TITULO:

6tabla de contenido1.INTRODUCCION71.1.Antecedentes del Problema71.2.Planteamiento del Problema81.3.Formulacin del Problema91.3.1.Problema General91.3.2.Problemas Especficos91.4.Hiptesis101.4.1.Hiptesis General101.4.2.Hiptesis Especficas101.5.Objetivos101.5.1.Objetivo General101.5.2.Objetivos Especficos111.6.Justificacin111.7.Ubicacin del rea de estudio122.MARCO TERICO142.1.El uso de EPANET142.2.Pasos para utilizar EPANET162.3.Algoritmos de clculo162.4.Ecuaciones fundamentales172.4.1.La ecuacin de continuidad en nudos172.4.2.La ecuacin de Bernoulli182.5.Comparativo con otros software193.MARCO METODOLOGICO213.1.El Modelo del Sistema213.2.Rgimen de simulacin223.2.1.Modelamiento en Rgimen Permanente223.2.2.Modelamiento en Rgimen No Permanente o de Perodo Extendido223.3.Componentes del sistema233.3.1.Componentes Fsicos243.3.2.Componentes No Fsicos294.RESULTADOS Y DISCUSION314.1.Descripcin General de la Fuente de Agua314.1.1.Ubicacin y Demarcacin314.1.2.Accesibilidad344.1.3.Calidad de Agua354.2.Disponibilidad Hdrica384.2.1.Disponibilidad de Agua a Nivel Mensual384.2.2.Anlisis de Mximas Avenidas404.3.Usos y Demandas de Agua454.3.1.Demanda Actual454.3.2.Demanda Futura474.4.Balance Hdrico494.4.1.Balance Hdrico Situacin Actual504.4.2.Balance Hdrico Situacin Futura514.5.Informacin de entrada524.6.El modelo EPANET524.7.Simulacin hidrulica del sistema574.7.1.Periodo de Simulacin574.7.2.Topologa del sistema584.7.3.Representacin Fsica594.7.4.Simulacin en rgimen simple o permanente614.7.5.Simulacin en rgimen no permanente o extendido655.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES765.1.Conclusiones765.2.Recomendaciones766.BIBLIOGRAFA787.ANEXOS80

RELACION DE FIGURAS

Figura No. 1 Mapa de ubicacin Tacna12Figura No. 2 Mapa de ubicacin A.H.R. Defensa Patria13Figura No. 3 Pantalla website EPANET14Figura No. 4 Ecuacin de continuidad para el nudo genrico "i"18Figura No. 5 Ubicacin de Manantiales respecto a Asentamiento Rural31Figura No. 6 Ubicacin de Manantiales33Figura No. 7 Accesibilidad a la zona de estudio34Figura No. 8 Accesibilidad a la zona de manantiales35Figura No. 9 Variacin de Aforos en Manantiales39Figura No. 10 Hidrograma de Descargas Quebrada El Olivar42Figura No. 11 Hidrograma Simulado Quebrada El Olivar43Figura No. 12 Hidrograma de Descargas Quebrada Escritos44Figura No. 13 Balance Situacin Actual50Figura No. 15 Balance Situacin Futura51Figura No. 16 Curva de modulacin53Figura No. 17 Patrn de tiempo54Figura No. 18 Modelo de red en EPANET54Figura No. 19 Modelado del embalse o reservorio56Figura No. 20 Red de distribucin de agua57Figura No. 21 Simulacin en rgimen permanente61Figura No. 22 Velocidades resultantes rgimen permanente64Figura No. 23 Las presiones resultantes a las 00:00 horas66Figura No. 24 Las presiones resultantes a las 06:00 horas67Figura No. 25 Las presiones resultantes a las 12:00 horas68Figura No. 26 Las presiones resultantes a las 18:0069Figura No. 27 Las presiones resultantes a las 24:0070Figura No. 28 Variacin horaria de la presin en los nudos73Figura No. 29 Perfil de presiones a las 00 horas73Figura No. 30 Perfil de presiones a las 06 horas74Figura No. 31 Perfil de presiones a las 12 horas74Figura No. 32 Perfil de presiones a las 18 horas74Figura No. 33 Perfil de presiones a las 24 horas75Figura No. 34 Evolucin de la presin perodo extendido75

RELACION DE CUADROS

Cuadro No. 1 Comparativo de EPANET con otros softwares20Cuadro No. 2 Frmulas para prdidas de carga27Cuadro No. 3 Factores de rugosidad adimensional en tuberas28Cuadro No. 4 Factores de rugosidad total en tuberas28Cuadro No. 5 Ubicacin coordenada UTM Manantiales32Cuadro No. 6 Anlisis qumico del agua37Cuadro No. 7 Registro Histrico de Aforos en Manantiales38Cuadro No. 8 Disponibilidad de Agua en Manantiales Quebradas El Olivar y Escritos40Cuadro No. 9 Resultados Simulacin Quebrada El Olivar42Cuadro No. 10 Resultados Simulacin Quebrada Escritos44Cuadro No. 11 Demandas Uso Poblacional Situacin Actual46Cuadro No. 12 Demanda Uso Pecuario y Huertos Situacin Actual46Cuadro No. 13 Demanda Uso Servicios Comunes y Publico Situacin Actual47Cuadro No. 14 Demandas Uso Poblacional Situacin Futura48Cuadro No. 15 Demanda Uso Pecuario y Huertos Situacin Futura48Cuadro No. 16 Demanda Uso Servicios Comunes y Publico Situacin Futura49Cuadro No. 17 Balance Hdrico Situacin Actual50Cuadro No. 18 Balance Hdrico Situacin Futura51Cuadro No. 19 Estado de los nudos de la red rgimen permanente62Cuadro No. 20 Estado de las lneas de la red rgimen permanente63Cuadro No. 21 Variacin de presiones en la red71

ResumenEn los ltimos aos, para el estudio y anlisis de las redes de abastecimiento de agua, se hace indispensable el recurrir a herramientas informtica, de los cuales se obtienen, de manera instantnea, los valores de presiones y caudales en funcin de los parmetros definidos.Por tanto, el presente trabajo ha sido orientado al uso de herramientas informticas de libre disponibilidad en la web, como es el caso de EPANET, desarrollado por U.S. E.P.A., Agencia de Proteccin Ambiental de los Estados Unidos de Norteamrica. Como el resto de programas dirigidos al clculo de redes, necesitan la definicin de los componentes bsicos, con el objetivo de obtener un modelo de la red lo ms prximo a la realidad.Segn la conceptualizacin hidrulica del problema, el comportamiento de cada uno de estos elementos se rige por las ecuaciones de continuidad en nudos y de conservacin de la energa, as como por la relacin entre la diferencia de alturas piezomtricas de los extremos de cada elemento lineal y su caudal circulante. Estas expresiones relacionan las incgnitas que buscamos (caudales y presiones) con los parmetros y resto de variables que definen la red.Del conjunto de relaciones anteriores se obtienen dos sistemas de ecuaciones no lineales, uno aplicando la ecuacin de continuidad en nudos, y otro basado en las prdidas de carga de los elementos de la red. De su resolucin se obtendrn los caudales circulantes y las presiones en los nudos.Las condiciones de no linealidad de estos sistemas de ecuaciones hace indispensable la aplicacin de mtodos numricos de resolucin. Concretamente, EPANET utiliza el mtodo del Gradiente y Teora Lineal para hallar la solucin simultnea del sistema de ecuaciones de balance de masa y energa. El problema es resuelto mediante la solucin iterativa de un sistema de ecuaciones lineales de tamao igual al nmero de alturas piezomtricas desconocidas.

INTRODUCCIONAntecedentes del ProblemaEl nivel de vida que caracteriza a una poblacin est ligado, en gran parte, al agua. Las condiciones de presin y calidad del suministro varan en el espacio y en el tiempo. Los consumos de zonas industriales son ampliamente diferentes de los de una zona residencial, entre zonas residenciales urbanas y rurales tambin existe una diferencia considerable. Este problema de dos variables, espacial y temporal, slo puede abordarse mediante procedimiento informticos.Hay factores de mucha significancia como el crecimiento poblacional y el desarrollo industrial que influyen en la dinmica de crecimiento de la red de abastecimiento de una poblacin. Las consecuencias de estas variaciones deben poder preverse con el objetivo de implantar las soluciones tcnicas necesarias a tiempo a fin de que la demanda quede satisfecha. El compromiso de hacer llegar el producto a cada toma bajo unos requisitos mnimos de presin y calidad nos obliga a estudiar todas y cada una de las posibles eventualidades que puedan acontecer.La comunidad cientfica internacional en apoyo a la ingeniera en las ltimas dcadas ha visto la generacin de numerosos paquetes informticos destinados a facilitar el diseo y el clculo de sistemas fsicos. Las redes de distribucin de agua a presin, cuyo anlisis de antao requera de complejos y tediosos clculos, tambin se han beneficiado de ello.Con el objetivo de solucionar este problema, la US EPA (U.S. Enviromental Protection Agency), organizacin creada en 1970 en EE.UU. y encargada de velar por los recursos naturales del pas, ha desarrollado un potente software informtico ampliamente conocido en la actualidad: EPANET.Este programa de dominio pblico permite calcular complejas redes de abastecimiento y regado, desde un punto de vista hidrulico y de calidad, ofreciendo una rpida capacidad de reaccin as como una previsin del comportamiento del sistema de ayuda en la toma de decisiones.El programa, pionero en este tipo de clculos y tomado como ejemplo, se caracteriza por su elevado nivel de fiabilidad, debido a que con su uso continuado desde su creacin hace una dcada, ha podido depurar muchos de los errores iniciales, corregidos en cada nueva versin. Similares a EPANET, en el mbito privado, destacan RAwin, Hidro-NET y ABAST.Planteamiento del ProblemaLas diferentes actividades humanas en la poblacin requieren usar agua con mucha frecuencia. Esto nos obliga a orientar esfuerzos de investigacin en la bsqueda de procedimientos y mtodos que permitan el uso eficiente del recurso hdrico, por tanto se debe contar con sistemas bien dimensionados a bajo costo y que cumplan los objetivos de abastecimiento preestablecidos.En tal sentido el desarrollo de este modelo y su consecuente proceso de simulacin permitir contar con una herramienta computacional para disear adecuadamente el sistema de distribucin de agua mediante redes seguras, reduciendo las prdidas de agua y las deficiencias en el abastecimiento oportuno, en cantidad y presin requeridas.Formulacin del ProblemaProblema GeneralEl problema de modelacin y simulacin de redes de agua para uso poblacional, representa avanzar una etapa importante en la complejidad de los casos que se tratan en este tema. En tal sentido se busca implementar un procedimiento eficiente de modelacin y simulacin de redes de distribucin, con un costo mnimo posible y que cumplan con determinadas condiciones hidrulicas de funcionamiento, donde el caso ms frecuente es que se tendr restricciones de presin mnima de servicio, que tendr que asegurarse a partir de una energa potencial disponible.Problemas EspecficosNo se cuenta con un modelo hidrulico en periodo extendido, que permita dimensionar y mostrar la operacin de las redes de distribucin de agua.No se cuenta con una metodologa idnea para la modelacin y simulacin de redes en el mbito rural con fines de dimensionamiento de dichas redes a nivel definitivo que cumpla con sus objetivos de presin y caudal en los nudos de una red.Hiptesis Hiptesis GeneralLa formulacin conceptual y matemtica del proceso de Modelacin y Simulacin, permitir lograr el dimensionamiento idneo de redes de distribucin de agua, utilizando la energa potencial disponible representado como altura o cota topogrfica.Hiptesis EspecficasLa modelacin y simulacin permitir estudiar el comportamiento de las redes y obtener diseos ptimos.Se lograra establecer una metodologa idnea para el dimensionamiento de redes a nivel definitivo que cumpla con sus objetivos de presin y caudal en los nudos de una red.ObjetivosLos objetivos del trabajo de investigacin propuesto son los siguientes:Objetivo GeneralDesarrollar la modelacin y simulacin, para el dimensionamiento de redes de distribucin de agua, utilizando la energa potencial disponible.Objetivos EspecficosPlantear un modelo hidrulico y efectuar simulaciones en periodo extendido o rgimen no permanente.Definir una metodologa idnea para el dimensionamiento de redes a nivel definitivo que cumpla con sus objetivos de presin y caudal en los nudos de una red.JustificacinEl uso del agua en las diferentes actividades humanas es aplicado en el pas con mucha frecuencia. Esto amerita orientar esfuerzos de investigacin en la bsqueda de procedimientos y mtodos que permitan el uso eficiente del recurso hdrico, por tanto se debe contar con sistemas bien dimensionados a bajo costo y que cumplan los objetivos de abastecimiento preestablecidos.El desarrollo de este modelo permitir contar con una herramienta computacional para disear adecuadamente el sistema de distribucin de agua mediante redes de agua potable, reduciendo las prdidas de agua y las deficiencias en el abastecimiento oportuno, en cantidad y presin requeridas. Con esto se pretende que la metodologa propuesta sea una herramienta til para la resolucin de problemas concretos en el diseo y no slo una contribucin terica al desarrollo de un tipo concreto de esquemas numricos. Por ello se podrn incorporar distintas posibilidades de simulacin usando el modelo de red planteado.Ubicacin del rea de estudioLa zona de estudio es el asentamiento humano rural Defensa Patria y se encuentra ubicada al sur de la ciudad de Tacna. La accesibilidad es por la Carretera Tacna-Arica, va asfaltada de trnsito internacional. Saliendo de la ciudad de Tacna a unos 20 minutos se toma una trocha a mano izquierda, por donde se accede al Asentamiento Humano Defensa Patria, tal como se muestra en las Figuras No. 01 y 02. Figura No. 1 Mapa de ubicacin Tacna

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Figura No. 2 Mapa de ubicacin A.H.R. Defensa PatriaLa ubicacin poltica corresponde a:Distrito: Gregorio Albarracn LanchipaProvincia: TacnaRegin: Tacna

MARCO TERICOEl uso de EPANETEPANET es un programa de ordenador que realiza simulaciones en periodos prolongados del comportamiento hidrulico y de la calidad del agua en redes de suministro a presin. Una red puede estar constituida por tuberas, nudos (uniones entre tuberas), bombas, vlvulas y depsitos de almacenamiento o embalses. Efecta un seguimiento de la evolucin de los caudales en las tuberas, las presiones en los nudos, los niveles en los depsitos, y la concentracin de las especies qumicas presentes en el agua, a lo largo del periodo de simulacin discretizado en mltiples intervalos de tiempo. En la Figura No. 04, se muestra la pantalla del software en la web.

Figura No. 3 Pantalla website EPANETEl programa proporciona un entorno integrado bajo Windows, para la edicin de los datos de entrada a la red, la realizacin de simulaciones hidrulicas y de la calidad del agua, y la visualizacin de resultados en una amplia variedad de formatos. Entre stos se incluyen mapas de la red codificados por colores, tablas numricas, grficas de evolucin y mapas de isolineas.El xito de EPANET radica en su potente simulador hidrulico que ofrece las siguientes prestaciones:No existe lmite en cuanto al tamao de la red que puede procesarse.Las prdidas de carga pueden calculares mediante las frmulas de Hazen-Williams, de Darcy-Weisbach o de Chezy-Manning.Contempla prdidas menores en codos, accesorios, etc.Admite bombas de velocidad fija o variable.Determina el consumo energtico y sus costos. Permite considerar varios tipos de vlvulas, tales como vlvulas de corte, de retencin, y reguladoras de presin o caudal.Admite depsitos de geometra variable (esto es, cuyo dimetro vare con el nivel). Considera diferentes tipos de demanda en los nudos, cada uno con su propia curva de modulacin en el tiempo. Permite modelar tomas de agua cuyo caudal dependa de la presin (p.ej. rociadores). Admite leyes de control simples, basadas en el valor del nivel en los depsitos o en la hora prefijada por un temporizador, y leyes de control ms complejas basadas en reglas lgicas.Pasos para utilizar EPANETLos pasos a seguir normalmente para modelar un sistema de distribucin de agua con EPANET son los siguientes:Dibujar un esquema de la red o importar una descripcin bsica del mismo desde un fichero de texto.Editar las propiedades de los elementos que configuran el sistema en el editor de propiedades.Describir el modo de operacin del sistema (arranque o parada de bombas, abertura o cierre de vlvulas, etc.), mediante leyes de control.Seleccionar las opciones de clculo (ecuaciones de clculo de prdidas de energa, sistema de unidades)Realizar el anlisis hidrulico, rodando el programa.Observar los resultados en tablas o grficas.Algoritmos de clculoPara abordar el anlisis hidrulico de redes de distribucin se debe formular primeramente el problema, estableciendo las ecuaciones que representan con mayor fidelidad el sistema, con el fin de obtener los valores de alturas piezomtricas en los nudos y los caudales que circulan por las tuberas a partir de las caractersticas de los componentes de la red. De modo que tenemos:Datos: Caractersticas de las conducciones: longitud, dimetro, rugosidadCaractersticas de componentes especiales: niveles de depsitos, curvas caractersticas de los grupos de bombeo, consigna de vlvulas.Consumos en los nudos.Altura piezomtrica de referencia (suma de altura de presin y cota)Incgnitas:Caudales circulantes por tuberasAlturas piezomtricas en los nudosEcuaciones fundamentalesSe aplican los principios de conservacin de masa y energa. De modo que las ecuaciones planteadas sern:La ecuacin de continuidad en nudosEnunciada de la siguiente manera: la suma algebraica de los caudales msicos (o volumtricos, ya que el fluido es incompresible) que confluyen en el nudo debe ser 0. lo que queda representado en la Figura No. 05, en la que se ha adoptado como criterio de signos el positivo si el caudal se dirige del nudo i al j, si se trata de caudales que circulan por lneas de la red, siendo tambin de signo positivo aquellos caudales que salen de la red a travs del nudo i, es decir, los consumos.

Figura No. 4 Ecuacin de continuidad para el nudo genrico "i"

Donde:Qij: caudal que circula en la lnea que une el nudo i al j;nti: nmero total de lneas que convergen en el nudo i;Ci: caudal de alimentacin o consumo en el nudo i.En lo que respecta a la conservacin de energa, se aplica la ecuacin de Bernoulli.La ecuacin de BernoulliExpresada como sigue: la energa por unidad de peso del fluido en la seccin aguas arriba (E1), ms la energa por unidad de peso cedida al mismo a travs de elementos activos, tales como bombas (hb) en el trayecto de 1 a 2 es igual a la energa por unidad de peso en la seccin aguas abajo (E2) ms las prdidas de energa por unidad de peso entre las secciones 1 y 2 (h1-2).

La energa por unidad de peso en una determinada seccin consta de tres componentes:

Donde:p/: altura de presin.Z: cota geomtrica.v2/2g: altura cintica.Comparativo con otros software EPANET, es de disponibilidad libre en la red, y tiene todas las caractersticas que puede tener un software comercial. El Cuadro No. 02, muestra un comparativo de EPANET con otros programas.

Cuadro No. 1 Comparativo de EPANET con otros softwares

MARCO METODOLOGICOEl Modelo del SistemaEl modelo hidrulico es un conjunto de elementos que componen el sistema como son nudos de demanda, nudos de conexin, reservorios, depsitos, tuberas, bombas, etc., que topolgicamente deben transformarse en un modelo numrico. Por medio del programa de simulacin de circuitos hidrulicos, EPANET v2.0, se va a analizar la red de distribucin de aguas de una poblacin tipo. EPANET es un programa informtico de libre distribucin, desarrollado por la Agencia de Proteccin Medioambiental de los EE.UU. y que incluye una serie de aplicaciones que permiten el anlisis y el clculo de circuitos hidrulicos. La informacin relativa a la modelizacin de los circuitos y los clculos se puede obtener a travs del manual del usuario, EPANET 2.0 en Espaol. Anlisis Hidrulico y de Calidad en Redes de Distribucin de Agua.La traduccin del programa y de los documentos de ayuda ha corrido a cargo del Grupo de Mecnica de Fluidos de la Universidad de Valencia. Dicha traduccin al espaol alcanza a todos los componentes que integran EPANET v2.0, a saber: El mdulo de clculo (librera .dll y fichero ejecutable en DOS)La interfaz grfica y componentes DelphiLa ayuda en lneaEl Manual del UsuarioLos ejemplos de la aplicacinLa herramienta Toolkit para programadores y su ayuda en lneaEl instalador de la aplicacin y ficheros auxiliaresEl software libre, as como los archivos de ayuda se pueden descargar directamente de las pginas: www.redhisp.upv.es (pgina del Grupo REDHISP de la Univ. Politcnica Valencia)www.aguasdevalencia.es (pgina principal Grupo Aguas de Valencia) as como desde otros muchos enlaces ofrecidos por diferentes entidades pblicas y privadas, asociaciones de estudiantes, etc.Rgimen de simulacinModelamiento en Rgimen PermanenteEn este caso, desarrollamos el modelo en condiciones invariables, es decir no hay dependencia del tiempo, es como si tomramos una fotografa a un instante de tiempo t, preestablecida y el anlisis hidrulico lo realizamos en ese estado nico.Modelamiento en Rgimen No Permanente o de Perodo ExtendidoEn este caso, haremos nuestro modelo ms realista, es decir trataremos de aproximarlo a la realidad, por ende utilizaremos una curva de modulacin (Time Pattern), para que la demanda en los nudos vare de forma peridica a lo largo del da. En tal sentido utilizaremos un intervalo de 4 horas, de tal forma que proponemos que la demanda vare 6 veces al da.

Componentes del sistemaDebemos tener en cuenta que EPANET, nos permite modelar componentes fsicos y componentes no fsicos.En el caso de los componentes fsicos se incluyen las conexiones, los depsitos, tanques, emisores, tuberas, prdidas menores, bombas y vlvulas.En cuanto a los componentes no fsicos tenemos, las curvas, los patrones de tiempo y los controles.EPANET, modeliza el un sistema de distribucin de agua como una serie de lneas conectadas a nudos. Las lneas representan tuberas (pipes), bombas (pumps), vlvulas (valves) de control. Los nudos representan conexiones (junctions), tanques (tanks) y reservorios (reservoirs).Componentes FsicosConexionesSon puntos donde se unen las lneas o por donde entra o sale agua del sistema. La informacin bsica que se requiere para las conexiones es:Cota, normalmente sobre el nivel del mar.Demanda de agua, es decir el rgimen de evacuacin desde la red.Calidad del agua inicialLos resultados que se obtienen de las conexiones a lo largo de toda la simulacin son:Alturas piezomtricas, energa interna por unidad de masa del fluido.Presin.Calidad del agua.Las conexiones tambin pueden:Tener una demanda variableTener diferentes categoras de demandas asignadas.Tener una demanda negativa indicando que el agua entra a la red.Ser fuente de calidad de agua por donde los constituyentes entran a la red.Contener emisores o aspersores, haciendo que el caudal descargado dependa de la presin.DepsitosSon nudos que representan una fuente externa infinita o un sumidero para el sistema. Son utilizados para modelizar, lagos, ros, acuferos subterrneos y conexiones a otros sistemas.Las principales caractersticas de un depsito son la altura piezomtrica o altura, que es igual a la altura por encima del nivel del mar si no se encuentra bajo presin.Ya que el depsito es un punto de frontera dentro de la red, su altura y calidad no pueden verse afectadas por lo que ocurra en el resto del sistema. A pesar de todo podemos hacer variar su altura si le asignamos un patrn de tiempo.TanqueSon nudos con capacidad de almacenamiento, donde el volumen de agua almacenada puede variar con el tiempo a lo largo de la simulacin. Las caractersticas principales de los tanques son:Cota, donde el nivel de agua es cero.Dimetro o geometra si no es cilndrico.Valores iniciales, mximos y mnimos del nivel de agua.Calidad del agua inicial.Los principales valores que se piden a lo largo del tiempo son:Nivel de la superficie libre del agua.Calidad del agua.EmisoresSon mecanismos asociados a las conexiones que modelizan la descarga de caudal a la atmsfera a travs de orificios, el caudal que atraviesa el emisor vara en funcin de la presin del nudo. Se puede utilizar para simular aspersores de riego o rociadores contra incendios.TuberasSon lneas que llevan agua de un punto de la red a otro. EPANET asume que todas las tuberas se encuentran llenas en todo momento. La direccin del flujo de un punto con mayor energa a uno con menor energa. Los parmetros ms importantes para las tuberas son:Nudos de entrada y salida.Dimetro.Longitud.Coeficiente de rugosidad.Estado.Los principales valores que podemos obtener son:CaudalVelocidad.Prdidas.Factor de friccin.Variacin de la velocidad de reaccin.Variacin de la calidad del agua.El clculo de prdidas de carga en las tuberas se da segn el siguiente procedimiento. En el Cuadro No. 02, se muestra las frmulas para prdidas de carga incluidas en EPANET.Cuadro No. 2 Frmulas para prdidas de carga

Los factores de rugosidad para diferentes materiales se muestran a en el Cuadro No. 03 para Hazen y Williams y Mannings y en el Cuadro No. 04 para Darcy Weisbach.Cuadro No. 3 Factores de rugosidad adimensional en tuberas

Cuadro No. 4 Factores de rugosidad total en tuberas

BombasSon elementos que aportan energa al fluido incrementando su altura piezomtricas. Las caractersticas ms importantes de una bomba son su entrada y salida y su curva caracterstica (relacin entre altura y caudal de la bomba). Los parmetros ms importantes de salida son el caudal y la carga. El caudal fluye unidireccionalmente dentro de la bomba y EPANET no permite que la bomba trabaje fuera de rango.Tambin puede modelarse velocidad variable en las bombas.VlvulasSon lneas que limitan la presin y el caudal en puntos especficos en la red. Sus principales parmetros caractersticos son:Nudo de entrada y salida.Dimetro.Consigna o tarado.EstadoLos valores de salida pueden ser el caudal y las prdidas.Componentes No FsicosAdems de los componentes fsicos, EPANET usa tres tipos de objetos informativos: Curvas, Patrones y Controles, que describen el comportamiento y los aspectos operacionales de un sistema de distribucin.CurvasSon objetos que representan la relacin existente entre pares de datos por medio de dos magnitudes o cantidades. Dos o mas objetos pueden formar parte de una curva. Estas curvas pueden ser: Curva caracterstica de una bomba, Curva de rendimiento, Curva de volumen y Curva de prdidas.Patrones de TiempoEs una coleccin de factores que pueden aplicarse a una cantidad para representar que vara a lo largo del tiempo. Demandas en los nudos, alturas de depsitos, programas de bombas y fuentes de calidad de agua pueden tener patrones de tiempo asociados.ControlesSon consignas que determinan como la red trabaja a lo largo del tiempo. En ellos se determina el comportamiento de las lneas seleccionadas como una funcin del tiempo, niveles de agua del tanque y presiones en puntos determinados del sistema. Pueden utilizarse los controles simples y los controles programados.

RESULTADOS Y DISCUSIONDescripcin General de la Fuente de AguaUbicacin y DemarcacinLa fuente de agua corresponde a un grupo de manantiales que se encuentran distribuidos en las Quebradas El Olivar y Escritos, pertenecientes a la Cuenca Caplina, tal como se muestra en la imagen Google Earth, donde mostramos la ubicacin panormica del rea de estudio, en referencia a la ciudad de Tacna, La ubicacin de la Plaza del Asentamiento Humano Defensa Patria y la ubicacin de los Manantiales (M1 al M8). Ver Figura No. 05.

Figura No. 5 Ubicacin de Manantiales respecto a Asentamiento RuralLa ubicacin georeferenciada de los 8 manantiales identificados, se muestran en el Cuadro No. 05. Las coordenadas UTM han sido tomadas en sistema GWS 84.Cuadro No. 5 Ubicacin coordenada UTM Manantiales

Podemos notar que del Manantial M1 al M6, estn ubicados en la Quebrada El Olivar y los Manantiales M7 y M8 en la Quebrada Escritos.La siguiente imagen Google Earth, muestra la posicin exacta de los manantiales mencionados de acuerdo a las coordenadas UTM GWS84 mostradas en el cuadro anterior. Ver Figura No. 06.

Figura No. 6 Ubicacin de Manantiales

AccesibilidadLa zona de estudio y futuro proyecto de aprovechamiento de recursos hdricos se encuentra ubicada al Sur de la ciudad de Tacna. La accesibilidad es por la Carretera Tacna-Arica, va asfaltada de trnsito internacional. Saliendo de la ciudad de Tacna a unos 20 minutos se toma una trocha a mano izquierda, por donde se accede al Asentamiento Humano Defensa Patria, tal como se muestra en la Figura No. 07.

Figura No. 7 Accesibilidad a la zona de estudio

En cuanto al acceso a la zona de manantiales, se sigue la misma ruta desde la ciudad de Tacna, extendindose hacia la zona alta, hasta donde hay acceso vehicular para luego continuar por una ruta estrecha de uso peatonal, segn lo que se muestra en la siguiente figura.Las flechas de color negro continuas representan la ruta de acceso vehicular y la flecha de color plomo y entrecortada de acceso peatonal.

Figura No. 8 Accesibilidad a la zona de manantiales

Calidad de AguaPara el abastecimiento de agua para uso poblacional y pecuario, prima la calidad de uso poblacional, por tanto debemos regirnos a las normas de uso poblacional.En tal sentido se debe determinar sus propiedades fsicas, qumicas y bacteriolgicas, tomando como referencia lo indicado por la SUPERINTENDENCIA NACIONAL DE SERVICIOS DE SANEAMIENTO (SUNASS) en el documento Normas oficiales para la calidad del agua Per y sobre lo cual definimos que el muestreo para definir calidad de agua es frecuencia 01 muestra para el caso de agua subterrneas, tal como es el presente caso al tratarse de aguas de manantiales que afloran a la superficie y proponemos su captacin y conduccin en un sistema entubado que proteger la calidad de la misma y evitar la exposicin a la atmsfera y otros medios.Los interesados tomaron una muestra del agua de los manantiales en agosto del ao 2011, de lo cual podemos observar en los resultados que los valores obtenidos se encuentran dentro de los lmites permisibles, lo que garantiza su uso para uso Poblacional sin inconvenientes. Los anlisis fueron realizados en la Empresa Prestadora de Servicios Tacna (EPS Tacna), entidad que se encarga del abastecimiento de agua para uso poblacional en la ciudad de Tacna. Ver Cuadro No. 08.

Cuadro No. 6 Anlisis qumico del agua

Disponibilidad HdricaDisponibilidad de Agua a Nivel MensualLas quebradas El Olivar y Escritos, son de tipo intermitentes, se activan superficialmente solo en pocas de avenidas y en periodos de aos hmedos en la regin, pero a su vez mantienen un rgimen subfluvial o rgimen subterrneo base que garantiza el afloramiento permanente de manantiales en la zona de estudio.Bajo recomendacin de la Autoridad Local de Agua y lineamientos generales de estudios hidrolgicos, se ha establecido un programa de aforos peridicos mensuales en los manantiales involucrados, estableciendo desde Agosto 2011, un registro de descargas mensuales, las mismas que han sido determinadas usando el mtodo volumtrico, puesto que los caudales son de baja magnitud. Ver Cuadro No. 7.Cuadro No. 7 Registro Histrico de Aforos en Manantiales

Figura No. 9 Variacin de Aforos en ManantialesComo se puede observar es probable que se pueda disponer en forma continua un caudal de 1,7 l/s en cada subcuenca haciendo un total 3,4 l/s como caudal de derivacin. Esto representa un caudal seguro, manteniendo las condiciones naturales del medio inalterables, puesto que normalmente este flujo se pierde a la atmosfera. Debemos mencionar que en las pocas de avenidas luego de que pasan los flujos de escombros o huaycos y se disipa la avenida los manantiales suben su caudal considerablemente llegando a descargar entre 15 y 20 l/s. La informacin se muestra en el Cuadro No. 08.Cuadro No. 8 Disponibilidad de Agua en Manantiales Quebradas El Olivar y Escritos

Anlisis de Mximas AvenidasPara el anlisis de mximas avenidas o eventos extremos debemos analizar las descargas mximas instantneas, lo cual en este caso no es posible. En la zona de estudio, tanto para la quebrada El Olivar como Escritos, no se cuenta con dicha informacin, por lo tanto debemos proceder alguna metodologa para generar el hidrograma de descargas mximas.Este hidrograma ser posible determinarlo usando Hydrologic Modeling System (HEC-HMS), desarrollado por cuerpo de ingenieros de la armada de los Estados Unidos de Norte Amrica.