Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Control de inundaciones a través de la implementación de un reservorio de control en la zona de Huarmey mediante el uso de ARCGIS y HEC-HMS(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-02-23) Vega Meléndez, Jhordan Nick; Pehovaz Álvarez, Richard PaulLa problemática de las inundaciones, no es un tema que se pueda dejar pasar por alto en el Perú, ya que estamos expuestos a constantes fenómenos naturales que provocan inundaciones en algunas zonas del país. El Fenómeno de El Niño en el año 2017 ocasionó grandes inundaciones teniendo como consecuencia daños de gran magnitud, viéndose más reflejado en la costa peruana. Sin embargo, también se vieron daños en otras zonas del país como la sierra y selva. Uno de los problemas a lo que nos enfrentamos en estas situaciones, es la carencia de infraestructura con la que contamos para poder afrontar el crecimiento intempestivo de caudal de los ríos. En este trabajo se presentará un modelo de control de inundaciones, en época de avenidas, por medio de la construcción de elementos estructurales, tales como lo son los reservorios. Estas infraestructuras, permitirán controlar el caudal de manera parcial, atenuando el caudal pico, con la finalidad de mitigar el daño frente a posibles inundaciones. Para cumplir con la finalidad del trabajo, primero tendremos que tomar en cuenta las consideraciones previas y los antecedentes de la zona de estudio, para así ponernos en contexto de la zona. Posteriormente, se recopilará y analizará la información hidrológica de precipitación de zona en estudio, haciendo uso de la plataforma PISCO de SENAMHI; para luego delimitar la cuenca mediante el software ArcGIS y así obtener los parámetros geomorfológicos, tales como el área, perímetro, longitud de cauce principal, pendiente de la cuenca etc. Una vez se obtenga los parámetros geométricos de la zona, así como la información hidrológicos procesada, se procederá a modelar la cuenca con la ayuda del software Hec-HMS con el objetivo de generar los hidrogramas de crecida de la zona. Finalmente, se analizará con el método de Transito de Avenidas, la variación en los hidrogramas al tener un reservorio de control como agente laminador frente a posibles inundaciones. Esto se verá reflejado mediante un modelamiento hidráulico aguas debajo de nuestro reservorio, mediante la generación de mapeos de inundación, para un caso sin reservorio y con reservorio, esto nos permitirá verificar el impacto que generará un reservorio de control como agente mitigador frente a posibles inundaciones.Ítem Texto completo enlazado Sistema no convencional de captación de agua pluvial implementada en la localidad de Acobamba, provincia de Acobamba, departamento de Huancavelica(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-10-30) Ayauja Pumayauri, Jorge Yonathan; Toscano Galvez, Jean Brian; Pehovaz Álvarez, Richard PaulEn la localidad de Acobamba existen fuentes de recursos hídricos que pueden ser utilizados para su aprovechamiento. El agua de lluvia es una de esas fuentes para abastecer de agua potable a la localidad y satisfacer las necesidades básicas de los pobladores. En los últimos años, la idea de abastecer de agua de lluvia a la población continuó en diferentes lugares del mundo. Por ejemplo, en Brasil se instaló un programa cuyo nombre fue “Un millón de cisternas” el cual consistió en aprovechar el agua de lluvia que son interceptados por los techos de las casas, para ser trasladados por las canaletas y después ser almacenados en reservorios semienterrados. En Singapur, la mayoría de los techos de los edificios de los apartamentos se utilizan para captar el agua de lluvia, lo cual es llevado a un pozo subterráneo para después extraer dicha agua. El objetivo principal de la tesis es establecer un sistema no convencional de captación de agua de lluvia para abastecer de agua potable a la población de Acobamba. Para ello, se calculó y se analizó la demanda de agua potable que requiere la población. Con el volumen de agua calculado se diseñó las dimensiones de los elementos que componen el sistema no convencional de captación de agua pluvial. Luego, se evaluó el grado de calidad de agua de lluvia que se presenta en la captación. Adicionalmente, se analizó el costo de construcción del sistema no convencional con respecto a otro sistema convencional. Por lo tanto, los resultados mostraron que se puede abastecer a la población con un volumen de agua igual a 9573.58 m3 por un periodo de 12 horas al día, con un costo de construcción igual a S/. 10,667,485.35, el cual es menor a la construcción de una bocatoma lateral y una calidad de agua inocua para el consumo humano.Ítem Texto completo enlazado Evaluación de las características morfológicas e hidrológicas que originan flujo de escombros de la quebrada San Antonio de Pedregal del distrito de Chosica, Lima(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-03-01) Salas Arroyo, Susana Arleny; Pehovaz Álvarez, Richard PaulEl presente trabajo de tesis muestra un estudio de la quebrada San Antonio de Pedregal del distrito de Chosica en Lima-Perú, la cual a lo largo de los últimos años ha sido el escenario de eventos de flujo de escombros. Se realizó un modelamiento hidráulico con el objetivo de evaluar las características morfológicas e hidrológicas de la quebrada que originan flujos de escombros, así como de obtener las zonas de riesgo. Las investigaciones de Takahashi y Bagnold identifican y establecen los parámetros y su relación para el análisis de los flujos de escombros, por lo que la metodología utilizada en el presente trabajo se basó en realizar una visita de campo a la quebrada para recopilar información del lugar, complementándola con datos obtenidos de estudios y proyectos desarrollados por instituciones como el Centro de Estudios y Prevención de Desastres (PREDES), el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (SENAMHI) y la Autoridad Nacional del Agua (ANA) de la zona de estudio. Para desarrollar el modelamiento, se realizaron estudios topográfico, geológico, geotécnico e hidrológico, un modelo hidrológico con el software HEC-HMS y con ArcGIS y su extensión HEC-GeoHMS, y la simulación de flujos de escombros con el modelo matemático Kanako-2D para Tiempos de Retorno de 2, 5, 10, 20, 25, 50, 100, 200 y 500 años. A partir de ello, se obtuvieron valores de tirantes y velocidades en distintos puntos, los cuales se analizaron relacionándolos con las características morfológicas e hidrológicas de la quebrada. Asimismo, los flujos de escombros se clasificaron de acuerdo con el Número de Reynolds y Bagnold, calculados a partir de los resultados. Adicionalmente, se realizó una evaluación cualitativa que permitió elaborar los mapas de peligro, vulnerabilidad y riesgos de la zona de estudio.Ítem Texto completo enlazado Diseño de redes de agua potable y alcantarillado de la comunidad campesina La Ensenada de Collanac distrito de Pachacamac mediante el uso de los programas Watercad y Sewercad(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-10-06) Vargas Vásquez, Lucio David; Pehovaz Álvarez, Richard PaulLa escasez de agua potable y el deficiente sistema de recolección de aguas residuales en Lima son problemas considerables en los últimos años, ya que la mala calidad y el saneamiento inadecuado de dicho recurso hídrico influyen negativamente en la seguridad alimentaria provocando así enfermedades infecciosas, parasitarias y de la piel en la población. Por las razones expuestas anteriormente es importante el desarrollo del presente proyecto, el cual se centra en el diseño de redes de agua potable y alcantarillado en un pueblo joven ubicado en la Comunidad Campesina la Ensenada de Collanac del distrito de Pachacamac mediante el uso de los programas WaterCAD y SewerCAD. Como primer paso se define con claridad el propósito del proyecto y la zona de estudio. Luego, en la etapa de recolección de datos se consigue las curvas de nivel, la cartografía, el estudio de mecánica de suelos y los datos demográficos de la zona como el número de lotes, porcentaje de habitabilidad y la tasa de crecimiento poblacional. Después, se estima la dotación averiguando los consumos promedios de agua de la zona según su categoría. A partir de la obtención de dichos datos se calcula el caudal promedio diario anual, caudal máximo diario, caudal máximo horario y caudal de diseño. Con los caudales establecidos para cada escenario, las curvas de nivel, la cartografía, la normativa vigente de saneamiento y considerando algunas disposiciones específicas, se diseña la red de agua potable y alcantarillado con ayuda de los programas WaterCAD y SewerCAD respectivamente. Asimismo, se realiza el cálculo hidráulico para la red de agua potable y alcantarillado utilizando fórmulas empíricas para que mediante estudios estadísticos se compruebe que los resultados obtenidos mediante el modelo son confiables. Finalmente, se concluye que los diseños de redes de agua potable y alcantarillado realizados mediante los programas WaterCAD y SewerCAD están listos para ser analizados en diferentes escenarios, son confiables y cumplen con el Reglamento Técnico de Proyectos de SEDAPAL y las Normas OS. 050, OS. 070 y OS.100 del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE).Ítem Texto completo enlazado Estudio de inundación de la zona correspondiente al distrito de Calango, provincia de Cañete, departamento de Lima, Mediante el uso de los modelos matemáticos HEC-HMS Y HEC-RAS(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-12-18) Chagua Cierto, James Zosimo; Pehovaz Álvarez, Richard PaulLa tesis comprende el análisis hidrológico y el análisis hidráulico de la cuenca del río mala obteniendo como resultado un mapa de inundación en el distrito de Calango, provincia de Cañete, departamento de Lima. El desarrollo del mapa de inundación inicia con la delimitación de la cuenca en estudio, la delimitación de las subcuencas, generación de la red hídrica y de los parámetros geomorfológicos, todo ello a través del Sistema de Información Geográfica ARCGIS. El análisis hidrológico comprende desde la recolección de datos de precipitación máxima en 24 horas, pasando por un proceso de corrección recomendado por la Organización Meteorológica Mundial (OMM), análisis probabilístico de distribución normal, distribución de Gumbel y la distribución Pearson tipo III, la elaboración de hietograma de diseño por el método de bloques alternos y la simulación hidrológica a través del modelo matemático HEC-HMS obteniendo como resultado los caudales de diseño para los periodos de retorno de 100 y 500 años. Por otro lado, el análisis hidráulico comprende desde el reconocimiento de campo, la generación de curvas de nivel a través del DEM proporcionado por la NASA, la generación de la trayectoria y de las secciones del río, las características del canal de río para los valores de coeficiente de rugosidad de Manning y por último la simulación hidráulica con los caudales de diseños obtenidos en el análisis hidrológico. Finalmente, con el análisis hidráulico se obtuvo, a través del ARCGIS, las zonas de inundación. Para el periodo de retorno de 100 años el área de inundada por el río Mala es de 177,140 m2 equivalente a 17.714 Ha., y para un periodo de retorno de 500 años el área de inundada es de 254,170 m2 equivalente a 25.417 Ha.Ítem Texto completo enlazado Optimización del diámetro, diseño preliminar y simulación fluido-dinámica de la tubería forzada de la minicentral hidroeléctrica Hydrika 4(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-08-03) Vásquez Ortega, Diego Rodrigo; Rayme Chalco, Fidel Marcelo; Pehovaz Álvarez, Richard PaulActualmente, la investigación en el sector energético se encuentra en continuo desarrollo. Asimismo, el número de ingenieros diseñadores de centrales hidroeléctricas aplicables a las condiciones del Perú está en aumento, lo cual se evidencia en la ampliación de nuevos proyectos hidroeléctricos. Sin embargo, solo se ha explotado un 5% del potencial hidroenergético en el país. Por ello, para contribuir con la investigación, la presente tesis propone 3 aspectos a considerar en el plan de diseño de tuberías forzadas en centrales hidroeléctricas de agua fluyente para una etapa de prefactibilidad: un análisis económico de los costos para la optimización del diámetro, un conjunto de simulaciones fluido-dinámicas mediante el uso del software ANSYS, y un predimensionamiento de las estructuras que componen la tubería forzada. El análisis económico de la tubería forzada se centra en definir el diámetro óptimo de diseño mediante dos métodos: el método tradicional (Mosonyi, 1965) y el nuevo método detallado que propone la presente tesis. El primero consiste en una comparación de costos anuales entre las partidas de mantenimiento y costo de energía no vendida. El segundo método consiste en la comparación de costos de inversión de diferentes variables entre los cuales se pueden encontrar los costos de equipamiento hidromecánico, concreto, transporte, excavación, montaje, bajo dimensionamiento y mantenimiento. Estos factores mantienen una relación directa con el diámetro que se le asigne a la conducción a presión por lo que se pueden estimar costos en función a dicho diámetro para establecer el diámetro óptimo. Con respecto a las simulaciones fluido-dinámicas, el software ANSYS permite estudiar los efectos que se presentan frente a disminución del diámetro que solo se había analizado mediante la teoría básica de la mecánica de fluidos. Mencionado estudio brinda una justificación más sólida al análisis económico ya que presente el mismo nivel de precisión que los modelos realizados a escala. En síntesis se podrá corroborar y dar mayor alcance a los criterios empleados en el análisis económico. Después de establecer el diámetro óptimo, se elaboran los diseños de las diferentes estructuras que componen la tubería forzada. Entre ellas se encuentran los machones verticales, bloques de apoyo, juntas de expansión, abrazaderas, anclajes y espesor de la tubería. Se exponen los criterios que se deben tener en cuenta para dimensionar cada una de las partes de la conducción a presión. El diseño es realizado a un nivel de pre-factibilidad, es decir, se omiten los cálculos correspondientes a la ingeniería de detalle, pero se establecen cálculos y consideraciones necesarios para establecer una geometría adecuada.Ítem Texto completo enlazado Estudio hidráulico y de estabilidad de una presa de materiales sueltos sobre el río Callazas en la región de Tacna(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-03-09) Pérez Preciado, Miguel; Pehovaz Álvarez, Richard PaulEl presente proyecto consiste en el estudio de una presa de materiales sueltos en la región de Candarave (Tacna). Esta zona es conocida por ser muy árida, con largas épocas de estiaje que comprometen su agricultura, la principal fuente de ingresos de sus poblados. La UNI ya había realizado un Análisis de Factibilidad en 2011 con una primera ubicación, pero la obra no pudo ser llevada a cabo debido a que la capacidad portante del subsuelo en el eje escogido era escasa, y las filtraciones desproporcionadas. Por ello, en el presente proyecto se estudia la ubicación del cuerpo de presa trescientos metros aguas abajo, en una zona con mejores parámetros geotécnicos. Para comenzar, se determinó que la presa debía ser de materiales sueltos para maximizar los beneficios al encontrarse canteras relativamente cerca. Además, aunque la capacidad portante mejora con el nuevo eje, no es suficiente para otros tipos de presa que están relacionadas con mayores presiones. Con las demandas y ofertas se llegó a la conclusión que un volumen útil de 17.82 MMC era suficiente, cumpliendo con un 90% de garantía anual. Con este volumen necesario, la curva Cota – Volumen y un pre-diseño de los órganos de desagüe (el desagüe de fondo que funciona como bocatoma y el aliviadero de canal lateral) se obtuvo una cota de coronación para el núcleo de 4373.5 msnm, y de 4375.0 msnm para la propia presa. A partir de aquí, se hizo un análisis integrado de filtraciones y estabilidad con software de GeoStudio©. La primera parte fue estudiada con el programa SEEP© realizando análisis estacionario y transitorio para observar la situación en desembalse rápido. Las filtraciones resultaron ser escasas debido a que prácticamente sólo se pueden producir a lo largo de la presa, porque el modelo de subsuelo referenciado tenía una capa superficial con una permeabilidad muy baja. De ese mismo estudio se obtuvieron también las presiones intersticiales que se usarían para el análisis de estabilidad. Respecto a este segundo estudio, se usó el programa SLOPE©, para las diferentes situaciones requeridas: final de la construcción, a largo plazo, tras desembalse rápido y con una combinación de sismo con las anteriores. Después de analizar la estructura, se llegó a la conclusión de que la geometría inicial del cuerpo debía reformularse para el talud de aguas arriba, porque se producía falla en desembalse rápido con sismo. Las soluciones propuestas se basaban en micropilotes a modo de pantalla, una berma inferior con enrocado y/o una disminución de la pendiente del talud. Finalmente, tras descartar las dos primeras opciones por mejorar escasamente la estabilidad, se optó por aumentar el talud aguas arriba de 2H:1V a 2.5H:1V.Esta última elección dio buenos resultados en los análisis que no habían pasado con el anterior talud. Obviamente, las filtraciones son incluso menores que en el otro caso, por lo que no se volvió a analizar. Por último, se hizo un análisis profundo de los órganos de desagüe. En primer lugar se estudió el desagüe de fondo, con entrada a 4342.1 msnm y salida a 4320 msnm, cuyas pérdidas no suponen un problema para su normal funcionamiento. A continuación se delimitó la cuenca de disipación de energía del agua sabiendo que el cauce del río se ubica a 4310 msnm, siendo suficiente una longitud de 24 metros a partir del pie del talud aguas abajo. Para terminar. se analizó al aliviadero, siendo éste de tipología de canal para ahorrar espacio en la estrecha cerrada. Para su entrada bastan 5 metros de ancho, debido a que las lluvias no son torrenciales y el propio embalse lamina de forma muy plana cualquier tormenta de la zona, independientemente del tamaño del aliviadero a partir de cierta magnitud. El canal tendrá 3 metros de anchura tanto en su tramo subcrítico como en el crítico, variando su altura en función de su régimen. Como la pendiente de la rápida es muy pronunciada y los caudales desembalsados no son muy altos, se determinó que el uso de bloques de disipación tendría un buen funcionamiento. Estos bloques se ubican en filas diseñadas alternadamente, con una distancia entre ejes de 2.1 metros. Con el uso de este sistema de disipación, una cuenca de disipación con enrocado bastaría para restituir el agua al cauce con una velocidad normal.