BIBLIOTECA DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL
Mejoramiento del abastecimiento del recurso hídrico por sistema de tubería y planta de tratamiento – distrito de
Huamachuco – Sánchez Carrión – 2021
TESIS
Para optar el Título Profesional de Ingeniero Ambiental
Autores: Br. Rodríguez Campos, Elvia Natali Br. Ulloa Sauna, Kenlin Rubén
Asesor: Dr. Ruiz Benites Segundo Domingo
Trujillo - Perú
2022
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MIEMBROS DEL JURADO
--- Dr. Aguilar Rojas, Percy Danilo
PRESIDENTE
--- Ms. Mecola Guadiamos, Nilton Richard
SECRETARIO
--- Dr. Ruiz Benites, Segundo Domingo
ASESOR
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DEDICATORIA
Dedico con todo mi corazón mi tesis va dedicado a mis padres, por habernos forjado como la persona que soy en la actualidad; muchos de mis logros se lo debo a ustedes entre los que se incluye este. me formaron con reglas y con algunas libertades, pero al final de cuentas, me motivaron constantemente para alcanzar mis anhelos.
Este trabajo de investigación se ha hecho con mucho esfuerzo y dedicación, este trabajo va dedicado a todas las persdonas que confiaron en mi, mi familia, profesores de la Universidad Nacional de Trujillo ya que ellos me inculcaron valores para ser mejor cada dia sin ellos hubiera sido imposible llegar hasta aquí; los profesores que con cada clase nos enseñaron a luchar por nuestros sueños y no dejarse vencer por las adversidades.
A mis compañeros de clase por apoyarnos en cada trabajo encomendado por nuestros docentes, también por aprender a trabjar en equipo ya que sin su ayuda hubiera sido mas difícil aún completar este trabajo. Por ultimo dedicamos este trabajo a todo el personal de esta casa de estudios que nos apoyaron siempre aunque sea con una mínima información para ser posible este trabajo.
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AGRADECIMIENTO
A Dios por iluminar nuestro camino cada dia y permitir estar bien para llegar a este momento en tiempos tan difíciles para el mundo entero en el que se ha perdido muchas vidas también por guiar nuestro camino y hacer las cosas bien y aprender cada dia mas.
A nuestro padres por su gran sacrificio dia a dia para educarnos en una prestigiosa universidad como lo es la Universidad Nacional de Trujillo y también por educarnos con buenos valores que nos hicieron llegar hasta este memorable momento, también agradecer a nuestros profesores de aula ya que sin su enseñanza no hubiera sido posible este logro y que con sus cosejos nos hacer ser mejor persona cada dia.
A nuentro Asesor el Dr. Domingo Ruíz Benites que con su gran trayectoria aceptó guiarnos en este camino tan largo y que con sus consejos hizo que saliera mejor este trabajo, sin su apoyo no hubiera sido posible lograr muchos de nuestras metas personales que tenemos
LOS TESISTAS
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INDICE GENERAL
DEDICATORIA ... iii
AGRADECIMIENTO ... iv
INDICE GENERAL ... v
INDICE DE TABLAS ... vii
INDICE DE FIGURAS ... viii
RESUMEN ... ix
ABSTRACT ... x
I. INTRODUCCIÒN ... 1
1.1. ANTECEDENTES ... 1
1.2. APORTES DE ANTECEDENTES AL PROYECTO ... 3
1.3. MARCO DE REFERENCIA ... 4
1.3.1. Marco Teórico: ... 4
1.4. REALIDAD PROBLEMÁTICA ... 8
1.4.1. Geografía de la provincia. ... 8
1.4.2. Abastecimiento de agua. ... 10
1.4.3. Fortalezas y debilidades del recurso hídrico... 11
1.5. JUSTIFICACION ... 12
1.5.1. Justificación practica ... 12
1.5.2. Justificación económica ... 12
1.5.3. Justificación social ... 12
1.6. PROBLEMA ... 12
1.7. HIPOTESIS ... 13
1.8. OBJETIVOS ... 13
1.8.1. Objetivo General... 13
1.8.2. Objetivos Específicos ... 13
II. MATERIAL Y METODOS ... 14
2.1. OBJETO DE ESTUDIO ... 14
2.1.1. Población ... 14
2.1.2. Materiales de campo: ... 14
2.1.3. Materiales de laboratorio ... 14
2.2. . MUESTREO: ... 15
2.2.1. TIPO DE MUESTREO: ... 15
2.2.2. TIPO DE MUESTRA: ... 15
2.2.3. TOMA DE MUESTRA ... 15
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2.2.4. PROCEDIMIENTO ... 15
2.2.5. ORDEN DE MUESTREO ... 16
2.3. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN: ... 16
2.3.1. ANALISIS DE CARACTERIZACION ... 16
2.3.2. METODOLOGIA ... 17
2.3.3. LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO ... 18
2.3.4. DIAMETRO DE TUBERIA ... 19
III: RESULTADOS ... 19
IV. DISCUSION DE RESULTADOS ... 38
V. CONLUSIONES ... 42
VI. RECOMENDACIONES ... 43
VII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ... 44
ANEXOS ... 46
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INDICE DE TABLAS
Tabla 1 Distritos de la Provincia de Sànchez Carriòn ... 8
Tabla 2 Barrios del distrito de Huamachuco ... 9
Tabla 3 Datos demográficos del distrito ... 10
Tabla 4 Valor promedio de temperatura (°c) ... 19
Tabla 5 Valor promedio de potencial de hidrógeno ... 20
Tabla 6 Análisis fisicoquímico de aguas superficiales (afq), punto-01 ... 20
Tabla 7 Análisis microbiológico (amb), punto-01 ... 21
Tabla 8 Análisis fisicoquímico de aguas superficiales (afq), punto-02 ... 22
Tabla 9 Análisis microbiológico (amb), punto02 ... 23
Tabla 10 Ensayo fisicoquímico de aguas superficiales (afq), punto-03 ... 24
Tabla 11 Análisis microbiológico (amb), punto-03 ... 26
Tabla 12 Datos obtenidos para la línea de conducción... 27
Tabla 13 Datos seleccionados para la línea de conducción ... 34
Tabla 14 Puntos maximos para diseño del diámetro de tuberia ... 36
Tabla 15 Diámetro de la tuberia por tramos ... 36
Tabla 16 Correción de los tramos ... 37
Tabla 17 Etapas de tratamiento del agua para consumo de la población ... 37
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INDICE DE FIGURAS
Figura 1 Figura Satelital ... 9
Figura 2 Variables ... 16
Figura 3 Parametros Fisico Quimicos vs Partes por millon (ppm) ... 21
Figura 4 Analisis Microbiológico ... 22
Figura 5 Parámetros Físico Químicos vs Partes por millón (ppm) ... 23
Figura 6 Analisis Microbiológico ... 24
Figura 7 Parámetros Físico Químicos vs Partes por millón (ppm) ... 25
Figura 8 Análisis Microbiológico ... 26
Figura 9 Linea de Conduccion general ... 34
Figura 10 Linea de conduccion ... 35
Figura 11 Laguna Negra ... 46
Figura 12 Recolección de la muestra en el punto 01 ... 46
Figura 13 Recolección de la muestra punto 02 ... 47
Figura 14 Recolección de la muestra punto 03 ... 47
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RESUMEN
El abastecimiento de agua para el consumo de los pobladores del Distrito de Huamachuco, Provincia de Sánchez Carrión, actualmente el único transporte es la corriente del rio Grande, cuya naciente es la Laguna Negra. Su punto de captación esta ubicado en una zona comprendida en los perímetros de la ciudad, recibe un ligero tratamiento de filtración, para luego ser distribuida a los pobladores. El agua del rio Grande se expone a todo tipo de contaminación por estar a cielo abierto. Los parámetros fisicoquímicos de las muestras de agua indicaron que existe una contaminación en aceites y grasas con valor promedio de los tres puntos de 12 ppm y de plomo un valor promedio de 0,05 ppm sobrepasando los valores permisibles impuestos por la Norma OS.010 (Decreto Supremo 031-2010) que establece en ppm 0,05 para aceites y grasa y 0,01 para plomo Los análisis microbiológicos demostraron que existe en los puntos 1 y 2 microorganismos, tales como la E. coli y coliformes totales.
El objetivo de la presente investigación es mejorar el abastecimiento por sistema de tubería con diámetros de 10 y 14 pulgadas. Complementando con la instalación de una estación de planta de tratamiento a fin de adquirir agua potable de calidad.
Palabras Clave: Contaminación, análisis, tubería, planta de tratamiento, aquirir.
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ABSTRACT
The water supply for the consumption of the inhabitants of the District of Huamachuco, Province of Sánchez Carrión, currently the only transport is the current of the Rio Grande, whose source is the Laguna Negra. Its collection point is located in an area within the perimeters of the city, it receives a light filtration treatment, and then it is distributed to the residents. The water of the Rio Grande is exposed to all kinds of contamination because it is open to the sky. The physicochemical parameters of the water samples indicated that there is contamination in oils and fats with an average value of the three points of 12 ppm and in lead an average value of 0.05 ppm, exceeding the permissible values imposed by the OS.010 Standard ( Supreme Decree 031-2010) that establishes 0.05 ppm for oils and fat and 0.01 for lead. Microbiological analyzes showed that there are microorganisms in points 1 and 2, such as E. coli and total coliforms.
The objective of the present investigation is to improve the supply by pipe system with diameters of 10 and 14 inches. Complementing with the installation of a treatment plant station in order to acquire quality drinking water.
Key Words: Pollution, analysis, pipeline, treatment plant,acquire.
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I. INTRODUCCIÒN
1.1. ANTECEDENTES
Los sistemas romanos de abastecimiento, era labor de ingenieros hidráulicos romanos para localizar la fuente adecuada para extraer el recurso hídrico, y satisfacer las necesidades de la población. Utilizaban acueductos según el abastecimiento. La red de abastecimiento se estructuraba en acueducto único, grupos de acueductos y acueducto compartido. Los tipos de captaciones de agua eran de manantiales, pozos, ríos y lagos. La mayor parte de las conducciones iban por canales cerrados y conducidos por tuberías y aireado. A lo largo de la conducción se podían hallar una serie de equipos que optimizaban el funcionamiento del sistema. El ciclo de abastecimiento tenia los siguientes parámetros: punto de captación, tratamiento previo y autodepuración. Transporte del agua, limpieza previa a la distribución, aireación y depuración. (De la Peña, O. 2010)
En su investigación realizada del abastecimiento de agua, aborda la problemática en la ciudad Ocotlán, debido a la situación política de desarrollo regional.
Manifiesta que la disponibilidad del recurso hídrico es un problema de la actualidad y muy complejo en la que intervienen varios factores que incrementan la demanda de dicho recurso hídrico para uso del consumo humano. Expresa también que el incremento urbano industrial y la sobrexplotación y la contaminación de los recursos hídricos han generado en toda la cuenca Lerma- Chapala- Santiago, conflictos y escases de agua, que han afectado a la ciudad tal es el caso de Ocotlán (México). El objetivo de esta investigación fue dar a conocer la problemática del abastecimiento de agua potable a los habitantes de Ocotlán.
(Durand, J. & Rodríguez, A. 2016)
En su trabajo de investigación, sobre diseño de un sistema de abastecimiento de agua aplicaron el software Autocad civil 3D proponiéndose tuberías de policloruro de vinilo con un coeficiente de rugosidad de 150 y cámaras rompe presión , cámaras de control y válvulas de purga. Ei objetivo era mejorar el estándar de vida, así como las condiciones de salud de la población en general.
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Los parámetros de presiones, pérdidas de carga , velocidades y demás parámetros del sistema fueron comprobados y simulados por el uso de hojas de Excel y EPANET. Consideraron acciones de mitigación de los impactos ambientales, y apoyando e implementando una campaña de concientización para la población del Distrito de Cochorco, Provincia Sánchez Carrión dando a conocer a los habitantes para los sectores de Chagualito y Llurayaco la utilidad e importancia de este tema.
(Díaz T. y Vargas C. 2015)
El diseño hidráulico para mejorar la calidad de vida en el Centro Poblado de La Marginal, distrito de Cuñumbuqui, San Martín, se ejecutó según lo normado en el Reglamento Nacional de Edificaciones, lo cual garantiza un óptimo diseño. Entre los componentes de dicho sistema están: Línea de conducción que une el punto de captación con el reservorio con una longitud de 8.5 kilómetros, utilizando tuberías de PVC de diámetro de 9 cm de clase 10, 16 y 20. El caudal de diseño máximo llega a 6.4 m3 por hora. Un sedimentador de flujo horizontal diseñado en concreto armado para separar los sedimentos en suspensión evitando su alimentación a la línea de conducción, contando también con una altura de tolva de lodos y su correspondiente canal de limpieza. Un filtro lento construido de concreto armado con un lecho de arena filtrante para eliminar la turbiedad del agua y posterior desinfección del agua al final de tramo para su almacenamiento y distribución. Un reservorio cilíndrico con diámetro de 5,60 m y 1,90 de altura, con revestimiento interno impermeabilizado para almacenar 46.8 m3 de agua. (Frisancho N. 2018) El centro poblado de Santiago Distrito de Chalaco- Morropon- Piura, considero la captación tipo manantial considerando además todos los parámetros establecidos en la normatividad técnica peruana. Se propuso una red de conducción de 604 metros lineales de 2 pulgadas de diámetro. También se consideraron dos cámaras rompe presión, válvulas de purga de lodos y válvulas purgas de aire. Con el programa Watercad se simularon los parámetros de diseño de la red de abastecimiento de agua potable teniendo datos semejantes en velocidades y presión con aplicación de método abierto. Los resultados conseguidos mediante Excel se compararon con los obtenidos en el software utilizado comprobándose
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bastante semejanza, siendo de gran aporte y apoyo a los municipios en sistemas de abastecimientos de agua. (Machado A. 2018)
La fuente de agua llamada Puerto Bagazán, Distrito de Elías Soplin, Rioja- Tarapoto-Perú, presenta límites inferiores a los estándares de calidad ambiental para agua en la sub categoría A1, interpretándose que son susceptibles de ser potabilizadas mediante desinfección. El diseño del sistema de abastecimiento se propone por gravedad, proponiéndose los siguientes componentes: Infraestructura para captación tipo manantial de ladera. Implementación de dos líneas de conducción de 1.5 km y 5 km respectivamente. Infraestructura para dos reservorios de 25 m3 y 15 m3 así como la instalación de líneas de aducción y redes de distribución. Con la aplicación de software Watercad se evaluaron los parámetros del diseño tales como: presiones, velocidad y diámetro, encontrándose dentro de los límites considerados por la Norma denominada: “Opciones tecnológicas para Sistemas de Saneamiento en el ámbito rural 2018”. (Bances J.
y Burga J. 2018)
1.2. APORTES DE LOS ANTECEDENTES AL PRESENTE PROYECTO DE INVESTIGACIÒN
Los antecedentes seleccionados y mencionados aportan significativamente los sucesos que están ocurriendo tanto a nivel internacional, nacional y local. De igual manera lo que está sucediendo en nuestro país y demás países de nuestro planeta.
Existe escases y contaminación de recurso hídrico, heterogénea localización de las fuentes de agua (en algunas ciudades existe más que en otras) deficiente abastecimiento de agua para consumo de sus pobladores. Vertido de efluentes doméstico e industriales (minería y agroquímico).
En el caso del distrito de Huamachuco existe contaminación por la fauna doméstica y actividades del ser humano que habitan cercano a las zonas de captación del agua.
Deficiente tratamiento de aguas superficiales para consumo. Todo esto conduce a realizar una reducción de la contaminación, mejorar el sistema de abastecimiento del recurso hídrico y antes de ser consumido realizar un tratamiento de dicho recurso.
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1.3. MARCO DE REFERENCIA MARCO TEÓRICO:
1.3.1.1. ABASTECIMIENTO DE AGUA: TRATAMIENTO Y DEPURACIÒN
El abastecimiento de agua potable consiste en proveer el recurso hídrico de buena calidad y cantidad adecuada insuficiente con función sanitaria y económica. Deben hacerse de manera correcta para minimizar los riesgos para la salud, el abastecimiento incluye una serie de etapas:
a) Captación: Se puede hacer a diferentes niveles (agua de lluvia, agua salada, agua subterránea y agua superficial)
b) Conducción: Puede ser natural o rodada a provechando el desnivel propio del terreno o forzada por bombas que impulsan el agua a presión elevada.
c) Tratamiento: La mayoría de fuentes en la actualidad de la que se capta el agua no dan agua potable directamente, sino que se precisan tratamientos para potabilizarla. Los tratamientos más frecuentes son: físicos (sedimentación, filtración y adsorción), químicos (coagulación/floculación, intercambio iónico, aireación, osmosis, corrección de la dureza del agua, desinfección)
d) Almacenamiento del agua tratada: Se almacena en depósitos de agua enterrados o elevados, convenientemente protegidos por los cambios de temperatura.
e) Red de distribución de agua potable: Debe circular siempre por encima de las redes de aguas residuales. Se debe evitar la presencia de puntos muertos donde el agua no circula en forma adecuada, ya que este hecho favorece el crecimiento bacteriano y la contaminación (Kuklinski, C. 2011)
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f) Llevar el agua desde el lugar de captación por medio de canales o tuberías hasta una planta de tratamiento se le denomina línea de conducción y los medios para conducir el agua pueden ser por gravedad o empleando sistema de bombeo (impulsión). La conducción puede realizarse por medio de canales o por conductos a presión – tuberías (Moya, P. 2012).
1.3.1.2. CONTAMINACION DEL AGUA.
Es un cambio que puede ser físico, químico o biológico, Cuando el agua se contamina sus características y composición se alteran, de tal forma que ya no es útil para su consumo. Las fuentes de contaminación pueden ser naturales y antropogénicas. En la contaminación física existe la radiactiva y la térmica. La contaminación química se debe a vertidos domésticos, industriales agrícolas y ganaderos. Estos vertidos tienen contaminantes orgánicos (plaguicidas, organofosforados, carbamatos, detergentes), inorgánicos (nitratos, fosfatos, metales pesados). La contaminación biológica se refiere a la presencia de microorganismos patógenos de fuentes de vertidos domésticos como de aguas residuales. Dentro de ellos se tiene a los coliformes (bacterias aeróbicas y anaeróbicas), virus (bacteriófagos de E. coli), parásitos (huevos y quistes). (Kuklinski, C. 2011)
1.3.1.3. CRITERIOS DE CALIDAD DEL AGUA Y CONTROLES El control incluye:
• Materias en suspensión (MES). Indican la calidad del agua. Un exceso de partículas dificulta el paso de la luz a través del agua y la fotosíntesis (generación de oxígeno) de los vegetales.
• Temperatura y pH: El potencial de hidrogeno del agua pura según la
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escala de Sorensen es 7, pero las aguas superficiales pueden tener un pH ligeramente acido por la presencia del dióxido de carbono de la atmosfera, o a veces puede ser ligeramente básico debido a la presencia de carbonatos. Un aumento de temperatura disminuye la solubilidad del oxígeno, incrementa la solubilidad de las sales y aumenta la velocidad de los procesos metabólicos y de putrefacción. Una temperatura entre 10 – 14 °C es la óptima del agua.
• Conductividad: El agua pura tiene una conductividad muy baja, en cambio cuando existe sales la conductividad es alta.
• Materia inhibidora (MI): Sustancias que inhiben los procesos biológicos por ejemplo los de autodepuración (metales pesados, pH extremos)
• Materia orgánica:
1. Oxígeno disuelto (OD): Su ausencia favorece la putrefacción
2. Demanda bioquímica de oxígeno en 5 días (DBO5): Cantidad de oxígeno en partes por millón (ppm) que se necesita para degradar la materia orgánica por vía aerobia. Indica la cantidad de materia orgánica degradable. Si la DBO es menor que la cantidad de oxígeno disuelto es indicativo que el sistema se regenera, pero si es superior, el sistema se está degradando.
3. Demanda química de oxígeno (DQO): Determina la cantidad de materia orgánica biodegradable y no biodegradable. Se determina con sustancias fuertemente oxidantes como el permanganato de potasio o el dicromato de potasio. Por lo general los valores de la DQO son más altos o igual a la DBO. Su relación DBO/DQO inferior a la unidad indica que existe poca materia orgánica biodegradable.
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1.3.1.4. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y TRATAMIENTO.
El abastecimiento como proceso de be proveer agua de calidad en cantidad adecuada y suficiente a la población, teniendo en cuenta una función sanitaria y económica. Incluye las siguientes etapas:
- Captación - Conducción - Tratamiento - Almacenamiento - Distribución
En lo que respecta al tratamiento, existen diversos métodos (Físicos, químicos y biológicos)
Tratamiento físico:
- Sedimentación - Filtración - Adsorción
Tratamiento Químico:
- Coagulación/Floculación - Resinas de intercambio iónico - Aireación
- Osmosis inversa
- Corrección de la dureza del agua - Desinfección
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1.4. REALIDAD PROBLEMÁTICA Geografía de la provincia.
La provincia de Sánchez Carrión está situada en la parte central de dicho departamento según el diagnostico ambiental realizado por la Municipalidad Provincial de Sánchez Carrión manifiesta que consta de 8 distritos.
Tabla 1:
Distritos de la Provincia de Sànchez Carriòn
Provincia de Sánchez Carrión Distritos
Huamachuco Chungay Cochorco Curgos Marcabal Sanagoran
Sarín Sartimbamba
Fuente: Municipalidad Provincial de Sánchez Carrión. Noviembre 2013
La ciudad capital es el distrito de Huamachuco, que se encuentra ubicado a 3180 m.s.n.m. y a una distancia de 181 km de la ciudad de Trujillo.
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Fuente: Google Maps 13 de septiembre del 2020. Hora 1:00 p.m.
Tabla 2:
Barrios del distrito de Huamachuco
Distrito de Huamachuco Barrios
Cruz Blanca Cumbicus
Fátima
Los esclavos (chancas) 5 esquinas Purrumpampa Chuqquichaca
Cuchilla San Salvador Agua de los pajaritos
Fuente: Municipalidad Provincial de Sánchez Carrión. 10 de septiembre del 2020. Hora:
3:30 pm.
Figura 1:
Figura Satelital
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Tabla 3:
Datos demográficos del distrito
Nombre del distrito Clasificación Viviendas Población
Huamachuco Urbano 6144 28330
Fuente: Municipalidad Provincial de Sánchez Carrión. 9 de septiembre del 2020. Hora: 4:30 pm
Rodeando la provincia se localizan varias cuencas que recorren a nivel de sus distritos siendo en su mayoría los ríos como tributarios de régimen permanente, aumentando su caudal solamente entre los meses de octubre a marzo por ser épocas de precipitación. Así se tiene la cuenca del Rio Grande que recorre por algunos distritos tales como: Huamachuco, Marcabal y Sanagoran.
Abastecimiento de agua de consumo para los pobladores del distrito de Huamachuco (Perú. Ministerio de Agricultura y Riego. 2017).
En la provincia el 6,7% de la población cuenta con un sistema de abastecimiento de agua de red pública dentro de las viviendas, el 5,3% de red pública fuera de la vivienda, pero dentro de la edificación. El 1,6% usan pilón de uso público y el 86,4% no posee servicio de agua de red pública. El servicio de agua potable en el distrito de Huamachuco es abastecido del Rio Grande que recorre paralelamente al distrito. La conducción del agua para el distrito proviene de la laguna negra ubicada en el cerro Huaylillas y el cerro negro, cruzando Molino Grande para atravesar el distrito, dividiéndola por un lado los barrios de Cumbicus y Los Esclavos los barrios restantes. El servicio de agua potable de Huamachuco es captado del Rio Grande y conducida a una pequeña zona donde solamente es tratada con cloro como desinfectante y luego es entubada para su distribución en la red que provee el consumo de los pobladores.
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Fortalezas y debilidades del recurso hídrico en el distrito de Huamachuco
1.4.3.1. Fortalezas:
- Existencia de más de 40 lagunas y espejos de agua superficial
- Existe el Rio Grande como fuente de abastecimiento de agua potable - Presencia de la autoridad nacional del agua (ANA) que favorece la fiscalización del recurso hídrico
- Existencia de ordenanza municipales que sancionan la contaminación del recurso hídrico
- Declaración de intangibilidad de fuentes de agua en la provincia 1.4.3.2. Debilidades:
- Consumo de agua deficientemente tratada (no potable)
- Inadecuada gestión del recurso hídrico para uso agrícola y domestico - Débil organización de los usuarios e instituciones para la gestión de los
recursos hídricos
- Deficiente sistema de captación del recurso hídrico
- Inadecuado, insuficiente o ausente tratamiento de las aguas residuales - Elevada contaminación en los tributarios de las cuencas y microcuencas - Incumplimiento y deposición de residuos sólidos a los cuerpos de agua - Ausencia de servicio de agua potable a todos los distritos de la provincia - Falta de un plan de vigilancia para la conducción del agua desde su origen
hasta la captación a través del Rio Grande.
1.4.3.3. Amenazas:
- Alta contaminación de la cabecera de cuencas y microcuencas, lagunas, por los habitantes y fauna presentes en la zona
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shigella, poliomielitis, meningitis, hepatitis.
- Aparición de enfermedades de origen vectorial: mosquitos que trasmiten enfermedades tales como la malaria y la fiebre amarilla.
1.5. JUSTIFICACION
La presente investigación se justifica por la importancia de realizar un mejoramiento en el abastecimiento del recurso hídrico para los pobladores del distrito de
Huamachuco.
Justificación practica
Finalizado la investigación tendrá un uso aplicativo tanto en el sistema de tuberías como en las operaciones realizadas en la planta de tratamiento del agua a fin de potabilizarlos y proveer un recurso hídrico apto para el consumo.
Justificación económica
En el caso de que la conducción sea por medio de un canal, tendrá que contornear el relieve del terreno (seguir las curvas de nivel) por lo tanto
resultaría más larga y costosa. Por otro lado, un sistema de tuberías resultaría de longitud más corta y más económica
Justificación social
La población del distrito de Huamachuco al consumir aguas potables y de buena calidad evitara la adquisición de enfermedades hídricas, beneficiándose de esta manera toda la población y protegiendo y conservando el medio ambiente.
1.6. PROBLEMA
¿Cómo realizar el mejoramiento del abastecimiento del recurso hídrico para los pobladores del distrito de Huamachuco de la provincia de Sánchez Carrión – 2021?
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1.7. HIPOTESIS
El mejoramiento de abastecimiento del recurso hídrico se realizará instalando un sistema de tuberías para la conducción y sometiéndolo a un tratamiento físico y químico en una planta de tratamiento.
1.8. OBJETIVOS
Objetivo General
Mejorar el abastecimiento del recurso hídrico en el distrito de Huamachuco, provincia de Sánchez Carrión.
Objetivos Específicos
- Realizar análisis físico – químico y microbiológico del recurso hídrico para evaluar su calidad
- Efectuar un levantamiento topográfico a fin de captar y conducir el recurso hídrico.
- Determinar el diámetro del sistema de tubería por el método de Hazen &
Williams.
- Aportar a la autoridad responsable un tratamiento físico – químico y biológico para obtener el recurso hídrico de buena calidad.
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II. MATERIAL Y METODOS
2.1. OBJETO DE ESTUDIO Población
2.1.1.1. Ríos pertenecientes a la hoya hidrográfica del Atlántico.
Hidrografía de la Laguna Negra: Provincia Sánchez Carrión, Departamento la Libertad, Distrito: Huamachuco, Latitud: - 7,9 Longitud: - 78,0333. (SIGRID, 2015)
2.1.1.2. Muestra:
Rio Grande con nacimiento en la Laguna Negra. Divide a la parte urbana en:
- Barrios de Cumbicus y Esclavos y la otra parte es la ciudad misma.
Materiales de campo:
- Equipo portátil para mediciones de temperatura y potencial de hidrogeno del agua al momento de recolección (parámetros in situ)
Muestreo: Se utilizo - Envases de plástico - Cooler
- Pisceta - Papel toalla - Cinta de embalaje
- Marcadores de tinta perenne - Cámara fotográfica
- Termometro
Materiales de laboratorio
- Un termómetro de – 10 a 300°C - Un pH-metro Hanna
- Vasos de precipitados de 50, 100 y 200 mL. Clase A. Kimble &Chase - Pipetas de 5 y 10 mL
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- Matraz aforado de 200 mL. Pyrex Brand Alemana. Clase A - Fiolas de 50, 100, 250 mL
- Bureta de 50 mL.
- Probetas graduadas de 10, 50 y 100 mL
- Espectrofotómetro de emisión atómica (ICP – OES).
2.2. . MUESTREO:
TIPO DE MUESTREO:
Manual, debido a que se encontró lugares de fácil acceso.
Tuvo como único objetivo el de recolectar una muestra problema representativa de preferencia pequeña para ser transportada con facilidad a un laboratorio para su caracterización.
TIPO DE MUESTRA:
El tipo de muestra fue integrada: Los puntos de recolección de las muestras fueron tres:
- Punto 1: Captación de agua.
- Punto 2: Curso medio - Punto 3: Naciente.
TOMA DE MUESTRA
Se rotuló los frascos, escribiendo el número de los puntos, fecha y hora exacta en que se recolecto la muestra representativa.
PROCEDIMIENTO
- La muestra se recolecto en la zona central del rio, pero sin turbulencia. Se debe evitar recolectar de las orillas del rio debido a que en ese lugar el agua no está mezclada y puede haber contaminación.
- Se enjuago 3 veces los frascos antes de introducir las muestras, a excepción de las muestras para análisis microbiológicos que se recolecto directamente sin enjuagar y fue llenado solamente las tres cuartas partes.
- Para el ensayo de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) y de metales pesados,
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se recolecto la muestra hasta el ras del frasco, sin contenido de burbujas.
- Finalmente se introdujo los frascos en el cooler para ser transportados al laboratorio.
(INTA. 2011).
ORDEN DE MUESTREO
- Se recolecto una muestra representativa
- Se tuvo en cuenta las precauciones a fin de evitar la contaminación de las muestras - Finalmente se hizo la determinación de los parámetros fisicoquímicos in situ
2.3. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN:
Se utilizo el diseño experimental a fin de manipular la variable independiente.
- VARIABLE INDEPENDIENTE: Sistema de tubería y planta de tratamiento - VARIABLE DEPENDIENTE: Mejoramiento del abastecimiento del recurso
hídrico
Esquema: variables x, y. (Hernandez,R.et al,2014).
ANALISIS DE CARACTERIZACION
Se realizo a fin de conocer las propiedades químicas, físicas y microbiológicas para poder realizar una evaluación cuantitativa de contaminantes y así elegir el método adecuado de tratamiento.
Variable Dependiente
Y Variable
Independiente X Figura 2:
Variables
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METODOLOGIA
Se realizaron ensayos de diferentes parámetros de contaminación:
• Temperatura:
Se realizo en el instante de recolección de la muestra, introduciendo el termómetro al fluido hasta alcanzar el equilibrio térmico.
• Potencial de Hidrogeno (pH):
Se realizo al instante de recolección de la muestra. Se utilizo el método potenciométrico directo utilizando un electrodo de vidrio. (Skoog, W. 2014).
• Solidos Totales Disueltos (STD)
- Filtración para separar solidos que se han disuelto.
- Colocar 50 mL en un recipiente (capsula de porcelana) - Secarlo a 105 °C.
- Calculo: mg (STD) = (Peso de residuo + peso del recipiente – peso del recipiente x 1000/volumen de la muestra.
• Dureza Total:
Se utilizo el método volumétrico por titulación con una solucion de etilendiaminotetraacético (EDTA)
• Determinación de aniones:
Se determinaron los aniones más frecuentes: Cl-: Valoración con una solucion de nitrato de plata.
SO42-: Formación de sulfato de bario como precipitado insoluble NO3-: Electrodo selectivo de iones.
• Determinación de cationes:
Se determinaron los cationes más frecuentes:
Cationes calcio (Ca2+ y Mg2+) responsables de la dureza del agua. Método de absorción atómica en llama.
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• Componentes no deseables:
Fierro (Fe3+) plomo ( Pb2+) cobre (Cu2+). Se utilizo el método de absorción atómica en llama.
• Aceites y grasas.
- Se utilizo por extracción por el método soxhlet.
• Demanda bioquímica de oxígeno (DBO)
Preparar el agua de dilución: Añadir las siguientes soluciones:
- Solucion buffer a pH 10, sulfato de magnesio, cloruro de calcio y cloruro férrico.
- Añadir 1 mL de agua al agua de dilución y luego almacenar en un lugar con ausencia de luz a fin de impedir el crecimiento de algas.
- El agua de dilución será de buena calidad si contiene oxígeno disuelto después de los 5 días de incubación y no consumió más de 0,2 mg O2/L.
• Demanda química de oxígeno (DQO).
- Se utilizo el método volumétrico por titulación con dicromato de potasio.
LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO
Se localizó la zona de estudio en el distrito de Huamachuco con el programa Google Earth, desde el nacimiento de la laguna Negra hasta la planta de tratamiento de la ciudad. Con la herramienta “agregar ruta” se trazo un recorrido con puntos tratando de abarcar la mayor parte de la zona de estudio. Cada punto posee una coordenada este y sur.
Seguidamente se exporto todos los puntos en formato Kml (formato de archivos usado para mostrar datos geográficos en navegadores terrestres como Google Earth).
El programa no muestra las alturas correspondientes de cada punto por lo cual se utilizó el servidor en línea, (gpsvisualizer.com). Obtenidas las cotas se utilizó el programa Quick Grid el cual sirvió para generar curvas de nivel a partir de puntos ya conocidos. Finalmente se exporto las curvas de nivel generadas al Civil 3D en donde se trazó el recorrido por donde se ubicó la tubería desde el punto de captación hasta la planta de tratamiento con la herramienta “polilínea”. (ANEXO)
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DIAMETRO DE TUBERIA
Se determino con el caudal de diseño comparando el caudal máximo horario con el caudal máximo diario. Se utilizo la formula Hazen y Williams
𝐷 = [ 𝑄𝑑
0.000426𝐶𝑆0.54]
0.38
S: pendiente de la línea de gradiente (hf/L) m/km D: diámetro de la tubería en pulgadas
Qd: caudal de diseño (lt/s) C: coeficiente de Williams (150)
Se sistematizaron los datos obtenidos del levantamiento topográfico en una hoja de cálculo de Excel en donde se obtuvieron puntos, cota (m) y longitud (km).
Se graficaron los datos cotas vs longitud para poder obtener la línea de conducción. Finalmente se utilizaron los puntos más cerca de la línea de gradiente hidráulica (L.G.H).
III: RESULTADOS Tabla 4:
Valor promedio de temperatura (°c)
Punto 1 18,5
Punto 2 17,7
Punto 3 15,2
PROMEDIO 17,1
Temperatura del ambiente 19
Fuente: Elaboraciòn Propia
Nota: La tabla Nº 4 nos muestra las diferentes temperaturas obtenidas en los puntos de muestreo.
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Tabla 5:
Valor promedio de potencial de hidrógeno
Punto 1 6,5
Punto 2 6,9
Punto3 6,4
Promedio 6,6
Fuente: Elaboraciòn Propia
Nota: La tabla Nº 5 nos da a conocer los valores del pH de los distintos puntos.
Tabla 6:
Análisis fisicoquímico de aguas superficiales (afq), punto-01
PARAMETROS UNIDAD RESULTADOS
pH Unidad de pH 6,87
Solidos totales disueltos ppm 66
Solidos en suspensión ppm 12
Solidos disueltos ppm 54
Dureza total ppm 200
Cloruros ppm 11
Sulfatos ppm 3
Nitratos ppm 1
Calcio ppm 2
Magnesio ppm 0
DBO5 ppm 24
DQO ppm 35
Aceites y grasas ppm 7
Hierro ppm 0,21
Plomo ppm 0,07
Cobre ppm 0,12
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REPRESENTACION ESTADISTICA DE LOS RESULTADOS
Figura 3:
Parametros Fisico Quimicos vs Partes por millon (ppm)
Tabla 7:
Análisis microbiológico (amb), punto-01
PARAMETROS UNIDAD VALORES
Numeración de coliformes totales
NMP/100 mL 4,12 x 103
Numeración de coliformes fecales
NMP/100 mL 85
E. coli Ausencia o
presencia
Presencia
Numeración de huevos y quistes de parásitos
Ausencia o presencia
Ausencia
66
12 54
200
11 3 1 2 0
24 35
7 0.21 0.07 0.12 0
50 100 150 200 250
Parametros Fisicos y Quimicos
Ppm
Solidos totales disueltos Solidos en suspension Solidos disueltos
Dureza total Cloruros Sulfatos
Nitratos Calcio Magnesio
DBO5 DQO Aceites y Grasas
Hierro Plomo Cobre
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Figura 4:
Analisis Microbiológico
Tabla 8:
Análisis fisicoquímico de aguas superficiales (afq), punto-02
PARAMETROS UNIDAD RESULTADOS
pH Unidad de pH 7,24
Solidos totales disueltos ppm 105
Solidos en suspensión ppm 12
Solidos disueltos ppm 93
Dureza total ppm 138
Cloruros ppm 14
Sulfatos ppm 2
Nitratos ppm 2
Calcio ppm 28
Magnesio ppm 19
DBO5 ppm 15,2
DQO ppm 62,1
Aceites y grasas ppm 29
Hierro ppm 0,54
Plomo ppm 0,09
Cobre ppm 0,14
4.12E+03
85 0.00E+00
5.00E+02 1.00E+03 1.50E+03 2.00E+03 2.50E+03 3.00E+03 3.50E+03 4.00E+03 4.50E+03
Coliformes
NMP/100 mL
Numeracion de coliformes totales Numeracion de coliformes fecales
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Figura 5:
Parámetros Físico Químicos vs Partes por millón (ppm)
Tabla 9:
Análisis microbiológico (amb), punto02
PARAMETROS UNIDAD VALORES
Numeración de coliformes totales
NMP/100 mL 3,3 X 105
Numeración de coliformes fecales
NMP/100 mL 85
E.coli Ausencia o
presencia
Presencia
Numeración de huevos y quistes de parásitos
Ausencia o presencia
Ausencia
105
12 93
138
14
2 2
28 19 15.2 62.1
29
0.54 0.09 0.14 0
20 40 60 80 100 120 140 160
Parametros Fisicos y Quimicos
Ppm
Solidos totales disueltos Solidos en suspension Solidos disueltos
Dureza total Cloruros Sulfatos
Nitratos Calcio Magnesio
DBO5 DQO Aceites y Grasas
Hierro Plomo Cobre
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Figura 6:
Analisis Microbiológico
Tabla 10:
Ensayo fisicoquímico de aguas superficiales (afq), punto-03
PARAMETROS UNIDAD RESULTADOS
pH Unidad de
pH
6,89
Solidos totales disueltos ppm 12
Solidos en suspensión ppm 0
Solidos disueltos ppm 12
Dureza total ppm 120
Cloruros ppm 1
Sulfatos ppm 0
Nitratos ppm 0
Calcio ppm 25
Magnesio ppm 15
DBO5 ppm 22,4
3.30E+05
85 0.00E+00
5.00E+04 1.00E+05 1.50E+05 2.00E+05 2.50E+05 3.00E+05 3.50E+05
Coliformes
NMP/100 mL
Numeracion de coliformes totales Numeracion de coliformes fecales
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DQO ppm 42
Aceites y grasas ppm 0
Hierro ppm 0
Plomo ppm 0
Cobre ppm o
Figura 7: Parámetros Físico Químicos vs Partes por millón (ppm)
12 0
12 120
1 0 0
25
15 22.4 42
0 0 0 0
0 20 40 60 80 100 120 140
Parametros Fisicos y Quimicos
Ppm
Solidos totales disueltos Solidos en suspension Solidos disueltos
Dureza total Cloruros Sulfatos
Nitratos Calcio Magnesio
DBO5 DQO Aceites y Grasas
Hierro Plomo Cobre
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Tabla 11:
Análisis microbiológico (amb), punto-03
PARAMETROS UNIDAD VALORES
Numeración de coliformes totales
NMP/100 mL < 100
Numeración de coliformes fecales
NMP/100 mL 0
E. coli Ausencia o presencia Ausencia Numeración de huevos
y quistes de parásitos
Ausencia o presencia Ausencia
Nota: En las tablas anteriores representan los resultados de los analisis fisico – quimicos, microbiologicos en los diferentes puntos de muestreo
Figura 8:
Análisis Microbiológico
4.00E+01
0 0.00E+00
5.00E+00 1.00E+01 1.50E+01 2.00E+01 2.50E+01 3.00E+01 3.50E+01 4.00E+01 4.50E+01
Coliformes
NMP/100 mL
Numeracion de coliformes totales Numeracion de coliformes fecales
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Tabla 12:
Datos obtenidos para la línea de conducción
DISTANCIA ACUMULADA (m) COTA (m)
0.00 4030.06
101.14 4022.22
112.49 4021.57
276.17 4007.71
384.03 3981.67
390.06 3981.92
610.21 3958.76
698.85 3950.12
796.52 3940.14
829.54 3936.81
898.51 3930.21
930.90 3926.56
957.97 3923.30
993.91 3920.11
1012.15 3918.06
1092.49 3910.10
1110.06 3907.83
1236.57 3900.24
1238.29 3899.97
1357.90 3882.34
1468.53 3880.94
1480.84 3882.17
1487.91 3882.08
1651.28 3880.00
1654.61 3879.65
1655.91 3879.45
1656.20 3879.40
1656.56 3879.34
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1657.12 3879.33
1658.15 3879.31
1659.18 3879.28
2094.42 3872.89
2108.41 3872.68
2122.12 3869.82
2232.97 3859.76
2294.03 3866.91
2301.84 3867.82
2351.71 3859.86
2353.84 3859.94
2363.84 3860.29
2498.18 3858.02
2503.12 3857.93
2609.23 3850.44
2609.66 3850.41
2627.21 3844.90
2897.19 3842.08
2907.34 3839.73
3098.88 3832.20
3216.05 3840.17
3561.59 3845.95
3705.41 3850.41
3712.19 3849.86
3818.89 3859.56
3863.32 3870.09
3864.82 3870.44
3910.18 3864.53
3931.39 3867.59
3945.06 3870.03
3964.08 3869.31
4164.31 3865.53
4342.08 3861.36
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4352.40 3859.86
4371.14 3859.93
4409.63 3852.08
4512.46 3855.39
4529.65 3849.60
4611.29 3841.77
4668.62 3843.33
4812.83 3840.03
4815.38 3839.89
4953.62 3840.17
4957.53 3839.31
4975.73 3840.88
4995.65 3842.59
5022.21 3844.88
5152.09 3829.77
5194.20 3831.74
5233.17 3826.50
5392.96 3822.26
5400.95 3819.66
5671.09 3808.66
5708.84 3810.28
5711.92 3808.81
5735.73 3808.18
5751.66 3806.73
5767.12 3806.69
5962.40 3806.22
5970.27 3804.33
5987.72 3800.13
6010.67 3791.40
6029.01 3791.74
6330.20 3797.32
6339.29 3794.86
6359.45 3789.40
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6596.79 3779.98
6598.25 3780.06
6695.67 3776.76
6738.18 3777.63
6786.85 3778.63
6966.67 3774.22
6989.37 3780.19
7037.16 3790.96
7127.97 3780.26
7147.54 3774.91
7255.59 3773.63
7277.91 3769.79
7406.54 3765.18
7467.63 3759.62
7470.89 3760.11
7533.13 3769.18
7722.92 3766.87
7732.31 3764.98
7755.08 3760.38
7771.71 3755.13
7947.03 3754.77
7951.62 3754.76
7969.33 3749.81
7993.42 3746.56
8149.60 3740.13
8150.50 3740.09
8154.80 3739.56
8190.59 3741.57
8362.81 3730.07
8367.90 3729.11
8378.69 3727.08
8383.16 3726.90
8407.90 3725.94
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8432.06 3719.83
8544.79 3710.62
8551.13 3710.10
8556.21 3710.40
8610.56 3718.05
8651.03 3713.87
8667.36 3709.78
8706.38 3710.30
8729.71 3708.29
8899.15 3700.09
8913.67 3698.73
9146.32 3689.98
9369.98 3682.24
9399.90 3680.03
9411.99 3678.17
9431.75 3673.21
9557.47 3670.60
9833.98 3659.99
9845.36 3659.94
9972.55 3650.06
9974.43 3649.64
10002.36 3651.08
10109.90 3640.01
10239.74 3626.76
10283.75 3630.01
10286.45 3629.53
10312.77 3624.86
10318.70 3624.90
10461.80 3626.04
10471.54 3624.87
10477.98 3624.09
10505.54 3620.01
10643.42 3613.37
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10670.63 3613.70
10703.41 3609.96
10976.91 3600.05
10983.44 3599.17
11057.90 3596.46
11186.64 3590.00
11190.09 3589.65
11253.81 3582.82
11355.32 3585.56
11390.92 3582.74
11432.89 3580.05
11506.68 3575.81
11530.94 3574.41
11557.67 3575.57
11673.88 3570.02
12131.64 3560.35
12215.03 3557.95
12298.65 3555.55
12486.40 3550.17
12499.84 3548.04
13061.67 3539.98
13061.93 3540.03
13233.91 3535.53
13241.99 3536.98
13275.42 3537.03
13506.34 3529.96
13563.36 3527.86
13669.41 3520.76
13709.90 3517.56
13764.66 3518.78
13782.05 3520.09
13831.71 3516.29
13886.13 3516.14
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14088.84 3509.97
14397.52 3500.71
14413.92 3500.01
14519.71 3492.87
14707.37 3490.00
14808.06 3484.53
14848.29 3480.46
14851.60 3481.17
14858.55 3479.98
15405.21 3470.02
15414.40 3469.85
15573.76 3464.74
15639.98 3459.80
15786.65 3456.59
15831.88 3449.63
15942.42 3445.32
15942.76 3445.31
15965.90 3439.88
16226.75 3435.09
16269.37 3434.31
16293.31 3440.32
16495.21 3432.49
16508.57 3429.86
16630.27 3426.21
16846.09 3419.72
16913.71 3415.90
17022.18 3409.78
17164.81 3400.02
17165.45 3399.95
17593.61 3390.06
17699.98 3387.09
17990.34 3380.05
Fuente:elaboracion propia
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Nota: La tabla N° 9 nos muestra datos obtenidos para elaborar una linea de conducción desde el punto de captación (laguna negra) hastan el lugar dónde se pronone hacer la planta de tratamiento.
Fuente: ElaboraciónPropia
Tabla 13:
Datos seleccionados para la línea de conducción DISTANCIA ACUMULADA (m) COTA (m)
0.00 4030.06
2351.71 3859.86
6738.18 3777.63
10002.36 3651.08
13886.13 3516.14
17990.34 3380.05
3300.00 3400.00 3500.00 3600.00 3700.00 3800.00 3900.00 4000.00 4100.00
0.00 5000.00 10000.00 15000.00 20000.00
COTA (metros)
DISTANCIA (metros)
Figura 9:
Linea de Conduccion general
Fuente:Elaboración propia
La figura Nº 10 nos muestra la linea de gradiente hidraulica que indica la presiòn de agua a lo largo de la tuberia.
4030.06
3859.86
3777.63
3651.08
3516.14
3380.05
3300.00 3400.00 3500.00 3600.00 3700.00 3800.00 3900.00 4000.00 4100.00
0.00 2000.00 4000.00 6000.00 8000.00 10000.00 12000.00 14000.00 16000.00 18000.00 20000.00
COTA (metros)
DISTANCIA (metros)
Figura 10:
Linea de conducciòn
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Tabla 14:
Puntos maximos para diseño del diámetro de tuberia
Tabla 15:
Diámetro de la tuberia por tramos
S (pendiente) D(pulg) D (comercial) D(m) r(m) A (m2) V(m/s) TRAMO 1-2
64.17 9.18 10 0.2540 0.127 0.05064506 4.0800623
TRAMO 2-6
201.29 7.26 8 0.2032 0.1016 0.03241284 6.37509734*
TRAMO 6-9
126.48 7.99 8 0.2032 0.1016 0.03241284 6.37509734*
TRAMO 9-11
16.68 12.10 14 0.3556 0.1778 0.09926432 2.08166444
Nota: (*) Los tramos 2-6 y 6-9 sobrepasaron la velocidad máxima permitida para el tipo de tubería según material (0.6 – 5.0 m/s).
PUNTOS COTA (m) DISTANCIA (km)
1 4200 0.00
2 4000 3.12
6 3720 4.51
9 3380 7.20
11 3300 2.3985
TOTAL 17.2189
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Tabla 16:
Correción de los tramos
S
(pendiente) D(pulg)
D
(comercial) D(m) r(m) A (m2) V(m/s)
TRAMO 1-2
64.17 9.18 10 0.2540 0.127 0.05064506 4.0800623
TRAMO 2-6
201.29 7.26 10 0.2540 0.127 0.05064506 4.0800623
TRAMO 6-9
126.48 7.99 10 0.2540 0.127 0.05064506 4.0800623
TRAMO 9-11
16.68 12.10 14 0.3556 0.1778 0.09926432 2.08166444
Tabla 17:
Etapas de tratamiento del agua para consumo de la población
ETAPAS Captación Devastado inicial
Predesinfeccion Desodorización
Filtración
Desinfección final y ajuste de pH Tratamiento de lodos
Nota: Tipo de planta, estacion de planta de tratamiento de agua potable (ETAP)
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IV. DISCUSION DE RESULTADOS
En la determinación de los parámetros fisicoquímicos in situ, el valor de la temperatura del medio ambiente fue de 19°C (temperatura normal en la zona de la sierra) muy cercana a la temperatura del agua en los puntos 1, 2 donde se recolectaron las muestras y una diferencia de 4 grados respecto al punto 3. Esto se debe a que a medida que se incrementa la altura la temperatura es menor.
En lo que respecta al potencial de hidrogeno (pH) en los puntos 1,2 y 3 demuestra que es ligeramente acido, debido a que el agua absorbe gases de la atmosfera, especialmente el dióxido de carbono. Estos valores están cercanos a los determinados en forma ex situ (laboratorio). En conclusión, el pH del agua del rio grande se encuentra dentro del rango permisible para aguas superficiales (6,5-8,5).
PUNTO 1: Los análisis fisicoquímicos de las aguas de rio Grande demostraron tener un pH (6,87), ligeramente acido, rango permitido (6,5 – 8,5). En ppm: solidos totales disueltos (66), dureza total (200), cloruros (11), sulfatos (3), nitratos (1), DBO (24).
DQO (35), aceites y grasas (7), hierro (0,21), plomo (0,07), cobre (0,12).
Comparando con los valores permisibles establecidos por el Ministerio de Salud-Perú, la mayoría de los parámetros fisicoquímicos si cumple con el Reglamento de calidad, a excepción de los parámetros aceites y grasas /7 ppm) y el elemento pesado plomo (0,07 ppm), cuyos valores permisibles son: 0,5 para grasas y 0,010 para plomo. La presencia de aceites y grasas se debe a que cuesta arriba los habitantes hacen derramamiento hacia las aguas, residuos de sus actividades domesticas (residuos de cocina y lavado), y la presencia de plomo se debe a que las aguas estén lixiviando presencia de este metal en determinada zona.
En el análisis microbiológico, se determinó que la numeración en NMP/100 mL es:
coliformes totales (4,12 x 103), coliformes fecales (85), presencia de E. coli. y ausencia de la numeración de huevos y quistes de parásitos.
Comparando con los valores establecidos por el Ministerio de Salud – Perú, solamente cumple el parámetro microbiológico de numeración de huevos y quistes a excepción del resto de parámetros.
La presencia de estos microorganismos se debe a los excrementos de los animales que dejan cuando acuden a tomar agua del rio grande.
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PUNTO 2: Los análisis fisicoquímicos de la recolección de muestra en el punto 2, indico un pH (7,29) ligeramente básico, pero que está cumpliendo con el rango establecido por el Ministerio de Salud- Perú. El resto de parámetros en ppm son:
solidos totales disueltos (105), dureza total (138), cloruros (14), sulfatos (2), calcio (28), magnesio (19), DBO (15,2), DQO (62,1), aceites y grasas (29), hiero (0,54), plomo (0,09), cobre (0,14). Los resultados de este análisis guardan similitud con los del punto 1, en el sentido de sigue prevaleciendo la presencia de aceites y grasas y del elemento plomo, que no cumplen con los rangos establecidos por el ministerio de Salud.
En lo respecta al análisis microbiológico en NMP/100ml existe: Numeración de coliformes totales (3 x 10%), de coliformes fecales (85), presencia de E. coli y ausencia de numeración de quistes y huevos de parásitos. Esto indica que el agua en esa zona está contaminada debido a la concurrencia de animales y con la posibilidad de que los habitantes estén arrojando, aguas residuales al rio como cuerpo receptor.
PUNTO 3: En este punto los valores de los parámetros fisicoquímicos son diferentes a los puntos 1 y2. Así tenemos: pH (6,89). Solidos totales disueltos (12), dureza total (120), cloruros (1), sulfatos (0), nitratos (0), calcio (25), magnesio (15), DBO (22,4), DQO (42), aceites y grasas (0), hierro (0), plomo (0), cobre (0). Todo indica que estos valores son bastantes menores, inclusive a los establecidos por el Ministerio de Salud- Perú. La interpretación es que la muestra recolectada en este punto fue cerca de la laguna Negra, donde no existe factores externos que contaminen el agua.
Finalmente, en lo que respecta a los valores del análisis microbiológico, son también bastantes menores: Numeración de coliformes totales menor a 100. No existe presencia de coliformes fecales, E. coli y numeración de huevos y quiste de parásitos. Los valores de estos resultados se interpretan a que la muestra de agua fue recolectada cerca de la laguna, donde no existe fuentes de contaminación.
Los parametros que no cumplen con el reglamento establecido por el Ministerio de Salud, sera regulados en la planta de tratamiento propuesta a tràves de los procesos fisico – quimicos, a fin de deterner una buena buena calidad de agua para la poblaciòn en el distrito de Huamachuco, provincia de Sànchez Carriòn.
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CONDUCCION: Actualmente la conducción de se viene realizando a través del rio grande, con un recorrido de aproximadamente 17 Km desde la laguna negra hasta el punto de captación. Esta conducción a cielo abierto está expuesta a todo tipo de contaminación. Razón por la cual debe conducirse el agua a través de un sistema de tubería, que es un conducto cerrado para evitar la contaminación y por ser de menos costo y acorta la distancia en comparación con un canal que tendría que contornear el relieve del terreno. Para trazar las curvas de nivel se realizó un levantamiento topográfico (programa de Google earth) y luego la línea de conducción (Grafica 7).
Para elaborar la gráfica se tuvo en cuenta los puntos más elevados de las cotas (puntos 1,2, 3,…11), evitando que no sobrepase la línea de gradiente hidráulico (L.G.H), línea puntada de la gráfica, para anular la formación de aire que obstruye la circulación del agua por formarse vapor de agua a una presión negativa y a veces se produce el fenómeno de cavitación.
DIAMETRO DE TUBERIA: Para el cálculo del diámetro de tubería se utilizó la fórmula de Hazen & Williams, teniendo en cuenta dicho diámetro sea apropiado para que el agua tenga una velocidad de 0,6 a 5 m/s. (Norma OS.010.Captacion y conducción de agua para consumo humano). Debe utilizarse tubería de policloruro de vinilo (PVC) por ser el más usado actualmente y más económico.
En la tabla 12. Se encuentra los valores realizados para la corrección de los tramos, ya que no cumplían con los valores establecidos por la norma OS.010 para la velocidad del agua (6.37 m/s) (rango de 0,6 a 5 m/s).
APORTACION: La aportación del presente trabajo de investigación es que el sistema de conducción de abastecimiento de agua superficial para los pobladores del distrito de Huamachuco debe realizarse por un sistema de tubería de material policloruro de vinilo, de igual manera las autoridades responsables deben instalar una planta de tratamiento con las siguientes etapas:
• PUNTO DE CAPTACION: Lugar apropiado para que la conducción sea por gravedad a fin de no gastar energía.
• DEVASTADO INICIAL: para la eliminación de objetos grandes y pequeños por medio de rejas y rejillas.
• PREDESINFECCION: Utilizar cloro gas por ser el más económico en comparación
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con ozono, ultravioleta, y otros
• CLARIFICACION: Empleando decantadores y agregando coagulantes y floculantes para eliminar la turbidez.
• DESODORIZACION: Para eliminar los malos olores con carbón activado.
• FILTRACION: Para eliminar partículas con filtros de arena.
• DESINFECCION FINAL Y AJUSTE DE pH: Como desinfectante el cloro gas (Cl2) y sus derivados, principalmente el hipoclorito de sodio (NaClO) por las siguientes razones: Tiene acción microbicida efectiva, favorece la coagulación/floculación y por ser de aplicación sencilla.
• TRATAMIENTO DE LODOS: Los lodos que quedan como residuo deben ser estabilizados, someterlo a un espesamiento y finalmente secarlo y su posterior eliminación.
Como se muestra en los antecedentes una red de abastecimiento en agua potable apata para consumo humano cuenta con diferentes etapas las cuales se han considerado en la presente investigaciòn, las etapas que se han considerado son:
- Captación - Conducción - Tratamiento
No se ha considerado las etapas de almacenamiento y distribuciòn.
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V. CONLUSIONES
• La caracterización de las muestras de agua en los puntos 1, 2 y 3 se realizó mediante análisis físico químicos, los cuales demostraron que existe contaminación en aceites y grasas en ppm de (7), (29) y (0), sobrepasando los valores permisibles (0,5ppm) y la concentración del elemento pesado plomo (0,07 ppm) que según el Ministerio de Salud es (0,01 ppm).
• Mediante el levantamiento topográfico se pudo obtener las curvas de nivel y el trazado de la línea de conducción para la instalación de la tubería, determinando su diámetro de 10 y 14 pulgadas. Medidas adecuadas para la circulación de agua a una velocidad de 0,6—5 m/s, tal como lo establece la norma OS.010 (Captación y conducción de agua para consumo humano).
• En el cálculo para el diámetro de la tubería se utilizo la formula de Hazen & Williams que incluye un coeficiente de Williams de 150 propio para las tuberías de policloruro de vinilo (PVC).
• A fin de mejorar la calidad de agua de consumo humano, en beneficio de los pobladores, las autoridades responsables deben instalar una estación de planta de tratamiento para agua potable y así mismo la instalación de un laboratorio de análisis, a fin de ir monitoreando a diario el nivel de contaminación.
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VI.
RECOMENDACIONES• Las autoridades responsables de inmediato deben cambiar el abastecimiento de agua actual por el sistema de tubería a fin de evitar la contaminación.
• La instalación de una estación de planta de tratamiento para obtener una buena calidad de agua en beneficio de la población
• La instalación de un laboratorio con equipos básicos para monitorear la contaminación.
• Abastecer agua a la población utilizando un canal desde la laguna negra a la planta de tratamiento, para situaciones que no amerita conducir por sistema de tubería