Optimización de la expansión de la capacidad de la Planta de Tratamiento de agua Potable para la ciudad de Huaral, Lima

Abstract

La presente tesis aborda la estrategia de optimización de la expansión de la Planta de Tratamiento de Agua Potable Emapa Huaral mediante programación dinámica, con el objetivo de satisfacer la demanda futura de agua de manera eficiente tanto técnica como económicamente. Considerando un horizonte de 40 años, se realizó una proyección de la población utilizando el método parabólico, que mostró el mejor ajuste con un R² ajustado más alto. La demanda futura, estimada a partir de esta proyección y los factores establecidos en el Reglamento Nacional de Edificaciones, se determinó en 235.27 l/s, lo que implica un incremento significativo respecto a la demanda actual de 103.12 l/s. La programación dinámica identificó la secuencia óptima de expansiones en cinco etapas, incrementando la capacidad en 20.62 l/s por etapa. Se consideró el cierre inicial de la brecha de 53.92 l/s en la primera etapa, lo que permitió alcanzar una capacidad final de 235.27 l/s. Se definieron parámetros clave como la tasa de descuento del 5.5% y los costos asociados a cada etapa de expansión. El análisis de los resultados demostró que la capacidad de producción puede ampliarse de manera eficiente y económica para cumplir con la demanda proyectada. A partir de estos resultados, se recomienda realizar estudios adicionales de los coeficientes de variación de consumo y un análisis detallado del uso del agua por sector. Además, es crucial considerar los planes de desarrollo urbano y los cambios en el uso del suelo que puedan afectar la demanda futura.

This thesis deals with the optimization strategy for the expansion of the Emapa Huaral Drinking Water Treatment Plant by means of dynamic programming, with the objective of satisfying future water demand in a technically and economically efficient manner. Considering a 40-year horizon, a population projection was made using the parabolic method, which showed the best fit with a higher adjusted R². The future demand, estimated from this projection and the factors established in the National Building Regulations, was determined to be 235.27 l/s, which is a significant increase over the current demand of 103.12 l/s. Dynamic programming identified the optimal sequence of expansions in five stages, increasing capacity by 20.62 l/s per stage. Initial gap closure of 53.92 l/s was considered in the first stage, allowing a final capacity of 235.27 l/s to be reached. Key parameters such as the discount rate of 5.5% and the costs associated with each stage of expansion were defined. Analysis of the results showed that the production capacity can be expanded efficiently and economically to meet the projected demand. Based on these results, further studies of consumption variation coefficients and a detailed analysis of water use by sector are recommended. In addition, it is crucial to consider urban development plans and changes in land use that may affect future demand.