El Sistema de Agua y Saneamiento en el Perú es esencial para el desarrollo de la población rural. Para el año 2030, el gobierno peruano tiene proyectado cubrir al 100% de agua potable y saneamiento al ámbito rural. El Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento – MCVS, a través del Programa Nacional de Saneamiento Rural – PNSR, promueve la aplicación de las políticas de agua y saneamiento rural, en coordinación con los Gobiernos Regionales. El proceso de Diagnóstico de Agua y Saneamiento del MVCS, recopila la información de los centros poblados y luego esta información debe ser validada. En la validación de la información, se selecciona a los centros poblados a validar de manera aleatoria, debido a que no pueden identificar realmente a los centros poblados que ingresan información inconsistente. Esto afecta negativamente a la toma de decisiones para la priorización de los proyectos de construcción y mejoramiento de los sistemas de agua y saneamiento. En nuestra investigación, con las técnicas de minería de datos hemos identificado los perfiles de los centros poblados que deben ser considerados para la validación de su información, es decir los centros poblados que cuentan con información inconsistente y por tal razón deben ser validados y subsanados. Para probar lo antes mencionado, hemos considerado los 9,937 centros poblados de la región del Cusco, aplicando la metodología CRISP-DM y los algoritmos naive bayes, vecinos cercanos, árbol de decisión (Clasificación) y simple k-means (Agrupamiento) que nos han permitido obtener los modelos (predictivos y descriptivo) mediante el software WEKA. / The Water and Sanitation System in Peru is essential for the development of the rural population. By 2030, the Peruvian government plans to cover 100% of drinking water and sanitation in the rural area. The Ministry of Housing, Construction and Sanitation – MCVS, through the National Rural Sanitation Program - PNSR promotes the application of rural water and sanitation policies, in coordination with the Regional Governments. The Water and Sanitation Diagnosis process of the MVCS collects the information from the population centers and then this information must be validated. In the validation of the information, the population centers are selected to be validated in a random way, because they can not really identify the population centers that enter inconsistent information. This negatively affects decision-making for the prioritization of construction projects and improvement of water and sanitation systems. In our research, with data mining techniques we have identified the profiles of the population centers that should be considered for the validation of their information, that is, the population centers that have inconsistent information and for that reason should be validated and corrected. To prove the aforementioned, we have considered the 9,937 populated centers of the Cusco region, applying the CRISP-DM methodology and the naive bayes algorithms, close neighbors, decision tree (Classification) and simple k-means (Clustering) that have given us allowed to obtain the models (predictive and descriptive) using the WEKA software. / Trabajo de investigación

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Realiza la simulación hidráulica de un sistema de agua potable en la localidad El Progreso, provincia de San Ignacio, departamento de Cajamarca. Determina la población futura y la demanda de agua para un periodo de diseño de 20 años. Analiza los diferentes tipos de captaciones y considerar la más factible para esta localidad. Determina la capacidad del reservorio de regulación. Analiza y determina la utilización de planta de tratamiento adecuada para esta localidad. Simula en Watercad las diferentes alternativas de abastecimiento de agua para la localidad El Progreso. / Tesis

El documento digital no refiere un asesor / Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Analiza el diseño y mejoramiento de un sistema de abastecimiento de agua para el centro poblado de Santa Elena - Pacucha - Andahuaylas, que aprovecha el recurso hídrico de un manantial, para satisfacer sus necesidades existentes principalmente: consumo humano. La aplicación se efectúa mediante un sistema de captación, línea de aducción y línea de distribución. El proyecto se desarrolla en el centro poblado de Santa Elena, ubicado en el distrito de Pacucha localidad de Andahuaylas, región Apurímac. a una altura de 3130 m.s.n.m. Se pretende mejorar la calidad de vida, aun teniendo en cuenta las restricciones climatológicas y el marco económico social de la zona. El objetivo es: evaluar y construir un sistema de abastecimiento de agua por gravedad a través de un manantial, desde la captación hasta la conducción final al predio de cada habitante del centro poblado Santa Elena - Pacucha - Andahuaylas. Los resultados obtenidos en cuanto a las estructuras hidráulicas son: obras de captación, 11 cámaras de rompe presión (CRP), instalación de una red de tuberías de 2” diámetro para la Aducción y de 2” y de 1” de diámetro para la línea de distribución. Con respecto a los resultados del diseño se puede concluir que el sistema otorga una carga de presión necesaria para cada vivienda. La operación del sistema requiere el uso adecuado de la infraestructura construida asimismo el mantenimiento tiene como puntos clave: la captación, CRP y las tuberías instaladas. / Trabajo de suficiencia profesional

El trabajo desarrollado apunta a la elaboración de una propuesta de medidas de mitigación y de seguridad en el suministro de agua potable en el Gran Santiago, frente a emergencias relacionadas a los cambios climáticos proyectados para el período 2070 - 2100, con énfasis en las crecidas de origen pluvial y los eventos de turbiedad que afectan a la cuenca del río Maipo Alto (Región Metropolitana). Para ello, se realizó una revisión bibliográfica sobre los posibles impactos del cambio climático en el rubro sanitario, se hizo una descripción general de la zona de interés, y se estudió la evolución y/o estado actual de las precipitaciones, temperaturas, elevación de la isoterma 0° C, uso de suelo y parámetros fluviométricos en la subcuenca. Más específicamente, se hizo un análisis, diagnóstico y verificación documental de los registros fluviométricos de la estación Río Maipo en El Manzano, representativos de la cuenca de interés tanto por su ubicación como por su cercanía a la Toma Independiente de Aguas Andinas. Mediante el uso de la curva hipsométrica de la subcuenca del Maipo Alto, en conjunto con información de la elevación de la isoterma 0 °C, obtenida de las estaciones de radiosonda Quintero y Santo Domingo; y de precipitaciones registradas en la estación Santiago Quinta Normal, se establecieron relaciones entre el caudal instantáneo máximo de un evento y las variables antes descritas. Un proceso análogo se efectuó para la turbiedad media de los eventos de turbiedad registrados entre 1997 y 2008, que no necesariamente coinciden con las crecidas. Entre los principales resultados y conclusiones obtenidos del trabajo, se encuentran: - La mayor amenaza al suministro de agua potable en el Gran Santiago no sería la mayor cantidad de nieve derretida durante el verano, sino la mucha menor capacidad potencial de acumularla durante el invierno, considerando que un posible futuro aumento permanente de la isoterma 0 °C de 200 m, 350 m, y 440 m se traduciría en un aumento del área de drenaje invernal del 18%, 34% y 42%, respectivamente, en relación a la situación actual. - De manera de enfrentar satisfactoriamente un evento de turbiedad de 5 días de duración, se recomienda a Aguas Andinas la incorporación de 2 m3 /s adicionales a la producción de emergencia de agua potable (a nivel de estanque), y la construcción de nuevos estanques de reserva que, en total, deberían contabilizar 250.000 m3 . - Cualquier estudio de crecidas que haga uso de registros fluviométricos en Río Maipo en El Manzano debería, a priori, utilizar información a partir de la sequía de 1968, dada la notoria mejoría en la regularidad, periodicidad y continuidad de las mediciones hechas a partir de entonces. Además, se recomienda la incorporación de mediciones de radiosonda en estaciones de montaña, o incluso en Quinta Normal, de manera de tener mediciones más precisas de la isoterma 0 °C en la subcuenca del Río Maipo Alto.

The mixing processes are present in the hydraulics engineering field as well as in the environmental field, and they appear in many different situations that are of great interest for humankind. The mechanisms that rule these processes can be very diverse and complex, these being able to interact with each other. However, when a fluid has a turbulent behavior, it is highly unstable and three-dimensional, modifying greatly the other mixing processes. In these cases, the resolution for the fluid mechanics with classical methods can be extremely difficult, making the use of approximations and models necessary. On the other hand, in the last few years, numerical simulation techniques have advanced a lot, and with the velocity increase and the computational capacity, Computational Fluids Dynamics (CFD) allows the development of simulations of these complex processes. This doctoral thesis is motivated by the importance of analyzing the physics of the turbulent flow by numerical methods in different mixing processes of interest in the field of hydraulics engineering and the environmental fluid mechanics. It is intended to illustrate the utility and potentiality of the CFD through the application and analysis in four specific steps, grouped together in two groups of mixing processes: the ones influenced by a turbulent jet in a water tank, and the ones influenced by the turbulent structures due to the curved geometry of the meander channels. The four studied cases are: i) mixing processes in drinking water storage tanks, ii) inlet influence in the thermal stratification in hot water storage tanks, iii) turbulent flow and mixing in a meandering channel, and iv) turbulent flow and mixing in compound meandering channels. The developed work is focused in a practical context. To that effect, test simulations on each studied case have been developed. The experimental data is useful for validating the models and, overall, to thoroughly study the problem. Two CFD techniques are used to solve the Navier-Stokes equations, together with turbulence models, dispersion and/or heat transference, depending on the case. For the jet mixing cases, the chosen technique was the URANS (Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes). In the meander cases the LES (Large Eddy Simulation) technique was required. The first work shows a procedure for the study of the fluid dynamic in the mixing processes in potable water tanks. The procedure can be applied in the design and improvement of these elements by using the URANS technique together with experimental methods. In the second case, the URANS simulations in the hot water tank could determine the distribution of the temperature in the whole computational domain. Besides, the model, validated with a high level of adjustment, was developed for the study of the influence of some inlet configurations and to improve the degree of stratification. With respect to the third study, the suitability of the LES technique has been proved in the thorough study of the flow and the turbulence in meanders, even by using relatively coarse grids. The great influence of the secondary flows (due to the curved shape of the channel) on the mixing process has been clarified. Finally, the LES technique was very effective upon adding information about the flow and the turbulence in meanders with different flooding levels. A very good consistency with the experimental data was obtained, despite the use of relatively coarse grids. The mixing process between the flooding flow and the meander has been observed with more clarity. / Los procesos de mezcla están presentes tanto en el campo de la ingeniería hidráulica como en el del medio ambiente y aparecen en infinidad de situaciones que son de gran interés para el ser humano. Los mecanismos que gobiernan estos procesos pueden ser muy diversos y complejos, pudiendo interaccionar entre sí. Sin embargo, cuando un fluido tiene un comportamiento turbulento, éste es altamente inestable y tridimensional, modificando en gran medida los otros mecanismos de mezcla. En estos casos, la resolución con métodos clásicos de la mecánica de fluidos puede llegar a ser extremadamente difícil, siendo necesario utilizar aproximaciones o modelos. Por otro lado, en los últimos años, se ha avanzado mucho en las técnicas de simulación numérica, y junto con el aumento de la velocidad y capacidad computacional, la Dinámica de Fluidos Computacional (en inglés Computational Fluid Dynamics, CFD) permite desarrollar simulaciones de estos complejos procesos. Esta Tesis Doctoral está motivada por la importancia de analizar mediante métodos numéricos la física del flujo turbulento en diferentes procesos de mezcla de interés en el campo de la ingeniería hidráulica y la mecánica de fluidos medioambiental. Se pretende ilustrar la utilidad y potencialidad de la CFD a través de la aplicación y análisis a cuatro casos concretos, agrupados en dos grupos de procesos de mezcla: los dominados por un chorro turbulento de entrada en un tanque de agua y los dominados por las estructuras turbulentas debidas a la propia geometría curva de los canales meándricos. Los cuatro casos de estudio son: i) procesos de mezcla en tanques de agua potable, ii) influencia del chorro de entrada en la estratificación térmica en tanques de agua caliente, iii) flujo turbulento y mezcla en canales con meandros, y iv) flujo turbulento y mezcla en canales con meandros inundables. El trabajo desarrollado está centrado en un contexto práctico donde, a partir de casos concretos, se buscan los métodos y modelos más adecuados en cada uno de ellos. A tal efecto, se han desarrollado simulaciones de ensayos llevados a cabo en cada uno de los casos de estudio. Aunque los datos experimentales empleados fueron generados por diferentes equipos de investigación, en todo momento existió una estrecha relación y colaboración con todos los grupos. Dichos datos experimentales sirvieron para validar los modelos y, en conjunto, para estudiar en profundidad el problema. El trabajo en el que se analiza el primero de los cuatro casos muestra un procedimiento para el estudio de dinámica de fluidos de los procesos de mezcla en tanques de agua potable. El procedimiento puede aplicarse en el diseño y mejora de de estos elementos mediante la técnica URANS junto con métodos experimentales. En el segundo caso, las simulaciones URANS en el tanque de agua caliente permitieron determinar la distribución de temperatura en todo el dominio computacional. Además, el modelo, validado con un alto nivel de ajuste, fue desarrollado para el estudio de la influencia de algunas configuraciones de entrada y mejorar el grado de estratificación inicial. Con el tercer caso de estudio, se ha mostrado la idoneidad de la técnica LES en el estudio en profundidad del flujo y la turbulencia en meandros, incluso habiendo empleado mallas relativamente gruesas. La mayor influencia de los flujos secundarios (resultado de la forma curva del canal) sobre el proceso de mezcla ha podido ser clarificada. Por último, la técnica LES resultó ser muy eficaz a la hora de ampliar la información disponible sobre el flujo y la turbulencia en meandros con diferentes planos de inundación. Se obtuvo una muy buena concordancia con los datos experimentales, pese al uso de mallas relativamente gruesas. El proceso de mezcla entre el flujo de la inundación y el del meandro ha podido ser observado con mayor claridad. / Els processos de mescla estan presents tant en el camp de l'enginyeria hidràulica com en el del medi ambient i apareixen en infinitat de situacions que són de gran interès per a l'ésser humà. Els mecanismes que governen aquests processos poden ser molt diversos i complexos, podent interaccionar entre si. No obstant això, quan un fluid té un comportament turbulent, aquest és altament inestable i tridimensional, modificant en gran mesura els altres mecanismes de mescla. En aquests casos, la resolució amb mètodes clàssics de la mecànica de fluids pot arribar a ser extremadament difícil, sent necessari utilitzar aproximacions o models. D'altra banda, en els últims anys, s'ha avançat molt en les tècniques de simulació numèrica, i juntament amb l'augment de la velocitat i capacitat computacional, la Dinàmica de Fluids Computacional (en Anglès Computational Fluids Dynamics, CFD) permet desenvolupar simulacions d'aquests complexos processos. Aquesta Tesi Doctoral està motivada per la importància d'analitzar mitjançant mètodes numèrics la física del flux turbulent en diferents processos de mescla d'interès en el camp de l'enginyeria hidràulica i la mecànica de fluids mediambiental. Es pretén il¿lustrar la utilitat i potencialitat de la CFD a través de l'aplicació i anàlisi a quatre casos concrets, agrupats en dos grups de processos de mescla: els dominats per un doll turbulent d'entrada en un tanc d'aigua i els dominats per les estructures turbulentes degudes a la pròpia geometria corba dels canals meàndrics. Els quatre casos d'estudi són: i) processos de mescla en tancs d'aigua potable, ii) influència del doll d'entrada en l'estratificació tèrmica en tancs d'aigua calenta, iii) flux turbulent i mescla en canals amb meandres, i iv) flux turbulent i mescla en canals amb meandres inundables. El treball desenvolupat està centrat en un context pràctic on, a partir de casos concrets, es busquen els mètodes i models més adequats en cadascun d'ells. A aquest efecte, s'han desenvolupat simulacions d'experiments duts a terme en cadascun dels casos d'estudi. Tot i que les dades experimentals emprats van ser generats per diferents equips d'investigació, en tot moment va existir una estreta relació i col¿laboració amb tots els grups. Aquests dades experimentals varen servir per validar els models i, en conjunt, per estudiar en profunditat el problema. El treball en el qual s'analitza el primer dels quatre casos mostra un procediment per a l'estudi de dinàmica de fluids dels processos de mescla en tancs d'aigua potable. El procediment pot aplicar-se en el disseny i millora d'aquests elements mitjançant la tècnica URANS juntament amb mètodes experimentals. En el segon cas, les simulacions URANS en el tanc d'aigua calenta van permetre determinar la distribució de temperatura en tot el domini computacional. A més, el model, validat amb un alt nivell d'ajust, va ser desenvolupat per a l'estudi de la influència d'algunes configuracions d'entrada i millorar el grau d'estratificació inicial. En el tercer cas d'estudi, s'ha mostrat la idoneïtat de la tècnica LES en l'estudi en profunditat del flux i la turbulència en meandres, fins i tot havent emprat malles relativament gruixudes. La major influència dels fluxos secundaris (resultat de la forma corba del canal) sobre el procés de mescla ha pogut ser aclarida. Per últim, la tècnica LES va resultar ser molt eficaç a l'hora d'ampliar la informació disponible sobre el flux i la turbulència en meandres amb diferents plànols d'inundació. Es va obtenir una molt bona concordança amb les dades experimentals, malgrat l'ús de malles relativament gruixudes. El procés de mescla entre el flux de la inundació i el del meandre ha pogut ser observat amb major claredat. / Moncho Esteve, IJ. (2017). Procesos de Mezcla en Flujos Turbulentos con Técnicas de la Mecánica de Fluidos Computacional (CFD) [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90573 / TESIS

Geóloga / El presente trabajo tiene por objetivo determinar las características fisicoquímicas del agua potable en la Provincia de Santiago, con el fin de evaluar la calidad de ésta. Para ello se llevó a cabo un muestreo compuesto en la zona de estudio, recolectando muestras de las tres principales empresas de Servicios Sanitarios: Aguas Andinas, Aguas Cordillera y SMAPA, que en conjunto representan un 96,19% de la población urbana abastecida de agua potable. La caracterización de las aguas muestra un carácter sulfatado (clorurado) cálcico predominante, aunque SMAPA presenta mayores proporciones de calcio y bicarbonato que Aguas Andinas y Aguas Cordillera, llamados de aquí en adelante Grupo AC. Las concentraciones iónicas son mayores en el Grupo AC, lo cual se refleja en mayor dureza, conductividad eléctrica, cantidad de sólidos disueltos y, también, en una mayor capacidad de generar residuos en tuberías, hervidores, teteras u otros artefactos. Se realizó una comparación de los valores obtenidos con diversas regulaciones nacionales como internacionales: NCh409 (2005), OMS (2017), EPA (2009), Directiva 98/83/CE. El análisis de elementos mayores permite observar que el Grupo AC posee una concentración moderadamente alta de sulfato que altera aspectos organolépticos (sabor, color, olor), pudiendo afectar la aceptabilidad por parte de consumidores. El flúor se encuentra en bajas concentraciones: SMAPA se considera no fluorizada y Grupo AC mínimamente fluorizada. El sodio se encontró en concentraciones moderadamente altas; el aporte en adultos, tras consumir 2 litros de agua por día, llegaría al 14% de la recomendación diaria para este elemento. Por otro lado, los constituyentes menores o trazas fueron medidos en órdenes de magnitud menores que los máximos permitidos, por lo que, de acuerdo con la información toxicológica disponible hasta este momento, el agua no presentaría riesgos a la salud humana. La comparación de agua potable con agua embotellada disponible en el mercado chileno muestra que el agua potable es más segura, dado que varias de las aguas embotelladas sobrepasan límites establecidos para ciertos parámetros (As, NO3, B, pH). Sin embargo, no posee componentes que afecten su sabor, color u olor; favoreciendo su aceptabilidad por los consumidores, a pesar de tener un costo entre 521 hasta 3886 más alto que el agua domiciliaria. Se recomienda una revisión de la normativa chilena de calidad de agua potable: los elementos que no han sido regulados aún y aquellos con límites mayores a los máximos establecidos internacionalmente. También se sugiere revisar la norma relativa a la calidad de aguas embotelladas Decreto106 (MINSAL, 1997) y sus incongruencias con la norma de calidad de agua potable NCH409 (2005).

Ingeniero Civil Mecánico / La población El Guindal, ubicada al oriente de la comuna de Machalí, sexta región, posee un comité de agua potable, el cual extrae agua dulce desde un pozo a pocos kilómetros del asentamiento urbano. Esta población es conocida popularmente por ser habitada por familias de escasos recursos, es por esto que nace la idea de llevar a cabo un proyecto de provisión de agua caliente sanitaria, mediante energías renovables, específicamente, mediante energía geotérmica. La existencia del pozo hace evidente el desarrollo de un sistema que aproveche la energía proveniente del pozo. Es por esto que surge la motivación de utilizar una bomba de calor geotérmica de agua subterránea (GWHP). El objetivo general del trabajo es evaluar técnica y económicamente un sistema que suministre agua caliente sanitaria a un conjunto de 15 casas en esta población. Para lograr esto, los objetivos específicos apuntan a caracterizar el lugar y el sistema existente; establecer las demandas de energía y de agua; llevar a cabo la ingeniería básica de la solución y desarrollar un análisis económico en base a diferentes escenarios. El trabajo comienza con la determinación de parámetros termodinámicos del sistema existente, para luego identificar las variables involucradas. Esto, Junto con el cálculo de la demanda energética, es posible dar paso a la proposición de un sistema. Luego se dimensionan y costean los equipos, y además, los insumos a utilizar. Con esto, se da paso al análisis económico. En él se determina que el proyecto es atractivo en todos sus escenarios, llegando a tener retornos de la inversión de hasta 8 años, cifras de valor actual neto siempre positivas y tasas internas de retorno siempre superiores a la tasa de descuento utilizada. Estos indicadores muestran que el proyecto contribuye a ayudar económicamente a estas 15 familias. Existe una eminente reducción de emisiones de dióxido de carbono, lo que sin duda contribuye a una mejor calidad de vida de los habitantes de la población El Guindal. Socialmente, el proyecto permite dar a conocer otro tipo de fuentes de energías renovables, justificando la gran inversión con los beneficios medioambientales inherentes a este tipo de tecnologías.

Manifiesta que en la actualidad no existe una herramienta o un sistema el cual compruebe con gran exactitud (al menos de un 97 %) la detección de usuarios que cometen fraude en la facturación del consumo de agua potable, ya sea por conexiones ilícitas o adulteración de sus medidores de agua. Sin embargo, en el trabajo de investigación titulado Sistema Inteligente para detectar fraude en el servicio de Agua Potable de una Empresa Sanitaria (Palomino y Rivera, 2016) se obtuvo una tasa de 95.7 % de exactitud en la detección de fraude en Gasa, Palestina. Cabe resaltar que la cantidad de pérdida económica es sumamente considerable, así que la creación de una herramienta o sistema para detectar a estos usuarios fraudulentos es de bastante importancia para las empresas generadoras de agua potable. En el presente trabajo de investigación se propone desarrollar un Sistema Inteligente basado en un modelo híbrido de técnicas de minería de datos que pretende mejorar la tasa de exactitud en detección de un cliente en fraude de facturación de agua potable. Para el entrenamiento y la validación del modelo híbrido se pretende usar un dataset histórico del consumo de agua de los clientes de una empresa sanitaria en Palestina, así se obtendrá una tasa de 97.71 % de exactitud de detección de fraude. / Tesis

El documento digital no refiere asesor / Plantea la mejora del sistema de abastecimiento de agua de la población de Huayana en base al análisis de el volumen de agua retenido, la demanda de agua, dotación, tipo de consumo, consumo medio y volumen de almacenamiento de los pobladores. De esta manera determina las obras de captación que se deben aplicar a la fuente de abastecimiento de agua para asegurar la correcta conducción, reserva y envío a la red de distribución del poblado. / Trabajo de suficiencia profesional

En el presente proyecto se determinó la valoración económica por la aceleración del proyecto de mantenimiento de las redes de agua potable y alcantarillado en el distrito de Chiclayo, mediante el uso del método de valoración contingente, debido a que existieron diferentes externalidades negativas, las cuales perjudicaron a los habitantes de esta ciudad. Esta investigación traerá beneficios para la comunidad ya que no existen muchos estudios sobre este tema, por lo que se espera que con ella sea un claro ejemplo para no cometer los mismos errores en el futuro. Se utilizó el método de valoración contingente, y como instrumento de recolección de datos se utilizaron cuestionarios aplicados a manera de encuestas, siendo la muestra de 269 personas, y con ella se obtuvo la disponibilidad a pagar. Teniendo en cuenta que la obra se terminaría en un promedio de 4 años, se propuso en adelante una aceleración considerable para que el tiempo se reduzca; con la metodología planteada, se espera obtener información relevante, que servirá como conocimiento y base para investigaciones complementarias.