respectivamente de la tabla ya mencionada.
  • 39. 25 Cuadro Nº 02. Diámetros, Gastos y Presiones requeridos en los puntos de las piezas sanitarias. Fuente: Gaceta Oficial (1988). 2.3Longitud Equivalente. Tramo recto de tubería, de material, diámetro y longitud determinados, donde se produce una pérdida de carga igual a la que se produciría por una válvula, llave o cualquier otra pieza de conexión.
  • 40. 26 Figura Nº 04. Esquema Tanque Hidroneumático Fuente: López (1988). 2.3.1 Sistema Estanque Bajo-Equipo Hidroneumático. Según Gustavo Tata (2003), consiste en un sistema de distribución ascendente el cual surge principalmente por lo riesgoso y antiestético que resulta la presencia del estanque elevado y lo difícil que resulta simular este efecto, así como también los problemas estructurales que conllevan la existencia de un volumen determinado de agua en la parte superior del edificio tanto desde el punto de vista sísmico como de recargo de la estructura. Los componentes del Sistema Hidroneumático son principalmente: 1. Tanque Subterráneo (bajo) 2. Sistema de Bombeo Formado por: 2.1Bombas. 2.2Tubería de Succión.
  • 41. 27 2.3Tubería de Impulsión. 2.4Accesorios. 3. Compresor. 4. Tanque Hidroneumático. El principio de ascenso de agua en este sistema está basado en la ley de Boyle- Mariotte, su funcionamiento genérico consiste en una bomba que succiona agua del tanque subterráneo y la inyecta a presión a un tanque hermético que contiene aire generándose presiones desde la mínima (P2) hasta la máxima (P1). Debido a estas presiones al abrirse un determinado grifo el agua asciende Figura Nº 05. Sistemas de estanque bajo - Equipo Hidroneumático Fuente: Gaceta Oficial 4044 (1988).
  • 42. 28 2.3.2 Electrobombas. Según Lozano (2013), “todo proceso que involucre el transporte de líquido, ya sea para elevarlo a un nivel más alto o hacerlo fluir por una tubería requiere de una bomba, llamada también electrobomba”. Se utilizan para desplazar el líquido desde un sitio de menor altitud o presión hacia un lugar con mayor altitud o presión. Esto quiere decir que una bomba de agua puede ayudar a sacar agua de un pozo o a llevar el agua hacia los pisos más altos de un edificio. 2.3.3 Aspectos a considerar en el diseño de la red. Villasmil (2008) explica en su manual de suministro y distribución de agua potable, que el diseño de la red de distribución de agua a los distintos puntos de consumo de la edificación está influenciado por varios aspectos entre ellos se encuentran los técnicos y económicos (p.12). 2.3.3.1 Técnicos. a) Presión existente de la red urbana en la zona. b) Altura de la edificación. c) Uso de la edificación. 2.3.3.2 Económicos. a) Inversión inicial del sistema. b) Costo de mantenimiento (de acuerdo al nivel de ingresos del usuario). c) En cualquiera de los tipos de suministro, el diseño y cálculo de la distribución debe considerar los siguientes criterios: c.1) El trazado debe efectuarse considerando la distribución más adecuada para el tipo de suministro existente. c.2) Establecer recorridos cortos y eficientes a fin de reducir las longitudes de tuberías y seleccionar los diámetros adecuados para conducir los caudales
  • 43. 29 dentro de las velocidades permisibles a fin de reducir las pérdidas de carga hidráulica en su recorrido por la tubería. c.3) Racionalizar la utilización de piezas de conexión con lo cual se reducirá el costo y se hará más eficiente el funcionamiento hidráulico minimizando las pérdidas de carga de la red. c.4) Sectorizar la red utilizando llaves de paso para cada zona de consumo de agua potable. 2.3.4 Trazado de tuberías y accesorios. Comprende los planos preliminares en planta, isometría y detalle correspondientes a las tuberías de aguas blancas, tanque subterráneo, equipo de bombeo y sistemas hidroneumáticos. En el desarrollo de estos planos se requiere especial atención a las normativas sanitarias vigentes. En esta serie de planos deben incluirse además de planos de planta, y de ser posibles isometrías a diferentes escalas de los sanitarios. 2.3.5 Análisis estructural. Es el uso de las ecuaciones de la resistencia de materiales para encontrar los esfuerzos internos, deformaciones y tensiones que actúan sobre una estructura resistente, como edificaciones o esqueletos resistentes de maquinaria. Igualmente el análisis dinámico estudiaría el comportamiento dinámico de dichas estructuras y la aparición de posibles vibraciones perniciosas para la estructura. Para el caso que nos ocupa el cálculo estructural del tanque subterráneo en concreto armado se realizara con el software staad.pro. El diseño estructural del tanque de almacenamiento, debe considerar las dimensiones adecuadas de cada una de sus partes que aseguren su buen funcionamiento, así como analizar las que actuarán sobre él y definir el material de refuerzo necesario para amortiguar los efectos de las cargas que actúan en cada uno de sus elementos.
  • 44. 30 2.3.6 Presión lateral de tierra. Para el correcto diseño de estructuras de contención como muros o estructuras similares, se hace indispensable estimar las presiones laterales que genera el terreno sobre estas, con el fin de garantizar un correcto funcionamiento y la estabilidad del talud. El suelo ejerce sobre el muro, unas fuerzas que tiende a desestabilizarlo, estas fuerzas son las que se conocen como empujes de tierra y su valor cambia de acuerdo a las condiciones que este posea, como parámetros del suelo y condiciones de drenaje. Los empujes sobre el muro pueden ser de los siguientes: Figura Nº 06. Naturaleza de la presión lateral de tierra Fuente: Braja Das (2012). Empuje Activo: En este caso el terreno ejerce fuerza sobre el muro, producto de las deformaciones que sufre el suelo. Empuje Pasivo: Contrario al empuje activo es el muro quien ejerce fuerza sobre el suelo, produciendo una acción de compresión y el terreno es quien reacciona. Empuje de reposo: Este se produce cuando el terreno empuja sobre el muro, pero las deformaciones producidas en el muro son muy pequeñas, prácticamente despreciables. Para el caso del modelamiento estructural del tanque tomaremos este empuje ya que los muros del tanque se encuentran impedidos de movimiento lateral por estar empotrados en su base a través de vigas de riostra y en la parte superior por la tapa y vigas de corona vaciadas monolíticamente.
  • 45. 31 Ko ≈ 1 - sen Ø Dónde: Ko: coeficiente de empuje de reposo Ø: Angulo de fricción del terreno 2.3.7 Cómputos Métricos. Según COVENIN MINDUR 2000-92 Mediciones y codificación de partidas para estudios, Proyectos y Construcción (1992): Calculo detallado de las cantidades de la obra, el cual se hace sobre planos utilizando planos marcados y planillas de desarrollo, presentes en forma de partidas. Sirven para realizar el presupuesto en sitio, el cual consiste en la verificación en sitio de las cantidades de obra realmente ejecutada denominada mediciones de obra. Costos Económicos. Es la cuantificación de los recursos necesarios para la producción de un bien y se expresa en términos monetarios. El costo de una obra o partida involucra la suma de varios elementos los cuales se pueden descomponer en Costos Directos y Costos Indirectos. a) Directo: Son aquellos que se identifican claramente en el proceso constructivo de un bien y están determinados por la suma de los costos de los materiales, equipos y mano de obra. b) Indirecto: Son aquellos que no se pueden relacionar claramente en el proceso constructivo de un bien y que se deben considerar de alguna manera. Están constituidos por los gastos generales de la empresa o gastos de operación, más los gastos que no correspondan a materiales, equipos y mano de obra; incluyendo el personal técnico y la utilidad como lo son: Gastos Generales, Utilidad y Financiamiento de ser necesario.
  • 46. 32 2.3.8 Partidas del Proyecto. Consiste en la descripción de una actividad a ejecutar dentro de un proceso constructivo que abarca la metodología de ejecución. La descripción y unidad de medida de cada partida está relacionada con especificaciones técnicas que generalmente son las establecidas en la norma Covenin (carreteras, edificios, etc.). 2.3.9 Presupuesto. Se entiende por presupuesto a un conjunto de partidas debidamente descritas expresadas en un formato normalizado, presentadas en forma secuencial, codificas con unidad de medidas y cantidades que al multiplicarse por su precio unitario resulta el total de esa partida. Finalmente la sumatoria de los totales por partida, arroja el total general del presupuesto de la obra. 2.3.10 Análisis de Precios Unitarios. Según Mata (2015) un análisis de precios unitarios descompone el precio en sus componentes de materiales, equipos, mano de obra, gastos generales, utilidad y administración; además de que expresa la incidencia de estos componentes en la producción de una unidad de medida de una partida. Los análisis se acostumbran a presentar en planillas especialmente diseñadas (Ver Gráfico 03). El análisis se inicia con el estudio del alcance de la partida o tarea objeto del estimado, para ello debe estudiarse la información técnica disponible: Planos, especificaciones, normas que describen la partida. De este estudio deben determinarse los materiales necesarios y el método constructivo más idóneo. El método constructivo determinará la combinación de equipo y mano de obra, necesario para la ejecución de la partida, esta combinación definirá a su vez el rendimiento, es decir, la cantidad de unidades producidas por unidad de tiempo, que es generalmente un día.
  • 47. 33 2.4 Bases Legales. Las bases legales se encuentran constituidas por todas aquellas leyes que sobre la materia de estudio se han dictado en el país. En relación a lo señalado por Palella y Martins (2004), las bases legales se refieren a la normativa jurídica que sustenta el estudio, desde las Leyes, Reglamentos, Normas, Resoluciones y Decretos, entre otros. En este aspecto se tratará el marco legal que sustenta la estructura jurídica de la presente investigación.  Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (1999) Capítulo I. Artículo 304: “Todas las aguas son bienes de dominio público de la Nación, insustituibles para la vida y el desarrollo. La ley establecerá las disposiciones necesarias a fin de garantizar su protección, aprovechamiento y recuperación, respetando las fases del ciclo hidrológico y los criterios de ordenación del territorio.” Del Poder Público Nacional. Artículo 178: Son de competencia del Municipio del Gobierno y administración de sus intereses y la gestión de las materias que le asignen esta constitución y las leyes nacionales, en cuanto concierne a la vida local, en especial la ordenación y promoción del desarrollo económico y social, la dotación y prestación de los servicios públicos domiciliario, la aplicación de la política referente a la materia inquilinaria con criterio de equidad, justicia y contenido de interés social, de conformidad con la delegación prevista en la ley que rige la materia, la promoción de la participación, y el mejoramiento, en general, de las condiciones de vida de la comunidad, en las siguientes áreas: Ordinal 6. Servicio de agua potable, electricidad y gas doméstico; alcantarillado, canalización y disposición de aguas servidas; cementerios y servicios funerarios.
  • 48. 34  Ley Orgánica Para la prestación de los servicios de agua potable y de saneamiento (2001) Artículo 3: Los principios que rigen la prestación de los servicios públicos regulados en esta Ley son los siguientes: a) La preservación de la salud pública, el recurso hídrico y el ambiente. b) El acceso de todos los ciudadanos a la provisión de los servicios de agua potable y de saneamiento. c) El equilibrio entre la protección de los derechos y obligaciones de los suscriptores y la de los prestadores de los servicios. d) La calidad de los servicios públicos materia de esta Ley. e) La adopción de modelos de gestión basados en criterios de calidad, eficiencia empresarial, confiabilidad, equidad, no discriminación y rentabilidad. f) La transparencia en las decisiones e imparcialidad de tratamiento a todos los prestadores de los servicios y suscriptores.  Normas Sanitarias para el Proyecto, Construcción, Ampliación, reforma y Mantenimiento de las Instalaciones Sanitarias para Desarrollos Urbanísticos Publicado en Gaceta Oficial según el Decreto N° 4.103 en Caracas el viernes 2 de junio de 1989. Artículo.14: “En todo desarrollo urbanístico deberá suministrarse agua potable para uso en las parcelas destinadas a construcción de edificaciones y en las áreas definidas de uso público, en cantidad suficiente y en forma permanente, para llevar a cabo las actividades que en ellos esté permitido realizar. La calidad del agua a suministrarse deberá satisfacer los requisitos exigidos en las “Normas Sanitarias de Calidad de Aguas”, del Ministerio de Sanidad y Asistencia Social.” Artículo. 16: “La cantidad de agua a suministrar por día a cada parcela, lote o área definida que forma parte de un desarrollo urbanístico, deberá establecerse de
  • 49. 35 acuerdo con sus usos y aprovechamiento, con su zonificación y las áreas máximas de construcción.  Normas Sanitarias para Proyectos de Construcción, Reparación, Reforma y Mantenimiento de Edificaciones. Publicado en Gaceta Oficial según el Decreto N° 4044 en Caracas el martes 6 de abril de 1988. Capitulo XI (artículos 160, 161, 162). Cabe destacar que dicho artículos explican, cuanto debería ser la capacidad útil de los estanques, para ello se tienen las siguientes condiciones: a) Cuando no solamente exista estanque elevado, su capacidad útil será cuando menos igual a la dotación diaria de la edificación. b) Cuando sea necesario emplear una combinación de estanque bajo, bombas de elevación y estanque elevado, debido a presión insuficiente en el acueducto público, la capacidad útil del estanque bajo no será menor de las dos terceras partes de la dotación diaria y la capacidad útil del estanque elevado no será menor de la tercera parte de dicha dotación. c) Cuando se empleen sistemas hidroneumáticos o sistemas de bombeo directo, la capacidad útil del estanque bajo, será por lo menos igual a la dotación diaria de la edificación. Cuadro Nº 03. Diámetro mín. de aducción, tomando en cuenta la dotación diaria y capacidad de tanque elevado. Fuente: Gaceta Oficial 4044, tabla 20 (1988).
  • 50. 36 Artículo 168: La tubería de aducción desde el abastecimiento público, hasta los estanques de almacenamiento deberá calcularse para suministrar el consumo total diario de la edificación en un tiempo no mayor de 4 horas. Esta tubería deberá estar provista de su correspondiente llave de paso Artículo 181: Cuando en los sistemas de abastecimiento de agua de las edificaciones, se requiera la instalación de bombas y motores, estos deberán ubicarse en ambientes adecuados que satisfagan como mínimo, los siguientes requisitos): g) Altura mínima del local: 2,10 metros. h) Pisos impermeables con pendiente mínima del 2% hacia desagües previstos. i) Puerta de acceso con posibilidad de apertura total y dotada de cerradura. j) Iluminación y ventilación adecuadas. k) Espacio libre mínimo de 50 cm. por lo menos en dos de los lados del conjunto bomba motor, para permitir su fácil reparación o remoción. l) Con acceso libre desde áreas comunes de la edificación. Artículo 182: las bombas y motores deberán ubicarse a una distancia mínima de un metro de los linderos delas parcelas, e instalarse sobre fundaciones de concreto, adecuadamente proyectadas para absorber las vibraciones. La altura mínima de estas fundaciones, deberá ser de 0,20 metros sobre el nivel del piso. Artículo 184: Los diámetros de las tuberías de impulsión de las bombas se determinarán en función del gasto de bombeo, pudiendo seleccionarse de la Tabla 22 o justificarse mediante los cálculos respectivos. Por medio de todas estas normativas, leyes y decretos mencionados, se tendrá mayor sustento legal que servirán de guía para el diseño del sistema del sistema de almacenamiento y distribución de aguas blancas.
  • 51. 37 Cuadro Nº 04. Diámetro de la tubería de impulsión de las bombas. Caudal de bombeo (l/s) Diámetro de la tubería Impulsión Hasta 0,85 3/4" de 0,86 a 1,50 1” de 1,51 a 2,30 1 ¼” de 2,31 a 3,40 1 ½” de 3,41 a 6,00 2” de 6,01 a 9,50 2 ½” de 9,51 a 13,50 3” de 13,51 a 18,50 3 ½” de 18,51 a 24,00 4” Fuente: Gaceta Oficial 4044, tabla 22 (1988). 2.5 Sistema de Variables. Según Arias, F (2012), una Variable es una característica o cualidad; magnitud o cantidad, que puede sufrir cambios, y que es objeto de análisis y medición en una investigación. Para este caso la variable fue operacionalizada de acuerdo con los objetivos de la investigación, tomando en cuenta las dimensiones a estudiar, sus indicadores e instrumentos de recolección.
  • 52. 38 Cuadro Nº 05. Operacionalización de Variables de la Investigación. VARIABLE DEFINICIÓN CONCEPTUAL DEFINICIÓN OPERACIONAL DIMENSIÓN INDICADORES Sistema de Almacenamiento y Distribución de Agua Potable. Se Define como El conjunto de las instalaciones encargadas de canalizar el agua desde la red de distribución urbana hasta los puntos de consumo en el interior de las edificaciones. (Garrido L, 1997) Conjunto de elementos funcionalmente ordenados en un sistema para el almacenamiento y distribución de las aguas blancas con la finalidad de dotar las edificaciones en los puntos de consumo con presiones adecuadas. (Maldonado, 2021) Problemática del sistema sanitario de aguas blanca Red de distribución Aducción interna Tanque elevado existente Presiones de salida Funcionamiento de piezas Diseño de instalaciones sanitarias de aguas blancas. Dotación de agua Aducción y tanque bajo Trazado de tuberías y accesorios Sistema estanque bajo – equipo hidroneumático Memoria de Calculo Planos definitivos Análisis estructural del tanque de almacenamiento Salida software Estimación de costos asociados al proyecto Cómputos métricos Presupuesto. Fuente: Elaboración propia (2022).
  • 53. 39 CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO. El siguiente capítulo contiene una descripción detallada de la estructuración y métodos que se utilizada para llevar a cabo el trabajo de investigación, todo ello partiendo de lo planteado por Arias (2006), donde expresa que al elegir el tipo de trabajo a realizar es conveniente tomar en consideración los objetivos del estudio, ya que estos contribuirán a determinar si se hará una investigación con un diseño, tipo y nivel determinado. Aunado a esto, se describieron criterios utilizados para la selección de la población, técnicas e instrumentos de recolección de datos, así como el procedimiento detallado para desarrollar la investigación. 3.1 Tipo de la Investigación. La investigación presentada es de tipo “explicativa”, que según Arias (2006) “se encarga de buscar el porqué de los hechos mediante el establecimiento de relaciones causa-efecto”. También es de tipo “descriptiva” ya que según Arias (2006) “consiste en la caracterización de un hecho, fenómeno, individuo o grupo, con el fin de establecer estructura o comportamiento”. En correspondencia con esta definición una investigación es descriptiva cuando detalla los procesos, teorías, características, principios inherentes a la temática en estudio. Específicamente se hace una descripción de los procesos, problemas (oportunidades de diseño) y causas de los mismos los alumnos, maestros y todo el personal que labora en escuela básica Delta Amacuro. 3.2 Diseño de la Investigación. El diseño de la presente investigación está asociada a la de campo y está sustentada por Arias (2006) quien manifiesta que “una investigación de campo es aquella que consiste en recolectar datos de manera directa de acuerdo a la realidad donde ocurren los hechos, sin manipular o controlar variable alguna”. Siguiendo este orden de ideas, en esta investigación la información fue recolectada en
  • 54. 40 el mismo lugar donde ocurren los hechos, en este caso la escuela básica Delta Amacuro, municipio Carirubana del estado Falcón. Al mismo tiempo, este tipo de diseño permite al investigador el análisis y discusión de resultados para llevar a cabo el proyecto factible que según Balestrini (2008), “es una proposición sustentada en modelo operativo, orientado a resolver un problema planteado o a satisfacer necesidades en una institución o campo de interés nacional”. En tal sentido, la presente investigación se refiere a un proyecto factible porque consiste en la investigación, elaboración y desarrollo de una propuesta de diseño de sistema de almacenamiento y distribución de aguas blancas para la escuela básica Delta Amacuro. 3.3 Población y Muestra. 3.3.1 Población. Una población se define conforme a Balestrini (2008) como “cualquier conjunto de elementos de los cuales se pretende indagar y conocer sus características, o una de ellas, y para el cual serán válidas las conclusiones obtenidas en la investigación”. En ese sentido, para los fines de la investigación, la población objeto de estudio estuvo conformada por el personal que labora en la Escuela básica Delta Amacuro (31 personas), caracterizados de la siguiente manera: Cuadro N° 06. Caracterización de la población objeto de estudio. Caracterización Cantidad (personas) Personal directivo 01 Personal administrativo 03 Personal docente 18 Personal obrero 09 Fuente: Elaboración propia (2022).
  • 55. 41 En el mismo orden de ideas, infraestructura física sanitaria de aguas blancas de la escuela básica Delta Amacuro (tuberías de distribución, piezas sanitarias, válvulas, tanque elevado de almacenamiento, accesorios, entre otras) proporcionó información adicional y relevante para realizar la evaluación del estado del arte del sistema actual. 3.3.2 Muestra. La muestra según Arias (2006), es un subconjunto representativo y finito que se extrae de la población accesible. El autor citado considera que una muestra forma parte de una población, lo cual es necesario para garantizar el desarrollo del propósito de la investigación. Por lo tanto, la muestra constituye una parte o subconjunto de la población en las que se supone están presentes las características que identifican a la totalidad de la población. Teniendo en cuenta que la presente investigación contempló una población finita (31 personas), se procedió a determinar el tamaño muestral mediante la siguiente ecuación: Dónde: n= tamaño de muestra. N= población. e= error de estimación (seleccionado por el investigador). Se recomienda trabajar con un mínimo de 3% y un máximo de 15%. De lo antes planteado y manejando un error de estimación de 9%, se estableció un tamaño muestral de veinticuatro (24) personas, el cual fue escogido por medio de un muestreo por cuotas no probabilístico. En este particular, Palella y Martins (2012) indica que para ejecutar este tipo de selección, se procede de manera arbitraria, sin atender a ningún procedimiento de selección y dividiendo previamente a la población en sectores (tomando en cuenta aspectos prefijados). En lo que concierne a la infraestructura física sanitaria de aguas blancas de la escuela básica Delta Amacuro, esta fue estudiada en su totalidad, obviando la selección de algún tramo en particular.
  • 56. 42 3.4 Procedimientos y Técnicas para la recolección de Datos. 3.4.1 Técnicas de recolección de datos. Una técnica de indagación indica cómo se realiza la recopilación de la información y cómo conviene que sea recopilada; de la misma manera es definida por Tamayo y Tamayo (2006), “como la expresión operativa del diseño de investigación y que específica concretamente como se hizo la investigación”. Es decir las técnicas de recolección de datos son aquellos medios técnicos que se utilizan para registrar observaciones y facilitar el tratamiento de las mismas. Para esta investigación se utilizaron las siguientes técnicas de recolección de datos: la encuesta, la entrevista y la observación directa. Es indispensable resaltar, que Arias (2012) define la encuesta como una técnica que pretende obtener información que suministra un grupo de sujetos en relación a un tema en particular. Siguiendo este orden de ideas, Palella y Martins (2012) definen a la entrevista como una “una técnica que permite obtener datos mediante un dialogo que se realiza entre dos personas cara a cara: el entrevistador / investigador y el entrevistado, con la finalidad de obtener la información que posea este último". Esta técnicas (tanto la encuesta como la entrevista) serán aplicadas al personal que labora en la institución educativa, así como a otros actores involucrados en la temática objeto de estudio (funcionarios de la hidrológica del estado HIDROFALCON) a fin de diagnosticar la problemática de abastecimiento y distribución de agua potable en la institución. Así mismo, de acuerdo a García (2012), la observación directa se refiere a una “técnica donde la recolección de datos se realiza mediante la indagación física de la situación de algún proceso determinado”. En función a esto, se recolectó información referente al funcionamiento del sistema sanitario de aguas blancas dentro de la escuela, ubicada en el municipio Carirubana, del estado Falcón.
  • 57. 43 3.4.2 Instrumentos de recolección de datos Los instrumentos según, Arias (2010), “son medios materiales que se emplean para recopilar y almacenar información a través de técnicas como la observación directa o entrevistas”. (p.178). Es decir, estos son cualquier recurso de que se vale el investigador para acercarse a los fenómenos y extraer de ellos información. En este sentido y de acuerdo a las técnicas de recolección de datos seleccionadas, se plantearon como instrumentos de recolección de datos: el cuestionario, el guion de entrevista no estructurada, el cuaderno de notas y hojas de trabajo. a) El cuestionario: el cuestionario utiliza un listado de aseveraciones escritas cuyas opiniones interesan al investigador. En sí, como instrumento de recolección de datos es un recurso del que se vale el investigador para extraer información de los fenómenos (medibles), por tanto, requiere de una construcción adecuada para evidenciar la correspondencia entre los componentes teóricos y prácticos (Palella y Martins, 2012). A través de utilización de categorías cerradas y selección simple (escala Likert), fue confeccionado el cuestionario empleado de la presente investigación (anexo 2). b) Guion de entrevista no estructurada focalizada: En este particular, Palella y Martins (2012) indican que este instrumento es una forma específica de interacción social, donde no existe una estandarización formal, dejando por lo tanto un amplio margen de libertad para formular las preguntas y proporcionar las respuestas en relación a un tema único. En este orden de ideas, el entrevistador deja hablar al entrevistado proponiéndole algunas orientaciones, sin dejar que este se desvíe del tema original. c) Cuaderno de notas: Según Hochman y Montero (2011), es aquel que se utiliza para tomar notas de la información recopilada de las entrevistas informales hechas a una muestra seleccionada con el fin de que la misma sea
  • 58. 44 resguardada”. En virtud de lo dicho por el autor citado este instrumento es vital para que dichos datos, no queden en el aire o se pierdan y de esta forma sirvan de soporte para su verificación y autenticidad. d) Hoja de Trabajo: Según Kume (1992), Una hoja de trabajo es un formato pre-impreso en el cual aparecen los ítems que se van a registrar, de tal manera que los datos puedan recogerse de manera fácil y concisa. e) Odómetro: La rueda de medición de distancias, también conocida como odómetro, se usa para medir la distancia a lo largo de una superficie. Un giro de la rueda mide una determinada distancia. La aplicación de los odómetros manuales va desde campos, terrenos de cultivo, bosques y prados hasta mediciones en galpones de almacenes o máquinas, el tendido de cables, cañerías, rieles, mangueras y la construcción de pavimentos. Los que presentan construcción sólida, como por ejemplo acero, pueden utilizarse en condiciones climáticas adversas bajo la lluvia o en suelos fangosos, por lo que, como vemos, su versatilidad es sumamente amplia. f) CivilCad®: creado por ARQCOM, es un software diseñado para crear funciones adicionales que automatizan y simplifican las tareas dentro de AutoCAD®, cubriendo diversas necesidades del profesional de la Ingeniería Civil y Topografía de habla hispana; utilizado por dependencias de gobierno, constructoras y universidades. Con CivilCAD, puede obtener rápidamente: Anotación automática de Datos, importación y exportación de puntos, cuadros de construcción y de curvas, dibujo automático de curvas de nivel, dibujo de perfiles y secciones, cálculo de volúmenes en plataformas, obtención del cuadro topográfico, entre diversas funciones más. g) IP3-Aguas Blancas: es el programa de análisis y diseño de la red de aguas blancas en edificios y viviendas basado en las normas Venezolanas Gaceta Oficial 4044 y Gaceta Oficial N° 4.103.
  • 59. 45 h) Staad.pro: Software avanzado de diseño y análisis estructural 3D, por medio del cual se pueden resolver rápidamente problemas de diseño y análisis complejos para cualquier tamaño o tipo de estructura. 3.5. Confiabilidad y validez La validez de un instrumento representa la relación entre lo que se mide y lo que realmente se intenta medir; también, la ausencia de sesgo en la información (Palella y Martins, 2012). Como validez interna, los asuntos a medir guardan especial relación con las teorías presentadas e inter-relacionadas. Como validez externa, los resultados son generalizables al objeto de estudio y sus mismas condiciones. De igual modo, la confiabilidad interna estuvo regida por un indicador a calcular (α: Alfa de Cronbach), con criterios de aceptación interna probados mediante la aplicación instrumental, y sus resultados inferidos hacia la población objeto de estudio (externamente). Al respecto, Hurtado y Toro (2005) establecen que la confiabilidad puede medirse matemáticamente correlacionado los puntajes de las aplicaciones del instrumento. A su vez, Palella y Martins (2012), sugieren que para evaluar la confiabilidad interna de los ítems se emplee una escala numérica con rango de cero a uno (0-1). Cuadro N° 07. Criterios de confiabilidad para un instrumento. Rango Confiabilidad 0,81-1,00 Muy alta 0,61-0,80 Alta 0,41-0,60 Media 0,21-0,40 Baja 0,00 -0,20 Muy baja Fuente: Palella y Martins (2012).
  • 60. 46 El indicador Alfa de Cronbach arrojo un valor de 77% lo que indica que hay un nivel alto de confiabilidad del instrumento utilizado en la recolección de los datos (ver Anexo 3). Tabla N° 01. Análisis de fiabilidad del instrumento de recolección de datos. Alfa de Cronbach N° de elementos 0,77 10 Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022) 3.6. Técnicas de análisis de datos La información recabada fue decodificada por medio de análisis estadísticos descriptivos con un nivel de medición nominal (distribución de frecuencias), a modo de convertir dicha información en conclusiones válidas. Un análisis estadístico descriptivo permite hacer suposiciones e interpretaciones por medio de gráficos y cuadros acerca de la naturaleza de la información obtenida. El nivel de medición nominal se usa regularmente cuando las variables cualitativas son convertidas en cuantitativas a través de la asignación de un valor numérico (Palella y Martins, 2012). 3.7. Fases de la investigación. El presente trabajo de investigación planteó la ejecución de cinco fases para llevar a cabo el cumplimiento de los objetivos de la investigación. Dichas fases cubrieron desde la recopilación de datos acerca del objeto de estudio hasta la formulación y diseño del sistema de abastecimiento y distribución de agua potable. De esta forma, se muestra a continuación una descripción de tales fases.
  • 61. 47 3.7.1. Fase I: Diagnóstico: Recopilación de información y aplicación de instrumentos. En esta etapa inicial se diagnosticaron las condiciones de operación en las que se encuentra la escuela básica Delta Amacuro en cuanto a sus instalaciones sanitarias de aguas blancas tales como; tubería de aducción y tanque elevado de almacenamiento y distribución. Para ello se procedió a la aplicación de los instrumentos de recolección de datos (encuesta y guion de entrevista no estructurada) a una muestra de la comunidad que hace vida en la escuela básica Delta Amacuro, así a algunos funcionarios públicos adscritos a la hidrológica del estado. Del mismo modo, se usaron hojas de inspección o de trabajo (formatos check-list) elaboradas para el complemento del diagnóstico y/o caracterización el problema. 3.7.2. Fase II: Estudios preliminares. El levantamiento topográfico y de campo es de gran importancia para la concepción de este proyecto, es fundamental para la ubicación y posterior diseño de las obras sanitarias tales como tanque bajo, aducción por gravedad equipo hidroneumático, distribuidor y red de distribución. Por consiguiente en esta etapa se llevó a cabo un levantamiento planímetrico del terreno mediante el uso de nivel topográfico y GPS, estableciendo así la ubicación de cada uno de los componentes del sistema de aguas blancas, y las coordenadas UTM para luego realizar los planos de implantación. 3.7.3. Fase III: Cálculo de los Componentes Sanitarios y Análisis Estructural del Tanque Bajo. Cálculo y diseño del sistema sanitario de agua potable. Etapas para el cálculo: 1. Cálculo de la dotación 2. Cálculo de la capacidad tanque bajo 3. Cálculo de la línea de aducción
  • 62. 48 4. Cálculo del equipo hidroneumático 5. Cálculo del equipo de bombeo 6. Determinación de los gastos probables en los tramos (método de Hunter) 7. Determinación de diámetros, pérdidas, velocidades y presiones en cada nodo de la red (A través de la ecuación de Hazzen – William), realizado con el software: IP3-Aguas Blancas Análisis estructural del tanque subterráneo Se realizó el cálculo y diseño estructural del tanque subterráneo de agua potable, como parte integral de las Instalaciones Sanitarias de la escuela básica Delta Amacuro; se consideraron para tal fin los efectos de las cargas y combinaciones de cargas pertinentes. La data definida en las premisas de diseño fue introducida en la hoja de cálculo correspondiente, para definir el espectro de diseño; a partir del cual se efectuaron las simulaciones con el programa STAAD-Pro para su posterior chequeo. Para el desarrollo del modelo estructural del tanque subterráneo de agua potable de las Instalaciones Sanitarias de la escuela básica Delta Amacuro, se tomaron datos de los suelos característicos de la zona. En las simulaciones del tanque principal de agua potable fueron chequeados los siguientes puntos de interés : a) Esfuerzos de servicio sobre el suelo fundación (Cargas de Servicio). b) Deformaciones con carga de servicio (Cargas de Servicio). c) Esfuerzos cortantes y acero de refuerzo requerido por los muros y pisos en base del Principal de Agua Potable (Cargas Mayoradas). 3.7.4. Fase IV: Memorias de cálculo del Proyecto y planos. En esta fase se presentó la ingeniería básica en lo que respecta al diseño del proyecto la cual consta de: memoria de cálculo sanitario y estructural, así como los planos del proyecto, isométricos de construcción de las Instalaciones Sanitarias y
  • 63. 49 planos estructurales del tanque bajo correspondiente a la escuela básica Delta Amacuro, 3.7.5. Fase V: Estimación de costos asociados al proyecto. En esta fase se desarrolló el presupuesto (por partidas) necesario para la construcción de las Instalaciones Sanitarias de la escuela básica Delta Amacuro del municipio Carirubana del estado Falcón.
  • 64. 50 CAPÍTULO IV ANALISIS DE LOS RESULTADOS. Una vez finalizada la tarea de recolección y organización de los datos, se aplicó un tipo de análisis que permitió llegar a las conclusiones en función de los objetivos planteados al inicio de esta investigación y así dar respuesta a las interrogantes iniciales. De acuerdo a Hurtado de barrera, J (2012, p. 171), “el propósito del análisis, entonces es aplicar un conjunto de estrategias y tácticas que le permitan al investigador obtener el conocimiento que estaba buscando a partir del adecuado tratamiento de los datos recogidos”. En el mismo orden de ideas, Balestrini, explica lo siguiente: El propósito del análisis es resumir las observaciones llevadas a cabo de forma tal que proporcionen respuestas a las interrogantes de la investigación. El análisis implica el establecimiento de categorías, la ordenación y manipulación de los datos para resumirlos y poder sacar algunos resultados en función de las interrogantes de la investigación. El proceso tiene como fin último, el de reducir los datos de una manera comprensible, y poder interpretarlos, y poner a prueba algunas relaciones de los problemas estudiados (Balestrini, 2006, p. 169). En el presente capítulo, se muestra el análisis e interpretación de la información obtenida en la investigación, la cual fue recolectada mediante la aplicación de un cuestionario de diez (10) ítems, diseñado y validado de acuerdo a los objetivos plasmados en la investigación, manteniendo la autenticidad de la información proporcionada por los encuestados (personal directivo, administrativo, docente y obrero de la escuela básica Delta Amacuro) y entrevistados (funcionarios públicos adscritos a la hidrológica del estado); así como de la información plasmada en el formato de inspección, resultado del proceso de observación directa de la problemática suscitada. 4.1. Diagnóstico de la situación actual. A continuación, se muestran (mediante tablas y gráficos) los resultados derivados de la aplicación del instrumento formulado (encuesta); escenarios que
  • 65. 51 permitieron contrastar dichas deducciones con las perspectivas de los investigadores y las teorías referidas en el marco teórico de esta investigación. Dichos resultados están estructurados en función de los indicadores que atienden a la dimensión: Problemática del sistema sanitario de aguas blancas (aducción interna, tuberías de distribución, tanque elevado, presiones de salida y funcionamiento de piezas), presentada en el cuadro de operacionalización de las variables. La escala de valoración empleada fue la siguiente: 1. Muy en desacuerdo, 2. En desacuerdo, 3. Nula, 4. En acuerdo y 5. Muy de acuerdo. Así mismo se presenta los resultados de la entrevista no estructurada a ingenieros del área hidrosanitaria de la empresa estatal Hidrofalcón C.A. Por último se mostrara los resultados de la inspección técnica visual realizada a la Escuela Básica Delta Amacuro plasmados en el formato elaborados para tal fin, de esta manera complementar la información obtenida de la aplicación del instrumento, dando complimiento con la fase inicial de la investigación (diagnóstico de la situación actual). 4.1.1 Aplicación del Instrumento (encuesta) A continuación se muestran los resultados obtenidos a través de un análisis estadístico para cada uno de los ítems consultados. Tabla N° 02. Medidas de tendencia central y otros datos. Estadísticos N° Ítem 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 N° valido 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 N° Perdido 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Media 3,13 2,21 2,04 1,58 2,21 1,63 2,08 2,17 1,50 1,54 Mediana 3 2 2 2 2 2 2 2 1,5 2 Moda 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Desviación estándar 0,68 0,59 0,55 0,50 0,59 0,49 0,58 0,56 0,51 0,51 Mínimo 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Máximo 4 3 3 2 3 2 3 3 2 2 Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022).
  • 66. 52 El cuadro anterior muestra la media de los ítems consultados, siendo el mejor evaluado para el llenado del tanque elevado (ítem 1), con 3,13; y el ítem con menor media es el reemplazamiento de piezas sanitarias de aguas blancas según su grado de deterioro (ítem 9) con 1,50. De igual manera, se denotaron las desviaciones estándar presentadas en cada respuesta, lo cual permitió observar el nivel de desigualdad de opiniones para una misma interrogante. En este sentido, los ítems 1 y 5 referentes a la eficacia presentada por el sistema de aducción interna (0,68) y la capacidad del sistema actual para proveer agua potable de manera ininterrumpida (0,59) presentan las mayores desigualdades en las opiniones emitidas. 4.1.2 Análisis de frecuencia Dimensión: Problemática del sistema sanitario de aguas blancas. Indicador: aducción interna. Ítem 1. El sistema de aducción interna de la institución permite una eficaz conducción de agua hacia el tanque de almacenamiento elevado. Tabla N° 03. Eficacia del sistema de aducción interna. Ítem n° 1 Frecuencia % % acumulado Muy en desacuerdo 0 0 0 En desacuerdo 4 16,6666667 16,66666667 Nula 13 54,1666667 70,83333333 De acuerdo 7 29,1666667 100 Muy de acuerdo 0 0 100 Total 24 100 Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022) En atención a lo planteado, se deduce que la eficacia del sistema de aducción interno hacia el tanque de almacenamiento está quedando entre dicho, esto respaldado por un 54,16% de las opiniones (figura N° 05). Tales aseveraciones indican que es necesario hacer mejoras que incrementen el nivel de eficacia del tramo de aducción
  • 67. 53 hasta el tanque de almacenamiento, que actualmente es de 1½” de diámetro. Lo anterior queda respaldado según el artículo 169 de la norma sanitaria 4044, donde se establece que cuando se trate de edificaciones de una o de dos plantas, con un tanque elevado de 30.000 litros, el diámetro de la tubería de aducción deberá ser del al menos 2” (tabla 20) para su optimo desempeño. Grafico N° 01. Ítem 1: Eficacia del sistema de aducción interna. Muy en desacuerdo 0% En desacuerdo 17% Nula 54% De acuerdo 29% Muy de acuerdo 0% Itemn° 1 Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022). Ítem 2. El tramo del sistema de aducción interna (toma domiciliaria - tanque elevado) no presenta fugas que fomenten filtraciones en la estructura. Tabla N° 04. Ausencia de fugas en el tramo de aducción interna. Ítem n° 2 Frecuencia % % acumulado Muy en desacuerdo 2 8,33333333 8,333333333 En desacuerdo 15 62,5 70,83333333 Nula 7 29,1666667 100 De acuerdo 0 0 100 Muy de acuerdo 0 0 100 Total 24 100 Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022)
  • 68. 54 En relación a éste ítem (ver figura N° 06), se tiene que, el 62,5% de las opiniones no concuerdan con tal afirmación, alegando la presencia de fugas en la tubería de aducción en su tramo hacia el tanque elevado. Al mismo tiempo, el 29,16% restante deja en entredicho tal declaración. Dichos resultados permiten probar que si bien, el sistema interno de aducción logra el objetivo de conducir el agua hacia el tanque elevado, existen aspectos del mismo, en cuanto a eficiencia, que deben ser revisados (tiempo de llenado, filtraciones en la estructura, entre otros). En cuanto al tiempo de llenado, la noma sanitaria 4044, en su artículo 168, indica que un sistema de aducción eficiente debe permitir el llenado en un tiempo no mayor a 4 horas, lo cual no ocurre en este caso debido a las múltiples fugas y deterioro de la tubería. Grafico N° 02. Ítem 2: Ausencia de fugas en el tramo de aducción interna. Muy en desacuerdo 8% En desacuerdo 63% Nula 29% De acuerdo 0% Muy de acuerdo 0% Itemn° 2 Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022) Indicador: Tuberías de distribución. Ítem 3. El estado actual de las tuberías de distribución de agua potable dentro de la escuela permite el óptimo funcionamiento del sistema.
  • 69. 55 Tabla N° 05. Óptimo funcionamiento de las tuberías de distribución. Ítem n° 3 Frecuencia % % acumulado Muy en desacuerdo 3 12,5 12,5 En desacuerdo 17 70,8333333 83,33333333 Nula 4 16,6666667 100 De acuerdo 0 0 100 Muy de acuerdo 0 0 100 Total 24 100 Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022) Teniendo en cuenta la información suministrada por el 70,83% de los encuestados, se puede deducir que las tuberías de distribución del sistema no están presentando el nivel de funcionamiento requerido (ver figura 9); evidenciándose fugas considerables en algunas secciones y deterioro notable a falta de mantenimiento preventivo. Según la norma sanitaria 4044 en su artículo 301; recomienda una velocidad mínima de 0,60 metros por segundo en la tubería de distribución para asegurar el arrastre de partículas, condición no cumplida por la red de distribución existente debido a sus fallas. Grafico N° 03. Ítem 3: Importancia de la toma de decisiones y su contribución al logro de los objetivos organizacionales Muy en desacuerdo 12% En desacuerdo 71% Nula 17% De acuerdo 0% Muy de acuerdo 0% Itemn° 3 Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022)
  • 70. 56 Ítem 4. Los planes de mantenimiento y sustitución de tuberías de distribución están encaminados a conservar el tiempo de vida útil del sistema. Tabla N° 06. Existencia de Planes de mantenimiento y sustitución de tuberías de distribución. Ítem n° 4 Frecuencia % % acumulado Muy en desacuerdo 0 0 0 En desacuerdo 14 58,3333333 58,33333333 Nula 10 41,6666667 100 De acuerdo 0 0 100 Muy de acuerdo 0 0 100 Total 24 100 Fuente: Elaboración a partir de resultados (2022) La figura N° 08 muestra los resultados en relación a la afirmación de existencia de planes de mantenimiento y/o sustitución de tuberías de distribución en la institución educativa; un considerable porcentaje de los encuestados (58,33%) está en desacuerdo con dicha declaración, en cuanto a que el resto (41,66%) considera nula la interrogante. Dichos deducciones aportan indicios claros referentes a las posibles causan que llevaron al grave deterioro de las instalaciones sanitarias de aguas blancas de la escuela básica Delta Amacuro. El artículo 303 de la norma sanitaria 4044 indica que los sistemas de distribución de agua para edificaciones que utilicen tuberías de hierro fundido, de acero o de hierro forjado galvanizado, se calcularán para 10 a 15 años de vida útil. De lo anterior se deduce que la tubería de distribución de la escuela básica Delta Amacuro amerita ser reemplazada, debido a que la misma tiene un tiempo de vida de aproximadamente 60 años, remontándose a los años de construcción de la escuela.