EXAMEN PARCIAL Asignatura Código del curso Semestre Docente E-Mail Fecha
: : : : : :
(27.10.2016)
Abastecimientos de Agua y Alcantarillado Alcantarillado 4202 2016 – 2 Ing. Clifton Paucar Y Montenegro Reg. CIP N° 45773
[email protected] 27 de Octubre del 2015
TIEMPO TIEMPO MÁXIMO PARA DESARROLLAR EL EXAMEN: 180 Minut os HORA DE INICIO : 16.00 Horas Hor as HORA DE TÉRMINO : 19.00 Horas Hor as INSTRUCCIONES: Para resolver los problemas se pueden emplear un ordenador personal (con el wifi o sistemas de conexión a Internet desactivada) y/o una calculadora científica programable, libros de texto, formularios y otro material que el estudiante consid ere necesario. necesario. Está absolutamente absolutamente prohi bido hablar con otr os compañeros qu e están están rindiendo el examen o externos, externos, así como hablar por celular. Los celulares deben estar apagados desde el inicio del examen, así como desactivado sus conexiones a Internet, cualquier aparato aparato de comuni cación detectado como activo , será motivo de anulación d el examen examen con nota 00A. Las preguntas se resolverán en un archivo virtual en formato Excel y/o Imágenes, el que al finalizar el examen serán entregados al docente grabados en un CD, proporcion ado por los delegados. El nombre de los archivos que envíe para su calificación debe tener el siguiente formato Su primer apellido Guión bajo Nombre Guión bajo La palabra: exparc_AAA4202_sem2.2016 Ejemplo: Velasquez_Sergio_exparc_AAA4202_sem2.2016.xls (EXCEL) Para dejar constancia de las respuestas y los cálculos, abrir una hoja electrónica por el resumen de respuestas y cada pregunta en su libro d e Excel, Excel, indicando en la pestaña de cada hoja el número del problema que resuelve. Los gráfico s también deben hacerse dentro de la misma hoja. (Rr., Pa., Pb., Pc, etc.).
EXAMEN FINAL DE LA ASIGNATURA DE AB ASTECIMIENT ASTECIMIENTOS OS DE AGUA Y ALCANTARI AL CANTARILL LLADO ADO Código de la asignatura Semestre Condición
: 4202 : 2016-2 : Obligatorio
Clifton Paucar Y Montenegro - Ingeniero Civil - Reg. CIP N° 45773 -
Docente Alumno
: C.M.Sc. En Ingeniería Hidráulica UNI-Lima-Perú : VELASQUEZ OBLITAS, Sergio Alexander
Código
: 5
20150067
RESPUESTAS N° Pgta
1
Ptje Pgta
Listado d el Resumen Resumen de Respuestas
1.a 1.b 1.c Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3
Justif. Calific. Ptje. Temática Cualitativ Rpta del Ptje. a . Obtenido
Solicita Revisión/Doce nte
100%B
Dominio Completo
No
100%B
Dominio Completo
No
100%B
Dominio Completo
No
50%B
Dominio Parcial Domicio Parcial
20%B M
Desconoci do
Calific. Justifica Final c. /Docent e
No Sí
Se uso otro método
No 0
Nota Final
VEINT E Rellenado Obligatorio durante el examen
Se rellenará al momento de la calificación
PREGUNTA ÚNICA (20 Puntos) Luego de realizado los trabajos de recopilación de datos de campo, trabajo de gabinete y descarte de alternativas, pasando en la etapa de preinversión por la elaboración del perfil, estudio de pre-factibilidad y factibilidad, se tiene como resultado el siguiente esquema de un proyecto de mejoramiento de un SAPATEAR de una localidad ß, siendo el de agua potable el siguiente, cuyo diseño hidráulico necesita ser complementado y ajustado en función a las siguientes características de la demanda poblacional:
El sistema de agua y alcantarillado existente a la fecha abastece a la zona B el sistema a pre-dimensionar debe cubrir la demanda de las zonas A+B+C, durante el periodo de diseño proyectado.
Se ha definido en los estudios de Factibilidad que de requerirse mayor caudal del que actualmente capta el sistema que deriva un neto de 100 Lt. / seg., se tendrá que ampliar el sistema de captación, conducción principal, planta de tratamiento, reservorio principal y zonales incluyendo cajas de distribución con módulos complementarios.
Las zonas donde se encuentran asentadas las poblaciones A,B y C cuentan con el siguiente espacio físico: Zona Pob. A = 15 Ha. ; Zona Pob. B= 25 Ha.; Zona Pob. C= 15 Ha. Considerar la construcción en todas las zonas de edificaciones de hasta 4 niveles, siendo el área promedio por lote de 200 m2, permitiendo la construcción de 40 Viviendas por Ha. Incluido pistas, dejando libre 30% del área disponible para uso de parques y locales públicos.
A PT
R p
D
Ra
Rb
B C
R c LEYENDA: OBRAS EXISTENTES CPT : Planta de tratamiento Rp : Reservorio Principal A, B y C: Líneas de conducción a la zona A de la localidad ß D : Caja de Distribución OBRAS NUEVAS A EJECUTAR CPT : Captación y Planta de Tratamiento Complementaria D : Caja de Distribución complementaria Rp, Ra, Rb, Rc : Reservorios Proyectados como Obras nuevas complementarias al Sistema A, B y C : Línea de conducción a la zona B de la localidad ß DATOS COMPLEMENTARIOS: La localidad ß se ubica en una zona con clima FRIO Teniendo como referencia los datos históricos censales de los años 1972, 1981, 1993, 1995, 2007 cuyas tendencias de crecimiento han sido evaluadas y ajustadas a los resultados de la encuesta Demográfica y de Salud Familiar – ENDES 2014, se ha obtenido por extrapolación la Población estimada para el año 2015, además de determinar la ecuación característica utilizando el método de incrementos porcentuales para cada zona de la ciudad ß para cada cinco años (2010-2015-2020). -0.00002 X Zona A : ; zona de expansión Y i 59.33 e i
Zona B :
Y i
33.33
0.00009 X i
Zona C :
Y i
13.33
0.00001 X i
; zona céntrica (Con SAPATEAR existente) ; zona de expansión
Recomendación: Asumir sólo con fines académicos que el crecimiento poblacional en cada sector durante el periodo de diseño se estima con la única ecuación indicada.
Con la metodología aplicada se tiene para la localidad ß los siguientes datos poblacionales para el año 2015; Total 50,000 habitantes, repartidos en 30% en la zona A y 21 % y 49%en las zonas B (Zona Céntrica con SAPATEAR existente) y C respectivamente. De la evaluación catastral de campo efectuada (2015) se ha determinado el número de edificaciones, densidad poblacional promedio por cada zona, usando como base del estudio los datos consignados en los recibos del servicio existente (zona B), estableciéndose los valores de los consumo Máximo, Mínimo y Promedio por cada tipo de vivienda. Debe tenerse en cuenta que en el año 2000 que inició sus operaciones el sistema existente el Plano Catastral válido hasta el año 2020, sólo considerada como ámbito físico de la ciudad ß la zona B. la zona A y C estaba considerada como reservas ecológicas. ZONA A: Densidad Poblacion al Promedio : hab. Tipo 1 (800 unid.) Tipo 2(750 unid.) …… …
Máximo Mínimo Promedio
Lit./edif./d 3,000 1,000 1,750
Lit./edif./d 5,000 2,000 2,450
Tipo 4(350 unid.)
Lit/hab./d Lit./edif./d Lit/hab./d Lit./edif./d Lit/hab./d Lit./edif./d 500 3,250 480 3,500 444 4,500 200 800 175 700 150 500 285 1,500 225 1,250 175 1,000
ZONA B: Densid ad Poblacion al Promedio : Tipo 1(1,685 unid.) Máximo Mínimo Promedio
Tipo 3(400 unid.)
Lit/hab./d 600 250 380
hab. Tipo 2(900 unid.)
Lit/hab./d 400 100 150
……
Lit./edif./d 5,250 1,750 2,250
Lit/hab./d 650 200 375
Tipo 3(800 unid.)
Tipo 4(500 unid.)
Lit./edif./d Lit/hab./d Lit./edif./d 5,500 675 5,750 1,500 175 1,000 2,000 300 1,750
Lit/hab./d 750 125 300
ZONA C: Densidad Poblacional Promedio : Tipo 1(1,100 unid.)
hab. Tipo 2(500 unid.)
……
Tipo 3(250 unid.)
Tipo 4(250 unid.)
Lit./edif./d Lit/hab./d Lit./edif./d Lit/hab./d Lit./edif./d Lit/hab./d Lit./edif./d Lit/hab./d Máximo 1,500 400 1,750 425 1,900 450 2,225 475 Mínimo 450 125 425 110 400 105 350 100 Promedio 800 175 775 150 750 130 700 120 La localidad ß actualmente (Oct.2016) cuenta con un SAP que abastece sólo a la zona B, cuya obra inicio operaciones el año 2000, sólo para bastecer la zona B, con un caudal de diseño neto para consumo de 100 Lt. / seg. y un periodo de diseño establecido de 20 años (2000-2010). Las variaciones de consumo detalladas en el cuadro No. 01 corresponde a los del día de máximo consumo que se dan con un porcentaje de persistencia anual entre el 5% y 7% en la zona B (con servicio), según los estudios realizados en el año 2015. Las características de las variaciones horarias promedios de consumos de agua promedio para el año 2015 y las del día de máximo consumo durante ese año se indican en los siguientes cuadros: CUADRO 01: CUADRO 02: CONSUMO DEL DÍA DE MÁXIMO CONSUMO CONSUMO PROMEDIO HORA
0 2 4 6 8 10 12
GASTO HORA PROM. @ 2 HORAS (Lt./seg.) % del Q prom. 42 % 50 % 70 % 98 % 175 % 125 % 225 %
14 16 18 20 22 24
GASTO PROM. @2 HORAS (Lt./seg.) % del Q prom. 155 % 140 % 125 % 145 % 100 % 65 %
HORA
0 2 4 6 8 10 12
GASTO PROM. @2 HORAS (Lt./seg.) % del Q prom. 22 % 30 % 50 % 78 % 125 % 105 % 190 %
HORA
14 16 18 20 22 24
GASTO PROM. @2 HORAS (Lt./seg.) % del Q prom. 135 % 120 % 115 % 135 % 95 % 22 %
Los costos de las OBRAS DEL SISTEMA EXISTENTE actualizados a Dic-2015, se detallan en el siguiente cuadro de características económicas, así como de los gastos que generó su operación y mantenimiento. Estos se utilizarán como referencia para relacionarlas con los costos DEL SISTEMA NUEVO COMPLEMENTARIO.
LOCALIDAD ß OBRAS EXISTENTES (Presupuesto al 2015) ESTRUCTURA CAPTACI N L NEA DE CONDUCCI N PLANTA DE TRATAMIENTO RESERVORIO PRINCIPAL CAJA DE DISTRIBUCI N REDES PARA “B”
COSTO DE EJECUCI N(S/.) 1’ 000 000 1’ 500 000 1 ’ 800 000 5’ 000 000 500 000 3’ 500 000
COSTO DE OPERACI N Y MANTENIMIENTO proyectado (S/.) 50,000 100,000 300,000 500,000 25,000 500,000
Los costos de LAS OBRAS DE AMPLIACIÓN ESTAN EN PROPORCIÓN AL NÚMERO DE HABITANTES Y EL VOLUMEN DE CONSUMO debiendo considerar (con fines académicos) en forma proporcional los costos indicados con respecto a la población en crecimiento o Caudal de servicio, incrementándose un 5 % por año, como reajuste de precios promedio. Considere una tasa activa de interés del 20%. SE LE SOLICITA:
a. ¿Cuál es la densidad promedio poblacional de las zonas A, B y C (2015) ? ……………………..………….( 01 Pto.) b. Determinar cuál es el Consumo promedio para las zonas A,B y C y el total de la localidad ß (2015).…….( 01 Pto.) c. Determine el valor de K1 y K2 para el año Base de evaluación (2015), incluya en el análisis el cálculo de k2 tanto para las variaciones de consumo horario para el día de consumo promedio y el día de máximo consumo. Asuma con fines académicos que los coeficientes de variaciones de consumo establecidas para el año del 2015 son iguales para las poblaciones de la zona A, B y C. Manteniendo el mismo criterio, Indique coeficientes de consumo horario para el año en que entrara en funcionamiento el PIP (2020) y el último año correspondiente al periodo de diseño ………………………………………………………………………………………………………………..(02 Ptos.)
d. Hasta que año va a satisfacer la demanda el sistema existente en la zona B. ……………………………….(01 Pto.) e. De anexarse a la demanda las zonas A y C indicar en que año el sistema existente satisface la demanda total de las zonas A+B+C. …………………………………………………………………………………………………(01 Pto.) f. De tenerse en cuenta que la demanda varía con respecto al tiempo, efectuar las correcciones usando la expresión de CAPEN (Pag. 7. AA-Simón Arocha) para las demandas de las zonas A, B y C e indicar en que año el sistema existente satisface la demanda total de A+B+C. ………………………………………………………………… (02 Ptos.) g.
Usando el Método de Lauria, determinar el Periodo de Diseño de las obras nuevas y complementarios al sistema encontrado para abastecer las zonas A, B y C, suponiendo que entrará en funcionamiento el año 2020. Comente los resultados…………………………………………………………………….……………………..…………( 03 Ptos)
h.
Proponga un método alternativo al de Lauria para sincerar la respuesta obtenida en el inciso anterior. Comente el procedimiento y sus resultados ………………………………………………………………………………… ( 03 Ptos)
i.
¿Cuáles son los volúmenes totales del reservorio principal y los zonales en A, B y C del Sistema existente (2015) y los de las obras complementarias de ampliación al año del Período de Diseño propuesto……...……..( 03 Ptos .)
j.
Determine los años en que se alcanzan estados de saturación poblacional las zonas A, B y C, si se considera los siguientes umbrales de densificación máxima por vivienda para cada zona: 8, 10 y 12 Hab./ Viv. Respectivamente. Explique de qué forma inciden éstos resultados en el cálculo efectuado para responder los incisos a, b, c, d y e. Justifique en forma cuantitativa su respu esta………………………………….…………………………….…. (03 Ptos)
Huánuco 27 de Octubre del 2015 Clifton Paucar Y Montenegro INGENIERO CIVIL CIP 45773 C.M Sc. Ingeniería Hidráulica –UNI-Perú
