Trabajo practico ayro

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS
FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
ANÁLISIS Y DISEÑO DE RED DE CONDUCCIÓN DE
AGUA EN LA CIUDAD DE TACNA Y GENERACIÓN
DE ENERGÍA RENOVABLE
PRESENTADO POR LOS ALUMNOS
RODRIGO PALACIOS LOBATÓN
GARY TAPIA VARGAS
Profesor:
Ing. Jorge Berrios Manzur
TACNA – PERÚ
2016

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS SEDE TACNA 2
CONTENIDO
ANÁLISIS Y DISEÑO DE RED DE CONDUCCIÓN DE AGUA EN LA
CIUDAD DE TACNA Y GENERACIÓN DE ENERGÍA RENOVABLE
TEMA:
ABASTECIMIENTODEAGUA
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN............................................................................................................................................... 4
1 CAPÍTULO I MARCO TEÓRICO ............................................................................................................... 5
1.1 ANTECEDENTES ............................................................................................................................ 5
1.1.1 DESCRIPCIÓN DEL ENTORNO GEOGRÁFICO........................................................................ 5
1.1.2 CIUDAD DE TACNA .................................................................................................................. 19
1.1.3 OBJETIVO DEL TRABAJO ESCALONADO.............................................................................. 20
1.1.4 DIAGNOSTICO DE LA INFRAESTRUCTURA HIDRÁULICA.................................................... 20
1.1.5 DEMANDA DE AGUA................................................................................................................ 21
2 CAPÍTULO II ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN ................................................................................... 22
2.1 ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA DEL SERVICIO DE AGUA POTABLE...................................... 22
2.1.1 ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN POR LOCALIDAD Y EMPRESA........................................ 22
2.1.2 ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA DEL SERVICIO DE AGUA POTABLE.................................. 24
2.1.3 ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA DEL SERVICIO DE ALCANTARILLADO.............................. 26
3 CAPITULO III ANÁLISIS DE DISEÑO DE LA TUBERÍA DE CAPTACIÓN PARA LA CIUDAD DE TACNA
DESDE LOS POZOS DEL AYRO.................................................................................................................... 27
3.1 DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN OPERACIONAL.................................................................... 28
3.1.1 DEL SERVICIO DE AGUA POTABLE ....................................................................................... 28
3.2 CAPTACIONES.............................................................................................................................. 29
3.2.1 CAPTACIÓN CERRO BLANCO ................................................................................................ 29
3.2.2 CAPTACIÓN CAPLINA.............................................................................................................. 31
3.2.3 ESTACIONES DE BOMBEO (CAPTACIONES DE POZOS SUBTERRÁNEOS)...................... 32
3.3 PERFIL TOPOGRÁFICO DE LA CIUDAD DE TACNA HASTA LOS POZOS DEL AYRO ............ 37
3.4 COTAS POR KILOMETRO DEL AYRO A TACNA ........................................................................ 40
3.5 CENTRALES HIDROELÉCTRICAS............................................................................................... 41
3.5.1 ¿QUÉ ES UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA? ...................................................................... 41
3.5.2 COMPONENTES PRINCIPALES DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA ............................. 42
3.5.3 LA PRESA ................................................................................................................................. 43
3.5.4 LA TURBINA HIDRÁULICA ....................................................................................................... 44
3.5.5 TIPOS DE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS......................................................................... 46

CONTENIDO
TEMA:
3.5.6 FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA.................................................. 48
3.5.7 VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS ..................... 48
3.5.8 IMPACTO AMBIENTAL DE LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS ...................................... 49
3.6 BOMBAS HIDRÁULICAS............................................................................................................... 50
3.6.1 EL ARIETE HIDRÁULICO.......................................................................................................... 50
3.6.2 EL GOLPE DE ARIETE ............................................................................................................. 53
3.6.3 ARIETES HIDRÁULICOS EN SERIE Y PARALELO ................................................................. 56
3.6.4 EVOLUCIÓN DEL ARIETE HIDRÁULICO................................................................................. 57
4 CÁLCULOS DE DISEÑO DE LA TUBERÍA Y GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD ............................... 59
5 BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................................................ 60

CONTENIDO
TEMA:
INTRODUCCIÓN
Se desarrollara en el trabajo escalonado en salida a campo destino Rio Seco y Calientes.
Abastecimiento de Agua
1. Determinar la Población para el lapso de tiempo de diseño
2. Diseño de Obras de Conducción, embalse, pozos subterráneos, planta de tratamiento, diseño de
ducto a la ciudad, tubería de aducción, ducto a los filtros, diseño de filtros, depósito de servicio, sistema
de distribución
3. Datos básicos de diseño: Río o campo de Pozos, Conducto 1, Conducto2, Conducto 3, Bomba de
baja potencia, planta de tratamiento, bomba de alta potencia, sistema de distribución, diseño de redes
de distribución, Hardy Cross , etc.
4. Obras de alcantarillado, redes de alcantarillado, cálculo, cámaras de inspección, pendientes,
Diseño Boca del Rio, revisar expediente técnico con bombeo de aguas negras como ejemplo para la
segunda salida a campo destino Boca del Río

CONTENIDO
TEMA:
1 CAPÍTULO I MARCO TEÓRICO
1.1 ANTECEDENTES
1.1.1 DESCRIPCIÓN DEL ENTORNO GEOGRÁFICO
1.1.1.1 Ubicación geográfica y política
El departamento de Tacna se ubica en el extremo sur occidental del país, entre la coordenadas
geográficas 16°18’ y 18° 20´latitud sur y 69° 28´y 71°02´de longitud oeste. Es necesario anotar que la posición
estratégica del departamento, en esta parte sur occidental del continente, ofrece grandes ventajas
comparativas para su desarrollo e integración al circuito económico, comercial y turístico con los países vecinos
y de la cuenca del Pacífico, situación que para cualquier caso del desarrollo, tiene condición de fortaleza de la
Región.
Su localización estratégica respecto a Sudamérica, la perfilan dentro de una expectante concepción
geopolítica y económica internacional, como una zona de intercambio comercial, con nuevos mercados del
Pacífico y del Atlántico, como son Bolivia (La Paz, Oruro), Chile (Arica, Parinacota, Iquique, Antofagasta),
Argentina (Salta, Jujuy, Tucumán), Brasil (Río Branco, Amazonas, Matto Grosso, Paraná).
La división Geográfica y Política del departamento de Tacna se compone de la siguiente manera:
La provincia de Tacna, se encuentra ubicada al extremo sur occidental de la Región Tacna y del País. En
la figura Nº 1, se muestra el mapa Físico-político de la Región de Tacna en donde la provincia del mismo
DEPARTAMENTO PROVINCIAS DISTRITOS
TACNA Tacna
Tarata
Jorge Basadre
Candarave
10
8
3
6
TOTAL 4 27Cuadro N°01: DIVISIÓN GEOGRÁFICA Y POLÍTICA DEL DEPARTAMENTO DE TACNA
Fuente: Instituto Nacional de Estadística e Informática

CONTENIDO
TEMA:
nombre es una de las cuatro provincias conformantes de la Región. La Provincia de Tacna en la zona más
extrema del sur del País con las siguientes coordenadas:
 La Concordia, frontera con Chile 18° 19’ latitud Sur y 70° 20’ longitud Oeste.
 El Tripartito, frontera con Chile y Bolivia 17°27’ latitud Sur y 69°10’ longitud Oeste.
1.1.1.2 Altitud
Altitudinalmente se extiende desde el nivel del mar hasta la línea de cumbres de la Cordillera
Occidental de los Andes (más de 5,000 m.s.n.m.). Siendo su altura máxima en la cumbre del nevado barroso
con 5,730 m.s.n.m. Tacna asimismo posee una extensa franja litoral desde la Punta El Ahogado al Norte hasta
la Concordia al Sur, ejerciendo soberanía marítima hasta las 200 millas, con niveles altitudinales que fluctúan
entre 0° y más de 5,000m.s.n.m ; su capital es la Ciudad de Tacna localizada a 558m.s.n.m.
1.1.1.3 Extensión
La superficie de la Provincia de Tacna es de 8,170.39 km2, las mayores áreas territoriales registran
los distritos de Tacna (29.6%), Inclán (17.7%) y Palca (17.33%). En la figura Nº 2 se observa la división política
de la provincia en 10 distritos: Tacna, Pocollay, Calana, Pachía, Palca, Alto de la Alianza, Ciudad Nueva,
Coronel Gregorio Albarracín Lanchipa, Inclán, y Sama.
1.1.1.4 Límites
Los límites de la Provincia de Tacna son:
• Por el Nor-Oeste y Norte: Limita con las provincias de Jorge Basadre, Candarave y Tarata. El límite
se inicia en la desembocadura de la quebrada Los Mendocinos en el Océano Pacífico, en un punto
de coordenada UTM 8011,4 Km N y 299,8 Km E.
• Por el Este y Sur Este: Limita con las Repúblicas de Bolivia y Chile. El límite se inicia en la
intersección del río Caño con el límite internacional Perú - Bolivia, continúa en dirección general Sur
hasta el Hito Nº 80 -frontera Perú - Bolivia - Chile (Tripartito). De este punto el límite continúa por línea
de frontera con la República de Chile desde el Hito Nº 80 hasta el Hito Nº 01 (Océano Pacífico).
• Por el Sur-Oeste: Limita con el Océano Pacífico. El límite se inicia en el Hito Nº 01 (Océano Pacífico),
continúa por la línea litoral hasta la desembocadura de la quebrada Los Mendocinos en el Océano

CONTENIDO
TEMA:
Pacífico, en un punto de coordenada UTM 8011,4 Km N y 299,8 Km E, punto de inicio de la presente
descripción
1.1.1.5 Población
Según los resultados del XI Censo Nacional de Población 2007, la población censada de la Provincia
de Tacna fue de 262,731 habitantes, concentrando el 91% de la población de la región (294,965) y el 0,96%
con respecto a la población nacional. En el cuadro Nº 2 se aprecia que la tasa de crecimiento intercensal ha
sido de 2,14%, superior al promedio regional (2%) y nacional (1,68%).
La densidad poblacional de departamento de Tacna es de 20.19 Hab/km2, nivel inferior al promedio nacional
(23.18 Hab/km2). La provincia de Tacna tiene la mayor densidad poblacional (36.95 Hab/km2), mientras que
la provincia de Tarata presenta la menor densidad poblacional (2.86 Hab/Km2).
1.1.1.6 Accesibilidad y Vías de comunicación
La ciudad de Tacna es accesible por el norte a través de la carretera panamericana (región Costa), y
por las carreteras que penetran a las zonas altas desde la región Sierra. Asimismo, es accesible por la carretera
panamericana Sur hasta el límite fronterizo Santa Rosa.
a. Vías de Integración Nacional
TACNA: DENSIDAD POBLACIONAL Y ALTITUD. SEGÚN PROVINCIA, 2011
Departamento y Provincia Superficie
(Kilómetros
Cuadrados)
Población
proyectada
30/Jun/2011
(habitantes)
Densidad
poblacional
(Habitantes
por
kilómetro
cuadrado)
Capital de Provincia
Nombre Altitud(Metros
sobre el nivel
del mar)
Dpto. Tacna 1/ 16,075.89 324,498.00 20.19
Tacna 8,066.11 298,044.00 36.95 Tacna 562
Candarave 2,261.10 8,546.00 3.78 Candarave 3415
Jorge Basadre 2,928.56 9,844.00 3.36 Locumba 559
Tarata 2,819.96 8,064.00 2.86 Tarata 3068
1/ Incluye 0.16 km2 de
superficie insular oceánica
Cuadro N°02: TACNA: DENSIDAD POBLACIONAL Y ALTITUD. SEGÚN PROVINCIA, 2011
Fuente: Instituto Nacional de Estadística e Informática - Proyecciones Departamentales de
Población 2011

CONTENIDO
TEMA:
La Carretera Panamericana se considera como ruta nacional que articula a la ciudad con el resto del
país, por el norte hasta Tumbes con la Línea de La Concordia y hacia el sur hasta el límite fronterizo
Santa Rosa.
b. Vías de Integración Departamental
La Carretera Panamericana Sur integra a la ciudad de Tacna con toda la faja costera del país cruzando
varios departamentos, hasta llegar a Lima, a una distancia de 1,293.12 kms.
Asimismo, se tiene la Carretera Costanera, que comunica con el Departamento de Moquegua y la
ciudad de Ilo a 150 kms.; la Carretera a Tarata que va hasta el Departamento de Puno, con
construcción de carpeta asfáltica hasta el km. 24, faltando aproximadamente 63 kms. De asfaltado
para llegar a Tarata; Carretera a Collpa, que va hacia La Paz –Bolivia, que cuenta con carpeta asfáltica
de 20 kms. Antes de llegar al pueblo de Palca, a partir del cual se vuelve trocha carrozable.
c. Vías Interurbanas
Se caracterizan por permitir la comunicación entre la ciudad de Tacna con otros centros poblados.
Están consideradas en el Plan Vial Nacional como rutas vecinales. Entre ellas tenemos las siguientes:
Al Sur: Carretera Litoral que comunica con Magollo, La Yarada y Los Palos.
Al Este: Carretera a Pachía que comunica con Pocollay, Calana, Pachía y Calientes.
1.1.1.7 Servicios básicos
a. Agua Potable
El sistema de abastecimiento de agua potable de Tacna, es administrado por la Empresa
Prestadora de Servicios Tacna S.A. – EPS Tacna.
En la ciudad de Tacna, el agua es escasa, por lo cual es necesario racionarla y aprovecharla
al máximo.
Para la producción de agua potable, EPS Tacna explota recursos hídricos superficiales y del
subsuelo, captando las aguas de los ríos Caplina y Uchusuma. El caudal del río Caplina en promedio
es de 0.828 m3/seg y el del río Uchusuma de 0.966 m3/seg. Dichos caudales son derivados a las
plantas de tratamiento de Calana, Alto de Lima y Pachía, que en conjunto producen el 90.9% del agua
potable para Tacna.

CONTENIDO
TEMA:
Asimismo, por la existencia de un manto freático se captan aguas subterráneas mediante los
pozos de bombeo de Sobraya 01, Sobraya 02, Sobraya 03, Parque Perú y Pozo Las Vilcas que en
conjunto producen el 9.1% del agua potable.
Dicho manto tiene un caudal de 2.35 m3/seg, medido en la zona de La Yarada con una profundidad
de 11 y 135 m.
Normativamente, se exige que el servicio de agua potable, atienda al 95% de la población
total de la ciudad. Ello representaría una atención de 217,844 hab. Teniendo en cuenta que la
población atendida actualmente es de 205,364 hab.; se puede decir que existe un déficit de atención
del 5.4% que equivale a 12,480 hab. A ello hay que añadir que el abastecimiento de agua es irregular,
ya que el servicio se brinda de 12 a 14 horas al día.
De un total de 71,553 viviendas censadas en la provincia, 50,215 (70,17%) constan con red
pública dentro de la vivienda, 2,611 (3,65%), constan con red pública fuera de la vivienda y 11,471
(16,03%) con pilón de uso público y 7,256 (10,1%) no cuentan con ningún tipo de servicio.
VIVIENDAS CON ABASTECIMIENTO DE AGUA
Distritos Total
Viviendas (*)
Red pública
dentro de la
vivienda
Red pública fuera
de la vivienda
Pilón de uso
público
Viviendas con
abastecimiento
de agua
Tacna 24,632 20,004 1,016 953 21,973
Alto de la Alianza 8,257 7,270 293 275 7,838
Calana 751 321 135 18 474
Ciudad Nueva 8,275 7,347 214 531 8,092
Inclán 1,153 5 3 8
Pachía 575 173 41 28 242
Palca 447 47 28 129 204
Pocollay 4,655 2,780 97 1,065 3,942
Sama 830 182 17 33 232
Crnl. Gregorio
Albarracín
21,978 12,086 767 8,439 21,292
Total General 71,553 50,215 2,611 11,471 64,297
Cuadro N°03: VIVIENDAS CON ABASTECIMIENTO DE AGUA
(*) Viviendas particulares con ocupantes presentes
Fuente: Instituto Nacional de Estadística e Informática – Censos Nacionales 2007 XI de Población y VI de Vivienda

CONTENIDO
TEMA:
b. Alcantarillado
Las instalaciones para la recolección y evacuación final de los residuos líquidos en la ciudad,
se realizan mediante redes que atraviesan la ciudad de norte a sur en función de la topografía del
terreno, la misma que favorece una evacuación por gravedad.
A su vez, de las 71,553 viviendas existentes en la provincia, 59,706 297 (83.44 %) de ellas
cuenta con desagüe, correspondiendo al servicio de la red pública dentro de la vivienda la modalidad
de mayor atención conforme.
El total de aguas servidas producidas por la ciudad llega a 321.18 Lts./seg., de los cuales el
75.6% son domésticas; 11.0% son estatales, 10.8% son comerciales; 0.87% son de la industria; y
1.8% son de entidades sociales.
c. Electricidad
La empresa Electrosur S.A. es la encargada de administrar, distribuir y comercializar la
energía eléctrica en los Departamentos de Tacna y Moquegua la energía que la empresa distribuye y
comercializa la adquiere de las empresas generadoras EGESUR S.A. y EGASA. El sistema en Tacna
esta interconectado al Sistema Nacional, mediante la interconexión a la Central Hidroeléctrica de
Charcani (Arequipa) y esta con la Central Hidroeléctrica del Mantaro. La ciudad de Tacna está dentro
del Sistema Interconectado del Sur que produce 686 MW de los cuales el 45.5 % son producidas por
las centrales hidroeléctricas y el 54.5 % son de termoeléctricas.
El consumo total de la ciudad de Tacna alcanza el 83,319 Mwh. anuales y el consumo
promedio es de 6,900.3 Mwh. mensual; de los cuáles el 65.1 % es para uso residencial, el 24.0 % es
industrial y comercial, y el 10.9% es para el alumbrado público Actualmente la ciudad de Tacna cuenta
con 47,476 conexiones domiciliarias de energía eléctrica; y mientras exista un total de 55,338 predios
en la ciudad, se tiene que el 86.0% de las viviendas cuentan con servicio eléctrico; Existiendo un
déficit del 14%.

CONTENIDO
TEMA:
1.1.1.8 Clima
La ciudad de Tacna, por su ubicación geográfica dentro de la zona climática subtropical presenta
características propias de un clima templado cálido; donde las temperaturas oscilan regularmente entre el día
y la noche; las lluvias son insignificantes e irregulares en años normales; existe alta nubosidad; y se perciben
dos estaciones bien contrastantes: el verano (Diciembre – Marzo) y el invierno (Julio – Setiembre), mientras
que el otoño y la primavera son estaciones intermedias.
a. Temperatura
Las temperaturas medias alcanzan la máxima de 27.2°C en verano (febrero) y la mínima de
9.5°C en invierno (julio), tal como lo señalan los registros de la Estación Climática Jorge Basadre –
Tacna en el año 2000.
b. Humedad
En sus valores promedio anual la Humedad Relativa alcanza el 71% en La Yarada y el 76%
en Calana. Como referencia se tiene que en el período 1966-1971, la humedad relativa en la Estación
Calana alcanzó máximas absolutas de 82% - 99% en invierno y mínimas absolutas de 44% - 58% en
verano, lo que implica un período de alta nubosidad versus un período de sequedad.
c. Vientos
La Estación Tacna - Corpac señala la predominancia de vientos de dirección sur en el verano
y de suroeste en el resto del año durante el período 1950 - 1971, persistiendo esta direccionalidad del
viento hasta la fecha.
d. Precipitación Pluvial.-
Las precipitaciones pluviales (lluvias) son mínimas e irregulares variando de finas garúas en
la Costa durante el invierno hasta máximas de 80 mm. en verano (años excepcionales por el fenómeno
El Niño).
En el ámbito de la ciudad de Tacna, las precipitaciones totales anuales en el período 1995-
2000 alcanzaron máximos valores de 81.1 mm. (Año 1997) y 46.1 mm. (Año 2000) en la Estación
Jorge Basadre - Tacna.
La Estación de Calana por su cercanía a las pampas peráridas presenta características de
un microclima extremo árido, dado que registra para el período 1966 – 1971, precipitaciones totales

CONTENIDO
TEMA:
de 11.7 mm. Con valores oscilantes ente los 12.1 mm. (Año 1993) y 11.8 mm. (Año 1998), que
contrastan con mínimas de 0.0 mm. (Años 1995 y 1996) y 1.6 mm. (Año 1999).
La estación húmeda la constituye el verano del solsticio Sur, con lluvias en las partes altas de la
cuenca, por encima de 2000 m.s.n.m.
1.1.1.9 Suelo
El Plan de Usos de Suelo, clasifica el suelo dentro de la ciudad y su entorno según sus condiciones
generales de uso en: Suelo Urbano, Urbanizable y No Urbanizable.
1.1.1.10 Relieve
El Departamento de Tacna se encuentra dividido en un área costera desértica, de lomas y otra
montañosa que comprende parte de la meseta andina y ladera occidental, de las cuales el área presenta una
gran variedad de formas topográficas, comprendiendo la parte más alta al lado nororiental de la región, con
altitudes entre 5,000 m.s.n.m.
1.1.1.11 Hidrografía
El Departamento de Tacna se caracteriza por la extrema escasez del sistema hídrico y por la
acentuada aridez de su suelo. Las únicas fuentes superficiales con que cuenta el Departamento están
CLASIFICACIÓN SUPERFICIE
Has. %
SUELO
URBANO
APTO 2,422.44 41.73
SUELO
URBANO
APTO CON RESTRICCIONES 568.30 9.80
SUB TOTAL 2,990.74 51.53
SUELO
URBANIZABLE
DE EXPANSIÓN URBANA 1,365.60 23.52
DE RESERVA URBANA 1,448.61 24.95
SUB TOTAL 2,814.21 48.47
SUELO NO
URBANIZABLE
DE PROTECCIÓN ECOLÓGICA ----- -----
SUB TOTAL ----- -----
TOTAL ÁREA URBANA AL 2015 5,804.95 100.00
Cuadro N°05: TACNA: SUPERFICIE SEGÚN CLASIFICACIÓN GENERAL DE SUELOS AL AÑO 2015
Fuente: Plan Director de la Ciudad de Tacna

CONTENIDO
TEMA:
constituidas por las cuencas de los ríos Caplina, Uchusuma, Sama y Locumba, cuya oferta en total suman
12,10 m³/seg.
Además, se vienen explotando recursos hídricos subterráneos (2,896 m³/seg.) en La Yarada, así como
en las Pampas del Ayro, Maure y otras zonas alto andinas.
El departamento de Tacna es una de las zonas más áridas del país, por lo que se busca el
aprovechamiento alternativo de las aguas subterráneas constituyéndose un uso conjuntivo del recurso hídrico.
A su vez, la variabilidad de las descargas de los ríos en región es muy alta, así el río Sama presenta
la mayor variabilidad estacional con un rango de descargas de más de 110.00 m3/s. Este comportamiento se
refleja a los otros ríos de la región, como se ha reportado para el caso del río Ilabaya.
1.1.1.12 Pendiente
Se presenta como un territorio suavemente ondulado inclinado hacia el Sur-Oeste, con una pendiente
aproximada de 2% a 4% aproximadamente. Están cubiertas por conos de deyección fluvial y depósitos eólicos.
1.1.1.13 Geomorfología
El distrito de Tacna se encuentra enmarcado en un contexto geomorfológico que corresponde a las
pampas costaneras, las cuales ocupan una extensa depresión entre la Cordillera de la Costa y el frente
occidental de los Andes, resultado de la acumulación de sedimentos clásticos del Grupo Moquegua, rocas
volcánicas de la Formación Huaylillas y depósitos cuaternarios recientes. Se presenta como un territorio
suavemente ondulado inclinado hacia el Sur-Oeste, con una pendiente aproximada de 2% a 4%
aproximadamente. Están cubiertas por conos de deyección fluvial y depósitos eólicos.
La Ciudad de Tacna está asentada en el Valle del Rio Caplina, a una altura de 550 m.s.n.m, en medio
de los Cerros Arunta e Intiorko, que oscilan entre los 850 y 950 m.s.n.m. de altitud.
La superficie de estos cerros forma grandes llanuras denominadas Planicies del Huaylillas.

CONTENIDO
TEMA:
Están cubiertas por suelos residuales y arenas eólicas que les dan una tonalidad rosada – marrón
clara. Las faldas de los cerros forman laderas que tienen pendientes que fluctúan entre 40% y 64% y están
cubiertas por depósitos deluviales.
En la Quebrada Caramolle se ha podido notar que su último evento aluvial ha cortado y cubierto el
depósito de cenizas volcánicas, dejando un canal de hasta 50 m. de ancho, donde se halla asentado parte del
distrito de Ciudad Nueva en el Cono Norte. En el punto donde cambia su dirección al Valle, está quebrada
presenta una cascada con un salto de 25 m. aproximadamente.
Gráfico N°01: FORMACIÓN HUAYLILLAS
Fuente: Instituto Geológico Minero y Metalúrgico

CONTENIDO
TEMA:
Gráfico N°02: MAPA GEO ESTRUCTURAL DE TACNA
Fuente: Instituto Geológico, Minero y Metalúrgico

CONTENIDO
TEMA:
1.1.1.14 Geotecnia
Los peligros de origen geológico-geotécnico de mayor incidencia en la ciudad de Tacna, distritos de
Gregorio Albarracín, Pocollay, Alto de la Alianza, Ciudad Nueva, Cercado y áreas de expansión urbanística, se
dan por las razones siguientes:
 Falla por corte y asentamiento del suelo
 Agresión del suelo al concreto
 Amplificación local de las ondas sísmicas
 Colapsabilidad de Suelos
Se han identificado cinco zonas geotécnicas cada una diferenciada mediante interpretación insitu y
mediante ensayos realizados en laboratorio. Se ha logrado conocer las propiedades del suelo de cada zona,
Gráfico N°03: MAPA ESTRUCTURAL Y DE DOMINIOS MORFOLÓGICOS
Fuente: Instituto Geológico, Minero y Metalúrgico

CONTENIDO
TEMA:
estas zonas son: cenizas volcánicas de clasificación SUCS SM (ZONA I) ubicada en la parte norte del distrito
de Pocollay y algunos sectores del distrito de Alto de la Alianza, arenas limosas de clasificación SM (ZONA II)
que cubre por completo los distritos de Ciudad Nueva y Alto de la Alianza, arenas limosas de clasificación SM
(ZONA III) ubicada al noreste de la ciudad de Tacna, gravas pobremente graduadas GP (ZONA IV) que
corresponde al resto del distrito de Pocollay y gran parte del distrito de Gregorio Albarracín Lanchipa , gravas
bien graduadas GW (ZONA V) que corresponde al resto del distrito de Tacna y Gregorio Albarracín Lanchipa.
ZONA I, correspondiente a suelos de clasificación arena limosa SM de origen cenizas volcánicas, que
poseen valores de micro tremores promedio de 0.15 Hz, presiones admisibles del suelo que varían de 2.54
Kg/cm2 a 2.90 Kg/cm2; el potencial de colapso varía de 0.21% a 0.50 %, presenta asentamientos mínimos de
1.50 cm y máximo de 1.52 cm. Esta zona comprende: toda la zona norte del distrito de Pocollay como la
Asociación de Vivienda 8 de Octubre, Asociación de Vivienda Jerusalén, Nueva Esperanza, AAPITAC,
Asociación de Vivienda La Colina, Asociación de Vivienda Primavera – Takana; también presentes en el distrito
de Alto de la Alianza, parcialmente en las Asoc. de Viv. Mariscal Miller, AA.HH. La Esperanza y P.J. Alto de la
Alianza.
ZONA II, que corresponde a suelos de clasificación SM arenas limosas de origen fluvial, que presenta
valores de densidad natural variando desde 1.44 g/cm3 a 1.80 g/cm3, períodos de vibración natural del suelo
desde 0.2 Hz a 0.25 Hz, capacidades de carga variando desde 0.63 Kg/cm2 a 0.76 Kg/cm2, valores de
potencial de colapso de 0.78% a 0.80%. Los asentamientos que se pueden producir en este suelo varían de
1.57 cm a 3.32 cm.
Estas zonas comprenden en su totalidad a los distritos de Alto de la Alianza y Ciudad Nueva. En esta zona se
tienen problemas con los asentamientos de los suelos en especial en la zona denominada Terminal del
Altiplano en el distrito de Alto de la Alianza, puesto que presenta valores de 3.32cm, para una estructura de 5
pisos.
ZONA III, está conformada por suelos de clasificación SM arenas limosas de origen fluvial con
periodos naturales de vibración del suelo promedio (micro tremores) alrededor a 0.25 Hz, con valores de

CONTENIDO
TEMA:
potencial de colapso de 1.72% a 11.5%, valores de presiones admisibles del suelo que varían de 0.58 Kg/cm2
a 0.64Kg/cm2.
Los asentamientos que se pueden producir en esta zona varían de 1.57 cm a 8.74 cm. Esta zona
abarca los lugares conocidos como Asociación de Vivienda Vallecito, Asociación de Vivienda Los Ángeles,
Urb. Villa Sol, Asociación de Vivienda Teodoro Rodríguez Pisco, Urb. Santa Fátima y el Paseo Cívico. La zona
del Hospital General de Tacna del Ministerio de Salud, resulta ser una zona problemática puesto que presenta
valores de asentamientos igual a 8.74cm y potencial de colapso igual a 11.5% y se considera como
PROBLEMA SEVERO.
ZONA IV, conformada por suelos de clasificación GP compuestos por gravas pobremente graduadas
que presenta valores de micro tremores de 0.10 Hz, presiones admisibles del suelo de 3.41 Kg/cm2 a 4.50
Kg/cm2, potenciales de colapso que varían del 0.24% al 1.51%, en esta zona se esperan asentamientos que
varían de 1.47 cm a 1.62 cm. Esta zona abarca la Urb. Francisco Bolognesi y Urb. Villa Caplina en el distrito
de Tacna, todo el resto del distrito de Pocollay, y toda la zona norte del distrito de Gregorio Albarracín Lanchipa
como ser los terrenos del cuartel Tarapacá, AA. HH. El Morro, Asociación de Vivienda 3 de Diciembre,
Asociación de Vivienda Alfonso Ugarte I, II y III, Asociación de Vivienda Las Begonias, Asociación de Vivienda
San Francisco, Asociación de Vivienda Las Américas, AA.HH. Villa Héroes del Cenepa. En esta zona existe
un caso particular acerca de las gravas porque están fuertemente cementadas con sales, pero a su vez son
colapsarles en un rango moderado.
Están expuestas en la zona Asociación de Vivienda Villa Héroes del Cenepa en la cual ha resultado
con potencial de colapso 1.51% que se considera como PROBLEMA MODERADO; con estas características
se debe tener especial cuidado con los jardines, fugas de agua y desagüe.
ZONA V, conformada por suelos de clasificación GW compuestos por gravas bien graduadas de
origen fluvial que presenta períodos de vibración natural de 0.10 Hz, capacidades portantes que varían de 3.50
Kg/cm2 a 3.62 Kg/cm2, valores de potencial de colapso que varían de 0.48% a 0.50%. Los asentamientos que
se esperan en este suelo son de 1.09 cm a 1.22 cm. Esta zona abarca el AA.HH Leoncio Prado, Terminal
Terrestre Manuel A. Odría, Conjunto Habitacional Justo Arias Aragüés, Urb. Bacigalupo, Parque Industrial, Urb.
Espíritu Santo, Agrup. de Viv. 28 de Agosto (200 casas), Urb. La Arboleda, AA.HH. Jesús María, Urb. Santa

CONTENIDO
TEMA:
Ana, terrenos de la UNJBG del distrito del cercado de Tacna, y gran parte del distrito de Gregorio Albarracín
Lanchipa como la Asociación de Vivienda Villa Magisterial, AA.HH. Vista Alegre, Asociación de Vivienda
INADE, Asociación de Vivienda Caplina II, Asociación de Vivienda San Agustín. Esta es una zona que no
presenta mayores problemas geotécnicos.
1.1.2 CIUDAD DE TACNA
Tacna se ubicada al sur del Perú, en una zona bastante árida, situación que origina que los recursos
hídricos sean escasos, esta situación natural se agrava por la presencia del Fenómeno El Niño, que en forma
cíclica se desplaza al sur generando grandes cambios climatológicos que generalmente ocasionan severas
sequías en la zona sur del país, especialmente en la Región Tacna.
De acuerdo a los pronósticos del SENAMHI, la tendencia Hidrometeorológica sobre la disponibilidad
de recursos hídricos para la región Tacna es de mediana a escasa, confirmándose con la presencia esporádica
de precipitaciones pluviales en comparación con las de otros años.
Ante la ocurrencia de una sequía moderada o estrés hídrico en el periodo Diciembre – Marzo, la EPS
TACNA S.A., debe tomar acciones coordinadas con el Gobierno regional Tacna, la Junta de Usuarios del Valle
de Tacna (JUVT) y el Proyecto Especial Tacna (PET), para implementar acciones preventivas para disminuir
o minimizar los efectos de la sequía, acciones como limpieza de cauces de ríos y reforzamiento de
infraestructura hidráulica (canales, bocatomas, etc.), operación y mantenimiento de pozos en la zona del Ayro
y en la ciudad, de esta forma se tendrán los caudales necesarios de aguas superficiales y subterráneas.
En lo que va del presente año y en razón de no disponer del volumen de escorrentía en las fuentes
superficiales de agua, se viene utilizando en forma REGULADA las reservas de aguas almacenadas en la
represa de Paucarani, lagunas de Casiri y Condorpico para atender la demanda poblacional y agrícola.

CONTENIDO
TEMA:
1.1.3 OBJETIVO DEL TRABAJO ESCALONADO
“GARANTIZAR EL RECURSO HÍDRICO PARA LA POBLACIÓN DURANTE EL PERIODO DE SEQUIA EN LA
REGIÓN DE TACNA”.
1.1.4 DIAGNOSTICO DE LA INFRAESTRUCTURA HIDRÁULICA
A nivel del ámbito de la Junta de Usuarios del Valle de Tacna - JUVT, de la cual EPS TACNA S.A. es
miembro; se cuenta con dos fuentes principales de agua que son el río Caplina y aguas de trasvase de la sub-
cuenca del río Uchusuma, ambas fuentes abastecen a los denominados Sistema Caplina y Sistema Uchusuma.
1.1.4.1 Sistema Caplina
1.1.4.1.1Bocatoma Calientes - Canal Caplina
Es una estructura de concreto armado que se encuentra sobre el río Caplina, la cual permite captar
las aguas superficiales del río Caplina.
Es un canal de concreto ciclópeo, cuya capacidad máxima de conducción es de 1.45 m3/seg., con
una longitud de 26.8 km., capta aguas de la cordillera del Barroso. El promedio anual de conducción es de 800
lt/seg., el canal se encuentra en mal estado de funcionamiento.
1.1.4.2 Sistema Uchusuma
1.1.4.2.1Bocatoma de Chuschuco - Canal Uchusuma - Magollo
Esta bocatoma capta las aguas provenientes del Altiplano de Tacna, de la zona denominada “El Ayro”.
Es una obra nueva, que fue puesta en operación en el año 2001.
Este canal de concreto posee una longitud de 34.4 km. desde la bocatoma de Chuschuco hasta el
partidor de Magollo. Este canal viene siendo reconstruido en sus tramos más críticos desde la progresiva 0+000
a 24+220 y se han construido 47 caídas (rápidas). El promedio anual de conducción de este canal es de 700
lt/seg.

CONTENIDO
TEMA:
1.1.5 DEMANDA DE AGUA
1.1.5.1 Uso Poblacional
La ciudad de Tacna y sus distritos, cuya población supera los 300,000 habitantes, a la fecha se
abastecen con aguas superficiales del canal Caplina 80 a 100 lt/seg. y del canal Uchusuma 380 a 400 lt/seg.
y aguas subterráneas de los pozos de Viñani y Sobraya totalizando un caudal de 730 lt/seg., siendo la demanda
de acuerdo a los Estudios de Plan Maestro de la entidad de 941.18 lt/seg. (Para el año 2014 con una población
de 288.33 hab.
1.1.5.2 Uso Agrícola
En el sistema Caplina se cuenta con un área agrícola de 1,100 ha bajo riego y se utilizan
aproximadamente 600 lt/seg. del río Caplina. En el sistema Uchusuma, se tienen 1,650 Ha., con una dotación
de 400 lt/seg., provenientes de las aguas de trasvase de la sub–cuenca del río Uchusuma.

CONTENIDO
TEMA:
2 CAPÍTULO II ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN
2.1 ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA DEL SERVICIO DE AGUA POTABLE
Los parámetros utilizados para el cálculo de la demanda de agua potable son los siguientes: población,
conexiones, y volúmenes demandados o consumo de agua, nivel de medición el porcentaje de agua no
contabilizada. Para la realización de los cálculos se ha utilizado el software computarizado para la elaboración
del PMO, proporcionado por SUNASS.
2.1.1 ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN POR LOCALIDAD Y EMPRESA.
2.1.1.1 Población Inicial – Año Base
La Población inicial o del año base 2012, La estimación de la población y su proyección se basa en
los resultados de los cencos nacionales:
La población inicial proyectada al año 2012 es de 287,450 habitantes en Tacna, 406 habitantes en
Pachía, 1.231 habitantes y en Locumba. En consecuencia, la población total bajo el ámbito de administración
de la EPS para el año 2012 es de 289.087 habitantes.
2.1.1.2 Tasa de Crecimiento
La tasa de crecimiento poblacional utilizada para la proyección de la población durante el horizonte
de planeamiento fue de 2.12% en Tacna, -1.8% en Pachía, y 3.76% en Locumba.

CONTENIDO
TEMA:

CONTENIDO
TEMA:
2.1.2 ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA DEL SERVICIO DE AGUA POTABLE
La demanda de agua potable está en función a la cantidad demandada por los diferentes
consumidores (Domestico, Comercial, Industrial, Estatal y Social) el mismo que se ha calculado en función a
la cobertura que se podría alcanzar en el horizonte del Plan Maestro Optimizado

CONTENIDO
TEMA:

CONTENIDO
TEMA:
2.1.3 ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA DEL SERVICIO DE ALCANTARILLADO
Las proyecciones relacionadas con los componentes de la demanda del servicio de alcantarillado
involucran a la población, conexiones y contribución al alcantarillado.
La proyección realizada es de acuerdo a la misma metodología para agua potable. El cálculo de
población total y servida se presenta en el cuadro siguiente:

CONTENIDO
TEMA:
3 CAPITULO III ANÁLISIS DE DISEÑO DE LA TUBERÍA DE CAPTACIÓN PARA
LA CIUDAD DE TACNA DESDE LOS POZOS DEL AYRO

CONTENIDO
TEMA:
3.1 DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN OPERACIONAL
3.1.1 DEL SERVICIO DE AGUA POTABLE
3.1.1.1 Fuentes de Agua
Las Fuentes de agua de la EPS TACNA S.A. son de agua superficial y agua subterránea:
a.1 Agua Superficial:
 Captación en Cerro Blanco sobre el Canal Uchusuma.
 Captaciones sobre el canal Caplina.
a.2 Agua Subterránea:
 Captaciones en los Pozos Sobraya y Pozos Viñani

CONTENIDO
TEMA:
3.1.1.2 Sistemas e Instalaciones del Servicio de Agua Potable
Los Sistemas del servicio de agua potable en la EPS TACNA S.A. están conformados por la captación,
estaciones de bombeo, reservorios, plantas de tratamiento, instalaciones de desinfección, laboratorios e
instalaciones de control de calidad, líneas de impulsión y/o aducción y redes de distribución.
3.2 CAPTACIONES
Las captaciones existentes del sistema de agua son:
 Cerró Blanco sobre el canal Uchusuma.
 Caplina sobre el canal del mismo nombre en dos ubicaciones diferentes (Calana y Alto Lima).
 Pozos Sobraya, de agua subterránea.
 Pozos Viñani, de agua subterránea
Las fuentes elegidas deberán suministrar los siguientes caudales de agua bruta:
Total considerándose pérdidas en el sistema y en las plantas
3.2.1 CAPTACIÓN CERRO BLANCO
Esta captación superficial constituye la principal fuente de abastecimiento de la ciudad, cuya bocatoma
está ubicada en la cuenca del río Uchusuma, zona del Ayro a 115 km de esta captación.
Es una estructura de derivación ubicada en la margen izquierda del canal Uchusuma, en concreto
armado, el cual posee sección de 3,00 x 1,90 m. Es una estructura de repartición con rejas metálicas,
compuertas y vertedero para control de los caudales para el sector agrícola y el consumo humano. Esta

CONTENIDO
TEMA:
estructura posee dos derivaciones en canal: el primero, de aguas arriba con sección rectangular de 1,20 m x
1,40 m con el eje ortogonal con el del canal Uchusuma. El de aguas abajo, es la estructura de repartición que
permite la división del canal Uchusuma en dos, con anchos de 1,19 y 1,83 m. El más angosto sale lateral en
curva, para empalmar más adelante con el primer, constituyendo una sola unidad que sigue hasta el
desarenador adelante. La estructura permite la captación máxima para el consumo humano de un caudal
estimado en 1.200 l/s. El caudal derivado es aforado mediante un medidor tipo Parshall de 0,61 m de garganta,
fue construido en el año 1991, y se encuentra en buen estado de conservación y funcionamiento.
El sistema de captación está conformado aún por otras unidades descritas a continuación:
 Dos desarenadores gemelos en paralelo de medidas en planta de 18,00 x 10,00 m y altura variable
entre 2,20 y 3,40 m, lo que resulta en una capacidad conjunta de aproximadamente 800 m3;
 Dos embalses sedimentadores, el primero de 50.000 m3, el segundo de 60,000 m3, construido en el
año 98, con entradas y salidas en canales abiertos de concreto.
El Embalse en operación, es un tanque de forma rectangular con ingresos y salidas ubicados en lados
opuestos. Del canal de distribución que llega de los desarenadores, salen 5 derivaciones de ingreso en cuanto
las salidas son 4, dos que se empalman con el canal de recolección y los otros con el Canal de Conducción
que sigue hasta el desarenador Uchusuma ubicado a 2 km aguas abajo. En el punto de interconexión de estos
dos últimos canales, la cota de fondo es 800,68 msnm y su sección trapezoidal con dimensiones de 1,50 x
1,00 m por 1,05 m de altura.

CONTENIDO
TEMA:
Los canales de salida bajan por el talud externo hasta los canales de conducción y recolección. En
este tramo presentan secciones variables y longitud de 38 m hasta el canal de conducción. El embalse posee
aún estructuras secundarias en canales, tuberías de desagüe y una salida tubular en cota más baja a los
canales vertederos, lo que permite flexibilidad operacional en épocas de sequía. Por ocasión de las
investigaciones, el nivel de agua se encontraba en la cota 808,57 m.
Este componente tiene capacidad para almacenar y operar el caudal necesario para cubrir la demanda
para las etapas de implantación de obras de la primera y segunda etapa, 675,58 y 1.131,58 l/s,
respectivamente. Además, los embalses tienen funciones de regulación, almacenamiento y de mejorar la
calidad del agua cruda para ser tratada.
3.2.2 CAPTACIÓN CAPLINA
La captación de aguas provenientes del río Caplina es la Bocatoma Calientes que colecta las aguas
de escorrentía de la cuenca del mismo nombre.
En la actualidad existen dos captaciones en el canal del río Caplina, una para la planta de tratamiento de
Calana y otra para la planta de tratamiento de Alto Lima. El canal Caplina es un canal revestido con
mampostería de piedra que conduce también aguas para uso agrícola. Se dispone sólo de 100 l/s de esta
captación para consumo humano.

CONTENIDO
TEMA:
 Captación para la planta de potabilización de Calana La bocatoma de captación para la Planta
Potabilizadora de Calana, es realizada a través de una derivación lateral en la margen izquierda del
canal Caplina, seguida de dos desarenadores gemelos, de donde parten dos tuberías para la planta.
La captación y los desarenadores son de concreto armado y se encuentran en buen estado de
conservación. Está ubicada en área cerca de la Planta Calana y la derivación realiza por una toma en
canal de 1,00 m de ancho por 1,80 m de longitud y 1,60 m de altura. El canal de interconexión con el
desarenador, de 0,50 m de ancho y 1,00 m de altura, posee medidor Parshall de W=1’ (Pie) y longitud
de 11,00 m. Los desarenadores son tanques rectangulares en concreto, con 10 x 5 x 2,90 m de altura.
Los canales de entrada y salida, de 0,60 m, quedan en lados opuestos. El canal de salida, con 5,50
m de longitud, posee en su extremidad una cámara de 1,40 m de lado por 1,20 m de altura, de la cual
sale la tubería de 350 mm en concreto. Alejada de 2,00 m de esta, aguas arriba, sale la segunda
tubería de 250 mm en asbesto cemento. La cota de fondo del canal y de la cámara es la misma o sea,
713,36 m y la de tapa, 714,56 m. El NAmax se encuentra en la cota 713,75 m. Esta captación se
mantendrá operativa, para suministrar el caudal de 50 l/s.
 Captación para la planta potabilizadora Alto Lima Esta segunda bocatoma es una derivación sobre la
margen derecha del canal Caplina a partir de la cual se extraen los caudales conducidos para la planta
de Alto Lima. Está ubicada en la cabecera de la Planta, es un canal de concreto simple de sección
rectangular de 0,50 m de ancho por 0,50 m de altura, con pendiente media de 1,6% y una longitud
aproximada de 45,00 m. Su capacidad aproximada es de 210 l/s.
3.2.3 ESTACIONES DE BOMBEO (CAPTACIONES DE POZOS SUBTERRÁNEOS)
3.2.3.1 Pozos Sobraya
El Estudio de Consolidación menciona a dos captaciones existentes de agua subterránea, los Pozos
de Sobraya PS01 y PS02. Se encuentran localizados en el perímetro urbano de la ciudad de Tacna en el sector
de Sobraya, en las proximidades del cauce de la quebrada seca del río Uchusuma. Son dos pozos, con sus
respectivos equipos y construcciones de protección. Se dice que el pozo PS-01 se encontraba fuera de
operación desde hace varios años debido al defecto en el equipo de bombeo y a la baja calidad del agua

CONTENIDO
TEMA:
extraída para consumo humano. También que el pozo PS-02 opera normalmente con un rendimiento de 15 l/s,
siendo usados en función de la disponibilidad de agua de las otras captaciones.
En el análisis efectuado a estas captaciones de agua subterránea se ha comprobado que además de
los pozos PS-1 y PS-2, existe el Pozo PS-3 que fue rehabilitado en el año 1998, y actualmente está inoperativo,
se puede considerar un caudal promedio de 50l/s.
Datos de los Pozos Sobraya

CONTENIDO
TEMA:
De las tres captaciones que operaron en el periodo 2007 a 2011 se considerará, para efectos de
diseño un caudal de 50 l/s.
3.2.3.2 Pozos de Viñani
El Estudio de Factibilidad había considerado la necesidad de contar con nuevas captaciones de agua
subterránea en las zonas de Viñani, Chuschuco y ciudad Tacna para obtener un caudal total de 300 l/s, con
un total de 12 pozos.
Los estudios hidrogeológicos realizados, con la perforación de pozo de prueba, confirmaron la
capacidad del acuífero de la Quebrada Viñani con una estimación de 50 l/s por pozo, a ser ubicados alejados
a 1000 m.
Luego estas obras fueron concluidas en el año 2003 por el INADE PET, entrando en operación con
75 l/s, cuenta con dos pozos denominados PV1 y Pv2 con una capacidad de 75 l/s cada uno, además se cuenta
con 2 estaciones de bombeo denominados EB1 y EB2, además de líneas de impulsión y reservorio denominado
R9.
Durante el periodo 2007 a 2011, el pozo PV-01 ha funcionado todos los años indicados con un
promedio de 60 l/s, así mismo el pozo PV-02 ha operado desde el año 2007 al 2010, con un caudal promedio
bajo debido a que en esos periodos el PV-02 se explotaba en forma de apoyo al sistema por horas, sin embargo
en ese periodo reportaba un caudal de 65 l/s.
Por otro lado en el año 2010 se culmina las obras de perforación e implementación de los nuevos
pozos PV-03 y PV-04 con un caudal de 100 l/s cada pozo, se concluye la línea de impulsión al nuevo reservorio
R-15 de la estación EB-03, para abastecer al sector de Viñani, estos pozos se operaron el año 2010 con las
pruebas finales en el mes de Diciembre y empezaron a operar en enero del 2011 con un caudal de 100 l/s sin
embargo por la demanda de agua del sector Viñani se explota un pozo en un promedio de 8 hrs al día haciendo
un caudal promedio de 15 l/s entre ambos pozos durante el 2011.

CONTENIDO
TEMA:
3.2.3.3 Pozos del Ayro
Los pozos del Ayro consisten y operan como una batería compuesta por 10 pozos subterráneos
operativos (3 pozos desactivados). Estos rendían inicialmente un caudal de 0,070 m3/s. Estos pozos fueron
construidos por INADE-PET en su programa Vilavilani I Etapa que está concluido y en operación. Las aguas
de esta captación de la cuenca altiplánica descargan y llegan a Tacna por el canal Uchusuma.

CONTENIDO
TEMA:
Durante el año 2011 operaron los pozos PA-01, PA-04, PA-06, PA-09, PA-10, PA-13 y PA-14, con un
volumen total de 7’467,847.5 m3, lo cual representa un poco menos de la mitad de toda la producción de agua
potable de la Entidad.
De los reportes de los pozos del Ayro los pozos con mayor horas de bombeo son el PA-01 con
5234.4 hrs, le sigue el PA-06 con 4310.7 hrs, el PA-10 con 4520.3 hrs y el PA-13 con 4325.02 hrs.
DATOS GENERALES Y ASUMIDOS
Simb. Valor unid. v. asumido v. convertido Unid.
caudal Q= 3.5 L/S
Gravedad g 9.8 m/S2
Altura h= m 0.40
velocidad V= 2.24 m/s 0.5
Coeficiente de descarga Cd= 0.8
pi π= 3.1416
Diametro D= 4.16 pulg. 2 5.08 cm
N° orificios Na= 5.33 5
Ancho de la pantalla b= 1.4732 m 1.50
Sedimentacion de arena A= cm 10
Diametro del orificio B= cm 5.08
D= cm 3
E= cm 30
Caudal medio diario Qm= m3/s 0.0035
Area de la tuberia A= 0.00875 m2
Altura del agua h= 0.013 cm 30
Longitud canastilla Lc= cm 25
diamtro de la canastilla Dc= 2 pulg. 0.0508 m
Dg 3 pulg. 0.0762 m
Perdida de carga unitaria m/m 0.015

CONTENIDO
TEMA:
3.3 PERFIL TOPOGRÁFICO DE LA CIUDAD DE TACNA HASTA LOS POZOS DEL AYRO

CONTENIDO
TEMA:

CONTENIDO
TEMA:
3.4 COTAS POR KILOMETRO DEL AYRO A TACNA
ALTURAS Y DISTANCIAS DEL AYRO HASTA LA CIUDAD DE TACNA
DISTAN
CIA KM
ALTURA
MSNM
DIFERENC
IA
ALTURAS
PENDIENT
E
OBSERVACIÓN
DISTAN
CIA KM
ALTURA
MSNM
DIFERENC
IA
ALTURAS
PENDIENT
E
OBSERVACIÓN
85 4,980.00
116.50
Central
Hidroeléctrica
42 3,440.00
-
257.00 Bombas de
Impulsión
84 4,835.00 145.00 41 3,810.00
-
370.00
83 4,747.00 88.00 40 3,553.00 257.00
315.10
Central
Hidroeléctrica
82 4,731.00 16.00 39 3,183.00 370.00
81 4,721.00 10.00 38 2,883.00 300.00
80 4,655.00 66.00
-
151.50
Bomba de
Impulsión
37 2,731.00 152.00
79 4,771.00
-
116.00 36 3,059.00
-
328.00 Bombas de
Impulsión
78 4,958.00
-
187.00 35 3,139.00
-
80.00
77 4,842.00 116.00 34 2,839.00 300.00
222.00
Central
Hidroeléctrica
76 4,873.00
-
31.00 33 2,695.00 144.00
75 4,817.00 56.00 32 2,812.00
-
117.00
74 4,710.00 107.00 31 2,605.00 207.00
73 4,695.00 15.00 30 2,531.00 74.00
72 4,675.00 20.00 29 2,479.00 52.00
71 4,651.00 24.00 28 2,544.00
-
65.00
70 4,592.00 59.00 27 2,529.00 15.00
69 4,591.00 1.00
-
106.95
Bombas de
Impulsión
26 2,644.00
-
115.00
206.00
Central
Hidroeléctrica
68 4,637.00
-
46.00 25 2,318.00 326.00
67 4,657.00
-
20.00 24 2,397.00
-
79.00
66 4,691.00
-
34.00 23 1,931.00 466.00
65 4,855.00
-
164.00 22 1,863.00 68.00
64 4,935.00
-
80.00 21 1,796.00 67.00
63 5,131.00
-
196.00 20 1,830.00
-
34.00

CONTENIDO
TEMA:
62 5,379.00
-
248.00 19 1,765.00 65.00
61 5,004.00 375.00
251.00
Central
Hidroeléctrica
18 1,577.00 188.00
60 4,877.00 127.00 17 1,464.00 113.00
59 5,064.00
-
187.00 Bombas 16 1,388.00 76.00
58 4,908.00 156.00 15 1,339.00 49.00
57 5,223.00
-
315.00 Bombas 14 1,295.00 44.00
56 4,909.00 314.00
164.50
Central
Hidroeléctrica
13 1,207.00 88.00
55 4,715.00 194.00 12 1,199.00 8.00
54 4,598.00 117.00 11 1,204.00
-
5.00
53 4,556.00 42.00 10 1,064.00 140.00
52 4,681.00
-
125.00
371.00
Central
Hidroeléctrica
9 1,024.00 40.00
51 4,253.00 428.00 8 989.00 35.00
50 3,939.00 314.00 7 958.00 31.00
49 4,235.00
-
296.00 Bombas 6 923.00 35.00
48 3,899.00 336.00 5 888.00 35.00
47 3,890.00 9.00 4 861.00 27.00
46 3,939.00
-
49.00
254.30
Central
Hidroeléctrica
3 823.00 38.00
45 3,715.00 224.00 2 801.00 22.00
44 3,440.00 275.00 1 772.00 29.00
43 3,183.00 257.00 0 745.00 27.00
3.5 CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
3.5.1 ¿QUÉ ES UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA?
Una central hidroeléctrica es una instalación que permite aprovechar las masas de agua en
movimiento que circulan por los ríos para transformarlas en energía eléctrica, utilizando turbinas acopladas a
los alternadores.
Según la potencia instalada, las centrales hidroeléctricas pueden ser:
 Centrales hidráulicas de gran potencia: más de 10MW de potencia eléctrica.

CONTENIDO
TEMA:
 Minicentrales hidráulicas: entre 1MW y 10MW.
 Microcentrales hidroeléctricas: menos de 1MW de potencia.
3.5.2 COMPONENTES PRINCIPALES DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA
 La presa, que se encarga de contener el agua de un río y almacenarla en un embalse.
 Rebosaderos, elementos que permiten liberar parte del agua que es retenida sin que pase por la sala de
máquinas.
 Destructores de energía, que se utilizan para evitar que la energía que posee el agua que cae desde los
salientes de una presa de gran altura produzcan, al chocar contra el suelo, grandes erosiones en el terreno.
Básicamente encontramos dos tipos de destructores de energía:
o Los dientes o prismas de cemento, que provocan un aumento de la turbulencia y de los remolinos.
o Los deflectores de salto de esquí, que disipan la energía haciendo aumentar la fricción del agua con
el aire y a través del choque con el colchón de agua que encuentra a su caída.

CONTENIDO
TEMA:
 Sala de máquinas. Construcción
donde se sitúan las máquinas (turbinas,
alternadores…) y elementos de
regulación y control de la central.
 Turbina. Elementos que transforman
en energía mecánica la energía
cinética de una corriente de agua.
 Alternador. Tipo de generador
eléctricodestinado a transformar la
energía mecánica en eléctrica.
 Conducciones. La alimentación del agua a las turbinas se hace a través de un sistema complejo de
canalizaciones.
En el caso de los canales, se pueden realizar excavando el terreno o de forma artificial mediante
estructuras de hormigón. Su construcción está siempre condicionada a las condiciones geográficas. Por eso,
la mejor solución es construir un túnel de carga, aunque el coste de inversión sea más elevado.
La parte final del recorrido del agua desde la cámara de carga hasta las turbinas se realiza a través
de una tubería forzada. Para la construcción de estas tuberías se utiliza acero para saltos de agua de hasta
2000m y hormigón para saltos de agua de 500m.
 Válvulas, dispositivos que permiten controlar y regular la circulación del agua por las tuberías.
 Chimeneas de equilibrio: son unos pozos de presión de las turbinas que se utilizan para evitar el llamado
“golpe de ariete”, que se produce cuando hay un cambio repentino de presión debido a la apertura o
cierre rápido de las válvulas en una instalación hidráulica.
3.5.3 LA PRESA
La presa es el primer elemento que encontramos en una central hidroeléctrica. Se encarga de
contener el agua de un río y almacenarla en un embalse.

CONTENIDO
TEMA:
Con la construcción de una presa se consigue un determinado desnivel de agua, que es aprovechado
para conseguir energía. La presa es un elemento esencial y su forma depende principalmente de la orografía
del terreno y del curso del agua donde se tiene que situar.
Las presas se pueden clasificar, según el material utilizado en su construcción, en presas de tierra y presas de
hormigón.
Las presas de hormigón son las más resistentes y las más utilizadas. Hay tres tipos de presas de
hormigón en función de su estructura:
 Presas de gravedad. Son presas de hormigón triangulares con una base ancha que se va haciendo
más estrecha en la parte superior. Son construcciones de larga duración y que no necesitan
mantenimiento. La altura de este tipo de presas está limitada por la resistencia del terreno.
 Presa de vuelta. En este tipo de presas la pared es curva. La presión provocada por el agua se transmite
íntegramente hacia las paredes del valle por el efecto del arco. Cuando las condiciones son favorables, la
estructura necesita menos hormigón que una presa de gravedad, pero es difícil encontrar lugares donde
se puedan construir.
 Presas de contrafuertes. Tienen una pared que soporta el agua y una serie de contrafuertes o pilares de
forma triangular, que sujetan la pared y transmiten la carga del agua a la base.
En general, se utilizan en terrenos poco estables y no son muy económicas.
3.5.4 LA TURBINA HIDRÁULICA
Las turbinas hidráulicas son el elemento fundamental para el aprovechamiento de la energía en las
centrales hidráulicas. Transforman en energía mecánica la energía cinética (fruto del movimiento) de una
corriente de agua.
Su componente más importante es el rotor, que tiene una serie de palas que son impulsadas por la fuerza
producida por el agua en movimiento, haciéndolo girar.
Las turbinas hidráulicas las podemos clasificar en dos grupos:

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TEMA:
 Turbinas de acción. Son aquellas en las que la energía de presión del agua se transforma completamente
en energía cinética. Tienen como característica principal que el agua tiene la máxima presión en la
entrada y la salida del rodillo.
Un ejemplo de este tipo son las turbinas Pelton.
 Turbinas de reacción. Son las turbinas en que solamente una parte de la energía de presión del agua se
transforma en energía cinética. En este tipo de turbinas, el agua tiene una presión más pequeña en la
salida que en la entrada.
Un ejemplo de este tipo son las turbinas Kaplan.
Las turbinas que se utilizan actualmente con mejores resultados son las turbinas Pelton, Francis y Kaplan. A
continuación se enumeran sus características técnicas y sus aplicaciones más destacadas:
 Turbina Pelton. También se conoce con el nombre de turbina de presión. Son adecuadas para lossaltos
de gran altura y para los caudales relativamente pequeños. La forma de instalación más habitual es
la disposición horizontal del eje.
 Turbina Francis. Es conocida como turbina de sobrepresión, porque la presión es variable en las zonas
del rodillo. Las turbinas Francis se pueden usar en saltos de diferentes alturas dentro de un amplio
margen de caudal, pero son de rendimiento óptimo cuando trabajan en un caudal entre el 60 y el 100%
del caudal máximo.
Pueden ser instaladas con el eje en posición horizontal o en posición vertical pero, en general, la
disposición más habitual es la de eje vertical.

CONTENIDO
TEMA:
 Turbina Kaplan. Son turbinas de admisión total y de reacción. Se usan en saltos de pequeña altura con
caudales medianos y grandes. Normalmente se instalan con el eje en posición vertical, pero también se
pueden instalar de forma horizontal o inclinada.
En el siguiente juego interactivo puedes comprender mejor la relación entre el caudal y la altura en las centrales
hidroeléctricas.
3.5.5 TIPOS DE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
Hay muchos tipos de centrales hidroeléctricas, ya que las características del terreno donde se sitúa la
central condicionan en gran parte su diseño.
Se podría hacer una clasificación en tres modelos básicos:
 Centrales de agua fluyente. En este caso no existe embalse, el terreno no tiene mucho desnivel y es
necesario que el caudal del río sea lo suficientemente constante como para asegurar una potencia
determinada durante todo el año. Durante la temporada de precipitaciones abundantes, desarrollan su
máxima potencia y dejan pasar agua excedente. En cambio, durante la época seca, la potencia disminuye
en función del caudal, llegando a ser casi nulo en algunos ríos en verano.

CONTENIDO
TEMA:
 Centrales de embalses. Mediante la construcción de una o más presas que forman lagos artificiales donde
se almacena un volumen considerable de agua por encima de las turbinas.
El embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Con el embalse puede
producirse energía eléctrica durante todo el año aunque el río se seque completamente durante algunos
meses, cosa que sería imposible con una central de agua fluyente.
Estas centrales exigen, generalmente, una inversión de capital más grande que la de agua fluyente.
Dentro de estos tipos existen dos variantes de centrales:
 Centrales a pie de presa: en un tramo de río con un desnivel apreciable se construye una presa de una
altura determinada. La sala de turbinas está situada después de la presa.
 Centrales por derivación de las aguas: las aguas del río
son desviadas mediante una pequeña presa y son
conducidas mediante un canal con una pérdida de
desnivel tan pequeña como sea posible, hasta un pequeño
depósito llamado cámara de carga o de presión. De esta
sala arranca una tubería forzada que va a parar a la sala
de turbinas. Posteriormente, el agua es devuelta río abajo,
mediante un canal de descarga. Se consiguen desniveles
más grandes que en las centrales a pie de presa.
 Centrales de bombeo o reversibles. Son un tipo especial
de centrales que hacen posible un uso más racional de los recursos hidráulicos.
Disponen de dos embalses situados a diferente nivel. Cuando la demanda diaria de energía
eléctrica es máxima, estas centrales trabajan como una central hidroeléctrica convencional: el agua cae desde
el embalse superior haciendo girar las turbinas y después queda almacenada en el embalse inferior.
Durante las horas del día de menor demanda, el agua es bombeada al embalse superior para que vuelva a
hacer el ciclo productivo.

CONTENIDO
TEMA:
3.5.6 FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA
La presa, situada en el curso de un río, acumula artificialmente un volumen de agua para formar un
embalse. Eso permite que el agua adquiera una energía potencial que después se transformará en electricidad.
Para esto, la presa se sitúa aguas arriba, con una válvula que permite controlar la entrada de agua a la galería
de presión; previa a una tubería forzada que conduce el agua hasta la turbina de la sala de máquinas de la
central.
El agua a presión de la tubería forzada va transformando su energía potencial en cinética (es decir,
va perdiendo fuerza y adquiere velocidad). Al llegar a la sala de máquinas el agua actúa sobre los álabes de
la turbina hidráulica, transformando su energía cinética en energía mecánica de rotación.
El eje de la turbina está unido al del generador eléctrico, que al girar convierte la energía rotatoria en corriente
alterna de media tensión.
El agua, una vez ha cedido su energía, es restituida al río aguas abajo de la central a través de un canal de
desagüe.
3.5.7 VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
Las ventajas de las centrales hidroeléctricas son:
 No necesitan combustibles y son limpias.
 Muchas veces los embalses de las centrales tienen otras utilidades importantes: el regadío, como
protección contra las inundaciones o para suministrar agua a las poblaciones próximas.
 Tienen costes de explotación y mantenimientos bajos.
 Las turbinas hidráulicas son de fácil control y tienen unos costes de mantenimiento reducido.
En contra de estas ventajas podemos enumerar los inconvenientes siguientes:
 El tiempo de construcción es, en general, más largo que el de otros tipos de centrales eléctricas.
 La generación de energía eléctrica está influenciada por las condiciones meteorológicas y puede variar de
estación a estación.
 Los costes de inversión por kilovatio instalado son elevados.
 En general, están situadas en lugares lejanos del punto de consumo y, por lo tanto, los costes de inversión
en infraestructuras de transporte pueden ser elevados.

CONTENIDO
TEMA:
3.5.8 IMPACTO AMBIENTAL DE LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
Siempre se ha considerado que la electricidad de origen hidráulico es una alternativa energética
limpia. Aun así, existen determinados efectos ambientales debido a la construcción de centrales hidroeléctricas
y su infraestructura.
La construcción de presas y, por extensión, la formación de embalses, provocan un impacto ambiental
que se extiende desde los límites superiores del embalse hasta la costa. Este impacto tiene las siguientes
consecuencias, muchas de ellas irreversibles:
 Sumerge tierras, alterando el territorio.
 Modifica el ciclo de vida de la fauna.
 Dificulta la navegación fluvial y el transporte de materiales aguas abajo (nutrientes y sedimentos, como
limos y arcillas).
 Disminuye el caudal de los ríos, modificando el nivel de las capas freáticas, la composición del agua
embalsada y el microclima.
Los costes ambientales y sociales pueden ser evitados o reducidos a un nivel aceptable si se evalúan
cuidadosamente y se implantan medidas correctivas. Por todo esto, es importante que en el momento de

CONTENIDO
TEMA:
construir una nueva presa se analicen muy bien los posibles impactos ambientales en frente de la necesidad
de crear un nuevo embalse.
3.6 BOMBAS HIDRÁULICAS
3.6.1 EL ARIETE HIDRÁULICO
3.6.1.1 Introducción
La bomba de ariete es una máquina hidráulica que utiliza la energía de una cantidad de agua situada
a una altura ligeramente superior (el desnivel de un río, presa, acequia u otro depósito o caudal) con el objetivo
de elevar una parte de esa agua hasta una altura superior, sin usar, para ello, electricidad o combustible fósil
alguno. El agua suministrada desde la fuente de alimentación desciende por gravedad por la tubería de carga
hasta el cuerpo de la bomba para provocar una sobrepresión ocasionada por la apertura y cierre continuo de
una válvula. Esta sobrepresión producida es el origen del fenómeno físico conocido como golpe de ariete y es
el principio para su funcionamiento.
La bomba de ariete irrumpe en la historia al principio de la era de los grandes inventos, a finales del
siglo XVIII, y alcanzó su adultez paralelamente a las máquinas de vapor y el motor de combustión interna.
La aparición del ariete hidráulico data del año 1772, cuando el inglés John Whitehurst en una
cervecería del condado de Cheshire construyó un ingenio basado en un principio de funcionamiento novedoso:
accionaba manualmente un grifo en una tubería conectada a un tanque de abasto, en un nivel superior, para
provocar el fenómeno conocido como golpe de ariete, que permitía elevar parte del caudal a un tanque de
almacenamiento colocado a una altura de 4,9 metros. El ariete hidráulico luego fue perfeccionado y patentado
en 1796, por el francés Joseh Montgolfier (1740-1810), quien utilizó el invento al que denominó “belier
hydraulique” para elevar agua al molino instalado en su fábrica de papel en Voiron (Francia). Después de la
muerte del ilustre francés otros se ocuparon de añadir bondades al equipo que pronto tuvo una amplia difusión
por todo el mundo. Baste decir, a modo de ejemplo, que estuvo presente en las famosas fuentes del Taj Mahal
en la India, o en el Ameer de Afganistan. Con el tiempo cayó en desuso, sobre todo debido al avance arrollador
de la bomba centrífuga y los bajos costes de la electricidad y de los combustibles fósiles. No obstante la bomba
de ariete sigue siendo una buena solución para abastecer de agua en países en vías de desarrollo y a pequeña

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TEMA:
escala en países desarrollados, donde se suele utilizar por razones de sensibilidad ambiental, o también por
ahorro de costes energéticos, siempre en lugares donde se puedan dar las condiciones apropiadas.
Una de las ventajas que ofrece la bomba de ariete es su escaso mantenimiento. Sólo requiere la
sustitución de pequeños elementos de goma y además, procurar que no lleguen a las válvulas: pequeñas
piedras, hojas o lodos desde la toma de agua. La vida útil puede superar en gran medida con un poco de
mantenimiento, cuarenta años o más.
En Ameya (Nicaragua), se encuentra un ariete funcionando desde 1884. En Cuba algunos modelos
instalados en el siglo XIX todavía resisten la prueba del tiempo y con un mínimo mantenimiento podrían reiniciar
su rítmico accionar.
3.6.1.2 Funcionamiento del ariete hidráulico
Figura 1. Esquema del funcionamiento de una bomba de ariete.

CONTENIDO
TEMA:
El funcionamiento de la bomba de ariete es bastante simple y de fácil manejo. El agua procedente de
un depósito, acequia o río desciende por gravedad por la tubería de alimentación o impulso bajo la acción de
un desnivel en relación con el ariete hidráulico. El agua llega hasta el cuerpo o caja de válvulas con velocidad
suficiente para que la presión dinámica cierre la válvula de impulso o ímpetu. El cierre brusco de esta válvula
produce el efecto conocido como golpe de ariete, lo cual origina una sobrepresión en la tubería de alimentación
que provoca la apertura de la válvula de retención, que permite el paso del agua hacia el interior de una cámara
de aire situada en el interior del cuerpo de la bomba. Esta agua provoca la compresión del aire existente y
cierta cantidad de agua asciende por la tubería de bombeo o descarga hasta llegar al depósito de descarga.
El ciclo se repite una y otra vez a un ritmo de entre 60 y 90 golpes por minuto y cuanto más lento sea el
funcionamiento, más agua utiliza y bombea. La tubería de alimentación suele ser de acero galvanizado, PVC,
PE, etc., cuyo diámetro dependerá del caudal utilizado.
El ángulo de inclinación del tubo de alimentación debe estar entre los 10º y los 45º con la horizontal.
El caudal de alimentación del ariete dependerá del diámetro de dicho tubo de acometida. Hay que tener en
cuenta que el agua que se acelera en el tubo de alimentación, es la que provoca el “golpe de ariete”, por lo que
éste ha de tener una longitud, inclinación y diámetro adecuados, sin curvas ni estrechamientos que provoquen
pérdidas de carga por rozamiento.
Con abundante agua y un desnivel de 1,2 m puede llegar a elevarse el agua a una altura superior a
los 70 m., todavía con rendimiento aceptable. El agua se puede conducir a una distancia superior a los 2 km
entre el ariete y el depósito de descarga.
El caudal elevado (q) depende del rendimiento (R), el caudal de alimentación (Q), el desnivel de
trabajo (h) y la altura de elevación (H). La ecuación que relaciona estos factores es la siguiente:

CONTENIDO
TEMA:
El rendimiento del ariete hidráulico representa el porcentaje de agua que se puede bombear en
relación al total de la canalizada por el ariete, y varía en función del cociente H/h. Al aumentar el valor resultante,
el rendimiento disminuye.
3.6.2 EL GOLPE DE ARIETE
La Física reconoce el fenómeno denominado golpe de ariete o choque hidráulico, que ocurre cuando
varía bruscamente la presión de un fluido dentro de una tubería, motivado por el cierre o abertura de una llave,
grifo o válvula; también puede producirse por la puesta en marcha o detención de un motor o bomba hidráulica.
Durante la fluctuación brusca de la presión el líquido fluye a lo largo de la tubería a una velocidad definida como
de propagación de la onda de choque.
La energía cinética, que proporciona el agua en movimiento, al ser detenida origina un aumento brusco
o golpe de presión, el cual provoca deformaciones elásticas en el líquido y en las paredes de la tubería. Este
fenómeno, en general, se considera indeseable y por tal razón, con frecuencia se instalan dispositivos de
seguridad.
El científico ruso Nikolai Zhukovski (1847-1921) estudió este fenómeno por primera vez en su obra
Sobre el choque hidráulico, como parte de sus indagaciones hidroaerodinámicas, que constituyen la base
teórica para la ulterior comprensión del funcionamiento de la bomba de golpe de ariete o ariete hidráulico.
Zhukovski definió, en 1889, el golpe de ariete como la variación de presión en los conductos de agua,
provocada por el aumento o disminución brusca de la velocidad del líquido.
3.6.2.1 Tiempo de cierre de una válvula
El cálculo de sobrepresiones depende del tiempo de cierre de una válvula y tanto la teoría como la
práctica demuestran que las máximas sobrepresiones posibles se logran para los casos en los que la maniobra
de cierre sea menor que el tiempo que tarda la onda en su viaje de ida y vuelta hasta la válvula que corta el
paso al fluido. Este tiempo lo denominaremos tiempo crítico tc y según algunos autores equivale a:
Así, teniendo en cuenta el tiempo crítico de cierre, podemos considerar los tiempos de cierre de una
válvula:

CONTENIDO
TEMA:
- Cierre rápido: el tiempo de cierre de la válvula es menor que el tiempo crítico (t < tc). En el cierre
rápido de una válvula la onda de presión no tiene tiempo de trasladarse hasta el origen, reflejarse y
volver a dicha válvula antes de termine medio ciclo.
- Cierre lento: el tiempo de cierre de la válvula es mayor que el tiempo crítico (t>tc) por lo que la presión
máxima será menor que en el caso anterior debido a que la depresión de la onda elástica llega a la
válvula antes de que se complete el medio ciclo e impide el aumento de presión.
3.6.2.2 El golpe de ariete aplicado a la ingeniería
Bajo el punto de vista de la ingeniería no se puede observar este fenómeno como perjudicial en todos
los casos, ya que, por ejemplo, en el caso del ariete hidráulico, el golpe de ariete va a ser el principio básico
para el funcionamiento de la bomba del mismo nombre, creando una sobrepresión que posteriormente va a
ser utilizada para impulsar el fluido a un punto más alto.
Es por ello que para el diseño de la bomba de ariete interesa que la válvula de impulso se cierre de la
forma más rápida posible para crear una mayor sobrepresión.
3.6.2.3 Valor de la celeridad
Se denomina celeridad (C) a la velocidad de propagación de la onda de presión a través del agua
contenida en una tubería. Su valor se determina a partir de la ecuación de continuidad y depende
fundamentalmente de las características geométricas y mecánicas de la conducción, así como de la
compresibilidad del agua.
Si el cierre o apertura de la válvula es brusco, es decir, si el tiempo de cierre es menor que el tiempo
que tarda la onda en realizar un ciclo completo de ida y vuelta a través de la tubería, la sobrepresión máxima
se calcula como:
Donde:
C: es la velocidad de la onda (velocidad relativa respecto al fluido) de sobrepresión o depresión,
Vo: es la velocidad media del fluido, en régimen,

CONTENIDO
TEMA:
g = 9.81 m/s2 es la aceleración de la gravedad.
A su vez, la velocidad de la onda se calcula como:
Donde:
K: es el módulo elástico del fluido,
r: es la densidad del fluido,
E: es el módulo de elasticidad (módulo de Young) de la tubería que naturalmente depende del material de la
misma,
e: es el espesor de las paredes de la tubería,
D: es el diámetro de la tubería.
Para el caso particular de tener agua como fluido:
r0 = 1000 kg/m3
K= 2.074E + 0.9N/m2
Una expresión práctica propuesta por Allievi, que permite una evaluación rápida del valor de la celeridad
cuando el fluido circulante es agua, es la siguiente:
Siendo:
λ: un coeficiente dependiente de la elasticidad (ε) del material constitutivo de la tubería, que representa
principalmente el efecto de la inercia del grupo motobomba, cuyo valor es:

CONTENIDO
TEMA:
3.6.3 ARIETES HIDRÁULICOS EN SERIE Y PARALELO
Existen algunas alternativas para el mejoramiento de la eficiencia de los sistemas tradicionales de
impulsión de agua basados en el ariete hidráulico. Así, en aquellas zonas donde el agua sea un recurso escaso
y la demanda no sea muy elevada, se puede utilizar una disposición en serie con el objetivo de aprovechar el
agua derramada por la válvula de impulso del ariete anterior. Es posible instalar al menos tres arietes en serie,
aunque es de señalar que el tamaño de los arietes sucesivos para el aprovechamiento será más pequeño
conforme se vaya avanzado en la serie. En el caso de que la fuente de agua sea abundante, o al menos no
escasa, y la demanda de agua sea elevada, es recomendable colocar varios arietes en forma paralela
alimentados por un solo tubo de alimentación.
Es conveniente remarcar que los sistemas de bombeo que utilizan varios arietes, bien sea en serie o
en paralelo, son más eficientes ya que presentan una serie de ventajas durante el funcionamiento en la
instalación:
- Si el caudal de suministro decae como consecuencia de un periodo de sequía o por encontrarnos en
la estación más seca del año se puede parar alguna bomba con el objetivo de que la instalación siga
en funcionamiento, aunque reduciendo el caudal de entrega.
- Igualmente, durante las tareas de mantenimiento, éstas se pueden realizar sin desconectar la
instalación completa, sino realizar estas labores de bomba en bomba.
- Las bombas de ariete más pequeñas son más fáciles de trasportar a la hora de realizar una
instalación nueva.

CONTENIDO
TEMA:
Como norma general, es de señalar, que el coste inicial de una instalación puede ser mayor, debido
fundamentalmente al mayor número de bombas empleadas, aunque éstas sean de un diámetro más pequeño.
3.6.4 EVOLUCIÓN DEL ARIETE HIDRÁULICO
El ariete hidráulico convencional tiene sus limitaciones y la potencia y rendimiento depende, entre
otros factores, del caudal de alimentación, de la relación H/h y de los elementos constructivos.
En la consolidación de los criterios de la industria moderna, los rendimientos logrados con la bomba
de ariete en su versión convencional parecían insuficientes y por este motivo cayó en desuso, sobre todo
debido al avance arrollador de la bomba centrífuga. Sin embargo, en la actualidad asistimos a un renacer del
interés acerca de este aparato, debido a que es tecnológicamente accesible, eficiente, ecológico y muy
didáctico. Son muy apropiados para trabajar en zonas donde debido a la topografía del terreno existan
pequeños desniveles o quebradas y cuenten con caídas de agua en su recorrido.
Aunque durante bastantes años la tecnología de fabricación de arietes hidráulicos, sobre todo en
países con tecnología poco avanzada, se ha desarrollado en pequeños talleres quienes han trabajado de forma
empírica, pero siempre con un afán innovador, lográndose fabricar sin tener un nivel académico o
conocimientos de hidráulica, con el cual puedan certificar cada uno de estos modelos. Por ello mismo no logran
ofrecer información técnica de los equipos que producen e instalan. Su construcción, instalación y operación
ha dependido exclusivamente de la experiencia de sus promotores. Sin embargo, hoy en día el ariete hidráulico
está siendo objeto de estudio en centros académicos de nivel superior y universidades, y no son pocos los
alumnos que ha utilizado este sistema de bombeo de agua para la realización de sus proyectos de fin de
carrera.
Nuevas herramientas, como el diseño asistido por ordenador, permiten facilitar las investigaciones
relacionadas con los arietes hidráulicos e introducir innovaciones para mejorar su rendimiento. En este sentido,
desde hace unos años se han introducido algunas innovaciones relacionadas con los arietes hidráulicos, en
particular el concepto de ariete hidráulico multiplicador con el que se pretende superar las limitaciones
relacionadas con los grandes volúmenes y peso de los equipos tradicionales y su potencia relativamente baja.
La esencia de estos nuevos métodos constructivos consiste en la sustitución de la única válvula de
impulso de los arietes convencionales por un conjunto de válvulas en posiciones óptimas, generalmente en
línea, para aprovechar mejor los caudales disponibles y aumentar la potencia y los rendimientos. Al ubicar las

CONTENIDO
TEMA:
válvulas de manera que una esté a continuación de otra, se obtiene el mismo efecto que se obtendría si el
ariete fuera un ariete convencional, pero con una ganancia muy importante, pues ahora no solo se va a levantar
una masa muy pesada, sino que se van a levantar las tres masas de menor tamaño pero van a bajar los
tiempos desfasados milésimas de segundo, por lo que va a tener el efecto de que bajan en el mismo tiempo,
haciendo que la presión hidrodinámica se incremente por tres en el mismo ciclo, esto se debe a que al levantar
la primera válvula existe una energía remanente que si no existieran las otras dos válvulas se desperdiciaría
haciendo que la tubería de entrada se desgaste más rápidamente.
El ariete hidráulico multiplicador permite aprovechar aquellos cursos de agua donde el desnivel de
trabajo sea reducido (de apenas 30 cm) ya que permite una baja relación entre la velocidad máxima del agua
en el sistema y la velocidad del agua en el momento del cierre de las válvulas, con un mínimo de contraimpulso
para su abertura automática, lo que permite reducir el largo y el diámetro del tubo de impulso. También aporta
la ventaja de reducir la necesidad de amortiguación en la inyección de agua en la cámara de aire, por lo que
puede reducirse su volumen. De esta forma un ariete hidráulico multipulsor de las siguientes características:
Diámetro de la tubería de impulso: 3 pulgadas.
Diámetro de la tubería de descarga: 1,5 pulgadas.
Capacidad del tanque de aire: 0,01 m3.
Cantidad de válvulas: 3 en línea
Peso: 26 kg.
Puede bombear 52 m3 de agua al día hasta una altura de 80 m.
Figura 2. Ariete hidráulico multipulsor.

CONTENIDO
TEMA:
4 CÁLCULOS DE DISEÑO DE LA TUBERÍA Y GENERACIÓN DE
ELECTRICIDAD

CONTENIDO
TEMA:
5 BIBLIOGRAFÍA
Chapman Román, S. ((1997). Uso del Análisis de Flexibilidad de Sistemas de Tubería para la Selección y
Especificación de Soportes Dinámicos.
Endesa. (15 de 06 de 2014). endesaeduca. Obtenido de
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Petróleos de Venezuela. (1995). Diseño Mecánico – Módulo II – Diseño de Tuberías. Centro de Educación y
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Philips G., R. J. (1997). Guía del Usuario en AutoPIPE 5.0 para Análisis Vibratorio en Sistemas de Tuberías.
Romero Guerrero, J. M. (2014). EL ARIETE HIDRÁULICO. PROYECTO E INSTALACIÓN EN NTONGUI
(Angola). Madrid.
Shigley, J. E. (1984). Diseño en Ingeniería Mecánica. 5ª Edición. México: Mc Graw-Hill.

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