REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE CIVIL INGENIERÍA CIVIL.

REDISEÑO Y REPARACIONES DEL SISTEMA ELÉCTRICO, HIDRÁULICO Y ESTRUCTURAL EN LAS UNIDADES EDUCATIVAS OSWALDO HIDALGO Y AMADA MARTÍNEZ EN EL ESTADO CARABOBO

EMPRESA: PEÑA HERNANDEZ INVERSIONES, C.A.

Autor: Luis E. Saavedra D. C.I.:19.366.574

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San Diego, Julio 2012

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE CIVIL INGENIERÍA CIVIL.

REDISEÑO Y REPARACIONES DEL SISTEMA ELÉCTRICO, HIDRÁULICO Y ESTRUCTURAL EN LAS UNIDADES EDUCATIVAS OSWALDO HIDALGO Y AMADA MARTÍNEZ EN EL ESTADO CARABOBO

CONSTANCIA DE ACEPTACIÓN

TUTOR ACADÉMICO

TUTOR EMPRESARIAL

___________________________

__________________________

Ing. Fernando De Macedo C.I: 7.114.125

Ing. Emily Artigas C.I: 7.663.887

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Autor: Luis E. C.I.:19.366.574

Saavedra D.

San Diego, Julio 2012

Universidad José Antonio Páez REDISEÑO Y REPARACIONES DEL SISTEMA ELÉCTRICO, HIDRÁULICO Y ESTRUCTURAL EN LAS UNIDADES EDUCATIVAS OSWALDO HIDALGO Y AMADA MARTÍNEZ EN EL ESTADO CARABOBO

Autor: Luis E. Saavedra D. CI: 19.366.574 4

Tutor Académico: Ing. Fernando De Macedo. C.I: 7.114.125

Urb. Yuma II, Calle No 3 Municipio San Diego Teléfono (0241) 8714240 (máster)

CAPÍTULO I

LA EMPRESA 1.1 Nombre de la Empresa Peña Hernández Inversiones, C.A. 1.2 Reseña Histórica La empresa Peña Hernández Inversiones C.A. fue fundada el 16 de febrero del año 2007 en el estado Carabobo para el ejercicio profesional dentro de la rama de la ingeniería civil logrando abarcar numerosos campos o ramas de esta profesión, en la búsqueda del desarrollo y crecimiento de la empresa y del nivel de ingeniería en Venezuela, aportando a su vez al desarrollo del país. Con tan solo 5 años de fundada, esta empresa ha logrado el desarrollo de proyectos como vialidad, Aceras, brocales, viviendas, construcción de un gimnasio deportivo, remodelación de oficinas, ampliación de oficinas, embellecimiento ambiental, electrificación, reparación de escuelas, limpieza de canales, ríos y quebradas, movimientos de tierra, entre otros, todos logrados con excelentes resultados a un alto nivel, lo que la lleva e impulsa a seguir avanzando con nuevos proyectos y retos cada vez más grandes y complejos, obteniendo también muy buenos resultados. Esto fortalece su crecimiento y lleva a 5

una posible inclusión de otras ramas de la ingeniería como la mecánica, eléctrica, entre otras, abarcando mucho más el campo laboral de esta profesión. 1.3 Misión: Esta empresa tiene por objeto principal el diseño, calculo y ejecución de obras de ingeniería civil, también dedicada a la compra, venta, importación y exportación de material y equipos de construcción y cualquier otra actividad de licito comercio conexa con el ramo, esto también con el fin de aportar al desarrollo del área de ingeniería

civil

dentro

del

territorio

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de

la

Republica

Bolivariana de Venezuela y a la vez lograr el desarrollo y crecimiento de la empresa en el ejercicio profesional, buscando la mejoría y la excelencia día a día en campo laboral y también de las condiciones sociales en la ejecución de proyectos que se presentasen en el ámbito público. 1.4 Visión: Lograr el crecimiento y desarrollo integral de la empresa ubicándola en lugares de prestigio a nivel nacional mediante la ejecución de obras de primera calidad en el ejercicio profesional de la ingeniería como base fundamental de la empresa. 1.5 Valores: La empresa Peña Hernández Inversiones C.A. se caracteriza por mantener y trabajar con un alto nivel de valores fundamentales tanto en el área del ejercicio laboral, como en la parte humana. Valores que se ven reflejados en todo su personal. Entre sus valores más importantes podemos destacar:  Honestidad  Profesionalismo  Cordialidad  Responsabilidad  Calidad en los trabajos  Satisfacción del cliente  Trabajo en equipo  Solidaridad  Respeto Entre otros. También contando con muchas aptitudes dentro de todo su personal capacitado como lo son: creatividad, Innovación, puntualidad, amabilidad, entre otras. Todos estos valores y aptitudes llevados en alto siempre y utilizados como guía en todos los proyectos y obras que realizan.

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1.6 Esquema Organizativo: Peña Hernández Inversiones, C.A. LISTADO DE PERSONAL PRESIDENTE

VICEPRESIDENTE

RAFAEL PEÑA HERNANDEZ

LARRY PEÑA HERNANDEZ

COMISARIO ELLUS ROSALES PERSONAL TECNICO

GERENTE DE OBRAS

INGENIERO RESIDENTE

ING.MARIA ZAVARCE

ING. EMILY ARTIGAS

DPTO. DISEÑO Y ARQUITECTURA

DPTO. CONTROL DE CALIDAD Y EJECUCION

ARQ. ANDREA MORANTES

ING. JESUS MORENO

TECNICO EN CONSTRUCCION CIVIL

PASANTE

TEC. DANIEL HENRIQUEZ

LUIS E. SAAVEDRA

PERSONAL OBRERO CALIFICADO

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CAPÍTULO II

EL PROBLEMA 2.1 Planteamiento del Problema: A través de los años el hombre ha buscado la forma de satisfacer sus necesidades básicas de la mejor manera y a su vez que sea la más cómoda, en esta búsqueda se realizan muchos descubrimientos como el de la corriente eléctrica y como se desplaza, de cómo generar estructuras de grandes capacidades resistentes y que alberguen a un número grande de personas, también el cómo transportar el recurso vital que es el agua para el consumo y uso humano, entre otros usos, a demás de muchísimos otros logros y avances que nos han llevado a la vida moderna. En el descubrimiento y avance de estas tecnologías, el hombre ha podido solventar problemas a lo largo del tiempo, problemas como la iluminación, que con el estudio de las corrientes eléctricas se ve solventado y donde se pudo comenzar a realizar actividades en horarios nocturnos donde ya no era necesaria la luz del sol para la realización de las mismas, a demás de otros beneficios como el contar con espacios cerrados con iluminación, ambientes cálidos, entre otros. Mejorías que aumentaron la calidad de vida humana, como también lo logra el desarrollo de sistemas de obtención y transporte del agua que es el liquido vital e indispensable para el ser humano, avance que va desde épocas remotas donde se utilizaban canales abiertos que transportaban el agua por gravedad, hasta los sistemas de tuberías con bombeo utilizados en la actualidad para el traslado del agua desde la fuente de abastecimiento a cualquier lugar donde se quiera transportar, ya sea con la finalidad de consumo humano, como para sistemas de riego, entre muchos otros propósitos, lo que ha podido resolver estos problemas hasta de carácter básico para darnos la mejor calidad de vida posible en las mejores comodidades.

A partir de los recursos asignados por la Secretaria de Educación del Estado Carabobo se realizarán ciertas reestructuraciones, remodelaciones, reparaciones generales entre otras intervenciones a escuelas pertenecientes al Estado Carabobo, en especial a las escuelas que poseen condiciones críticas en materia sanitaria, eléctrica y estructural. Estas condiciones críticas se han producido debido a la falta de mantenimiento durante años, por la escases de recursos entre otros motivos, los cuales causaron el estado de deterioro en que se encuentran estas Unidades Educativas, las cuales pueden traer daños graves tanto a la estructura de las mismas, como al personal docente y a los alumnos, como infecciones o enfermedades que afectarían la salud de estas personas, por ejemplo una epidemia de dengue y facilitación de la generación del insecto Aedes Aegypti (zancudo Patas Blancas) dentro de la Unidad Educativa Oswaldo Hidalgo ya que al no tener servicio de agua eficiente en las instalaciones sanitarias, se ven obligados a almacenar agua en recipientes destapados, lo que ha provocado la generación de este zancudo transmisor del dengue y puede afectar gravemente la salud de todas las personas que laboran y asisten a esa Unidad Educativa. Otro problema que se presenta es el quiebre y hundimiento parcial de un paño de losa de piso de concreto en la Unidad Educativa Amada Martínez ubicada en Mariara. Este paño de losa pertenece al patio privado del área de preescolar que es el espacio de recreación y actividades varias de esparcimiento de los niños de ese nivel en esa escuela, problema preocupante que puede traer como consecuencia cualquier tipo de daño traumatológico para ellos como fracturas, contusiones, entre otros ya que no han tomado las precauciones necesarias como clausurar temporalmente esta área recreativa hasta su reparación para evitar estos problemas y siguen utilizándola y colocándole mucho peso sobre ella como piscinas portátiles que produce más hundimiento de esta losa que está ubicada sobre un suelo que ha perdido sus capacidades portantes ya que está situado muy cercano a un rio, lo cual produjo el hundimiento y quiebre en ese paño de losa. Así como existen estos problemas entre otros más en la Unidad Educativa Oswaldo Hidalgo de San Joaquín y en la Unidad Educativa Amada Martínez de

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Mariara existen otros problemas de otras índoles que afectan a estas personas que laboran, estudian y frecuentan estas escuelas del Estado Carabobo, lo que representa un gran problema dentro de la población Carabobeña, así como también para las mismas Unidades Educativas, la Secretaria de Educación del Estado Carabobo, y la gobernación de este estado. 2.2 Formulación del Problema: ¿Cuáles son las mejores y más económicas soluciones para resolver los problemas que presentan las Unidades Educativas Oswaldo Hidalgo y Amada Martínez? 2.3 Objetivos de la Investigación 2.3.1 Objetivo General: Rediseñar y Reparar el Sistema Eléctrico, Hidráulico y Estructural en las Unidades Educativas Oswaldo Hidalgo y Amada Martínez en el Estado Carabobo. 2.3.2 Objetivos Específicos: 1. Realizar el análisis de los problemas que presentan las Unidades Educativas Oswaldo Hidalgo y Amada Martínez en las instalaciones Eléctricas, Hidráulicas y Estructural. 2. Realizar el nuevo diseño de las instalaciones eléctricas e hidráulicas de la Unidad Educativa Oswaldo Hidalgo. 3. Ejecución de las reparaciones e instalaciones eléctricas, hidráulicas y estructurales correspondientes. 2.4 Justificación y Alcance: La realización de estas obras es de gran importancia para la mejora de las condiciones de

las Unidades Educativas Oswaldo Hidalgo ubicada en San

Joaquín, municipio San Joaquín y Amada Martínez ubicada en Mariara, municipio Diego Ibarra y con esto lograr unas instalaciones educativas de mucha mejor calidad que ayude a mejorar el ambiente estudiantil, evitar problemas de salud a los estudiantes, maestros y personas que laboran en estas Unidades Educativas, y tener unas instalaciones eléctricas, hidráulicas y estructurales de buena calidad, entre otros beneficios. Para esto se buscara que todos los objetivos trazados en este proyecto se realicen de la manera más eficiente, logrando así la mejor

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solución a las problemáticas de estas escuelas que deben resolverse con carácter de urgencia. Otro aspecto de gran importancia en la realización de estos proyectos, es la obtención del título en Ingeniería Civil, teniendo como requisito fundamental la realización de esta actividad que es el trabajo de pasantía, para lograr dicho objetivo. Requisito que lograra también la adquisición de una gran experiencia laboral en el área de campo, entre otras aéreas, para el futuro desarrollo de la vida profesional en esta rama de la ingeniería. 2.5 Limitaciones: La mayor limitación con la que cuenta este proyecto, está en el área económica, ya que existen muchas necesidades que presentan estas unidades educativas que no podrán ser cubiertas en su totalidad ya que para la realización de este proyecto hay que ajustarse al presupuesto no muy amplio asignado por la secretaria de educación del estado Carabobo a cada una de estas unidades educativas, el cual permitirá cubrir solo las necesidades más importantes y urgentes que presentan cada una de estas instituciones. Otra limitación es la búsqueda de la mejor solución para el rediseño de las instalaciones eléctricas, sanitarias y estructurales, que represente a su vez la solución más económica posible ajustándose al presupuesto asignado. En este mismo aspecto existe otro obstáculo que es la aprobación de la inspección de él o la inspectora correspondiente asignada por la secretaria de educación, para la ejecución de este nuevo diseño que representara la solución para estas escuelas, y posteriormente la aprobación y conformidad de la directiva de estas Unidades Educativas. Existe otra dificultad presente que puede afectar la realización optima de este proyecto, que es la escases de materiales de construcción como el acero estructural (Cabillas, mallas electro soldadas, etc.), entre otros, que enfrenta Venezuela en esta época, problemática que podría retrasar la obra, lo que significa el

no

poder

culminarla

en

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la

fecha

correspondiente.

CAPÍTULO III

MARCO REFERENCIAL CONCEPTUAL 3.1 Antecedentes: Pérez González (2010) realizo un proyecto llamado "Diseño de Escuela Encarnación Palma y Puente Vehicular en Aldea El Rodeo de Santa Catarina Mita, Departamento de Jutiapa" en la Republica de Guatemala entre cuyos objetivos estaban los diseños de las Instalaciones Eléctricas, Hidráulicas y Sanitarias, con sus respectivos cálculos y distribución de estas, con el fin de dar un buen servicio a esta escuela que se diseñó en este proyecto previamente mencionado. Este proyecto permitió observar las consideraciones que deben hacerse a la hora de diseñar las distribuciones de los sistemas eléctricos e hidráulicos. Cortez Pérez (2008) presentó en la ciudad de México un proyecto titulado "Análisis del Método de Hunter y Actualización del Método de Cálculo para Instalaciones Hidráulicas en Edificios". Este método de Hunter también llamado

“Método de las Probabilidades” permite la obtención de datos

importantes como el gasto máximo probable, las dimensiones de las tuberías, entre otros, con el fin de realizar un diseño para las instalaciones hidráulicas y sanitarias que sea el más eficiente, de manera de tener un servicio de óptima calidad dentro de una edificación. Método de referencia para realizar comparaciones en los resultados obtenidos. Hernández Reyes, Roa León y Gutiérrez Texocotitla (2007) desarrollaron un proyecto titulado "Selección, Instalación y Puesta en Marcha de un Equipo Hidroneumático" en la ciudad de México, donde utilizaron el método de la ruta crítica y el software Project para todo lo referente al cálculo de un equipo hidroneumático destinado para la descarga de muebles sanitarios en un edificio de oficinas. Donde luego se realizó la escogencia del equipo hidroneumático adecuado a las especificaciones calculadas según la existencia en el mercado, para terminar con su instalación y puesta en marcha. Metodología muy similar a la

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aplicada en este proyecto, con la excepción de que no se utilizó el software antes mencionado. Lucas Bleda (2006) presentó un trabajo de investigación a la Universidad Politécnica de Cartagena titulado "Procesos de Montaje e Instalaciones Eléctricas de una planta móvil de Hormigón" en el cual se realizaron diferentes procesos en relación al estudio de las instalaciones eléctricas de una planta de concreto u hormigón. Procesos que fueron desde los análisis a las instalaciones eléctricas, determinación de los elementos usados, hasta propuestas de mejora de estas instalaciones. Procesos de análisis y determinación de elementos usados de manera visual, utilizados también en este trabajo. 3.2 Bases Teóricas: 3.2.1 Perfil del Ingeniero civil: Los ingenieros civiles cumplen las funciones de proyectar, organizar y controlar las construcciones de carreteras, puentes, túneles y obras similares, también la construcción de edificios y sus instalaciones, el funcionamiento y conservación de sistemas de aducción y de evacuación de aguas para servicios de saneamiento,

realizar

inspecciones,

ensayos,

investigaciones,

y

prestar

asesoramiento técnico para las obras de infraestructura que mantengan relación con la profesión como las mencionadas anteriormente. Los ingenieros civiles son profesionales capacitados para la planificación, diseño, construcción y mantenimiento de las obras civiles, cuyo objetico es lograr el bienestar colectivo de la sociedad, evaluando y minimizando el posible impacto ambiental que pudiese existir. En cuanto al perfil de un ingeniero civil, se considera que cualquier profesional de la ingeniería civil debe cumplir con los siguientes requisitos:  Tener una muy buena preparación en lo relacionado al área de las ciencias básicas, de manera que lo capacite para comprender los fenómenos físicos involucrados en los problemas profesionales y a su vez adquirir los conocimientos que pueda requerir para la práctica de su ejercicio profesional.

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 Tener una sólida preparación en las aéreas de estructuras, geotecnia, hidráulica, saneamiento, vialidad, entre otras aéreas relacionadas con la ingeniería civil que lo capacite para comprender y aplicar correctamente las técnicas existentes y/o desarrollar nuevas técnicas.  Poseer la Capacidad de avaluar la relación entre su ejercicio profesional y el ambiente o entorno que rodea a la obra civil, de manera poder prevenir y minimizar el posible impacto ambiental dentro de este ejercicio profesional.  Tener una correcta formación, moral, ética y humanística que le permita la comprensión y consideración de las decisiones que deba tomar en materia de las necesidades humanas propias del medio en el que actúa o actuará.  Estar en conocimiento de los aspectos legales relacionados con su ejercicio profesional.  Tener una formación orientada en gerencia de obras civiles como en proyectos de construcción, mantenimientos, entre otros.  Tener los conocimientos básicos en el campo de la investigación, que le permita indagar en nuevos conocimientos orientados a la realización de investigaciones básicas, avanzadas y aplicadas. El Ingeniero Civil como se menciono anteriormente tiene dentro de sus atribuciones el estudiar, proyectar, organizar y coordinar proyectos relacionados con su área profesional como lo son las áreas de construcción, estructuras, obras hidráulicas, vías de comunicación, sistemas de saneamiento ambiental entre otros, también evalúa las condiciones del ambiente para reducir o evitar un impacto negativo sobre el mismo y determinar el lugar apropiado para la realización de una obra, esto mediante la previa formación de manera solida para lograr el mantenimiento y gerencia de estas obras civiles. 3.2.2 Aptitudes de un ingeniero civil: Al momento de que un estudiante de Ingeniería Civil es egresado de una universidad, ya es capaz y apto de desarrollar una numerosa serie de actividades en el campo laboral entre las que se encuentran:

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 Proyectista, calculista, supervisor de obra estructural, residente de obra, superintendente de obra, contratista y subcontratista, jefe de control de calidad, programador de obra y consultor técnico.  Podrá desarrollarse en instituciones públicas o privadas o bien en el ejercicio libre de la profesión. También podrá dedicarse a la docencia y/o investigación, para lo cual se requiere realizar estudios de postgrado.  También puede desarrollar su profesión en el sector privado, que constituye un amplio campo para su desempeño, ya sea en empresas constructoras, de consultoría técnica o de planeación, y de estudios y proyectos de obras.  También estará apto para desarrollar el ejercicio libre de la profesión, que es otra opción de fuente ocupacional, generalmente como contratista de proyectos y en construcción de obras en servicios de consultoría. 3.2.3 Rediseño de instalaciones para edificios: Los rediseños son nuevas propuestas y modificaciones al diseño de una instalación o instalaciones de diferentes ámbitos de una edificación previamente establecidas, estos surgen de problemas que se presentan en el sistema por fallas en el funcionamiento o por diferentes razones como por ejemplo, un corto circuito, o falta de capacidad por incorporación de equipos que produzcan mayor consumo a un circuito, entre otras razones en las instalaciones eléctricas, en las instalaciones sanitarias pueden presentarse por problemas como fugas por rupturas de las tuberías, abastecimiento ineficiente por falta de presión entre otros problemas. Los rediseños también pueden surgir por la ampliación de una edificación estructural la cual también podría considerarse como una ampliación al diseño de las instalaciones. 3.2.4 Consideraciones del rediseño: Dependiendo del caso pueden ser muchas las consideraciones a tomar en cuenta que son de principal importancias en el rediseño de las instalaciones de una edificación, tanto eléctricas, hidráulicas, entre otras. Entre las consideraciones principales se encuentran:

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 Determinación del problema o causa de que se produzca o necesite el rediseño.  Conocimiento y utilización de las normas correspondientes para realizar el rediseño  Evaluar la posibilidad de utilización de elementos del diseño original  Realizar el nuevo diseño buscando la mejor solución posible  Realizar el nuevo diseño considerando el factor económico, es decir, la solución más económica.  Escogencia de los materiales a utilizar  Levantamiento y análisis del lugar donde se realizará el rediseño  Elaboración de los planos correspondientes.  Indicación en los planos de las nuevas medidas y ubicación del nuevo diseño. Existen también otras consideraciones a la hora de realizar un rediseño de alguna instalación para una edificación o estructura. Consideraciones que las determinaran el proyecto en el transcurso del análisis del mismo. 3.2.5 Instalaciones Eléctricas Una instalación eléctrica es uno o varios circuitos eléctricos destinados a un uso específico y que cuentan con los equipos necesarios para asegurar el correcto funcionamiento de ellos y los aparatos eléctricos conectados a los mismos. Las instalaciones eléctricas son todas las que nos proporcionan electricidad desde grandes magnitudes hasta las de uso domestico, las que nos permiten tener corriente eléctrica en nuestros hogares y mantenerlos iluminados y a su vez nos permite usar equipos eléctricos de diferentes usos. 3.2.5.1 Objetivos de una Instalación Eléctrica Los objetivos de una instalación eléctrica, aparte de dar el servicio eléctrico a una estructura, están de acuerdo al criterio de todas y cada una de las personas que intervienen en el proyecto, calculo y ejecución de la obra, y de acuerdo a demás con las consideraciones a cubrir, sin embargo, con el fin de dar margen a la iniciativa de todas y cada una de estas consideraciones en particular, como lo son por ejemplo:

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 Seguridad  Eficiencia  Economía  Mantenimiento  Distribución de los elementos  Accesibilidad 3.2.5.2 Tipos de instalaciones eléctricas: Según su tensión:  Instalaciones de alta tensión: Son aquellas instalaciones en las que la diferencia de potencial máxima entre dos conductores es superior a 1.000 Voltios (1 kV). Generalmente son instalaciones de gran potencia en las que es necesario disminuir las pérdidas por efecto Joule (calentamiento de los conductores). En ocasiones se emplean instalaciones de alta tensión con bajas potencias para aprovechar los efectos del campo eléctrico, como por ejemplo en los carteles de neón.  Instalaciones de baja tensión: Son el caso más general de instalación eléctrica. En estas, la diferencia de potencial máxima entre dos conductores es inferior a 1.000 Voltios (1 kV), pero superior a 24 Voltios.  Instalaciones de muy baja tensión: Son aquellas instalaciones en las que la diferencia de potencial máxima entre dos conductores es inferior a 24 Voltios. Se emplean en el caso de bajas potencias o por necesidad de gran seguridad de utilización. Según su uso:  Instalaciones generadoras: Las instalaciones generadoras son aquellas que generan una fuerza electromotriz, y por tanto, energía eléctrica, a partir de otras formas de energía.  Instalaciones de transporte: Las instalaciones de transporte son las líneas eléctricas que conectan el resto de las instalaciones. 14

Pueden ser aéreas, con los conductores instalados sobre apoyos, o subterráneas, con los conductores instalados en zanjas y galerías.  Instalaciones transformadoras: Las instalaciones transformadoras son aquellas que reciben energía eléctrica y la transforman en energía eléctrica con características diferentes. Un claro ejemplo son las subestaciones y centros de transformación en los que se reduce la tensión desde las tensiones de transporte (132 a 400 kV) a tensiones más seguras para su utilización.  Instalaciones receptoras: Las instalaciones receptoras son el caso más común de instalación eléctrica, y son las que encontramos en la mayoría de las viviendas e industrias. Su función principal es la transformación de la energía eléctrica en otros tipos de energía. Son las instalaciones antagónicas a las instalaciones generadoras. Según su Ubicación:  Totalmente Visibles Como su nombre lo indica, son todas aquellas instalaciones eléctricas donde sus componentes pueden observarse a simple vista y no poseen protección contra esfuerzos mecánicos, ni en contra de las condiciones ambientales que puedan afectarlos.  Visibles Entubadas Al igual que las anteriores estas se pueden observar a simple vista con la diferencia que están protegidas por tuberías, cajetines y demás elementos que las protegen contra esfuerzos mecánicos y del medio ambiente, a demás de ser más seguras para las personas que frecuenten o hagan vida dentro de le estructura que las posea.  Parcialmente Ocultas Se encuentran en accesorios grandes o fábricas, en las que parte del entubado está por pisos y muros y las restantes están por armaduras. También es muy común observarlas en edificios comerciales y de oficinas que tienen plafón falso.

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 Totalmente Ocultas: Son las que se consideran de mejor acabados ya que en ellas se busca tanto la mejor solución técnica como el mejor aspecto estético posible. Estas no pueden observarse a simple vista, ya que quedan internas dentro de la estructura de la edificación (paredes, losas, etc.). Una vez terminadas estas instalaciones, se complementan con los dispositivos de control y protección de las mismas, que son los que si pueden observarse y queden generalmente colocados en los frentes de los muros como lo son, interruptores, tableros principales, tomacorriente, entre otros elementos. Según su Duración:  Temporales Son instalaciones que se construyen para el aprovechamiento de la energía eléctrica por temporadas o periodos cortos de tiempo, como en los casos de ferias, juegos mecánicos, exposiciones, servicios contratados para obras en proceso, entre otros casos.  Provisionales: Las instalaciones eléctricas provisionales, en realidad quedan incluidas dentro de las temporales, salvo en los casos en que se realizan en instalaciones definitivas en operación, para hacer reparaciones o eliminar fallas principalmente en aquellas en las cuales no se puede prescindir del servicio aún en un sólo equipo, motor o local. Como por ejemplo: fabricas con procesos continuos, hospitales, salas de espectáculos, hoteles, entre otros. Según su Resistencia:  A Prueba de Explosivos Se construyen principalmente en fábricas y laboratorios donde se tienen ambientes corrosivos, polvos o gases explosivos, materiales inflamables, entre otros de esta naturaleza. En estas instalaciones tanto las canalizaciones (tuberías), uniones, así como también como los cajetines y demás elementos, quedan herméticamente cerrados, para así evitar que en caso de un corto circuito, la chispa o flama que pueda producirse no salga al exterior y así asegurar de que

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nunca ocurra una explosión o incendio debido a una falla en las instalaciones eléctricas. 3.2.5.3Parte funcional de las instalaciones eléctricas: Las instalaciones eléctricas, cualquiera que sea su tipo, disponen de cuatro partes bien diferenciadas, y con características relacionadas.  Alimentación: Es la parte de la instalación que recibe energía del exterior. Generalmente esta energía es eléctrica, pero en el caso de las centrales eléctricas, puede ser energía térmica, mecánica, química o radiante.  Protecciones: Las protecciones son los dispositivos o sistemas encargados de garantizar la seguridad de las personas y los bienes en el contexto de la instalación eléctrica. Las protecciones de las instalaciones eléctricas están orientadas en dos aspectos importantes: - Orientadas a la seguridad de las instalaciones: Están compuestas por los siguientes elementos: •

Fusibles

•

Interruptor de control de potencia

•

Interruptor magnetotérmico -Orientadas a la seguridad de las personas:

Están compuestas por los siguientes elementos: •

Esquemas de conexión a tierra

•

Interruptor diferencial

•

Puesta a tierra

 Conductores: Son los encargados de dirigir la corriente a todos los componentes de la instalación eléctrica. Sin ellos, la instalación como tal, no podría existir. Estos son los cables conductores de corriente eléctrica en todos sus tamaños y modelos.

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 Mando y Maniobra Los elementos de mando y maniobra permiten actuar sobre el flujo de la energía, conectando, desconectando y regulando las cargas eléctricas. Los más comunes son los interruptores, los conmutadores y los relés. 3.2.6 Cálculo de la Potencia Eléctrica en un Circuito: Para calcular la potencia en un circuito se hace a través de una ecuación sencilla, que es la siguiente:

Donde:

𝑃 =𝐼×𝑉

Ec. 1.

P: Potencia (Watts o Vatios) I: Corriente o Amperaje (Amperios) V: Voltaje (Voltios) Ecuación de la cual se podría conocer cualquiera de las variables mediante un despeje sencillo, dependiendo de los datos que se conozcan. 3.2.7 Sistemas de Abastecimiento de Agua Fría Los sistemas de abastecimiento de agua fría se hacen generalmente de 4 formas diferentes o en combinaciones entre ellas, las cuales son:  Sistema de Abastecimiento Directo  Sistema de Abastecimiento por Gravedad  Sistema de Abastecimiento Combinado  Sistema de Abastecimiento por Presión 3.2.7.1 Sistema de Abastecimiento Directo Un sistema de abastecimiento directo es cuando la alimentación del servicio de agua a las instalaciones de una edificación se hace en forma directa de la red municipal sin tener de por medio equipos o elementos como tanques, tanques elevados, equipos hidroneumáticos etc. Para efectuar el abastecimiento del servicio de agua en forma directa a todos las piezas sanitarias y puntos de interés de una edificación, es necesario que todas estas piezas y puntos de interés posean un promedio bajo en altura y que la red de distribución municipal disponga de una presión tal, para que el agua pueda llegar a los puntos más elevados con la presión necesaria para garantizar un

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optimo servicio, aun considerando las pérdidas causadas por fricción en la tubería, accesorios, cambios de dirección, obstrucción y algunos otros que se puedan considerar. Las presiones que deben tener por norma los puntos de tomas directas son de 14 metros de columna de agua (mca) Para estudios de demanda coincidente y 20 metros de columnas de agua (mca) para el caso máximo horario, dependiendo de con cual caso se haya diseñado la red municipal 3.2.7.2 Sistema de Abastecimiento por Gravedad En este sistema el abastecimiento de agua se realiza a partir de un tanque de almacenamiento elevado, por lo general ubicado en terrenos altos para abastecimiento de zonas o poblaciones numerosas, o en azoteas o estructuras particulares para estos, para dar servicio a edificaciones de diferentes usos. Este sistema permite el almacenamiento del agua y utilizar el servicio directo (en el caso de poder aplicarse) y luego utilizar lo almacenado en el tanque para mejorar el servicio o en situaciones de emergencia como fallas del sistema municipal, etc. Una vez lleno el tanque, se deja caer el fluido por medio de la gravedad, el cual va adquiriendo las presiones necesarias para suministrar el abastecimiento de todos los puntos de interés, incluyendo los más alejados del sistema, de una manera eficiente. Este sistema es muy utilizado en la actualidad en diferentes tipos de edificaciones, como edificios residenciales, escuelas y otras estructuras de diferentes usos. Este sistema también puede venir acompañado por un sistema de bombeo. 3.2.7.3 Sistema de Abastecimiento Combinado Estos son sistemas como su nombre lo indica, que están formados por la combinación de dos o más sistemas de abastecimiento. Se utilizan sistemas de abastecimiento combinados, generalmente entre sistemas por gravedad y sistemas por presión, cuando la presión por toma directa no es suficiente para abastecer las necesidades de una edificación determinada, por lo que se crea la necesidad de construir tanques de almacenamientos elevados

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o subterráneos acompañados por un sistema de bombeo, para alimentar al tanque y para abastecer de servicio a la edificación respectivamente. Estos sistemas de abastecimiento combinados son los más utilizados, ya que representan la mejor solución para garantizar un buen abastecimiento en todas las aéreas y puntos de interés que las edificaciones posean, dando un buen servicio de manera eficiente de muy buena calidad. 3.2.7.4 Sistema de Abastecimiento por Presión El sistema de Abastecimiento por Presión es el más complejo, y dependiendo de las características de la edificación donde se encuentre puede emplearse de las siguientes maneras: 1. Equipo Hidroneumático 2. Equipo de bombeo programado Mediante cualquiera de estos dos métodos se logra un servicio eficiente que abarque todas las áreas y puntos de interés que se quieran abastecer. Los equipos que se utilizan en estos métodos proporcionan la presión necesaria para impulsar el fluido por la red de tuberías, y así dar el correcto abastecimiento. 3.2.8 Instalaciones Hidráulicas Es el conjunto de elementos como lo son, tanques, tanques elevados, tuberías de succión, de descarga, de distribución, válvulas de control, válvulas de servicios, bombas, equipos de bombeos, de suavización, generadores de agua caliente, de vapor, entre otros elementos necesarios que proporcionan agua fría, agua caliente, vapor de agua u otros fluidos a muebles sanitarios, hidrantes y demás servicios de una edificación o algún punto en especifico a donde se quieran transportar. 3.2.9 Instalaciones Sanitarias Las instalaciones sanitarias tienen por objeto el retirar de cualquier estructura o edificación de forma segura, aunque no necesariamente económica, las aguas negras y pluviales, además de establecer obturaciones o trampas hidráulicas, para evitar que los gases o malos olores producidos por la descomposición de las materias orgánicas acarreadas provenientes de los muebles sanitarios o de canales en general.

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Las instalaciones sanitarias deben proyectarse y construirse buscando el máximo provecho de las cualidades de los materiales empleados, e instalarse en la forma más practica posible, de modo de evitar reparaciones constantes e injustificadas, previendo un mínimo mantenimiento, el cual consistirá en condiciones normales de funcionamiento, en dar la limpieza periódica requerida a través de los registros. Independientemente de que las instalaciones sanitarias se proyecten y construyan en forma práctica y en ocasiones hasta cierto punto económicas, no debe olvidarse de cumplir con las necesidades higiénicas y que además la eficiencia y funcionalidad sean las requeridas en las construcciones, planeadas y ejecutadas con estricto apego a lo establecido en los códigos y reglamentos sanitarios, los cuales determinan los requisitos mínimos permitidos y que deben cumplirse, para garantizar el correcto funcionamiento de las instalaciones particulares, que redunda en un optimo servicio de las redes de drenaje general. A pesar de que en forma universal las aguas evacuadas se les conoce como "aguas negras", suelen denominárseles como "aguas residuales", por la gran cantidad y variedad de residuos que arrastran, o también se les puede llamar "aguas servidas", porque se desechan después de aprovechárseles en un determinado servicio. 3.2.9.1 Clasificación de las Tuberías de Aguas Negras Según su Colocación:  Verticales: también conocidas como Bajantes, van colocadas son como su nombre lo indica, de manera vertical.  Horizontales: también conocidas como ramales, van colocadas como su nombre lo indica, de manera horizontal. 3.2.9.2 Clasificación de Aguas Residuales o Servidas A las aguas negras, residuales o servidas, cualquiera de las tres opciones como se les quiera llamar, se les puede clasificar por su coloración o proveniencia como:  Aguas Negras: las provenientes de los W.C.  Aguas Grises: las provenientes de vertedores y fregaderos.

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 Aguas Jabonosas: las provenientes de lavamanos, regaderas, lavadoras, entre otras piezas, inclusive las provenientes de fregaderos también podrían incluirse en esta clasificación. 3.2.9.3 Ubicación de los Ductos: La ubicación de los ductos es muy importante, obedece tanto al tipo de construcción como de espacios disponibles para tal fin.  En casas, edificios y viviendas tanto unifamiliares como multifamiliares, los ductos se deben localizar alejados de las habitaciones, salas, comedores y demás áreas comunes, de manera que el ruido que produzcan las descargas continuas de los muebles sanitarios conectados en niveles superiores, no provoquen malestar.  En lugares públicos, de espectáculos y que pueden concentrar un número amplio de personas, debe tomarse en cuenta la consideración anterior pero adaptada al tipo y uso de la estructura. Además de estas consideraciones anteriores existen otras también de importancia, las cuales dependerán de las normas correspondientes que deban usarse para el tipo y uso de la estructura. 3.2.9.4 Obturadores Hidráulicos Los obturadores hidráulicos, no son más que trampas hidráulicas que se instalan en los desagües de muebles sanitarios y coladeras, para evitar que los gases y malos olores producidos por la descomposición de las materias orgánicas, salgan al exterior precisamente por donde se usan los diferentes muebles sanitarios. Las partes inferiores de los sifones y obturadores en general no deben tener en su interior ni aristas, ni rugosidades que puedan retener los diversos cuerpos extraños y ruidosos evacuados en las aguas ya usadas. 3.2.9.5 Ventilación en Instalaciones Sanitarias Como las descargas de los muebles sanitarios son rápidas, dan origen al golpe de ariete, provocando presiones o depresiones tan grandes dentro de las tuberías, que pueden en un momento dado anular el efecto de las trampas, obturadores o sellos hidráulicos, pudriéndose el sello hermético y dando

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oportunidad a que los gases y malos olores producidos al descomponerse las materias orgánicas acarreadas en las aguas residuales o negras, penetren a las habitaciones o cualquier área de la edificación. Para evitar que sea anulado el efecto de los obturadores, sello o trampas hidráulicas por las presiones o depresiones antes mencionadas, se conectan tuberías de ventilación que desempeñan las siguientes funciones:  Equilibrar las presiones en ambos lados de los obturadores o trampas hidráulicas, evitando la anulación de su efecto.  Evitar el peligro de depresiones o sobrepresiones que puedan aspirar el agua de los obturadores hacia los bajantes de aguas negras, o expulsarlas dentro del local.  Al evitar la anulación del efecto de los obturadores o trampas hidráulicas, impiden la entrada de los gases a las habitaciones.  Impiden de cierto modo la corrosión de elementos que integran las instalaciones sanitarias, al introducir en forma permanente aire fresco que ayuda a diluir los gases.  Sirven de ventilación, para expulsar y que tengan una salida todos los gases y malos olores provenientes de las piezas sanitaras como el W.C. 3.2.9.6 Tipos de Ventilación en Instalaciones Sanitarias  Ventilación Primaria: A la ventilación de los bajantes de aguas negras, se le conoce como "ventilación primaria" o también suele llamársele simplemente "ventilación vertical", la tubería de esta ventilación debe sobresalir de la azotea de la edificación hasta una altura conveniente establecida en las normas. La ventilación primaria ofrece la ventaja de acelerar el movimiento de las aguas residuales o negras y evitar hasta cierto punto, la obstrucción de las tuberías, además, la ventilación de los bajantes en las instalaciones sanitarias particulares, es una gran ventaja higiénica y que ayuda a la ventilación del alcantarillado público, siempre y cuando no existan trampas de acometida.

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 Ventilación Secundaria: La ventilación que se hace en los ramales es la "ventilación secundaria" también conocida como "ventilación individual", esta ventilación se hace con el objeto de que el agua de los obturadores en el lado de la descarga de los muebles, quede conectada a la atmosfera y así nivelar la presión del agua de los obturadores en ambos lados, evitando sea anulado el efecto de las mismas e impidiendo la entrada de los gases a las habitaciones. La ventilación secundaria consta de:  los ramales de ventilación que parten de la cercanía de los obturadores o trampas hidráulicas.  los bajantes de ventilación a las que pueden estar conectados uno o varios muebles. Se puede ventilar en grupo, en serie, o en batería, accesorios de muebles o muebles sanitarios en un mismo nivel, como es común encontrar conectados el fregadero con los muebles del baño en construcciones de un solo piso o en pisos superiores de varios niveles, a condición de que las descargas por nivel queden conectadas en forma individual con los bajantes de aguas negras. Es necesario hacer hincapié en la necesidad de que los sifones o trampas hidráulicas en los muebles sanitarios, estén diseñados de tal forma, que se puedan renovar todo su contenido en cada operación de descarga, evitan que quede en ellos aguas que pueda descomponerse, dando origen a malos olores, además deben tener un registro que permita un mayor grado de limpieza.  Doble Ventilación Se le da el nombre de doble ventilación cuando se ventilan tanto los muebles de la instalación sanitaria como las columnas de aguas negras. 3.2.9.7 Tuberías Utilizadas en las Instalaciones Sanitarias Las tuberías de uso común en las instalaciones sanitarias son las siguientes:  Albañal de concreto simple  De barro vitrificado  De cobre tipo DWV

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 Galvanizado  PVC (Policloruro de vinilo)  Hierro Fundido  Plomo Usos de cada tipo de tubería Albañal de Concreto Simple:  Para recibir desagües individuales y generales, solo en plantas bajas.  Para interconexión de registros. No debe ser utilizada en niveles diferentes al de planta baja, porque suelen presentarse filtraciones, consecuentemente húmedas perjudiciales, siendo el caso más crítico, cuando se fracturan los tubos por asentamientos. Barro Vitrificado:  Ocasionalmente sustituyen las tuberías de albañal de concreto  Bien trabajadas, estas tuberías de barro vitrificado pueden ser utilizadas para evacuar fluidos corrosivos, en sustitución y por carencia de cobre. Cobre Tipo DWV:  Para desagües individuales de lavabos, fregaderos, vertederos, lavadoras entre otros elementos.  Para conectar coladeras con las tuberías de desagües generales, ventilación, etc.  Para desagües individuales y generales de muebles en los que deban evacuarse fluidos corrosivos. Galvanizado:  Para desagües individuales de lavabos, lavaderos entre otros.  para conectar los inodoros de piso a las tuberías de desagüe general, ya sean de albañal, hierro fundido, PVC, o cualquier otra.  Para conectar los drenajes de azoteas y de pisos de fuentes a tuberías de hierro fundido.

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Hierro Fundido: Estas tuberías son usadas para instalaciones sanitarias en general, excepto de que el uso que se les quiera dar sea desalojar fluidos corrosivos o compuestos químicos. Plomo:  Para recibir el desagüe de los W.C, en forma de casquillo o formando el codo completo.  Para recibir desagües individuales de fregaderos, entre otros elementos similares.  Para evacuar ácidos y todo tipo de fluidos corrosivos, siempre y cuando sean tramos cortos y puedan protegerse encamisándolos con cualquier medio,

para

evitarles

esfuerzos

mecánicos,

principalmente

el

aplastamiento. 3.2.10 Sistemas Hidroneumáticos Los hidroneumáticos son sistemas diseñados para la obtención, transporte y desplazamiento de fluidos, Generalmente del líquido vital y primordial que es el agua, para dar servicio a todos los puntos de una edificación, cual sea el uso, que lo requiera. Entre los diferentes sistemas de abastecimiento y distribución de agua en edificios e instalaciones, los Equipos Hidroneumáticos han demostrado ser una opción eficiente y versátil, con grandes ventajas frente a otros sistemas; este sistema evita construir tanques elevados, colocando un sistema de tanques parcialmente llenos con aire a presión. Esto hace que la red hidráulica mantenga una presión excelente, mejorando el funcionamiento de lavadoras, filtros, regaderas, llenado rápido de depósitos en excusado, operaciones de fluxómetros, riego por aspersión, entre otros; demostrando así la importancia de estos sistemas en diferentes áreas de aplicación. Así mismo evita la acumulación de sedimentos en las tuberías por flujo a bajas velocidades. En algunos casos este sistema no requiere tanques ni red hidráulica de distribución en las azoteas de los edificios (evitando problemas de humedades por fugas en la red) que dan tan mal aspecto a las fachadas y quedando este espacio libre para diferentes usos.

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Los Sistemas Hidroneumáticos se basan en el principio de compresibilidad o elasticidad del aire cuando es sometido a presión, funcionando de la siguiente manera: El agua que es suministrada desde el acueducto público u otra fuente, es retenida en un tanque de almacenamiento; de donde, a través de un sistema de bombas, será impulsada a un recipiente a presión (de dimensiones y características calculadas en función de la red), y que posee volúmenes variables de agua y aire. Cuando el agua entra al recipiente aumenta el nivel de agua, se comprime el aire y aumenta la presión, cuando se llega a un nivel de agua y presión determinados (Pmáx.), se produce la señal de parada de bomba y el tanque queda en la capacidad de abastecer la red; cuando los niveles de presión bajan, a los mínimos preestablecidos (Pmín.) se acciona el mando de encendido de la bomba nuevamente, ya sea de manera manual o automática, dependiendo de en qué condiciones trabaje el equipo. Como se observa la presión varía entre Pmáx y Pmín, y las bombas prenden y apagan continuamente. El diseño del sistema debe considerar un tiempo mínimo entre los encendidos de las bombas conforme a sus especificaciones, un nivel de presión (Pmín) conforme al requerimiento de presión de instalación y un Pmáx, que sea tolerable por la instalación y proporcione una buena calidad de servicio. Usualmente los encargados de los proyectos consideran un diferencial de presión de 10 mca (Metros de Columna de Agua), lo que puede resultar exagerado, ya que en el peor de los casos la presión varía permanentemente entre 5 y 15 mca. Este hecho es el que los usuarios notan, ya que estas variaciones en la presión se traducen en fluctuaciones del caudal de agua. Además, el sistema de calentamiento de agua variará su temperatura en función del caudal. En efecto, el caudal de 15 mca es un 35% superior al que se tiene, si la presión es de 5 mca. Una instalación con sistema hidroneumático, calculado según lo anterior, consumirá un 18 % más de agua por el hecho de tener que aumentar la presión sobre el mínimo, este aumento conlleva a una pérdida de energía importante. Mientras mayor sea el diferencial de presión y menor el tiempo entre partidas de los motores, más pequeña resulta la capacidad del estanque de presión. Las bombas estarán funcionando entre dos puntos de

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operación de presión y por consiguiente de caudal, por lo que al no ser un punto único, no podrá estar permanentemente en su punto óptimo de eficiencia. El reglamento de Instalaciones Sanitarias obliga a que la capacidad de las bombas sea un 125% del gasto máximo probable a la presión mínima requerida para el sistema, a fin de asegurar abastecer la demanda máxima al mismo tiempo que se llena el estanque de presión. 3.2.10.1 Componentes del Sistema Hidroneumático Un sistema hidroneumático debe estar constituido por los siguientes componentes:  Un tanque de presión: Consta de un orificio de entrada y uno de salida para el agua (en este se debe mantener un sello de agua para evitar la entrada de aire en la red de distribución), y otro para la inyección de aire en caso de que este falte.  Un número de bombas acorde con las exigencias de la red. (Una o dos en caso de viviendas unifamiliares y dos o más para edificaciones mayores).  Interruptor eléctrico para detener el funcionamiento del sistema, en caso de faltar agua en el estanque bajo.  Llaves de purga en las tuberías de drenaje.  Válvula de retención en cada una de las tuberías de descarga de las bombas al estanque hidroneumático.  Conexiones flexibles para absorber las vibraciones.  Llaves de paso entre la bomba y el equipo hidroneumático; entre este y el sistema de distribución.  Manómetro.  Válvulas de seguridad.  Dispositivo para control automático de la relación aire/agua. (Puede suprimirse en caso de viviendas unifamiliares)  Interruptores de presión para arranque a presión mínima y parada a presión máxima, arranque aditivo de la bomba en turno y control del compresor.  Indicador exterior de los niveles en el tanque de presión.(Puede suprimirse en caso de viviendas unifamiliares)

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 Tablero de potencia y control de motores.(Puede suprimirse en caso de viviendas unifamiliares)  Dispositivo de drenaje del tanque hidroneumático y su correspondiente llave de paso.  Compresor u otro mecanismo que reponga el aire perdido en el tanque hidroneumático. Las Bombas Cuando se selecciona el tipo o tamaño de bomba, se debe tener en cuenta que la bomba por si sola debe ser capaz de abastecer la demanda máxima dentro de los rangos de presiones y caudales, existiendo siempre una bomba adicional para alternancia con la (o las) otra (u otras) y cubrir entre todas, por lo menos el 140% de la demanda máxima probable. Además debe trabajar por lo menos contra una carga igual a la presión máxima del tanque. Cuando se dimensiona un tanque se debe considerar la frecuencia del número de arranques del motor en la bomba, llamados Ciclos de Bombeo. Si el tanque es demasiado pequeño, la demanda de distribución normal extraerá el agua útil del tanque rápidamente y los arranques de las bombas serán demasiado frecuentes, lo que causaría una desgaste innecesario de la bomba y un consumo excesivo de potencia. El punto en que ocurre el número máximo de arranques, es cuando el caudal de demanda de la red alcanza el 50% de la capacidad de la bomba. En este punto el tiempo que funcionan las bombas iguala al tiempo en que están detenidas. Si la demanda es mayor del 50%, el tiempo de funcionamiento será más largo; cuando la bomba se detenga, la demanda aumentada extraerá el agua útil del tanque más rápidamente. La potencia de la bomba puede calcularse, de la siguiente manera:

Donde:

𝑃𝑏 =

𝑄𝑏 × 𝛾 ×𝐻𝑏 𝜂ƞ × 76

Ec. 2.

Pb: Potencia de la bomba en caballos de fuerza (Hp) Qb: Caudal de Bombeo (m³/seg) 29

η: Eficiencia de la bomba, Para efectos de cálculos teóricos se supone un 85%. Hb: Altura de Bombeo (m) γ: Peso especifico del Fluido que impulsará la bomba (kgf/m³) El caudal de bombeo (Qb) requerido en la ecuación anterior (Ec 2.) se calcula mediante la siguiente ecuación:

Donde:

𝑄𝑏 =

𝑄𝑚 ×24

Ec 3.

𝐻𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝐵𝑜𝑚𝑏𝑒𝑜

Qb: Caudal de bombeo (m³/seg) Qm: Caudal Medio o Caudal Promedio (m³/seg) Las horas de bombeo a implementarse se escogen dependiendo de las necesidades del servicio. El cálculo de la altura de bombeo (Hb) se realiza mediante el uso de la siguiente ecuación:

Donde:

𝐻𝑏 = ∆𝑧 + 𝐽𝑠 + 𝐽𝑑 + 2𝑚

Ec 4.

Hb: Altura de Bombeo (m) Δz: Diferencia de Alturas o Cotas entre los 2 puntos evaluados, que son el punto de descarga de la bomba y el final de disposición (m) Js: Pérdidas de Energía en el Tramo de Succión (m) Jd: Pérdidas de Energía en el Tramo de Descarga (m) Siendo los 2 metros adicionales un factor de seguridad. Tanque a Presión Las dimensiones del tanque a presión, se escogen tomando en cuenta como parámetros de cálculo, el caudal de bombeo (Qb), los ciclos por hora (U), y las presiones de operación. El procedimiento de selección es el siguiente:  Determinación del tipo de ciclo de bombeo: (Tc) Representa el tiempo transcurrido entre dos arranque consecutivos de las bombas, y se expresa así:

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𝑇𝑐 =

𝟏𝒉𝒐𝒓𝒂 𝑼

Ec 5.

 Cálculo del porcentaje del volumen útil (% Vu): Representa la relación entre el volumen utilizable y el volumen total del tanque, y se podrá calcular a través de:

%𝑉𝑢 = 90 × �

𝑃𝑚𝑎𝑥−𝑃𝑚𝑖𝑛 𝑃𝑚𝑎𝑥

 Cálculo del Volumen del Tanque (Vt):

𝑉𝑡 =

𝑉𝑢 %𝑉𝑢⁄100

�

Ec. 6.

Ec 7.

3.2.10.2 Ventajas y Beneficios del uso de los Sistemas Hidroneumáticos  Incrementa la presión del agua en la red de una edificación.  Puede disfrutar de dos o más puntos, o elementos de suministro al mismo tiempo sin perder presión de ninguna de ellos.  Ahorro considerable de agua debido a que a mayor presión, se requiere menor flujo.  Ahorro de gas (debido a que se consume menos agua caliente). Esto aplica mayormente en el uso domestico.  Mayor confort al disfrutar de agua a presión en todo momento.  Su operación es relativamente económica (no se percibirá un incremento importante en el consumo energético). 3.2.10.3 Tipos de Sistemas Hidroneumáticos Dentro de los tipos de estos sistemas se destacan dos importantes:  Sistemas Hidroneumáticos Individuales: Se surten completamente armados en forma de paquete. Consta de una bomba, un tanque de presión precargado, interruptor de presión, manómetro, conexiones bomba-tanque, y una base para la bomba. Todo equipo es probado en la planta antes de la entrega para garantizar así el servicio y funcionamiento

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adecuado de los mismos. Los equipos se calculan en base a la mayor demanda de agua prevista en horas pico (horas de máximo gasto de agua).  Sistemas Hidroneumáticos Múltiples: Se surten completamente armados. Consta de una, dos, tres, y hasta cuatro bombas en línea, uno o dos tanques de presión precargados, interruptores de presión, manómetros, tablero de control (alternador simultaneado) conexiones bomba-tanque y una base para la bomba. Todos los equipos también son probados antes de la entrega para garantizar así el servicio y funcionamiento adecuado de los mismos. 3.2.11 Ecuación de Hazen-Williams: Esta ecuación es utilizada para el cálculo de las pérdidas de energía causadas por fricción dentro de una tubería. La ecuación es la siguiente:

J

10,76𝑥1,05𝐿 𝑄 1,85 = � � Ec 8. 4,87 𝐶 𝐷

Donde: J: Pérdida de Energía o Carga (m) Q: caudal (m3/s) C: coeficiente de rugosidad (adimensional) D: diámetro interno de la tubería (m) L: longitud de la tubería (m) 3.2.12 Tabla de Coeficientes de Hazen-Williams para Algunos Materiales Tabla 1

Fuente: Computer Applications in Hydraulic Engineering, 5th Edition. 32

3.3 Definición de Términos:  Instalar: Colocar en un edificio, industria, comercio, lo necesario para su funcionamiento.  Instalaciones: Las instalaciones son el conjunto de redes y equipos fijos que permiten el suministro y operación de los servicios que ayudan a los edificios a cumplir las funciones para las que han sido diseñados.  Instalación Eléctrica: Es uno o varios circuitos eléctricos destinados a un uso específico y que cuentan con los equipos necesarios para asegurar el correcto funcionamiento de ellos y los aparatos eléctricos conectados a los mismos.  Pulgada: 1. Unidad de longitud antropométrica que equivale a la longitud de la primera falange del pulgar, y más específicamente a su falange distal. Una pulgada

castellana equivalía

a

23,22 milímetros.

Actualmente

en Estados Unidos, Panamá y otros países se usa una pulgada de 25,4 milímetros. 2. Medida inglesa equivalente a 25,4 mm.  Válvula: Mecanismo que regula el flujo de la comunicación entre dos partes de una máquina o sistema.  Válvula Check o válvula Anti retorno: Mecanismo que impide el retroceso de un fluido que circula por un conducto.  Bomba: Máquina o artefacto para elevar el agua u otro líquido y darle impulso en una dirección determinada.  Caudal: En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que avanza en una unidad de tiempo. Se denomina también caudal volumétrico o índice de flujo fluido, y que puede ser expresado en masa o en volumen  Velocidad: Es una magnitud física de carácter vectorial que expresa la distancia recorrida por un objeto por unidad de tiempo.  Área: Espacio superficial comprendido entre ciertos límites.  Losa: Es una placa de hormigón (concreto) apoyada sobre el terreno que sirve de cimentación que reparte el peso y las cargas del edificio sobre toda la superficie de apoyo.

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 Espesor: Grosor de un sólido.  Concreto: Es el material resultante de la mezcla de cemento (u otro conglomerante) con áridos (grava, gravilla y arena) y agua. La principal característica estructural del hormigón es que resiste muy bien los esfuerzos de compresión.  Carretilla: Es un pequeño vehículo normalmente de una sola rueda diseñado para ser propulsado por una sola persona y utilizado para el transporte a mano de carga.  Trompo: Es una máquina empleada para la elaboración de concreto. Su principal función es la de suplantar el amasado manual de los diferentes elementos que componen el concreto.  Presupuesto: Cómputo anticipado del costo de una obra o de los gastos y rentas de una corporación.  Accesorio: Utensilio auxiliar para determinado trabajo o para el funcionamiento de una máquina o sistema.  Codo: Trozo de tubo, doblado en ángulo o en arco, que sirve para variar la dirección recta de una tubería.  Tee: Elemento en forma de "T" que pertenece a los diferentes tipos de conexiones de tuberías hidráulicas.  Cajetín: Pieza de material aislante, cerrada con una tapa, en la que se alojan por separado los conductores eléctricos.  Corriente Eléctrica: 1. Magnitud física que expresa la cantidad de electricidad que fluye por un conductor en la unidad de tiempo. Su unidad en el Sistema Internacional es el amperio. 2. Flujo de cargas eléctricas a través de un conductor.  Cable de electricidad: Cordón formado con varios conductores aislados unos de otros y protegido generalmente por una envoltura que reúna la flexibilidad y resistencia necesarias al uso a que el cable se destine.  Empalme: 1. Acción y efecto de empalmar. 2. Punto en que se empalma.

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 Empalmar: Juntar dos maderos, sogas, tubos u otras cosas, acoplándolas o entrelazándolas.  Interruptor: Mecanismo destinado a interrumpir o establecer un circuito eléctrico.  Toma corriente: En instalaciones eléctricas, dispositivo donde se inserta la clavija.  Inspector, ra: Empleado público o particular que tiene a su cargo la inspección y vigilancia del ramo a que pertenece y del cual toma título especial el destino que desempeña.  Inspección: Acción y efecto de inspeccionar  Inspeccionar: Examinar, reconocer atentamente.  Voltaje: Cantidad de voltios que actúan en un aparato o sistema eléctrico.  Voltio: Unidad de potencial eléctrico y fuerza electromotriz del Sistema Internacional, equivalente a la diferencia de potencial que hay entre dos puntos de un conductor cuando al transportar entre ellos un coulomb.  Amperaje: Cantidad de amperios que actúan en un aparato o sistema eléctrico.  Amperio: Unidad de intensidad de corriente eléctrica del Sistema Internacional equivalente a la intensidad de la corriente que, al circular por dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y colocados a la distancia de un metro uno de otro en el vacío, origina entre dichos conductores una fuerza de dos diezmillonésimas de newton por cada metro de conductor.  Newton: Unidad de fuerza del Sistema Internacional, equivalente a la fuerza que, aplicada a un cuerpo cuya masa es de un kilogramo, le comunica una aceleración de un metro por segundo cada segundo.  Vatio (Watts): Unidad de potencia eléctrica del Sistema Internacional, que equivale a un joule por segundo. (Símb.W).  Balastro: Es un equipo que sirve para mantener un flujo de corriente estable en lámparas, ya sea un tubo fluorescente, lámpara de vapor de sodio o lámpara de vapor de mercurio. Técnicamente es un reactor que

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está constituido por una bobina de alambre de cobre esmaltado, enrollada sobre un núcleo de chapas de hierro o de acero eléctrico.  Electrón: Partícula elemental más ligera que forma parte de los átomos y que contiene la mínima carga posible de electricidad negativa.  Tester o Multímetro: Instrumento que permite medir varias magnitudes eléctricas, como la intensidad, la tensión y la resistencia.  Destornillador: Instrumento de hierro u otra materia, que sirve para desatornillar y atornillar.  Pala: Instrumento compuesto de una tabla de madera o una plancha de hierro, comúnmente de forma rectangular o redondeada, y un mango grueso, cilíndrico y más o menos largo, según los usos a que se destina.  Pico: Instrumento formado por una barra de hierro o acero, de unos 60 cm de largo y 5 de grueso, algo encorvada, aguda por un extremo y con un ojo en el otro para enastarla en un mango de madera. Es muy usado para cavar en tierras duras, remover piedras, etc.  Nivel: Instrumento para averiguar la diferencia o la igualdad de altura entre dos puntos.  Cemento: Mezcla formada de arcilla y materiales calcáreos, sometida a cocción y muy finamente molida, que mezclada a su vez con agua se solidifica y endurece.  Cemento Pórtland: cemento hidráulico así llamado por su color, semejante al de la piedra de las canteras inglesas de Pórtland.  Arena: Conjunto de partículas desagregadas de las rocas, sobre todo si son silíceas, y acumuladas, ya en las orillas del mar o de los ríos, ya en capas de los terrenos de acarreo.  Piedra: Sustancia mineral, más o menos dura y compacta, que no es terrosa ni de aspecto metálico.  Aditivos: Sustancia que se agrega a otras para darles cualidades de que carecen o para mejorar las que poseen.

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 Presión: Magnitud física que expresa la fuerza ejercida por un cuerpo sobre la unidad de superficie. Su unidad en el Sistema Internacional es el pascal.  Libra: Peso antiguo de Castilla, dividido en 16 onzas y equivalente a 460g.  Plafón: Adorno en la parte central del techo de una habitación, en el cual está el soporte para suspender la lámpara.  Obturar: Tapar o cerrar una abertura o conducto introduciendo o aplicando un cuerpo.  Obturador: Que sirve para obturar.  Hidráulica: 1.Parte de la mecánica que estudia el equilibrio y el movimiento de los fluidos. 2. Arte de conducir, contener, elevar y aprovechar las aguas.

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CAPÍTULO IV

FASES METODOLÓGICAS 4.1 Fases Metodológicas Las fases para la realización de este proyecto vinieron dadas por cada uno de los objetivos específicos trazados. La manera en que se realizaron cada una de estas fases será explicada a continuación. Fase I. Realizar el análisis de los problemas que presentan las Unidades Educativas Oswaldo Hidalgo y Amada Martínez en las instalaciones Eléctricas, Hidráulicas y Estructural. En esta fase se realizaron todos los análisis correspondientes a la problemática que presentaban las Unidades Educativas Oswaldo Hidalgo ubicada en San Joaquín, municipio San Joaquín y Amada Martínez ubicada en Mariara, municipio Diego Ibarra, mediante una serie de visitas a estas escuelas con la ingeniero residente de la empresa quien es también la tutora empresarial, y la inspectora asignada por la Secretaria de Educación del Estado Carabobo. Fase II. Realizar el nuevo diseño de las instalaciones eléctricas e hidráulicas de la Unidad Educativa Oswaldo Hidalgo. En esta fase se hicieron todos los nuevos diseños correspondientes a las instalaciones eléctricas e hidráulicas de esta Unidad Educativa, mediante la elaboración de varias propuestas donde se busco cumplir tres aspectos importantes que fueron Seguridad, Economía y Eficiencia, hasta la obtención del diseño definitivo aprobado por la ingeniera residente, misma tutora empresarial, conjunto a la aprobación de la inspección correspondiente asignada por la Secretaria de Educación, y del agrado de la directiva de la escuela.

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Fase III. Ejecución de las reparaciones e instalaciones eléctricas, hidráulicas y estructurales correspondientes. Esta fase consistió en la colocación y puesta en funcionamiento de las nuevas instalaciones eléctricas e hidráulicas en la Unidad Educativa Oswaldo Hidalgo y el remplazo de una losa de piso en la Unidad Educativa Amada Martínez. Todo esto acompañado de una serie de reparaciones menores asignadas a cada una de estas escuelas, las cuales están indicadas en los presupuestos suministrados por la Secretaria de Educación del Estado Carabobo, quienes también representaron prioridades que deben resolverse.

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CAPÍTULO V

RECURSOS 5.1 Recursos Humanos: Se contara dentro de estos recursos con la participación de:  Un tutor académico: Profesor Ing. Fernando De Macedo  Una tutora metodológica: Profesora Ing. Alicia de Pizzela  Una tutora empresarial: Ing. Emily Artigas También se contara con el aporte de consultores externos que aportarán sus conocimientos y experiencias adquiridas durante el transcurso de anos en el ejercicio profesional de la ingeniería civil, mecánica y eléctrica, como lo son mis padres que son ingenieros en las ramas de civil y mecánica, entre otros, de ser necesarios. 5.2 Recursos Institucionales: La realización de esta pasantía fue bajo las instalaciones de la Universidad José Antonio Páez ubicada en el municipio San Diego del Estado Carabobo, en las estalaciones de las Unidades Educativas Oswaldo Hidalgo y Amada Martínez ubicadas en San Joaquín, municipio San Joaquín y Mariara, municipio Diego Ibarra respectivamente pertenecientes al territorio del estado Carabobo, así como también en las instalaciones de la empresa Peña Hernández Inversiones ubicada en Valencia, sector la Isabelica, también perteneciente al territorio del estado Carabobo. 5.3 Recursos Materiales: Entre los recursos materiales se encuentran elementos como lo son computadores de oficinas y laptop, papel, bolígrafos, lápices, impresora, Auto CAD que es un software para el diseño de planos, normas covenin 4044 para las instalaciones sanitarias, normas covenin 200:1999 o código eléctrico nacional para las instalaciones eléctricas, internet, bibliografías, entre otros elementos de menor relevancia. 40

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Capítulo V

RESULTADOS Los resultados serán expuestos a continuación de manera individual para cada objetivo trazado para la realización de la misma, de manera de observar con detalle la calidad del trabajo que se obtuvo para resolver cada objetivo propuesto. 5.1 Realizar el análisis de los problemas que presentan las Unidades Educativas Oswaldo Hidalgo y Amada Martínez en las instalaciones Eléctricas, Hidráulicas y Estructural. Estos análisis se realizaron mediante visitas a las instalaciones de las Unidades Educativas correspondientes junto a la ingeniero inspector asignada por la Secretaria de Educación del Estado Carabobo a cada institución, la cual estaba en conocimiento de la problemática presente y fue la encargada de exponer el caso a la ingeniero residente de la empresa, encargada de ejecutar la obra, también en compañía mi persona realizador de esta pasantía. Una vez estando en las instalaciones de las unidades educativas se confirmó el estado de gravedad y de importancia de las problemáticas presentes ya mencionadas como lo son las instalaciones eléctricas y sanitarias en materia hidráulica y se determinó cuales problemáticas representaban la mayor prioridad y cual se ejecutaría primero. Este primer análisis de campo conllevó a una serie de pruebas correspondientes a cada problemática. En el caso de las instalaciones eléctricas de la Unidad Educativa Oswaldo Hidalgo, se realizó un análisis visual que consistió en un conteo de las luminarias que existían en los salones de clases, determinando que estás

no eran las

adecuadas para iluminar esos espacios. Seguidamente se hizo un análisis al tablero eléctrico principal de esta escuela para observar la cantidad de circuitos que poseía y a su vez el estudio de cómo estaban distribuidos en las instalaciones de esta

unidad

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educativa.

Esto ayudó a determinar el consumo eléctrico máximo que puede tener cada subdivisión que poseía cada circuito, por ejemplo, si un circuito abarca una cantidad de tres aulas, se puede determinar el consumo eléctrico máximo que pueda tener cada aula. También se verificó dentro de este mismo análisis el consumo real que tenía cada circuito mediante la utilización de un voltímetro/amperímetro o también llamado tester, que es un equipo especializado de medición de corriente eléctrica y voltaje. Luego para el siguiente análisis se realizó un chequeo primeramente visual de la cantidad de equipos de consumo eléctrico que había en cada aula y su aproximado gasto total representativo, datos con los que se armó una tabla que fue utilizada en el cálculo de los circuitos eléctricos tomando en cuenta la nueva luminaria a colocar y que será mostrada más adelante, así como también la cantidad de tomacorrientes e interruptores que posee cada aula. Para esto se le otorgó una numeración a cada aula evaluada y chequeada de esta unidad educativa, para poder tener un mejor control. (Ver Anexo A) Todas estas evaluaciones fueron de gran importancia a la hora de realizar el rediseño de las instalaciones eléctricas, tomando en cuenta la posible adición de nuevos equipos de consumo eléctrico a cada aula, más el consumo que tendría la nueva luminaria respectiva. Para el análisis de la problemática presente en materia de las instalaciones sanitarias, más específicamente en la parte hidráulica de la Unidad Educativa Oswaldo Hidalgo, también se realizaron una serie de pruebas correspondientes para así determinar la funcionabilidad del sistema y su grado de importancia con respecto a las otras prioridades en la escuela. La primera prueba fue la determinación del sistema utilizado para el abastecimiento del agua en las instalaciones sanitarias de la unidad educativa Oswaldo Hidalgo que es la que está ubicada en el municipio San Joaquín. Este análisis se hizo mediante la observación en sitio, para así determinar el sistema implementado, que podría ser por gravedad, por bombeo, por aducción directa o por un sistema combinado, lo que ayudó en primera instancia tanto a entender la problemática como a la obtención rápida de una posible solución factible. se pudo

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observar que el sistema aplicado en esa Unidad Educativa era un sistema por gravedad. Otra de estas pruebas para el análisis de este problema consistió en el chequeo de la eficiencia del servicio de agua presente en la escuela. Para esto se abrieron una serie de llaves en las instalaciones sanitarias como en otros puntos de interés de esta escuela y por medio de la observación poder determinar si el caudal de agua que salía de ellas era el indicado o de calidad aceptable. Por lo cual se pudo determinar luego de esta prueba, que el caudal no era optimo y la presión no era la indicada, ni mínima necesaria para el abastecimiento de estos puntos de interés, esto se debe a varios motivos, como el hecho de que una parte de las tuberías de la red distribución son metálicas y ya tienen muchos años por lo que se encuentran oxidadas, lo cual obstruye el paso del agua, también el hecho de que la altura del tanque elevado del sistema por gravedad en muy baja lo cual no permite una buena presión para un buen servicio, entre otros factores como rupturas en las tuberías que contribuyen a una importante pérdida de agua y de presión en las mismas. Otro análisis que va ligado con el nombrado anteriormente es el de chequeo del servicio o chequeo de la presión de agua presente en el punto más alejado del sistema o red, o punto más lejano de la fuente de abastecimiento, esto es en caso de que el abastecimiento sea por conexión (aducción) directa o por un sistema por gravedad el cual es el sistema presente en esta escuela. Esto permitió el conocimiento, de la gravedad del problema. Prueba en la cual se pudo observar que no había servicio de agua en el punto más alejado de este sistema. Esto debido a las razones ya explicadas anteriormente. El siguiente análisis fue el de la determinación de la configuración de la red de tuberías internas de la Unidad Educativa, esto permitió conocer cómo fue diseñado originalmente y como funciona, ya que no existen registros con los planos de las instalaciones sanitarias que permitieran conocer su configuración de manera exacta y mucho más rápida. Una de las maneras para determinar esto, está relacionada con los análisis anteriores, lo cual consistió en la abertura de varias llaves de manera simultánea

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entre las instalaciones sanitarias y puntos de interés, entre ellos incluido el punto de abastecimiento más alejado a la fuente o tanque de almacenamiento, para así poder determinar cómo estaba distribuido el sistema. Una vez realizada esta prueba nos permitió saber si las instalaciones sanitarias y puntos de interés estaban conectados todos juntos consecutivamente o expresado de manera más técnica, conectados en serie, ya que esto representa una gran importancia debido a que si hay consumos simultáneos, eso ocasionara una pérdida de presión en la tubería lo cual no permitirá que haya servicio en el punto más alejado de la red y en puntos anteriores a este. Esto ayudo a su vez a la determinación del sistema más apropiado a implementar que representaría la mejor solución posible, tomando en cuenta los factores económicos entre otros importantes a la hora de hacer el rediseño. Una vez realizadas todas éstas pruebas, se elaboró un ensayo hidrostático siguiendo las indicaciones contenidas en el artículo 305 de la norma sanitaria 4044, donde se determinó la existencia de fugas de agua y sus ubicaciones, las cuales son causantes también de pérdidas de presión en la red de distribución. Los análisis de las problemáticas presentes en la Unidad Educativa Amada Martínez la cual esta ubicara en Mariara, municipio Diego Ibarra, se realizaron de igual manera con visitas a la escuela para el análisis en sitio, dándole prioridad al estudio del problema presente en la losa de piso que se fracturó y hundió parcialmente, esto en previo conocimiento de la empresa por medio de informaciones suministradas por la Secretaria de Educación Del Estado Carabobo. Igualmente se realizaron los análisis de otras problemáticas presentes en esta Unidad Educativa en materia de las instalaciones eléctricas y sanitarias, especialmente en el área hidráulica, de la misma manera en que se realizaron en la unidad educativa Oswaldo Hidalgo, y sin dejar por fuera el análisis de algunas problemáticas de menor prioridad que consisten en algunas reparaciones menores que debían hacerse en esa escuela. Los resultados de todos estos análisis en las unidades educativas correspondientes fueron realizados de manera satisfactoria, obteniendo los datos necesarios para continuar con los siguientes pasos correspondientes como lo

43

fueron los rediseños en cada área específica, para así solventar las problemáticas evaluadas y con un orden de prioridad. 5.2 Realizar el nuevo diseño de las instalaciones eléctricas e hidráulicas de la Unidad Educativa Oswaldo Hidalgo. La realización de estos nuevos diseños se baso en la presentación de diferentes propuestas o soluciones posibles a la ingeniero residente, encargada de la obra, esto simultáneamente con la asesoría y consultas realizadas al tutor académico, para posteriormente lograr la obtención de la aprobación de una de estas propuestas que fue la que se desarrollo completamente. Todas estas propuestas tuvieron como base los análisis correspondientes realizados en campo explicados previamente y el factor económico en materia de lograr una buena calidad a los más bajos costos posibles, teniendo como limite el presupuesto asignado para atender estas prioridades y problemáticas presentes en cada Unidad Educativa correspondiente. Para poder realizar estos diseños no solo se debió estar en conocimiento de la problemática presente sino también en conocimiento y utilización de las normas correspondientes establecidas por ley en el territorio nacional. Para la realización del diseño de las instalaciones hidráulicas se tuvo como base las normas establecidas en el territorio venezolano presentes en la gaceta oficial 4044, la cual contiene e indica las condiciones, especificaciones, y de más contenidos necesarios y reglamentarios para la realización de cualquier instalación sanitaria e hidráulica, así como los consumos mínimos en áreas públicas, privadas, y también en diferentes tipos de edificaciones dependiendo del uso, como escuelas, centros comerciales, entre otros. Para las instalaciones eléctricas se utilizó como base las normas Covenin 200:2004 o Código Eléctrico Nacional, que son las normas Venezolanas correspondientes para las instalaciones eléctricas, las cuales dan todas las indicaciones y parámetros a seguir para el diseño y/o instalaciones eléctricas en una edificación. Para la realización de los diseños de estas instalaciones eléctricas se dependió de los análisis realizados en la primera fase en materia de gasto

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energético, ya que nos indicó aproximadamente los consumos que tiene cada aula y área de interés de la Unidad Educativa, consumos que serán mostrados a continuación (Ver tablas 2, 3, 4, 5 y 6). Teniendo en cuenta esa consideración, se hicieron muchos más simples los cálculos con la siguiente ecuación:(Ec.1)

P=IxV Luego:

𝐼=

Donde: P: Potencia (watts)

𝑃 𝑉

V: Voltaje (voltios) I: Corriente o Amperaje (amperios) Consumo Energético Aproximado por Salón Tabla 2 Artefactos

Cantidad

Consumo (Watts)

Televisor Ventilador de Pared Lámparas Reflectantes 3x32 Enfriador de Botellón DVD

1 2

200 90

Consumo Total(watts) 200 180

4

96

384

1

200

200x1,25=250

1

70

70 ∑ P= 1.084

Las potencias que están multiplicadas por 1,25 es por ser consideradas como cargas permanentes y haciendo referencia al código eléctrico nacional que indica que todas las cargas permanentes deben aumentarse en un 25%. Ahora aplicando la ecuación se obtiene:

𝐼=

1.084 = 9,03 𝐴 120

Este resultado indica el mayor consumo posible en un área de esta Unidad Educativa, las cuales son todas las aulas (aula 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 8) y el área de preescolar, ya que las demás áreas de interés para este rediseño no poseen tanto consumo eléctrico, debido a que son áreas como baños o salones de menor tamaño 45

que poseen menos luminarias, entre otros elementos. Los amperajes de cada área están reflejados en los anexos. (Ver Anexo B) Esta ecuación ayudó a determinar el amperaje máximo por circuito y la elección del breaker apropiado para el mismo, esto mediante la suma de los consumos en amperios de las áreas pertenecientes al circuito evaluado y tomando en cuenta un posible aumento en el consumo eléctrico de los circuitos por alguna posible adición de un elemento que trabaje con energía eléctrica. Para el circuito 1 que es el circuito con mayor consumo y comprende las aulas 3, 4 y 5 el consumo total es de: 9,03+9,03+9,03= 27,1 A En las demás áreas de interés evaluadas y bajo el procedimiento explicado anteriormente se obtuvieron los siguientes resultados (Ver tabla 3): Consumo Energético Aproximado del Área de la Cantina/Cocina Tabla 3 Artefactos

Cantidad

Consumo (Watts)

Licuadora Lámparas Reflectantes 3x32 Refrigerador (1822pies³)

1 1

300 96

Consumo Total(watts) 300 96

1

375

375x1,25=468,75 ∑P=864,75

𝐼=

864,75 = 7,20 𝐴 120

Consumo Energético Aproximado del Aula Integrada Tabla 4

Artefactos

Cantidad

Consumo (Watts)

Televisor Ventilador de Pared Lámparas Reflectantes 3x32 DVD

1 1

220 90

Consumo Total(watts) 200 90

2

96

198

1

70

46

∑P=558

70

𝐼=

558 = 4,65 𝐴 120

Consumo Energético Aproximado de la Dirección Tabla 5

Artefactos

Cantidad

Consumo (Watts)

Televisor Computadora Lámparas Reflectantes 3x32 Impresora

1 1 4

200 300 96

1

100

𝐼=

Consumo Total(watts) 200 300 384 100 ∑P=984

984 = 8,2 𝐴 120

Consumo Energético Aproximado del Área de Baños (Baños de niñas y niños y los dos Baños de Profesores) Tabla 6 Artefactos

Cantidad

Consumo (Watts)

Lámparas Reflectantes 3x32 Lámparas

4

96

2

60

𝐼=

Consumo Total(watts) 384 120 ∑P=504

504 = 4,2 𝐴 120

Con los resultados obtenidos anteriormente podemos calcular el amperaje total por circuito de la siguiente manera: •

Circuito 1= Aula 3+Aula 4+Aula 5= 9,03+9,03+9,03

= 27,1 A

•

Circuito 2= Aula 6+Aula 7+Direccion= 9,03+9,03+8,2

= 26,26 A

•

Circuito 3= Aula 1+Aula 2+Preescolar= 9,03+9,03+9,03

= 27,1 A

•

Circuito 4= Cantina/cocina+AI+Baños+Aula8=7,2+4,65+4,2+9,03=25,1A

•

Circuito Hidroneumático= Equipo Hidroneumático

47

= 11

A

Una Vez en conocimiento de estos datos se procedió a la escogencia del conductor adecuado para la distribución de corriente eléctrica de cada circuito. Todos los protectores (breakers) escogidos para el tablero eléctrico de esta Unidad Educativa fueron del tipo termomagneticos de 30 amperios, tomando en cuenta todos los cálculos explicados anteriormente y otras consideraciones realizadas, e incluyendo un circuito nuevo que se adicionó para proveer de corriente eléctrica con un voltaje de 208v (voltios) al sistema hidroneumático nuevo que se instaló en esta institución, y que es el voltaje requerido por este equipo para su funcionamiento. Los conductores requeridos para estos circuitos y que fueron colocados, consistieron en cables THW números 8 para el ramal principal, 12 para las derivaciones de tomas corrientes y luminarias por salón, utilizados para el abastecimiento de energía eléctrica interna en la escuela, y un cable concéntrico THHN número 4x6 para el alimentador, el cual se seleccionó utilizando la carga total calculada de acuerdo al código eléctrico nacional, el cual es el cable principal colocado desde el poste de electricidad urbano hasta los dispositivos de sobrecorriente de los circuitos ramales de la escuela. Esta numeración escogida viene dada por la ampacidad de estos conductores y confirmando la caída de voltaje del elemento más desfavorable siendo menor al 5 por ciento. Para la colocación de la nueva luminaria, se buscó la solución tomando en cuenta tres factores importantes que son: Seguridad, Eficiencia y Economía. La solución que contuvo en mayor cantidad estos tres factores fue la definitiva, esto también dependiendo de la aprobación de la ingeniero inspector correspondiente, conjunto con el agrado de la directiva de la Unidad Educativa y siguiendo las indicaciones del código eléctrico nacional. La instalación de las luminarias fué ejecutada utilizando guayas metálicas de 3.5mm que atadas a las lámparas reflectantes se sujetaban de las vigas y correas que pasan por el techo de las aulas, las mismas fueron aseguradas con unos candados de amarres, los cuales no permiten que se suelten las guayas. Se colocaron cuatro lámparas reflectantes en todas las aulas a excepción de la integrada, donde fueron colocadas dos. De igual manera se instalaron dos de estas

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mismas luminarias reflectantes en cada uno de los dos baños principales de niñas y niños. También se colocó sólo una lámpara reflectante en el área de la cantina/cocina. (Ver Anexos C y D) Para

las

instalaciones

Hidráulicas,

se

implementó

un

equipo

hidroneumático, de manera de poder tener la presión suficiente para dar el servicio adecuado a todas las instalaciones sanitarias y puntos de interés de esta Unidad Educativa. El primer cálculo que se realizó fue el del consumo diario aproximado que posee esta escuela con el fin de determinar el tanque de almacenamiento de agua requerido para esta Unidad Educativa. Según la Norma Sanitaria 4044, los consumos diarios para las escuelas son de: 40litros/alumnos/día para alumnado externo Por tanto se multiplicó el número de alumnos por este consumo diario que indica la norma, también tomando en cuenta el personal que labora dentro de la Unidad Educativa: 40litros/alumnos/día (alumnado externo) 450*40=18.000 litros/días (sólo alumnos) 500*40=20.000

litros/días

(alumnos

y

personal

de

la

escuela,

incluidos los educadores) Por lo tanto el valor final a considerar es el de 20.000 litros/días Luego se escogió un tanque de almacenamiento teórico con una capacidad mayor a la requerida por el consumo diario, tomando en cuenta factores como volumen de incendio y emergencia. Por lo que la capacidad de almacenamiento final seria de 30.000 litros distribuidos en dos tanques de 15.000 litros cada uno, los cuales tendrían unas dimensiones de 4.31 de alto, diámetro superior o de tapa de 2.35m y diámetro de base de 2,25m, tanque marca GRAN-TANK modelo GTP 14900 AS. Ya conociendo el tamaño y capacidad teórica de los tanques requeridos para la escuela, se procedió a realizar el cálculo del equipo de bombeo (hp) necesario para dar el servicio adecuado y abarcar todos los puntos de interés.

49

Para esto, lo primero que se hizo fue un plano/croquis del recorrido del sistema de tubería existente de manera aproximada, ya que como explicado anteriormente no existen registros de planos de las instalaciones hidráulicas donde se pudiese observar la distribución real existente, por lo que se procedió a realizar uno ubicando todas las piezas sanitarias y puntos de interés de la escuela, esto acompañado de todas las medidas del recorrido de la red de tuberías. Luego se realizó un conteo y clasificación de las piezas sanitarias y puntos de interés presentes en esta red de distribución. (Ver Anexo E) Una vez obtenidos todos estos datos, el siguiente paso fue el cálculo de los gastos o consumos totales que posee esta red, todo esto con el uso de las tablas 34 y 37 presentes en la norma sanitaria 4044. La tabla 34 usada para obtener las unidades de gastos de cada pieza sanitaria de uso público y luego con la tabla 37 se obtuvo el consumo total, realizando una suma de las unidades de gastos de cada pieza. (Ver Anexo F) El cálculo de la bomba requerida para el servicio adecuado se realizó tomando en cuenta el camino considerado como el más crítico en primer lugar, por poseer mayor perdida, esto debido a que a la red evaluada se le hizo una separación en dos distribuciones diferentes para suministrar un servicio más eficiente. Luego se chequeo el otro camino de manera de comprobar que este no fuera el crítico y no sería el utilizado para el cálculo del equipo de bombeo requerido ya que al cumplir el crítico, cumpliría el otro camino. Una vez realizada esta separación y tomándola en cuenta en el plano, se procedió al cálculo de las pérdidas de estas dos distribuciones, haciendo primeramente el cálculo del camino crítico donde se fue evaluando desde el punto más alejado del mismo hasta el equipo de bombeo. Para esto se separó el camino crítico en varios tramos de manera de hacer más precisos los cálculos, y en utilización de las tablas 34 y 37 ya mencionadas para obtener los valores necesarios para el cálculo de las pérdidas por tramo. (Ver Anexo E) Para el cálculo de estas pérdidas por tramos se realizó una tabla de manera de tener todos los datos necesarios para la obtención del resultado de las mismas,

50

con la utilización de la ecuación de Hanzen-williams (Ec. 8), obteniendo los siguientes resultados: Pérdidas de la Red de Distribución Tabla 7 Camino1 (Tramos) A-B B-C C-D D-E E-F

Diámetro Longitud "D" (m) "L" (m) U. G. 0.0254 5 6 0.0254 3 21 0.0254 3 42 0.0254 2 59 0.0254 7 66

Camino 2 Succión

0.0254 0.0381

30 3

20 86

Caudal "Q" (m³/s) 0.00042 0.00093 0.00158 0.00205 0.0022

0.00089 0.00807

Perdida "J" (m) 0.20 0.52 1.39 1.50 5.97 ∑=9.57

Velocidad "V" (m/s) 0.83 1.84 3.12 4.05 4.34

4.80 3.93

1.76

En donde para obtener las unidades de gasto (U.G.) por tramo se hizo un conteo y clasificación de las piezas sanitarias presentes en el mismo y con el uso de la tabla 34 de la norma buscar las unidades de gastos de cada una para luego sumarlas y reflejar ese total en la tabla 7. Luego con ese total de unidades de gastos por tramo se utilizo la tabla 37 para obtener los gastos probables de ese mismo tramo en litros por segundos (Q). Para el tramo siguiente se repitió el mismo proceso anterior pero sumándole las unidades de gastos acumuladas en el tramo anterior al evaluado y así sucesivamente hasta llegar al último tramo de estudio, que es el que contiene el equipo de bombeo. El diámetro de las tuberías de descarga del camino 1 y 2 es de 1"(0,0254m) debido a que fue el diámetro ya existente observado en la Unidad Educativa, y el diámetro de la tubería de succión es de 1½(0,0381m) ya que es requerimiento del equipo de bombeo y la norma también indica que la tubería de succión debe ser al menos la medida inmediata superior al diámetro de la tubería de descarga. El cálculo de la velocidad se realiza de manera de chequear que la velocidad este entre los rangos permitidos los cuales son entre 0,6m/s y 3m/s. Donde se puede observar en la tabla 7 que las velocidades cumplen a excepción 51

de algunos tramos donde se excede el límite, sin embargo es una excedencia pequeña que se puede tomar como aceptable para el funcionamiento del sistema pero que indica que esta red no está hecha bajo un diseño óptimo. Todas las pérdidas fueron calculadas mediante el uso de la ecuación de Hanzen-williams (Ec. 8), que es la siguiente: 10,76𝑥1,05𝐿

J=

𝐷 4,87

Donde:

𝑄 1,85

� � 𝐶

J: Pérdidas de energía. (m) L: Longitud de las tuberías del tramo evaluado. (m) D: Diámetro de la tubería. (m) Q: Caudal. (m³/s) C: Coeficiente que depende del material de la tubería. Luego se determinó la altura de bombeo necesario mediante la ecuación (Ec. 4):

HB=ΔZ+ Js+Jd+2m Donde: ΔZ: Diferencia de cotas entre el punto de partida y el de llegada evaluados. Js: Pérdidas por succión. Jd: Pérdidas por descargas. Resolviendo la ecuación 4 se obtuvo lo siguiente:

HB=ΔZ+ Js+Jd+2m= (0,7-1.5)+3,93+9,57+2= 14,7 m Luego se procedió al cálculo correspondiente a la potencia de la bomba mediante la siguiente ecuación (Ec.2):

Donde:

𝑃𝑏 =

𝑄𝑏 𝑥 𝛾 𝑥 𝐻𝑏 ƞ𝜂 𝑥 76

Pb: Potencia de la bomba en caballos de fuerza (Hp) Qb: Caudal de Bombeo (m³/seg)= 0,00807m³/s

52

η: Eficiencia de la bomba, Para efectos de cálculos teóricos se supone un 85%. Hb: Altura de Bombeo (m)= 14,7m γ: Peso específico del Fluido que impulsará la bomba(kgf/m³)=1000kgf/m³ Donde se obtuvo lo siguiente:

𝑃𝑏 =

𝑄𝑏 𝑥 𝛾 𝑥 𝐻𝑏 ƞ𝜂 𝑥 76

=

0,00807 𝑥 1000 𝑥 14,7 0,85 𝑥 76

= 1, 84 Hp

Una vez obtenida la potencia de la bomba requería a implementar, se

buscó un equipo en el mercado que cumpliera con las especificaciones calculadas, y ya que no existen equipos de bombeo de 1,84Hp en el mercado se busco el más cercano existente que es el de 2Hp que sería la bomba a implementar en este nuevo sistema hidráulico. Sin embargo por razones de presupuestos y mediante un acuerdo entre las partes involucradas se colocó fue un equipo hidroneumático compuesto de un tanque(pulmón) de 120 Galones, una bomba de 1,5Hp de fuerza y un tanque de almacenamiento de solo 2.100 litros de capacidad,

asumiendo las posibles

consecuencias que esto ocasionará en un futuro. Pero que representó de igual manera una solución temporalmente eficiente a la problemática a resolver, abasteciendo con un buen servicio a todos los puntos de interés evaluados. 5.3 Ejecución de las reparaciones e instalaciones eléctricas, hidráulicas y estructurales correspondientes. Una vez realizados primeramente los análisis respectivos a las problemáticas presentes en las Unidades Educativas Oswaldo Hidalgo ubicada en San Joaquín y Amada Martínez ubicada en Mariara pertenecientes al territorio del Estado

Carabobo,

y

posteriormente

la

realización

de

los

rediseños

correspondientes por medio de los procesos explicados anteriormente, se procedió a la ejecución de estos rediseños, reparaciones y obras correspondientes, todas dentro de las designaciones de las prioridades señaladas en el presupuesto asignado por la secretaria de educación del estado Carabobo y a su vez prioridades provenientes de los estudios realizados por la empresa en conjunto con el

53

realizador de esta pasantía, también explicados anteriormente para la determinación de estas prioridades a resolver. Estas ejecuciones vinieron dadas dentro de un cronograma de actividades repartido en semanas de trabajo. Cronograma realizado bajo la designación de prioridades de las problemáticas a resolver. Dentro de este mismo cronograma está incluida la parte correspondiente al tiempo asignado para realización de los rediseños respectivos. Para estas ejecuciones se contó con un equipo de trabajo especializado que bajo la supervisión de la ingeniera residente y misma tutora empresarial y el realizador de esta pasantía, fueron los encargados de realizar estos trabajos correspondientes en cada Unidad Educativa. El número del personal vino determinado por los análisis realizados en sitio y posteriores, además del nivel de complejidad del rediseño definitivo a implementar. Estos fueron los dos grandes factores principales que determinaron la cantidad de personal necesario para la ejecución de estas obras, sin dejar a un lado el factor económico, que también fue determinante en la decisión del número de personal utilizado con relación al costo del mismo. Para la realización de las ejecuciones de estos rediseños, reparaciones y demás obras a realizadas, fue necesaria la utilización de equipos y herramientas especiales destinadas a cada una de las diferentes actividades, con el fin de desarrollar un buen trabajo de alta calidad y que además fuesen elementos que ayudaran a la agilización de estos trabajos con el fin de terminarlos en el tiempo establecido o posiblemente antes del mismo, lo que represento una ventaja a la hora de cualquier eventualidad que pudo causar un retraso imprevisto. En materia de las instalaciones eléctricas, se contó con un equipo formado por un maestro electricista y dos ayudantes, donde se utilizaron instrumentos y elementos de esa área como lo son equipos de medición, herramientas menores y equipos especiales para instalaciones eléctricas. Herramientas necesarias para la realización de esta nueva instalación eléctrica en la unidad educativa Oswaldo Hidalgo.

54

Para la ejecución del rediseño en materia hidráulica fueron necesarios la utilización de elementos y herramientas como lo fueron herramientas menores, equipos para plomería y equipos de seguridad exigidos de acuerdo a la actividad. Instalaciones realizadas por un plomero de primera y dos ayudantes. Luego de terminadas todas estas series de reparaciones y la instalación del equipo hidroneumático, se procedió a realizar nuevamente el ensayo hidrostático en el cual se obtuvo un resultado satisfactorio. Para la reparación de la losa de piso en la Unidad Educativa Amada Martínez fue necesario un personal compuesto de un maestro de obra y 4 obreros para realizar el trabajo necesario. Para esta reparación también fue necesaria la utilización de materiales como equipos de demolición liviano, herramientas menores, carretones y todos los implementos de seguridad necesarios para la actividad. Para garantizar la resistencia requerida del concreto se contrato una empresa de premezclado la cual transporto mediante un camión mixer también conocido como "trompo" o mezclador, el concreto premezclado requerido para la realización de esta reparación del paño de loza. Concreto al cual se le realizaron pruebas como la del cono de Abrams para garantizar el asentamiento requerido. Para realizar el nuevo paño de losa, previamente se determinó la cantidad necesaria que debía ser demolida, esto mediante una serie de mediciones con una cinta métrica para determinar esta área total a demoler, obteniendo los datos mostrados en el anexo G (Ver Anexo G). Luego se procedió al cálculo de volumen con el fin de conocer la cantidad de concreto necesario para este nuevo paño. Posteriormente se ejecutó la demolición de la cantidad de losa calculada anteriormente, demolición realizada por el personal obrero bajo el uso de herramientas especiales. Luego se procedió a realizar el relleno óptimo, con una buena compactación de alta calidad con el fin minimizar futuras consecuencias similares a lo ya ocurrido en esa losa, para posteriormente colocar una malla truckson y realizar el vaciado del concreto, el cual se escogió uno de 180kgf/cm²5" considerado el ideal para cumplir con las consideraciones presentes. Por último se procedió a darle el acabado rustico a la losa.

55

Luego de la ejecución de la reparación del nuevo paño de losa de piso se procedió al bote de escombros acumulados por las demoliciones realizadas, para esto fue necesario también el uso del personal obrero, quienes utilizaron elementos como palas, carretillas, entre otros para depositar estos escombros en otro elemento importante en esta actividad el cual fue un camión volteo encargado de llevar estos desperdicio a un sitio de disposición correspondiente. todas estas ejecuciones resultaron de manera exitosa cumpliendo las metas y objetivos que se querían alcanzar para la obtención de trabajos de buena calidad que solucionaron las problemáticas prioritarias y otras, presentes en estas unidades educativas ya mencionadas, obteniendo de manera satisfactoria el agrado, aprobación y felicidad de las directivas correspondientes a estas unidades educativas, las cuales expresaron su gratitud y contento por el buen trabajo ejecutado

que

resolvió

los

problemas

56

presentes

en

sus

escuela.

57

Bibliografía: Electrónica Instalaciones electricas: http://es.wikipedia.org/wiki/Instalaci%C3%B3n_el%C3%A9ctrica

instalaciones Hidraulicas y sanitarias: http://composicionarqdatos.files.wordpress.com/2008/09/instalaciones-hidrosanitarias.pdf

58

[email protected]

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CONCLUSIONES

En las 12 semanas de este proceso de pasantía se obtuvieron muchos logros más allá del cumplimiento de los objetivos planteados para la misma. El trabajo de campo directamente con una empresa constructora deja indudablemente una gran experiencia con muchísimos nuevos conocimientos prácticos y vivenciales adquiridos. En cuanto a los objetivos planteados para este proceso, todos fueron logrados con gran éxito a un excelente nivel de ejecución. El objetivo general establecido fue logrado de manera exitosa como se menciona anteriormente, cumpliendo para ello los objetivos específicos trazados para la misma, de manera de concretar este trabajo mediante una serie de pasos lógicos en correcto orden cronológico para poder alcanzar los resultados satisfactorios obtenidos. El análisis de los problemas presentes represento el primer paso esencial para la ejecución del resto de este trabajo. Análisis hechos de manera correcta y organizada bajo la supervisión de un equipo de trabajo encargado de estas obras, lo cual representó una pieza importante para el desarrollo de los mismos, por la buena calidad de los análisis. Posteriormente se procedió a realizar los rediseños (propuestas) correspondientes partiendo de los análisis previos y en uso de los conocimientos aprendidos en el transcurso de la carrera. Esta segunda etapa fue la que permitió con más profundidad aplicar todos estos conocimientos teóricos, matemáticos, entre otros, aprendidos durante todo el transcurso de los diez semestres de estudios de la carrera de ingeniería civil en el área de pregrado, en una situación real con las responsabilidades que representa una obra o proyecto de ingeniería civil. Estos rediseños resultaron óptimos para lo que se buscaba resolver, y por tal motivo fueron aplicados mediante un equipo de trabajo compuesto desde la ingeniero residente de la empresa con la cual se realizo estos trabajos y misma tutora empresarial, pasando por el realizador de esta pasantía, hasta el personal obrero para así obtener trabajos de calidad que solventaron las problemáticas presentes en estas unidades educativas bajo parámetros y/o limitaciones presentes como los bajos 60

presupuestos para las grandes necesidades presentes, entre otras. Condiciones que limitaron la colocación de los equipos y demás elementos calculados teóricamente, lo que afecto en mayor parte al rediseño hidráulico en la U.E. Oswaldo Hidalgo, sin embargo bajo acuerdos entre las partes que intervinieron en estas obras como lo son la empresa Peña Hernández Inversiones C.A. y la Secretaria de Educación del Estado Carabobo se colocaron elementos de menor capacidad que la calculada, pero que representaron una solución efectiva a las problemáticas presentes, asumiendo las posibles consecuencias que esto pudiese traer. Luego pasando por la última etapa de estos trabajos la cual fue la aplicación de todos estos rediseños, reparaciones e instalaciones correspondientes a estas unidades educativas lo cual permitió la participación y cumplimiento de funciones de un ingeniero residente, supervisando y dirigiendo todos los trabajos realizados etapa tras etapa, de manera de asegurar los buenos resultados obtenidos en estos trabajos, mas la adquisición de experiencia en este ámbito de la ingeniería civil. Por lo que se puede concluir que este proceso de pasantía termina de manera exitosa con el cumplimiento de todos los objetivos propuestos en buen nivel de trabajo, pudiendo aplicar los conocimientos adquiridos durante toda la carrera y aportando una gran ayuda al desarrollo de estas obras, en los campos de cálculo, supervisión, ejecución, entre otros, además de la obtención de una gran experiencia laboral de campo que trae consigo conocimientos que no pueden enseñarse en un aula de clases y que servirán para aplicarlos en el desarrollo de la vida profesional dentro del campo de la ingeniería civil.

61