PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA GESTIÓN DE CALIDAD EN LA CONSTRUCCIÓN PARA UNA EDIFICACIÓN DE UN CENTRO EDUCATIVO DE DOS PISOS EN LA MOLINA MEDIANTE EL MÉTODO CBA Trabajo de investigación para la obtención de grado académico de BACHILLER EN CIENCIAS CON MENCIÓN EN INGENIERÍA CIVIL AUTORES Salazar Sedano, Pedro Marcelo Arica Castro, Giosser Gianinni Mariscal Gonzales, Arcel Julio Chipana Salazar, Jeanpeare Washington Perez Eulogio, Juan Carlos ASESOR: Hoyos Vertiz, Carlos Raul Lima, agosto, 2020 i RESUMEN En el presente trabajo de investigación, se determinó las mejores alternativas para diferentes sistemas constructivos para losas, muros divisorios y sistemas de bombeo de agua fría de un pabellón de dos pisos ubicado en La Molina. Para esto, primero se estudió el mercado y las diversas opciones posibles para estos procesos y sistemas. Se obtuvo gracias a este proceso una serie de cotizaciones para las diferentes alternativas escogidas. El método usado para la elección de la mejor alternativa es el Choosing By Advantages (CBA) o también conocido como sistema de toma de decisiones mediante la elección de ventajas. Este método permitió comparar las opciones del mercado encontradas respecto a varios criterios y las ventajas que estas ofrecían. Algunos de los factores, tomados en cuenta para este análisis, están relacionados con la eficiencia, facilidad de construcción, el costo de los productos y el tiempo de instalación; los cuales son determinantes importantes durante la elección de una alternativa. ii INDICE RESUMEN ................................................................................................................................. i INDICE ...................................................................................................................................... ii LISTA DE FIGURAS .............................................................................................................. iii LISTA DE TABLAS ................................................................................................................ iv 1. Generalidades ..................................................................................................................... 1 Introducción ................................................................................................................ 1 Justificación ................................................................................................................. 1 Alcance ........................................................................................................................ 2 Objetivos ..................................................................................................................... 2 Metodología ................................................................................................................ 3 2. Revisión de Literatura ........................................................................................................ 5 Antecedentes CBA ...................................................................................................... 5 Alternativas de diseño para losas ................................................................................ 5 Alternativas de diseño para muros divisorios ............................................................. 7 Alternativas el sistema de bombeo de agua fría ........................................................ 11 3. Desarrollo de la investigación .......................................................................................... 14 Caso de estudio de losas aligeradas........................................................................... 14 Caso de estudio de muros divisorios ......................................................................... 18 Caso de estudio de bombas de abastecimiento de agua ............................................ 24 4. Conclusiones y recomendaciones ..................................................................................... 26 Caso de estudio de losas aligeradas........................................................................... 26 Caso de estudio de muros divisorios ......................................................................... 27 Caso de estudio de bombas de abastecimiento de agua ............................................ 27 5. Referencias ....................................................................................................................... 29 iii LISTA DE FIGURAS Figura 1: Etapas del CBA (Adaptado de “Arroyo, Tommelein, Ballard, & Rumsey”, 2016) ... 4 Figura 2: Vigueta convencional (Fuente: Aceros Arequipa) ..................................................... 6 Figura 3: Vigueta de alma llena (SENCICO, 2006) .................................................................. 6 Figura 4: Vigueta de alma abierta Alitec (SENCICO) .............................................................. 7 Figura 5: Muro de albañilería armada. ....................................................................................... 9 Figura 6: Muro con ladrillo Econoblock vs Muro con ladrillo pandereta. .............................. 10 Figura 7: Sistema de muros Drywall. ...................................................................................... 11 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485205 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485206 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485207 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485208 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485209 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485210 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485211 iv LISTA DE TABLAS Tabla 1: Escala de importancia de CBA para losas. ................................................................ 14 Tabla 2: ACU: Viguetas convencionales. ................................................................................ 15 Tabla 3: ACU: Vigueta prefabricada de alma llena. ................................................................ 16 Tabla 4: Presupuesto de alternativa 1. ..................................................................................... 17 Tabla 5: Presupuesto de Alternativa 2. .................................................................................... 18 Tabla 6: Resultados del método CBA para losas aligeradas.................................................... 18 Tabla 7: Escala de importancia de CBA para muros divisorios .............................................. 19 Tabla 8: ACU: Muro de ladrillo sílico calcáreo....................................................................... 19 Tabla 9: ACU: Muro de ladrillo king kong de soga. ............................................................... 20 Tabla 10: ACU: Muro de albañilería armada. ......................................................................... 20 Tabla 11: ACU: Muro de ladrillo Econoblock de canto. ......................................................... 21 Tabla 12: ACU: Tabiquería en drywall. .................................................................................. 21 Tabla 13: Resultados del método CBA para muros divisorios. ............................................... 22 Tabla 14: Escala de importancia para CBA en sistema de bombeo de agua. .......................... 24 Tabla 15: Presupuesto del sistema hidroneumático. ................................................................ 25 Tabla 16: Presupuesto del sistema de presión constante. ........................................................ 25 Tabla 17: Resultados del método CBA para sistema de bombeo de agua. .............................. 25 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485188 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485189 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485190 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485191 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485192 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485193 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485194 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485195 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485196 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485197 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485198 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485199 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485200 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485201 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485202 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485203 file:///C:/Users/jesam/Downloads/2020-1/proyecto/informe/Grupo%2002,%20Proyecto%20de%20Investigación%20FINAL.docx%23_Toc45485204 1 1. Generalidades Introducción En mayor proporción las obras ejecutadas en el Perú siguen procedimientos tradicionales, que en la actualidad simbolizan una problemática en temas de seguridad, calidad y principalmente en la economía. Esto se da debido a la falta de investigación y desarrollo tecnológico en el presente país, además de que la inversión de recursos no se da de manera sofisticada (Anika, 2017). La gestión de calidad nos permite aprovechar al máximo cada aspecto presente al momento de realizar la construcción, para así evitar pérdidas económicas y optimizar los procesos en la obra, de esta manera se puede visualizar que es necesario de aplicar en el presente proyecto. El proyecto “Edificación en la urbanización El Remanso” a evaluar es el pabellón de cómputo de un centro educativo, el cual cuenta con dos niveles sin sótanos. La edificación cuenta con un área construida de 428 m2. Este está constituido por cuatro salones de clase, dos por cada piso, y servicios higiénicos tanto para hombres como para mujeres por cada nivel. Este albergará a 35 alumnos por salón, los cuales serán empleados como laboratorio de computación. En dicho proyecto se implementará un análisis bajo el sistema de gestión de calidad con el fin de mejorar el rendimiento, la calidad y el producto o servicio final. Es por ello que en la presente investigación se abordarán la descripción de procesos constructivos alternativos a los empleados en el proyecto para luego obtener los costos y manos de obra de estos con los convencionales. Finalmente, se presentarán la descripción de los resultados y las conclusiones de la investigación realizada. Justificación En la actualidad, los proyectos de construcción de edificaciones en el Perú se basan en sistemas y materiales tradicionales para la realización de los procesos constructivos. Esto se debe a que las empresas no buscan la innovación en dichos procesos. Prueba de esto es que, según el reporte realizado por la Global Innovation Index, el Perú se encuentra en el puesto 65 respecto 2 a la innovación en infraestructura global. (Cornell University, INSEAD, & World Intellectual Property Organization, 2019). Debido al avance tecnológico que existe en otros países, es necesario generar una implementación de nuevos sistemas y procesos a los ya existentes en el Perú a fin de obtener un mejor desarrollo en la construcción de obras. De esa manera, la presente investigación permitirá conocer nuevas opciones de diseño e instalación en los sistemas y procesos constructivos empleados en la edificación de estudio. Alcance El alcance de este trabajo de investigación consta en la determinación de las mejores alternativas de diseño e instalación para el proyecto “Pabellón de computación de dos pisos” para tres casos de estudio que serán nombrados más adelante. Para esta determinación, se necesitará de la información del propio proyecto a la cual se tiene acceso. Se debe mencionar que, como limitación, esta investigación es solo aplicable a proyectos de características similares. Por otro lado, los elementos empleados en esta investigación fueron cotizados para la ciudad de Lima, por lo que, también, puede ser considerado como una limitación. Objetivos Objetivo general Se tiene como objetivo general determinar la mejor alternativa de diseño e instalación para los siguientes casos de estudio: proceso constructivo de losas, proceso constructivo de muros divisorios para ambientes y sistema de bombeo de agua fría del Pabellón de computación de dos pisos. Objetivos específicos  Identificar las alternativas de diseño e instalación para cada uno de los casos de estudio.  Realizar la selección multicriterio Choosing by Advantages para cada caso de estudio.  Determinar la mejor alternativa para cada caso de estudio. 3 Metodología Para la metodología de esta investigación, se usará el método de selección multicriterio conocido como Choosing By Advantages (CBA). Como su nombre lo indica, este es un sistema de toma de decisiones mediante la elección por ventajas. Las etapas para desarrollar este método son las siguientes: 1. Identificar alternativas: En primer lugar, se determinan las alternativas analizar mediante este sistema. Para esto se debe investigar las ofertas que ofrece el mercado. 2. Definir factores: Después, se deben definir los factores con los cuales se compararán las alternativas escogidas. Estos factores son características de la actividad a analizar tales como el costo, tiempo, garantía, entre otros. 3. Definir qué se debe tener o se desea tener como criterio para cada factor: Posteriormente, se establecen los criterios mediante los cuales se juzgan a las alternativas. En otras palabras, se debe especificar qué es lo que se quiere o desea para cada factor definido. 4. Describir los atributos de cada alternativa: En esta etapa, se deben describir de forma resumida los atributos de las alternativas de estudio respecto a un factor de comparación. Los atributos son características de las opciones o alternativas que permitirán establecer la ventaja de una alternativa frente a otra. 5. Decidir las ventajas de cada alternativa: Durante esta etapa, se debe establecer la ventaja que posee una alternativa frente a la alternativa más desfavorable. 6. Decidir la importancia de cada ventaja: En esta penúltima etapa, se debe establecer un valor de importancia a cada ventaja definida en la etapa anterior. Dicho valor de importancia varía de 0 a 100. Además, el valor de importancia permitirá puntuar las ventajas de cada alternativa respecto a un factor. Para determinar qué 4 factor tiene mayor importancia, los involucrados en este estudio determinarán individualmente qué factores son importantes de acuerdo su propio juicio. Una vez establecidos estos valores de importancia, mediante un consenso, se determinará el valor de importancia final para cada factor de estudio. 7. Evaluar datos de costos: Finalmente, se evalúa la importancia total de cada alternativa. Esta se calculará mediante la suma de las puntuaciones de ventaja obtenidas en cada alternativa. De esta forma, se podrá determinar cuál es la mejor alternativa a escoger. Figura 1: Etapas del CBA (Adaptado de “Arroyo, Tommelein, Ballard, & Rumsey”, 2016) 5 2. Revisión de Literatura Antecedentes CBA La toma de decisiones en el sector construcción, generalmente, no se basa en análisis rigurosos. Esto se debe a que los actores involucrados poseen diversas perspectivas que generan intereses de conflicto (Arroyo, Fuenzalida, Albert, & Hallowell, 2016). Es por esto que al momento de realizar la construcción de un edificio no se toma necesariamente la mejor opción de diseño o instalación. Para corregir esto, se necesita de una mejora en el trabajo en equipo. Asimismo, se requiere de un método para la toma de decisiones que pueda permitir la evaluación de diversas alternativas. Como solución a esto, surgió el método Choosing by Advantage, el cual fue construido por Jim Surh (Surh, 1999). Es gracias a la invención de este método que, actualmente, se cuenta con un método de selección multicriterio que permite la elección de la mejor alternativa de un estudio, y que puede ser aplicado para la toma de decisiones en el sector construcción. Alternativas de diseño para losas Actualmente, se cuenta con diversos procesos constructivos para la construcción de losas en edificaciones. Estas pueden ser aligeradas o macizas. Para este caso de estudio, nos enfocaremos en la construcción de losas aligeradas y, particularmente, en dos tipos de diseño de esta, los cuales serán mencionados más adelante. Losa aligerada con viguetas convencionales: Este diseño de losa es el más común y el que se usa mayormente en las construcciones. Está conformado por viguetas de concreto que poseen varillas de acero en su interior y se vacían in situ. Además, estas viguetas contienen ladrillos huecos de arcilla cocida sobre las cuales se coloca el acero de temperatura. Dichos ladrillos poseen diferentes alturas, las cuales dependen del espesor de la losa. Las secciones de estas viguetas se aprecian en la siguiente figura: 6 Figura 3: Vigueta de alma llena (SENCICO, 2006) Las etapas de su proceso constructivo son las siguientes: o Encofrado. o Colocación de acero, ladrillo e instalaciones. o Vaciado del concreto de losa. o Curado del concreto. o Desencofrado. Losa aligerada con viguetas prefabricadas: Este diseño de losas está conformado por viguetas prefabricadas de concreto armado, las cuales están separadas mediante bovedillas. Estas viguetas pueden ser de alma abierta o llena. Asimismo, las bovedillas pueden ser de distintos materiales. Sobre la parte superior de las bovedillas, se coloca una malla de temperatura electro soldada. A continuación, se mostrarán las secciones de estos dos tipos de viguetas: Figura 2: Vigueta convencional (Fuente: Aceros Arequipa) 7 Figura 4: Vigueta de alma abierta Alitec (SENCICO) Las fases del proceso constructivo para estos dos tipos de viguetas prefabricadas son iguales, y son las siguientes: o Almacén de viguetas en obra. o Apuntalamiento. o Colocación de viguetas, bovedillas e instalaciones. o Vaciado de concreto en losa y curado. o Desencofrado. Alternativas de diseño para muros divisorios Muros no estructurales: Los muros no estructurales son aquellos que no forman parte del sistema estructural, su función se simplifica a la división y separación de espacios principalmente, ya que no se considera su aporte de rigidez de ninguna manera, ni tampoco ayudan a soportar las cargas estructurales. Este tipo de muros a su vez se subdivide en dos categorías: muros divisorios, cuya única función es la de dividir espacios; y la fachada, que además de cumplir la función de separarla del exterior, se debe considerar su aporte en la protección acústica, térmica, de humedad y factores ambientales diversos (Macchi, 2014). Muros de ladrillo King Kong: Es el muro más común utilizado en la construcción, se emplean ladrillos de arcilla tipo King Kong de 18 huecos, los ladrillos no deberán contener materias extrañas en su superficie o en 8 su interior, todas las piezas de ladrillo deberán ser de la misma dimensión, sin resquebrajaduras, fracturas, hendiduras o grietas que puedan degradar su durabilidad. El proceso constructivo de un muro de ladrillo king kong tiene como requisitos: o Contar con mano de obra calificada. o Cumplir que los espesores de las juntas sean como mínimo de 10 mm de mortero y 15 mm en promedio. o Las unidades de albañilería se deben asentar en superficies limpias. o No volver a mezclar mortero en sí mismo, el mortero que se prepara debe ser utilizado en el plazo de una hora, preparado en la cantidad a emplear. o No asentar más de 1.20m de altura en una jornada de trabajo. Muro de albañilería armada: Este tipo de muro consta de albañilería reforzada, en donde, en su interior se encuentran varillas de acero distribuidas de forma vertical y horizontal, las cuales se integran mediante concreto líquido. De esta manera todos los componentes actúan conjuntamente para resistir los esfuerzos (Norma técnica e.070 albañilería, 2006). El proceso constructivo de un muro de albañilería armada es el siguiente: o Para este tipo de muro no se recomienda utilizar cimentación corrida de concreto ciclópeo, debido a que se hace uso de refuerzo vertical, el cual podría ser afectado por el tamaño del agregado que existe en un concreto ciclópeo. o Usualmente se dejan espigas verticales, desde la cimentación para facilitar la construcción, después de la colocación de las espigas se realiza un traslape de acero, para continuar con el armado del muro. o El sobre cimiento debe tener el mismo espesor del muro y sirve de protección contra la humedad. Su altura con respecto al nivel del terreno es de 30 cm como mínimo. 9 o Después del vaciado de concreto en el sobre cimiento es recomendable utilizar un rayado en la parte superior de 5 mm, con el fin de obtener una mejor conexión entre el sobre cimiento y la albañilería. o Para este tipo de albañilería se hace uso de bloques de concreto vibrado, los cuales presentan 2 celdas en su interior, lugar por donde será insertado el acero. o Adicionalmente se debe hacer ventanas de limpieza en la primera hilada, con la finalidad de eliminar los desperdicios que se generen al momento del asentado sobre la base del muro, de manera conjunta se hace uso de un retazo de plástico, con el fin de evitar una junta fría. o Para la mezcla de mortero debe de añadirse ½ volumen de cal hidratada, debido a que los bloques deben de asentarse en seco. o El asentamiento de bloques se realiza hasta alcanzar una altura máxima de 1.30 m. Muro de ladrillo sílico calcáreo: El ladrillo sílico calcáreo es la mezcla de cal, agregados y agua. Los ladrillos se apilan con una junta de 1.5 cm de mortero, tiene como beneficios un acabado semi-caravista con aristas y bordes bien logrados, otorga un mejor filtro acústico respecto a muros de ladrillo de arcilla además de un mejor aislamiento térmico. El proceso de asentamiento es similar al de un muro de ladrillos de arcilla con la excepción de que no es necesario mojar las piezas sílico calcáreas. Figura 5: Muro de albañilería armada. 10 Figura 6: Muro con ladrillo Econoblock vs Muro con ladrillo pandereta. Econoblock: Unidad de tabiquería diseñada como alternativa al uso de ladrillo pandereta, que tiene como objetivo optimizar materiales y mano de obra. Debido a sus dimensiones se requiere de menor cantidad de mortero e hiladas para levantar una pared. El proceso constructivo, es similar a los demás muros de albañilería confinada. o Se construye después de realizar el desencofrado de la estructura aporticada o Se realiza el replanteo de los muros en el suelo para determinar su ubicación exacta. o Se humedecen los ladrillos o Los ladrillos de cada hilada son ubicados a la mitad de la longitud de los ladrillos de la hilada inferior o Se realiza el procedimiento hasta tener un avance de 1.20m máximo de altura en el día o Se realiza un sistema de columnetas de amarre Drywall: El Drywall, como su nombre indica, es un sistema constructivo de muro seco, en donde no participa el agua. Gracias a que no es necesario utilizar agua se puede reducir en gran medida el tiempo de construcción de los elementos divisorios, en comparación a otros sistemas constructivos en donde sí se requiere utilizar agua. Su fácil instalación permite que sea una opción muy importante a considerar cuando se trata de proyectos importantes. Al mismo tiempo es liviano, por lo que estructuralmente permite tener un menor peso en la estructura. 11 Figura 7: Sistema de muros Drywall. Fases del proceso constructiva para la instalación de muros de Drywall: o Habilitar perfiles o Armar estructuras para tabiques o Colocar marco para vanos o Colocar revestimiento y aislamiento termo acústico o Dar acabado Alternativas el sistema de bombeo de agua fría Sistema Hidroneumático: Este es un sistema indirecto que suministra directamente el agua a la red interior de la estructura o al menos a una parte de ella mediante un tanque hidroneumático horizontal o vertical. Este sistema también cuenta con un tanque, que generalmente será subterráneo donde se almacenará el agua y será enviado por una bomba al tanque hidroneumático. Este contendrá volúmenes variables tanto de aire como de agua de tal manera que al aumentar el nivel del último mencionado en el recipiente, aumentará la presión por el aire comprimido hasta llegar a unos valores de presión y agua requeridos por la edificación para que el hidroacumulador detenga el llenado del tanque. Además, cuando se llegan a los niveles mínimos de agua en el tanque, el 12 hidroacumulador se encargará de accionar la bomba para que se vuelva a llenar el tanque (Rodríguez, 2009). Para el caso del presente proyecto se requiere el uso de dos bombas; por lo que, adicionalmente el hidroacumulador deberá contar con una membrana que evite el contacto entre el agua y el aire para así dividir el caudal que succionara cada bomba. Este sistema está compuesto generalmente por un tanque de presión, una o más bombas dependiendo de la cantidad de caudal y presión que requiera la estructura, un controlador de la relación aire-agua en el tanque hidroneumático, tablero de potencia y control de motores, interruptor para apagar el sistema, manómetro, filtro para el aire, compresor para el aire en el tanque hidroneumático, interruptor de presión, válvula de seguridad, válvula de retención en tuberías de descarga de la bomba al tanque hidroneumático, llave de paso entre bomba y tanque hidroneumático, llaves de purga en tuberías de drenaje, drenaje del tanque hidroneumático y el indicador exterior de la presión (Díaz Rodríguez, 2009). Algunos de los problemas que ha presentado el sistema hidroneumático son principalmente 3. En primer lugar, hay una mezcla entre aire y agua en el tanque hidroneumático. Esto provoca una pérdida de aire en dicho elemento; lo cual reduce la presión. En segundo lugar, en el tanque hidroneumático hay una contaminación del agua con el metal del cual está compuesto el tanque. Finalmente, otro posible problema puede ser que este sistema solo se usa para trabajar con presiones pequeñas; por lo que, es muy limitado su uso. Sistema de presión constante: Al igual que en el sistema anterior suministra directamente el agua a la red interior de la estructura a una presión constante en todas las salidas sanitarias. En este sistema es necesario contar con un tanque subterráneo y con una o varias bombas de los cuales se extraerá la cantidad de agua necesaria para cada aparato sanitario (Díaz Rodríguez, 2009). El principal beneficio de este tipo de sistemas es que permiten contar con una mejor eficiencia en cuanto a energía se refiere, gastando una menor cantidad de esta a comparación de un sistema convencional. Además, requieren un menor costo por su mantenimiento, regulan la presión y el caudal del agua (Padilla, 2000). Este sistema está compuesto generalmente por una serie de bombas como se indicó en líneas anteriores, un sensor de presión, un tablero, un controlador de presión constante y un variador 13 de frecuencia. Estos dos últimos son aquellos que permiten que la bomba tenga la presión requerida por la edificación regulando esta, así como su velocidad. Esto se realiza comparando la presión necesaria con la presión real; si esta última es menor a la requerida por la estructura aumentará la velocidad de la bomba, pero si esta es mayor ocurre lo contrario. En caso de que se tengan varias bombas es común contar con una bomba principal y otras secundarias de tal manera que el variador de frecuencia se encarga de apagar y encender las bombas con el fin de que la presión se mantenga constante en todo momento en el sistema (Céspedes, 2018). Además, se sabe que se tiene un PLC (Programming Logic Controller) que es un dispositivo electrónico con un software que es programado para controlar y monitorear el sistema de presión constante (Díaz, 2015). Además, estos dispositivos suelen emplearse con una pantalla táctil para el control de las bombas, de tal manera que permita ver el estado de la o las bombas que se usen y de los variadores de velocidad del sistema. Asimismo, a fin de contar con una mejor seguridad, permite programar una contraseña para que solo los especialistas puedan manipularlo y configurarlo como se mencionó (Vega, 2011). Estos dispositivos también permiten obtener otros valores de menor relevancia como los niveles de agua de las bombas y de la temperatura que hay en ellas (Falconí, 2013). El principal posible problema con este tipo de sistema es que los elementos de estos se pueden ir deteriorando por el golpe de presión que tienen que soportar al variar la frecuencia. También, es común que hay un sobredimensionamiento. Asimismo, puede que haya una mala eficiencia de la energía empleada por las bombas, por un mal control de la presión o del variador de frecuencia. Es por ello la importancia de realizar una demostración probando su funcionamiento con bombas múltiples en secuencia y de forma alternada observando la presión que presentan en un periodo de tiempo (Céspedes Gonzales, 2018; Paredes Arévalo, 2014). 14 Tabla 1: Escala de importancia de CBA para losas. 3. Desarrollo de la investigación Caso de estudio de losas aligeradas Se investigaron sobre diversas alternativas para la construcción de losas aligeradas. Al inicio se esperaba poder contar con tres alternativas distintas de viguetas, las cuales eran la convencional, la prefabricada de alma llena y la prefabricada de alma abierta. Sin embargo, a medida que se fueron investigando proveedores y diseños, se optó por retirar esta última alternativa ya que se encontraba limitada información sobre ella. Además, tampoco se encontró información que sustente que una vigueta de alma abierta, sin diseño especial, pueda soportar sobrecargas de hasta 400 kg/cm2 a las cuales está sometida el edificio de estudio. Es por esto que al final quedaron solo dos alternativas para la construcción de losas aligeradas. Estas fueron las viguetas convencionales y las viguetas prefabricadas de alma llena. Además, es importante mencionar que también para el caso de viguetas de alma llena se encontraban dificultades para resistir las cargas solicitantes. Debido a ello, la vigueta prefabricada escogida para el estudio fue aquella que poseía mayor acero en su interior (vigueta 105). Tal como se mencionó en la metodología, el método con el cual se determinará cuál de estas dos opciones es mejor es el CBA. Para esto, pasaremos a nombrar los factores que se tomarán en cuenta para este análisis: o Costo o Tiempo o Disponibilidad o Facilidad de construcción Asimismo, los involucrados en este estudio, luego de un consenso, establecieron la escala de importancia de las ventajas de estos factores. Este será mostrado en la siguiente tabla: 15 Tabla 2: ACU: Viguetas convencionales. Tal como se observa en la tabla 1, el factor de mayor importancia es el costo. Para determinar esto, se utilizó la información del análisis de los costos unitarios (ACU) del proyecto en estudio. Asimismo, debido a que este proyecto no contaba con el uso de viguetas prefabricadas se elaboraron los ACU respectivos para su instalación. Estos serán mostrados a continuación: 16 Tabla 3: ACU: Vigueta prefabricada de alma llena. 17 Tabla 4: Presupuesto de alternativa 1. Una vez que se cuentan con los ACU, se procedió a elaborar el presupuesto para cada una de estas dos alternativas. Es importante mencionar que para esto se utilizó los metrados del proyecto de estudio. Estos presupuestos serán mostrados en las siguientes tablas: 18 Tabla 5: Presupuesto de Alternativa 2. Tabla 6: Resultados del método CBA para losas aligeradas. Desarrollo de CBA para el caso de estudio: Con la información mostrada previamente y los conocimientos adquiridos durante esta investigación, se desarrolló el método CBA siguiendo las pautas indicadas en la metodología de esta investigación. Tal como se observa, esta herramienta nos permitió determinar cuál es la mejor alternativa a implementar. Por tanto, se obtuvo que conviene el uso de viguetas prefabricadas para la construcción de las losas aligeradas del proyecto de estudio. Caso de estudio de muros divisorios Para los muros instalados se estudiará la comparación entre los sistemas de muros king kong, albañilería armada, muros con bloques sílico calcáreos, muros con ladrillo econoblock y drywall con aislamiento para las divisiones entre salones. Los factores que se tomaron en cuenta para la elaboración del CBA de alternativas de muros divisorios son: o Costo o Tiempo o Facilidad de construcción/logística 19 Tabla 7: Escala de importancia de CBA para muros divisorios Tabla 8: ACU: Muro de ladrillo sílico calcáreo. o Disponibilidad La escala de importancia se establece de la siguiente forma: El valor del costo se obtiene elaborando análisis de costos unitarios para cada tipo de muro evaluado: 20 Tabla 9: ACU: Muro de ladrillo king kong de soga. Tabla 10: ACU: Muro de albañilería armada. 21 Tabla 11: ACU: Muro de ladrillo Econoblock de canto. Tabla 12: ACU: Tabiquería en drywall. 22 Tabla 13: Resultados del método CBA para muros divisorios. Desarrollo de CBA para el caso de estudio Con la información de costos y rendimientos por tipo de sistema y la información encontrada durante la investigación se desarrolla la comparación por el método CBA, de acuerdo a lo indicado en la metodología. 23 24 Tabla 14: Escala de importancia para CBA en sistema de bombeo de agua. De acuerdo con el análisis CBA se obtiene que el mejor sistema es el de muros con ladrillo Econoblock por su precio, rendimiento y facilidad de construcción para este proyecto. Caso de estudio de bombas de abastecimiento de agua Para el sistema de bombeo de agua fría se realizará la comparación entre los sistemas de presión constante y el sistema hidroneumático. Tal como se mencionó en la metodología, el método con el cual se determinará cuál de estas dos opciones es mejor es el CBA. Para esto, pasaremos a nombrar los factores que se tomarán en cuenta para este análisis: o Eficiencia o Costo o Facilidad de uso o Disponibilidad Asimismo, los involucrados en este estudio, luego de un consenso, establecieron la escala de importancia de las ventajas de estos factores. Este será mostrado en la siguiente tabla: En la tabla se da en primer lugar, una mayor importancia a la eficiencia del sistema de bombeo de agua. En segundo lugar, se le da importancia al costo del sistema de bombeo para lo cual se realizará una comparación del presupuesto de ambos sistemas. Luego, se observa que el segundo factor más importante es la facilidad de su uso en donde se evaluará la necesidad de mano de obra especializada para usar de manera adecuada el sistema, siendo el mejor el cual que sea más fácil. Finalmente, el factor de menor importancia es el de disponibilidad. Este indica qué tan accesible es la alternativa escogida. 25 Tabla 15: Presupuesto del sistema hidroneumático. Tabla 16: Presupuesto del sistema de presión constante. Tabla 17: Resultados del método CBA para sistema de bombeo de agua. En primer lugar, se realizará una comparación de los presupuestos para las dos alternativas presentadas. Esto fue obtenido gracias a la cotización que se realizó para una misma empresa. Esta comparación se presenta en la siguiente tabla. Desarrollo de CBA para el caso estudiado: Con la información mostrada previamente y los conocimientos adquiridos durante esta investigación, se desarrolló el método CBA siguiendo las pautas indicadas en la metodología de esta investigación. 26 Como se observa en la tabla el sistema que cuenta una mayor cantidad de factores y criterios es el sistema hidroneumático; sin embargo, al ser la eficiencia el factor más importante y al ganarle por mucho el sistema de presión constante al de la alternativa 1, el que resulta ganador bajo el método CBA es el sistema de presión constante con un puntaje de 200 en comparación de uno de 180 obtenido para el sistema hidroneumático. 4. Conclusiones y recomendaciones Caso de estudio de losas aligeradas o Se determinó que la mejor alternativa para la construcción de losas de este proyecto es la que utiliza viguetas prefabricadas. o Se observó que la alternativa 2 resultó ventajosa en 3 de los 4 factores empleados durante el desarrollo del CBA. o Con el sistema de viguetas prefabricadas, se puede ahorrar alrededor de 29000 soles en el costo directo de este proceso constructivo. Dicha cantidad representa el 75% del costo directo de las instalaciones eléctricas, por lo que no es un monto despreciable en este proyecto. o Durante la elaboración de estos presupuestos, se pudo determinar que el principal ahorro se da en la partida de encofrado ya que esta tiene un costo y una cantidad no despreciable en el caso de viguetas convencionales. o En el caso de viguetas prefabricadas, se necesita solo apuntalamiento, cuyo costo y cantidad de material es inferior al de las viguetas convencionales. Sin embargo, esta diferencia va disminuyendo a medida que se incrementan los pisos. o Se debe agregar que el ahorro sería mayor si la edificación no se tratase de un centro educativo, ya que esto evitó que se usen viguetas prefabricadas más económicas. Incluso, impidió que se considere como otra alternativa a las viguetas prefabricadas de alma abierta. 27 Caso de estudio de muros divisorios o La mejor alternativa a utilizar son los muros de albañilería compuestos con ladrillos Econoblock. o La diferencia principal entre la alternativa de ladrillos Econoblock y la albañilería tradicional radica en el tema de los costos, en donde se observa que la primera alternativa resulta mucho más económica en comparación al sistema tradicional de muro de soga con ladrillo de king kong. o El rendimiento de los muros con ladrillo Econoblock es a su vez similar al rendimiento de tabiquería en Drywall, el cual presenta el mejor rendimiento entre todas las alternativas gracias a su facilidad de instalación. o Si bien el sistema tradicional de muros de albañilería de soga con ladrillos king kong superó a los ladrillos Econoblock en los últimos dos criterios de evaluación, al ser los criterios con menor peso en el sistema de evaluación, el sistema tradicional no pudo superar al de ladrillos Econoblock y resultó en segundo lugar según los criterios establecidos. o Resulta evidente que al escoger como criterio principal el tema de costos, la alternativa correspondiente a los ladrillos Econoblock adquiere bastante relevancia al momento de utilizar la metodología. Caso de estudio de bombas de abastecimiento de agua o La mejor alternativa para el sistema de bombeo para el abastecimiento de agua en el edificio es el sistema de presión constante determinado bajo el método CBA o La alternativa 2 resultó ventajosa en 1 de los 4 factores evaluados por el método CBA; sin embargo, la diferencia de puntaje con respecto a la otra alternativa en los otros tres criterios no fue muy alta, de hecho, resultaron muy similares. o El sistema de presión constante resultó mucho más eficiente que el sistema hidroneumático al requerir menos energía al contar con variadores de frecuencias que a la vez permiten que se tenga un mejor control de la presión haciéndola constante 28 o El sistema hidroneumático puede perder aire al perder presión; por lo que, tiene a gastar más energía o La diferencia de costos de ambos sistemas es de 325.41 dólares, que equivalen a 1139.64 soles; el cual es un valor muy pequeño considerándolo hasta como uno despreciable o no representativo o Ambos sistemas no necesitan de mucho control; sin embargo, unos especialistas deben conocer el software integrado en los variadores de frecuencia del tablero para el sistema de presión constante o Es más común el uso de un sistema hidroneumático que uno de presión constante; por lo que, es más fácil de encontrarlos en cualquier tienda. Sin embargo, ambos sistemas pueden ser obtenidos en tiendas aledañas al lugar del proyecto. 29 5. Referencias Anika, M. (2017). Innovación en el sector de la construcción del Perú: Estado actual y diagnóstico. Universidad Politécnica de Valencia. Arroyo, P., Fuenzalida, C., Albert, A., & Hallowell, M. R. (2016). Collaborating in decision making of sustainable building design : An experimental study comparing CBA and WRC methods. Energy & Buildings, 128, 132–142. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.05.079 Arroyo, P., Tommelein, I. D., Ballard, G., & Rumsey, P. (2016). Choosing by advantages : A case study for selecting an HVAC system for a net zero energy museum. Energy & Buildings, 111, 26–36. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.10.023 Céspedes, M. (2018). Diseño y simulación de un módulo demostrativo con fines didácticos de un sistema de bombeo a presión constante de aplicación en edificios e indutrias. Cornell University, INSEAD, & World Intellectual Property Organization. (2019). GLOBAL INNOVATION INDEX 2019 (12th ed.; B. Soumitra & V. Sacha Wunsch, Eds.). WIPO. Diaz, H. (2015). Diseño de un sistema de control para obtener presión constante de agua. Falconi, L. (2013). Diseño e implementación de un sistema de control de presión constante para la Pausterizadora Quito. Macchi, D. (2014). Influencia de la masa de los muros no estructurales en la fuerza sísmica y en el costo del edificio en concreto reforzado GAIA 104. Norma técnica e.070 albañilería. (2006). Padilla, F. (2000). Sistema de bombeo de agua a presión constante mediante la aplicación de vibradores de velocidad. Paredes, Y. (2014). Diseño e implementación de un módulo demostrativo de control por variaciones de velocidad para sistemas de presión constante multibombas. Rodriguez, H. (2009). Diseños hidráulicos, sanitarios y de gas en edificaciones. SENCICO. (2006). Manual de viguetas Firth. Suhr, J. (1999). The Choosing By Advantages Decisionmaking System. 30 Vega, A. (2011). Diseño e implementación de un sistema de control de variadores de velocidad para obtener presión de agua constante en un edificio de la Universidad Simón Bolivar.