G08 Saneamiento 2021 2 - EXAMEN DEL CICLO 2021-2, UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS PDF

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EXAMEN DEL CICLO 2021-2, UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS...

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UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS SANEAMIENTO TRABAJO FINAL_GRUPO 08 PROYECTO:

DOCENTE:

ING. GARCIA DURAND, JUAN ALWIN

SECCIÓN:

CI91

ALUMNOS: •

SAMANIEGO HURTADO, LEONARDO ENRIQUE u20161c729

•

MONTOYA FERNÁNDEZ, ALDO ALEXANDER

u20171a065

•

OJOSE FERNÁNDEZ, DIANA PATRICIA

u201623735

•

CANTEÑO NOLASCO, KATHERIN TATIANA

u201616153

Lima, 27 de noviembre del 2021

ÍNDICE ÍNDICE DE TABLAS .................................................................................................... 3 ÍNDICE DE FIGURAS .................................................................................................. 3 1.

MEMORIA DESCRIPTIVA .............................................................................. 4 1.1.

INTRODUCCION ................................................................................................................... 4

1.2.

OBJETIVOS ........................................................................................................................... 5

1.1.1.

OBJETIVO GENERAL ...................................................................................................... 5

1.1.2.

OBJETIVOS ESPECIFICOS .............................................................................................. 5

1.3.

UBICACIÓN........................................................................................................................... 6

1.4.

POBLACION .......................................................................................................................... 7

1.5.

CARACTERISTICAS POBLACIONALES ............................................................................ 7

1.6.

ACTIVIDADES ECONOMICAS............................................................................................ 7

1.7.

GEOGRAFÍA .......................................................................................................................... 7

1.8.

2.

CLIMA.................................................................................................................................... 8

MEMORIA DE CÁLCULO ............................................................................... 8 2.1.

CANTIDAD DE LOTES ......................................................................................................... 8

2.2.

POBLACION FUTURA .......................................................................................................... 9

2.3.

DOTACIONES DE AGUA ................................................................................................... 14

2.4.

DETERMINACIÓN DE CAUDALES .................................................................................. 15

2.5.

VOLUMEN DE RESERVORIO ........................................................................................... 17

2.6.

TRAZADO TENTATIVO DE REDES.................................................................................. 17

3.

MODELADO EN WATERCAD ...................................................................... 18

4.

ESCENARIO: RESERVORIO APOYADO ................................................... 24 4.1.

RESULTADOS ..................................................................................................................... 24

5.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................................. 32

6.

BIBLIOGRAFIA ............................................................................................... 33

ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Población del distrito de Chincha Baja ............................................................................. 9

ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Perú: Población que consume agua potable proveniente de red pública, según departamento, 2019 (Porcentaje) .................................................................................................... 5 Figura 2. Ubicación del proyecto .................................................................................................... 6 Figura 3. Zona de estudio en 3d extraído de InfraWorks ............................................................... 6 Figura 4.Curvas de crecimiento Poblacional ................................................................................ 13 Figura 5. Trazo tentativo de redes................................................................................................. 18 Figura 6. Zona de trabajo. Fuente: InfraWorks............................................................................. 18 Figura 7. Exportación de las curvas de nivel en el formato IMX a Civil 3D. Fuente: Civil 3D .. 19

1. MEMORIA DESCRIPTIVA

1.1.

INTRODUCCION

La salubridad y la calidad del agua son fundamentales para el desarrollo y el bienestar humanos. Proporcionar acceso a agua salubre es uno de los instrumentos más eficaces para promover la salud y reducir la pobreza. El mejoramiento del sistema de agua potable a una población urbana, así como a poblaciones que se desarrollan en áreas rurales de su entorno, actualmente es una gran preocupación para el Estado Peruano y conforme aumenta la población, se crean más necesidades como la falta de agua debido al incremento en el consumo de agua, por tal motivo se hace necesario la proyección y/o renovación de obras para suplir estas deficiencias y atender a estas necesidades y al mismo tiempo prevenir a un tiempo futuro, la propagación de enfermedades gastrointestinales propias del consumo de agua no tratada y la falta de sistemas de desagüe en forma adecuada. En el año 2019, más del 70% de la población de la Provincia Constitucional del Callao, Provincia de Lima, Arequipa, Tacna, Ica, Moquegua, Tumbes, Región Lima y Lambayeque, informó consumir agua potable proveniente de la red pública (dentro de la vivienda, fuera de la vivienda, pero dentro del edificio o pilón de uso público). En tanto, la población de los departamentos Huánuco, Pasco, Amazonas, Cajamarca y Huancavelica, presentaron menor cobertura de agua potable por red pública (por debajo del 31%).

Figura 1. Perú: Población que consume agua potable proveniente de red pública, según departamento, 2019 (Porcentaje)

1.2.

OBJETIVOS

1.1.1. OBJETIVO GENERAL •

Calcular y diseñar una red de distribución que satisfaga la demanda y oferta para el Cercado de Chincha Baja, Distrito de Chincha Baja – Chincha – Ica

1.1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS •

Determinar la población futura

•

Determinar el caudal de diseño, caudal máximo diario y horario

•

Dimensionamiento de la red de distribución y tanque elevado

•

Graficar la red de distribución que satisfaga la zona mediante el uso del programa Watercad.

1.3. UBICACIÓN El Proyecto se ubica en la zona urbana cercado del distrito de Chincha Baja, Provincia de Chincha, Región de Ica. ZONA: CERCADO DEL DISTRITO, CHINCHA BAJA DISTRITO: CHINCHA BAJA PROVINCIA: CHINCHA REGIÓN: ICA COORDENADAS: LONGITUD OESTE: 76º 09’ 42” LATITUD: 13º 27’ 32”

Figura 2. Ubicación del proyecto

Figura 3. Zona de estudio en 3d extraído de InfraWorks

1.4.

POBLACION

La población registrada en el censo del año 2017 indica una población de 13 009 habitantes para el distrito de Chincha Baja, con una densidad poblacional de 179.38 hab/km2. Mientras que en el año 2012 se registró 12 387 habitantes.

1.5.

CARACTERISTICAS POBLACIONALES

En el Distrito de Chincha Baja, están agrupadas en asentamiento humano del tipo urbano, en el que las construcciones son a base de cimientos de piedra, muros de adobe, techo de calamina y con torta de barro, con revestimiento de yeso y otras con barro, las puertas y ventanas de madera y el piso de concreto ciclópeo. El 30% de las viviendas son de adobe y sólo el 70% de viviendas son de material de concreto armado. En el Distrito de Chincha Baja cuenta con servicio de agua potable con conexiones domiciliarias, en malas condiciones, por los años de antigüedad. El 60% de las viviendas adolecen del servicio de desagüe, ello motiva que los pobladores hagan sus necesidades en campo abierto en silos secos.

1.6.

ACTIVIDADES ECONOMICAS

Los pobladores en gran parte se dedican a trabajos orientados a la agricultura por la cual un 75% trabajan para los fundos, 20% son propietarios, y el 5% restante se dedican al comercio. La actividad principal del cercado de Chincha Baja es la agricultura, por la cual los productos que se extraen en mayor cantidad son el algodón, maíz, entre las frutas tenemos la uva, mandarina y la naranja. El comercio se desarrolla en tiendas de abarrotes, juguería, y otros.

1.7.

GEOGRAFÍA

La topografía predominante en el distrito es plana, con poca inclinación (pendiente) hacia el mar, El suelo está compuesto por un material arcilloso y arenoso con presencia de grava, filtrante hacia el mar del pacifico.

1.8.

CLIMA

El clima es ligeramente variable, la temperatura máxima entre 20 ºC y 30 ºC durante los meses de verano, y 10 ºC a 20 ºC en los meses de invierno, no se presenta precipitaciones fuertes pudiendo llegar hasta 60 mm en los meses de invierno, y no se considera por precipitación. 2. MEMORIA DE CÁLCULO

2.1.

CANTIDAD DE LOTES

Cercado de Chincha Baja presenta:

NUMERO TOTAL DE LOTES: Según Plano de Lotización

N° de Lotes =

1050

Viviendas

DENSIDAD DE POBLACION:

Densidad Pob. =

NUMERO DE HABITANTES:

Población Actual =

5.12

hab/Viviendas

N° de Lotes x Densidad Pob. 5376

habitantes

2.2.

POBLACION FUTURA

Para determinar la población de diseño, primero se ha tenido que definir el área del proyecto o área de intervención y zonas de expansión, en este sentido se han considerado las viviendas beneficiadas. Para realizar el análisis de la Población que habita en la zona urbana de Chincha Baja, se deben precisar los siguientes puntos. Se contabilizará el número de lotes y/o viviendas a lo largo y ancho de la zona urbana de la localidad, viendo si lotes contiguos a esta zona se abastecen de la fuente propia de esta localidad; la cual se incluirá en el cálculo de la población. A fin de tener un cálculo de la variación e incremento poblacional se tomarán los datos del INEI Tabla 1. Población del distrito de Chincha Baja Año

Población

1993

11,321

2005

12,052

2007

12,195

2012

12,387

2017

13,009

Haciendo uso de lo siguiente datos, se puede estimar la tasa de crecimiento poblacional por del distrito Chincha Baja para calcular la población futuro de Cercado de Chincha Baja

➢

MÉTODO ARITMÉTICO

𝑃𝑓 = 𝑃𝑎 + 𝑟(𝑡 − 𝑡𝑜)

𝑟 = (𝑃𝑓 − 𝑃𝑜)/(𝑡 − 𝑡𝑜)

MÉTODO ARITMÉTICO Año

Pob. (hab)

r (hab/año)

r prom

CENSO 1

1993

11321

60.92

73.80

CENSO 2

12052 12195

71.50

CENSO 3

2005 2007

CENSO 4

2012

12387

124.40

CENSO 5

2017

13009

2018 2019

5450

2020 2021

5597

-2 -1 0

2022 2023

5524 5671 5745 5819

2024 2025

5893

2026 2027

6040

2028 2029 2030 2031 2032 2033

5966 6114 6188 6262 6335 6409 6483 6557

2034 2035

6631

2036 2037

6778

2038 2039

6926

2040 2041

7073

2042

7221

6704 6852 7000 7147

38.40

➢

MÉTODO GEOMÉTRICO

1

𝑃𝑓 (𝑡−𝑡𝑜) 𝑟=( ) −1 𝑃𝑎

𝑃𝑓 = 𝑃𝑎(1 + 𝑟)(𝑡−𝑡𝑜)

MÉTODO GEOMÉTRICO Año

Pob. (hab)

r

r prom

CENSO 1

1993

11321

0.52%

0.60%

CENSO 2

2005

12052

0.59%

CENSO 3

2007

12195

0.31%

CENSO 4

2012

12387

0.98%

CENSO 5

2017

13009

2018 2019

5408

2020 2021

5474

2022 2023

5540

2024 2025

5607

2026 2027

5675

2028 2029

5744

2030 2031

5813 5848

2032 2033

5883 5919

2034 2035

5954

2036 2037

6027

2038 2039

6099

2040 2041

6173

2042

6248

-2 -1 0

5441 5507 5573 5641 5709 5778

5990 6063 6136 6210

➢

MÉTODO EXPONENCIAL

𝑃𝑓 = 𝑃𝑎 ∗ 𝑒 𝑟(𝑡−𝑡𝑜)

𝑟=

ln 𝑃𝑓 − ln 𝑃𝑜 𝑡 − 𝑡𝑜

MÉTODO EXPONENCIAL Año

Pob. (hab)

r

r prom

CENSO 1

1993

11321

0.52%

0.60%

CENSO 2 CENSO 3

2005 2007

12052 12195

0.59% 0.31%

CENSO 4

2012

12387

0.98%

CENSO 5

2017

13009

2018 2019

5408

2020 2021

5474

-2 -1 0

2022 2023

5441 5507 5540 5573

2024 2025

5607

2026 2027

5675

2028 2029 2030 2031 2032 2033

5641 5709 5743 5778 5813 5848 5883 5919

2034 2035

5954

2036 2037

6026

2038 2039

6099

2040 2041

6173

2042

6247

5990 6062 6136 6210

➢ GRAFICA DE POBLACIONES FUTURAS

CURVAS DE CRECIMIENTO POBLACIONAL 7500

6500 MÉTODO ARITMÉTICO MÉTODO GEOMÉTRICO 6000

MÉTODO EXPONENCIAL

5500

5000 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042

Habitantes

7000

Figura 4.Curvas de crecimiento Poblacional Fuente: Elaboración propia De acuerdo a la gráfica comparativa presentada, se puede observar que los valores de las curvas del método geométrico y exponencial tienden a ser muy similares, mientras que los valores del método aritmético se pierden debido a que este generalmente para zonas rurales de no mucho crecimiento con bajo número de población a comparación del método geométrico y exponencial. Por ello los métodos a usar serían el geométrico y el exponencial, y el resultado a emplear sería un promedio de ambos.

Prom f

6248 hab

2.3.

DOTACIONES DE AGUA

Debido a que solo se usó la estimación poblacional a futuro por el método geométrico y exponencial, para la estimación de sus caudales de demanda será de la misma manera. Cabe resaltar que se usaron pérdidas del 35% (perdidas físicas 15% y operacionales 20%) las cuales serán adicionadas a este caudal estimado. Considerar perdidas en el sistema

35.0%

Físicas: 15% Operacionales: 20% Consumos operacionales: 5%

No se deben considerar, pero son necesarias en el sistema.

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑑𝑜𝑚𝑒𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜 = 𝑄𝑝𝑒𝑟𝑑 =

Población∗Dotación

Consneto 1−%perdidas

86400

...... (1)

− Consneto........ (2)

𝑄𝑝𝑟𝑜𝑚 = 𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑛𝑒𝑡𝑜 + 𝑄𝑝𝑒𝑟𝑑 … … . (3) Dotación (L/hab/d) 220 K1 K2

Se ubica en la Costa 1.3 2

(1.8-2.5)

Qmd = K1 x Qp; K1: Coeficiente de variación consumo diario = 1.3 Qmh = K2 x Qp; K2: Coeficiente de variación consumo horario = 2 Vol. Almac. = Vol. Regulación + Vol. Reserva + Vol. Contra Incendio ……. (4) Vol. Regulación = 0.25*Demanda (R.N.E. - Norma OS.030) Vol. Reserva = Vol. Regulación x 3/24 (para 3 horas de reparación) Vol. Contra Incendio = 50 m3

2.4.

DETERMINACIÓN DE CAUDALES

MÉTODO GEOMÉTRICO

Año -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042

Consumo Doméstico Población (L/s) (hab) (1) 5474 13.94 5507 14.02 5540 14.11 5573 14.19 5607 14.28 5641 14.36 5675 14.45 5709 14.54 5744 14.62 5778 14.71 5813 14.80 5848 14.89 5883 14.98 5919 15.07 5954 15.16 5990 15.25 6027 15.35 6063 15.44 6099 15.53 6136 15.62 6173 15.72 6210 15.81 6248 15.91

Gastos Perdidas (%) 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00% 35.00%

Demanda Qperd (L/s) (L/s) (2) (3)=(1)+(2) 7.51 21.44 7.55 21.57 7.60 21.70 7.64 21.83 7.69 21.96 7.73 22.10 7.78 22.23 7.83 22.36 7.87 22.50 7.92 22.64 7.97 22.77 8.02 22.91 8.07 23.05 8.12 23.19 8.16 23.33 8.21 23.47 8.26 23.61 8.31 23.75 8.36 23.89 8.41 24.04 8.46 24.18 8.51 24.33 8.57 24.48

Demanda (m3/d) 1852.68 1863.85 1875.09 1886.40 1897.77 1909.22 1920.73 1932.31 1943.96 1955.68 1967.48 1979.34 1991.27 2003.28 2015.36 2027.51 2039.74 2052.04 2064.41 2076.86 2089.38 2101.98 2114.66

Qmd (L/s) Qmh (L/s) 27.88 28.04 28.21 28.38 28.55 28.73 28.90 29.07 29.25 29.43 29.60 29.78 29.96 30.14 30.32 30.51 30.69 30.88 31.06 31.25 31.44 31.63 31.82

42.89 43.14 43.40 43.67 43.93 44.19 44.46 44.73 45.00 45.27 45.54 45.82 46.09 46.37 46.65 46.93 47.22 47.50 47.79 48.08 48.37 48.66 48.95

Qmd (m3/d)

Qmh (m3/d)

2408.49 2423.01 2437.62 2452.32 2467.11 2481.98 2496.95 2512.00 2527.15 2542.39 2557.72 2573.14 2588.66 2604.27 2619.97 2635.77 2651.66 2667.65 2683.73 2699.92 2716.20 2732.57 2749.05

3705.37 3727.71 3750.19 3772.80 3795.55 3818.43 3841.46 3864.62 3887.92 3911.37 3934.95 3958.68 3982.55 4006.56 4030.72 4055.03 4079.48 4104.08 4128.82 4153.72 4178.76 4203.96 4229.31

Vol. Almac (m3) (4) 571 574 577 580 581 584 587 590 593 597 600 603 607 610 613 617 620 624 627 631 634 638 641 645 650

MÉTODO EXPONENCIAL Consumo

Gastos

-2

2020

5474

13.94

35.00%

1852.67

27.88

42.89

2408.47

3705.33

Vol. Almac (m3) (4) 571

-1

2021

5507

14.02

35.00%

7.55

21.57

1863.83

28.04

43.14

2422.98

3727.66

574

0

2022

...