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TEMA:EVALUACIÓN Y PROPUESTA DE LA EFICIENCIA HIDRÁULICA DEL SISTEMA DE
ABASTECIMIENTO DE AGUA VILCANOTA E. P.S. SEDA CUSCO GARANTIZANDO UN PERIODO DE VIDA ÚTIL DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO
PERCY DIAZ ORTIZFABRICIO OLIVERA TAPIA
CUSCO, NOVIEMBRE DEL 2014
RESUMEN
• El presente trabajo de tesis: “Evaluación y propuesta de la eficiencia hidráulica del sistema de abastecimiento de agua Vilcanota EPS (empresa prestadora de servicios) Seda cusco, garantizando un periodo de vida útil del sistema de abastecimiento (estación de bombeo, línea de aducción)”, investiga el sistema de abastecimiento actual y se le compara con el expediente técnico para poder conocer la eficiencia de la operación del sistema, y brindar propuestas de solución para mejorar su funcionamiento.
INTRODUCCIÓN
• El agua potable es un elemento vital para el ser humano, por ello es de gran importancia que llegue a todo lugar donde el ser humano habite ya sea por medio de la fuerza de la gravedad o por bombeo.
En un sistema de abastecimiento de agua puede requerirse estaciones de bombeo para llevar este recurso fundamental desde un punto “A” a un punto “B” pues las instalaciones de bombeo se emplean en el funcionamiento de los diversos componentes de un sistema de agua potable y/o aguas residuales
GRAFICO 02
GRAFICO 01
DEPTO. DE OPERACIONES
EF CATASTRO TECNICO
GERENCIA DE OPERACIONES
PICOL-LARAPA
SAN JERONIMO
R-124500 m3
CAMPIÑA ALTA
SAN SEBASTIAN
R-103000 m3
SANTIAGO
MARGEN DERECHA HUATANAY
R-131600 m3
QUENCORO
SAN JERONIMO
S.E. LT 33Kw
QOLLANA
EB-3
HUACARPAY
POBLADO
HUACARPAY
LAGUNA DE
EB-2RUMICOLCA
PIÑIPAMPA
CAPTACION
POZOS TUBULARES
GRAFICO N° 03 fuente :gerencia y dpto de operaciones EPS. SEDA CUSCO
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
La ciudad del Cusco cuenta con el servicio de agua potable a partir de cuatro sistemas de abastecimiento:
Aforo promedio anual(2000)
TABLA N° 01
fuente :Superintendencia Nacional De Servicios De Saneamiento Sunass/Sistemas De Abastecimiento De Agua Del Cusco
1.1 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA1.1.1.1 UBICACIÓN GEOGRÁFICA
El Sistema Vilcanota esta ubicado en el departamento de Cusco ,Provincia de Cusco y Quispicanchis ,Distritos Andahuaylillas , distritos de la ciudad del Cusco (Santiago, Wanchaq, San Sebastián y San Jerónimo) y esta compuesto por
COTA TERRENO LONGUITUD
3084.204
3102.6723102.672
3221.063221.06
3421.869
2370.25
3690.32
22717.98
QUEROWASI-SECCSENCALLA-PIÑIPAMPA-ANDAHAYLILLAS
RUMICOLCA-ANDAHUAYLILLASRUMICOLCA-ANDAHUAYLILLAS
CCOLLANA -SAN JERONIMOCCOLLANA -SAN JERONIMO
PICOL ORCONPUCJIO-SAN JERONIMOESTACION DE BOMEO 03
A RESERVORIO 12
CAPTACION A
ESTACION DE BOMEO 02ESTACION DE BOMEO 02ESTACION DE BOMEO 03
UBICACIÓNUBICACIÓN
GRAFICO N° 04 fuente :Superintendencia nacional de servicios de saneamiento SUNASS
TABLA N°2 fuente :Elaboracion Propia
CAPTACIÓN DE AGUAS SUB-SUPERFICIALES DEL ACUÍFERO PIÑIPAMPA VÍA POZOS TUBULARES
A) CAPTACIÓN DE AGUAS
GRAFICO 05 : EB1 Piñipampafuente :Superintendencia nacional de servicios de saneamiento SUNASS
GRAFICO 06: Tuberías hierro dúctilfuente : Elaboracion propia
CAPTACIÓN • 04 pozos de captación con profundidad promedio de perforación de 65 m
POZO TUBULAR ESTE (M) NORTE(M) COTA TERRENO (M)
Pozo 01 210,038.48 E 8’489,636.21 N 3,083.69 (M)
Pozo 02 210,086.49 E 8’489,472.40 N 3,083.94 (M)Pozo 03 210,128.78 E 8’489,330.25 N 3,084.58 (M)
Pozo 04 210,159.87 E 8’489,192.96 N 3,084.69 (M)
• RIO VILCANOTA• POZOS
• PUENTE DE ACCESO
GRAFICO 07 : POZOS PIEZOMETROS Piñipampafuente :ELABORACION PROPIA
TABLA N°3 fuente :Elaboracion Propia
• ESTA UBICADA EN LAS PROXIMIDADES DE LA LAGUNA DE HUACARPAY CUENTA CON (2 EQUIPOS DE BOMBEO CON POTENCIA ABSORBIDA POR BOMBA DE 961 KW Y CAUDAL DE IMPULSIÓN 375 L/S CADA UNO) GRAFICO 08 : EB2
RUMICOLCAE fuente :SUNASS (SUPERINTENDENCIA DE SERVICIOS DE SANEAMIENTO)
• COORDENADAS UTM:• ESTE: 208,788.41• NORTE : 8’490,778.06
B) ESTACIÓN DE BOMBEO 02 «RUMICOLCA»
• REGIÓN: CUSCO• PROVINCIA :QUISPICANCHIS• DISTRITO: ANDAHUAYLILLAS• LOCALIDAD : RUMICOLCA
GRAFICO 09 : EB2 RUMICOLCAE fuente :SUNASS (SUPERINTENDENCIA DE SERVICIOS DE SANEAMIENTO)
ESQUEMA GENERAL ESTACIÓN DE BOMBEO 02 «RUMICOLCA»
GRAFICO 10 : ESQUEMA GENERAL EB2 RUMICOLCA fuente E.P.S SEDA CUSCO JEFATURA DE OPERACIONES)
• SE TIENE EN DICHA ESTACIÓN DE BOMBEO 03 2 EQUIPOS DE BOMBEO CON POTENCIA ABSORBIDA POR LA BOMBA DE 1200 KW Y CAUDAL DE IMPULSIÓN 375 L/S CADA UNO).
• REGIÓN: CUSCO• PROVINCIA :CUSCO• DISTRITO: SAN JERÓNIMO• LOCALIDAD : COLLANA
• COORDENADAS UTM• ESTE: 189,82 M• NORTE : 8’500,860
B) ESTACIÓN DE BOMBEO 03 «COLLANA »
GRAFICO 11 : ELECTRO BOMBA DE COLLANAfuente :ELABORACION PROPIA
ESQUEMA GENERAL ESTACIÓN DE BOMBEO 03 «COLLANA»
GRAFICO 12 : ESQUEMA GENERAL EB3 COLLANAfuente E.P.S SEDA CUSCO JEFATURA DE OPERACIONES)
• La línea de impulsión del sistema Vilcanota está constituida por tubería de hierro dúctil, de 700 mm (28 pulgadas) de diámetro, en una longitud de 28,780 m, tiene una antigüedad de 14 años y se encuentran en regular estado de conservación.
• Tenemos conocimiento previo que el sistema de abastecimiento Vilcanota ya tiene más de 10 años de funcionamiento y no hay trabajos de investigación de análisis integral del estado de funcionamiento de dicho sistema, todo material al pasar el tiempo tiende a deteriorase y su periodo de vida útil es afectado, por ello se pretende obtener resultados al evaluar la eficiencia hidráulica del sistema de abastecimiento de agua Vilcanota y de acuerdo a estos resultados conocer la situación real del sistema y alcanzar propuestas de solución.
1.1.1.2 DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN ACTUAL
GRAFICO 13: TUBERÍA HIERRO FUNDIDOfuente : Elaboracion Propia
GRAFICO 14: ELECTROBOMBA (PINIPAMPA)fuente : Elaboracion Propia
GRAFICO 15: VALVULA DE DESCARGA MARIPOSAfuente : Elaboracion Propia
GRAFICO 16: ARBOL DE DESCARGA EB2
RUMICOLCA fuente : Elaboracion Propia
• FORMULACIÓN INTERROGATIVA DEL PROBLEMA GENERAL
• ¿Cuál es la Eficiencia Hidráulica del Sistema de Abastecimiento Vilcanota y de qué manera poder evaluar y mejorar dicho sistema para ampliar su vida útil del sistema?
1.1.2 FORMULACIÓN INTERROGATIVA DEL PROBLEMA GENERAL
PREGUNTAS PREGUNTA ESPECIFICA N°1.- ¿De qué manera la Cavitación en las bombas
afecta en la eficiencia hidráulica de todo el Sistema de Abastecimiento de Agua Vilcanota?
PREGUNTA ESPECIFICA N°2.- ¿Cuáles son las Condiciones de Operación Óptima para obtener un adecuado rendimiento de los equipos de bombeo de todo el Sistema de Abastecimiento Vilcanota?
PREGUNTA ESPECIFICA N°3.- ¿Cómo afecta el coeficiente de Hazen Williams “C ” para las condiciones de capacidad hidráulica (gasto, caudal) de las tubería de todo el Sistema de Abastecimiento Vilcanota?
PREGUNTA ESPECIFICA N°4.- ¿De qué manera afectan las Pérdidas de Carga en la eficiencia hidráulica del Sistema de Abastecimiento de agua Vilcanota?
PREGUNTA ESPECIFICA N°5.- ¿De qué manera afecta el Tiempo (horas) de Bombeo en la eficiencia hidráulica del Sistema de Abastecimiento Vilcanota?
PREGUNTA ESPECIFICA N°6.- ¿De qué manera la Altura Dinámica Total (ADT) influye en el rendimiento y eficiencia hidráulica del Sistema de Abastecimiento Vilcanota?
1.2 JUSTIFICACIÓN
• JUSTIFICACIÓN TÉCNICA • JUSTIFICACIÓN SOCIAL• JUSTIFICACIÓN POR VIABILIDAD• JUSTIFICACIÓN POR RELEVANCIA
1.3 LIMITACIONES
• 1.3.1. LIMITACIONES DEMOGRÁFICAS• La investigación se realizó en la ciudad del Cusco - Perú y los resultados serán verídicos
sólo para el Sistema de Abastecimiento Vilcanota, debido a que los aspectos de la zona son únicos, por ende los resultados no podrán ser tomados en cuenta en otras zonas geográficas, pero pueden servir como base para estudios de investigación relacionados con la Eficiencia Hidráulica.
• 1.3.2. LIMITACIONES DE ESTUDIO• La investigación se limita solo a aspectos de eficiencia hidráulica desde los pozos de
Piñipampa hasta el reservorio R- 12 y no se considera la línea de distribución del sistema de abastecimiento Vilcanota, los resultados no podrán utilizarse en otro tipo de estudio que no guarde relación con la siguiente tesis.
• 1.3.3. LIMITACIONES TÉCNICAS• Los investigadores sólo tenemos acceso en horarios que el personal está disponible
siempre estamos en supervisión de un personal autorizado para poder manipular los equipos y acceder a la información. Debemos señalar que la información que tiene la EPS Seda Cusco, es manual y no tiene una base de datos electrónica que facilite el procesamiento y la obtención de resultados.
1.4 OBJETIVOS • Evaluar y analizar la Eficiencia Hidráulica del Sistema
de Abastecimiento Vilcanota para ampliar la vida útil del sistema y proponer alternativas de solución para un periodo de vida útil
La eficiencia hidráulica de la línea de aducción del sistema de abastecimiento Vilcanota es más eficiente en presiones, perdidas de carga, caudales, puntos de operación de la bomba, velocidades, al comparar la operación actual del sistema con el expediente técnico.
1.4 HIPOTESIS
• OBJETIVOS ESPECÍFICOSDeterminar la Cavitación que pueda existir en las estaciones de bombeo del Sistema De Agua Abastecimiento Vilcanota.
A) Primera Subhipótesis:Existe Cavitación de descarga que produce daños irreparables en las bombas en el Sistema De Abastecimiento Vilcanota afectando en el tiempo a las bombas.
GRAFICO 17: CURVA CARACTERÍSTICAS DE
UNA BOMBAfuente : Manual de Operación y
mantenimiento E.P.S SEDA CUSCO
100 % ABIERTO
80 % ABIERTO
60 % ABIERTO
Determinar las Condiciones De Operación Optima de los equipos de bombeo del Sistema De Abastecimiento Vilcanota.
B) Segunda Subhipótesis: Los equipos de bombeo del Sistema De Abastecimiento Vilcanota no están trabajando en su Punto De Operación Optima por que el sistema de bombeo no trabaja eficientemente de acuerdo al rendimiento hidráulico de diseño de acuerdo expediente técnico.
GRAFICO 18: CURVA SISTEMA DE GRUPO
TUBERÍA BOMBAfuente : ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO AROCHA RAVELO S.
Determinar el verdadero Coeficiente De Hazen Willians para determinar las condiciones de capacidad hidráulica óptimas del Sistema De
C) Tercera Subhipótesis: El verdadero valor Del Coeficiente De Hazzen Willians permite que tengamos valores más reales de gasto o caudal de la tubería respecto al coeficiente "C" de diseño ,
GRAFICO 19: TUBERIAS HIERRO FUNDIDO RECUBIERTO EB01
fuente : ELABORACION PROPIA.
Abastecimiento Vilcanota.Determinar las Perdidas De Carga de todo el Sistema De Bombeo Vilcanota.
Cuarta Subhipótesis: Existe Perdidas De Carga considerables por fricción, por accesorios que afectan la dotación del Sistema De Abastecimiento Vilcanota.Quinta Subhipótesis:
GRAFICO 20: PERDIDAS DE CARGAfuente : JESÚS ORMACHEA.
Establecer la Altura Dinámica Total (ADT) del nuestro Sistema De Abastecimiento de agua Vilcanota.
Sexta Subhipótesis: Al Determinar la Altura Dinámica Total se establece que dicho sistema no está operando a su máxima eficiencia hidráulica de acuerdo a la demanda
GRAFICO 21: ALTURA DINÁMICA TOTALfuente : ELABORACION PROPIA.
Determinar el Número De Horas De Bombeo del sistema de abastecimiento Vilcanota para poder obtener un caudal de servicio adecuado en dicho sistema de Abastecimiento.
Qb=¿Qm∗
24N
¿
El Número De Horas De Bombeo es elevado que producen una volumen de agua que no es usado y se desperdicia afectando económicamente a la E.P.S. SEDA CUSCO.
• VARIABLES INDEPENDIENTES• Línea de conducción.• Número de Horas de Bombeo.• 1.6.2. VARIABLES DEPENDIENTES• Eficiencia Hidráulica.• Altura Dinámica Total.• Pérdidas de Carga.• Puntos de Operación Óptima.
PLAN DE ACTIVIDADES
PRESUPUESTODESCRIPCION UNIDAD
PRECIO UNITARIO
CANTIDAD PARCIAL SUBTOTAL
BIENES 1800
PAPEL BOND A4 MILLAR 30 5 150
LIBRETA DE APUNTES UNIDAD 10 10 100
IMPRESIÓN GLOBAL 700 1 700
FOTOCOPIAS GLOBAL 200 1 200UTILES DE ESCRITORIO GLOBAL 600 1 600
ARCHIVADORES GLOBAL 50 1 50SERVICIOS 15700
MOVILIDAD MES 300 12 3600ALIMENTACION MES 900 12 10800
ALQUILER DE EQUIPOS GLOBAL 1000 1 1000LIBROS GLOBAL 300 1 300
PERSONAL 25000OPERADOR TECNICO GLOBAL 1000 1 1000
TESISTAS MES 2000 12 2400042500
SON CUARENTAY DOS MIL QUINIENTOS CON 0.00 NUEVOS SOLES
PRESUPUESTO TOAL
•GRACIAS