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• Freddy Garcia Rivera

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA Facultad de ciencias de Ingenir´ıa Escuela Profesional de Ingenier´ıa Civil-Huancavelica CURSO: ABASTECICMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

SOLUCIONARIO DE 2 E. PARCIAL DOCENTE: Ing. Ivan Ayala Bizarro

ESTUDIANTE: ˜ CONDORI DUENAS, Edison

Huancavelica-Per´ u 17 de febrero de 2017

´Indice general

´ 1. INTRODUCCION

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´ INTRODUCCION

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2. GENERALIDADES 2.1. Planteamiento del Problema 2.2. Formulaci´on del Problema . 2.2.1. Problema General . . 2.2.2. Problema Espec´ıficos 2.3. Objetivos . . . . . . . . . . 2.3.1. Objetivo General . . 2.3.2. Objetivos Espec´ıficos 2.4. Antecedentes . . . . . . . . 2.4.1. Estudios previos . . . 2.4.2. Estudio de poblaci´on 2.5. Formulaci´on del Problema . 2.5.1. Problema General . . 2.5.2. Problema Espec´ıficos 2.6. Objetivos . . . . . . . . . . 2.6.1. Objetivo General . . 2.6.2. Objetivos Espec´ıficos 2.7. Antecedentes . . . . . . . . 2.7.1. Estudios previos . . . 2.7.2. Estudio de poblaci´on

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3. CARACTER´ISTICAS GENERALES 3.1. Ubicaci´on geogr´afica . . . . . . . . . 3.2. Clima . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Precipitaci´on . . . . . . . . . . . . . 3.4. Humedad Relativa . . . . . . . . . . 4. CONDICIONES ACTUALES 4.1. Caracter´ısticas Socio Econ´omicas . 4.1.1. Poblaci´on Afectada, Tasa de futura . . . . . . . . . . . . 4.1.2. Vivienda . . . . . . . . . . . 4.1.3. Educaci´on . . . . . . . . . . 4.1.4. Actividades Econ´omicas . .

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. . . . . . . . . . . . . . Crecimiento Poblacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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10 . . . . . . . . 10 y Poblaci´on . . . . . . . . 10 . . . . . . . . 10 . . . . . . . . 10 . . . . . . . . 11

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4.2. V´ıas de Acceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3. Servicios B´asicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.1. Agua y Saneamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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´ Y CONSUMO 5. DOTACION 5.1. Dotaci´on de agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2. Consumo Promedio Diario Anual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3. Consumo Maximo Diario (Qmd) y Consumo Maximo Horario (Qmh) . . .

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´ DE DISENO ˜ 6. POBLACION 6.1. M´etodos de Estimaci´on de Poblaci´on de Dise˜ no 6.1.1. Crecimiento Aritm´etico . . . . . . . . . . 6.1.2. Crecimiento Geom´etrico . . . . . . . . . 6.1.3. M´etodo de Wappaus . . . . . . . . . . . 6.1.4. M´etodo Exponencial . . . . . . . . . . . 6.1.5. M´etodo INEI . . . . . . . . . . . . . . .

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7. RESERVORIO 7.1. CAPACIDAD Y DIMENSIONAMIENTO DEL RESERVORIO: 7.1.1. Capacidad del reservorio: . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1.2. Criterios para el c´alculo de la capacidad del reservorio: . 7.2. Tipos de reservorio: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3. Ubicaci´on del reservorio: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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8. RESULTADOS ´ FUTURA, Qm, 8.0.1. POBLACION ´ . 8.0.2. L´INEA DE CONDUCCION 8.0.3. CAUDAL DE DEMANDA . . ˜ DE RED . . . . . . 8.0.4. DISENO 8.1. RESERVORIO . . . . . . . . . . . .

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Qmd, Qmh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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9. CONCLUSIONES

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BIBLIOGRAF´IA

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10.ANEXO 10.0.1. 10.0.2. 10.0.3. 10.0.4. 10.0.5.

´ FUTURA, Qm, POBLACION ´ . LINEA DE CONDUCCION RESERVORIO . . . . . . . . CAUDAL DE DEMANDA . . ´ . . RED DE DISTRIBUCION

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Qmd, Qmh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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´ INTRODUCCION El Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD) determina que los cinco servicios b´asicos que un Estado debe garantizar a sus ciudadanos, al menos, para poder permitir el desarrollo humano son los siguientes: La salud, la educaci´on, la identidad, el saneamiento b´asico y la electrificaci´on. El presente trabajo, se centrar´a en el en el dise˜ no de la linea de conducci´on y red de distribuci´on de agua potable. Actualmente en el Per´ u, existen m´as de 2.64 millones de habitantes en las zonas rurales que no cuentan con acceso a agua potable y 5.11 millones carecen de un adecuado sistema de saneamiento y de eliminaci´on de aguas residuales. Cabe resaltar que solo el 12 % de habitantes que cuentan con estas instalaciones las tienen en buen estado. Seg´ un el Instituto de Estad´ısticas e Inform´atica (INEI) las condiciones explicadas en el p´arrafo anterior, inciden en el indicador de mortalidad infantil de las zonas rurales. Este ´ındice tiene un promedio nacional de 47 % de infantes nacidos vivos, de los cuales el 4.23 % fallece por enfermedades gastrointestinales. Adem´as de la mortalidad infantil, la carencia de servicios de agua y saneamiento tambi´en influye en la elevada presencia de enfermedades gastrointestinales en ni˜ nos menores a cinco a˜ nos, en la perdida de horas hombre laborales y la disminuci´on de la productividad por enfermedades. Dentro de este marco, se opt´o por desarrollar un documento de investigaci´on que ayude a disminuir la gran problem´atica que se presenta en nuestro Pa´ıs, sobre todo en los sectores m´as pobres del Per´ u. Se eligi´o una localidad en el Departamento de Hvca que no cuenta con los servicios b´asicos de agua potable y saneamiento integral, con la finalidad que este trabajo pueda servir de base en alg´ un momento para brindar el servicio que es tan necesario para el desarrollo del ser humano. De acuerdo con la informaci´on obtenida de la municipalidad provincial de Hvca, el Anexo de ”San Juan de Patapuquio¸cuenta con 34 lotes de vivienda en la cual habitan 206 pobladores. Actualmente los pobladores consumen agua proveniente de 2 puquiales existentes en el pueblo conectados a la red de agua potable, sin embargo se encuentra restringido su uso por que solo llega aire a las piletas de cada vivienda debido al mal dise˜ no del gobierno regional,por lo que noce cuenta 1

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con la cantidad suficiente de agua, por lo cual corren el riesgo de contraer enfermedades infecciosas y parasitarias. Este trabajo corresponde al dise˜ no de las redes de agua potable y alcantarillado para el ”Dise˜ no del Sistema de Agua Potable, del anexo de San Juan de Pata Puquio Huanaspampa - Acoria - Hvca, usando los programas Watercad y Gradiente Hidraulico programado por los integrantes del grupo en lenguaje Python, para solucionar el d´eficit actual de abastecimiento de agua y recolecci´on de aguas residuales.

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GENERALIDADES 2.1.

Planteamiento del Problema

A pesar que en los u ´ ltimos 20 a˜ nos han aumentado los sistemas de abastecimiento de agua potable y saneamiento en el medio rural, mediante programas de apoyo social, estos a´ un se muestran insuficientes dado que los niveles de servicio alcanzados en algunos departamentos del pa´ıs son m´ınimos. Se define como ”nivel de servicio.a la manera como se brinda el servicio al consumidor final. Los niveles de servicio pueden ser p´ ublico o por conexi´on domiciliaria. Un nivel de servicio p´ ublico o multifamiliar es aquel en el cual el usuario tiene acceso al servicio de agua potable a trav´es de peque˜ nas fuentes de abastecimiento o a partir de piletas p´ ublicas abastecidas por una red. En el servicio p´ ublico, son las familias quienes deben transportar el agua hasta sus domicilios. En cambio, en un nivel de servicio por conexi´on domiciliaria el usuario recibe de forma individual el servicio de agua potable en su vivienda por medio de conexiones domiciliarias que se encuentran conectadas a una red p´ ublica. En la presente trabo de grupo se desarrollar´a los dise˜ nos con niveles de servicios para conexiones domiciliarias en el .Anexo de San Juan de Patapuquio”de Hvca. Ello se debe a que las conexiones domiciliarias satisfacen las necesidades de las familias del Anexo proporcionando mayor garant´ıa sanitaria para el usuario. Las conexiones domiciliarias disminuyen el almacenamiento intra-domiciliario del agua y los riesgos de contaminaci´on asociados a esa pr´actica. Al momento de hacer un dise˜ no de ingenier´ıa de redes de agua potable, ´este se debe ajustar a las caracter´ısticas f´ısicas, econ´omicas y socioculturales de las poblaciones. Dentro de este marco, es que se deben tener en cuenta varios aspectos y factores que podr´ıan ser determinantes al momento de dise˜ nar. Estos factores se muestran a continuaci´on en la Tabla 01.

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˜ CRITERIO DE DISENO Fuentes de abastecimiento disponibles Conduccion de agua Caudal disponible Mantenimiento requerido Caracter´ısticas locales Niveles de ingreso Capacidades locales Tipo de poblacion

FACTOR Sub terranea/Superficial Por gravedad / Por bombeo Cantidad / Temporabilidad / Calidad Simple / Intermedio / Complejo Clima/Topograf´ıa/Accesibilidad Bajo/Medio/Alto Muy baja / Regular/Buena Concentrada / Dispersa

Los dise˜ nos de ingenier´ıa de saneamiento se ajustan a las caracter´ısticas f´ısicas locales y a las condiciones socio econ´omicas de la comunidad. Los dise˜ nos de saneamiento est´an divididos en dos grupos y tienen correspondencia a los niveles de servicio. Estos son: Recolecci´on por red de tuber´ıas con arrastre hidr´aulico. Disposici´on in-situ (sin red de recolecci´on) con o sin arrastre hidr´aulico. La elecci´on de un criterio de dise˜ no depende de distintas condiciones tales como el tama˜ no y la dispersi´on de las viviendas, la disponibilidad de agua, los recursos disponibles y la capacidad de los beneficiarios para la operaci´on y mantenimiento de las redes de agua y alcantarillado. Para el Anexo ”San Juan de Pata Puquio”se utilizar´a el sistema de recolecci´on en red de tuber´ıas con alcantarillado convencional.

2.2. 2.2.1.

Formulaci´ on del Problema Problema General

El anexo de San Juan de Patapuquio no cuenta con un buen servicio de agua, puesto que la red de distribuci´on de agua es deficiente.

2.2.2.

Problema Espec´ıficos

El 30 % de la poblaci´on no cuenta con agua potable, en las horas donde el consumo es mayor. El caudal de oferta es menor de caudal de demanda, adem´as no cuenta con reservorio, es por ello que que existe d´eficit de agua.

2.3. 2.3.1.

Objetivos Objetivo General

El objetivo de este trabajo consiste en el dise˜ no del sistema de agua potable, conexiones domiciliarias y alcantarillado con la finalidad de mejorar estos servicios en el Anexo de ”San Juan de Patapuquio”de la ciudad de Hvca, que conllevar´a a obtener una baja incidencia de enfermedades infectocontagiosas de la poblaci´on.

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2.3.2.

Objetivos Espec´ıficos

Determinaci´on del periodo de dise˜ no y c´alculo de la poblaci´on futura para el dise˜ no de la red de agua potable y alcantarillado del Anexo ”San Juan de Patapuquio”. C´alculo de la dotaci´on de agua, consumo promedio diario anual, consumo m´aximo diario y consumo m´aximo horario para el dise˜ no de la red de agua potable y alcantarillado del Anexo ”San Juan de Patapuquio”. Determinaci´on de los par´ametros espec´ıficos de la red de agua potable y alcantarillado para el dise˜ no de estas redes. Dise˜ no de la linea de Conduccion. Dise˜ no de la red de agua potable y alcantarillado, de forma detallada, utilizando los softwares WATERCAD y ”Gradiente Hidraulico”programado el en lenguaje Python.

2.4.

Antecedentes

El anexo ”San Juan de Patapuquio a cuenta con sistema de Agua Potable,el sistema de agua potable con la que cuenta se encuentra en condiciones p´esimos, ya que en ´epocas de estiaje no llega agua a las diferentes viviendas solo sale aire, tambi´en no cuenta con un reservorio que le permita abastecer agua en ´epocas de estiaje. 2

2.4.1.

Estudios previos

La primera fase de la creaci´on de un sistema de abastecimiento de agua es la evaluaci´on de la comunidad en la que se pretende instalar dicho sistema. Se debe realizar un reconocimiento en el que se reflejen datos objetivos, como: Densidad de la poblaci´on local. Por otro lado, tambi´en son necesarios datos m´as subjetivos, como pueden ser: Personas m´as influyentes en la comunidad. Reacciones y actitudes de lo habitantes hacia este trabajo.

2.4.2.

Estudio de poblaci´ on

Es importante una medida precisa de la poblaci´on ya que el n´ umero de habitantes determinar´a los requisitos del sistema. La poblaci´on de un pueblo, a efectos de un sistema de abastecimiento de agua estar´a formado por toda aquella persona que vaya a depender de dicho sistema para su consumo de agua diario. Para mediciones de poblaci´on se debe intentar obtener los datos m´as ver´ıdicos posibles. Se va explicar el m´etodo m´as utilizado: Hacer una encuesta de todas la viviendas existentes y los que habitan en ellas ir por el Anexo de San Juan de Patapuquio contando las casas individualmente y determinando la cantidad de habitantes. Calcular con estos datos el total de la poblaci´on abastecida por todos los puntos de servicio. Ing. Civil-Huancavelica

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2.5. 2.5.1.

Formulaci´ on del Problema Problema General

El anexo de San Juan de Patapuquio no cuenta con un buen servicio de agua, puesto que la red de distribuci´on de agua es deficiente.

2.5.2.

Problema Espec´ıficos

El 30 % de la poblaci´on no cuenta con agua potable, en las horas donde el consumo es mayor. El caudal de oferta es menor de caudal de demanda, adem´as no cuenta con reservorio, es por ello que que existe d´eficit de agua.

2.6. 2.6.1.

Objetivos Objetivo General

El objetivo de este trabajo consiste en el dise˜ no del sistema de agua potable, conexiones domiciliarias y alcantarillado con la finalidad de mejorar estos servicios en el Anexo de ”San Juan de Patapuquio”de la ciudad de Hvca, que conllevar´a a obtener una baja incidencia de enfermedades infectocontagiosas de la poblaci´on.

2.6.2.

Objetivos Espec´ıficos

Determinaci´on del periodo de dise˜ no y c´alculo de la poblaci´on futura para el dise˜ no de la red de agua potable y alcantarillado del Anexo ”San Juan de Patapuquio”. C´alculo de la dotaci´on de agua, consumo promedio diario anual, consumo m´aximo diario y consumo m´aximo horario para el dise˜ no de la red de agua potable y alcantarillado del Anexo ”San Juan de Patapuquio”. Determinaci´on de los par´ametros espec´ıficos de la red de agua potable y alcantarillado para el dise˜ no de estas redes. Dise˜ no de la linea de Conduccion. Dise˜ no de la red de agua potable y alcantarillado, de forma detallada, utilizando los softwares WATERCAD y ”Gradiente Hidraulico”programado el en lenguaje Python.

2.7.

Antecedentes

El anexo ”San Juan de Patapuquio a cuenta con sistema de Agua Potable,el sistema de agua potable con la que cuenta se encuentra en condiciones p´esimos, ya que en ´epocas de estiaje no llega agua a las diferentes viviendas solo sale aire, tambi´en no cuenta con un reservorio que le permita abastecer agua en ´epocas de estiaje. 2

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2.7.1.

Estudios previos

La primera fase de la creaci´on de un sistema de abastecimiento de agua es la evaluaci´on de la comunidad en la que se pretende instalar dicho sistema. Se debe realizar un reconocimiento en el que se reflejen datos objetivos, como: Densidad de la poblaci´on local. Por otro lado, tambi´en son necesarios datos m´as subjetivos, como pueden ser: Personas m´as influyentes en la comunidad. Reacciones y actitudes de lo habitantes hacia este trabajo.

2.7.2.

Estudio de poblaci´ on

Es importante una medida precisa de la poblaci´on ya que el n´ umero de habitantes determinar´a los requisitos del sistema. La poblaci´on de un pueblo, a efectos de un sistema de abastecimiento de agua estar´a formado por toda aquella persona que vaya a depender de dicho sistema para su consumo de agua diario. Para mediciones de poblaci´on se debe intentar obtener los datos m´as ver´ıdicos posibles. Se va explicar el m´etodo m´as utilizado: Hacer una encuesta de todas la viviendas existentes y los que habitan en ellas ir por el Anexo de San Juan de Patapuquio contando las casas individualmente y determinando la cantidad de habitantes. Calcular con estos datos el total de la poblaci´on abastecida por todos los puntos de servicio.

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CARACTER´ISTICAS GENERALES 3.1.

Ubicaci´ on geogr´ afica

El Anexo de ”San Juan de Patapuquio”se encuentra ubicado en el distrito de Acoria, provincia de Huancavelica y departamento Huancavelica. Topogr´aficamente se encuentra ubicado entre las cotas 346 y 350 msnm, enmarcado en las coordenadas UTM PSAD - 56 511702 Este y 8599698 Norte. El ingreso a la zona de estudio, si se parte de la ciudad de Hvca, se realiza por la Salida Hvca-Huancayo. La duraci´on de viaje del centro de la cuidad a la zona de estudio es de aproximadamente 40 minutos. imagenes/im1.jpg Figura 3.1: Localizacion de San Juan de Patapuquio

imagenes/im2.jpg ´ Figura 3.2: Area de Influencia Los l´ımites del Anexo de ”San Juan de Patapuquio”son: POR EL NORTE : con Anexo Villa Esperanza POR EL SUR : con Anexo de Jatumpampa POR EL ESTE : con El centro poblado de Pucaccocha POR EL OESTE : con El centro poblado de Huanaspampa.

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3.2.

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Clima

El Anexo cuenta con un clima frio y templado, con una temperatura media anual de 18 C siendo la temperatura m´axima de 25◦ C y la m´ınima de 2◦ C. La humedad relativa media es de 80 %; la precipitaci´on pluvial media total de la ciudad es variable y escasa. Sin embargo, cada cierto tiempo, debido al friaje producidas en las zonas altas del Centro Poblado, se generan problemas en la agricultura y ganader´ıa. Durante los meses de verano hay vientos que soplan en horas de la tarde, los cuales combinados con el fr´ıo, el aire seco generan temperaturas bajas. ◦

3.3.

Precipitaci´ on

Seg´ un las estad´ısticas del INEI, en condiciones normales, las precipitaciones en la zona del Anexo de San Juan de Patapuquio se inician en diciembre y se prolongan hasta marzo. El total multianual de lluvias es de 11.6 mm y en el periodo de diciembre a marzo llueve 9.2 mm que es el 79 % del total, correspondi´endole a enero el valor m´as alto con 3.5 mm. Sin embargo, en el mes de enero de los a˜ nos 1973, 1976 y 1978 se registraron 140.0 mm., 34.9 mm y 91.1 mm respectivamente a causa del fen´omeno denominado .El Ni˜ no”, y en el a˜ no 1998 el evento fue aun de mayor magnitud, habi´endose producido en aquel a˜ no muchos huaycos en la carretera rumbo a dicho anexo.

3.4.

Humedad Relativa

Los valores de la humedad relativa presentan una variaci´on de oscilaci´on durante todo el a˜ no, presentando un valor promedio anual de 70 %, indica que se trata de una zona atmosf´erica poco h´ umeda y bastante saludable. Los valores de humedad relativa alta se presentan en los meses de enero y marzo, llegando a m´aximos de 75 a 80 %, y los m´ınimos se presentan entre los meses de julio a setiembre, con valores de 60 % aproximadamente.

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CONDICIONES ACTUALES 4.1.

Caracter´ısticas Socio Econ´ omicas

4.1.1.

Poblaci´ on Afectada, Tasa de Crecimiento Poblacional y Poblaci´ on futura

De acuerdo a la informaci´on que brinda el INEI, la poblaci´on afectada para el a˜ no 2007 en el Anexo de San Juan de Patapuquio comprende la cifra de 230 habitantes con una tasa de crecimiento promedio anual de 1.3 %. Dado que el presente trabajo de investigaci´on ser´a desarrollado en el Anexo de San Juan de Patapuquio, es necesario recopilar la informaci´on adecuada para estimar la poblaci´on afectada, la tasa de crecimiento poblacional y la poblaci´on futura del distrito. Para ello, se cuenta con los datos del INEI , los cuales servir´an para estimar los par´ametros mencionados y posteriormente realizar los c´alculos para el dise˜ no de la red de agua potable.

4.1.2.

Vivienda

En el Anexo se localizo 30 viviendas (seg´ un el Censo del 2007 - INEI), de las cuales, el 92 % de ´estas son hechas de adobe o tapial , el 8 % de ladrillo o bloque de cemento.

4.1.3.

Educaci´ on

El nivel educativo en promedio es primaria completa (seg´ un el Censo del 2007 INEI), cerca del 90 % de la poblaci´on cuenta con educaci´on en los niveles de primaria y secundaria mientras que un 10 % cuenta con educaci´on superior. Se cuenta con colegios de inicial, primaria y secundaria en el Centro Poblado de Huanaspampa-Anexo de San Juan de Patapuquio.

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4.1.4.

Actividades Econ´ omicas

El Anexo se dedica a la siembra de cultivos, destacando la papa con el 50,54 %, el olluco 10,38 %, oca 6,69 % y el mashua 6,01 %, como cultivos predominantes del a´rea total mencionada. En menor medida se cultivan el quinua, maca y otros. Cerca del 80 % de las familias afectadas, se dedican al comercio agr´ıcola y ganadero y trabajos dependientes, mientras que un 20 % se dedican a trabajar en instituciones publicas y otros.

4.2.

V´ıas de Acceso

El Anexo de San Juan de Patapuquio, al ser el anexo mas cercano al centro poblado de Hunaspampa cuenta con v´ıas de accesos para su transitabilidad. La v´ıa m´as importante es la carretea Hcva - Huancayo donde discurren los veh´ıculos de transporte ligero y pesado . El flujo diario en esta v´ıa es regular, por lo cual se permite el tr´ansito peatonal. Entre los medios de transportes m´as comunes se tiene a autos,combis y microbuses los cuales transportan pasajeros de las zonas aleda˜ nas al anexo y viceversa, mientras que los o´mnibus transportan pasajeros a nivel provincial. El anexo de San Juan de Patapuquio no cuenta con v´ıas asfaltadas. Su principal acceso es a trav´es de la carretera Hvca-Hucayo, ingresando por el lado derecho, a la altura del centro poblado de Hunaspampa, con una trocha carrozable sin afirmar. El medio m´as frecuente de transporte utilizado por los moradores del a´rea del proyecto est´a constituido por veh´ıculos menores como los combis que cubren la ruta Hvca-Huancayo. El costo de estos medios de transporte var´ıa desde S/. 3.00 nuevos soles (combis)hasta S/. 4.00 nuevos soles (auto).

4.3. 4.3.1.

Servicios B´ asicos Agua y Saneamiento

Servicio de agua potable Fuentes de Captaci´on de Agua La fuente de captaci´on de agua potable destinada para abastecer al anexo de San Juan de Patapuquio proviene de 02 puquiales o manantiales ubicado en las partes mas altas del terrio de dicho anexo . El horario de funcionamiento de dicho puquial est´a comprendido desde las 5:50 am hasta las 17:20 pm de acuerdo a lo establecido en el Reglamento de Servicios de Agua Potable y Alcantarillado de la Municipalidad Distrital de Acoria, en el cual se establece en el uso adecuado de dicho recurso. Actualmente terminado el horario de funcionamiento del los puquiales la falta de abastecimiento de agua potable, en algunas viviendas del anexo, se compensa mediante el agua de lluvia y algunos pozos cercanos. Conexiones domiciliarias Las viviendas del anexo de San Juan de Patapuquio cuentan con conexiones domiciliarias de agua potable que se encuentran en malas condiciones. La red existente no abastece a toda la poblaci´on y no llega agua a algunas viviendas, solo sale aire. Para poder llevar el agua a sus viviendas los pobladores cuentan con bidones los cuales son llevados a pie por los ni˜ nos y las madres.

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Servicio de alcantarillado Las viviendas del anexo de San Juan de Patapuquio no cuentan con redes de alcantarillado. Sin embargo, tanto la Municipalidad de Acoria como EMAPA-HVCA est´an en la evaluaci´on de un futuro tendido de redes.

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´ Y CONSUMO DOTACION La dotaci´on o demanda per c´apita, es la cantidad de agua que requiere cada poblador de la zona en estudio, expresada en litros/habitante/d´ıa (l/hab./d´ıa). Conocida la dotaci´on, es necesario estimar el consumo promedio anual, el consumo m´aximo diario, y el consumo m´aximo horario.

5.1.

Dotaci´ on de agua

La dotaci´on es variable de acuerdo a usos, costumbres de cada localidad, actividad econ´omica y las condiciones de saneamiento de cada localidad. Para la sierra, el consumo de agua depende de la altitud en la cual se encuentra la localidad. En poblados con altura de m´as de 1500 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m.), la dotaci´on de agua alcanza los 50 l/hab./d´ıa, la Norma OS.100 del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) recomienda fijar la dotaci´on en base a un estudio de consumos t´ecnicamente justificado, sustentado en informaciones estad´ısticas comprobadas. Para el calculo de caudal m´aximo diario y horario se considera seg´ un El manual de proyecto de agua potable en poblaciones rurales la dotaci´on es de 100 lt/hab/dia considerando agua potable domiciliaria con alcantarillado.

5.2.

Consumo Promedio Diario Anual

El consumo promedio diario anual, se define como el resultado de una estimaci´on del consumo per c´apita para la poblaci´on futura del per´ıodo de dise˜ no expresada en litros por segundo (l/s) y se determina mediante la siguiente f´ormula: xdotacion(d) Qm = P f86400s/dia ..............Ecuacion(1) D´onde: Qm = Consumo promedio diario (l/s). Pf = Poblaci´on futura (hab.). d = Dotaci´on (l/hab./d´ıa).

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El consumo promedio diario anual, servir´a para estimar el consumo m´aximo diario y horario.

5.3.

Consumo Maximo Diario (Qmd) y Consumo Maximo Horario (Qmh)

El consumo m´aximo diario se define como el d´ıa de m´aximo consumo de una serie de registros observados durante los 365 d´ıas del a˜ no, mientras que el consumo m´aximo horario se define como la hora de m´aximo consumo del d´ıa de m´aximo consumo 24 horas. Para el consumo m´aximo diario (Qmd) se considerar´a entre el 120 % y 150 % del consumo promedio anual (Qm), recomend´andose el valor promedio de 130 %. Para el consumo m´aximo horario (Qmh) se considerar´a entre el 180 % y 250 % del consumo promedio anual (Qm), recomend´andose el valor m´aximo de 250 %. De acuerdo a la Norma OS.100 los coeficientes deber´an ser fijados en base al an´alisis de informaci´on estad´ıstica comprobada, de lo contrario se podr´an utilizar los siguientes coeficientes: Para el consumo m´aximo diario (Qmd) el coeficiente ser´a de 130 % y para el consumo m´aximo horario (Qmh) el coeficiente deber´a estar dentro del rango de 180 % a 250 %. En el caso de la presente tesis los coeficientes a utilizar ser´an los siguientes: Consumo m´aximo diario (Qmd) = 1,3 ∗ Qm(l/s).....Ecuacion(2) Consumo m´aximo horario (Qmh) = k2 ∗ Qm(l/s).....Ecuacion(3) (275 − k2 =

0,75 ∗ Pf) 1000 100

si P f < 100000, k2 = 2,5

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´ DE DISENO ˜ POBLACION La determinaci´on del n´ umero de habitantes para los cuales ha de dise˜ narse el sistema de abastecimiento es un par´ametro b´asico en el c´alculo del caudal de dise˜ no para una comunidad. Es necesario determinar las demandas futuras de una poblaci´on para prever en el dise˜ no las exigencias, de las fuentes de abastecimiento, l´ıneas de conducci´on, redes de distribuci´on, equipo de bombeo, planta de potabilizaci´on y futura extensiones del servicio. Por lo tanto, es necesario predecir la poblaci´on futura para un n´ umero de a˜ nos, que ser´a fijada por los per´ıodos econ´omicos del dise˜ no. La poblaci´on futura de una localidad se estima analizando las caracter´ısticas sociales, culturales y econ´omicas de sus habitantes en el pasado y en el presente, para hacer predicciones sobre su futuro desarrollo. El uso de buen juicio en la estimaci´on de la poblaci´on es importante puesto que, si el estimado es muy bajo, el sistema ser´a pronto inadecuada siendo necesario redise˜ nar, reconstruir y refinanciar. Por otra parte, una sobreestimaci´on de la poblaci´on resulta en una capacidad excesiva que debe ser financiada por una poblaci´on menor a un alto costo unitario y que nunca podr´a ser usada, como resultado del deterioro o de la obsolescencia tecnol´ogica.

6.1.

M´ etodos de Estimaci´ on de Poblaci´ on de Dise˜ no

Los m´etodos que se aplica en el calculo de la poblaci´on futura del Anexo de San Juan de Patapuquio, se basan en ecuaciones que expresan el crecimiento demogr´afico en funci´on del periodo de dise˜ no, dicho crecimiento medido y expresado en una tasa o en un porcentaje de cambio, se obtiene a partir de la observaci´on o estimaci´on del volumen poblacional en dos o m´as fechas del pasado reciente. Por lo general, este trabajo se esta realizando con un periodo de dise˜ no de 20 a˜ nos. Existen varios m´etodos para la obtenci´on de la poblaci´on de dise˜ no, sin embargo se har´a una presentaci´on de los m´etodos cuya aplicaci´on es m´as generalizada.

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6.1.1.

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Crecimiento Aritm´ etico

El uso de ´este m´etodo para proyectar la poblaci´on tiene ciertas implicancias. Desde el punto de vista anal´ıtico implica incrementos absolutos constantes lo que demogr´aficamente no se cumple ya que por lo general las poblaciones no aumentan num´ericamente sus efectivos en la misma magnitud a lo largo del tiempo. P f = P o ∗ (1 +

rt ) 100

P f : Poblaci´on futura (habitantes) P o : Poblaci´on actual (habitantes) r : Tasa anual de crecimiento % t : Periodo de dise˜ no

6.1.2.

Crecimiento Geom´ etrico

Un crecimiento de la poblaci´on en forma geom´etrica o exponencial,supone que la poblaci´on crece a una tasa constante, lo que significa que aumenta proporcionalmente lo mismo en cada per´ıodo de tiempo,pero en n´ umero absoluto, las personas aumentan en forma creciente. El crecimiento geom´etrico se describe a partir de la siguiente ecuaci´on: P f = P o ∗ (1 +

r t ) 100

P f : Poblaci´on futura (habitantes) P o : Poblaci´on actual (habitantes) r : Tasa anual de crecimiento % t : Periodo de dise˜ no

6.1.3.

M´ etodo de Wappaus

Es otro de los m´etodos que se encuentran en funci´on de la tasa decrecimiento anual y el per´ıodo de dise˜ no, y viene dado por la siguiente expresi´on: Pf = Po ∗ (

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200 + it ) 200 − it ABASTECIMIENTO DE AGUA Y A.

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P f : Poblaci´on futura (habitantes) P o : Poblaci´on actual (habitantes) t : Periodo de dise˜ no i : Indice de crecimiento %

6.1.4.

M´ etodo Exponencial

El modelo exponencial es un modelo demogr´afico y ecol´ogico para modelizar el crecimiento de las poblaciones y la difusi´on epid´emica de un rasgo entre una poblaci´on, basado en el crecimiento exponencial, y viene dado por la siguiente expresi´on: it

P f = P o ∗ e 100 P f : Poblaci´on futura (habitantes) P o : Poblaci´on actual (habitantes) t : Periodo de dise˜ no i : Indice de crecimiento %

6.1.5.

M´ etodo INEI

En caso de que no hubiera datos confiables sobre la poblaci´on actual de la localidad en estudio, se podr´an realizar censos y/o muestreos de la poblaci´on bajo el asesoramiento directo de INEI, la cual esta dada por la siguiente expresi´on: P f = P o ∗ (1 +

r ) 100

P f : Poblaci´on futura (habitantes) P o : Poblaci´on actual (habitantes) r : Tasa anual de crecimiento % i : Indice de crecimiento %

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´ LINEA DE CONDUCCION 7.0.1.

˜ DE LA LINEA DE CONDUCCION DISENO

Para el dise˜ no de las lineas de conduccion, en el calculo del diametro y la perdida de carga se opto por realizarlo por el metodo de Darcy - Weisbach que se caracteriza por ser un metodo iterativo y tener menos errores ala hora de elegir un diametro. DEFINICION Es el tramo de tuber´ıa que trasporta agua desde la captaci´on hasta la planta potabilizadora, o bien hasta el tanque de regulaci´on ?reservorio? dependiendo de la configuraci´on del sistema. CONSIDERACIONES INFORMACION BASICA: Para el dise˜ no se requiere de: a) Informaci´on de la poblaci´on. b) Investigaci´on de la fuente: Caudal y temporalidad. c) Plano topogr´afico de la ruta seleccionada. d) Estudio de suelos y si es el caso estudio geol´ogico para determinar la estabilidad del terreno. e) Calidad fisicoqu´ımico de la fuente. TRAZADO: Se tomara en cuenta lo siguiente: a) Evitar pendientes mayores del 30 % para evitar velocidades excesivas.

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b) En lo posible buscar el menor recorrido siempre y cuando esto no conlleve a excavaciones excesivas u otros aspectos. c) Evitar cruzar por terrenos privados o comprometidos para evitar problemas durante la construcci´on y en la operaci´on y mantenimiento del sistema. d) Utilizar zonas que sigan o mantengan distancias cortas a v´ıas existentes o que por su topograf´ıa permita la creaci´on de caminos para la ejecuci´on, operaci´on y mantenimiento. e) Evitar zonas vulnerables a efectos producidos por fen´omenos naturales y antr´opicos. f) Tener en cuenta la ubicaci´on de las canteras para los pr´estamos y zonas para la disposici´on del material sobrante, producto de la excavaci´on. g) Establecer los puntos donde se ubicar´an instalaciones, v´alvulas y accesorios, u otros accesorios especiales que necesiten cuidados, vigilancia y operaci´on. ˜ CAUDAL DE DISENO: Para el dise˜ no de l´ıneas de conducci´on se utiliza el caudal m´aximo diario para el per´ıodo del dise˜ no seleccionado. Pero en nuestro caso utilizaremos el caudal aforado ya que es menor al caudal m´aximo diario CARGA ESTATICA Y DINAMICA: La Carga Est´atica m´axima aceptable ser´a de 50 m y la Carga Din´amica m´ınima ser´a de 1 m. PRESION REQUERIDA PRESION MINIMA PRESION MAXIMA

DESCRIPCION El sistema, debe funcionar adecuadamente para ello la presion e El sistema, debe funcionar adecuadamente para ello la presion e

ECUACIONES DE DARCY - WEISBACH PARA EL CALCULO DEL DIAMETRO Y PERDIDA DE CARGA ECUACION DE DARCY: Hf =

f LV 2 , Re D(2g)

=

VD ...(1) Vs

VISCOCIDAD EN FUNCION A LA TEMPERATURA DEL AGUA(Vs): V s = (1,14 − 0,031(T − 15) + 0,00068(T − 15)2 )10−6 ...(2) RELACIONANDO LAS ECUACIONES (1) Y (2) HAREMOS IGUAL A UNA COSTANTE(M) LA EXPRESION: M=

g∗π 2 ...(3), f 8∗f ∗L∗Q2

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= Hf ∗ M ∗ D5 ...(4)

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RELACIONANDO LAS ECUACIONES (1),(2),(3) Y (4) con la Ecuacion de Colebroock While: Ks + Hf ∗ M ∗ D5 = (−2 ∗ log( 3,7∗D

2,51 √ ))−2 ...(5) Re∗ f

DE LA ECUACION 5 OBTENEMOS LA ECUACION DEL DIAMETRO (D): D=

Ks + (−2∗log( 3,7∗D

√ 2,51

Hf ∗M ∗D 5 (Hf ∗M )1/5 Re∗

))−2/5

...(6)

DE LA ECUACION 6 OBTENEMOS LA ECUACION DE LA PERDIDA DE CARGA (Hf): Hf =

Ks (−2∗log( 3,7∗D +

√ 2,51

Hf ∗M ∗D 5 M ∗(D)5 Re∗

))−2

...(7)

DONDE: * f : Coeficiente de friccion * L : Longitud de la tuberia (m) * V : Velocidad de la tuberia (m/s) * D : Diametro de la tuberia (m/s) * g : Gravedad (m2/s) * Vs : Viscocidad cinematica del agua (m2/s) * Re : Numero de Reynols * K : Constante * Q : Caudal (m3/s) * Q : Caudal (m3/s) * Ks : Rugosidad absoluta

˜ CONSIDERACIONES BASICAS DE DISENO Las lineas de conduccion se debe calcular considerando la velocidad y presi on optima del agua en las tuberias. a) CONSIDERACIONES DE VELOCIDAD. Segun el R.N.E vigente recomiendan valores de velocidad minima de 0.6 m/s y velocidad maxima de 3 m/s para tuberia de PVC, en casos justi cados se aceptar una velocidad maxima de 5 m/s. Si se tiene velocidades menores que la minima, se presentaran fenomenos de sedimentacion; y con velocidades muy altas, se producira el deterioro de los accesorios y tuberias.

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b) CONSIDERACIONES DE PRESION. La presion minima depende de las necesidades domesticas, y la maxima in- uye en el mantenimiento de la red, ya que con presiones elevadas se originan perdidas por fugas y fuertes golpes de ariete. El R.N.E, recomiendan que la presion minima de servicio en cualquier parte de la tuberia no sea menor de 10 m. y que la presion estatica no exceda de 50 m.

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CALCULO DE LOS DIAMETROS Y LAS PRESIONES OPTIMAS TIENE EL SIGUIENTE ESQUEMA IDEALIZADO:

DATOS: TEMPERATURA T = 10C LA VISCOCIDAD SERA Ks = 0,0015 ∗ 10−3 m CALCULANDO LOS DIAMETROS COMERCIALES: Datos de cada tuber´ıa Incognitas caudal aforado cotas( M H) Longitud

Tuberia 1 0.22 Lt/s 45.9794m 441.1619m

Tuberia 2 0.18Lt/s 23.98m 221.9138m

Tuberia 3 0.40 Lt/s 77.78m 2131.72m

Resultados: Incognitas Di´ametro calculado Di´ametro asumido Di´ametro interior Velocidad Perdida de carga (Hf) Presi´on Clase Serie

Tuberia 1 16.18mm 1/2” 17.4 mm 0.9252 m/s 32.54 m 13.44 mca C-10 6.6

Tuberia 2 14.91 mm 1/2” 17.4 mm 0.7569 m/s 11.54 m 12.44 mca C-10 6.6

Tuberia 3 25.14 mm 3/4” 26.5 mm 0.8056 m/s 60.58 m 17.20 m C-10 10

OBSERVACIONES: Las clases utilizadas en la tuber´ıa 1 y 2 se deben a que los di´ametros calculados solo existen en clase C-10. La clase de la tuber´ıa 3 se eligi´o la C-10 porque solo existen dos tipos de clases y ambas soportan la presi´on y para economizar se eligi´o la C-10

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RESERVORIO 8.1. 8.1.1.

CAPACIDAD Y DIMENSIONAMIENTO DEL RESERVORIO: Capacidad del reservorio:

Para determinar la capacidad del reservorio, es necesario considerar la compensaci´on de las variaciones horarias, emergencia para incendios, previsi´on de reservas para cubrir da˜ nos e interrupciones en la l´ınea de conducci´on y que el reservorio funcione como parte del sistema. Para el c´alculo de la capacidad del reservorio, se considera la compensaci´on de variaciones horarias de consumo y los eventuales desperfectos en la l´ınea de conducci´on. El reservorio debe permitir que la demanda m´axima que se produce en el consumo sea satisfecha a cabalidad, al igual que cualquier variaci´on en el consumo registrado en las 24 horas del d´ıa. Ante la eventualidad que en la l´ınea de conducci´on pueda ocurrir da˜ nos que mantengan una situaci´on de d´eficit en el suministro de agua, mientras se hagan las reparaciones pertinentes, es aconsejable un volumen adicional para dar oportunidad de restablecer la conducci´on de agua hasta el reservorio. Variaciones de consumo: El uso del agua no es uniforme, present´andose variaciones horarias, diarias, mensuales o estacionales, de acuerdo con la magnitud de la poblaci´on, el equipamiento urbano, la actividad b´asica de sus pobladores y las condiciones clim´aticas del ´area. Para el dimensionamiento de sistemas de Agua Potable, se utilizan par´ametros de variaci´on horaria, con el objeto de verificar las caracter´ısticas de funcionamiento del sistema. De conformidad a las normas y requisitos para los proyectos de agua potable y alcantarillado destinado a localidades urbanas y rurales dice: En los abastecimientos por conexiones domiciliarias los coeficientes de las variaciones de consumo de la demanda deber´an ser fijados sobre la base del an´alisis de informaci´on de estad´ısticas comprobada.

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Coeficiente de variaci´on horaria: Se refiere a la variaci´on de consumos durante el d´ıa, la cual se representa con grandes fluctuaciones dependiendo de la actividad de sus pobladores, de la magnitud de la localidad y el conjunto de sus recursos productivos. Dependiendo de las actividades b´asicas de la ciudad, el m´aximo valor puede producirse en las primeras horas de la ma˜ nana, al mediod´ıa o en las primeras horas de la noche.

La encuesta realizada para el c´alculo de los coeficientes de variaci´on de consumo, se adjuntan en el Anexo 3, de las que se seleccion´o 4 modelos, de los cuales las actividades que se demarcan de la vida de las familias son casi repetitivos en el hacer cotidiano de la poblaci´on.

• Modelos 1: HORAS 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

CONSUMO DUERME DUERME DUERME DUERME ASEO COCINA COCINA UTENSILIOS RIEGO GANADO OTROS COCINA

HORAS 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

CONSUMO COCINA ALUMERZO UTENSILIOS RIEGO GANADO OTROS COCINA COCINA UTENSILIOS ASEO DUERME DUERME

HORAS 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

CONSUMO OTROS DUERME DUERME DUERME UTENSILIOS COCINA COCINA GANADO OTROS OTROS OTROS COCINA

HORAS 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

CONSUMO COCINA ALUMERZO UTENSILIOS GANADO OTROS OTROS COCINA COCINA ASEO OTROS OTROS DUERME

• Modelos 2:

• Modelos 3:

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HORAS 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

CONSUMO DUERME DUERME DUERME DUERME ASEO COCINA COCINA UTENSILIOS RIEGO OTROS OTROS COCINA

HORAS 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

CONSUMO COCINA ALUMERZO UTENSILIOS RIEGO OTROS OTROS COCINA COCINA UTENSILIOS ASEO OTROS DUERME

• Modelos 4: HORAS 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

CONSUMO DUERME DUERME DUERME DUERME ASEO COCINA COCINA GANADO RIEGO OTROS OTROS COCINA

HORAS 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

CONSUMO COCINA ALUMERZO UTENSILIOS GANADO RIEGO OTROS COCINA COCINA UTENSILIOS ASEO OTROS DUERME

El proceso de c´alculo se realiz´o de la manera siguiente: • Se design´o un valor referencial de consumo en baldes de 22.5Lts a cada actividad que se realizaba durante el d´ıa, siendo estos: DUERME OTROS GANADO RIEGO COCINA ASEO UTENSILIOS

CANT DE BALDES 0 0.5 2.5 4.5 2 1 1.5

Litros 0 11.26 56.3 101.34 45.04 22.52 33.78

• Designaci´on de valores referenciales a los distintos modelos seleccionados.

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HORAS 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 MEDIA

CONSUMO (Lts) M-1 M-2 M-3 M-4 0 0.5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1.5 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 1.5 2.5 1.5 2.5 4.5 0.5 4.5 4.5 2.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1.5 1.5 1.5 1.5 4.5 2.5 4.5 2.5 2.5 0.5 0.5 4.5 0.5 0.5 0.5 0.5 2 2 2 2 2 2 2 2 1.5 1 1.5 1.5 1 0.5 1 1 0 0.5 0.5 0.5 0 0 0 0 1.48 1.13 1.33 1.46

• Calculando factores de variaci´on de consumo por modelo, y el promedio con el cual se trabajara para dise˜ nar el reservorio si se requiere: F V C = Consumoe nu nah ora/media

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HORAS 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 MEDIA

8.1.2.

FACTORES DE VARIACION DE CONSUMO M-1 M-2 M-3 M-4 PROMEDIO 0 0.44 0 0 0.11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.68 1.33 0.75 0.69 0.86 1.35 1.78 1.5 1.37 1.5 1.35 1.78 1.5 1.37 1.5 1.01 2.22 1.13 1.71 1.52 3.04 0.44 3.38 3.09 2.49 1.69 0.44 0.38 0.34 0.71 0.34 0.44 0.38 0.34 0.38 1.35 1.78 1.5 1.37 1.5 1.35 1.78 1.5 1.37 1.5 1.35 1.78 1.5 1.37 1.5 1.01 1.33 1.13 1.03 1.13 3.04 2.22 3.38 1.71 2.59 1.69 0.44 0.38 3.09 1.4 0.34 0.44 0.38 0.34 0.38 1.35 1.78 1.5 1.37 1.5 1.35 1.78 1.5 1.37 1.5 1.01 0.89 1.13 1.03 1.01 0.68 0.44 0.75 0.69 0.64 0 0.44 0.38 0.34 0.29 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1

Criterios para el c´ alculo de la capacidad del reservorio:

Para el c´alculo del volumen de almacenamiento se utilizan m´etodos gr´aficos y anal´ıticos. Los primeros se basan en la determinaci´on de la “curva de masa” o de “consumo integral”, considerando los consumos acumulados; para los m´etodos anal´ıticos, se debe disponer de los datos de consumo por horas y del caudal disponible de la fuente, que por lo general es equivalente al consumo promedio diario.

Volumen de Almacenamiento para la demanda contra incendio (Vi): Es conveniente que los sistemas de los abastecimientos de agua potable se dise˜ nen bajo criterios econ´omicos que est´en acorde con las caracter´ısticas socioecon´omicas y climatol´ogicas de la ciudad. Un criterio exagerado para el c´alculo de la demanda contra incendio puede influir en mayor costo de almacenamiento y de la capacidad de la red. El volumen contra incendio, en los casos que se considere demanda contra incendio deber´a asignarse un volumen adicional adoptando el siguiente criterio: Vi = 50m3

Para los proyectos de agua potable por gravedad, las normas recomiendan una capacidad m´ınima de regulaci´on del reservorio del 15porciento del consumo promedio diario

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anual (Qm).

Con el valor del volumen (V) se define un reservorio de secci´on circular cuyas dimensiones se calculan teniendo en cuenta la relaci´on del di´ametro con la altura de agua (d/h), la misma que var´ıa entre 0,50 y 3,00. En el caso de un reservorio de secci´on rectangular, para este mismo rango de valores, se considera la relaci´on del ancho de la base y la altura (b/h).

8.2.

Tipos de reservorio:

Los reservorios de almacenamiento pueden ser elevados, apoyados y enterrados. Los elevados, que pueden tomar la forma esf´erica, cil´ındrica, y de paralelep´ıpedo, son construidos sobre torres, columnas, pilotes, etc; los apoyados, que principalmente tienen forma rectangular y circular, son construidos directamente sobre la superficie del suelo; y los enterrados, de forma rectangular y circular, son construidos por debajo de la superficie del suelo (cisternas). Para capacidades medianas y peque˜ nas, como es el caso de los proyectos de abastecimiento de agua potable en poblaciones rurales, resulta tradicional y econ´omica la construcci´on de un reservorio apoyado de forma cuadrada o circular. Apoyados:

Figura 8.1: Reservorios apoyados Elevados:

Figura 8.2: Reservorios Elevados

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8.3.

CIVIL-HVCA

Ubicaci´ on del reservorio:

La ubicaci´on est´a determinada principalmente por la necesidad y conveniencia de mantener la presi´on en la red dentro de los l´ımites de servicio, garantizando presiones m´ınimas en las viviendas m´as elevadas y presiones m´aximas en las viviendas m´as bajas, sin embargo debe priorizarse el criterio de ubicaci´on tomando en cuenta la ocurrencia de desastres naturales. De acuerdo a la ubicaci´on, los reservorios pueden ser de cabecera o flotantes. En el primer caso se alimentan directamente de la captaci´on, pudiendo ser por gravedad o bombeo y elevados o apoyados, y alimentan directamente de agua a la poblaci´on. En el segundo caso, son t´ıpicos reguladores de presi´on, casi siempre son elevados y se caracterizan porque la entrada y la salida del agua se hacen por el mismo tubo. Considerando la topograf´ıa del terreno y la ubicaci´on de la fuente de agua, en la mayor´ıa de los proyectos de agua potable en zonas rurales los reservorios de almacenamiento son de cabecera y por gravedad. El reservorio se debe ubicar lo m´as cerca posible y a una elevaci´on mayor al centro poblado.

Ing. Civil-Huancavelica

29

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y A.

C a p´ı t u l o

RESULTADOS 9.0.1.

´ FUTURA, Qm, Qmd, Qmh POBLACION

Ingreso de datos: Datos Po r t dot

206 1.35 20 100

Resultado:

´ ´ METODO DE ESTIMACION Crecimiento Aritm´etico Crecimiento Geom´etrico M´etodo de Wappaus M´etodo Exponencial M´etodo INEI promedio k2 Qm Qmd Qmh

9.0.2.

´ FUTURA POBLACION 262 269 207 270 209 244 2.7481745 0.2817 0.3662 0.7742

´ L´INEA DE CONDUCCION

Ingreso de Datos: inc´ognitas Caudal aforado H Longitud

Tuber´ıa 1 0.22 Lt/s 45.9794 m 441.1619 m

Tuber´ıa 2 0.18 Lt/s 23.98 m 221.9138 m

Resultados:

30

Tuber´ıa 3 0.40 Lt/s 77.78 m 2132.72 m

UNIDAD hab hab hab hab hab hab lt/seg lt/seg lt/seg lt/seg

9

UNH

CIVIL-HVCA

inc´ognitas Di´ametro calculado Di´ametro asumido Di´ametro interior velocidad Perdida de carga (Hf) presi´on clase serie

9.0.3.

Tuber´ıa 1 16.18 mm 1/2” 17.4 mm 0.9252 m/s 32.54 m 13.44 mca C-10 6.6

Tuber´ıa 2 14.91 mm 1/2” 17.4 mm 0.7569 m/s 11.560 m 12.44 mca C-10 6.6

Tuber´ıa 3 25.14 mm 3/4” 26.5 mm 0.7252 m/s 60.58 m 17.20 mca C-10 10

CAUDAL DE DEMANDA

Ingreso de Datos: NODO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

´ AREA(ha) 99.567 7.714 11.476 10.8115 6.940 10.428 24.658 19.965 7.2458 17.024 14.195 3.4919 4.784 6.2 5.103 15.407 10.508 14.029

PESO 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Salida de Datos:

Ing. Civil-Huancavelica

31

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y A.

UNH

CIVIL-HVCA

Nodo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Sumatoria qu(l/s/hab)

9.0.4.

A(ha) Peso 99.567 1 7.714 1 11.476 1 10.812 1 6.94 1 10.428 1 24.658 1 19.965 1 7.246 1 17.024 1 14.195 1 3.492 1 4.784 1 6.2 1 5.103 1 15.407 1 10.508 1 14.029 1

P*A 99.567 7.714 11.476 10.812 6.94 10.428 24.658 19.965 7.246 17.024 14.195 3.492 4.784 6.2 5.103 15.407 10.508 14.029 289.5472

Q(l/s) 0.2662 0.0206 0.0307 0.0289 0.0186 0.0279 0.0659 0.0534 0.0194 0.0455 0.038 0.0093 0.0128 0.0166 0.0136 0.0412 0.0281 0.0375 0.7741

0.0027

˜ DE RED DISENO

Ingreso de Datos: Cotas: Nodo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

cota(msnm) 4142.2235 4101 4056 4063 4056 4070 4081 4098 4076 4057 4059 4052 4071 4067 4063

Datos de la Tuberia:

Ing. Civil-Huancavelica

32

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y A.

UNH

CIVIL-HVCA

tub 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

ni 1 2 3 4 5 3 2 2 8 7 7 6 6 11 11 10 10 10 9 14 12 12 13 14 16 16 16 17 15 15 19

nf 2 3 4 5 6 6 7 8 9 9 10 7 11 10 12 12 13 9 14 13 13 17 16 15 15 17 18 18 18 19 18

Q(m3 /s) 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542 0.0542

L(m) 523.284 368.596 269.046 336.023 337.33 170.103 396.785 470.36 493.051 447.793 354.59 192.175 341.656 252.643 262.963 313.156 251.497 218.72 179.18 134.598 199.61 507.79 167.11 339.332 263.91 344.54 413.15 309.71 267.55 102.7 269.67

K(m) 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015 0.0000015

Klocal 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Demandas: Nodo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Demanda(l/s) 0.2662 0.0206 0.0307 0.0289 0.0186 0.0279 0.0659 0.0534 0.0194 0.0455 0.038 0.0093 0.0128 0.0166 0.0136 0.0412 0.0281 0.0375

Resultado: Ing. Civil-Huancavelica

33

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y A.

UNH

CIVIL-HVCA

Cota piezometrica y Presi´on: NODO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

´ COTA PIEZOMETRICA 4142.2235 4142.026187 4123.750755 4121.585445 4120.827177 4121.001321 4121.042899 4123.968061 4116.910762 4116.381526 4116.317338 4115.171942 4115.095072 4115.168518 4113.675741 4113.794919 4113.579254 4113.53102 4113.478682

´ PRESION 0 41.0262 67.7508 58.5854 64.8272 51.0013 40.0429 25.9681 40.9108 59.3815 57.3173 63.1719 44.0951 48.1685 50.6757 51.7949 55.5793 59.531 57.4787

Caudal y velocidad:

Ing. Civil-Huancavelica

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ABASTECIMIENTO DE AGUA Y A.

UNH

CIVIL-HVCA

Tub 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

CAUDAL(m3 /seg) 0.000774 0.000175 0.000065 0.000034 0.000005 0.00009 0.000182 0.000151 0.000085 0.000066 0.000081 -0.000007 0.000083 -0.000004 0.000042 0.000041 0.000047 -0.00003 0.000068 0.000013 0.000009 0.000035 0.00006 0.000042 0.000015 0.000015 0.000016 0.000009 0.000012 0.000029 -0.000009

CAUDAL(l/seg) 0.7742 0.1755 0.0646 0.0339 0.005 0.0903 0.1815 0.151 0.0851 0.0663 0.0808 -0.0065 0.0832 -0.0039 0.0416 0.0407 0.0465 -0.0297 0.0683 0.0132 0.0094 0.0349 0.0598 0.0423 0.0146 0.0155 0.0161 0.0091 0.0117 0.0286 -0.0089

VELOCIDAD(m/s) 0.1397 0.7379 0.2716 0.1425 0.0209 0.3797 0.7634 0.6351 0.3579 0.2787 0.34 0.0274 0.3498 0.0163 0.1747 0.1713 0.1957 0.1248 0.2872 0.0555 0.0396 0.1466 0.2517 0.1779 0.0614 0.0652 0.0679 0.0385 0.0493 0.1203 0.0374

Diametro:

Ing. Civil-Huancavelica

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ABASTECIMIENTO DE AGUA Y A.

UNH

CIVIL-HVCA

D(mm) 84 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4

9.1.

DN 3 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2. 1/2.

DI 85.6 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17

RESERVORIO

Se dise˜ na el reservorio en el caso de la red de distribuci´on 2, con el caudal de dise˜ no igual al de la l´ınea de conducci´on, entonces: Qm = 0,28l/s Qof erta = 0,47l/s Qdemanda = 0,77l/s Qdise˜ no = Qdemanda + 15(Qm)/100 Qdise˜ no = 0,81l/s Basumido = 3m BordeLibre = 0,3m Como vemos la Red si necesita un reservorio debido a que el caudal de demanda es mayor que el caudal de oferta, por ende: RESERVORIO DE FORMA CILINDRICA:

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ABASTECIMIENTO DE AGUA Y A.

UNH

CIVIL-HVCA

Figura 9.1: Reservorio Cuadrado SIENDO: V ol = h ∗ (B 2 ) h = V ol/(B 2 ) Donde: B = Base h = altura Resultados

Hora 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

FACTOR 0.11 0 0 0 0.86 1.5 1.5 1.52 2.49 0.71 0.38 1.5 1.5 1.5 1.13 2.59 1.4 0.38 1.5 1.5 1.01 0.64 0.29 0

Ing. Civil-Huancavelica

QD(l/s) 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81

QO(l/s) 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47

37

F*QD 0.1 0.0 0.0 0.0 0.7 1.2 1.2 1.2 2.0 0.6 0.3 1.2 1.2 1.2 0.9 2.1 1.1 0.3 1.2 1.2 0.8 0.5 0.2 0.0

DIF 0.4 0.5 0.5 0.5 -0.2 -0.7 -0.7 -0.8 -1.5 -0.1 0.2 -0.7 -0.7 -0.7 -0.4 -1.6 -0.7 0.2 -0.7 -0.7 -0.3 0.0 0.2 0.5

Vol(m3) 2.7 3.4 3.4 3.4 -1.6 -5.4 -5.4 -5.5 -11.1 -0.8 1.2 -5.4 -5.4 -5.4 -3.2 -11.7 -4.8 1.2 -5.4 -5.4 -2.5 -0.3 1.7 3.4

Alt(m) 0.30 0.38 0.38 0.38 -0.18 -0.60 -0.60 -0.61 -1.24 -0.08 0.13 -0.60 -0.60 -0.60 -0.36 -1.30 -0.53 0.13 -0.60 -0.60 -0.28 -0.04 0.19 0.38

Cond sube sube sube sube baja baja baja baja baja baja sube baja baja baja baja baja baja sube baja baja baja baja sube sube

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y A.

UNH

CIVIL-HVCA

Hora 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Hfinal(m) 1.60 1.68 1.68 1.68 1.12 0.70 0.70 0.69 0.06 1.22 1.43 0.70 0.70 0.70 0.94 0.00 0.77 1.43 0.70 0.70 1.02 1.26 1.49 1.68

Gr´afico

Figura 9.2: Hora vs Altura

Ing. Civil-Huancavelica

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ABASTECIMIENTO DE AGUA Y A.

UNH

CIVIL-HVCA

DIMENSIONES FINALES: BL = 0,4m h = 1,3m ht = 1,7m D/h = 1,76 Amayor = 9m2 ´ DISCUSION:Como vemos la altura y el diametros hallados satisfacen la demanda de agua que hay en la Red de distribuci´on 2, adem´as la relaci´on de D/h esta entre el rango establecido en las normas de (0.5-3).

Ing. Civil-Huancavelica

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ABASTECIMIENTO DE AGUA Y A.

C a p´ı t u l o

10

CONCLUSIONES El anexo de San Juan de Patapuquio cuenta con un sistema de agua potable, pero previa una reuni´on con los comuneros de la comunidad y con la participaci´on de cada uno de ellos, nos supo manifestar que el agua no los abastece a toda la comunidad, tambi´en manifestaron que en algunos meses del a˜ no solo sale aire, por tal raz´on decimos corregir toda el dise˜ no de red en dicho anexo. Con este proyecto se pretende que el sistema de abastecimiento de agua potable pueda ser mejorado por los propios habitantes del anexo de San Juan de Patapuquio. Para conseguir este cambio de conducta respecto al agua en la poblaci´on en la que se va a poner en marcha el mejoramiento del sistema de abastecimiento de agua potable, ser´a necesario desarrollar t´ecnicas para la participaci´on ciudadana, concienciar a la comunidad de respetar las instalaciones, de mantener las leyes, lo que va a requerir un duro y largo trabajo durante la implementaci´on del sistema y posteriormente. Para la realizaci´on de este proyecto, teniendo en cuenta la ubicaci´on del proyecto y el grado de desarrollo de la comunidad a la que va dirigido, no se han seleccionado las mejores opciones t´ecnicamente posibles en todos los casos sino las m´as viables tanto econ´omicamente, por cuestiones de accesibilidad a la consecuci´on de los materiales empleados, como por el nivel de conocimientos t´ecnicos de la poblaci´on y para poder cumplir la premisa de la autogesti´on del sistema una vez construido y puesto en marcha. Para la toma de decisiones en la planificaci´on del proyecto ha sido muy relevante las encuestas de poblaciones realizado in situ y toda la informaci´on obtenida en campo relacionada. Con los resultados obtenidos podemos tener el dato m´as importante para el dise˜ no de un sistema de agua potable. Para ello podemos realizar como recomendaci´on un promedio entre los valores obtenidos con cada m´etodo o en funci´on de la importancia del proyecto de agua potable, establecer la poblaci´on de dise˜ no.

40

Bibliograf´ıa [1] Box, G. E. P. and Jenkins, G. M. (1970).Time Series Analysis: Forecasting and Control.Series in Probability and Statistics. Holden-Day, U.S.A., first edition. [2] Ross, S. M. (1996).Stochastic Processes.John Wiley and Sons, Inc., New York, second edition. [3] Mohammad Valipour.HANDBOOK OF HYDROLOGIC ENGINEERING PROBLEMS first edition. [4] Prof. Rafael de Arce, Prof. Ram´on Mah´ıa, Dpto. Econom´ıa Aplicada U.D.I. Econometr´ıa e Inform´atica, (M´exico-2010) M odelos Arima, UNAM-M´exico.

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C a p´ı t u l o

11

ANEXO 11.0.1.

´ FUTURA, Qm, Qmd, Qmh POBLACION

# −∗− c o d i n g : u t f −8 −∗− future import d i v i s i o n from from math import exp , c e i l p = 206 r = 1.35 t = 20 pf1 = pf2 = pf3 = pf4 = pf5 = ppf = print print print print print print

p ∗ ( 1 + r ∗ t / 100 ) p ∗ ( 1 + r / 100) ∗∗ t p ∗ exp ( ( r / 100) ∗ t ) p ∗ ( ( 2 0 0 + r /100 ∗ t ) / (200 − r /100 ∗ p ∗ ( 1 + r /100) ( round ( p f 1 ) + round ( p f 2 ) + round ( p f 3 ) + ’ crecimiento aritmetico : ’ , c e i l ( pf1 ) , ’ crecimiento geometrico : ’ , c e i l ( pf2 ) , ’ Met . E x p o n e n c i a l : ’ , c e i l ( pf3 ) , ’ Met . Wappaus : ’ , c e i l ( pf4 ) , ’ Met . INEI : ’ , c e i l ( pf5 ) , ’ Prom : ’ , c e i l ( ppf ) ,

ppf = ppf dot = 180 k1 = 1 . 3 i f ppf >= 1 0 0 0 0 0 : k2 = 2 . 5 else : 42

t )) round ( p f 4 ) + round ( p f 5 ) ) / 5 ’ hab ’ #redondea h a c i a a r r i b a ’ hab ’ ’ hab ’ ’ hab ’ ’ hab ’ ’ hab ’

UNH

CIVIL-HVCA

k2 = (27 5 − ( 0 . 7 5 ∗ ppf / 1 0 0 0 ) ) / 100 p r i n t ’ k2 : ’ , k2 Qm = ppf ∗ dot / 86400 Qmd = k1 ∗ Qm Qmh = k2 ∗ Qm p r i n t ’Qm: ’ , Qm, ’ l t / dia ’ p r i n t ’Qmd: ’ , Qmd, ’ l t / dia ’ p r i n t ’Qmh: ’ , Qmh, ’ l t / dia ’

11.0.2.

´ LINEA DE CONDUCCION

# −∗− c o d i n g : u t f −8 −∗− future import d i v i s i o n from from math import l o g 1 0 , pi , s q r t import numpy as np Q = 0 . 0 1 3 5 5 #mˆ3/ s L = 560 #(metros ) ks = 1 . 5 E−6 #(metros ) g = 9 . 8 1 #m/ s h f = 40 #(metros ) v i s c o s i d a d = 1 . 0 0 2E−6 dat = np . g e n f r o m t x t ( ’ dato . txt ’ ) Q = dat [ 1 : , 2 ] h f = abs ( dat [ 1 : , 0 ] − dat [ 1 : , 1 ] ) L = dat [ 1 : , 3 ] T = dat [ 1 : , 4 ] ks = dat [ 1 : , 5 ] #C a l c u l o de l a v i s c o s i d a d diame tro = [ ] f o r i i n range ( l e n (Q) ) : v i s c o s i d a d = ( 1 . 1 4 − 0 . 0 3 1 ∗ (T[ i ] − 1 5) + 0 . 0 0 0 6 8 ∗ (T[ i ] − 1 5 ) ∗ ∗ 2 ) ∗ error = 1.1 d = 0.1 w h i l e e r r o r >= 0 . 0 0 0 0 0 1 : D = d M = ( g ∗ p i ∗∗2) / ( 8 ∗ L [ i ] ∗ (Q[ i ] ∗ ∗ 2 ) ) a r e a = ( p i ∗ D∗∗2) / 4 v e l o c i d a d = Q[ i ] / a r e a Re = ( v e l o c i d a d ∗ D) / v i s c o s i d a d d=(( −2 ∗ l o g 1 0 ( ( ks [ i ] / ( 3 . 7 ∗ D) ) + 2 . 5 1 / ( Re ∗ s q r t (M ∗ h f [ i ] e r r o r = abs ( d − D) Ing. Civil-Huancavelica

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ABASTECIMIENTO DE AGUA Y A.

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CIVIL-HVCA

diametro . append (D) p r i n t ”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−” print ’ h f (m) D i m e t r o (mm) ’ p r i n t ”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−” f o r i i n range ( l e n (Q) ) : p r i n t ” %.4 f” %h f [ i ] , ’ \ t ’ , ” %.4 f ” %(diametro [ i ] ∗ 1000) p r i n t ”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−”

11.0.3.

RESERVORIO

# −∗− c o d i n g : u t f −8 −∗− future import d i v i s i o n from import numpy as np from math import c e i l dat=np . g e n f r o m t x t ( ’ dato . txt ’ ) hora = dat [ 1 : , 0 ] f a c t o r = dat [ 1 : , 1 ] Qof = 0 . 4 7 #l / s Qd = 1 . 4 6 6 #l / s QR = 50 #m3 Qi = 50 #m3 b l = 0 . 5 #m L1 = 7 #m L2 = 5 #m a r e a = L1 ∗ L2 Qdd = [ ] Qds = [ ] volumen = [ ] h = [] volacum = [ ] hacum = [ ] hhacum = [ ] f o r i i n range ( l e n ( hora ) ) : c = Qd ∗ f l o a t ( f a c t o r [ i ] ) c c = Qof − c i f i == 0 : v o l = c c ∗ 2 ∗ 3600 / 1000 else : v o l = c c ∗ abs ( hora [ i ] − hora [ i −1]) ∗ 3 . 6 Qdd . append ( c ) Ing. Civil-Huancavelica

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ABASTECIMIENTO DE AGUA Y A.

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Qds . append ( c c ) volumen . append ( v o l ) h . append ( v o l / a r e a ) i f i == 0 : vv = v o l else : vv = v o l + np . sum ( volacum [ i −1]) volacum . append ( vv ) hacum . append ( vv / a r e a ) hhacum . append ( abs ( vv / a r e a ) ) #h d j d j mayor = c e i l (max( hhacum ) ) hsum = [ ] f o r i i n range ( l e n ( hora ) ) : hsum . append ( hacum [ i ] + mayor )

p r i n t ’ \ n\n ’ p r i n t”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− p r i n t ” AREA Qd∗ F a c t o r Qdif volumen h” p r i n t”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− f o r i i n range ( l e n ( hora ) ) : i f i < 0: p r i n t ’ %.4 f ’ %area , ’ \ t ’ , ’ %.4 f ’ %Qdd [ i ] , ’ \ t ’ , ’ %.4 f ’ %Qds [ i ] , ’ \ t ’ , ’ %. else : p r i n t ’ %.5 f ’ %area , ’ \ t ’ , ’ %.5 f ’ %Qdd [ i ] , ’ \ t ’ , ’ %.5 f ’ %Qds [ i ] , ’ \ t ’ , ’ %. p r i n t”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− print ’\n ’ p r i n t”−−−−−−−−−−−−−−” p r i n t ” Vacum(mˆ 3 ) ” p r i n t”−−−−−−−−−−−−−−” f o r i i n range ( l e n ( hora ) ) : print ’ %.4 f ’ %volacum [ i ] p r i n t”−−−−−−−−−−−−−−” p r i n t ’ Lado 1 : ’ , L1 , ’m’ p r i n t ’ Lado 2 : ’ , L2 , ’m’ p r i n t ’ A l t u r a Total : ’ , max( hsum ) + bl , ’m’ p r i n t ’ Volumen Total : ’ , (max( hsum ) + b l ) ∗ a r e a + QR + Qi , ’mˆ 3 ’

11.0.4.

CAUDAL DE DEMANDA

# −∗− c o d i n g : u t f −8 −∗− future import d i v i s i o n from import numpy as np Ing. Civil-Huancavelica

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ABASTECIMIENTO DE AGUA Y A.

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dat = np . g e n f r o m t x t ( ’ dato . txt ’ ) nodo = dat [ 1 : , 0 ] a r e a = dat [ 1 : , 1 ] peso = dat [ 1 : , 2 ] Qmh = 0 . 7 7 4 1 #( l / d i a ) #SOLUCION PA = [ ] f o r i i n range ( l e n ( nodo ) ) : PA. append ( f l o a t ( a r e a [ i ] ∗ peso [ i ] ) ) suma = sum (PA) qu = Qmh / suma demanda = [ ] f o r i i n range ( l e n ( nodo ) ) : demanda . append (PA[ i ] ∗ qu ) suma2 = sum ( demanda ) #RESULTADOS r e s u l = [ nodo , area , peso , PA] r e s u l t a d o = open ( ’ Caudales de Demanda . txt ’ , ’w’ ) r es ul ta do . write (”\n”) r e s u l t a d o . w r i t e(”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−\n ” ) resultado . write (” Nodo A( ha ) Peso P∗A Q( l / s )\ n ” ) r e s u l t a d o . w r i t e(”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−\n ” ) f o r j i n range ( l e n ( nodo ) ) : re s ul ta do . write (”\ t ”) f o r i i n range ( 4 ) : r e s u l t a d o . w r i t e ( s t r (” %.3 f” %r e s u l [ i ] [ j ] ) ) r es ul ta do . write (”\ t ”) r e s u l t a d o . w r i t e ( s t r ( ” \ t %.4 f” %demanda [ j ] ) ) r es ul ta do . write (”\n”) r e s u l t a d o . w r i t e(”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−\n ” ) r e s u l t a d o . w r i t e ( ” \ tSumatoria \ t \ t ” ) r e s u l t a d o . w r i t e ( s t r (” %.4 f \ t” %suma ) ) r e s u l t a d o . w r i t e ( s t r (” %.4 f \n” %suma2 ) ) r e s u l t a d o . w r i t e(”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−\n ” ) r e s u l t a d o . w r i t e ( ” \ tqu ( l / s /hab ) : \ t ” ) r e s u l t a d o . w r i t e ( s t r (” %.4 f \n” %qu ) ) r e s u l t a d o . w r i t e(”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−\n ” ) resultado . close ()

Ing. Civil-Huancavelica

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11.0.5.

CIVIL-HVCA

´ RED DE DISTRIBUCION

# −∗− c o d i n g : u t f −8 −∗− from future import d i v i s i o n import numpy as np from math import pi , l o g 1 0 , s q r t from numpy import l i n a l g #INGRESO DE DATOS NN=13 #n m e r o de nodos con c o t a s p i e z o m t r i c a s d e s c o n o c i d a s NT=22 #n m e r o de t u b e r i a s NS=1 #n m e r o de nodos con c o t a s p i e z o m t r i c a s c o n o c i d a s n=2 v i s c o s i d a d =1.002E−6 dat=np . g e n f r o m t x t ( ’ dato . txt ’ ) tub=dat [ 1 : , 0 ] n i=dat [ 1 : , 1 ] n f=dat [ 1 : , 2 ] L=dat [ 1 : , 3 ] D=dat [ 1 : , 4 ] K=dat [ 1 : , 5 ] KL=dat [ 1 : , 6 ] nod=np . g e n f r o m t x t ( ’ c o t a . txt ’ ) c o t a=nod [ 1 : , 1 ] nod=np . g e n f r o m t x t ( ’ demanda . txt ’ ) demanda=nod [ 1 : , 1 ] #ARMANDO LAS MATRICES #At cero =[] f o r i i n range (NT) : c = [ 0 ] ∗ (NN+NS) f=i n t ( n i [ i ] ) f f =i n t ( n f [ i ] ) c [ f −1]=−1 c [ f f −1]=1 c e r o . append ( c [ NS :NN+NS ] ) #A12 A12=np . matrix ( c e r o ) #A21 A21=A12 .T

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#A10 a10 = [ ] f o r i i n range (NS ) : c = [ 0 ] ∗NT f o r j i n range (NT) : i f n i [ j ] == i +1: c [ j ]=−1 e l i f n f [ j ] == i +1: c[j] = 1 a10 . append ( c ) A10=np . matrix ( a10 ) . T #I cero =[] f o r i i n range (NT) : c = [ 0 ] ∗NT c e r o . append ( c ) f o r i i n range (NT) : c e r o [ i ] [ i ]=1 I=np . matrix ( c e r o ) #N cero =[] f o r i i n range (NT) : c = [ 0 ] ∗NT c e r o . append ( c ) f o r i i n range (NT) : c e r o [ i ] [ i ]=n N=np . matrix ( c e r o ) #Ho=m a t r i z de c o t a s Hoo = [ ] f o r i i n range (NS ) : c=c o t a [ i ] Hoo . append ( c ) Ho=np . matrix ( Hoo ) . T #q=m a t r i z de demanda demandaaa = [ ] f o r i i n range (NN) : c=demanda [ i ] / 1 0 0 0 demandaaa . append ( c ) q=np . matrix ( demandaaa ) . T #CAUDALES INICIALES Qrr = [ 0 . 1 ] ∗NT

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Qnext=np . matrix ( Qrr ) . T p r i n t”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−” print ” A12” p r i n t A12 p r i n t ”” print ” A21” p r i n t A21 p r i n t ”” print ” A10” p r i n t A10 p r i n t ”” print ” I” print I p r i n t ”” print ” N” print N p r i n t ”” p r i n t ” Demanda” print q p r i n t ”” p r i n t ” Cota ” p r i n t Ho p r i n t ”” #PROCESO ITERATIVO c t=1 e r r o o o r =1 w h i l e e r r o o o r >=0.0001: Qqq=(abs ( Qnext ) ) . T. t o l i s t ( ) Q=Qqq [ 0 ] velocidadd =[] reynoldd =[] f f i n a l =[] a lp h a = [ ] beta =[] hf =[] a11 = [ ] f o r i i n range (NT) : f =0.015 e r r o r =1 c t t t =0 w h i l e e r r o r >=0.000001: F=f #v e l o c i d a d a r e a=p i ∗ ( (D[ i ] / 1 0 0 0 ) ∗ ∗ 2 ) / 4 v e l o c i d a d=Q[ i ] / a r e a

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#r e y n o l d r e y n o l d=v e l o c i d a d ∗(D[ i ] / 1 0 0 0 ) / v i s c o s i d a d #e c u a c i o n de i t e r a c i o n f =(−2∗ l o g 1 0 (K[ i ] / ( 3 . 7 ∗ (D[ i ] / 1 0 0 0 ) ) + ( 2 . 5 1 / ( r e y n o l d ∗ s q r t (F) ) ) ) ) ∗ ∗ − e r r o r=abs ( f−F) i f c t t t ==30: break p r i n t ” s e paso de 30 i t e r a c i o n e s ” #alpha , beta y h f f f i n a l . append ( f ) v e l o c i d a d d . append ( v e l o c i d a d ) r e y n o l d d . append ( r e y n o l d ) alph =( f ∗L [ i ] / (D[ i ] / 1 0 0 0 ) ) / ( 2 ∗ 9 . 8 1 ∗ a r e a ∗∗2) b et =(( v e l o c i d a d ∗ ∗ 2 / ( 2 ∗ 9 . 8 1 ) ) ∗KL[ i ] ) ∗ 1 0 h=alph ∗Q[ i ] ∗ ∗ 2 alpha . append ( alph ) beta . append ( b et ) h f . append ( h ) c=alph ∗Q[ i ]+ b et a11 . append ( c )

hf

p r i n t ”” p r i n t ”” p r i n t ”ITERACION : ” , c t p r i n t”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−” p r i n t”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−” p r i n t ” tub Caudal (mˆ3/ s ) f V e l o c i d a d (m/ s ) alpha b eta ” p r i n t”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−”

f o r i i n range (NT) : p r i n t ( ’ %1.1 i ’ %tub [ i ] ) , ’ \ t ’ , ’ % . 6 f ’ %Q[ i ] , ’ \ t ’ , ’ % . 6 f ’ % f f i n a l [ i ] , ’ \ t ’

#A11 cero =[] f o r i i n range (NT) : c = [ 0 ] ∗NT c e r o . append ( c ) f o r i i n range (NT) : c e r o [ i ] [ i ]= a11 [ i ] A11=np . matrix ( c e r o ) p r i n t ”” p r i n t ” Matriz A11” p r i n t”−−−−−−−−−−−” p r i n t A11 p r i n t ””

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p r i n t”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−”

#desde a q u i Qac=np . matrix (Q) . T Hnext=−((A21 ∗(N∗∗ −1)∗(A11∗∗−1)∗A12)∗∗ −1)∗(A21 ∗(N∗∗ −1)∗(Qac+(A11∗∗−1)∗A1 Qnext=(I−N∗∗−1)∗Qac−(N∗∗ −1)∗(A11∗∗ −1)∗(A12∗Hnext+A10∗Ho) a=(abs ( Qnext)−abs ( Qac ) ) e r r o o o r=round ( l i n a l g . norm ( a ) , 1 0 ) c t=c t+1 i f c t ==50: break p r i n t ”VUELVE A INGRESAR LOS DATOS Y VERIFICA BIEN” print ” error : ” , errooor p r i n t ”” print ” Hnext ” print ” −−−−−−−” p r i n t Hnext p r i n t ”” print ” Qnext ” print ” −−−−−−−” p r i n t Qnext p r i n t”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−” p r i n t ”” p r i n t”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−” print ” RESULTADOS FINALES” p r i n t”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−” print ” NODO COTA PIEZOMETRICA PRESION” Hnextt=Hnext .T. t o l i s t ( ) Hnext=Hnextt [ 0 ] Hnext=Ho .T. t o l i s t ( ) [ 0 ] + Hnext #c o t a p i e z o m t r i c a presion =[] f o r i i n range (NN+NS ) : p r e s i o n . append ( Hnext [ i ]− c o t a [ i ] ) f f =r an g e (NN+NS+1) f o r i i n range (NN+NS ) : print ( ’ %1.1 i ’ % f f [ i + 1 ] ) , ( ’ %1.4 f ’ %p r e s i o n [ i ] )

%1.6 f ’ %Hnext [ i ] ) , ( ’

p r i n t”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−” print ” Tub CAUDAL(mˆ3/ s e g ) CAUDAL( l / s e g ) ” Qnextt=Qnext .T. t o l i s t ( ) Qnext=Qnextt [ 0 ] f o r i i n range (NT) :

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print ( ’ %1.1 i ’ %tub [ i ] ) , ( ’ %1.6 f ’ %Qnext [ i ] ) , ( ’ %1.4 f ’ %(Qnext [ i ] ∗ 1 0 0 0 ) ) p r i n t”−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−”

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