INTRODUCCION El presente documento constituye el informe del estudio hidráulico 'Método Manning” de la cuenca integral del río Loripongo - Laraqueri', realizada por los estudiantes correspondientes al laboratorio hidráulico de canales de la UANCV – sede Puno. El estudio ha tomado en cuenta el concepto de cuenca de gestión y define la cuenca integral del río Loripongo como la conformada por la cuenca hidrográfica del río Laraqueri además de las cuencas pertenecientes al sistema de ríos que alimentan las aguas del rio Loripongo. El estudio proporcionará como producto el cálculo del caudal del rio aplicando la metodología de MANNING y la ecuación de continuidad que mostrara el balance hidrológico para la situación actual a corto plazo, teniendo en cuenta en su concepción la mayor facilidad operativa para los estudiantes realizar el estudio. Finalmente es esencial la práctica experimental de la cual t rata el presente informe, donde se da la posibilidad de poner en práctica todos los conocimientos adquiridos y los objetivos alcanzados a lo largo del desarrollo del tema.
INDICE GENERAL Contenidos
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INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 1 INDICE GENERAL................................................................................................. 2 ESTUDIO HIDRÁULICO HIDRÁULICO - RIO LORIPONGO ............................ ............................ 4 CAPITULO I: OBJETIVOS DEL ESTUDIO ...............................................................4 1.1 OBJETIVO GENERAL ................................................................................4 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS........................................................................4 CAPITULO II: METODOLOGIA ............................................................................... 4 CAPITULO III: INFORMACIÓN DISPONIBLE ......................................................... 4 CAPITULO IV: ASPECTOS GENERALES ............................................................. 5 4.1 Ubicación ........................................................................................................5 4.2 Accesibilidad....................................................................................................6 4.3 Límites ............................................................................................................8 4.4 Extensión ........................................................................................................8 4.5 Relieve ............................................................................................................8 4.6 Hidrografía ......................................................................................................8 4.7 Clima ................................................................................................................8 4.8 Topografía .......................................................................................................9 4.9 Población total. ...............................................................................................9 4.10 Características Características del recurso suelo ......................................................... ..........11 4.11 Recursos Hídricos. .........................................................................................14 4.12 Estructura Productiva Productiva agropecuaria .................................................... ..........16 CAPITULO V: MARCO TEÓRICO ............................................................................. 27 5.1 HIDRÁULICA .....................................................................................................27 CAPITULO VI: PROCEDIMIENTOS PROCEDIMIENTOS Y CALCULOS ..................................................... 32 6.1 PROCEDIMIENTO .............................................................................................32 6.2 CÁLCULOS .......................................................................................................35 CAPITULO VII: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES ........................................ .................................. ...... 40 7.1 CONCLUSIONES: ..............................................................................................40
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INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 1 INDICE GENERAL................................................................................................. 2 ESTUDIO HIDRÁULICO HIDRÁULICO - RIO LORIPONGO ............................ ............................ 4 CAPITULO I: OBJETIVOS DEL ESTUDIO ...............................................................4 1.1 OBJETIVO GENERAL ................................................................................4 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS........................................................................4 CAPITULO II: METODOLOGIA ............................................................................... 4 CAPITULO III: INFORMACIÓN DISPONIBLE ......................................................... 4 CAPITULO IV: ASPECTOS GENERALES ............................................................. 5 4.1 Ubicación ........................................................................................................5 4.2 Accesibilidad....................................................................................................6 4.3 Límites ............................................................................................................8 4.4 Extensión ........................................................................................................8 4.5 Relieve ............................................................................................................8 4.6 Hidrografía ......................................................................................................8 4.7 Clima ................................................................................................................8 4.8 Topografía .......................................................................................................9 4.9 Población total. ...............................................................................................9 4.10 Características Características del recurso suelo ......................................................... ..........11 4.11 Recursos Hídricos. .........................................................................................14 4.12 Estructura Productiva Productiva agropecuaria .................................................... ..........16 CAPITULO V: MARCO TEÓRICO ............................................................................. 27 5.1 HIDRÁULICA .....................................................................................................27 CAPITULO VI: PROCEDIMIENTOS PROCEDIMIENTOS Y CALCULOS ..................................................... 32 6.1 PROCEDIMIENTO .............................................................................................32 6.2 CÁLCULOS .......................................................................................................35 CAPITULO VII: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES ........................................ .................................. ...... 40 7.1 CONCLUSIONES: ..............................................................................................40
7.2 RECOMENDACIONES: ......................................................................................41 CAPITULO VIII: ANEXOS ........................................................................................ 42 8.1 PANEL FOTOGRAFICO ......................................................................................42 8.2 ASPECTOS HIDROLOGICOS HIDROLOGICOS DEL DISTRITO ......................................... ...............49 8.3 MAPAS DE LA ZONA .........................................................................................52
ESTUDIO HIDRÁULICO - RIO SANTA LUCIA CAPITULO I: OBJETIVOS DEL ESTUDIO 1.1 OBJETIVO GENERAL Realizar el estudio hidrológico de la cuenca del río Santa Lucia del distrito de Santa Lucia - Lampa
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Medir el caudal promedio del Rio Santa Lucia en el punto de ubicación de muestra. Estimar los indicadores hidráulica por el método de la Ecuación de continuidad.
CAPITULO II: METODOLOGIA METODOLOGIA Los estudios de cálculo hidrológico de ríos necesitan ser desarrollados de manera que puedan mostrar resultados resultado s según particularidades de la operación del planeamiento hidráulico, variabilidad de la oferta hídrica de las fuentes de agua y niveles de cobertura de la demanda hídrica poblacional, industrial, industr ial, agrícola y energética; es por ello que se planteó al cálculo de los indicadores hidráulicos hidráulic os por el método de la Ecuación de Continuidad aplicado a la situación actual del rio Santa Lucia – del distrito de Lampa de la provincia de Puno.
CAPITULO III: INFORMACIÓN INFORMACIÓN DISPONIBLE Entre los principales documentos revisados se pueden citar los siguientes:
Información meteorológica e hidrométrica emitida por SENAMHI. Información sobre el Plan de Desarrollo concertado del distrito de Santa Lucia Lampa Información sobre el plan de Desarrollo Concertado de la Provincia de Puno al 2021. Información sobre el plan vial de la Provincia de Puno y sus respectivos mapas distritales.
CAPITULO IV: ASPECTOS GENERALES 4.1 Ubicación El centro poblado de Santa Lucia se encuentra ubicado en el departamento de Puno, provincia de Puno y distrito de Santa Lucia, está ubicado en la parte Nor oeste, a una altitud de 4055 m.s.n.m. Se encuentra en la región sierra a los 15°41'43.76" latitud sur y 70°36'33.11" Longitud oeste del meridiano de Greenwich El Distrito de Lampa, se encuentra situado al sur oeste de la ciudad de Puno, Sur del Departamento de Puno y la Republica del Perú. Geográficamente se encuentra entre las Condenadas 15º 21'46'' de Latitud sur, 70º 22' 42'' de Longitud oeste del meridiano Greenwich y a una altura de 3892 m.s.n.m Santa Lucia - Lampa; es el centro urbano de mayor jerarquía a nivel distrital, pues como capital del distrito representa el centro de decisión política, económica y financiera, además es centro administrativo y de servicios, ocupa una extensión de 1,633.48 Km2, que representa el 25.15% de la extensión total de la provincia, y el 2.44% de la extensión regional de Puno y alberga a una población distrital de 5,608 habitantes al año 2007 (Según último censo INEI), la población total del distrito representa el 2.45% de la población provincial (229,236 habitantes) y el 0.44% de la población regional (1,268,441habitantes).
Así mismo, la provincia de Lampa tiene 10 distritos: Lampa, Cabanilla, Calapuja, Nicasio, Ocuviri, Palca, Paratía, Pucará, Santa Lucía y Vila Vila. Con una densidad poblacional total de 409.6 habitantes/ km2. Se encuentra enclavadas en la meseta de Puno, encerrada por la cordillera occidental y oriental de los andes del sur del Perú; por esta razón su relieve es accidentado con grandes elevaciones, micro cuencas, pampas, terrazas, cerros, etc. Y bordeado por el Lago Titicaca por el norte. El clima del distrito de Santa Lucia - Lampa es variado; templado en las zonas bajas circundantes al lago Titicaca y frio en las zonas altas con una estación seca del mes de mayo a agosto; la temperatura media oscila entre 0 – 15º C, se han observado temperaturas máximas de 16.5 ºC y mínimas de 10ºC según grece. En el anillo Circunlacustre la presencia del lago genera un microclima apropiado para el desarrollo de la agricultura y ganadería, es necesario señalar que el periodo libre de heladas varía de acuerdo a las zonas ecológicas homogéneas de producción; en este sentido en la cuenca lacustre es de 180 a 270 días, debido a la acción termo regulador del lago Titicaca, en las zonas de pie laderas de 50 a 100 días; y en las pampas es muy corto.
4.2 Accesibilidad En el siguiente Mapa se muestra la localización y las vías de acceso hacia la Localidad de Santa Lucia - Lampa.
4.3 Límites Limita, por el norte con Lampa y Paratia , por el sur con el distrito de San Roman por el Este con Cabana, Mañazo.
4.4 Extensión El centro poblado de Loripongo, tiene una superficie territorial de 152.36 Km2., es decir comparativamente el 33.06% de la superficie territorial del distrito de Pichanani y el 2.35% de la provincia de Puno.
4.5 Relieve Se encuentra enclavado en la meseta del Collao, encerrada por la cordillera occidental y oriental de los andes del sur del Perú: su relieve es accidentado con grandes elevaciones, micro cuencas, pampas terrazas y cerros, etc.
4.6 Hidrografía Por el centro poblado de Loripongo discurre el río Loripongo, y tiene como afluentes los ríos Pucara, Blanco, Morocollo y Mensía (Esta última no posee caudal en épocas de secano). Sus aguas corren de nor oeste al sur, que en épocas de lluvia aumenta su caudal para luego desembocar al río Ilave. Por ser un afluente del río Ilave pertenece a la ATDRPI.
4.7 Clima Presenta un clima frío y seco con una temperatura promedio anual de -1.9º C a 15.1ºC. Las temperaturas máximas y mínimas en el día presentan fuertes oscilaciones propias del altiplano, siendo esta entre los 14.5ºC a -1.9 ºC (julio), 17ºC a 5.6ºC (noviembre) y 15.1 ºC a 5.7 º C. Cabe mencionar que los meses de Mayo, junio y julio las temperaturas llegan a estar por debajo de los 0ºC. El promedio de lluvia anual es de 722.9 mm, existiendo una estación húmeda con el 86% de las lluvias
entre noviembre y marzo. Las direcciones dominantes de los vientos vienen del este y del sursuroeste. No existe un adecuado manejo hidrológico y esta situación se agrava en los períodos de lluvias.
Cuadro Nro 03 : PRECIPITACIONES PLUVIALES REGISTRADAS POR MESES SEGÚN ESTACIONES, 2005 Y 2006 (mm/mes)
4.8 Topografía El territorio del distrito en general presenta una topografía abrupta, plana, llana, y accidentada. La altitud es un factor decisivo en la geografía Puneña. El plano más bajo se encuentra a los 3890 m.s.n.m., llegando a una altitud aproximada de 4100 m.s.n.m., que puede ser considerada como límite máximo.
4.9 Población total. a. Población del departamento de Puno. La población departamental de Puno, según el censo nacional 1993 IX de población y IV de vivienda asciende a 1’ 0 79,849 habitantes entre varones y mujeres; según el censo nacional 2007 XI de
población y VI de vivienda es de 1’268,441 habitantes, el cual se muestra un resumen en el cuadro siguiente.
Cuadro Nro 04 : POBLACION DEL DEPARTAMENTO DE PUNO
Gráfico Nº 01
b. Población de la provincia de Puno. En el siguiente cuadro se muestra la población de la provincia de Puno en 1993 fue de 201,205 habitantes en ambos sexos, en el 2007 se empadronó a 229,236 habitantes.
Cuadro Nro 05 : POBLACION PROVINCIA DE PUNO
La población de la provincia de Puno según distritos para los censos 1981, 1993, 2005 y 2007, se muestra en el siguiente cuadro.
Cuadro Nro 06 : POBLACION POR DISTRITO DE LA PROVINCIA DE PUNO
En el siguiente gráfico se muestra la población por distritos de la provincia de Puno
4.10 Características del recurso suelo En la región Puno el 5% de la superficie total es cultivable, de estos el 3.37% es superficie cultivada (de los cuales el 0.33% es con riego y el 3.03 % en secano) y el 1.61% es superficie en descanso. Mientras que el 52.10% son superficies en pastos naturales, el 20.70% son de superficies con bosques y otras tierras son del 22.20%. La región Puno hace relativo poco uso del riego, en comparación con otras regiones del Perú. En este sentido, las posibilidades de diseñar proyectos de riego rentables son muy grandes, en razón de que dinamizaría la economía local estimulando el desarrollo de nuevas actividades.
Cuadro Nro 07 : REGIÓN PUNO DISTRIBUCIÓN DE LA SUPERFICIE SEGÚN SU
CAPACIDAD DE USO MAYOR
La superficie total del distrito de Pichacani asciende a 46,075 has. La superficie agrícola del distrito de Pichacani es de 2,200 has, dedicada a la producción agrícola, dentro de las que se encuentran aquellas que poseen cultivos transitorios y permanentes (1 170 has), tierras en barbecho, las que se encuentran en descanso (1 030 has). Asimismo, las tierras no agrícolas ascienden a 43,875 Has, de las cuales 29,030 has son pastos naturales, 146 has es de superficie forestal y las restantes 14,699 Has vienen siendo ocupadas por montes, bosques. La mayor cantidad de tierras de la provincia, no son aptas para la actividad agrícola, sino para la actividad pecuaria, tal como se muestra en el siguiente cuadro.
Cuadro Nro 08 : SUPERFICIE TOTAL Y NÚMERO DE PRODUCTORES DEL DISTRITO DE PICHACANI
En el distrito de Pichacani el 4.77% de tierras son áreas agrícolas y el 95.23% no son agrícolas (Superficie con pastos naturales, forestal y otras tierras).
Cuadro Nro 09 : DISTRITO DE PICHACANI SUPERFICIE AGRÍCOLA Y NO AGRÍCOLA
En la provincia de Puno la superfice agricola bajo riego asciende a 1 029.76 has. De los 1029.76 has bajo riego, el 92.1% se realiza por gravedad, el 2.2% por aspersión, el 5.2 % por goteo y el 0.3 % otros
tipos de irrigación. El riego por gravedad es principalmente por factores culturales
Cuadro Nro 010 : NÚMERO DE UNIDADES AGROPECUARIAS Y SUPERFICIE AGRÍCOLA BAJO RIEGO Y FORMA DE RIEGO PROVINCIA DE PUNO
4.11 Recursos Hídricos. El sistema hidrográfico de la provincia de Puno cuenta con los ríos Loripongo, loripongo, challamayo, Quipache, Conaviri, Chullumpi, Condorire, Cutimbo, Illpa y la laguna de Umayo donde se encuentra los restos arqueológicos de Sillustani y numerosos riachuelos tanto en la zona alta como intermedia. Los rios Loripongo, loripongo (aguas calientes o zapatilla), viluyo y cutimbo desembocan en el rio Ilave. Según el registro realizado por la ATDR Puno-Ilave en el puente del rió Ilave en forma diaria sobre el comportamiento hidrológico se determinó un caudal máximo promedio de 92.29 m3/seg., mínimo promedio 23.85 m3/seg. Y promedio anual de 44.47 m3/seg. Las ubicaciones de escalas limnimetricas se muestran en el siguiente cuadro.
Cuadro Nro 011 :UBICACIÓN DE ESCALAS LIMNIMÉTRICAS EN PRINCIPALES RÍOS
La precipitación tiene un régimen estacional en el que la mayor parte de la lluvia se produce entre diciembre y marzo, disminuyendo notablemente el resto del año. La precipitación media anual fluctúa desde aproximadamente 500 mm. Hasta 800 mm.
La descarga de ríos muestra, al igual que la precipitación, un régimen estacional.
El recurso agua es utilizado según sus fuentes de la siguiente manera: Las precipitaciones pluviales son aprovechadas por los cultivos de secano así como para el pastoreo en la actividad pecuaria.
Las aguas subterráneas, sólo vienen siendo explotadas en pequeña escala y en forma aislada en la
capa freática superficial, a través de la excavación de pozos, siendo utilizados para consumo humano y como abrevaderos para el ganado. Las aguas de la red hidrográfica, aparte de contribuir a la actividad pesquera, son utilizadas en una mínima proporción en pequeñas irrigaciones y como abrevaderos para el ganado en algunos casos.
4.12 Estructura Productiva agropecuaria En el distrito de Pichacani, existen 2 403 productores agropecuarios agrupados en personas naturales, sociedad de hecho, sociedad de responsabilidad limitada, grupo campesino y comunidad campesina. De los cuales el 42.2% son productores que poseen menos de 0.5 has, el 44.1% poseen entre 0.5 a 4.9 has, el 3.2% entre 5.0 y 9.9 has, 1.5% entre 10 a 19.9 has, el 2.8% entre 20 a 49.9 has y el 6.2% de 50 a más Has.
Cuadro Nro 012 : NÚMERO DE PRODUCTORES AGROPECUARIOS POR CONDICIÓN JURÍDICA, SEGÚN DISTRITO PICHACANI
Estructura Agrícola. La importancia de los cultivos de Pichacani con respecto al nacional, la producción de cebada forrajera representa el 86 % de la producción nacional, la oca el 27.3%, la papa el 13.4% la cebada grano el 12.8% y el café el 12.4%.
Cuadro Nro 013 : IMPORTANCIA DE PICHACANI EN CULTIVOS nacional)
La tecnología utilizada en la actividad agrícola sigue siendo la tecnología tradicional a pesar de la presencia de organismos estatales como el Ministerio de Agricultura, y proyectos de desarrollo de carácter eventual. La agricultura se desarrolla en un ambiente de alto riesgo frente al comportamiento del régimen de lluvias (sequías e inundaciones) y variación de temperaturas (heladas).
Rendimiento del sector Agrícola. Los rendimientos por hectárea según la campaña agrícola 2005-2006, en Alfalfa, arveja grano seco, cañihua, otros pastos y quinua el distrito de Mañazo tiene los mayores rendimientos. Sin embargo el distrito de Taraco presenta los mayores niveles de producción en comparación con los distritos de Pichacani y Chuchito y es el distrito con mayores rendimientos en avena forrajera con 26017.17 kg/ha, cebada forrajera con 23978 Kg/ha, cebada grano con 1413.25 Kg/ha, Haba grano verde con 8141.18 Kg/Ha, Izaño con 8685.71 Kg/ha, Oca con 7856 kg/ha, Olluco con 7431.18 kg/ha, Papa con 10799.55 Kg/ha y trigo con 1314.19 kg/ha. En el siguiente cuadro se muestra la campaña agrícola para cinco distritos con siembras, cosechas, rendimiento, producción y precio en chacra.
Cuadro Nro 014 : EJECUCIÓN Y PERSPECTIVAS DE LA INFORMACIÓN AGRÍCOLA (CAMPAÑA AGRÍCOLA: 2005-2006)
Estructura Pecuaria. El sector pecuario en el Perú tiene una diversidad de especies tanto nativas como Introducidas que lograron adaptarse a las condiciones medioambientales de las diferentes regiones del país. Estas especies revisten una gran importancia en lo económico y en lo alimentario para la población. Entre las especies nativas tenemos a los camélidos (alpacas, llamas, vicuñas, guanacos), el pato, y el cuy. Entre las introducidas tenemos a los ovinos, vacunos, porcinos, caprinos y aves (gallinas, pollos). En el cuadro siguiente se muestra las principales especies y razas de animales que existen en el Perú.
Cuadro Nro 015 : PRINCIPALES ESPECIES Y RAZAS DE GANADO Y CRIANZAS MENORES EN EL PERÚ
Respecto a la población pecuaria, en el departamento de Puno existen 598,990 cabezas de ganado vacuno, 3’896,450 cabezas de ganado ovino, 1’832,150 cabezas de alpaca y 97,650 porcinos. E n
el año 2006, en el Perú el departamento de Puno ocupa el primer lugar de población pecuaria vacuno (11.7% de la población nacional) seguido de Cajamarca (11.3% de la población nacional), sin embargo los rendimientos de leche son bajos, debido a que la región Arequipa es el primer productor de Leche con 361,192 litros 1, seguido de Cajamarca con 261,213 litros. Asimismo, el primer productor de carne en el Perú es Cajamarca con 25,896 toneladas seguido de Lima con 20,915 toneladas. Cabe mencionar que a nivel nacional el rendimiento promedio fue de 7.72 l/vaca ordeñada/día y para Pichacani sólo 1.77 l/vaca/día. La tendencia de la población de ovinos en el Perú muestra que existe una mayor población en el departamento de Puno (26.6% de la población nacional) seguido de Cusco (16.1% de la población nacional). El 55.3% de la población de alpacas en el Perú, se encuentran en el departamento de Puno.
Cuadro Nro 016 : POBLACIÓN PECUARIA DEL DEPARTAMENTO DE PUNO
El 70% de los territorios de Puno es Altiplánico y se cría animales con pastos naturales, alfalfa y avena. La alimentación de animales es a través del sistema extensivo: pasto natural (pastos y maleza) cultivado (forrajes, alfalfa y trébol que contienen proteínas y aminoácidos). En algunos distritos de Pichacani el engorde de ganado vacuno es intensivo: permanecen en corrales y no salen y les dan alimentos a los animales (mezcla con concentrado: pasta de algodón, soya, etc.)
Cuadro Nro 017 : PRODUCCIÓN PECUARIA EN EL DISTRITO DE PICHACANI
En la provincia de puno la explotación del ganado en general es extensiva, predominando fundamentalmente la raza criolla en ovinos y vacunos, seguida de la raza Corriedale y Brown Swiss respectivamente. El escaso incremento de la población pecuaria se debe principalmente a la insuficiente cantidad y calidad de alimentos energéticos proteicos (forrajes) que pueden satisfacer las necesidades nutritivas de los animales, sumándose a esto el uso de una tecnología y manejo inadecuado, escasas instalaciones con los que cuenta el productor agropecuario. El siguiente cuadro nos muestra la importancia de la produccion pecuaria en el Perú, la fibra de alpaca represetna el 66.3% de la producción nacional, mientras que la producción de leche represetna solo el 2.3% de la producción nacional.
Cuadro Nro 018 : IMPORTANCIA DE PICHACANI EN PRODUCCIÓN PECUARIA PROMEDIO ANUAL 2000-2003 (% respecto al total nacional).
Rendimiento del sector Pecuario. La producción de carne para la región Puno, el peso promedio por vacuno es de 143.38 Kg., el peso promedio por ovino es de 13.36 kg., el peso promedio de alpaca es de 26.24 kg., la llama 35.53 Kg., el porcino es de 31.68 Kg, y las aves 1.25 Kg. Respecto al rendimiento por provincias de la región Puno, la provincia de Azángaro posee el mayor rendimiento de carne vacuno (146.68 Kg/vacuno), la provincia de Melgar tiene el mayor rendimiento de carne de ovino y alpaca (13.91 Kg/Ovino y 27.96 Kg/alpaca, respectivamente). En los rendimientos de leche se observa que la provincia de Ayaviri tiene el mayor rendimiento de leche con 7.73 l/vaca/día. El rendimiento de la fibra de alpaca, ovino y de llama oscilan entre 1.31Kg. a 1.71 kg. En el siguiente cuadro se observa estos resultados.
Cuadro Nro 019 : RENDIMIENTOS DE PRODUCTOS PECUARIOS, SEGÚN ESPECIE, 2007 PROVINCIAS DE PUNO, AZANGARO, EL COLLAO, HUANCANE Y MELGAR.
Los rendimientos por distritos se observa que el distrito de orurillo tiene el máximo rendimiento de carne de vacuno, ovino y de alpaca con un promedio de 160.13 kg., 13.80Kh., y 27.27 kg. Respectivamente. Respecto al rendimiento de leche nuevamente el distrito de Orurillo ocupa el primer lugar con 4.25 l/vaca/día, seguido del distrito de Taraco con 3.88 l/vaca/día. El rendimiento de la fibra de ovino en los distritos tomados como muestra oscila entre 1.71 Kg a 1.75 Kg. La fibra de alpaca y llama el distrito de Chucuito es la que posee mayor rendimiento. En el cuadro siguiente se muestra la información muestral por distritos.
Cuadro Nro 020 : RENDIMIENTOS DE PRODUCTOS PECUARIOS, SEGÚN ESPECIE, 2007 DISTRITOS DE PICHACANI, ORURULLO, CHUCUITO, MAÑAZO Y TARACO
CAPITULO V: MARCO TEÓRICO
5.1 HIDRÁULICA A. Generalidades
Definición
La palabra Hidráulica viene del latín hydraulica y ésta del griego hydrauliké que corresponde al término
femenino de hydraulikós, que a su vez se deriva de hydraulis, cuya traducción al español podría ser tubo de agua, pues se compone de dos palabras: hydor = agua, y aulos = tubo. Sin embargo, otros autores en forma más pintoresca traducen hidráulica como órgano de agua y sitúan su origen en el griego hydor = agua, y en aulein = tocar la flauta. Realmente, esta interpretación se debe a que el hidraulus es un antiguo instrumento musical precursor del órgano de nuestros días, en el que un depósito con agua estabiliza la presión del aire que pasa por los tubos.
Figura N° 03 : ORIGEN DE LA PALABRA HIDRÁULICA. IAHR BULLETIN. 1997
B. Tipos de Flujo El curso de hidráulica a nivel de pregrado contempla el trabajo con flujo turbulento. A continuación se presenta un repaso sobre estos conceptos vistos en el curso de Mecánica de Fluidos. permanente, uniforme y variado en condiciones de régimen de flujo.
Flujo libre
El movimiento del fluido se realiza por conductos abiertos o cerrados parcialmente llenos, de forma que existe una superficie libre que está en contacto con la atmósfera. El movimiento se realiza gracias a la fuerza de la gravedad.
El flujo libre tiene lugar en la naturaleza en ríos y arroyos y en f orma artificial en canales de conducción de fluidos, acueductos, alcantarillados, drenajes, etc.
Flujo a presión
El movimiento del agua se realiza por conductos cerrados sobre los que el fluido ejerce una presión distinta a la atmosférica. El movimiento se debe principalmente a la acción de la presión hidráulica.
Según el tiempo y el espacio
Según el tiempo, el flujo se clasifica en permanente (estacionario) y en no permanente (no estacionario). Según el espacio, el flujo se clasifica en uniforme y variado.
Flujo permanente uniforme
Los parámetros hidráulicos del flujo permanecen constantes en el tiempo y en el espacio. Conducciones con sección transversal constante y caudal constante, tienen flujo permanente y uniforme.
Flujo no permanente uniforme.
Los parámetros hidráulicos del flujo permanecen constantes en el espacio pero no en el tiempo. Es prácticamente imposible encontrar este tipo de flujo en la naturaleza, debido a que los cambios
tendrían que ocurrir en forma simultánea a todo lo largo de la conducción.
Flujo permanente variado
Los parámetros hidráulicos del flujo permanecen constantes en el tiempo pero varían en el espacio. Este tipo de flujo permanente variado se puede subdividirse en gradualmente variado o rápidamente variado dependiendo de si los cambios de velocidad son lentos o súbitos. Por ejemplo, se presenta en ampliaciones o contracciones del flujo. -
Flujo permanente gradualmente variado. Los cambios en la velocidad del flujo son graduales en
la dirección principal del flujo como cuando existen contracciones o expansiones suaves en las conducciones. También es el caso de las curvas de remanso en los embalses. -
Este tipo de flujo se subdivide a su vez en gradualmente variado retardado o acelerado, según
que la velocidad disminuya o aumente en el sentido del flujo. -
Flujo permanente rápidamente variado. Los cambios en las características del flujo son abruptos a lo largo de la conducción como cuando ocurren variaciones bruscas en la sección transversal de un conducto, o flujo a través de válvulas y rotores de bombas.
Este tipo de flujo se subdivide a su vez en rápidamente variado aumente en el sentido del flujo. retardado o acelerado, según que la velocidad disminuya o aumente en el sentido del flujo
Figura N° 05 : FLUJO LIBRE VARIADO. CHOW, V. T. 1982
R.V.F = rapid varied flow = FRV = flujo rápidamente variado (acelerado o retardado) G.V.F. = gradual varied flow = FGV = flujo gradualmente variado (acelerado o retardado)
Figura N° 06 FLUJO A PRESIÓN VARIADO. ADAPTADA DE SOTELO A., G. 1982.
Flujo no permanente variado
Los parámetros hidráulicos del flujo varían en el espacio y en el tiempo. Debido a que el flujo uniforme no permanente prácticamente no existe en la naturaleza, al flujo variado no permanente se le conoce simplemente como no permanente o tiempo. Debido a que el flujo uniforme no permanente inestable. Este tipo de flujo se subdivide a su vez en rápidamente variado retardado o acelerado y en
gradualmente variado retardado o acelerado. El golpe de ariete en tuberías a presión y las olas y las mareas en flujo libre, son ejemplos de flujo variado no permanente.
Figura N° 07 : FLUJO VARIADO NO PERMANENTE. CHOW, V. T. 1982.
Flujo espacialmente variado
El caudal varía a lo largo de la conducción pero permanece constante en el tiempo.
Figura N° 08 : FLUJO ESPACIALMENTE VARIADO. A) SUMIDERO CON DESCARGA COMPLETA.
Según la viscosidad del flujo
Flujo con régimen laminar
El régimen de flujo laminar se presenta si las fuerzas viscosas (FV) son muy fuertes con relación a las fuerzas inerciales (FI). Esto se presenta cuando el gradiente de velocidad es muy bajo de forma que la fuerza viscosa es grande y las partículas de fluido se desplazan pero no tienden a rotar por lo que las partículas siguen trayectorias definidas.
Ejemplos de fluidos que se comportan con régimen laminar son pinturas, miel y la sangre en algunas venas y arterias.
Flujo con régimen turbulento
Las partículas del fluido con régimen laminar se mueven ordenadamente siguiendo trayectorias definidas, pero al aumentar la velocidad, las partículas del fluido chocan entre sí y se desvían siguiendo trayectorias irregulares. El flujo turbulento se presenta si las fuerzas viscosas son débiles
con relación a las fuerzas inerciales. Al aumentar el gradiente de velocidad se incrementa el intercambio de momentum molecular entre las partículas del flujo, la viscosidad pierde su efecto, las partículas tienden a rotar y debido a esto, cambian de trayectoria chocando entre sí. El movimiento de las partículas líquidas se realiza siguiendo trayectorias muy irregulares o desordenadas. El flujo de agua en las aplicaciones prácticas de la ingeniería presenta generalmente régimen turbulento. Se observa fácilmente en ríos y en la atmósfera.
CAPITULO VI: PROCEDIMIENTOS Y CALCULOS 6.1 PROCEDIMIENTO Para la determinación de los cálculos del caudal de un rio, en grupo realizamos el siguiente cronograma de actividades: 1. Se realizaron las coordinaciones para la identificación de la zona de trabajo, el cual se definió al rio Loripongo ubicado en: Región
: Puno
Provincia
:Puno
Distrito
: Santa Lucia - Lampa
Rio
: Santa Lucia
2. Se realizaron el viaje el día viernes, 16 de noviembre del 2012, considerando que es temporada de estiaje, y tener caudales mínimos en el rio: el tiempo de viaje es de 50 minutos en transporte interdistrital, ubicado en la intersección del Parque la amistad del Av. Laykakota
AQUÍ VAN NUESTRAS FOTOSSS……..
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.
6.2 CÁLCULOS Los cálculos para hallar el caudal por el método de Manning se detalla a continuación. Datos Obtenidos en campo:
A. PRIMERO Para el cálculo de la velocidad del rio se procedió a calcular por el método del flotador del punto AB de una sección del Rio a hallar el tiempo en varias medidas, la siguiente tabla muestra los datos obtenidos en campo.
E = V*T V = E/T V = 15/ 28.06 V = 0.53
B. SEGUNDO
Luego comenzamos a hallar el área, perímetro, espejo de agua, tirante de agua, ancho de solera, talud. Para esto seccionamos en dos partes nuestra área trasversal y aproximando a nuestras secciones transversales conocidas tenemos: Sección I = sección triangular Sección II= sección trapezoidal
Calculo de la sección triangular (I) Datos:
= 6
= 0.06
Con dichos datos mencionados calculamos el Talud T= 2ZY Z = T / 2Y Z = 6 / 2*0.06 = 50 Luego calculamos el Área: A= ZY2 A = 50*(0.06)2 A = 0.18 El Perimetro : 1
= 2�1 + 2
1
= 2(0.06)�1 + (50)2 1 = 6.00
Radio :
R1 = A / P R1 = 0.18 / 6.00 R1 = 0.03
Calculo de la sección trapezoidal (II): Datos:
= 14.5
= 0.175 = 1 = 6.00
Con dichos datos mencionados calculamos el Talud: = + 2 − = 2 − 8.5 ==
22(0.175 ) 2 = 24.29
Luego calculamos el Área:
= + 2
= 6(0.175) + 24.29(0.175)2 2
= 1.7942
El Perímetro: 2
= + 2�1 + 2
1
= 6 + 2(0.175) �1 + (24.29)2 2
= 14.51
Radio: 2
R2= 2
1.7942 2
=
14.51 1 = 0.124
Por lo tanto sumamos ambas secciones y tendremos los datos:
= 14.5
Área total = 1
+ 2
= 0.18 + 1.794 = 1.9742
Perímetro total = 1
+ 2
= 6.00 + 14.51 = 20.51
Radio total = 1
+ 2
= 0.03 + 0.124 =
0.154
C. TERCERO Ahora calculamos la pendiente de la siguiente manera: Usando la fórmula de Manning: 121
=32
Despejando S:
=�
2�
3
Datos según tabla para n: Cabe recalcar que los datos se obtuvieron atravez de la tabla de COWANde la siguiente manera.
= 0.53/
= 0.068
Reemplazando datos en:
=�
2�
3 0.53 ∗ 0.068 � = �
20.1543 0.036 2
= �� 0.29
= 0.015%
Según formula de Manning tenemos: 121 = 3 2 21
1 3 ∗ 0.0152 =1.974 ∗ 0.154 0.068 =
=
1.0163 /s
1016.44 /s
D. CUARTO Para verificar hacemos el cálculo por el método del flotador y sección de alturas
Hallamos el area
= ∗ ℎ
=
0.188 ∗ 14.5
=
2.7262
Calculo del caudal del rio Por la ecuación de Continuidad: = ∗ = 0.53/ ∗
2.7262
= 1.443 /
E. QUINTO ambos métodos. =
1444.78 /s
E. QUINTO ambos métodos. =
1444.78 /s
E. QUINTO Tenemos los siguientes datos para poder corraborar los caudales obtenidos por
CAPITULO VII: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 7.1 CONCLUSIONES: Las conclusiones señaladas a continuación se refieren exclusivamente al (Estudios de Hidráulica) del rio Santa Lucia ubicado en el mismo distrito. • Este estudio hidráulico detallado permitirá mejorar el conocimiento que se tiene del río respecto a
su caudal, profundidades de agua, los niveles y las formas del fondo; de tal manera que se pueda optimizar la modelación matemática existente del río de tal manera que se pueda. Usar como Una herramienta para propósitos de diagnóstico, aprovechamiento y control del río y su cuenca.
• El estudio hidrológico que se realizo fue por el método Manning para evaluar el caudal del rio, y
posteriormente dar solución en caso de inundaciones, etc.
.Desde un punto de vista comunitario y social consideramos necesario:
Que la población y en general la sociedad se concientice de que el agua es un bien imprescindible que básico para todas las actividades humanas y comienza a ser escaso.
7.2 RECOMENDACIONES: La experiencia adquirida en el Río Santa Lucia, gracias a los estudios realizados durante el presente año, permite realizar las siguientes recomendaciones para tener en cuenta en los futuros programas de campo que se piensen programar tanto en el Río como sus comuneros.
• Con el fin de efectuar un seguimiento a la evolución del río se recomienda realizar mediciones del
caudal periódicamente para diferentes condiciones del río: caudales altos, medios y bajos. Este trabajo debería realizarse con una frecuencia anual.
• Con el objeto de lograr una mayor precisión en la determinación de los niveles del fondo del río es
conveniente disponer de una red de puntos geodésicos de apoyo a lo largo del río, de tal manera que para cada campaña se puedan usar una serie de métodos en los cuales sea posible leer el nivel que alcanza el agua del río durante la temporada de lluvia.
• Los archivos de campo para obtener los niveles del fondo a lo largo del río se ajustará a un dato
más preciso, que el trabajar con las pendientes hidráulicas entre estaciones hidrométricas existentes, las cuales están distanciadas en tramos demasiado extensos.
• Para tener la forma completo el estudio es conveniente calcular cuando el caudal se incremente
(parte húmeda del río), con levantamientos topográficos de la parte seca del río definiendo al menos la geometría hasta los diques marginales existentes. Esta topografía se podría realizar en secciones distanciadas entre 1 y 2 km como máximo.
• El documento es más específico, por lo que se recomienda la lectura de las secciones
particulares.
CAPITULO VIII: ANEXOS 8.1 PANEL FOTOGRAFICO. . . . . .
