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Master Thesis ǀ Tesis de Maestría submitted within the UNIGIS MSc programme presentada para el Programa UNIGIS MSc at/en Interfaculty Department of Geoinformatics- Z_GIS Departamento de Geomática – Z_GIS University of Salzburg ǀ Universidad de Salzburg

Catastro del sistema de agua potable mediante integración SIG-CARTO: Centro cantonal Sevilla de Oro, Ecuador como estudio de caso

Drinking water system cadastre through GIS-CARTO integration: Sevilla de Oro cantonal center, Ecuador as a case study by/por Carlos Gustavo Cárdenas Cárdenas, 12041724

A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements of the degree of Master of Science (Geographical Information Science & Systems) – MSc (GIS) Advisor ǀ Supervisor: Leonardo Zurita Arthos PhD Cuenca - Ecuador, 01 de Julio del 2022

COMPROMISO DE CIENCIA

Por medio del presente documento, incluyendo mi firma personal certifico y aseguro que mi tesis es completamente resultado de mi propio trabajo. He citado todas las fuentes que he usado en mi tesis y en todos los casos he indicado su origen.

Sevilla de Oro, Azuay, 01 de Julio del 2022

DEDICATORIA El presente trabajo investigativo lo dedico principalmente a Dios, por haberme inspirado y darme la fuerza para continuar con una meta más en mi vida.

A mis hijos: Juan Carlos, José Luis, Jessica Paulina, Carla Jacqueline, a mi esposa Dolores Magdalena y a mi pequeño nieto Juan Sebastián, núcleo familiar que me apoyó y me inspiró de forma incondicional, dándome ánimos y prestándome el tiempo necesario en esta trayectoria de estudiante.

AGRADECIMIENTOS Agradezco a Dios por bendecirme con la salud y la vida, guiarme a lo largo de mi existencia, ser el apoyo y fortaleza en aquellos momentos de dificultad y de debilidad.

A mis padres (†) por los consejos, valores y principios que me han inculcado.

Agradezco a mis docentes de la Universidad Salzburgo y al programa UNIGIS INTERNACIONAL, educadores de gran nivel académico y de una profunda calidez humana, quienes me supieron formar y compartir sus sabios conocimientos para poder desarrollar ciencia y tecnología, y de esta manera ser un profesional útil para la sociedad.

Finalmente, un agradecimiento a mi distinguida familia por comprender, apoyar y animar a culminar esta meta más que me trace en mi vida.

RESUMEN El centro cantonal Sevilla del Oro (Ecuador), actualmente no dispone de información sintetizada de la cuantía existente de cada uno de los componentes de su sistema de red de agua potable. Además, no cuenta con un sistema virtual eficiente que almacene dicha información y permita a los usuarios realizar consultas en relación al sistema de red o de algún morador del sector. Este trabajo realizó el catastro para el sistema de agua potable del centro cantonal Sevilla de Oro integrando Sistemas de Información Geográfica (SIG) con un sistema informático cliente-servidor (CARTO), y tomando en cuenta además variables socio-económicas que permitan aclarar el panorama del consumo de agua de los habitantes del centro cantonal. Se recopiló información in-situ y del Departamento de Obras Públicas, la cual fue procesada en el programa ArcGIS incorporando información alfa-numérica y representando gráficamente la red de distribución de agua. Se vincularon los resultados de ArcGIS con el sistema informático (CARTO) para generar las diferentes consultas gráficas por parte de los usuarios.

Los resultados mostraron el catastro de 132 tuberías entre principales y secundarias, 25 válvulas, 3 hidrantes, 313 medidores, y 54 tees. Además, mediante la integración ArcGISCARTO permitió satisfacer los requerimientos de los usuarios ante cualquier consulta respecto al sistema de agua potable como de información general de sus moradores.

Mediante la incorporación de las variables socio-económica se logró evidenciar que el consumo de agua de los habitantes es independiente del nivel de ingreso mensual percibido, pero si tiene una relación directa con la ocupación o actividad de cada uno de los habitantes.

Mediante este trabajo se pueden comprobar resultados positivos de trabajar en el catastro de la red de agua potable del centro cantonal Sevilla de Oro con una metodología más apropiada a la realidad municipal, metodología que puede resumirse en la integración de SIG con un sistema cliente-servidor (CARTO) en el proceso de implementación y utilización del catastro para una mejor utilización de la información catastral y un manejo más eficiente de la información de la red de tuberías y de los usuarios, así como la incorporación de variables socio-económicas que permitieron entender de mejor manera el panorama del consumo de agua de sus habitantes.

PALABRAS CLAVE: Catastro, Sistema de agua potable, Sistemas de Información Geográfica, Redes de distribución, Sevilla de Oro.

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ABSTRACT The Sevilla del Oro cantonal center does not currently have synthesized information on the existing amount of each of the components of its drinking water system. In addition, it does not have an efficient virtual system that stores this information and allows users to make queries regarding the network system or any inhabitant of the sector. This work carried out the cadastre for the drinking water system of the cantonal center of Sevilla de Oro by integrating Geographic Information Systems (GIS) with a client-server computer system (CARTO), and also taking into account socio-economic variables that allow clarifying the water consumption of the inhabitants of the cantonal center. Information was collected insitu and from the Department of Public Works, which was processed in the ArcGIS program incorporating alpha-numeric information and graphically representing the water distribution network. The ArcGIS results were linked to the computer system (CARTO) to generate the different graphical queries by the users.

The results showed the cadastre of 132 main and secondary pipes, 25 valves, 3 hydrants, 313 meters, and 54 tees. In addition, through the ArcGIS-CARTO integration, it was possible to satisfy the users' requirements for any query regarding the drinking water system as well as general information about their residents. By incorporating the socio-economic variables, it was possible to show that the water consumption of the inhabitants is independent of the level of monthly income received, but it does have a direct relationship with the occupation or activity of each of the inhabitants. Through this work, positive results of working on the cadastre of the potable water network of the cantonal center of Sevilla de Oro with a methodology more appropriate to the municipal reality can be verified. This methodology can be summarized in the integration of GIS with a client-server system (CARTO) in the process of implementation and use of the cadastre for a better use of the cadastral information and a more efficient management of the information of the pipe network and users, as well as the incorporation of socio-economic variables that allowed a better understanding of the water consumption panorama of its inhabitants.

KEYWORDS: Cadastre, Drinking water system, Geographic Information Systems, Distribution networks, Sevilla de Oro,

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TABLA DE CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................12 1.1.

Antecedentes ..........................................................................................................12

1.2.

Objetivo general .....................................................................................................15

1.3.

Objetivos específicos .............................................................................................15

1.4.

Preguntas de investigación .....................................................................................16

1.5.

Hipótesis.................................................................................................................16

1.6.

Justificación ...........................................................................................................16

1.7.

Alcance...................................................................................................................17

2. REVISIÓN DE LITERATURA .......................................................................................18 2.1.

Marco Teórico ........................................................................................................18

2.1.1.

Definición de agua y sistemas de distribución de agua potable .....................18

2.1.2.

Tipos de redes de distribución ........................................................................19

2.1.3.

Métodos de distribución .................................................................................19

2.1.4.

Componentes de una red de distribución ........................................................20

2.1.5.

Sistemas de Información Geográfica ..............................................................22

2.1.6.

SIG en catastros de sistemas de agua potable.................................................24

2.1.7.

Sistema Cliente-Servidor ................................................................................24

2.1.8.

CARTO ...........................................................................................................25

2.2.

Marco histórico y metodológico ............................................................................26

2.2.1.

Marco Histórico ..............................................................................................26

2.2.2.

Marco metodológico .......................................................................................28

3. METODOLOGÍA .............................................................................................................30 3.1.

Descripción general del cantón ..............................................................................30

3.2.

Área de estudio.......................................................................................................31

3.3.

Flujograma de metodología ...................................................................................32

3.4.

Justificación de la metodología ..............................................................................33

3.5.

Descripción de la metodología...............................................................................34

3.5.1.

Fase 1: Recopilación de información .............................................................34

3.5.2.

Fase 2: Procesamiento de la información .......................................................35

3.5.2.1. Administración de capas de tuberías, válvulas, accesorios ............................35 3.5.2.2. Incorporación de datos alfanuméricos ............................................................35

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3.5.2.3. Cálculo de longitudes .....................................................................................36 3.5.2.4. Cálculo de alturas ...........................................................................................36 3.5.3.

Fase 3: Representación gráfica de la red de distribución ...............................36

3.5.4.

Fase 4: Integración SIG con sistema informático (CARTO)..........................36

3.5.5.

Fase 5: Variables socio-económicas ...............................................................37

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ......................................................................................39 4.1.

Resultados ..............................................................................................................39

4.1.1.

Recopilación de Información ..........................................................................39

4.1.2.

Procesamiento de la Información ...................................................................42

4.1.2.1. Cálculo de longitudes .....................................................................................42 4.1.2.2. Cálculo de alturas ...........................................................................................44 4.1.3.

Representación gráfica de la red de distribución ............................................44

4.1.3.1. Línea de Conducción ......................................................................................44 4.1.3.2. Catastro de red de distribución (tuberías) .......................................................46 4.1.3.3. Catastro de válvulas ........................................................................................48 4.1.3.4. Catastro de hidrantes.......................................................................................49 4.1.3.5. Catastro de medidores.....................................................................................50 4.1.3.6. Catastro de tees ...............................................................................................51 4.1.4.

Integración SIG con sistema el informático cliente-servidor (CARTO) ........52

4.1.5.

Variable socio-económicas .............................................................................54

4.2.

Discusión ................................................................................................................58

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...............................................................62 5.1.

Conclusiones ..........................................................................................................62

5.2.

Recomendaciones...................................................................................................63

BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................65

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ACRÓNIMOS CARTO

Cartographic Information Division

GAD

Gobierno Autónomo Descentralizado

INAMHI

Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología

INEC

Instituto Nacional de Estadísticas y Censos

MPa

Megapasacales

PVC

Cloruro de polivinilo

SIG

Sistemas de Información Geográfica

UTM

Universal Transverse Mercator

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Flujograma de metodología empleada en el presente estudio ..............................33 Figura 2. Planta de tratamiento ............................................................................................39 Figura 3. Caseta de cloración ...............................................................................................40 Figura 4. Tanque de captación tipo cajón ............................................................................41 Figura 5. Consumo de agua total en la población del centro cantonal Sevilla de Oro ........42 Figura 6. Consumo de agua promedio por persona en el centro cantonal Sevilla de Oro ..42 Figura 8. Tanque desarenador ..............................................................................................45 Figura 10. Bocas de fuego ....................................................................................................48 Figura 11. Rango de ingresos mensuales de los habitantes del centro cantonal Sevilla de Oro ........................................................................................................................................55 Figura 12. Ocupaciones de los habitantes del centro cantonal Sevilla de Oro ....................56

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LISTA DE TABLAS Tabla 1. Elementos identificados en el sistema de agua potable ......................................... 40 Tabla 2. Longitudes de tuberías en el sistema de agua potable ........................................... 43 Tabla 3. Alturas en msnm de los componentes del sistema de agua potable ...................... 44

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CAPÍTULO I

1.

INTRODUCCIÓN

1.1.

Antecedentes

El catastro de sistema de agua potable se basa en disponer de una base de datos georreferenciada con información real de los elementos que la componen y sus respectivas especificaciones. Esta representación constituye un instrumento para el análisis, evaluación y correcto desarrollo de las operaciones y el mantenimiento eficiente de la red de distribución de agua (ERSAPS, 2007).

López (2012) menciona que en los catastros de sistema de agua potable es necesario disponer de forma correcta las redes de infraestructura básica de acuerdo con las condiciones de habitabilidad de la población. Tomando como referencia el costo de inversión, se puede determinar el valor del terreno urbanizable. Por medio de los sistemas de catastros es posible determinar tanto el radio de alcance de la dotación, así como el servicio de distribución de agua potable. Éste es un factor que dependerá directamente de las redes matrices de distribución, alimentación y recolección estando dispuestas en las redes urbanas de las ciudades.

Además, los sistemas de catastros son un factor fundamental en los gobiernos autónomos seccionales debido a que constituyen una de las principales bases de datos por las que se puede realizar de forma correcta y precisa los inventarios de los bienes inmuebles en los aspectos de orden jurídico, económico y físico (López, 2012).

Los sistemas catastrales permiten complementariamente, efectuar una planificación urbanística ordenada, ejecutar proyectos y obras de infraestructura, avaluar predios, proteger y conservar el medio ambiente; aspectos determinantes en el desarrollo socioeconómico de una población (Peña Segura, 2013).

Los sistemas de distribución de agua potable están constituidos por un conjunto de tuberías, instalaciones y accesorios destinados a suministrar agua desde las fuentes naturales hasta las localidades de los usuarios. El suministro de agua debe garantizar la satisfacción de las necesidades de los consumidores, la funcionalidad, calidad, cobertura óptima y la continuidad de la prestación del servicio (Peña Segura, 2013).

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Un sistema de distribución de agua potable debe cumplir con normas y reglamentos vigentes para garantizar su buen funcionamiento La existencia y ubicación de las redes de agua potable es registrada por medio de un GPS, siendo este registro, posteriormente mapeado, cuya información se procesa y se transforma a información de carácter cuantitat ivo mediante el empleo de Sistemas de Información Geográfica (SIG) (Trifunovic, 2006).

Los SIG son herramientas que contribuyen a una correcta gestión mediante la digitalización de redes complejas de agua potable con todos los elementos e instalaciones que la componen. La utilización de los SIG proporciona además un apoyo a la toma de decisiones en cuanto a planificación, programas de mantenimiento de la red, control de fugas y mejoramiento del servicio (Fragoso Sandoval et al., 2013). El programa ArcGIS es un software utilizado en los SIG, que relaciona información alfanumérica y geográfica, y puede aplicarse en la elaboración de inventarios y obtención de mapas y cartografía en diferentes áreas del conocimiento (Fragoso Sandoval et al., 2013).

Sevilla de Oro es un cantón de la provincia de Azuay, en Ecuador, ubicado en la parte nororiental de la provincia, a una distancia de 63 kilómetros de la ciudad de Cuenca. El cantón Sevilla de Oro según estadísticas cuenta con el 50% de infraestructura, en lo que tiene que ver con servicios básicos que satisfacen a los pobladores como agua, luz, teléfono. Pero todavía son insuficientes estos servicios debido a la lejanía y olvido por las autoridades del cantón en especial en las zonas rurales (Guncay y Valladares, 2011).

El sistema de suministro de agua potable del cantón Sevilla de Oro se construyó en el año de 1982 por el Ex Instituto Ecuatoriano de Obras Públicas cuando el cantón todavía pertenecía al cantón Paute. Al mismo tiempo, se le ha realizado ampliaciones y mejoras para abastecer la demanda de la población que ha ido en aumento significativamente. Al momento la cobertura del servicio es de 52.67% que abastece a todo el cantón (García y López, 2019).

En el cantón Sevilla de Oro, específicamente en el centro cantonal del mismo nombre, se dispone de un sistema de agua potable en las zonas urbanas; sin embargo, en las zonas rurales su sistema de abastecimiento de agua por canalización se trata mediante cloración y filtración. Estos depósitos se encuentran en la parte alta de Sevilla, con agua de manantial en otros lugares (Guncay y Valladares, 2011).

El casco urbano es la zona con más agua potable. Según datos de Instituto Nacional de Estadísticas y Censos (INEC) la parroquia Sevilla de Oro cuenta con 335 sistemas de redes públicas, de los cuales el 74% son redes públicas, el 3% (14) son provistas por pozos y el 22% (98) son provistos por ríos, manantiales o acequias (INEC, 2001). La mayoría de 13

la población recibe agua potable por tubería, pero en las partes rurales y lejanas de la parroquia todavía se proveen de agua mediante ríos o vertientes, ya que en esta zona existen ríos y cascadas que son aprovechados por los moradores, en especial para el riego de los cultivos (Guncay y Valladares, 2011).

Por otra parte, en la parroquia Las Palmas dominan los servicios de red pública de agua, pero en la mayoría de viviendas, son los ríos o sequias las que todavía les proporcionan agua. Esto ocurre principalmente en la parte alta de la parroquia. Otro gran porcentaje de viviendas disponen agua mediante pozos haciendo que la gente de estos lugares no tenga un buen servicio de agua, ya que la gran mayoría recibe agua entubada y que simplemente es tratada. Acorde al INEC de las 539 viviendas ocupadas que tiene la parroquia 266 se abastecen de agua mediante red pública que representa el 50%, 66 se proveen de agua mediante pozos que representa el 12%, 189 tiene agua mediante río, vertiente o acequia que representa el 35%, por último 18 se proporcionan de agua mediante carro recolector o de otras maneras que representa el 3% (INEC, 2001).

En esta parroquia (Las Palmas), el servicio de red pública es predominante, pero en muchas otras viviendas todavía se abastecen de agua por ríos o acequias. Esto se da en las partes altas de la parroquia y otro gran porcentaje de viviendas todavía tienen agua mediante pozos haciendo que la gente de estos lugares no tenga un buen servicio de agua. Esto es debido a que la gran mayoría recibe agua entubada y que simplemente es tratada (Guncay y Valladares, 2011).

Por su parte, en la parroquia Amaluza, el servicio de agua es insuficiente ya que la misma se encuentra muy lejana de la otras parroquias y sobre todo las autoridades no han tomado medidas oportunas, lo que ha provocado que los habitantes de la zona no puedan obtener agua de calidad y se pueda encontrar problemas de salud debido a que la mayoría bebe agua de ríos o pozos sin recibir el tratamiento adecuado (Guncay y Valladares, 2011).

Según el INEC de las 249 viviendas ocupadas que tiene Amaluza, 51 viviendas se suministran de agua mediante red pública que constituye el 20%, 19 tienen agua mediante pozos que constituye el 8%, 176 se abastecen de agua mediante ríos, vertientes o acequias que constituye el 71% y por último 3 viviendas tienen agua mediante carro recolector o de algunas otras maneras que constituyen el 1% (INEC, 2001).

El servicio de agua en esta parroquia es insuficiente ya que la misma se encuentra muy lejana de las otras parroquias, y sobre todo las autoridades no han atendido adecuadamente las necesidades de las personas, haciendo que los habitantes del lugar no 14

tengan agua de calidad. Adicional, se presentan problemas de salud, ya que la mayoría de la gente toma agua que no está debidamente cuidada ya sea del río o pozo (Guncay y Valladares, 2011).

El departamento de Obras Públicas del Gobierno Autónomo Descentralizado (GAD) del cantón Sevilla del Oro es la entidad encargada del suministro y gestión del agua. Sin embargo, al momento, no se dispone de información actualizada a nivel del centro cantonal de Sevilla de Oro de la cantidad existente de cada uno de los componentes del sistema de red de agua potable. Además, no se cuenta con un sistema virtual eficiente que almacene información del sistema de distribución de agua, así como de información referente a sus pobladores, ni de la relación del consumo de agua con los ingresos percibidos y ocupaciones de sus moradores.

Este trabajo se centra solamente en el centro cantonal Sevilla de Oro, debido a la disponibilidad y acceso a la información. Por lo tanto, el presente estudio tiene como objetivo principal realizar el catastro para el sistema de agua potable específicamente para el centro cantonal Sevilla de Oro integrando tecnologías de SIG con un sistema informático (cliente-servidor) que permita generar y realizar consultas gráficas de forma correcta, precisa y georreferenciada de cada uno de los componentes del sistema, e información referente a sus pobladores como dirección, nombres, número de medidor., entre otras, para satisfacer los requerimientos y necesidades de los usuarios en cualquier punto del mundo.

Complementariamente se hace un análisis de la relación del consumo de agua de los moradores respecto a los ingresos percibidos mensuales y las ocupaciones comúnmente realizadas.

1.2.

Objetivo general

Realizar el catastro para el sistema de agua potable del centro cantonal Sevilla de Oro en la provincia del Azuay integrando SIG con un sistema informático cliente-servidor.

1.3.

Objetivos específicos

Levantar y registrar la información técnica de los elementos de la red de distribución de agua potable del centro cantonal Sevilla de Oro Geo-referenciar y digitalizar los componentes de la red de distribución de agua potable del centro cantonal Sevilla de Oro en el programa ArcGIS.

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Representar gráficamente la red de distribución de agua potable utilizando el software ArcGIS. Integrar mediante SIG y un sistema informático cliente/servidor la información catastral de la red de agua potable y de sus moradores para gestionar de forma eficiente y oportuna diferentes consultas de los usuarios.

1.4.

Preguntas de investigación

¿Cuál es la información de los componentes que conforman la red de distribución de agua potable en el centro cantonal Sevilla de Oro? ¿De qué manera se encuentran geo-referenciadas y digitalizadas los distintos componentes de la red de distribución de agua potable en el centro cantonal Sevilla de Oro? ¿De qué forma un sistema virtual eficiente de información catastral de redes de agua potable permite satisfacer diferentes consultas de los usuarios? ¿Cuál es el grado de factibilidad de aplicar Sistemas de Información Geográfica en la red de distribución de agua potable del Gobierno Autónomo seccional del cantón?

1.5.

Hipótesis

La integración de un SIG con un sistema informático cliente-servidor permite a los usuarios realizar consultas gráficas respecto al sistema de red de agua potable e información general de sus moradores.

1.6.

Justificación

El agua es un patrimonio nacional estratégico de uso público y constituye un elemento vital para la naturaleza y subsistencia de los seres humanos, siendo este pilar fundamental para mantener la soberanía alimentaria, saneamiento básico y garantizar el buen vivir (Terán, 2017).

Por esta razón, este estudio justifica realizar un catastro de la red de agua potable del centro cantonal Sevilla de Oro mediante SIG, dado a que el departamento de Obras Públicas del GAD del cantón no cuenta con un catastro técnico de la red de agua potable.

La misma conlleva a una planificación prolongada, tiempo e inversión, y además carece de información técnica representada en mapas temáticos, lo que dificulta el

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conocimiento del funcionamiento real de la red y, por tanto, del recorrido del agua a lo largo del conjunto de tuberías, desde los puntos de producción hasta el consumo.

Del mismo modo, la ausencia de un catastro técnico imposibilita conocer el estado de la red de agua potable y dificulta el proceso de diagnóstico de las pérdidas del agua, además restringe efectuar maniobras de operación y mantenimiento con seguridad y exactitud, puesto que no se conoce la ubicación precisa de los diferentes elementos de la red.

La aplicación de los SIG en el centro cantonal Sevilla del Oro contribuye como base inteligente para la gestión de datos. Además, con el catastro de la red de agua potable se dará prioridad a la gestión técnica, información que satisfaga las consultas requeridas por los usuarios. La elaboración de un modelo cartográfico de la red constituye un elemento clave no sólo para la gestión de las redes de agua potable, sino también en la toma de decisiones.

1.7.

Alcance

El alcance de esta tesis inicia con el levantamiento, recopilación y análisis de información del sistema de red de agua potable del centro cantonal Sevilla de Oro. Posteriormente, con realiza la identificación de cada uno de los componentes del sistema para realizar el catastro de agua potable mediante GPS de alta precisión. Seguidamente, se realiza la digitalización y georreferenciación de la información levantada y creación de base de datos alfa-numérica en el programa ArcGIS. Con la implementación de la herramienta SIG para el manejo de la información geoespacial con la base de datos previamente creada se visualiza la red de distribución en forma de mapas. Seguidamente, se integra la información georreferenciada y alfa-numérica con el servidor informático CARTO (Cartographic Information Division) para realizar las consultas gráficas referentes al sistema de red y a la información de la población del centro cantonal. Finalmente, se realiza un análisis socio-económico considerando la relación entre el consumo de agua, ocupación e ingresos percibidos de los habitantes del centro cantonal.

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CAPÍTULO II 2.

REVISIÓN DE LITERATURA

2.1.

Marco Teórico

2.1.1. Definición de agua y sistemas de distribución de agua potable El agua potable, es agua purificada cuyas propiedades físicas, químicas y microbiológicas cumplen con los estándares nacionales o internacionales de calidad del agua potable. Se considera apta para el uso doméstico normal y no causa enfermedades ni pone en peligro la salud (NTE INEN 1108, 2014).

El sistema de distribución de agua potable es un grupo de proyectos compuesto por subsistemas (tanques de agua, tomas de agua, tuberías, bombas, válvulas y otros accesorios).

Estas aguas pueden producir agua pura en una calidad aceptable para consumo (Cualla y Alfredo, 1995). Los sistemas de distribución requieren diferentes infraestructuras, y estas infraestructuras varían en complejidad, desde complejos sistemas de tuberías hasta los más simples contenedores de agua. Todos los costos de infraestructura están relacionados con el mantenimiento, control y procesamiento. Además, si la fuente de agua no está adecuadamente protegida y monitoreada, el funcionamiento normal de la planta de tratamiento de aguas residuales o la infraestructura no se mantiene. El agua en cualquier sistema de distribución es vulnerable a la contaminación (Albornoz-Euán et al., 2017).

Generalmente, los sistemas de distribución de agua potable suministran agua a las plantas de tratamiento de fuentes naturales en la superficie o bajo tierra y luego la almacenan en tanques de agua, lo que asegura un servicio continuo, independientemente de los cambios estacionales u otros factores. La conexión entre la red de distribución de agua y el tanque de almacenamiento de agua se realiza a través de una tubería denominada tubería principal, que transporta el agua hasta el punto de entrada de la red de distribución. Dado que su diseño depende de la red de agua, éste juega un rol fundamental en las condiciones de funcionamiento, como tráfico, trazado y presión de la red (Cualla y Alfredo, 1995).

La red de distribución de agua tiene la función de transportar y suministrar agua desde el sistema de abastecimiento de agua. Además del objetivo, se puede almacenar agua pura hasta alcanzar el consumo El propósito de la red es asegurar que todos los puntos de consumo tengan tráfico Presión suficiente y calidad química requerida (Cualla y Alfredo, 1995).

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2.1.2. Tipos de redes de distribución La red de distribución de agua potable se puede caracterizar por tres modos de funcionamiento diferentes. Por red reticulada o mallada, red ramificada y red mixta.

2.1.2.1.

Red reticulada o mallada

La característica de esta red es que los ramales convergen juntas para formar una malla, de modo que el agua pura puede llegar a un punto a través de múltiples caminos. Sin embargo, este tipo de red de tuberías es difícil de determinar el sentido de la circulación del agua, pero su ventaja es que, en caso de falla, siempre y cuando el agua esté debidamente aislada, el agua puede llegar al resto de la red a través de otras tuberías. El tramo es dañado por la válvula, y la posición hace que formen un pequeño polígono cerrado (Bagaria, 2001; Cualla y Alfredo, 1995). Este tipo de red es más conveniente porque compensa la superficie de energía al fluir por el circuito y brinda servicios efectivos en términos de presión y flujo (Bagaria, 2001).

2.1.2.2.

Red ramificada

Este sistema consta de tuberías principales o derivadas. El tronco es secundario a las arterias de segundo nivel, seguido de las arterias de tercer y cuarto nivel, al igual que las ramas de un árbol (Cualla y Alfredo, 1995). En una red de ramales, cada punto recibe agua a través de un camino, lo cual es perjudicial en algunos casos, porque si un punto falla, hará que los ramales debajo del punto de falla no puedan suministrar agua, pero se adaptarán a la población ríos o carreteras.

2.1.2.3.

Red mixta

La red mixta se caracteriza por ser una mezcla de dos redes previamente nombradas porque forman una celosía y se subdividen en ramificaciones al mismo tiempo. Este tipo de red tiene todas las ventajas y desventajas de los dos tipos anteriores de redes de distribución de agua (Trifunovic, 2006).

2.1.3. Métodos de distribución Hay varios métodos de distribución, entre los cuales están la distribución por gravedad, distribución por medio de bombas.

2.1.3.1.

Distribución por gravedad

Este tipo de distribución se realiza cuando el suministro de agua es relativo al lago o manantial en el punto alto del lago. Sin embargo, cuando la altitud es demasiado elevada, es muy importante subdividir la red en áreas de presión, para que cada área cumpla con los

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requisitos de presión, de modo que no sea demasiado alta en la altitud mínima y no demasiado alta en puntos bajos (Bagaria, 2001).

2.1.3.2.

Distribución por medio de bombas

Cuando las condiciones del terreno y la viabilidad económica no permiten el diseño de una red de distribución por gravedad, se pueden utilizar esta distribución (Bagaria, 2001; Cualla y Alfredo, 1995). En la distribución por bombeo, hay dos opciones de reabastecimiento; la primera es tener un tanque de almacenamiento elevado cuando la bomba está en uso. Esta opción mantiene un suministro continuo, ya que en períodos de bajo consumo se almacena agua y en períodos de alto consumo se utiliza agua para sustentar la cantidad de agua que proporciona la bomba (Cualla y Alfredo, 1995; Bagaria, 2001). La segunda opción y menos recomendada es utilizar una bomba de agua sin dispositivo de almacenamiento. En este caso, la bomba de agua inyecta agua directamente en la tubería sin las otras salidas de agua del usuario, lo que es un problema en caso de falla (Bagaria, 2001).

2.1.4. Componentes de una red de distribución Entre los componentes de la red de distribución se puede mencionar los siguientes: tuberías, válvulas (de purga, eliminadora de aire, de no retorno, de seccionamiento o control, aliviadora de presión, de alivio contra golpe de ariete), reducciones, hidrantes, tees, codos, cruces, tapones, depósitos o tanques de almacenamiento, cámara rompe presión. Brevemente se detalla a continuación cada uno de los componentes.

2.1.4.1.

Tuberías

Actualmente, las tuberías más utilizadas son las de plástico y acero. El primero es el canal más recomendado para las redes de distribución (Romero, 2005). Los materiales plásticos más necesarios en las redes de distribución de agua potable es polietileno de alta densidad y cloruro de polivinilo (PVC). Se caracterizan por su resistencia y durabilidad. Una de las ventajas de los materiales plásticos es su excelente flexibilidad y ligereza que el acero y no tiene corrosión (Romero, 2005).

2.1.4.2.

Válvulas de purga

Son válvulas que tienen la función de eliminar la grava o lodo acumulado en la tubería. Estas válvulas deben colocarse en cada punto más bajo de la red de distribución y conectarse directamente al sistema de tratamiento de aguas residuales (SIAPA, 2014).

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2.1.4.3.

Válvulas eliminadoras de aire

Las válvulas de escape tienen la función de expulsar el aire de la tubería, que se acumula continuamente durante el funcionamiento, generalmente llamados des aireadores, y suelen estar ubicadas en todos los puntos altos de la red para permitir que el aire escape de la tubería. (SIAPA, 2014).

2.1.4.4.

Válvulas de no retorno

La válvula solo permite el flujo en una dirección. Cuando se muestra el flujo en la dirección opuesta, la válvula se cierra hasta que se restablece la dirección del flujo. Se utilizan comúnmente en estaciones de bombeo y líneas de descarga (SIAPA, 2014).

2.1.4.5.

Válvulas de seccionamiento o control

La válvula de aislamiento se utiliza para permitir o prevenir el flujo de agua. También se usa para reducir el flujo de agua, llamada válvula de control. Las válvulas de control se clasifican según su forma, por ejemplo, del tipo, mariposa o esférico (SIAPA, 2014).

2.1.4.6.

Válvulas aliviadoras de presión

Se coloca la válvula de alivio de presión en la tubería para reducir la sobrepresión causada por fenómenos transitorios. Es un equipado con un dispositivo con un resorte de calibración que puede abrir la compuerta bajo presión cuando supera un cierto valor (SIAPA, 2014).

2.1.4.7.

Válvulas de alivio contra golpe de ariete

Se utiliza para proteger el equipo de bombeo, las tuberías y otros componentes en la conexión contra cambios bruscos de presión provocados por el arranque o parada del equipo de bombeo, cuando la presión en el sistema es mayor que la presión de calibración. Se puede abrir y descargar automáticamente al exterior, reduciendo así la medición de presión (Cualla y Alfredo, 1995; SIAPA, 2014).

2.1.4.8.

Reducciones

El reductor se utiliza para conectar dos tubos de diferentes diámetros. En algunos materiales como el PVC, la parte reducida pueden ser púas o campanas (SIAPA, 2014) 2.1.4.9.

Hidrantes

Son accesorios que se utilizan para obtener un chorro de agua a presión para extinguir incendios. En la mayoría de las redes de distribución, cada tipo de hidrante está aislado por válvulas de red (Romero, 2005).

21

2.1.4.10.

Tees, codos, cruces y tapones

Este accesorio se utiliza para conectar tres conductos en forma de T. Tres de los cuales pueden tener el mismo diámetro, o dos del mismo diámetro y uno más pequeño, cuando aparece este último se le llama tee (Romero, 2005). El codo tiene la función de conectar dos tuberías del mismo diámetro, pudiendo cambiar la dirección horizontal o vertical (SIAPA, 2014). Las cruces son accesorios que se utilizan para conectar 4 tuberías diferentes y existen dos tipos de cruces; 3 entradas y 1 salida, o 1 entrada y 3 salidas (SIAPA, 2014). Los tapones son accesorios que se utilizan para evitar el paso de agua en la tubería.

Por lo general, se colocan al final del cable y generalmente se pueden enhebrar (Gancedo y Merayo, 1999) 2.1.4.11.

Depósitos o tanques de almacenamiento

El almacenamiento de agua tratada tiene la función de compensar los cambios en el consumo horario y almacena una cantidad estratégicamente significativa para mantener un suministro constante de agua (Romero, 2005).

2.1.4.12.

Cámara rompe presión

Se puede utilizar para evitar una presión excesiva a lo largo de la tubería cuando la presión generada es superior a la presión máxima que la tubería puede soportar debido al desnivel entre la entrada de aire y ciertos puntos de la red de distribución (CEPIS y OPS, 2004) 2.1.5. Sistemas de Información Geográfica A lo largo del tiempo, los seres humanos han desarrollado sus actividades en algún punto de la superficie de la Tierra. Por ejemplo, para la construcción de túneles (Correal et al., 2016), excavación de zanjas (Flores-Villanelo, 2012) para tender redes de tuberías y cables como los de agua, gas y electricidad, la construcción de minas para explotar minerales (Ávila del Campo, 2014; Noriega y Fernández, 2014; Resl y Torres, 2014). Todas estas actividades son de gran importancia, al igual que lo es saber dónde están ocurriendo. Por lo tanto, la información sobre un elemento en algún punto de la superficie de la Tierra, se conoce como Información Geográfica (Sosa-Pedroza y Martínez-Zúñiga, 2009).

A lo largo de los años se han propuesto varias definiciones de los SIG a nivel mundial, pero ninguna de ellas ha sido completamente satisfactoria. En la actualidad, las distintas definiciones de los SIG se basan en el software, los datos, las comunidades de SIG o el hecho de trabajar con ellos. Como una de las tantas definiciones de los SIG se menciona que es un sistema que puede ser automatizado o manual, que incluye personas, máquinas y 22

otros métodos organizados para la recogida, tratamiento, transmisión y distribución de datos que entregan y representan información útil (Bosque Sendra, 2000).

También

se menciona a los SIG como un equipo informático o de

telecomunicaciones o un sistema interconectado que se utiliza para la adquisición, almacenamiento, manipulación, gestión, movimiento, control, representación, intercambio, transmisión o la recepción de voz o datos, incluyendo el software y el hardware (Burrough y McDonnell, 2000). Sin embargo, estas definiciones aún siguen siendo poco claras cuando se quiere aplicar a alguna temática de interés de investigación.

Otras definiciones de los SIG se presentan más elaboradas, como por ejemplo Chrisman (2003), que lo define como acciones organizadas con que las personas miden aspectos de fenómenos y procesos geográficos para enfatizar cuestiones espaciales, entidades y relaciones. Otro ejemplo, es la de Burrough Y McDonnell (1998), que lo define como una poderosa caja de herramientas para recoger, almacenar, recuperar, transformar y visualizar datos del mundo real.

Por su parte, Smith et al. (1987) lo definen como un sistema de bases de datos en el que la mayoría de los datos están indexados geográficamente y con los cuales se puede realizar un conjunto de procedimientos con el objetivo de dar respuesta a consultas sobre entidades espaciales en la base de datos. Carter (1989) lo define como una entidad institucional con una estructura organizativa que integra tecnología con bases de datos.

Tapiador (2006) menciona que son programas informáticos de análisis espacial. No son sólo medios de visualizar datos, sino también medios para trabajar con esos datos y que contando con las variables que describen un espacio, prevén su evolución futura y plantean alternativas que pueden ser evaluadas. Pérez Navarro (2011) sostiene que escoger un concepto de SIG u otro depende del contexto en el que se aplique y a las realidades actuales. Una de las definiciones más aceptadas y usada es la del Centro Nacional de Información Geográfica y Análisis.

En base, a las definiciones antes mencionadas, la definición de lo SIG para efectos de este trabajo de tesis, se adaptará al pensamiento de Smith et al. (1987), definiéndolo como un Sistema de hardware, software, datos, personas, para la recopilación, almacenamiento, análisis, distribución de información, representación y salida de datos espacialmente georeferenciados aplicados a resolver problemas de gestión ambiental.

Tras años de acumulación de experiencias y tecnologías, los SIG han experimentado en los últimos quince años un rápido desarrollo teórico, tecnológico y organizativo y una 23

amplia difusión tanto en la administración como en el mundo académico y profesional. Por ello, los SIG son hoy en día una técnica imprescindible que se aplican, especialmente para las líneas de investigación relacionadas con las Ciencias de la Tierra y las Ciencias Ambientales.

2.1.6. SIG en catastros de sistemas de agua potable En esta sección se desarrolla lo que hasta ahora se ha investigado respecto a los SIG en redes de sistemas de agua potable a nivel mundial y nacional.

Dentro del campo de los SIG, se utilizan softwares creados para la captura, edición, análisis, tratamiento, diseño, publicación e impresión de información geográfica. Entre ellos, el software ArcGIS es un sistema de información geográfica que contiene un conjunto de aplicaciones que permiten organizar, administrar, analizar y distribuir información geográfica para obtener mapas digitales, es ampliamente utilizado para actividades de planificación y toma de decisiones (Kraak y Ormeling, 2010).

Un SIG es ideal para realizar el catastro de una red de agua potable porque no solamente es un software de cartografía para elaborar mapas, sino que además tiene ciertas funciones específicas como su capacidad para almacenar y analizar grandes cantid ades de datos alfanuméricos, facilitando la gestión de la información geográfica, toma de decisiones y la planificación (Vegas, 2012). En contraste con otros softwares como AutoCAD, donde no produce planos georreferenciados y no se puede obtener información precisa de la realidad (Sivila, 2017).

2.1.7. Sistema Cliente-Servidor El sistema cliente-servidor se puede entender como el sistema de la máquina que solicita un servicio específico (cliente), y la máquina que lo proporciona dicho servicio (servidor). El servicio puede: ejecutar un programa, acceder a un repositorio específico, o acceder a dispositivos de hardware. La existencia de comunicación física entre máquinas es un elemento fundamental, y la viabilidad del equipo dependerá de la naturaleza de este medio. Sistema (López, 2012).

Entre los servidores más comunes se puede mencionar a los servidores de archivos que proporcionan archivos para clientes. En el caso de que los archivos no fueran grandes y los usuarios que comparten esos archivos no fueran muchos, ésta es una gran opción para almacenamiento y procesamiento de archivos (Dinneen y Julien, 2020).

Otro servidor es el de Servidores de Base de Datos que almacenan gran cantidad de datos estructurados, y se diferencian de los de archivos puesto que la información que se 24

envía está ya resumida en la base de datos. Otro servidor es el de Servidores de Software de Grupo, aquel, que permite organizar el trabajo de un grupo. El servidor gestiona los datos que dan soporte a estas tareas. Por ejemplo: almacenar las listas de correo electrónico. El Cliente puede indicarle, que se ha terminado una tarea y el servidor se lo envía al resto del grupo (Corbellini et al., 2017).

Otro tipo de servidor es el de Servidores WEB que son los que guardan y proporcionan páginas HTML. El cliente desde un browser o link hace un llamado de la página y el servidor recibe el mensaje y envía la página correspondiente (Sadqi y Maleh, 2021).

Otro tipo de servidor es el de servidores de correo que gestiona el envío y recepción de correo de un grupo de usuarios (el servidor no necesita ser muy potente). El servidor solo debe utilizar un protocolo de correo. Otro tipo de servidor es el de objetos que permite almacenar objetos que pueden ser activados a distancia. Los clientes pueden ser capaces de activar los objetos que se encuentran en el servidor (Dada et al., 2019).

Finalmente, los servidores de impresión que gestionan las solicitudes de impresión de los clientes. El cliente envía la solicitud de impresión, el servidor recibe la solicitud y la ubica en la cola de impresión, ordena a la impresora que lleve a cabo las operaciones y luego avisa a la computadora cliente que ya acabo su respectiva impresión (López, 2012).

Para el caso de este trabajo de tesis, se aplicará el tipo de servidor denominado Servidores WEB en donde el cliente o usuario desde un browser o link ingresa a una página de interés y el servidor (otro usuario) recibe el mensaje y realiza el envío de la página correspondiente.

2.1.8. CARTO CARTO es una plataforma de Inteligencia de Ubicación “Location Intelligence” que permite realizar análisis espaciales. Desde los teléfonos inteligentes hasta los coches conectados, los datos de localización están cambiando la forma de vivir y de dirigir las empresas. Todo ocurre en algún lugar, pero visualizar los datos para ver dónde están ocurriendo las cosas no es lo mismo que entender por qué ocurren allí.

CARTO además permite a las organizaciones utilizar datos y análisis espaciales para conseguir rutas de reparto más eficientes, un mejor marketing de comportamiento, colocación estratégica de tiendas y mucho más. Científicos de datos, desarrolladores y

25

analistas utilizan CARTO para optimizar los procesos de negocio y predecir los resultados futuros a través del poder de la ciencia de datos espaciales (CARTO, 2021).

El análisis de los datos de localización a escala es fundamental para entender temas medioambientales como la pérdida de biodiversidad o el cambio climático, pero también es crucial para empresas de otros sectores como el inmobiliario, los servicios financieros, las telecomunicaciones o la administración pública, entre otros. Científicos vieron la oportunidad de llevar el análisis espacial a un mayor número de organizaciones e industrias que antes no podían utilizarlo (CARTO, 2021).

Desde entonces, la plataforma se ha visto acrecentada, con cientos de miles de usuarios que ahora permiten a millones de personas ver historias y resolver problemas a través de una lente espacial. CARTO tiene su sede en Nueva York, con oficinas adicionales en Madrid, Sevilla y Londres, con un equipo de más de 150 expertos en análisis espacial y desarrollo de SIG (CARTO, 2021).

2.2.

Marco histórico y metodológico

2.2.1. Marco Histórico A nivel mundial, los SIG se han integrado por ejemplo al sector empresarial en empresas públicas como en el caso de estudio para el suministro de agua en Maribor, Eslovenia (Burnač et al., 2020). En Ghana, por ejemplo, un desafío importante que amenaza la gestión y administración del uso de agua entre ellos potable es la ausencia de un sistema de información completo e integral, mediante la aplicación de los SIG se logró capturar y registrar los diversos intereses relacionados con los recursos hídricos y desarrollar un prototipo de sistema de información que facilite la visualización y el análisis de los intereses identificados (Aduah et al., 2011).

Kistemann et al. (2001) realizaron un análisis basado en SIG de las estructuras de suministro de agua potable cuyos resultados permitieron una visualización y un análisis eficiente y rápido de la estructura del suministro de agua potable y de los componentes del sistema. Por otro lado, Fragoso Sandoval et al. (2013), aplicaron un SIG para la administración de la información espacial y alfanumérica de la red de agua potable de dos localidades de México con el objetivo de mejorar el servicio de abastecimiento de agua potable y mantener actualizado un catastro anteriormente realizado.

Velásquez y Vélez (2010) realizaron un diagnóstico y actualización del catastro de las redes matrices de un acueducto en una localidad de Colombia, donde modelaron la red de acueducto mediante el software ArcGIS, cuyos resultados se montaron en un SIG, el cual 26

permite conocer la capacidad de servicio, como presión del agua, con que esta empresa cuenta en determinada zona.

En un caso de estudio en Costa Rica-Heredia, se ha logrado sistematizar una metodología que incluye el tratamiento y gestión de la información de los sistemas de acueducto y saneamiento, de manera georreferenciada y ajustada a los estándares institucionales de este tipo de datos espaciales, y su incorporación para su uso en un software de modelado hidráulico. Este estudio permitió sintetizar en capas organizadas, toda la información disponible pertinente al sistema. González-Ramírez y Bejarano-Salazar (2019) realizaron la construcción y ajuste geográfico de datos espaciales de sistemas de agua potable y saneamiento en Costa Rica, en donde, el estudio permitió tener a disposición una versión más adecuada de los datos de obras civiles de los sistemas de acueducto y saneamiento de las principales ciudades de Costa Rica. Con ello, se permite manejar de mejor manera los datos con una base espacial, los datos generados permitieron a mediano plazo tener una base para la constitución de un sistema integrado, para dar una atención más oportuna a los distintos usuarios mediante el mejoramiento de atención domiciliaria, gestión de cortes y reconexiones, entre otros servicios.

Dentro de la literatura científica nacional, autores como Moreira y Segovia (2016) han aplicado SIG en el levantamiento catastral de la red principal y secundaria de la ciudad de Puyo, basándose en la recolección de datos de campo y procesamiento de la información en el software ArcGIS para la obtención de mapas temáticos con sus respectivas especificaciones técnicas.

López (2012) aplicó SIG en el que desarrolló un catastro de la red de agua potable del cantón Paute, la cual contiene una base de datos alfanuméricos de los elementos de la red que permitieron gestionar de manera adecuada el sistema de agua potable. En el mismo cantón, Vintimilla (2012), aplicó los SIG en el catastro del alcantarillado para mejorar deficiencias como el desconocimiento del sistema, dada la escasa información de redes existente. Su estudio mejoró la calidad de servicio al asegurar una eficaz gestión de los problemas de las redes y una comunicación a los usuarios de las deficiencias en el servicio.

Vintimilla (2012) utilizó SIG aplicado al catastro de alcantarillado para el mismo cantón, en donde realizó un análisis, referenciación y procesamiento de la información existente, además de la creación de una base de datos alfanumérica, para posteriormente integrar con SIG. En su estudio recalca que la utilización de los SIG contribuye a la toma de

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decisiones, donde se mejora tanto la calidad y tiempo del servicio a los usuarios. Permite identificar problemas puntuales en los elementos de la red y reduce costos de mantenimiento.

Trabajos más recientes, como Caicedo (2018), donde la realización del catastro predial georreferenciado de las redes de agua potable y alcantarillado en el cantón Antonio Ante, permitió a los diferentes usuarios la realización de consulta de datos tanto de la población como de sectores, tuberías de agua y tuberías de alcantarillado, facilitando la información de los datos al área de comercialización mismos que se enfocan en brindar un servicio de calidad a sus pobladores.

Habitualmente, la gestión de una red de agua potable se basa en operaciones de mantenimiento correctivo y en la inclusión de nuevas conducciones mediante fichas y croquis realizados manualmente (Abril y Luna, 2018), lo que provoca una serie de problemas como son: el inadecuado control de la red, la falta de actualización y el desconocimiento de todos los elementos presentes en la red.

La aplicación de los SIG abre la oportunidad de relacionar la información del sistema de distribución con entidades espaciales y geográficas. Los SIG han llegado a ser un instrumento clave para la gestión eficiente de redes de agua potable, ya que asegura la calidad de los datos y permite controlar los elementos de distribución de agua potable a lo largo de su vida útil (Vegas, 2012).

2.2.2. Marco metodológico En la mayoría de los casos, los municipios de los cantones rurales en la provincia del Azuay, manejan los servicios de Agua Potable y Alcantarillado, como parte de la gestión municipal debido a la limitación en sus recursos (López, 2012). Razón por la que se cuenta con un catastro deficiente, manejado en papel y que carece de información actualizada.

La aplicación de SIG es una solución para la gestión de redes de agua potable, proponiendo un método de levantamiento que permita que los datos del SIG reflejen exactamente la realidad, georreferenciando las redes y sus elementos de manera exacta, incorporando las tecnologías necesarias para determinar su ubicación (López, 2012).

Los estudios descritos anteriormente demuestran que la realización de un catastro a partir de la recolección de información en campo contribuye al conocimiento del estado de la red de agua potable, identifica de manera precisa los elementos del sistema hidráulico y proporciona beneficios en la administración del agua potable. Además, se demuestra que los SIG son ampliamente utilizados en estudios referentes al catastro, ya que permiten

28

representar gráficamente los componentes de la red y almacenar grandes volúmenes de datos (López, 2012).

En un estudio, Valdiviezo (2019) utilizó el software QGIS para gestionar datos de redes de distribución de agua en una urbanización de Piura, Perú. En donde, recalca que la implementación de un SIG mejora el desempeño y rendimiento de los usuarios que manipulen este tipo de datos. Además, señala que, con el empleo de la tecnología GIS en la implementación del sistema de redes de distribución de agua potable, se logra motivar a instituciones y organizaciones que trabajan con información catastral, y de esta manera mejorar la toma decisiones.

En la ciudad de Azogues, Méndez y Valdiviezo (2018) elaboraron el catastro de la red de agua potable en una parroquia de la Ciudad aplicando SIG, en donde, localizaron geográficamente tuberías y accesorios de la red de agua potable, a partir, de levantamiento in situ mediante GPS, para posteriormente levantar información alfanumérica y geográfica, y representarlo en mapas temáticos usando el software ArcGIS. El estudio representó las características y ubicación de cada elemento, incluyendo sectorización de la red, ubicación de tanques de distribución y planta de tratamiento. El estudio finalmente recomienda la actualización periódica del catastro con el fin de apoyar en la gestión del agua potable brindando información precisa y vigente manteniendo la calidad del servicio a los usuarios.

29

CAPÍTULO III 3.

METODOLOGÍA

3.1.

Descripción general del cantón

El Cantón Sevilla de Oro se localiza en la provincia del Azuay, en la parte nororiental a 63 kilómetros desde la ciudad de Cuenca, Ecuador, con coordenadas geográficas 78°39’11’’O y 2°47’51’’S. Limita al Norte con los cantones de Azogues y Santiago de Méndez, al Sur con el cantón El Pan y el río Collay, al Este con los territorios de Santiago de Méndez y al Oeste con los cantones de Azogues, Guachapala, Paute y El Pan. Posee un área de 323,8 km2 dentro de las cuales comprenden las parroquias Sevilla de Oro, Palmas y Amaluza siendo las dos últimas parroquias rurales (Guncay y Valladares, 2011). La parroquia Sevilla de Oro, que alberga al centro cantonal del mismo nombre tiene una extensión de 68 km2 que representa el 21,79% del territorio cantonal.

Los primeros habitantes del cantón conformaron una pequeña comunidad viéndose influenciada por el río Collay y la extracción de la cascarilla de la cordillera del Allcuquiro.

El cantón presenta una geomorfología particular debido a la presencia de ríos, cascadas y quebradas de pendientes altas que la hacen irregular. Se conserva en la actualidad bosques endémicos que generan distintas zonas de vida para la flora y fauna nativa (Guncay y Valladares, 2011).

Su clima es templado, y se encuentra ubicada a una altura sobre los 2.200 hasta los 2.800 metros sobre el nivel mar (msnm). Las partes planas de la parroquia son más idóneas para la agricultura. Cabe recalcar que en las zonas altas existe un clima frío con vientos moderados en donde existe remanentes de bosque. La precipitación del centro cantonal según los estudios realizados por el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI) muestra un tiempo pluvioso entre los meses de abril a julio donde se registran precipitaciones promedio de 452.7 mm al año y un lapso de tiempo en donde las precipitaciones disminuyen entre los meses de septiembre a enero según los estudios de los últimos 10 años (Guncay y Valladares, 2011).

En cuanto a la temperatura según los estudios de la estación climática de Paute, su nivel térmico oscila entre 9.4ºC y los 25.5ºC con un promedio anual de 17.46 ºC. La temperatura máxima alcanza los 27.4ºC y la mínima 6.9ºC. Los meses con menor temperatura son los meses de junio a septiembre y abril, mientras, que los meses de mayor temperatura son los meses de octubre a mayo (Guncay y Valladares, 2011).

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En cuanto a los recursos hidrográficos, cuenta con gran cantidad de ríos, quebradas, lagunas y cascadas, teniendo una extensión de agua dulce de 258,54 km que alimentan a las represas hidroeléctricas del cantón. La parroquia Sevilla de Oro cuenta con el río principal; el río Collay, que sirve de límite natural entre los cantones Sevilla de Oro y El Pan y cuenta con algunos afluentes como el río Martirio, el río Panjón y el río Chorro Blanco que sirve de límite natural entre las parroquias Sevilla de Oro y Palmas. Estos tres ríos son los más importantes del sistema hidrográfico de la parroquia Sevilla de Oro. Adicionalmente, se puede encontrar en esta localidad pequeñas quebradas como la quebrada de Urcuchagra, Osorancho, Bermejos, que alimentan a los ríos. Además, lagunas como la laguna de nombre “Lagunas” en Urcuchagra, la Mulata y la Suca que son las más importantes del lugar. Todo este sistema hidrográfico alimenta los caudales de las represas hidroeléctricas y sirven para el riego de la agricultura para los moradores (Guncay y Valladares, 2011).

3.2.

Área de estudio

El cantón Sevilla de Oro (Mapa 1) está dividido en tres parroquias, la parroquia urbana de Sevilla de Oro y las parroquias rurales de Palmas y Amaluza. Este trabajo se llevó a cabo específicamente en el centro cantonal Sevilla de Oro. La parroquia Sevilla de Oro que alberga al centro cantonal está dividida política y administrativamente en 6 comunidades que son: Chimul, Urcuchagra, Sevilla (centro), La Unión, Cayguas y Osorancho (Guncay Aguaiza y Valladares Ortiz, 2011).

Su población total según el censo del INEC (2001), es de 5.234 habitantes distribuidos en cada parroquia que representa el 1.03% del total de la provincia del Azuay, de los cuales 2,598 son hombres y 2,636 son mujeres. Sin embargo, acorde a proyecciones hechas por Guncay y Valladares (2011) sugieren un decrecimiento de la población en el 2020 a 3,598 habitantes debido a causas migratorias. Su economía se basa en la agricultura y ganadería, cuentan con servicios básicos de infraestructura, pero este todavía es deficiente.

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Mapa 1. Localización del área de estudio del cantón Sevilla de Oro, dentro de la provincia del Azuay 3.3.

Flujograma de metodología

El proceso general de la metodología aplicada consta de cinco fases las cuales se detallan en la Figura 1. La primera fase se basa en la recopilación de información, es decir el levantamiento de información in situ. Una segunda fase consta del procesamiento de información, en la cual se administran las capas vectoriales a utilizar para realizar los mapas.

Una tercera fase que es la representación gráfica del sistema de red utilizando el programa

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Arcgis. Una cuarta fase donde se integra los mapas obtenidos en Arcgis con el sistema CARTO mediante la importación de información catastral. Y una última fase donde se realiza un análisis socio económico de la población de Sevilla de Oro para contrastarlo con la ubicación y distribución del sistema de red de agua potable.

Fase 1

Fase 2

Fase 3

Recopilación de información

Procesamiento de la información

Levantamiento de información in-situ

Levantamiento de información en el Departamento de Obras Públicas

Administración de capas vectoriales

Información de datos alfanuméricos

Cálculo de longitudes y alturas

Importación de información catastral y general de los moradores

Consultas gráficas

Representación gráfica de la red en ArcGIS

Fase 4

Integración SIG - CARTO

Creación de cuenta en la plataforma

Fase 5

Análisis socioeconómico

Integración consumo de agua-ingresosocupación de los habitantes

Figura 1. Flujograma de metodología empleada en el presente estudio 3.4.

Justificación de la metodología

El presente trabajo se enfoca en realizar el catastro del sistema de agua potable del centro cantonal Sevilla de Oro. Lo que ha llevado a realizar este estudio es principalmente resolver inquietudes o consultas de la comunidad local y extranjera, referente a inconvenientes o problemas que puedan surgir en el abastecimiento y suministro de agua potable en sus viviendas.

La metodología empleada funciona por medio de un sistema virtual de información catastral que integrado a un SIG contiene la información de los componentes del sistema de redes de distribución de agua potable del cantón, particularmente del centro cantonal Sevilla de Oro que dispone de un sistema adecuado de tratamiento de agua para consumo de sus moradores.

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Esta integración (SIG-sistema virtual CARTO) permite resolver dudas referentes por ejemplo al tamaño de tuberías que pasan por los domicilios de algún morador en particular, o al número de medidor de algún usuario para conocer la cuenta de consumo de agua, o cualquier información de la persona dueña de alguna vivienda en particular, como las calles, donde vive, sus nombres, la categoría de la vivienda, entre otras.

La metodología empleada en este estudio, mediante la integración del SIG-CARTO, se justifica debido a que en la literatura consultada no existen estudios publicados que integren tecnologías SIG con sistemas virtuales de análisis espacial para el manejo adecuado de catastros de agua potable. Por ello, la metodología empleada con soporte de los objetivos planteados permite a los usuarios un fácil entendimiento y manejo del programa (CARTO) en una interfaz amigable, que permite obtener información precisa, y georreferenciada de cualquier inquietud que se tenga referente al sistema de distribución de agua potable o a información general de los moradores.

La metodología empleada es de práctico manejo y permite el acceso a cualquier usuario a nivel mundial por lo que representa una contribución nueva respecto a otras metodologías donde emplean otro tipo de programación, donde se limita la cobertura espacial de búsqueda.

3.5.

Descripción de la metodología

3.5.1. Fase 1: Recopilación de información La parte fundamental de todo proyecto y el nivel de detalle que se quiere presentar es indudablemente un levantamiento de información de precisión y de calidad. De acuerdo a la Figura 1, para el presente trabajo, se obtuvo la información del Departamento d e Obras Publicas de la Municipalidad de Sevilla de Oro, donde ahí reposa la información de todos los componentes y estructuras correspondiente al sistema de agua potable del centro cantonal de Sevilla de Oro. Revisando la documentación se observó que ésta fue levantada con un equipo de estación total marca Sokkia serie 630RK, adicionalmente se informó que previo al levantamiento in situ fue necesario la creación de una Red de hitos con la finalidad de crear una poligonal. Para este efecto se utilizó un GPS RTK diferenciales de alta precisión. Este proceso consistió en ubicarse con el GPS en un hito conocido. En el centro cantonal de Sevilla de Oro existe un hito colocado por el Instituto Geográfico Militar, en donde se partió

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desde ese punto y se repartió al resto de hitos de la poligonal. Mediante postprocesos se obtuvo las coordenadas reales de la red de estaciones dando un total 14 estaciones en el Centro Cantonal.

La información proporcionada por el departamento técnico se encontró en archivo digital formato CAD, en donde también se verificó que el plano esté geo-referenciado en Coordenadas UTM (Universal Transverse Mercator), y definido en el sistema de referencia WGS84, proyección UTM, zona 17 Sur. Se realizó la verificación y chequeo correspondiente de los componentes del sistema y se observó que éstos corresponden a la ubicación en la realidad. De igual forma se revisó que la información entregada se encuentre actualizada.

3.5.2. Fase 2: Procesamiento de la información 3.5.2.1.

Administración de capas de tuberías, válvulas, accesorios

Se cargó el archivo en formato vectorial (shp.) al software ArcGIS de la provincia del Azuay, en donde con la utilización de la herramienta “clip”, fue seleccionado solamente el cantón Sevilla de Oro, para trabajarlo ind ependientemente. Además, se cargaron los archivos ya post procesados de toda la red de distribución de agua y sus accesorios, que inicialmente se encontraron en formato CAD. Para que el Software ArcGIS pueda reconocer los archivos, se realizó una transformación previa de la extensión dwg a dxf. Inicialmente la capa de red distribución y sus accesorios se encontraban agrupadas en una sola capa, por lo cual se procedió a dividirlas en varias capas, cada una correspondiente a un diferente accesorio (válvulas, tuberías) para facilitar su manejo y visualización.

3.5.2.2.

Incorporación de datos alfanuméricos

En el software ArcGIS, hay muchas formas de agregar información en una tabla de atributos. Sin embargo, el proceso más apropiado para agregar datos es la edición, donde puede transcribir manualmente la información recopilada en la tabla de atributos y editar los atributos existentes o crear nuevos atributos. Para editar la tabla de atributos, se utilizó una herramienta de edición “editor” para agregar la información en la tabla para cada uno de los elementos de la red de distribución de agua.

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3.5.2.3.

Cálculo de longitudes

Para realizar la medición automática de la longitud de la tubería y el área de cobertura del servicio, se utilizó la herramienta “calculate geometry”, que proporcionó el cálculo longitudinal de la tubería y el área de ubicación de la red.

3.5.2.4.

Cálculo de alturas

Para calcular las alturas o elevaciones a las que se encuentran ubicados los accesorios de la red de agua potable, se utilizó como programa complementario Google Earth, donde se añadieron manualmente puntos cubriendo toda el área de estudio (parroquia Sevilla de Oro), donde posteriormente se descargó el archivo en formato kml para calcular las elevaciones en la plataforma https://www.gpsvisualizer.com/elevation. Una vez calculadas las elevaciones, se exportó al programa ArcGIS, en la que se transformó el archivo a shapefile para su visualización. Esta información permite conocer la inclinación y la altura a la que encuentra el accesorio, lo que ayuda a la correcta gestión del agua.

3.5.3. Fase 3: Representación gráfica de la red de distribución La representación gráfica de los elementos de la red de distribución de agua potable del cantón Sevilla de Oro, se basó en la simbología existente del software ArcGIS en el apartado Utilities, como se muestra en la Tabla 2. Se utilizó la terminología estandarizada de ArcGIS cartógrafos experimentados de la comunidad ArcGIS compilan bibliotecas de símbolos para crear mapas con diferentes temas (ESRI, 2016).

3.5.4. Fase 4: Integración SIG con sistema informático (CARTO) CARTO (anteriormente CartoDB) es una plataforma software como servicio de computación en nube que proporciona herramientas SIG y de mapeo web para visualizar en un navegador de web. La compañía está orientada como plataforma de Inteligencia de Localización dado que dispone de herramientas con capacidad para el análisis y visualización de datos y que no requiere experiencia previa en el desarrollo SIG. Los usuarios de CARTO pueden utilizar la plataforma libre de la compañía o desplegar su propia instancia del software de código abierto (CARTO, 2021).

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Desde los teléfonos inteligentes hasta los coches conectados, los datos de localización están cambiando la forma de vivir y de dirigir las empresas. Todo ocurre en algún lugar, pero visualizar los datos para ver dónde están las cosas no es lo mismo que entender por qué ocurren allí. CARTO permite a las organizaciones utilizar datos y análisis espaciales para conseguir rutas de reparto más eficientes, un mejor marketing de comportamiento, la colocación estratégica de tiendas (CARTO, 2021).

Los científicos de datos, desarrolladores y analistas utilizan CARTO para optimizar los procesos de negocio y predecir los resultados futuros a través del poder de la Ciencia de Datos Espaciales (CARTO, 2021).

Para realizar la integración de la información catastral y de sus usuarios almacenada en ArcGIS, primeramente, se procedió a crear una cuenta gratuita en la plataforma CARTO. Una vez creada la cuenta, se procedió a importar la capa “Usuarios” que contiene toda información general de los moradores de la parroquia Sevilla de Oro, como nombres, número de cédula, calles principal y secundaria de domicilio, número de medidor, entre otros.

Adicionalmente, se importaron las capas “red de distribución”, “red de conducción”, “válvulas”, “medidores”, “viviendas”, “hidrantes”, “calles”, que contienen toda la información relacionada al sistema de agua potable. Con ello, mediante esta plataforma, los usuarios tienen libre acceso de acceder a la página y realizar consultas técnicas referentes al sistema de distribución y también información relacionada a algún morador del sector en específico. Tanto la capas de “Usuarios” como las demás capas se importan en formato shapefile, en el cual la información catastral debe estar previamente comprimida en formato (zip).

La plataforma permite al usuario, editar, añadir o eliminar campos de información, por lo que su manejo de vuelve sencillo y amigable con quien lo usa. Finalmente, la plataforma permite crear el mapa deseado por el usuario, y le proporcionará un “link”, el cual podrá ser compartido hacia distintos usuarios a nivel mundial, para que pueda el mapa ser visualizado desde cualquier punto del mundo y desde cualquier servidor ya sean dispositivos móviles, smartphones, PCs, laptops, etc.

3.5.5. Fase 5: Variables socio-económicas Para el presente estudio, se realizó un análisis complementario de los ingresos promedio mensuales en dólares americanos ($) percibido por cada uno de los habitantes en el período Enero-Diciembre del 2020, y su relación con la ocupación o actividad de los

37

moradores y con el consumo de agua (m3 ) promedio, con el fin de entender mejor el panorama respecto al consumo y aprovechamiento del agua a nivel de centro cantonal.

38

CAPÍTULO IV 4.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

4.1.

Resultados

4.1.1. Recopilación de Información La planta de tratamiento (Figura 2) donde se potabiliza el agua para consumo humano, se ubica en las coordenadas 761,328 O, 9,690,221 S a una altura de 2,530 msnm.

Consta de dos tanques de forma circular que cumplen la función de filtrar y purificar el agua.

Tienen 3 m de diámetro y tienen la capacidad de tratar 10 m3 de agua de forma continua cada estructura. Además, consta de dos tanques circulares para almacenar el agua. El primer tanque tiene un diámetro de 6.40 m y puede almacenar hasta 60 m3 de agua tratada, mientras que el segundo tanque tiene 2.54 m de diámetro y una capacidad de almacenamiento de 40 m3 . La planta de tratamiento también costa de una caseta para cloración (Figura 3) y desinfección del agua. Todas las estructuras están construidas con materiales pétreos y reforzados con acero con sus respectivos terminados y acabados. De igual forma consta de cerramiento y con todas las medidas de seguridad.

Figura 2. Planta de tratamiento

39

Figura 3. Caseta de cloración De acuerdo con la información del Departamento de Obras Publicas de la Municipalidad de Sevilla de Oro, se obtuvo la información de la posición y características de las tuberías y accesorios de la red. En total, se identificaron seis accesorios dentro del sistema de distribución de agua potable en la parroquia Sevilla de Oro, descritos en la Tabla 1, con su correspondiente simbología.

Tabla 1.

Elementos identificados en el sistema de agua potable Simbología

Componente Medidores Hidrantes

Red de conducción Tees Red de distribución (Tuberías) Válvulas

40

En el centro cantonal Sevilla de Oro, el sistema de agua potable se capta de tres vertientes naturales de tipo manantiales, mediante estructuras tipo cajón. Además, existe una cuarta captación desde la quebrada sin nombre, esta captación entra en funcionamiento únicamente en tiempo de estiaje y casos de emergencia. El tipo de estructura es de cajón recolector tipo Azud, todas las captaciones están ubicadas en el cerro denominado la Margarita en las coordenadas 764,072O, 9,689,760S, y una altura de 3,090 msnm en la parta alta del centro cantonal de Sevilla de Oro. Se conducen mediante tuberías PVC de 63mm de diámetro y 1 MPA presión de trabajo, desde las captaciones hasta un tanque recolector construido en hormigón armado. En el Figura 4, se puede apreciar el tanque de captación de estructura tipo cajón.

Figura 4. Tanque de captación tipo cajón Adicionalmente, se determinó el consumo total de agua (en m3 ) de la población y consumo promedio por habitante del centro cantonal Sevilla de Oro con la información de dos años (2020-2021) obtenida del Departamento de Obras Públicas de Sevilla de Oro. El consumo total de la población (Figura 5), mostró que el 47.21% de la población tiene un consumo entre 101 a 500 m3 de agua, el 37,92% mostró un consumo entre 0 a 100 m3 , y el 14.87% restante mostró un consumo de agua entre 501 a más de 5,000 m3 , con una mayoría del 9.67% entre 501 a 1,000 m3 de agua. Por otra parte, el consumo promedio de agua por habitante (Figura 6) mostró que el 62.4% de la población consume entre 0 a 10 m3 de agua, el 24% consume entre 11 a 20 m3 , el 8.4% entre 21 a 30, y el 5.2% restante entre 31 a más 41

de 90 m3 , con una mayoría del 2.8% entre 31 a 40 m3 de agua.

% de consumo de la población

50.00

45.00 40.00 35.00

30.00 25.00 20.00

15.00 10.00

5.00 0.00 0 a 100 101 a 500

501 a 1001 a 2001 a 2501 a 3001 a 3501 a 4001 a 4501 a > 5000 1000 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

Consumo de agua (m3)

Figura 5. Consumo de agua total en la población del centro cantonal Sevilla de Oro

% de consumo promedio por persona

70

60 50

40 30

20 10 0 0 a 10

11 a 20 21 a 30 31 a 40 41 a 50 51 a 60 61 a 70 71 a 80 81 a 90

> 90

Consumo de agua (m3)

Figura 6. Consumo de agua promedio por persona en el centro cantonal Sevilla de Oro 4.1.2. Procesamiento de la información. - Se detalla a continuación: 4.1.2.1.

Cálculo de longitudes

El sistema de agua potable de la parroquia Sevilla de Oro cubre un área de 1,022 km2 . Por otro lado, las longitudes de tuberías calculados con la herramienta “calculate 42

geometry” de ArcGIS, se muestran en la Tabla 2. Se puede apreciar una mayor predominancia de tuberías (en total 41) de longitudes entre 1 a 20 metros, con una menor cantidad de tuberías con longitudes mayores a los 100 metros.

Tabla 2.

Longitudes de tuberías en el sistema de agua potable Longitud (mts)

Cantidad de tuberías

1 a 20

41

21 a 40

10

41 a 60

14

61 a 80

12

81 a 100

13

101 a 120

5

121 a 140

9

141 a 160

8

161 a 180

5

181 a 200

3

201 a 220

0

221 a 240

1

241 a 260

2

261 a 280

2

281 a 300

1

> 301

6

Total

132

4.1.2.2.

43

4.1.2.3.

Cálculo de alturas

Las alturas o elevaciones a las que están ubicadas los componentes del sistema de agua potable se muestran en la Tabla 3. Se puede apreciar que las hidrantes se encuentran a alturas entre 2,335 a 2,392 msnm. Para el caso de las válvulas se encuentran en una altura entre 2,300 a 2,442 msnm. Los demás componentes como Tees, medidores, tuberías, se encuentran entre 2,215 a 2,533 msnm.

Tabla 3.

Alturas en msnm de los componentes del sistema de agua potable Altura (msnm)

Componente

2,335 a 2,392

Hidrantes

2,300 a 2,442

Medidores

2,300 a 2,442

Tuberías

2,300 a 2,442

Tees

2,300 a 2,442

Válvulas

4.1.3. Representación gráfica de la red de distribución 4.1.3.1.

Línea de Conducción

Desde el tanque recolector se conduce mediante la línea de conducción el agua hasta la planta de tratamiento aprovechando el desnivel de la zona. El transporte se realiza en tubería PVC de 63 mm de diámetro y de 1 MPA (megapascal) de presión de trabajo, con la finalidad de reducir las presiones productos del desnivel que existe entre el punto de inicio y de la llegada. En el tramo de conducción se utiliza seis tanques rompe presiones (Figura 7), estos tanques son construidos en mampostería de ladrillo panelón, y costa de un cajón recolector de agua y una caja de válvulas de control. La estructura del tanque está prevista de tapas y elementos de seguridad. En el tramo de la conducción está construido un tanque desarenador (Figura 8); su función es atrapar solidos finos de alto peso molecular con la finalidad de evitar que lleguen a la planta de tratamiento. Este tanque desarenador se ubica en las coordenadas 763,947 O, 9,689,852 S a una cota de 3,040 msnm; la longitud total del 44

recorrido de la línea de conducción es de 3,131.40 m.

Figura 7. Tanque rompe presiones

Figura 8. Tanque desarenador

45

4.1.3.2.

Catastro de red de distribución (tuberías)

En la Mapa 2, se puede observar el catastro de red de distribución (tuberías), que poseen un diámetro 63 mm y de 1 MPA de presión de trabajo. La longitud total de la red es de 12,046.31 m. En total se identificaron 132 tuberías a lo largo de la red de distribución de agua del cantón. El sistema consta de 300 conexiones domiciliarias, las cuales dan servicio a alrededor de 1,500 habitantes. Para aliviar la carga de trabajo en la red se trabajan con tres tanques rompe presión y cuatro válvulas reductoras de presión.

La red de distribución de tuberías se caracteriza por un sistema ramificado formado por una tubería principal o ramal troncal donde se derivan arterias secundarias. En las redes ramificadas cada punto recibe el agua por un solo camino, siendo perjudicial en algunos casos de existir una avería en un punto determinado, lo que dejaría sin abastecimiento a las ramificaciones que se encuentran a continuación del punto averiado.

También el sistema está previsto para atender emergencias de incendios por lo que se han instalado 3 hidrantes (Figura 9) de 4’ de salida y 11 focas de fuego (Figura 10) ubicados en lugares estratégicos y de mayor concentración humana. Para un mejor control durante eventos de reparación de la red se ha instalado 25 válvulas de control para sectorizar el sistema y tener bajo control el mismo.

46

Mapa 2. Red de distribución de agua potable en el cantón Sevilla de Oro

Figura 9. Hidrante

47

Figura 10. Bocas de fuego

4.1.3.3.

Catastro de válvulas

En la Mapa 3, se puede observar el catastro de válvulas, donde el cantón Sevilla de Oro y específicamente la parroquia Sevilla de Oro cuenta en total con 25 válvulas en todo el sistema de agua potable. Hay una mayor presencia de válvulas en la parte norte del sistema de agua con 12 válvulas, mientras que en la parte sur del sistema de agua se cuenta con menos presencia de válvulas contabilizándose en total 6 válvulas.

48

Mapa 3. Ubicación de válvulas en el sistema de red de distribución de agua del cantón Sevilla de Oro 4.1.3.4.

Catastro de hidrantes

En la Mapa 4, se puede observar el catastro de hidrantes del cantón Sevilla de Oro contando con solamente tres hidrantes, todos ubicados en la parte central-norte del sistema de agua potable. Los hidrantes utilizados en la red de agua potable para sofocar incendios.

El material predominante de los cinco hidrantes es hierro fundido. Cabe recalcar que los hidrantes deben estar en lugares de fácil acceso y distribuidos de manera que la distancia entre ellos no sea mayor a 200 m (INSHT, 1983).

49

Mapa 4. Ubicación de hidrantes en el sistema de red de distribución de agua del cantón Sevilla de Oro 4.1.3.5.

Catastro de medidores

En la Mapa 5, se puede observar el catastro de medidores cubriendo en su totalidad la parroquia Sevilla de Oro y contabilizándose en total 313 medidores.

50

Mapa 5. Ubicación de medidores en el sistema de red de distribución de agua del cantón Sevilla de Oro 4.1.3.6.

Catastro de tees

En la Mapa 6, se puede observar el catastro de accesorios, específicamente Tees, ubicados por todo el sistema de red de agua potable, con una mayor concentración y aglomeración de Tees en la parte norte del sistema, y ubicaciones más dispersas en la parte sur del sistema. En total, se contabilizaron 54 Tees. Este accesorio cumple la función de cambiar la dirección y dividir el flujo de agua, además controla las velocidades de flujo y caudal por medio de Tees reductoras.

51

Mapa 6. Ubicación de Tees en el sistema de red de distribución de agua del cantón Sevilla de Oro 4.1.4. Integración SIG con sistema el informático cliente-servidor (CARTO) La integración de la información catastral del SIG con el programa CARTO permitió realizar consultas gráficas y georreferenciadas referentes a la ubicación de alguna vivienda en específico como se muestra en la Mapa 7, en el cual se puede obtener información de la persona que reside en esa vivienda relacionada al número de medidor, nombres, calles de su domicilio, número de cédula, barrio, categoría del bien inmueble, y su ubicación exacta en latitud y longitud.

52

Mapa 7. Consultas gráficas en el sistema informático CARTO La información de interés obtenida por parte del usuario permite ser publicada en el servidor CARTO y ser visualizada por otros usuarios a nivel mundial. La información obtenida además permite ser exportada en forma de mapa tanto en formato (jpg) como (png) como muestra el Mapa 8. La única limitante del programa es que, al exportar el mapa, la leyenda no puede ser visualizada. Sin embargo, la simbología de cada uno de los elementos del mapa es de fácil identificación para sus usuarios. Además, la información de cualquier capa de interés para el usuario, puede exportada en diferentes formatos (csv, shp, kml, entre otros), el cual permite al usuario obtener la información de una manera rápida, sencilla, directa y precisa.

53

Mapa 8. Visualización de los componentes del sistema de agua potable en el sistema informático CARTO 4.1.5. Variable socio-económicas Respecto a las variables socio-económicas se puede observar que, a nivel del centro cantonal, la mayoría de habitantes o usuarios perciben ingresos mensuales entre 100 a 200 dólares en promedio, alcanzando un 31.8%. Con un 21.7%, los usuarios perciben ingresos entre 401 a 500 dólares, seguido de un 10.7% entre 301 a 400 dólares. El 2.25% restante perciben ingresos mayores a 1,000 dólares.

54

31.8

21.7

30 25

2.53

2.25

0.28

5

1.12

3.67

9.58

10

7.32

15

10.7

20

9.01

PORCENTAJE DE USUARIOS (%)

35

0 100 A 200

201 A 300

301 A 400

401 A 500

501 A 600

601 A 700

701 A 800

801 A 900

9 0 1 A MAYOR SI N 1 0 0 0 A 1 0 0 0 D ATOS

INGRESOS MENSUALES ($)

Figura 11. Rango de ingresos mensuales de los habitantes del centro cantonal Sevilla de Oro

Con un 24.51%, la mayoría de habitantes del centro cantonal Sevilla de Oro se dedican principalmente a actividades relacionadas a los quehaceres domésticos. Destacan otras ocupaciones como trabajos eventuales con un (11.83%), un 10.70% de su población son jubilados, un 9.58% son empleados privados y varios de sus habitantes se dedican al comercio (9.30%). Las actividades u ocupaciones menos realizadas por los habitantes son los pequeños emprendimientos y talleres de madera (0.28%).

55

Porcentaje de usuarios (%)

30.00

24.51

25.00

20.00 15.00

9.30 9.58

10.00 5.00

0.28

3.10

1.13

10.70

7.61 2.25

11.83 8.73 3.38

0.28

2.54

0.28

1.97

2.25

0.00

Ocupación

Figura 12. Ocupaciones de los habitantes del centro cantonal Sevilla de Oro

En el Mapa 9, de ingresos mensuales, se puede observar que la mayoría de usuarios perciben ingresos entre 100 a 800 dólares, con casos excepcionales por sobre los 900 dólares, y se encuentran dispersados por toda la extensión del centro cantonal.

Mapa 9. Ingresos mensuales de los usuarios del centro cantonal Sevilla de Oro 56

En el mapa 10, de ocupaciones de los usuarios, se puede observar una mayor predominancia de la actividad “quehaceres domésticos” concentrados a lo largo y ancho del centro cantonal

Mapa 10. Ocupaciones de los usuarios del centro cantonal Sevilla de Oro En el Mapa 11, de consumo de agua promedio (Enero-Diciembre 2020), se puede observar que los usuarios con mayor consumo ocupan la parte norte del centro cantonal, mientras que los consumidores menores se dispersan cubriendo toda la extensión de Sevilla de Oro.

57

Mapa 11. Consumo de agua promedio mensual de los usuarios del centro cantonal Sevilla de Oro 4.2.

Discusión

El objetivo general de este trabajo consistió en realizar el catastro del sistema de agua potable del cantón Sevilla de Oro. De la información obtenida del Departamento de Obras Publicas de la Municipalidad de Sevilla de Oro, se logró recopilar archivos georreferenciados de seis componentes y o accesorios del sistema de agua potable (válvulas, medidores, Tees, hidrantes, línea de conducción y red de distribución (tuberías)). Sin embargo, otros elementos del sistema como planta de tratamiento, tanques rompe presiones, tanques desarenadores y caseta de cloración, no se obtuvieron en forma de archivos georreferenciados sino más bien evidenciados mediante archivos fotográficos.

Respecto al objetivo principal se logró cumplir realizando el catastro respectivo para cada uno de los seis elementos descritos anteriormente. La metodología usada permitió incorporar la información georreferenciada en el programa ArcGIS para posteriorment e ser visualizada en la interfaz del mismo programa. La metodología que integra al sistema informático CARTO permite mediante el enfoque cliente/servidor, incorporar archivos en formato shapefile desde cualquier dispositivo móvil con conexión a Internet, d e cada una de las capas vectoriales de interés (válvulas, tuberías) y ser visualizadas y compartidas por otros usuarios desde en cualquier parte del mundo para obtener información de la ubicación de 58

cada uno de los elementos del sistema, así como también información particular de algún morador del sector.

Respecto al primer objetivo específico “Levantar y registrar la información técnica de los accesorios de la red de distribución de agua potable del Cantón Sevilla de Oro” se logró cumplir completamente con lo propuesto ya que se obtuvo información técnica de los diferentes accesorios o componentes del sistema (válvulas, medidores, Tees, red de distribución, red de conducción e hidrantes). Esa información fue importada al programa ArcGIS para su posterior análisis y visualización.

Respecto al segundo objetivo específico “Geo-referenciar y digitalizar los componentes de la red de distribución de agua potable del cantón Sevilla de Oro en el programa ArcGIS”. se logró cumplir parcialmente con lo propuesto ya que se obtuvo información en forma de capas vectoriales georreferenciadas de seis accesorios o componentes del sistema (válvulas, medidores, tees, red de distribución, red de conducción e hidrantes), mientras que otros componentes como el tanque de captación, caseta de cloración, tanques desarenadores, tanque de captación, solo se tiene registros fotográficos, más no georreferenciados en capas vectoriales.

Respecto al tercer objetivo específico “Representar gráficamente la red de distribución de agua potable utilizando el software ArcGIS”, se logró cumplir completamente ya que se realizó la visualización de los seis componentes del sistema en la interfaz de ArcGIS, lo que permitió realizar su respectivo análisis y poder integrar la información catastral al sistema informático CARTO para lograr cumplir con el último objetivo específico Respecto al cuarto y último objetivo específico “Integrar mediante un sistema informático cliente/servidor la información catastral de la red de agua potable y de sus moradores para gestionar de forma eficiente y oportuna diferentes consultas de los usuarios”, se logró cumplir completamente ya que el programa CARTO permite importar diferentes capas vectoriales en diferentes formatos para visualizar en forma de mapas la información contenida. Esta interfaz permite al usuario realizar consultas respecto a los distintos componentes del sistema de red de agua potable, y también realizar consultas precisas de la ubicación del domicilio de algún morador en particular. Se puede obtener además información como por ejemplo del número de medidor del interesado para conocer cuentas de agua. Una fortaleza del uso de esta interfaz es que permite a cualquier persona ubicada en cualquier parte del mundo con acceso a Internet, ingresar creando una cuenta gratuita y 59

con ello, obtener información precisa y rápida del sistema de agua potable del Centro Cantonal, satisfaciendo los requerimientos que se tenga en ese momento.

Relacionando los ingresos mensuales percibidos con el consumo de agua promedio mensual y las distintas ocupaciones de los usuarios, existe un mayor consumo de agua (88,26 a 179,97 m3 ) en actividades relacionadas a fondos públicos con un 75% perciben ingresos de $180 (dólares americanos). De igual manera usuarios del Gobierno Municipal, de los cuales no se dispone de información de su ingreso percibido, ni de su actividad en específica (sin datos).

Los usuarios con un consumo de agua “medio” entre 19,01 y 36,12 m 3 , están relacionados con actividades como comerciantes, empleados públicos y privados, jubilados, trasportistas, quehaceres domésticos, remesas, pequeños emprendimientos, de los cuales existe una mayor tendencia a realizar actividades de quehaceres domésticos en un 25,85%.

Estos usuarios perciben ingresos promedios mensuales de $412,06.

Los usuarios con un consumo de agua mayor (entre 36,13 y 88,25 m3 ), se dedican principalmente a actividades relacionadas a quehaceres domésticos, remesas, fondos públicos, empleadores privados o al comercio, percibiendo ingresos ligeramente mayores de $445,2 en promedio. Existe una mayor tendencia de los usuarios a realizar tareas de quehaceres domésticos.

Los usuarios que tienen un menor consumo de agua mensual promedio entre 0 a 7,25 m3 , se dedican a diversas actividades como al comercio, taxismo, transportista, quehaceres domésticos, empleados públicos y privados, entre otros, de los cuales, hay una mayor tendencia a realizar mayormente actividades de quehaceres domésticos en un 24%. Los usuarios perciben ingresos mensuales promedio de $445,88.

En general, y en vista de los resultados socio-económicos, no hay una relación clara entre los ingresos percibidos de los usuarios con el consumo de agua promedio anual. Es decir, los ingresos mensuales de los habitantes de Sevilla de Oro son independientes de su consumo de agua en sus respectivas viviendas. Por ejemplo, usuarios con el menor consumo (0-7,25 m3) perciben ingresos promedio de $445,88 mensuales, respecto a usuarios que con un consumo mayor (36,13-88,25 m3 ), perciben el mismo ingreso ($445,02). Los de mayor consumo de agua (88,26-180 m3 ), no se tiene registros exactos de sus ingresos mensuales por lo que los $180 puede no estar indicando completamente la realidad de este grupo de usuarios.

60

Las actividades a las que más se dedican los usuarios del centro cantonal son los quehaceres domésticos independientemente del consumo de agua, seguido de personas jubiladas (no exactamente una ocupación), y en menor medida a empleadores privados y usuarios dedicados al comercio. Los usuarios que se dedican a la ocupación “quehaceres domésticos” al ser la más frecuente en el centro cantonal, presenta un mayor consumo de agua que van desde los 0 hasta los 88,25 m3 mensuales, ya que en esta actividad se utiliza bastante agua para mantener la limpieza de cada hogar. En cambio, los usuarios que se dedican u obtienen sus ingresos por ejemplo de bonos de gobierno o aportes feligreses, transportistas, taxistas, o dedicados a talleres de madera, son personas que probablemente se encuentren la mayor parte del tiempo fuera de casa y consumen menor cantidad de agua, ya que no requieren necesariamente agua para realizar sus actividades. Por lo tanto, la ocupación o actividad de cada usuario tendría una relación directa con el consumo de agua promedio.

61

CAPÍTULO V 5.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1.

Conclusiones

Este trabajo tuvo como finalidad realizar el catastro del sistema de agua potable del cantón Sevilla de Oro, así como también satisfacer requerimientos de los distintos usuarios mediante consultas gráficas utilizando un sistema integrado SIG y cliente-servidor (CARTO).

El catastro de agua potable de la parroquia Sevilla de Oro lo conforman 132 tuberías entre principales y secundarias, 25 válvulas, 3 hidrantes, 313 medidores, y 54 tees.

Considerando la amplitud del área de abastecimiento, se pud o observar que la cantidad de hidrantes es deficiente en el área de estudio.

Mediante este trabajo se logró determinar la cantidad existente de los distintos componentes que conforman el sistema de red de agua potable a nivel del centro cantonal Sevilla de Oro. Adicionalmente, mediante la integración de un SIG con el sistema informático CARTO permitió que diferentes usuarios, ubicados en cualquier punto del mundo, realicen consultas gráficas referente a los elementos que componen el sistema de red (por ejemplo, diámetro de tuberías), así como también información de algún morador en específico que viva en el sector (por ejemplo, nombres, calles de domicilio, número de medidor).

En este trabajo se logró demostrar que la hipótesis planteada inicialmente “La integración de un SIG con un sistema informático cliente-servidor permite a los usuarios realizar consultas gráficas de requerimientos respecto al sistema de red e información general de sus moradores”, es afirmativa. Con ello, esta integración entre SIG-CARTO (cliente/servidor), es una herramienta que permite facilitar el manejo de la información catastral de algún cantón o parroquia, y aplicarlo a estudios de sistemas catastrales.

Mediante la incorporación de las variables socio-económica se logró evidenciar que la ocupación más comúnmente realizada es la de quehaceres domésticos en donde se requiere mayores consumos de agua respecto a otras ocupaciones no tan comunes como transportista, talleres de madera o pequeños emprendimientos en donde el consumo de agua es significativamente menor. Se evidenció que el nivel de ingreso percibido por los habitantes

62

es independiente del consumo de agua, pero si tiene una relación directa con la ocupación o actividad de cada uno de los habitantes.

Tomando en cuenta las preguntas de investigación planteadas al inicio de este trabajo se puede mencionar que se logró determinar la información en términos de cantidad de cada uno de los componentes que conforman el sistema de red de agua potable del cantón.

Además, se logró georreferenciar y digitalizar los distintos componentes del sistema de red, mediante el uso del programa ArcGIS. Respecto a la tercera pregunta de investigación, se logró proponer un sistema virtual eficiente que permite ingresar información catastral georreferenciada previamente procesada en ArcGIS, para poder satisfacer requerimientos de cualquier persona mediante consultas gráficas en cualquier parte del mundo donde tenga acceso a Internet.

Finalmente, es factible aplicar SIG en redes de distribución de agua potable ya que es una herramienta que permite facilitar el análisis y manejo de gran cantidad de información y poder visualizarlo en forma de mapas y además permite optimizar tiempo y recursos a la persona que implementa esta tecnología. Las consultas gráficas de datos permiten brindar información en tiempo real sin la necesidad de poseer información manual, además permite una búsqueda personalizada de los datos que sean requerido por el usuario.

5.2.

Recomendaciones

Se recomienda mantener actualizada la información geoespacial utilizando archivos vectoriales shapefiles (.shp) en el SIG para que los datos visualizados en el servidor CARTO sean reales y veraces.

Se recomienda además mantener una base de datos actualizada continuamente referente a la información catastral entregada en este trabajo para brindar información precisa, confiable y vigente a los distintos usuarios y mejorar la toma de decisiones a nivel municipal e institucional.

Debido a la insuficiente cantidad de hidrantes en la parroquia, se recomienda realizar un estudio extensivo de hidrantes necesarios según normas técnicas establecidas.

Se recomienda realizar periódicamente mantenimientos correctivos de los diferentes elementos que conforman la red de distribución y que se encuentren en estado deficiente o que no estén operativos, y que puedan afectar la distribución y abastecimiento normal de agua a la parroquia.

63

Los datos socio-económicos aquí analizados pueden ayudar a solventar las necesidades de la localidad en términos de un uso racional de agua potable y mejorar la toma de decisiones a nivel de políticas públicas de su suministro continuo.

Se recomienda el uso de CARTO para realizar consultas gráficas tanto de los componentes del sistema de agua potable como información específica relacionada a los moradores del algún sector en particular, con el fin de dar soluciones oportunas a los mismos cuando exista algún daño o desperfecto del sistema de tuberías dentro de su manzana o domicilio.

64

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