Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema urbano de drenaje sostenible en el distrito de Huancayo – región de Junín con adaptación a escenarios climáticos y modificación de la Norma Técnica Peruana CE.040(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-01-23) Vasquez Quispe, Hylary Marina; Valdivia Moya, Alfredo Miguel; Jara García, Mitchel JimmyLa metodología de esta tesis es no experimental y se basa en la recopilación de datos directamente de planos de diseño, estaciones meteorológicas y otros documentos descriptivos de la zona de estudio, sin manipulación deliberada de variables, con un enfoque cuantitativo. El estudio se enfoca en la preparación urgente del distrito de Huancayo, especialmente su zona monumental, ante precipitaciones pluviales de 25 años de período de retorno. Se identifica la saturación de la red de alcantarillado en ocho puntos críticos en la zona monumental, resaltando la falta de preparación para eventos climáticos extremos y los notables impactos en la infraestructura y el funcionamiento de la ciudad incluso en lluvias de menor intensidad. Tras un análisis exhaustivo de las técnicas de gestión de aguas pluviales, con un enfoque especial en cubiertas verdes y pavimentos permeables. Estas técnicas permiten la infiltración del agua de lluvia en el suelo, reduciendo el escurrimiento superficial y evitando la saturación de la red de drenaje. Asimismo, la capacidad de retener temporalmente el agua y liberarla gradualmente posibilita una gestión más efectiva de los picos de lluvia y mejora notablemente la calidad del agua. Se confirma que ambas opciones representan soluciones altamente prometedoras para mejorar significativamente la eficiencia en la gestión de aguas pluviales en Huancayo Estas conclusiones respaldan firmemente la propuesta de diseñar un sistema de drenaje urbano sostenible del agua en Huancayo. Además de abordar las necesidades hidráulicas, las cubiertas verdes y los pavimentos permeables aportan beneficios ambientales y estéticos, alineándose con principios de sostenibilidad y fomentando la resiliencia de la ciudad ante eventos climáticos extremos.Ítem Texto completo enlazado Propuesta de diseño del sistema de drenaje pluvial superficial y sub superficial para el lado aire de un aeropuerto de Juliaca(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-02-15) Rivera Medina, Axel Fabrizio; Jara García, Mitchel JimmyLa ausencia de medidas efectivas y consideraciones técnicas para el manejo y conducción del drenaje pluvial en el Perú genera como consecuencia problemas y daños en la infraestructura. Sobre lo anterior, las infraestructuras aeronáuticas no son ajenos a esta problemática. En ese sentido, un sistema de drenaje pluvial deficiente de un aeropuerto impacta negativamente a las actividades que se desarrollan en la infraestructura. El presente trabajo de tesis propone el diseño del sistema de drenaje pluvial del lado aire del Aeropuerto Internacional Inca Manco Cápac ubicado en la ciudad de Juliaca, Perú. Este diseño fue realizado de acuerdo al circular AC 150/5320-5D: “Airport Drainage Design”, propuesta por la Administración Federal de Aviación, debido a la falta de una normativa peruana para diseñar un sistema de drenaje pluvial para aeropuertos. La metodología de este estudio fue divida en tres fases principales y una de conclusiones y recomendaciones. La primera fase consistió en la recolección de datos e información necesaria para determinar las características y consideraciones técnicas de la zona en estudio. La segunda fase consistió en realizar el análisis hidrológico para calcular las precipitaciones e intensidades máximas para periodos y duraciones específicas. Además, se determinó el método hidrológico para calcular las tasas de flujo máximo para cada tramo del sistema de drenaje pluvial principal. La tercera fase consistió en plantear y desarrollar el modelo BIM de la infraestructura aeronáutica y del sistema de drenaje pluvial para desarrollar los cálculos hidráulicos. La modelación de la información para la Construcción (BIM, por sus siglas en inglés) es una tecnología del cual permite representar la información funcional y física de un activo de manera digital. Finalmente, los tirantes y las líneas de gradiente hidráulico fueron determinados mediante el software EPA SWMM. Respecto al análisis hidrológico, la función de probabilidad Log Normal 3 fue la mejor en ajustarse a los datos pluviométricos. Además, el método racional fue aplicado debido a que el área total de cada cuenca principal cumple con ser menor a 809,371 m2 (200 acres). Respecto al diseño hidráulico, el drenaje superficial, sub superficial y redes principales consistieron en un sistema de conductos abiertos o a gravedad. Se determinó que las líneas de gradiente hidráulico de las redes de drenaje principales son iguales a la profundidad del agua libre. Se obtuvieron tramos con profundidades que superan los 10 metros debido a la extensión y poca pendiente del área en estudio, por lo que se recomienda emplear equipos de bombeo. Finalmente, desarrollar BIM permitió tomar decisiones, realizar cambios, proponer alternativas y definir el diseño del sistema de drenaje pluvial, así como obtener información de manera versátil y dinámica a partir del modelo digital.Ítem Texto completo enlazado Cuerpo de presa ‘Sión I’ en el Río Sión(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-11-25) Triveño Taco, Jorge Luis; Jara García, Mitchel JimmyEl presente trabajo de tesis tiene como objeto el diseño de la presa Sión I, ubicada en la localidad de Sión, provincia de Mariscal Cáceres, departamento de San Martín, Perú. El “Consorcio Energético El Tucán S.A.” es el responsable de un proyecto generación hidroeléctrica en la localidad de Sión, el cual consta de un parque industrial con tres presas, las cuales utilizarán la energía de altura de agua, con la que contasen sus respectivos embalses, para generar energía eléctrica de potencia instalada de 3.4 Megawatts cada una, mediante el movimiento de turbinas. La primera de estas tres presas, Sión I, ubicada más aguas arriba de todas, es sobre la que versa este trabajo de tesis y respecto a la cual se va a desarrollar su diseño. Es necesario acotar que el alcance del presente trabajo es únicamente sobre el cuerpo de presa, incluyendo sus estructuras hidráulicas, mas no otros elementos útiles; como, por ejemplo, tuberías forzadas, turbinas, chimenea de equilibrio o casa de máquinas. Además, por temas contractuales entre el “Consorcio Energético Tucán S.A.” y su cliente, el Estado Peruano, se define que el material a utilizarse para la construcción de la presa es de concreto y que la tipología de esta sea de gravedad. Para el diseño del proyecto, se utiliza la norma peruana y otras extranjeras, principalmente la española, ello debido a la formación académica del autor. Cabe resaltar que la normativa local no es totalmente aplicable a todos los aspectos de diseño y que la normativa foránea mencionada cumple con los requisitos básicos para el dimensionamiento; además de ser fiable para su uso en estructuras hidráulicas en el Perú. Mucha información no es posible de obtenerse, sea por su costo económico o por la dificultad para hacer las diferentes pruebas y ensayos de campo; sin embargo, el “Consorcio EnergéticoTucán S.A.” proporciona muchos estudios básicos que se verán plasmados en el siguiente trabajo. Estos estudios son los siguientes: geotécnico, geológico, topográfico, medio ambiental y de calidad de agua. Otros se han conseguido a través de informes o datos históricos de instituciones gubernamentales peruanas. El resultado del trabajo de tesis es el de una presa de gravedad de concreto vibrado, de talud vertical en su paramento aguas arriba y de talud 0.8H:1V en su paramento aguas abajo, con cota de NMN (Nivel Máximo Normal) de 525 msnm, cota de NAP (Nivel de Avenida del Proyecto) de 526.78 msnm, cota de NAE (Nivel de Avenida Extrema) de 527.70 msnm, cota de coronación igual a 529.30 msnm, cota del lecho del río (zona crítica) de 498 msnm, el contacto presa-cimiento tiene una pendiente horizontal y está a la cota de 494 msnm y la galería perimetral en la cota de 500 msnm. La altura de presa desde la cimentación hasta el labio del aliviadero es de 31.00 metros y tiene un volumen de embalse de 3.21 hectómetros cúbicos; la altura desde la cimentación hasta la coronación es de 33.70 metros y la base de la presa tiene una longitud de 27.14 metros. El volumen total de la presa es de 12,411.56 metros cúbicos de concreto. Las estructuras hidráulicas con los que cuenta son los siguientes: i) aliviadero de descarga, ubicada en la zona central de la presa con toma de flujo central, de perfil tipo Creager, que coincide la cota de su labio con el NMN. Su embocadura se encuentra en el paramento aguas arriba; el canal de descarga, en el paramento aguas abajo, con igual talud que dicho paramento y finaliza su estructura en un lecho amortiguador tipo II de cota 495.80 msnm que restituye el flujo de agua a su cauce natural (cota 498 msnm); ii) desagües de fondo, cuya cota de embocadura es 503 msnm; cota de desembocadura, a 501 msnm, con 2 tuberías de 800 milímetros de diámetro, longitud de 21 metros y dos válvulas tipo Bureau; iii) la toma de agua de 44 metros (al tratarse de una conducción de kilómetros, solo se toma esta dimensión para el cuerpo de presa), 2.00 metros de diámetro, cota de embocadura a 518 metros y cota de desembocadura a 500 metros en la casa de máquinas; iv) ataguía para desvío del río, la cual es constituida de materiales sueltos (arcillas, limos y margas), tiene una altura de 10 metros, cota de coronación de 522 msnm, talud aguas arriba 2H:1V, talud aguas abajo 1.5H:1V, ubicado aproximadamente 200 metros aguas arriba de la presa Sión I, con una tubería de 1,800 milímetros de diámetro cuya embocadura a cota 521 msnm y desembocadura a cota 495 msnm y, finalmente, v) bypass en cada desagüe de fondo para el caudal ecológico de 190 mm de diámetro. La funcionalidad del diseño de la presa responde, principalmente, a estudios hidráulicos, apoyado de tensionales y estructurales; estos últimos de gran relevancia porque el Perú es un país con frecuente actividad sísmica, por lo que la estructura debe someterse a diferentes situaciones producto de combinaciones de solicitaciones (acción que afecta a la presa estabilizándola o desestabilizándola); y, así mismo, satisfacer ciertos coeficientes de seguridad, que aseguren no haya deslizamiento ni vuelco. El diseño de la presa Sión I es entonces el inicio de un proyecto para la electrificación de una zona rural en el departamento de San Martín. Una infraestructura de esta relevancia muestra cómo la región se muestra como un polo de desarrollo social y económico, por su diseño y lo que significa su funcionalidad en una zona rural de la zona geográfica de la Selva en el Perú, en otros momentos relegada, sea por problemas civiles internos de pasadas décadas o su lejanía a ciudades con mayor desarrollo, por lo que la ingeniería tomaría un rol importante para la mejoraría de los servicios que se presten, directamente relacionado a la mejoría de la calidad de vida.Ítem Texto completo enlazado Estimación de la carga de sedimentos en la cuenca del río Pitumarca mediante el uso del modelo Swat(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-08-17) Salas Quispe, Mario Kevin; Jara García, Mitchel JimmyEl sector agropecuario representa alrededor de 7% de nuestro PBI, donde la mayor cantidad se concentra en la costa peruana. Por otro lado, en la sierra y selva se perciben menor crecimiento y menor desarrollo en este sector. Sin embargo, el distrito de Pitumarca, como muchas otras comunidades del interior del Perú, tienen como principales actividades económicas la agricultura, la ganadería y la silvicultura. Tan solo entre estos sectores se emplea alrededor del 70% de la PEA de todo el distrito de Pitumarca. Para sustentar la economía local, existen diferentes tipos de cultivos, pastizales, bosques y ganado, dentro de los 736 km2 de extensión de la cuenca. Actualmente los procesos erosivos merman la capacidad productiva del suelo, generando un impacto directo en la economía local. Las características de la cuenca, como la orografía accidentada y los factores climáticos anómalos, incrementan la producción de sedimentos dentro de la cuenca. Ello, sumado a otros factores como: una pobre cobertura vegetal, un suelo susceptible a la erosión y el uso inadecuado del suelo, pueden generar catástrofes ambientales y económicas. La generación de un modelo hidrológico, capaz de ubicar y medir el grado de erosión en la cuenca, mediante el uso de la herramienta SWAT, calculará el volumen de pérdida de suelo por hectárea y por año. La calibración y validación del modelo, mediante el uso de la herramienta SWAT-Cup, calculará la eficiencia del modelo, lográndose así generar un buen rendimiento en las simulaciones. Para la elaboración del modelo fue necesario el registro de datos climáticos e hidrológicos, para completar los datos climáticos faltantes, se usaron redes neuronales junto con el uso del producto PISCO. Luego se interpolaron valores, para obtener estaciones simuladas dentro de la cuenca, con los que se elaboró una base de datos climáticos, usando Microsoft Access, usada para el modelo hidrológico. Además es necesario, también, imágenes satelitales y el uso de algún sistema de información geográfico (SIG). Los DEM fueron extraídos de la página del USGS y se usó programa QGIS. Con el uso del modelo, se ubican las zonas con un alto grado de erosión y a partir de ello, se proponen medidas de mitigación según sea las características de las zonas, tales como: reforestación, estructuras hidráulicas, tecnificación de cultivos, etc. Estas medidas, contemplan, además, el fomento del desarrollo local, mejorando la competitividad y crecimiento del distrito.Ítem Texto completo enlazado Evaluación de la intercuenca Alto Huallaga haciendo uso de la hidrología de bosques(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-07-17) Carrión Mogollón, Sandra Yesenia; Jara García, Mitchel JimmyEl Perú es un país conformado, en más del 50% del territorio, por bosques que son amenazados por procesos de deforestación. Actividades agrícolas, ganaderas, mineras y el desarrollo de grandes proyectos de infraestructura son las principales causas de la degradante situación. Por ello, resulta necesario contribuir con la investigación de los respectivos ecosistemas, a partir de la hidrología de bosques, que estudia la importancia de la cubierta vegetal y la relación que posee sobre los principales recursos de la cuenca como el agua y el suelo (Martínez y Navarro, 1996). La cuenca del Río Huallaga, que está constituida en el 85% de su superficie por bosques de montaña (ANA, 2015), es importante, debido a la variedad de recursos que aporta para el desarrollo económico; sin embargo, ha presentado altas tasas de deforestación a lo largo de los años. Por ejemplo, la cuenca ha sido reconocida como Primer Valle Productivo Agrícola (PCM, 2015), originándose la expansión de terrenos para cultivos, en su mayoría con procedimientos informales. Asimismo, el potencial energético de la región permite el desarrollo de proyectos hidroeléctricos en la cuenca que requieren de estudios del impacto sobre los bosques, ya que, al deforestarlos, se pierde su capacidad de almacenar el agua, y el control de procesos erosivos y deslizamientos. En consecuencia, el presente trabajo busca estimar las tasas de erosión y el aumento o disminución de escorrentía superficial en la Intercuenca Alto Huallaga, hasta la ciudad de Tingo María. La degradación de bosques será evaluada a partir de la tasa de erosión laminar del suelo, utilizando la Ecuación de Pérdida de Suelos (USLE) planteada por Smith y Wischmeier (1978). Para el análisis, se consideran factores presentes en la cuenca como la erodabilidad de lluvia, erodabilidad del suelo, topografía, tipo de cobertura vegetal y prácticas de manejo de erosión, que, a partir de herramientas de sistema de información geográfica, serán integrados para cuantificar la tasa de erosión anual. De igual manera, se estima la producción de escorrentía superficial a partir del modelo francés GR2M, que utiliza valores de precipitación y temperatura media mensual para conocer el comportamiento hidrológico de la cuenca. Con los resultados obtenidos, se determina si existe relación entre las tasas de erosión y el aumento o disminución de caudales, producto de la deforestación. Además, se identificarán las zonas con mayor afectación de bosques que podrán ser utilizados para plantear medidas correctivas, prevenir y controlar la pérdida total de los bosques de montaña.Ítem Texto completo enlazado Uso de SIG para determinar la vulnerabilidad de contaminación en acuíferos de La Yarada y Los Palos de Tacna(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-09-03) Chinchihualpa Marquez, Jorge Luis; Jara García, Mitchel JimmyLos recursos hídricos, como en toda ciudad, son de vital importancia tanto para el consumo humano como para las diversas actividades que se realizan en la zona. Para el caso de los distritos de la Yarada y los Palos, en Tacna, una forma de abastecimiento del recurso es mediante la obtención del mismo a través de los acuíferos, por ello es de gran importancia que se evite la contaminación de ellos. Sin embargo, actividades como la agricultura han ocasionado una demanda tan importante del recurso que hizo que a lo largo de estos años se llegue a pensar en la presencia de altos índices de nitrato, boro o hasta incluso agua salina (proveniente del mar), siendo componentes muy perjudiciales para las aguas dulces. Ante ello, se ve necesario hacer una evaluación de las vulnerabilidades en los acuíferos con el propósito de reconocer los niveles de contaminación que existe. Tal evaluación se obtiene de los resultados de los métodos GOD, DRASTIC y GALDIT, el cual consiste en la combinación de diferentes mapas aplicando procesamiento de los datos, imágenes satelitales y cartografía con el uso del sistema de información geográfica (SIG). Al aplicar a cada mapa que se obtiene un factor según el método que se aplica se llegan a obtener los 3 mapas de vulnerabilidad, el cual nos permite visualizar la representación en áreas del área de estudio. Una vez que se obtienen los mapas de vulnerabilidad, el análisis de los resultados indicará qué mapa con los métodos aplicados tendrá un mejor ajuste y si efectivamente evidencia o no regiones con alta vulnerabilidad en el área de estudio. Para las áreas que tengan altos valores de vulnerabilidad es necesario realizar diversas recomendaciones y brindar alternativas de solución con el propósito de mitigar a estos agentes externos que perjudican al acuífero.Ítem Texto completo enlazado Uso del HEC-RAS para flujo no permanente en el cálculo de inundaciones del Río Huallaga ubicado entre las ciudades de Yurimaguas y Lagunas-Loreto(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-11-09) Jovanovic Aguirre, Jvan; Jara García, Mitchel JimmyEl presente trabajo de tesis fue desarrollado en ocho capítulos, el objetivo principal es evaluar el comportamiento del flujo para el cual se busca calcular las áreas de inundación del Río Huallaga usando HEC-RAS y su componente HEC-GeoRAS para predecir las áreas inundables cercanas al lugar de estudio a partir de definir datos de elevaciones, secciones, pendientes de fondo e hidrogramas a lo largo del tramo del Río Huallaga que comprende desde la adyacencia del río Huallaga con los poblados de Santa María y Oromina, en región de la selva alta en Loreto. En el primer capítulo se presenta la introducción, muestra una síntesis para definir los fenónemos de inundaciones y crecidas en referencia a la zona de estudio. El segundo capítulo se presenta la formulación del objetivo principal con sus objetivos específicos así como la justificación e importancia del trabajo en mención. El tercer capítulo inicia presentando la metodología y plan a realizarse para lograr alcanzar los objetivos específicos descritos en el capítulo previo. En el cuarto capítulo se presenta la problemática de desbordes del Río Huallaga en el tramo que comprende los poblados de Yurimaguas y Lagunas, de sur a norte geográfico respectivamente, así como la presentación de las principales actividades tanto agrícolas, como de navegabilidad sobre el río Huallaga para el transporte de materias primas hacia otros lugares aledaños y/o países cercanos, como por ejemplo a Brasil. Principalmente se utiliza información ya elaborada por el Ministerio de Transporte y comunicaciones (MTC) y del Servicio Nacional de Meteorología del Perú (SENAMHI), entidades que han trabajado sobre el tramo de estudio del río Huallaga. Respecto al quinto capítulo, el cual se desarolla el objetivo principal de la tesis, se divide en cuatro subcapítulos. El primero se centra en la recopilación de información fundamental conseguida in situ para que se pueda realizar los análisis granulométricos y así determinar el coeficiente de rugosidad en tramo del río en estudio. Se realizará la visualización in situ del cauce del río Huallaga en la zona meándrica entre Oromina y Santa María para localizar huellas hídricas provocadas por las avenidas máximas en los últimos años. También se analizará el estudio cualitativo de registro histórico de precipitaciones y caudales en la estación meteorológica, Yurimaguas, cercana a la zona de estudio. Luego se procede a la adaptación y trabajo de la información en gabinete, primeramente se revisarán las características de estudios se suelos existentes en la zona (Geología, Geotecnia y perforaciones). Luego de ello se procederá al modelamiento y ejecución de los datos con el HEC-RAS y el HECGeoRAS, se analizarán las respuestas obtenidas de tablas de valores de velocidades, tirantes, número de Froude y mapas de áreas de influencia de las zonas inundadas en diferentes tramos del río Huallaga y finalmente se procederá a delimitar las zonas inundables. En el sexto capítulo se busca brindar tres alternativas de obras hidráulicas. En el séptimo capítulo se buscará seleccionar la obra hidráulica más óptima, basándose principalmente en el impacto social y ambiental. Por último se presentan las conclusiones más relevantes del estudio realizado.Ítem Texto completo enlazado Calibración de los parámetros hidrológicos en la sub cuenca del río Quilcay empleando los modelos del Soil Conservation Service (SCS) y Snyder(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-08-28) Anaya Espinoza, José Luis; Jara García, Mitchel JimmyEl presente estudio tiene como objetivo calibrar los parámetros hidrológicos en la subcuenca del río Quilcay – Ancash empleando los modelos del Soil Conservation Service (SCS) y Snyder. Para ello, se obtuvo información pluviométrica e hidrográfica de estaciones pertenecientes a la zona de estudio, las mismas que fueron evaluadas para periodos de retorno de 10, 25, 50 y 100 años. Por su parte, la caracterización de la subcuenca de estudio se realizó a través del software Arcgis v.10.2 y el proceso de calibración se llevó a cabo de manera automática utilizando como herramienta el software Hec- HMS y la función objetivo de “error porcentual al pico”. Los resultados obtenidos muestran que, pese a que ambos modelos hidrológicos presentaron tendencias similares, el Hidrograma Unitario Sintético (HUS) de Snyder logró ajustarse mejor a los caudales máximos reales con una variación promedio de 19%, mientras que el HUS del SCS presentó una variación promedio de 34%. Asimismo, el proceso de validación de ambos modelos indicó que el HUS de Snyder representó de manera más adecuada la realidad hidrológica de la subcuenca Quilcay por encima del HUS del SCS. Por otro lado, es importante aclarar que, aunque el título del presente estudio indique que la acción de calibrar se da a nivel de los parámetros, este proceso es propio de los modelos hidrológicos.