Cap.2 Ingsa i Estudio de Poblacion y Consumo

UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN DEPARTAMENTO DE HIDRAULICA

INGENIERIA SANITARIA I ESTUDIO DE POBLACIÓN Y CONSUMO

DR. NESTOR JAVIER LANZA MEJIA

2003

CAPITULO II - ESTUIDIO DE POBLACIÓN POBLACIÓN Y CONSUMO

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2. PERIODO PERIODO DE DISEÑO DISEÑO Y METODO METODOS S PARA PARA ESTIMA ESTIMACIÓN CIÓN DE LA POBLAC POBLACIÓN IÓN..

2.1

PERIO RIODO DE DIS DISEÑO. ÑO.

Se denomina periodo económico de proyecto al numero de años para el cual se diseña una obra de abastecimiento de agua potable bajo el supuesto que durante ese periodo se proporcionara un servicio suficiente y eficiente en un cien por ciento, sin incurrir en costos innecesarios o sea lograr un proyecto económicamente aconsejable. El periodo económico de proyecto, se asocia al requerimiento previsible de la población y al monto de las inversiones requeridas, así como a las necesidades de operación. Por razones, su elección debe apoyarse en un estudio previo de posibilidades financieras de la población por servir, de la vida útil estimada para los materiales y del equipo para operar ope rar el sistema de agua potable. Factores de importancia en esta determinación son: 1. Durabilidad o vida útil de las instalaciones: dependerá de la resistencia física del material a factores adverso por desgaste u obsolescencia, por ejemplo: por erosión, corrosión, fragilidad. 2. Factibilidades de construcción y posibilidades de ampliaciones o sustituciones: la fijación de un período económico esta íntimamente ligado a factores económicos y su asignación esta ajustado a criterios económicos, los cuales estarán regido por la dificultad o facilidad de su construcción (costos) que inducirán a mayores o menores periodos de inversión nuevas, para atender la demanda que el crecimiento poblacional obliga (casos de construcción en etapas. 3. Tendencias de crecimiento de la población: el crecimiento poblacional es función de factores económicos, sociales y de desarrollo industrial. Un sistema de abastecimiento de agua debe de propiciar y estimular el desarrollo, no de frenarlo. Esto nos induce que de acuerdo a las tendencias de crecimiento crecimiento de la población es conveniente elegir periodos de diseño más largos para crecimientos lentos y viceversa. 4. Posibilidad de financiamiento y tasa de interés: habrá de que hacer estimaciones de interés y de costo capitalizado para que pueda aprovecharse mas útilmente la inversión hecha. Esto implica el conocimiento del crecimiento de población y la fijación de una capacidad de servicio del acueducto para diversos años futuros, con lo cual se podría obtener un periodo de obsolescencia, al final del cual se requerirá una nueva inversión o una ampliación del sistema actual. Esta es una condición que conduce a hacer un análisis económico incluyendo las diversas variables que intervienen en la fijación de un periodo de diseño adecuado. La determinación de la capacidad capacidad del sistema de abastecimiento abastecimiento de agua de una comunidad comunidad debe ser dependiente de su costo total capitalizado. Generalmente estos sistemas se diseñan y se construyen para sastifacer una población mayor que la actual (población futura.)

_______________________________ _______________________________________________ ________________________________ ________________________________ _________________________________ ____________________________ ___________ 2-2 DR. NESTOR NESTOR JAVIER JAVIER LANZA LANZA MEJIA MEJIA jueves, jueves, 17 de febrero febrero de 2011

CAPITULO II - ESTUIDIO DE POBLACIÓN Y CONSUMO

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

A continuación se indican los periodos de diseño económico de los elementos componentes de un sistema de abastecimiento de agua potable:

Tabla 2.1.1 Tipos de componentes Pozos excavados Pozos perforados Captaciones superficiales y manantiales Desarenador Filtro lento Líneas de conducción Tanque de almacenamiento Red de distribución

Periodos de diseño en años 10 15 20 20 20 15 20 15

Fuente: INAA. Normas técnicas: 1. - Diseño de sistemas de abastecimiento de agua potable en el medio rural. , 2. - Saneamiento básico rural. Gobierno de la Republica de Nicaragua. 2001

Otros indicadores para el periodo de diseño se presentan:

Tabla 2..1.2 Tipos de componentes Fuentes superficiales sin regulación Fuentes superficiales con regulación Fuentes subterráneas Perforaciones de pozos Obras de captación: diques tomas Obras de captación: diques represas Estaciones de bombeo: bombas y motores Estaciones de bombeo: instalaciones Líneas de conducción Plantas de tratamientos Tanques de almacenamiento: de concreto Tanques de almacenamiento: metálicos Red de distribución

Periodos de diseño en años 20-30 20-30 20-30 Menores de 10 15-25 30-50 10-15 20-25 20-40 Por etapas de 10-15 30-40 20-30 20

___________________________________________________________________________________________________________ 2-3 DR. NESTOR JAVIER LANZA MEJIA jueves, 17 de febrero de 2011


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Tabla. 2.1.3 Periodo de diseño económico para las estructuras de los sistemas. Tipo de estructuras Características especiales Periodo de diseño /años Presas, ductos grandes Difíciles y costosos de agrandar 25 – 50 Pozos, tanques, equipos de a) fáciles de ampliar cuando el bombeo, plantas de potabilizacion crecimiento y tasas de interés son bajas. Menor de 3% anual. 10-15 b) Cuando el crecimiento y tasas de interés son altas. Mayor del 3% anual. Tuberías mayores de 12” de Reemplazar tuberías pequeñas es mas 20-25 diámetro costoso a largo plazo Laterales y tuberías secundarias Los requerimientos pueden cambiar Para el todo menores de 12” de diámetro rápidamente en áreas limitadas desarrollo completo Fuente: INAA. Normas técnicas: 1. - Diseño de sistemas de abastecimiento de agua potable en el medio rural. , 2. - Saneamiento básico rural. Gobierno de la Republica de Nicaragua. 2001

2.2

ESTIMACION DE POBLACIÓN.

La determinación del número de habitantes para los cuales ha de diseñarse el acueducto es un parámetro básico en el cálculo del caudal de diseño para una ciudad. Con el fin de estimar la población futura es necesario estudiar las características sociales, culturales y económicas de sus habitantes en el pasado y en el presente, y hacer predicciones sobre su futuro desarrollo, especialmente en lo que concierne a turismo y desarrollo industrial y comercial, en lo que lo concierte en elementos importantes y menos previsible, ya que estos dependen de manera importante de las políticas en el ámbito macroeconómico del país, que pueden cambiar según los planes de gobierno. Es necesario determinar las demandas futuras de una población para prever en el diseño las exigencias, de las fuentes de abastecimiento, líneas de conducción, redes de distribución, equipo de bombeo, planta de potabilizacion y futuras extensiones del servicio. Por lo tanto, es necesario predecir la población futura para un número de años, que será fijada por los periodos económicos del diseño. El uso de buen juicio en la estimación de la población es importante puesto que, si el estimado es muy bajo, el sistema será pronto inadecuada siendo necesario rediseñar, reconstruir y refinanciar. Por otra parte, una sobreestimación de la población resulta en una capacidad excesiva que debe ser financiada por una población menor a un alto costo unitario y que nunca podrá ser usada, como resultado del deterioro o de la obsolescencia tecnológica. Sin tener en cuenta el factor industrial y comercial, la población presentara un crecimiento vegetativo, es decir, con espacio y oportunidad económica limitados. Es este caso, la curva de crecimiento de la población tiene forma de S y presenta tres etapas de crecimiento según se indica en la figura 2.2.1.



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Figura 2.2.1. - Crecimiento idealizado de la Población ab de bc L

-

Crecimiento temprano con índice creciente. Crecimiento geométrico. Crecimiento intermedio con índice constante. Crecimiento lineal. Crecimiento tardío con índice decreciente. Crecimiento logarítmico. Población de Saturación.

En esta curva se verifica el crecimiento temprano a un índice creciente y el crecimiento tardío a un índice decreciente conforme se alcanza un valor de saturación o limite superior. Lo que el futuro depara a una población dada depende de la porción de la curva en que se encuentre en un momento dado.

2.2.1

METODOS UTILIZADOS EN LA ESTIMACION DE POBLACION FUTURA.

La base de cualquier tipo de proyección de población son los censos. En Nicaragua, la información necesaria para la seleccionar la tasa de crecimiento con la cual habrá de proyectar la población de la ciudad en estudio, podrá conseguirse en las Instituciones siguientes: El Instituto Nicaragüense de Estadísticas y Censos (INEC), el cual maneja toda la información relacionada con las poblaciones del país. Allí se pueden encontrar los documentos de los últimos censos realizados en los años 1938, 1950, 1963, 1973 y 1995. Información proveniente de Instituciones propias del lugar, tales como: Alcaldías, ENEL, ENACAL y programa de erradicación de la malaria del MINSA. El caso de que no hubiera datos confiables sobre la población actual de la localidad en estudio, se podrán realizar censos y/o muestreos de la población bajo el asesoramiento directo de INEC. Existen varias metodologías para la proyección de población, sin embargo, se hará una presentación de los métodos cuya aplicación es más generalizada.



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

A

Método Aritmético o Crecimiento Lineal.

Si el aumento de la población es constante e independiente del tamaño de esta, el crecimiento es lineal. Si P es la población y t es el tiempo, entonces la variación de la población con el tiempo, se puede expresar como: dP dt



k a .

dp



k a dt

integrando entre los limites de ultimo censo y censo inicial se tiene Pf

tf

 dP  k  dt a

Pb

Pf  Pb  k a (tf  tb)

tb

o sea, que la población futura, seria: Pf  Pb  k a (tf  tb)

se puede tomarse un valor ka promedio entre los censos o un ka entre el primer censo y el ultimo censo disponible, o sea que se calcularía como: k a 

donde:

ka P2 P1 t2 y t1

P2  P1 t 2  t 1

- constante de crecimiento de población aritmética. - Población del último censo. - Población inicial - Fechas correspondientes a las poblaciones.

Este tipo de crecimiento poblacional consiste en averiguar los aumentos absolutos que ha tenido la población y determinar una cifra constante para un periodo fijo y aplicarla en años futuros. Puede fijarse considerando un periodo representativo (la última década, el último cuarto de siglo) o ajustando por mínimos cuadrados una recta a los últimos datos representativos de población. Es un ___________________________________________________________________________________________________________ 2-6 DR. NESTOR JAVIER LANZA MEJIA jueves, 17 de febrero de 2011


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

método indicado para ciudades jóvenes de un cierto desarrollo, en plena dinámica de crecimiento y con horizontes libres (terreno de expansión sin limitaciones a corto o mediano plazo). En lo general este procedimiento proporciona cantidades menores a la realidad y presenta inconveniente en presentar resultados proporcionales y estáticos. Se recomienda el uso a poblaciones estables en crecimientos poblacionales y que posean áreas de extensión futura casi nulas y a pequeñas comunidades en especial en el área rural con crecimiento muy estabilizado. Se puede aplicar como una apreciación, pues dadas las actuales condiciones en que se presentan los crecimientos demográficos este procedimiento ya no debe emplearse.. El método de proyección lineal es un método completamente teórico y rara vez se da el caso de que una población presente este tipo de crecimiento. La porción central de la curva de crecimiento en forma de S en la figura 2.2.1 se acerca por analogía al incremento aritmético (en línea recta) B

Método Geométrico o Crecimiento Geométrico.

El crecimiento es geométrico si el aumento de la población es proporcional al tamaño de esta. En este caso el patrón de crecimiento es el mismo el de interés compuesto, el cual se expresa como: dP dt



dP

kg P

P



kg dt

integrando entre los limites de ultimo censo y censo inicial se tiene Pf

 Pb

dP P

tf

 kg  dt

ln Pf  ln Pb  kg (tf  tb)

tb

o sea, que la población futura, seria: tf  tb Pf  Pb (1  kg )

(

)

se puede tomarse un valor kg promedio entre los censos o un kg entre el primer censo y el ultimo censo disponible, o sea que se calcularía como: kg  (

donde:

kg P2 P1

n = t2-t1

P2 P1

)1 / n  1

- constante de crecimiento de población aritmética. - Población proyectada o del último censo. - Población base o inicial - Fechas correspondientes a las poblaciones.



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Este método debe emplearse con precaución pues puede dar resultados demasiado elevados, sobre todo si el periodo usado como referencia ha sido de gran pujanza para la comunidad. Esta indicado para comunidades jóvenes con buenas perspectivas de futuro, horizontes libres y porvenir económico despejado. Este método es más aplicable a ciudades que no han alcanzado su desarrollo y que se mantienen creciendo a una tasa fija y es el de mayor uso en Nicaragua. Se recomienda usar las siguientes tasas basándose en el crecimiento histórico. En Nicaragua se aplican las siguientes consideraciones:  

Ninguna de las localidades tendrá una tasa de crecimiento urbano mayor de 4%. Ninguna de las localidades tendrá una tasa de crecimiento urbano menor del 2.5%.

La porción inferior de la curva de crecimiento en forma de S en la figura 2.2.1 se aproxima al incremento geométrico por analogía (cóncava hacia arriba). C

Método Proporción y correlación

Se supone en este método que la tasa de crecimiento de la población de una ciudad cualquiera puede relacionarse con la de una zona mayor, tal como la de su demarcación o departamento. El método de la proporción de predicción cuenta con proyecciones de población hechas por demógrafos profesionales para el departamento, municipio o del país. El método esta basado en el supuesto de que la proporción de la población de la ciudad en el estudio con relación a la de un grupo superior (País, Departamento, municipio) continuara cambiando en el futuro de la misma manera que ha ocurrido en el pasado.



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

La proporción es calculada por una serie de censos, la línea de tendencia es proyectada al futuro y la relación proyectada se multiplica por la proyección de la población del grupo superior (País, Departamento, municipio) predicha para obtener la población de la ciudad en el año de interés.

Para la determinación de la constante de proporcionalidad por incremento, Kr: Kr 

Pciudad Pdepartamento

el incremento de la ciudad, seria: Pciudad  Pdepartamento * K r

por lo tanto la población de la ciudad en el año de interés seria; Pciudad proyectada  Pciudad  Pciudad



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

D

Método Logístico.

La curva logística usada en el método de crecimiento de población tiene horma de S, se combina una tasa geométrica de crecimiento para baja población con una tasa decreciente a medida que la ciudad se aproxima a algún limite de población. La hipótesis de crecimiento logístico puede ser verificada representando los datos del censo en papel logístico, en el cual aparecerá una línea recta si la hipótesis es valida. A corto plazo, una proyección logística puede basarse en: P

Psaturacion 1 m e

bt

en la que Psaturacion es la población de saturación de la ciudad y m y b son constantes. Psaturacion, a y b pueden ser determinadas a partir de tres censos de población sucesivos y de las ecuaciones Psaturacion 

m

b

1 n

2 P0 P1P2  P12 ( P0  P2 )



ln

2 P0 P2  P1

Psaturacion



P0

P0 P0 ( Psaturacion  P1 ) P1 ( Psaturacion  P0 )

donde n es el tiempo de intervalo entre los censos sucesivos. La sustitución de estos valores en la ecuación de la población permite la estimación de la población para cualquier periodo t a partir del año base correspondiente a P0.



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

E

Método de la Tasa Decreciente de Crecimiento.

Esta técnica, al igual que el método logístico, supone que la ciudad tiene alguna población limite de saturación, y que su tasa de crecimiento es una función de su déficit de población: dP dt



K ( Psaturacion



P)

Después de una estimación de la población de saturación de acuerdo con alguna base racional como la disponibilidad de tierra y la densidad de población existente, K puede ser determinada a partir de censos sucesivos y de la ecuación K 



1

n

ln

Psaturacion



P2

Psaturacion



P1

donde P1 y P2 son poblaciones registradas en n años independientes. La población futura puede ser estimada así a partir de este valor y de la ecuación  P  Psaturacion  ( Psaturacion  P2 )e

K t

Se ha podido comprobar que, por regla general, cuando mayor se hace una ciudad, menor será la tasa anual de crecimiento. Esta reducción general en la tasa de crecimiento así que aumenta de tamaño la población esta claramente definida. Por lo general, la suposición de una tasa decreciente de crecimiento es un de los métodos mas fiables de estimar futuras poblaciones, especialmente si se comprueba basando la predicción en la experiencia de ciudades comparables que han excedido ya la población actual de la ciudad que se esta considerando. La selección de una técnica apropiada no siempre es fácil, y muchos ingenieros probaran todos los métodos con los crecimientos registrados y eliminaran aquellos métodos que son claramente inaplicables. El crecimiento de una ciudad con un área limitada para su futura expansión puede estimarse mediante la técnica de crecimiento decreciente o la logística, mientras que para otra, con grandes extensiones de tierra, electricidad, agua y buenos sistemas de transporte seria mejor estimarlo mediante el método geométrico o el método proporcional. En casi todos los casos, la comparación se hace con patrones de crecimiento registrados en ciudades similares.



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Tabla 2.1. Métodos y ecuaciones de proyección de la Población Método Ecuación básica

Evaluación de las constantes

Aritmético

Pf  Pb  ka(tf  tb)

ka 

Geométrico

( tf  tb ) Pf  Pb (1  kg )

kg  (

Tasa decreciente de crecimiento

 K t P  Psaturacion  ( Psaturacion  P2 )e

K   Psaturacion 

Logístico S

P

Psaturacion 1 m e

m

bt

b

Proporción y Correlación

Pciudad  Pdepartamento * K r

1 n

1 n

Pf  Pb tf  tb Pf

)1 / n  1

Pb Psaturacion  P2

ln

Psaturacion  P1

2 P0 P1P2  P12 ( P0  P2 )



ln

2 P0 P2  P1

Psaturacion



P0

P0 P0 ( Psaturacion  P1 ) P1 ( Psaturacion  P0 )

Kr 

Pciudad Pdepartamento

Fuente: METCALF, Eddy. Tratamiento y depuración de las aguas residuales. Editorial Labor. 1977.

2.3

ESTUDIO DE CONSUMO

El complemento necesario para establecer el caudal de diseño de un acueducto es la determinación del consumo de agua. El consumo es el volumen de agua utilizado por una persona en un día y se expresa por lo general en litros por habitante y por día (lppd) o galones por habitantes y por día (gppd), en algunos autores lo llaman Dotación. Dotación de agua, expresada como la cantidad de agua por persona por día (lppd, gppd) esta en dependencia de: nivel de servicio adoptado, factores geográficos, factores culturales y uso de agua. La determinación del consumo se debe hacer en base con datos estadísticos del consumo pasado y presente de la población o, si, no, basándose en estos mismos datos de otras poblaciones vecinas.



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2.3.1

FACTORES DETERMINANTES DEL CONSUMO DE AGUA

Los factores incidentes en el consumo de una población son los siguientes: 1. TEMPERATURA

Debido a las condiciones propias de la actividad del ser humano, entre mayor es la temperatura, mayor será el consumo de agua. 2. CALIDAD DEL AGUA

El consumo de agua será mayor en la medida en que las personas tengan la seguridad de una buena calidad. (para el sector domestico y el industrial. 3. CARACTERÍSTICAS SOCIOECONÓMICAS

El consumo de agua depende también en buena parte del nivel de educación y el nivel de ingreso de la población. Por lo tanto en las ciudades departamentales el consumo de agua son mayores que en los pueblos o caseríos. 4. SERVICIO DE ALCANTARILLADO

Solo el hecho de tener un sistema de alcantarillado sanitario incrementa el consumo de agua de forma notable. 5. PRESION EN LA RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA

Si se presentan grandes presiones en la red, se presentaran mayores desperdicios en el consumo de agua domestico al abrir las llaves de los lavamanos, regaderas y otros elementos. Igualmente se pueden presentar mayor numero de rupturas de los tubos dentro del domicilio o en la misma red de distribución, aumentando así el volumen del agua perdida. 6. ADMINISTRACION

Una administración eficiente controlara mejor el consumo de agua reduciendo las fugas y desperdicios, y vigilando las conexiones ilegales. 7. MEDIDORES Y TARIFAS

Al instalar un sistema nuevo de acueducto, puede ser que en un principio no se instalen medidores y tampoco se cobre por el uso del agua. Con el tiempo el consumo se incrementa y se instalan medidores, lo cual causa un impacto psicológico sobre los consumidores, por lo que el consumo disminuye. Posteriormente el consumo aumenta y es entonces necesario la implementación de un sistema de tarifas para racionalizar el consumo de agua.



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2.3.2

CLASIFICACION DEL CONSUMO DE AGUA

Una comunidad o zona a desarrollar esta constituida por sectores residenciales, comerciales, industriales y recreacionales, cuya composición porcentual es variable para cada caso. Esto permite fijar el tipo de consumo de agua predominante y orientar en tal sentido las estimaciones. Tradicionalmente se ha clasificado el consumo como: 1. CONSUMO DOMESTICO

Constituido por el consumo familiar y varia según los hábitos higiénicos de la población, nivel de vida, grado de desarrollo, abundancia y calidad del agua disponible, condiciones climáticas, usos y costumbres, etc. El consumo domestico es aproximadamente el 50% del total, pero representa una mayor fracción donde el consumo total es menor. Representa generalmente el consumo predominante en el diseño. En la tabla 2.3.1 se presentan, como guía, valores típicos estadísticos de este consumo:

Tabla 2.3.1 Ítem Aseo personal Descarga de sanitario Lavado de ropa Cocina Riego de Jardines Lavado de pisos

Consumo (lppd) 45 40 20 15 10 5

a) Para la ciudad de Managua Se usaran las cifras contenidas en la tabla 2.3.2:

Tabla 2.3.2 DOTACION GPPD LPPD 10 38 Asentamientos progresivos 45 170 Zonas de máxima densidad y de actividades mixtas 40 150 Zonas de alta densidad 100 378 Zonas de media densidad 150 568 Zona de baja densidad Fuente: INAA. Normas técnicas para el diseño de abastecimiento y potabilizacion del agua (NTON 0 9003-99). Gobierno de la Republica de Nicaragua. 2001. CLASIFICACION DE BARRIOS



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

En la clasificación de los barrios, ENACAL, denomina 

el Asentamiento Progresivo como unidades de viviendas construidas con madera y laminas, frecuentemente sobre un basamento de concreto. Estos barrios no tienen conexiones privadas en la red de agua potable, pero se abastecen mediante puestos públicos.



Zonas de máxima densidad y actividades mixtas, son viviendas que avecinan talleres y pequeñas industrias en un tejido urbano heterogéneo. En términos de superficie, las viviendas ocupan un promedio del 65% del área total del terreno están conectadas a la red de agua potable.



Zona de alta densidad son núcleos de viviendas de estas zonas se encuentran construcciones de todo tipo, desde la más sencilla hasta casas de alto costo pero en lotes con dimensiones y áreas homogéneas (150 m2 a 250 m2). Casi todas las viviendas están conectadas a la red de agua potable.



Zona de media densidad, se trata de viviendas de buen nivel de vida con áreas de lotes que varían entre los 500 m2 y 700 m2. Todas están conectadas a la red de agua potable.



Zona de baja densidad, son áreas de desarrollo con viviendas de alto costo y de alto nivel de vida construida en lotes con una área mínima de 1,000 m2. Todos conectados a la red de agua potable.

En algunos países, el consumo es función de la temperatura y el desarrollo socioeconómico. En la tabla 2.3.3. (2) se presentan algunos valores del consumo total en función de estos dos parámetros.

Tabla 2.3.3 Condiciones Zona rural Temperatura menor de 20 °C. Poco desarrollo industrial y comercial Temperatura mayor de 20 °C. Poco desarrollo industrial y comercial Desarrollo industrial y comercial importante

Consumo (lppd) 100 – 150 180 – 200 200 – 250 250 - 300

b) para el resto del país Se usaran las dotaciones señaladas en la tabla (8):

Tabla 2.3.4 RANGO DE POBLACIÓN

0 – 5,000 5,000 – 10,000 10,000 – 15,000 15,000 – 20,000 20,000 – 30,000 30,000 – 50,000 50,00 – 100,000 y más

DOTACIO GPPD

LPPD

20 25 30 35 40 45 50

75 95 113 132 151 170 189

Fuente: INAA. Normas técnicas para el diseño de abastecimiento y potabilizacion del agua (NTON 0 9003-99). Gobierno de la Republica de Nicaragua. 2001. ___________________________________________________________________________________________________________ 2-15 DR. NESTOR JAVIER LANZA MEJIA jueves, 17 de febrero de 2011


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Para el diseño de sistemas de abastecimiento de agua potable en el medio rural,: 

Por medio de puestos públicos, se asignara una dotación de 30 a 40 lppd.



Por medio de conexiones domiciliares de patio, se asignara una dotación de 50 a 60 lppd.



Para pozos excavados a mano y pozos perforados se asignara una dotación de 20 a 30 lppd.



La población a servir por pozos excavado a mano se estima como mínimo 6 familias de 6 miembros o sea 36 personas por pozo.



Los pozos perforados la población a servir se estima como mínimo de 100 personas por pozo.

2. DEMANDA INDUSTRIAL Y COMERCIAL

Puede ser un gasto significativo en casos donde las áreas a desarrollar tengan una vinculación industrial o comercial. Depende del grado de industrialización y del tipo de industrias, grandes o pequeñas, al elaborar un proyecto es conveniente efectuar una inspección de la fabricas de que se trate y calcular cuidadosamente las cantidades del agua a utilizar, cualquier que sea su procedencia. Las zonas industriales en muchos casos conducen a un desarrollo urbanístico que trae como consecuencia un aumento en el consumo del agua. Esta guía del consumo industrial (tabla 2.3.5) y comercial (tabla 2.3.6) deben usarse con criterio acertado ya que, por un parte, los valores pueden cambiar de industria a industria de acuerdo con los procesos que en ellas se desarrollen y con una tecnología utilizada y, de otra parte, estos valores son independientes del numero de habitantes de la población. Por tal razón, es recomendable determinar el consumo de las industrias en la localidad por medio de encuestas directas. En el tipo comercial, depende del tipo y cantidad de comercio tanto en la localidad como en la región. Igual que las industrias, el comercio también conduce a una mayor concentración de población; con diferencia de que esta concentración es muy localizada por presentarse periódicamente; esta concentración demanda una mayor cantidad de agua. En ciudades de mas de 25000 habitantes, el consumo comercial aproximado es de 15% del total. En la tabla siguiente se presentan, como guía, valores típicos estadísticos del consumo Industrial

(2).

Tabla 2.3.5 Ítem Lecherías Fabricas de bebidas Fabrica de hielo Curtiembres Edificios industriales Almacenes

Consumo (lppd) 0.8 0.2 1.0 0.5 10 3.5



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Para la ciudad de Managua se usaran las cifras contenidas en la tabla (8)

Tabla 2.3.6 CONSUMO

DOTACION G/HA/DÍA L/HA/DÍA

Comercial Publico o Institucional Industrial

25,000 94,625 De acuerdo a desarrollo de Población

Fuente: INAA. Normas técnicas para el diseño de abastecimiento y potabilizacion del agua (NTON 0 9003-99). Gobierno de la Republica de Nicaragua. 2001.

Para las ciudades y localidades del resto del país se usaran los porcentajes contenidas en la tabla2.3.7 (8) de acuerdo a la dotación diaria, en los casos especiales se examinaran en forma detallada.

Tabla 2.3.7 CONSUMO

PORCENTAJE

Comercial Publico o Institucional Industrial

7 7 2

Fuente: INAA. Normas técnicas para el diseño de abastecimiento y potabilizacion del agua (NTON 09003-99). Gobierno de la Republica de Nicaragua. 2001.

3. PUBLICO

Este consumo se refiere al de los edificios e instalaciones publicas tales como: escuelas, mercados, hospitales, cuarteles, rastros, hidrantes, riego de calles, prados, jardines, servicios contra incendio, lavado de redes de alcantarillado. Este consumo es variable pero se puede estimar entre el 20 y 30% del consumo domestico (9), En la tabla siguiente se presentan, como guía, valores típicos estadísticos de este consumo (2).

Tabla 2.3.8 Ítem Lavado de calles Mataderos Hospitales Riego de parques Lavado de alcantarillado

Consumo (lppd) 8.0 0.4 0.6 9.0 3.0



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4. AGUA PARA INCENDIOS

Aunque la cantidad real de agua utilizada para combatir incendios en un año es pequeña, la tasa de uso es alta. El flujo para fuego se debe mantener por un mínimo de 4 horas. Con el fin de determinar la demanda máxima de agua durante un incendio, el flujo para incendios debe añadirse a la tasa de consumo máximo diario. La cantidad de agua que todo acueducto debe tener disponible para combatir la eventualidad del incendio, estará adecuada a la capacidad del sistema y el rango de la población proyectada contenida en la siguiente tabla (8)

Tabla 2.3.9 RANGO DE POBLACION DE A

CAUDALES GPM (LPS) GPM (LPS)

0 5000 10000 15000 20000 30000

5000 10000 15000 20000 30000 50000

No se considera 80 (5) 200 (13) 200 (13) 550 (35) 350 (22) 550 (35) 550 (35) 1000 (63) 1000 (63) 1500 (95)

50000

100000 y más

1500 y más (95)

CAUDALES POR TOMA GPM (LPS)

1 toma de 150 (9) 1 toma de 250 (16) 2 tomas de 250 c/u (16) 3 tomas de 250 c/u (16) 2 tomas de 500 c/u (31) 3 tomas de 500 c/u (31) de acuerdo a la importancia del lugar

Fuente: INAA. Normas técnicas para el diseño de abastecimiento y potabilizacion del agua (NTON 09003-99). Gobierno de la Republica de Nicaragua. 2001.

Cuando en las localidades consideradas existan o estén en proyectos la instalación de: Industria, fabricas, centros comerciales, etc., a estos se les deberá diseñar su propio sistema de proyección contra incendios, contando cada uno de ellos con: tanques de almacenamiento, equipo de bombeo, redes internas de protección, etc. Independientes al sistema de distribución de agua potable de la ciudad.

Otros autores recomiendan: Caudales para incendios en residencias Distancia entre unidades adyacentes Caudal requerido para incendio Pie Metros gpm lpm >100 >30.5 500 1980 31 – 100 9.5 – 30.5 750 – 1000 2835 – 3780 11 – 30 3.4 – 9.2 1000 – 1500 3780 - 5670 1500 – 2000 5670 - 7560  10  3.0 * para construcciones continuas úsese 2500 gpm (9 450 lpm) Fuente: MCGHEE Terence. Abastecimiento de agua y alcantarillado. Ingeniería Ambiéntal. Sexta edición. McGraw-Hill, 1999.

Gpm < 1000 1000 – 1250 1250 – 1500 1500 – 1750 1750 – 2000

Duración del caudal para incendio Caudal requerido para incendio lpm < 3789 3780 – 4725 4725 – 5670 5670 – 6615 6615 – 7560

Duración, horas 4 5 6 7 8



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2000 – 2250 > 2250

7560 – 8505 > 8505

9 10

Fuente: MCGHEE Terence. Abastecimiento de agua y alcantarillado. Ingeniería Ambiéntal. Sexta edición. McGraw-Hill, 1999.

Características

Dotación para incendio (lps) 10

Residencial unifamiliar de vivienda aisladas Zona residencial, comercial o mixta con 120 por 100 de área de 16 construcción aislada o construcciones unifamiliares continuas Zona industrial, de comercio, vivienda con áreas de construcción mayores de 120 por 100 y áreas de reunión publica como iglesias, 32 cines, teatros, graderíos para espectáculos, etc. En parcelamiento con un promedio igual a 4 lotes por Hectárea o No se exigirá menor, destinados a viviendas unifamiliares aisladas dotación de incendio Fuente:

Para sistemas de abastecimiento rurales, se contemplan un volumen adicional para combatir incendio será el que resulte de considerar un incendio con duración de dos horas para gastos en los hidrantes entre 5 y 10 lps dependiendo de las características de las edificaciones. Sin embargo, debe señalarse que el diseño de los abastecimientos en el medio rural no contempla, en general, esta situación, lo cual se considera razonable y justificado, puesto que en muchos casos este gasto de incendio resulta igual o superior al consumo medio de la población, ocasionando duplicación de capacidades en las instalaciones. 5. PERDIDAS EN EL SISTEMA

Aunque las perdidas o fugas y desperdicios no constituyen un consumo, es un factor que debe ser considerado. Parte del agua que se produce en un sistema de agua potable se pierde en cada uno de sus componentes, lo cual es motivado por juntas en mal estado, válvulas y conexiones defectuosas. Esto constituye lo que se conoce con el nombre de fugas y/o desperdicios en el sistema. Dentro del proceso de diseño, esta cantidad de agua se puede expresar como un porcentaje del consumo del día promedio. En Nicaragua, el porcentaje se fijara en un 20%. En función de las perdidas en la red, o del volumen de agua no controlada (ANC) puede calificarse al servicio correspondiente de acuerdo con el siguiente cuadro: Agua no controlada (ANC)  20% 20% ANC  25% 25% ANC  30% 30% ANC  35% 35% ANC

Calificación Excelente Bueno Aceptable sin reparos Aceptables con reparos Rechazable



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2.4

FACTORES DE DEMANDA

Con el fin de diseñar las estructuras del acueducto, es necesario calcular el caudal apropiado, el cual debe combinar las necesidades de la población de diseño y los costos de la construcción de un acueducto para un caudal excesivo. Normalmente se trabaja con tres tipos de caudales, a saber: 2.4.1

DEMANDA MEDIA O CAUDAL MEDIO

Es el caudal promedio obtenido de un año de registro y es la base para la estimación del caudal máximo diario y caudal máximo horario. Este caudal expresado en litros por segundo se obtiene así: Q promedio

2.4.2



Dotacion (lppd ) x

Poblacion (hab)

86400

(lps )

DEMANDA DEL MÁXIMO DÍA O CAUDAL MÁXIMO DIARIO

Es la demanda máxima que se presenta en un día del año. En otras palabras, representa el día de mayor consumo en el año, debido a las variaciones de temperatura u otra causa, se demanda un consumo mayor que el medio anual. Esta variación del consumo esta expresada en porcentajes y será igual al 130% de la demanda promedio diaria para la ciudad de Managua. Para las otras localidades del resto del país, este promedio estará entre el 130% a 150% según INAA (8). A este porcentaje se le conoce como Factor Máximo Día (FMD), por lo tanto el caudal máximo diario se puede calcula como: Qmax imo diario



FMD x Q promedio

Este caudal es el que debe aportar como mínimo la fuente de abastecimiento, y es el que debe llevar la línea de conducción y con el que se calcula la capacidad de la planta potabilizadora y el tanque de regulación. 2.4.3

DEMANDA DE LA HORA MÁXIMA.

Corresponde a la demanda máxima que se presenta en una hora durante un año completo, y en general se localiza la hora de demanda del máximo día. Para la ciudad de Managua el factor será igual al 150% de la demanda del día promedio, y para las localidades del resto del país, será igual al 250% del mismo día (8). A este porcentaje se le conoce como Factor Máximo Horario (FMH), por lo tanto el caudal máximo diario se puede calcular como: Qmax imo horario



FMH x Q promedio



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2.4.4

DISTRIBUCION Y DENSIDAD POBLACIONAL

Aun cuando las estimaciones de la población de una localidad son necesarias en el diseño, además exige, de estimaciones de la densidad de la población, naturaleza de los ocupantes, y uso de las áreas componentes, a fin de que cada zona de la localidad este adecuadamente servida. La densidad de población se expresa generalmente como el número de habitantes por km2, y varia ampliamente dentro de una localidad a otra. De acuerdo al último censo de población realizado por INEC, la densidad de población por superficie y el promedio de personas por vivienda para el país se muestran en la siguiente tabla (1989): Zona /Departamento Superficie (km ) Población (Hab) República 130,000 4,357,099 Pacifico 18,429 2,467,742 Chinandega 4,926 350,212 León 5,107 336,894 Managua 3,672 1,093,760 Masaya 590 241,354 Granada 929 155,683 Carazo 1,050 149,407 Rivas 2,155 140,432 Central Norte 35,960 1,354,246 Boaco 4,244 136,949 Chontales 6,378 144,635 Jinotega 9,755 257,933 Matagalpa 8,523 383,776 Estelí 2,335 174,894 Madriz 1,602 107,567 Nueva Segovia 3,123 148,492 Atlántico 67,039 535,111 Rio San Juan 7,473 70,143 RAAN 32,159 192,716 RAAS 27,407 272,252

Hab/km 33.52 133.91 71.09 65.97 297.86 409.07 167.58 142.29 65.17 37.66 32.27 22.68 26.44 45.03 74.90 67.15 47.55 7.98 9.39 5.99 9.93

Hab/Vivienda 5.80 5.76 5.85 5.41 5.77 5.81 5.66 5.75 5.99 5.99 6.33 5.97 5.63 6.09 5.92 6.09 6.19 6.33

En las áreas residenciales será conocida la densidad prevista al alcanzar su máximo desarrollo. Las zonas industriales se fijaran aparte, no permitiendo que se superponga con áreas residenciales. Las zonas comerciales quedaran ampliamente descentralizadas. Por todo esto, el trazado de las tuberías principales de la red de distribución pueden proyectarse atendiendo solamente a las necesidades actuales de distribución y con alguna certeza que los futiros cambios en el carácter de los barrios no las harán suficientes.



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2.4.5

BIBLIOGRAFIA

1. AROCHA Simón. Abastecimiento de agua potable. 1999. 2. FAIR, GEYER, OKUN. Abastecimiento de agua y remoción de aguas residuales. Tomo 1. Ingeniería Sanitaria y Aguas Residuales. Editorial Limusa. 1995. 3. HERNÁNDEZ MUÑOZ, Aurelio. Abastecimiento y distribución de agua. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. España. 1999. 4. INAA. Normas técnicas: 1. - Diseño de sistemas de abastecimiento de agua potable en el medio rural. , 2. - Saneamiento básico rural. Gobierno de la Republica de Nicaragua. 2001. 5. INAA. Normas técnicas para el diseño de abastecimiento y potabilizacion del agua (NTON 09003-99). Gobierno de la Republica de Nicaragua. 2001. 6. LOPEZ ALEGRIA, Pedro. Abastecimiento de agua potable y disposición y eliminación de excretas. Instituto Politécnico Nacional. México, 1994. 7. LOPEZ CUALLA, Ricardo Alfredo. Diseño de acueducto y alcantarillado. 2da Edición. Alfaomega. 1999. 8. MCGHEE Terence. Abastecimiento de agua y alcantarillado. Ingeniería Ambiéntal. Sexta edición. McGraw-Hill, 1999. 9. METCALF, Eddy. Tratamiento y depuración de las aguas residuales. Editorial Labor. 1977. 10. MOLINA CABRERA, Carlos Miguel y LOPEZ BONILLA, Francy Lorena. Sistema de abastecimiento de agua potable. Monografía. UNI. Octubre 1997. 11. SÁNCHEZ SEGURA, Araceli. Proyecto de Sistemas de Alcantarillados. Instituto Politécnico Nacional. México, 1995.


Cap.2 Ingsa i Estudio de Poblacion y Consumo

Recommend Documents