Análisis hidráulico y evaluación económica del diámetro de tuberías en sistemas de alcantarillado en áreas rurales mediante modelación numérica

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Título : Análisis hidráulico y evaluación económica del diámetro de tuberías en sistemas de alcantarillado en áreas rurales mediante modelación numérica
Autor : Núñez Medina, Mayra Alejandra
Vega Altamirano, Christian Marcelo
Director de Tesis: Yépez Martínez, Verónica Valeria
Resumen traducido: "The research addresses the optimization of sewer system design in rural areas, based on numerical modeling. Sewer systems in these areas face particular challenges, such as low population density and limited economic resources. Hydraulic analysis determines the optimal pipe diameter, ensuring efficient wastewater flow transport without risks of overflows or blockages, in compliance with current regulations. Economic evaluation is crucial in selecting pipe diameter; opting for a larger diameter reduces long-term maintenance costs but implies a higher initial cost. We used Sewer GEMS hydraulic design software to recreate the sanitary sewer network, maintaining the nodes and pipes that make up the original design network. Seven sanitary sewer systems were analyzed through numerical modeling, with two simulations performed for each: one with the original diameters and another with smaller commercial diameters. The analysis included the evaluation of variables such as flow rate, flow velocity, percentage of pipe capacity used, and system cost. The results showed that reducing the diameter did not significantly affect the hydraulic capacity of the networks, allowing for cost reduction. The findings indicated that the use of smaller diameters may be a viable option in rural areas, where flow demand is lower, allowing for optimization of installation and maintenance costs without compromising system performance. This study contributes to improving the planning and optimization of sewer systems in rural contexts, demonstrating that a controlled reduction in pipe diameter can be economically beneficial and technically feasible.
Resumen : La investigación, aborda la optimización del diseño de sistemas de alcantarillado en áreas rurales, basado en modelaciones numéricas. Los sistemas de alcantarillados en estas zonas enfrentan desafíos particulares, tal es la baja densidad de la población y los limitados recursos económicos. El análisis hidráulico determina el diámetro óptimo de las tuberías, garantizando el transporte del caudal de aguas residuales en zona rural del Ecuador de modo eficiente, sin riesgos de desbordamientos o atascos en cumplimiento con las normativas vigentes. La evaluación económica es crucial en la selección del diámetro de las tuberías, optar por un diámetro mayor reduce los costos de mantenimiento a largo plazo, pero implica un mayor costo inicial. Utilizamos el software Sewer gems de diseño hidráulico para recrear la red de acuerdo a los diferentes proyectos de alcantarillado sanitario, manteniendo los nodos y las tuberías de conforman la red del diseño original. Se analizaron 7 sistemas de alcantarillado sanitario mediante modelación numérica, en cada uno se realizaron dos simulaciones: una con los diámetros originales y otra con diámetros comerciales más pequeños. El análisis incluyó la evaluación de variables como el caudal, la velocidad, el porcentaje de capacidad utilizada en las tuberías y el costo del sistema. Los resultados mostraron que, la reducción del diámetro no afectó significativamente la capacidad hidráulica de las redes, permitiendo una reducción de costos. Los hallazgos indicaron que el uso de diámetros más pequeños puede ser una opción viable en áreas rurales, donde la demanda de caudal es menor, lo que permite optimizar los costos de instalación y de mantenimiento sin comprometer el rendimiento del sistema. Este estudio contribuye a mejorar la planificación y optimización de sistemas de alcantarillado en contextos rurales, demostrando que una reducción controlada del diámetro de las tuberías puede ser económicamente beneficiosa y técnicamente factible.
Palabras clave : SISTEMAS HIDRÁULICOS URBANOS DE ABASTECIMIENTO Y PROTECCIÓN
ANÁLISIS HÍDRICO
SISTEMA DE ALCANTARRILLADO
AGUAS RESIDUALES
Fecha de publicación : 2024
URI : http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/29464
Idioma: spa
Pertenece a las colecciones: Posgrado

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