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