En el contexto de la minería actual, el procesamiento del oro y la consecuente generación de aguas contaminadas cargadas con sustancias ácidas y contaminantes, representa un desafío ambiental significativo. Estas aguas deben ser tratadas antes de ser liberadas a los ríos de las comunidades cumpliendo con las normas establecidas de calidad del agua. En la actualidad, en las plantas de tratamiento de estas aguas se utiliza tecnologías como la ósmosis inversa (OI), sin embargo, el sistema de control utilizado en estas plantas presenta limitaciones en términos de eficiencia y precisión, lo que demanda la exploración de alternativas más avanzadas. La propuesta para optimizar el funcionamiento de esta planta empleando un sistema de control avanzado, implica realizar tareas tales como, obtener el modelo matemático del comportamiento dinámico de la planta de OI, el diseño del sistema de control avanzado, y comparar esta propuesta con sistemas con controladores convencionales. Esta investigación inicia con la descripción y modelado de la planta de OI. Seguido, se diseña un sistema de control predictivo generalizado multivariable (GPC), utilizando técnicas de control avanzado, este diseño se evalúa y compara con un sistema de control convencional como el PID. Los resultados demuestran que el sistema de control predictivo basado en GPC propuesto mejora significativamente la eficiencia y precisión del tratamiento del agua ácida en comparación con los controladores convencionales. Por último, se describe una propuesta de implementación del sistema de control en una planta de tratamiento de agua ácida. Así, esta propuesta representa una alternativa válida para el desarrollo de sistemas de control en plantas de tratamiento de aguas ácidas en entornos industriales.

El presente trabajo es una propuesta de estudio de factibilidad para la construcción de 150 viviendas unifamiliares para el programa “Techo Propio”, en la comunidad de Qhellqhanqha ubicada en el distrito de Ollantaytambo, provincia de Urubamba, departamento de Cusco. El proyecto en mención consiste en el diseño y habilitación urbanística, el cual se estima en base a la cantidad de habitantes proyectada a 30 años, abarca también el diseño y planteamiento estructural de tres módulos de viviendas unifamiliares, elaboradas bajo las normas y reglamentos actuales de diseño teniendo en cuenta las normas vigentes del presente programa nacional de vivienda Techo Propio que promueve el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento; estos modelos serán evaluados y comparados en base al costo, el tiempo de ejecución, el confort, entre otros, y de esta manera escoger la mejor alternativa. De igual manera, se plantea el uso de paneles solares como alternativa de viviendas autosustentables, el desarrollo de un sistema de tratamiento de aguas residuales con el uso de biodigestores, y la implementación de muros trombe para la calefacción en las viviendas.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Diseña la obra de la defensa ribereña en protección de la planta de tratamiento de aguas residuales en la localidad de Ichuña, provincia general Sánchez Cerro, Moquegua. Obtiene el caudal de diseño del río Ichuña para diferentes tiempos de retorno, los parámetros hidráulicos del tramo del río en la zona de la planta de tratamiento de aguas residuales, y la altura de socavación general en el río Ichuña. Realiza la selección y diseño de la defensa ribereña a emplearse. / Trabajo de suficiencia profesional

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Expone la ejecución de las obras del Proyecto de Mejoramiento Sanitario de las Áreas Marginales de Lima – Lotes 1, 2 y 3, está constituido básicamente por la construcción de una bocatoma de 10m 3 /s (mas el 20%) de capacidad en el Río Rímac a la altura de Huachipa, una Planta de Tratamiento de 5m 3 /s de capacidad inicial, y una conducción por gravedad a presión denominada Ramal Norte de aproximadamente 27.14 km de longitud, incluyendo 9.5 km de túneles y 4 reservorios de compensación de volúmenes comprendidos entre los 2000 m 3 y los 9000 m 3 de capacidad. La población que específicamente estaría dentro del área a ser beneficiada directamente por el agua proveniente del Ramal Norte seria la ubicada en parte de los distritos de Lurigancho, San Juan de Lurigancho, Comas, Los Olivos y Puente Piedra, y dependiendo del alcance de las obras complementarias, parte de los distritos de Independencia, Carabayllo, San Martin de Porres, Ventanilla y el Callao. La población estimada que se beneficiaría con el proyecto sería del orden de 2 400 000 de habitantes. La arquitectura hidráulica de la Línea de Conducción Ramal Norte; presenta una disposición general constituida por los siguientes componentes: Línea de Conducción, Líneas y Puntos de Derivación, Reservorios de Compensación, Cámara Reductora de Presión. / Trabajo de suficiencia profesional

El presente proyecto de investigación se realizó en los laboratorios de: Ingeniería Civil - UPC, y laboratorio biológico - UNMSM; con el objetivo claro de experimentar y confirmar la hipótesis inicial: “Las bacterias Bacillus Subtilis añadidas en el diseño de mezcla del concreto (bioconcreto), es capaz de producir calcita, por ende, autoreparar los agrietamientos de los decantadores de la Atarjea”. El concreto tarde o temprano se agrieta por diversas causas, ya sea, por el clima, por la humedad que existe en la ciudad donde se encuentra la obra, por el pH, por movimientos sísmicos de moderada intensidad, etc. Esta investigación, se enfocó, a reparar con un material de construcción innovador (bioconcreto) los agrietamientos de los decantadores de la Atarjea, los cuales, son los que más gastos ocasionan en reparaciones. Todos los datos para el desarrollo de esta investigación se consiguieron mediante la realización de diseño de protocolos: parte biológica (bacterias: aislamiento, cultivo, reproducción, esporulación), parte ingenieril (diseño de mezcla y ensayos de concreto: resistencia a la compresión, granulometría, humedad, etc.). El bioconcreto se elaboró para un diseño de mezcla con f´c = 210 kg/cm2, con slump de 4'' y cumpliendo la Norma ACI 211. Con esta investigación se logró verificar, que el bioconcreto, llega a su resistencia a partir de los 28 días, y autorepara las fisuras y las grietas eficazmente, con una tendencia a disminuir el ancho en 0.20 mm por mes, esto quiere decir, que la hipótesis inicial, es factible y viable. / This research project was carried out in the Civil Engineering laboratories - UPC, and the biological laboratory – UNMSM; with the clear objective of experimenting and confirming the initial hypothesis: “The Bacillus Subtilis bacteria added in concrete mix design (bioconcrete), is capable of producing calcite, accordingly, self-repair the cracking of Atarjea decanters. The concrete sooner or later crack due to various causes, be it due to the climate, the humidity, that exists in the city where the work is located, due to the pH, due to moderate intensity seismic movements, etc. This investigation was focused on repairing with an innovative construction material (bio-concrete) the cracks in the decanters of the Atarjea, which are the ones that cause the most expenses in repairs. All data for the development of this research were obtained through the design of protocols: biological part (bacteria: isolation, culture, reproduction, sporulation), engineering part (mix design and concrete tests: resistance, granulometry, humidity, etc.) The bio concrete was made for a mix design with f´c = 210 kg/cm2, with slump of 4'' and complying with the standard ACI 211. With this investigation it was possible to verify, that bio concrete, reaches its resistance after 28 days, and self-repair fissures and cracks effectively, with a tendency to decrease the width of 0.20 mm by month, this means, that the initial hypothesis is feasible and viable. / Tesis

La empresa brinda el servicio de agua potable y alcantarillado a la ciudad de Chiclayo. El tratamiento al cual se somete el agua cruda que ingresa a su planta de producción incluye las operaciones de coagulación, floculación, sedimentación, filtración y desinfección; obteniendo efluentes generados en el lavado de los equipos de filtración y la evacuación de los lodos que quedan retenidos en los sedimentadores. Estos efluentes son vertidos al Canal Cois sin ningún tratamiento previo, generando un impacto ambiental negativo sobre esta fuente de agua. La presente investigación tiene como objetivo principal proponer un sistema de tratamiento de los lodos residuales de esta planta potabilizadora y así poder minimizar su impacto ambiental. Para ello se realizó un análisis físico-químico del efluente, obteniendo como resultado un DBO = 300 mg/L; DQO = 480 mg/L y SST = 720 mg/L, además con la ayuda de la matriz de Leopold y la valorización del impacto ambiental se pudo identificar y valorizar los factores ambientales más importantes como son la generación de efluentes el consumo de agua y la calidad de las fuentes de agua. Para determinar los tratamientos necesarios para la propuesta se utilizó el método de factores ponderados, dando como resultado: la homogeneización, decantación, espesamiento por gravedad y la deshidratación mediante un filtro prensa. Permitiendo así poder cumplir con los LMP y disminuir el porcentaje de SST. Finalmente en el análisis costo-beneficio se obtuvo una ganancia de $0,60 por cada dólar invertido en la implementación de la propuesta. Además se logró disminuir el impacto ambiental en un 60,36%.

Actualmente en la localidad del valle de Benasque no se cuenta con un sistema de depuración de aguas residuales que cumpla con las normativas de concentraciones de vertidos exigidas. Las localidades de Benasque, Linsoles y Anciles (esta última con una estación depuradora de aguas residuales inservible) arrojan al rio Ésera directamente los vertidos. Sumado a ello, la aparición de edificaciones anexadas a la carretera A-131 y el aumento de población en periodo estacional hacen que la carga contaminante vertida al río sea importante. La concentración de DBO5 es de 200 miligramos por litro, de sólidos en suspensión es de 150 miligramos por litro, de nitrógeno es de 50 miligramos por libro y de fósforo es de 5 miligramos litro; valores por encima de lo indicado en la norma española Real Decreto 509/1996 de 15 de marzo. Esto ocasiona que no se logre el “buen estado” de las aguas superficiales indicada en la “Directiva Marco del Agua” a nivel europeo y exista una contaminación importante en una zona protegida LIC Rio Ésera. Por medio de una inversión de 3 961 064,96 euros se plantea el diseño y construcción de una estación depuradora de aguas residuales EDAR para la localidad de Benasque que recoge los vertidos y los eleva mediante dos estaciones de bombeo de aguas residuales. La estación depuradora de Benasque tiene previsto cubrir una necesidad de depuración de 9 000 habitantes equivalentes, con una tecnología de fangos activos o aeración prolongada con eliminación de nitrógenos y fósforos por vía química. La estación depuradora de aguas residuales consta de una línea de agua y una de fango. La primera se compone de un pretratamiento en la cual se separan sólidos de gran tamaño, arenas y grasas; y un tratamiento biológico donde se elimina la materia orgánica, nitrógeno y fósforo. La segunda se compone de procesos de decantación, espesamiento y deshidratación del fango. Las dos soluciones contempladas en este proyecto sólo varían en la configuración del reactor biológico en la línea de agua. Mientras que ambas soluciones consideran una eliminación de fósforo mediante la adición de un reactivo, debido a la relativa baja concentración de dicho contaminante. Esto último trae como principal beneficio el ahorro significativo en la obra civil, ya que se prescinde de una cámara anaerobia. En cuanto a la configuración de los reactores biológicos, se encuentran la configuración de reactor biológico tipo “flujo pistón” y tipo “carrusel”. Se ha realizado un análisis multicriterio AHP (Analytic Hierarchy Process) para comprar las ventajas y desventajas de las dos soluciones incluyendo una solución de no realizar el proyecto, bajo tres criterios fundamentales como son el económico, técnico y ambiental. La alternativa óptima es la configuración de reactor tipo carrusel debido a sus múltiples ventajas, entre ellas la mejor calidad de salida del efluente, menor gasto de oxígeno, menor consumo de energía, mejor eliminación de nitrógeno, etcétera. Toda la línea de agua tendrá dos líneas para facilitar el mantenimiento y la variabilidad del caudal entrante a la estación depuradora. El reactor biológico tipo carrusel tendrá un volumen de 2 685,4 metros cúbicos con un resguardo de medio metro, con lo cual se obtiene un vertido con concentraciones de 14,5 miligramos por litro de nitrógeno total Kjeldahl (NTK) y 3 miligramos por litro de fósforo total (PT), con lo cual se obtiene una concentración menor a la normada de 15 y 5 miligramos por litro respectivamente exigidos por norma.

Los sistemas de diagnóstico de fallas cumplen un papel importante en los sistemas de control en la actualidad, ya que los distintos elementos que componen la planta son susceptibles a fallas. Las fallas que ocurren en una planta desalinizadora por ósmosis inversa pueden traer como consecuencia una mala calidad de agua desalinizada, reducir considerablemente la eficiencia de producción de la planta, poner en peligro la integridad de los operadores de la planta o provocar problemas con el medio ambiente. En este trabajo se desarrolla un modelamiento matemático de parámetros concentrados de una planta desalinizadora con un módulo de por ósmosis inversa en configuración enrollamiento en espiral, con el objetivo de obtener un conjunto de ecuaciones analíticas que describan el comportamiento dinámico de la planta y comprender las principales variables que intervienen en el modelo. A partir del modelo obtenido, se hace un análisis estructural del proceso para luego obtener el conjunto de relaciones de redundancia analítica (RRA) que servirán de base para la detección de fallas. Se definen las principales fallas en sensores, actuadores y variables internas que intervienen en el proceso de desalinización por OI, luego se desarrolla un algoritmo para la simulación del modelo dinámico de la planta. Se realiza la simulación de fallas en los distintos componentes del sistema y se compara el sistema en modo normal de funcionamiento con el sistema sometido a fallas. Se realizan pruebas de detectabilidad y diagnosticabilidad de fallas mediante un algoritmo de emparejamiento de restricciones (matching) a partir de las RRA obtenidas, además mediante el cálculo de posibles mínimos subconjuntos de prueba MTES, se realizaron pruebas adicionales de aislabilidad de fallas simultáneas. De las pruebas de simulación, se consiguió detectar todas las fallas consideradas y mediante el análisis de diagnosticabilidad se logró aislar adecuadamente la mayoría de ellas, se logró determinar la forma de generar RRA a partir del cálculo de MTES para aislar fallas simultáneas. Finalmente se realizó la propuesta de implementación del sistema de diagnóstico de falla en el Software Rslogix5000 con interfaz Scada FactoryTalk View de Rockewell Automation.

En la actualidad, el agua es esencial para el desarrollo de una vida sostenible, y se considera el principal recurso natural para uso doméstico, industrial y agrícola (Higa Laura E. & Chen Weiqi, 2009). A pesar de su importancia, se tiene diversos problemas: la escasez, reparto no equitativo y el uso erróneo y desmesurado. Por ello, una buena alternativa es el incluir en la gestión del agua a las aguas residuales. Las aguas residuales poseen un alto valor energético, por lo que muchos países alrededor del mundo están reincorporándolos al ciclo productivo del agua (Crespi et al., 2005). Para que esto suceda, se empezó con el uso de plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) que mejoren la calidad del agua residual obteniendo valores que cumplan la legislación de cada país. En el Perú se empezó con la utilización de PTAR en el siglo XX con el sistema de lagunas facultativas (Moscoso C. Julio, 2011). Actualmente el 32.3% de las aguas residuales reciben un tratamiento previo y solo el 3.84% es reutilizado (SUNASS, 2015). Por lo que se plantea el diseño de PTAR que brinde tratamiento a una fracción de las aguas residuales provenientes de Los Olivos para su posterior aprovechamiento en el riego de áreas verdes en el mismo distrito. Para llevar a cabo el diseño de la PTAR se utiliza la siguiente metodología basada en el enfoque de Bozkurt et al., 2015: estimar los caudales de diseño, corroborar que dichos caudales sean abastecidos por los pobladores del lugar de estudio, caracterizar el agua residual, establecer los límites máximos permisibles para realizar el diseño través de método empíricos y el software BioWin 5.0. Para la selección de las tecnologías se hace uso del Análisis de Decisión Multicriterio (MCDA) priorizando el factor técnico. Los resultados obtenidos en cuanto a los grados de remoción de la materia orgánica y los sólidos en suspensión han sido satisfactorios, ya que se logra cumplir con los límites máximos permisibles establecidos (LMP) en el D.S. N°003-2010-MINAM. Para lograr cumplir con la Directiva Ambiental Europea EC 1998 será necesario mejorar la configuración y para ello se agregará un sistema anaerobio-aerobio, el tratamiento secundario estará constituido por reactores anaerobios de flujo ascendente y filtros percoladores, con esta tecnología se obtendría remociones de materia orgánica cercanas al 100%. Por lo que, esta configuración podrá ser utilizada como una buena opción para implementar una planta en Los Olivos.

El presente trabajo consta de una propuesta para el tratamiento de agua del río Chumbao que recorre los distritos de Andahuaylas, San Jerónimo y Talavera de la Reyna, provincia de Andahuaylas, Región Apurímac, con el fin de dotarlos de un servicio eficiente de agua potable, debido a que el servicio actual es insuficiente. Con tal propósito la tecnología que planteo reemplazará el abastecimiento de agua de manantiales por agua superficial tratada, utilizándose las redes existentes para la distribución domiciliaria. El primer capítulo está referido a las características generales de las localidades: ubicación geográfica, geomorfología, clima, suelos, actividad económica, vías de acceso, servicios públicos, recursos hídricos y el perfil social. El segundo capítulo está referido a las bases teóricas de los procesos a los que se someterá el agua durante el tratamiento (mezcla, coagulación, floculación, sedimentación, filtración y desinfección). En el tercer capítulo encontramos los cálculos de diseño para cada una de las unidades de tratamiento. El cuarto capítulo presenta un estudio de estimación de costos. Adicionalmente agregué adendas que constan de: Normas técnicas, ejemplos de plantas simplificadas de tratamiento de agua (Prudentopolis y Cañete), tablas usadas para el diseño, resultados de los análisis del agua (río Chumbao y manantial Ñahuinpuquio) y fotografías de las localidades.