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• Brisman Machaca Herrera

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UNIVERSIDAD PERUANA UNION - FILIAL JULIACA CONSULTORIA Y CONSTRUCTORA - UNION

ESTUDIO HIDROLOGICO PROYECTO:

"PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES -UPeU"

Lugar Distrito Provincia Región

: : : :

Campus UPeU San Roman San Roman Puno

MAYO DE 2017

"PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES UPeU"

ESTUDIO HIDROLOGICO PROYECTO:

"PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES UPeU"

MAYO DE 2017

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"PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES UPeU"

Tabla de contenido 1.

GENERALIDADES............................................................................................4

1.1 UBICACION DEL ÁREA DEL PROYECTO.......................................................5 1.2 CLIMA................................................................................................................5 2.

METODOLOGIA DE ESTUDIO..........................................................................5

2.1 RECOPILACION DE INFORMACION.................................................................5 2.2 RECONOCIMIENTO DE CAMPO......................................................................6 2.3 FASE DE GABINETE.........................................................................................6 3.

ANALISIS DE LAS LLUVIAS............................................................................7

3.1 PRECIPITACION TOTAL MENSUAL Y DIARIA...............................................7 3.2 ANÁLISIS DE LA PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS.........................7 4.

AREAS TRIBUTARIAS HIDROGRAFICAS......................................................8

5. DETERMINACION DE DESCARGAS MAXIMAS Y MINIMAS Y CAUDAL DE DISEÑO 9 5.1 MÉTODO RACIONAL..........................................................................................9 5.2 COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA..................................................................10 6.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...................................................12

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ESTUDIO HIDROLOGICO 1.

GENERALIDADES

El presente estudio contiene la investigación hidrológica del área de estudio para establecer un sistema apropiado de drenaje y conocer la cantidad de agua que cae por precipitación sobre el área de estudio considerando el gran prejuicio que causa el agua estancada proveniente de las precipitaciones pluviales donde la zona es de topografía llana, para así conocer diferentes necesidades y requerimientos en las obras de drenaje y para tener en cuenta la cantidad de agua que infiltra. El estudio hidrológico logra tener el primer orden para el estudio de obras de saneamiento, para lo cual se recopilan la información de datos de pluviometría (datos de precipitación máxima de 24 horas) y cartografía del área de estudio, durante el recorrido del área de estudio se evalúa las características del relieve y de los aspectos hidrológicos del entorno, para luego trabajar en gabinete los parámetros hidráulicos de diseño para un periodo de retorno determinado, con los cuales se estimarán las avenidas de diseño. De esta manera se trata de establecer los parámetros de diseño necesarios que garanticen la conservación y seguridad del proyecto a ejecutarse. OBJETIVOS 

Evaluar el comportamiento hidrológico de las quebradas existentes

que puedan afectar el proyecto de PTAR de la UPeU, Distrito de San Roman, Puno; con el propósito de determinar los parámetros de diseño necesarios para tener en cuanta en los diseños de los diferentes componentes de la PTAR.

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1.1

UBICACION DEL ÁREA DEL PROYECTO

El proyecto de estudio, se desarrolla en la Región de Puno, Provincia de San Roman, en el Distrito de San Roman, en el Campus de la UPeU a una altura aproximada de 3825 metros de altura sobre el nivel del mar. Posee un clima frío predominante, haciéndose intenso durante los meses de junio y julio. 1.2

CLIMA

En el área de influencia del proyecto se presenta un tipo de clima, claramente diferenciado: Sub-tipo climático “C”: Clima del altiplano, con temperaturas promedio anual que oscilan entre los 13ºC y 3ºC y una precipitación pluvial promedio anual de 183.3 mm. En altitud promedio de 3825 m.s.n.m 2.

METODOLOGIA DE ESTUDIO

Con el fin de reunir los criterios adecuados para conocer las características hidrológicas de las cuencas de las quebradas consideradas, se realizó el estudio en las siguientes etapas:  Recopilación

de

información.-

Consistió

en

la

recolección,

evaluación y análisis de la documentación existente como estudios hidrológicos de la zona, cartografía y pluviometría en el área de estudio.  Trabajos de campo.- Consistió en un recorrido del camino para su evaluación y observación de las características, relieve y aspectos hidrológicos de la zona.  Fase de gabinete.- Consiste en el procesamiento, análisis, determinación de los parámetros de diseño.

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2.1 RECOPILACION DE INFORMACION La información recopilada se refiere a los siguientes aspectos: a) Cartografía Se trabajó con las siguientes cartas: Cartas Nacionales a escala 1:100,000 del Instituto Geográfico Nacional Juliaca

Hoja 31 – V

b) Pluviometría La escorrentía existente y producida en el área de estudio proviene exclusivamente de las precipitaciones pluviales caídas en la zona (precipitaciones máximas de 18 horas). Las estaciones pluviométricas, localizadas en la zona de estudio o cercanas a ellas, son las que se anotan en el Cuadro N°1 Cuadro N° 1 ESTACIONES PLUVIOMÉTRICAS EN LA ZONA Fuente: Senamhi. 2017. 2.2

RECONOCIMIENTO DE CAMPO

El reconocimiento del área donde se ejecutará el proyecto se realizó la fecha 08/05/17 observando y evaluando las características del relieve. Estación

Ubicación Latitud

Cabanillas

Provincia

Distrito

Longitud

Altitud Msnm

15°40’24.4” 70° 22’ 19.6”

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Lampa

Cabanillas

3892

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2.3

FASE DE GABINETE

Consistió en el procesamiento, análisis, determinación de los parámetros de diseño. Con la información disponible se efectuaron los cálculos de las descargas máximas de las precipitaciones que se producen en el área de estudio. 3.

ANALISIS DE LAS LLUVIAS

3.1

PRECIPITACION TOTAL MENSUAL Y DIARIA

La totalidad de las lluvias son de origen orográfico y conectivo. Se dice que las lluvias son orográficas cuando se originan por la condensación de las nubes al elevarse estas para trasmontar las cordilleras ocurriendo generalmente a sotavento de las montañas ubicadas al paso de las nubes. En el presente caso esta ubicación corresponde al flanco occidental de las montañas. Se entiende por lluvias conectivas aquellas que se producen como consecuencia de fenómenos locales. Así por ejemplo la evapotranspiración de la vegetación de las plantas y de otras fuentes de agua son empujadas hacia el Altiplano por los vientos SE y E, condensándose y ocasionando fuertes tormentas y granizo. 3.2

ANÁLISIS DE LA PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS

Las precipitaciones máximas en 24 horas fueron tomadas de la estación pluviométrica de Juliaca-472CF72C, para diferentes períodos de registro, dichos datos se muestran en el Anexo 01 de Hidrología. 3.2.1 DETERMINACION DE LA PRECIPITACIÓN DE DISEÑO Para el cálculo del caudal de diseño en un periodo determinado, se tomó como referencia las alturas máximas de precipitación diaria de lluvia en la estación de Juliaca-472CF72C, datos que han sido obtenidos del SENAMHI, estación próxima al lugar de estudio, para el cálculo de la intensidad de precipitación se basa en la siguiente formula. 7

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I=P/t Donde: I = Intensidad (mm./hr) P = Precipitación (mm.) T = Tiempo (hr)

El cálculo de la intensidad máxima para periodos de retorno se hace con la distribución de probabilidad de valor extremo tipo I, también llamada distribución de Gumbel, que hace uso de los siguientes parámetros: Pn= X−X s∗(0.45+0.7797∗ln ( ( ln ( Tr )−ln ( Tr −1 ) ) ) ) Donde: Pn X Xs Ln Tr

: Precipitación máxima en periodo n : Media aritmética : Desviación estandar : Logaritmo natural : Periodo retorno

Por las características e importancia de la vía para la determinación del caudal máximo de diseño se considera un periodo de retorno según sea el tipo de estructura, en el estudio se considera un periodo de retorno de 25 años puesto que se trata de cunetas de duales, tipo I y II, en el siguiente cuadro se muestra los periodos de retorno para las diferentes estructuras. Para un PTAR el periodo de retorno asumido generalmente es de 20 años. Fuentes: Manual de Hidrologia, Hidraulica y Drenaje. MTC.

4.

AREAS TRIBUTARIAS HIDROGRAFICAS

Es el área neta de cada micro cuenca para el cálculo de obras de drenaje transversal y longitudinal, el cual se determinó con el uso de los siguientes programas de cómputo utilizados: 

Autocad. 8

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Google earth pro.



Con las cuales determinamos todos los datos necesarios (área, perímetro, longitud del cauce principal, altitudes), como anteriormente mencionamos se trabajó con el google earth pro, para mostrar de manera más real y detallada cada microcuenca. 5.

DETERMINACION DE DESCARGAS MAXIMAS Y MINIMAS Y

CAUDAL DE DISEÑO Como no se cuenta con datos de caudales, la descarga máxima será estimada mediante el método racional, para todas las cuencas ya que son pequeñas. 5.1 MÉTODO RACIONAL Este método es aplicado con buenos resultados en cuencas pequeñas este método se aplicará para las cunetas ubicadas en los tramos de los jirones. La descarga máxima instantánea es determinada sobre la base de la intensidad máxima de precipitación y según la relación:

Q=

CIA 360

Donde: Q = Descarga pico en m3/seg. C = Coeficiente de escorrentía I = Intensidad de precipitación en mm/hora. A = Área de cuenca en hec El método asume que:

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 La magnitud de una descarga originada por cualquier intensidad de precipitación alcanza su máximo cuando esta tiene un tiempo de duración igual o mayor que el tiempo de concentración.  La frecuencia de ocurrencia de la descarga máxima es igual a la de la precipitación para el tiempo de concentración dado.  La relación entre la descarga máxima y tamaño de la cuenca es para la misma que entre la duración e intensidad de la precipitación.  El coeficiente de escorrentía es el mismo para todas las tormentas que se produzcan en una cuenca dada.  Para efectos de la aplicabilidad de ésta fórmula, el coeficiente de escorrentía "C" varía de acuerdo a las características geomorfológicas de la zona: topografía, naturaleza del suelo y vegetación de la cuenca. Todo el procedimiento para hallar el caudal se muestra en el anexo Nº 02. 5.2 COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA Los coeficientes de escorrentía para su uso en el Método Racional, se muestra a continuación. Cuadros Nº 3 – Coeficientes de escorrentía.

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"PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES UPeU"

Fuente. Metodo de los coeficientes de escorrentía. Andres Azagra Paredes.2006.

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Fuente. Metodo de los coeficientes de escorrentía. Andres Azagra Paredes.2006.

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Fuente. Metodo de los coeficientes de escorrentía. Andres Azagra Paredes.2006.

6.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

E área de influencia, en el que se construirá el proyecto “plantas de tratamiento de aguas residuales UPeU” se encuentra en una zona con topografía relativamente plana, en gran parte del terreno. Los Caudales de diseño se obtuvieron utilizando el Método Racional utilizando los datos de precipitación de la estación de Cabanillas. Los cálculos de diseño de estructuras se encuentran en la hoja Excel ajuntada (calculo método de gumbel). 12