Optimización de recursos en el diseño de redes hidráulicas en edificaciones con la aplicación de la herramienta solver de excel

Abstract

El presente trabajo expone el diseño de la red de distribución de agua en una edificación ubicada en la ciudad de Machala, provincia de El Oro, donde la presión de la red no es la adecuada para abastecer toda la edificación, debido a que esta presión solo abastecería los aparatos que requieren una presión menor a 1.408 m, es decir solo los aparatos de la planta baja que sean menores a esta presión. Ante ello se efectuó el desarrollo un Sistema Indirecto, específicamente el Sistema Tanque Elevado o también denominado sistema por gravedad, que son estanques ubicados por encima del nivel del terreno natural, cuyo soporte se realizan por columnas. Entre las ventajas que presenta este sistema son: que la bomba se activa cuando se detecta un nivel de agua mínimo en el tanque; las presiones en la red de distribución hidráulica se las puede manejar con mayor facilidad debido a que las mismas están determinadas por la altura en la que está colocado el tanque; exhibe una reserva de agua elevada permanentemente lo que evita el corte del servicio ante una falla de energía eléctrica. El trabajo investigativo propone la utilización de métodos y técnicas propios de la Ingeniería Civil; el correspondiente diseño de la red de distribución de agua en la edificación se desarrolló haciendo uso de Solver del programa Microsoft Excel que es una herramienta que utiliza un algoritmo de gradiente que permite planeación, planificación y optimización. En el programa Microsoft Excel se efectúa la configuración de la hoja electrónica para que se calcule todos los requerimientos necesarios para realizar la red de distribución hidráulica, siendo estos: Caudal máximo probable, factor de simultaneidad, caudal máximo posible, diámetro, velocidad, longitud, número de Reynolds, factor de fricción, pérdidas por fricción, perdidas menores, pérdidas totales, precio unitario, precio total, y presiones en cada accesorio. Mediante la herramienta Solver del programa Microsoft Excel, se logró la optimización de costos debido a que esta herramienta tiene la opción de considerar resultados máximos y mínimos, aplicando sus respectivas restricciones, sumado a esto Solver permitió que los factores que se toman en consideración para el diseño de la red de distribución hidráulica en edificaciones, influyan de manera positiva, tal como el caso de la velocidad y presión existente en cada tramo de tubería, proporcionando una red de diseño que cumplan todas las especificaciones técnicas que debe tener las mismas según la Norma Ecuatoriana de Construcción (NEC). Es necesario realizar la gráfica que relacione los precios con los diámetros de la tubería a utilizar y elegir la gráfica cuyo valor de coeficiente de determinación R2 se aproxime más a la unidad, de esta forma el costo de la red se seleccionará como objetivo y determinará los valores mínimos que me permitan darle al proyecto mayor optimización en costos de la red de distribución de agua. El desarrollo del proyecto técnico permitió demostrar que se puede obtener un diseño óptimo de redes hidráulicas en edificaciones a bajo costo y que presente la funcionalidad que requiere este tipo de obra.