Dotación futura de agua
La dotación futura se puede estimar con un incremento anual entre el 0,50% y el 2% de la dotación media diaria, aplicando la fórmula del método geométrico:
Donde:
Df Dotación futura en l/hab-d Do Dotación inicial en l/hab-d d Variación anual de la dotación en porcentaje t Número de años de estudio en años La proyección de la dotación, dotación futura, para cada uno de veinte años considerados para el diseño diseño para para la comun comunidad idad en en estudio estudio se presenta presenta en el Anexo Anexo correspo correspondien ndiente te al Cálculo Hidráulico. La proyección de dotaciones se presenta en la siguiente tabla:
LA DOTACION
El problema de la estimación de la dotación es en fin de cuentas, el de la revisión del consumo futuro, para mejor mejor compre comprensión nsión de de las estimacione estimacioness se expond expondrán rán previame previamente nte los tipos de de consumo consumo existentes existentes en una comunidad urbana y los principales factores que lo afectan. En una comunidad el consumo de agua de urbana puede clasificarse en los siguientes conceptos:
•
•
•
•
•
•
Residencial o doméstico: Dependiendo de la ciudad, puede ser el consumo mayoritario, contiendo el suministro para usos higiénicos, culinarios, limpieza, el riego de jardines y prados (que en algunos lugares puede tener una singular importancia), etc., en casas particulares,. Para este uso deben tenerse en cuenta: el tamaño de la población, las condiciones socioeconómicas, el clima, la cobertura de medidores y las características del alcantarillado existente. Comercial e industrial: Incluye el suministro a instalaciones comerciales, industriales y de oficinas, y en él deberán estudiarse los consumos puntuales o concentrados de demandas, así como realizar un estimativo de los consumos futuros. Su importancia dependerá de las condiciones locales, tales como la existencia de grandes industrias o el porcentaje de industriales que se abastecen autónomamente autónomamente por conducciones y recursos propios. Usos institucionales: Que incluyen los consumos de las instalaciones como hoteles y edificios públicos públicos como: como: hospitale hospitales, s, cárceles, cárceles, etc. así así como como para las escue escuelas las que deberán deberán analiza analizarse rse según las características de concentración de población estudiantil durante el día. Usos públicos: Es el empleado por los servicios de aseo y limpieza de las calles, en el riego de jardines jardines y parques parques públicos, públicos, fuentes, fuentes, etc. Se Se consider considerará ará entre entre el 0 y el 3 % del del consumo consumo medio medio diario doméstico. Uso rural: En caso de que tenga que abastecerse a la población rural, mediante una ampliación del acueducto o directamente con un acueducto veredal, deberán considerarse el censo rural y su futuro y de acuerdo a las características de dicha población estimar el consumo. Pérdidas y derroches: Es el agua que se pierde en la aducción, en usos subsidiarios en el tratamiento, evaporación, debido al mal conteo en contadores y bombas, conexiones no autorizadas, fugas en depósitos y conducciones debido al estado de la red de distribución., etc. Por estos conceptos se puede llegar a "mal utilizar" de un 20 a un 40 % de la dotación bruta, dependiendo general, Los factores que afectan al consumo “per capita” de una ciudad tienen un gran interés, ya que su evaluación aproximada permitirá prever, hasta cierto punto, los valores de este. Los más importantes son los siguientes: o
o
Nivel de de vida vida que incidirá incidirá en el el uso de de aparatos aparatos electrodomé electrodomésticos sticos y en una una higiene higiene y limpieza más refinadas; el consumo será mayor a mayor nivel de vida. Tamaño de la población que probablemente este relacionado con el anterior añadiendo
o o o
o
o o o o o
una mejor calidad en el servicio tanto de abastecimiento como de saneamiento; el consumo será mayor a mayor tamaño t amaño de población. La calidad del sistema de saneamiento que al aumentar, aumentará el consumo. La importancia de las zonas industriales y comerciales de la ciudad. La urbanización de la ciudad en cuanto a existencia de parques mayores o menores, si la urbanización es predominantemente horizontal con jardines particulares o vertical con grandes bloques de apartamentos. Condiciones climáticas puesto que el consumo será tanto mayor cuanto más cálido sea el clima, debido a los “aires acondicionados”, mayor necesidad de riegos, etc. El precio del agua ya que el consumo será menor cuanto mayor sea el precio del agua. La calidad del agua del abastecimiento que a mejor, hará aumentar el consumo. El estado de la red de distribución que afectará a las pérdidas y derroches. El control en los edificios públicos. Las características turísticas de la ciudad.
Una buena práctica en la estimación de la dotación futura consiste en adoptar la producida recientemente en una ciudad que se encuentre, en ese momento, en una situación similar a la que se preve tendrá, en el futuro, la comunidad de estudio. Otro sistema aceptable consiste en determinar la dotación actual (consumo) y prever un aumento anual, más o menos elevado según como se prevea se van a mover las variables enumeradas anteriormente; es frecuente el uso de valores entre el 0,5 y el 2,5% de incremento anual del consumo “per capita”. Más raramente se recurre a realizar una estimación directa considerando los consumidores distribuidos en clases. Sin embargo se realiza en ocasiones para el cálculo del consumo en ciertas zonas particulares de la ciudad, cuya dotación por habitante puede diferir considerablemente de la media, por ejemplo: zonas comerciales o industriales, zonas recreativas, etc. El uso industrial del agua varía mucho según el proceso de fabricación, incluso algunas industrias están dotadas de sistemas de recirculación que reducen notablemente el consumo. Un valor de uso, puede ser el de 2 l/seg/Ha., pero, en cualquier caso, resulta muy interesante una inspección de las industrias y de sus consumos así como de los residuos que originen y sus posibilidade posibilidadess de reciclad reciclado. o. De forma forma similar, similar, es es decir decir caudal caudal por unidad unidad de área o de longitud longitud,, deberá considerarse una demanda mínima contra incendios, esta dependerá del tamaño y densidad de la población, así como de la ubicación de complejos multifamiliares, comerciales o industriales. El modelo expuesto: (CONSUMO ( CONSUMO = POBLACIÓN * DOTACIÓN) da un valor que debe considerarse como un consumo medio a lo largo del año. Sin embargo, en la práctica este consumo no se produce de forma regular, sino que en determinados momentos conocidos como puntas, puntas, el consum consumoo de la la población población será mayor mayor y en otros, otros, notable notablemente mente inferior al medio, medio, puesto puesto que las condic condiciones iones climáticas, climáticas, los los días días y horarios horarios de trabajo trabajo etc., etc., tienden tienden a causar causar amplias variaciones en el consumo de agua. Durante la semana, puede ser que el domingo se produzca el más bajo consumo y el lunes el mayor, así mismo en los meses de verano se generará un consumo medio superior al promedio anual. La semana de máximo consumo se producirá, con frecuencia, en tiempo caluroso y ciertos días superarán a otros en cuanto a demanda de agua. A través del día también se producen producen puntas puntas de de demanda demanda,, dependien dependiendo do de las horas horas en en las que que se da la actividad actividad de la ciudad, habrá una punta por la mañana al comenzar las actividades y otro por la tarde cuando
éstas finalicen, habrá, generalmente un mínimo sobre las 4 de la madrugada correspondiente a las mínimas actividades de la noche. Figura 5. Variación del consumo de agua durante el día en Sheboygan (Wis) E.U. La dotación bruta se establece con la dotación neta mínima afectada por las variaciones climáticas y las perdidas así:
El caudal medio diario Qmd, es el caudal medio calculado para la población proyectada con sus ajustes y la dotación bruta, expresado en l/s:
El caudal máximo diario, QMD, se define como el consumo máximo registrado durante 24 horas en un periodo de un año y el caudal máximo horario, QMH, se define como el consumo máximo registrado durante una hora en un periodo de un año, sin tener en cuenta el caudal de incendio se calculan así:
Goodrich dio la fórmula:
donde p = consumo máximo en % durante el periodo de t días, lo que arroja unos resultados muy parecidos a: o
o
o o
El máximo consumo mensual sea del orden del 125 % del consumo medio anual por mes. El máximo consumo semanal sea del orden del 150 % del consumo medio anual por semana. El máximo consumo diario sea del orden del 180 % del consumo medio anual por día. El máximo consumo horario sea del orden del 160 al 240 % del consumo medio anual por hora. hora.
La variación puede ser tal que en ciertas ciudades son frecuentes puntas horarias del 300 a 400
% y en ciertos casos hasta del 1000 % y más sobre el consumo medio anual por hora. En caso de no disponer de estas medidas debe tenerse en cuenta que los coeficientes punta de una comunidad o zona de la misma: o
o
o
o o
Serán tanto mayores cuanto más pequeña sea esta, ya que hay h ay más homogeneidad en la actividad de sus habitantes. Serán tanto mayores cuanto mas homogénea sea la comunidad o zona (exclusivamente residencial, comercial, etc.). Serán tanto mayores cuanto mejor sea el estado de la red de distribución (menores pérdidas). pérdidas). Serán tanto mayores cuanto más turística sea la comunidad. Quedarán influidos por los grandes consumidores (demanda media mayor a 3 l/s).
Sin embargo, la mejor manera de fijar estos factores punta es la de usar las mediciones de consumo de la propia ciudad que se estudia, que dependerán entonces de todos los factores ya expuestos o apegarse a la normatividad que para nuestro caso se fija en el reglamento de abastecimiento y saneamiento básico, RAS-98, de donde se extractó la siguiente tabla:
Tabla 3. Dotación neta y sus variaciones, perdidas y coeficientes puntas.
DETERMINACIÓN DE LA DOTACIÓN DEL AGUA
RESUMEN La dotación es el consumo diario de agua, que sirve para calcular los caudales de diseño. En este articulo se encuentra datos acerca de la dotación para diferentes usos ( domésticos, industriales, comerciales, etc. )
INTRODUCCIÓN El sistema de abastecimiento público de agua es el conjunto de obras, equipos y servicios destinados al abastecimiento de agua potable de una comunidad para fines de consumo doméstico, servicios públicos, consumo industrial y otros usos. Esa agua suministrada por el sistema deberá ser siempre que sea posible, una cantidad suficiente y de la mejor calidad desde el punto de vista físico, químico y bacteriológico.
UNIDADES DE SISTEMA Un sistema de abastecimiento público de agua comprende diversas unidades: Captación (toma de agua), conducciones principales y secundarias (de agua cruda y de agua depurada), depuración o tratamiento, almacenamiento, (tanques de almacenamiento enterrados, tanques de almacenamiento semi-enterrados, tanques de almacenamiento apoyados, tanques de almacenamiento elevados), distribución (estaciones de bombeo (cuando sean necesarias), de agua cruda, de agua depurada).
ELEMENTOS BÁSICOS Y PARÁMETROS PARA LA ELABORACIÓN DE PROYECTOS Para la implantación de un sistema de abastecimiento público de agua, se hace necesaria la elaboración de estudios y proyectos, con miras a la definición precisa de las obras que se van a emprender. Esas obras deberán tener su capacidad determinada no solamente para las necesidades actuales sino también futuras de la comunidad, previéndose su construcción por etapas. El período de atención de las obras proyectadas, también llamado alcance del plan , varía normalmente entre 10 y 30 años. Para la elaboración del proyecto de un sistema de abastecimiento público de agua, deberán ser reunidos una serie de datos y elementos básicos que posibiliten un perfecto diagnóstico de la localidad que va ser abastecida Por otro lado, se hace necesario el establecimiento de parámetros y criterios orientadores del proyecto en sus diversas fases y se deben fijar entre otros elementos: Etapas de construcción de las obras, dotación diaria de agua per-cápita, volúmenes de agua para fines industriales ( si son muy significativos en relación a los volúmenes totales) , coeficientes de variación de consumo, coeficiente de los días de
mayor consumo y coeficiente de las horas de mayor consumo, número de horas de funcionamiento de cada unidad del sistema; por lo general solamente sistemas de pequeña capacidad dejan de funcionar durante las 24 horas del día.
CONSUMO El consumo de agua es función de una serie de factores inherentes a la propiedad localidad que se abastece y varía de una ciudad a otra, así como podrá variar de un sector de distribución a otro, en una misma ciudad. Los principales factores que influyen el consumo de agua en una localidad pueden ser así resumidos: Clima, nivel de vida de la población, costumbres de la población, sistema de provisión y cobranza (servicio médico o no), calidad del agua suministrada, costo del agua (tarifa), presión en la red de distribución, consumo comercial, consumo industrial, consumo público, perdidas en el sistema, existencia de red de alcantarillados y otros factores Es oportuno hacer énfasis en que la forma de provisión de agua ejerce notable influencia en el consumo total de una ciudad, pues en las localidades donde el consumo es medido por medio de hidrómetros, se constata que el mismo es sensiblemente menor en relación a aquellas ciudades donde tal medición no es efectuada.
Tipos de consumo En el abastecimiento de una localidad, deben ser consideradas varias formas de consumo de agua, que se pueden discriminar así:
Uso doméstico: Descarga del excusado, aseo corporal, cocina, bebida, lavado de ropa, riego de jardines y patios, limpieza en general, lavado de automóviles, aire acondicionado.
Uso comercia comercial: l: Tiendas, bares, restaurantes, estaciones de servicio. Uso industrial: Agua como materia prima, agua consumida en procesamiento industrial, agua utilizada para congelación, agua necesaria para las instalaciones sanitarias, comedores, etc.
Uso público: Limpieza de vías públicas, riego de jardines públicos, fuentes y bebederos, limpieza de la red de alcantarillados sanitarios y de galería de aguas pluviales, edificios públicos, piscinas públicas y recreo, combate contra incendios.
Usos especiales: Combate contra incendios, instalaciones deportivas, ferrocarriles y autobuses, puertos y aeropuertos, estaciones terminales de ómnibus.
Pérdidas y desperdicio desperdicios: s: Pérdidas en el conducto, pérdidas en la depuración, pérdidas en la red de distribución, pérdidas domiciliares, desperdicios.
VARIACIONES DE CONSUMO En un sistema público de abastecimiento de agua, la cantidad de agua consumida varía continuamente en función del tiempo, de las condiciones climáticas, costumbres de la población, etc. Hay meses en que el consumo de agua es mayor en los países tropicales como el Brasil, sobre todo en los meses de verano. Por otro lado, dentro de un mismo mes, existen días en que la demanda de agua asume valores mayores sobre los demás. Durante el día el caudal dado por una red pública varía continuamente. En las horas diurnas el caudal supera el valor medio, alcanzando valores máximos alrededor del medio día. durante el período nocturno el consumo decae, por debajo de la media, presentando valores mínimos en las primeras horas de la madrugada.
DOTACIÓN DE AGUA NECESIDADES DE AGUA DE LAS CIUDADES (por habitante) •
Abastecimiento rural
•
Poblaciones de 3.000 habitantes
125 L/d/hab. 115 L/d/hab.
•
Poblaciones 3.000 a 15.000 habitantes
200 L/d/hab.
Ducha
• •
27,6 L/Pna
Sanitario
35,67 L/Pna
Lavado de manos
6,02 L/Pna
Lavado de platos
27,88 L/Pna
Aseo y vivienda
0,29 L/m 2 día
Consumo propio
6 L/Pna/día
Lavado de ropa
45,89 L/Pna
Poblaciones de 15.000 a 60.000 habitantes 220 L/d/hab. En poblaciones mayores a 60.000 habitantes la dotación para viviendas es de 250 L/Pna/día, válida para vivienda unifamiliares, bifamiliares y multifamiliares ).
En caso de incendio 60 m 3/ hectárea durante un tiempo de 2 horas, con una r eserva mínima de 120 m 3.
DOTACIÓN DE AGUA PARA ALGUNAS INSTALACIONES HOTELES, PENSIONES, HOSPEDAJES Tipo de establecim establecimiento iento Hotel
Dotación diaria 500 litros/alcoba
Pensión
350 litros/alcoba
Hospedaje
25 litros por cada m2 destinado a alcobas
RESTAURANTES Área en m2
Dotación diaria
Hasta 40 m2
2.000 litros
De 41 a 100 m 2
40 litros/m 2
Más de 100 m 2
50 litros/m 2
Nota: en aquellos restaurantes donde también se elaboren alimentos para ser consumidos fuera del local, se calculará una dotación complementaria complementaria aa razón de 8 litros/cubierto preparado para este fin.
PLANTELES EDUCATIVOS Y RESIDENCIAS ESTUDIANTILES Dotación diaria Alumnado externo
40 litros/persona
Alumnado semi-interno
70 litros/persona
Alumnado interno o residente
200 litros/persona
Personal no residente
50 litros/persona
Personal residente
200 litros/persona
CINES, TEATROS, AUDITORIOS Y OTROS Tipo de establecim establecimiento iento
Dotación diaria
Cines, teatros y auditorios
3 litros litros/asiento 30 litros/m2 de área para uso público
Cabarets, casinos y salas de baile Estaciones, velódromos, autódromos, plazas de toros, similares
1 litro/espectador
Circos, hipódromos, parques de atracción y similares
1 litro/espectador más la dotación requerida para animales.
BARES, FUENTES DE SODA, CAFETERÍAS Área del local
Dotación diaria
Hasta 30 m2
1.500 litros
de 31 a 60 m 2
60 litros/ m 2
de 61 a 100 m 2 más de 100 m 2
50 litros/ m 2 40 litros/ m 2
PISCINAS (DE RECIRCULACIÓN Y DE FLUJO CONTINUO ) •
Con recirculación de las aguas de rebose horizontal de piscina.
10 litros/día por cada m2 de proyección
•
Sin recirculación de las aguas de rebose Con flujo continuo de agua
25 litros/día x m2 125 litros/hora x m 3
•
Nota: La dotación de agua para los servicios sanitarios en los desvestideros y cuartos de aseo anexos a las piscinas, se calculará a razón de 30 litros/día por cada m 2 de proyección horizontal de piscina. En aquellos casos en que se contemplen otras actividades recreativas, se aumentará proporcionalmente la dotación.
OFICINAS EN GENERAL La dotación de agua para oficinas se puede estimar a razón de 6 litros/día x m 2 de área útil del local. (También puede aplicarse 40 a 50 litros/persona x día).
DEPÓSITOS La dotación diaria para depósitos de materiales, equipos y artículos manufacturados, se calculará a razón de 0.50 litros/día x m 2 de área útil del local y por cada turno de trabajo de 8 horas o fracción.
Nota: La dotación mínima debe ser de 500 litros/día. Si hay oficinas anexas, calcular su consumo adicionalmente. CARNICERÍAS, COMERCIOS, PESCADERÍAS Y SIMILARES Se calcula a razón de 20 litros/día x m 2 de área del local.
La mínima dotación admisible es de 400 litros/día.
MERCADOS Calcular a razón de 15 litros/día x m 2 de área útil del local. La dotación de agua para locales con instalaciones separadas, tales como restaurantes, cafeterías, comercios, oficinas, etc. se calculará adicionalmente según las normas para cada caso.
BOMBAS DE GASOLINA, ESTACIONES DE SERVICIO, GARAJES Y PARQUEADEROS • •
Para bombas de gasolina Para garaje simple y parqueadero cubierto
800 litros/día x bomba 2 litros/día x m2 de área
(puede asignarse también) •
Para lavado corriente, no automático
•
Para lavado automático
•
Para oficina y venta de repuestos
50 litros/día x carro 8.000 litros/día x unidad de lavado 12.800 litros/día x unidad de lavado 6 litros/día x m2 de área útil
HOSPITALES, CLÍNICAS, CONSULTORIOS Tipo
Dotación diaria •
Hospitales y clínicas con hospitalización
•
Consultorios médicos
•
Clínicas dentales 1.000 litros/día x cada unidad dental.
800 litros/día x cama 500 litros/día x consultorio
RIEGO DE JARDINES La dotación de agua para áreas verdes se calcula a razón de 2 litros/día x m2. No se incluyen áreas pavimentales, andenes, etc.
AGUAS PARA USOS INDUSTRIALES En muchos procesos industriales se requiere agua potable; esto sucede en todas las industrias dedicadas a la elaboración de comestibles y bebidas. Otros procesos no requieren agua potable tales como el enfriamiento de torres de destilación, motores, tanques de trenes, edificaciones, etc.
INDUSTRIAS EN GENERAL •
La dotación de agua para consumo humano se humano se calcula a razón de 80 litros por operario o empleado, por cada turno de 8 horas o fracción.
•
La dotación de agua para el consumo industrial, debe calculares de acuerdo con la naturaleza de la industria y sus procesos de manufactura. (Esta dotación debe ser comprobada por las autoridades sanitarias)
PLANTAS LECHERAS Y SUS ANEXOS
•
Estaciones de recibo y enfriamiento: 1.500 litros por cada 1.000 litros de leche recibida por día. Plantas de pasteurización: 1.500 litros por cada 1.000 litros de leche a pasteurizar por día.
•
Fábricas de mantequilla, queso o leche en polvo: 1.500 litros por cada 1.000 litros de leche a procesar por día.
•
ALOJAMIENTO DE ANIMALES (Caballerizas, establos, porquerizas, gallineros, etc.)
Edificación para:
Dotación
Ganado lechero
120 litros/día x animal
Bovinos
40 litros/día x animal
Ovinos
10 litros/día x animal
Equinos
40 litros/día x animal
Porcinos
10 litros/día x animal
Aves
20 litros/día x cada 100 aves
MATADEROS (PÚBLICOS O PRIVADOS) Se calcula de acuerdo con el número y clase de animales a beneficiar, así:
Clases de animal
Dotación diaria
Bovinos
500 litros/día x animal
Porcinos
300 litros/día x animal
Ovinos y caprinos Aves en general
250 litros/día x animal 16 litros/día x cada 100 aves
LAVANDERÍAS Y SIMILARES •
Lavanderías
•
Lavado en seco, tintorerías y similares
40 litros/kg de ropa 30 litros/kg de ropa
AGRICULTURA Trigo
1.500 m3/tn producto
Arroz
4.000 m3/tn producto
Cereales pobres
1.000 m3/tn producto
Algodón
10.000 m3/tn producto
Riego aspersión en régimen continuo (clima templado)
1,5 m3 h/ha
GANADERÍA GANADER ÍA (por cabeza ganado mayor 60-80 1/día) Hidráulica tipo Frances-Danés
4-20 L/día
Porquerizas con limpieza hidráulica en seco o mixta
2-6 L/día
Ovejas
5 L/día
INDUSTRIAS AGRÍCOLAS
Mantequilla
2 a 4 L/L de leche
Quesería
6 a 10 L/L de leche
Leche en polvo
7 a 17 L/L de leche
Leche de consumo
7 a 11 L/L de leche
Fabricación de sidra (sin embotellado)
4 m3/t de manzana
Lavado de botellas
2 a 6 L/botella
Elaboración de vino
2 L/L de vino
Cervecería (sólo fabricación)
20 a 30 m3/t de malte
Fabrica de malte 1,5 a 3m 3/t cebada Azucarera Fabrica de levadura Fabricación de vinagre
2 a 15 m3/t de remolacha 150 m3/t de levadura 50 L/L de vinagre
Conservas de frutas
12 a 15 m 3/t de fruta
Conservas de legumbres
6 m3/t de legumbres
Conservas de pescado
20 m3/t de pescado
Conservas de carne
70 m3/t de conserva
Fabrica de fécula Fabrica de almidón
15 m3/t de patata 15 a 20 m3/t de maíz
INDUSTRIAS NO AGRÍCOLAS Circuitos: Curtidos
20 a 140 m3/t de producto fabricado
Papeleras: Pasta de papel
300 m 3/t de producto fabricado
Embalaje-cartón
40 m3/t de producto fabricado
Papeles especiales
500 m3/t de producto fabricado
Textil: Algodón (según grado de preparación) Lana (peinaje-blanqueo) Rayón 400 a 1000 m 3/t de producto fabricado
15 a 200 m3/t de producto fabricado 165 m 3/t de producto fabricado
Productos químicos
220 a 1.000 m 3/t de producto fabricado
Refinería de petróleo
0,1 a 40 m3/t de producto fabricado 6 a 300 m3/t de producto fabricado
Acero Acero laminado
400 m3/t de producto fabricado
REFERENCIAS •
MELGUIZO B., Samuel. Fundamentos de Hidráulica e Instalaciones de abasto en las edificaciones. Centro de Publicaciones Universidad Nacional Medellín 1994. Quinta edición, primera parte, pág. 165, 318-326.
•
ACEVEDO A., Antonio Caso. Manual de Hidráulica. Prensa Técnica S.A. Mexico 1976. Págs. 482-485. Manual técnico del agua. SAE depuración de agua degremunt
•
