UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS PURAS CARRERA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA ING ENIERÍA CIVIL
ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO ALCANTARILLADO
UNIDAD DIDÁCTICA II
LA POBLACIÓN Y EL CONSUMO DE AGUA DOCENTE: Ing. Frn! "#$%&' (ARA)ONA PERALES
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
2.1.1 PERIODO DE DISEÑO: Se entiende por periodo de diseño, en cualquier obra de ingeniería civil, al número de años durante los cuales una obra determinada ha de prestar con eficiencia el servicio para el que se diseñó. Los factores que intervienen en la selección del periodo pe riodo de diseño son:
Vida útil de las estructuras equipos
!mpliaciones futuras
"laneación de las etapas de construcción del proecto
#ambios en el desarrollo social económico e conómico de la población
#omportamiento hidr$ulico de las obras cuando estas no est$n funcionando con toda su capacidad.
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
2.1.1 PERIODO DE DISEÑO: Se entiende por periodo de diseño, en cualquier obra de ingeniería civil, al número de años durante los cuales una obra determinada ha de prestar con eficiencia el servicio para el que se diseñó. Los factores que intervienen en la selección del periodo pe riodo de diseño son:
Vida útil de las estructuras equipos
!mpliaciones futuras
"laneación de las etapas de construcción del proecto
#ambios en el desarrollo social económico e conómico de la población
#omportamiento hidr$ulico de las obras cuando estas no est$n funcionando con toda su capacidad.
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
"or tal, para el presente curso el periodo de diseño es el tiempo para el cual se diseña un sistema de abastecimiento de agua potable en particular, de tal manera servir eficientemente a las necesidades de una población tanto en capacidad de agua requerida como tambi%n en el tiempo de servicio. "ara la determinación del periodo de diseño es necesario considerar la funcionabilidad de las obras a diseñar.
Núcleo 01: 2.1.1.1
LA POBLACIÓN
PERIODOS TÍPICOS DE ALGUNAS OBRAS &ados los variados factores determinantes del periodo de diseño, cada uno de los componentes del sistema desde la captación hasta la cone'ión domiciliaria tienen periodos de diseño que pueden ser diferentes. Los periodos de diseño para las obras de un sistema de abastecimiento de agua pueden varias entre () a *) años, por e+emplo:
Núcleo 01:
a)
LA POBLACIÓN
Fuentes superficiales
Sin regulación: deben proveer un caudal mínimo para un periodo de () a ) años
#on regulación: las capacidades de embalse deben basarse en registros de escorrentía de ) a -) años.
Núcleo 01:
a)b)
LA POBLACIÓN
Fuentes subterráneas
l acuífero debe ser capa/ de satisfacer la demanda para una población futura de ) a -) años.
Núcleo 01: c) a)
LA POBLACIÓN
Obras de captación
&ependiendo de la magnitud e importancia de la obra se podr$ utili/ar periodos de diseño entre (* *) años
&iques 0 tomas de (* a * años
&iques 0 represas de -) a *) años
Núcleo 01: d) a)
LA POBLACIÓN
Estaciones de bombeo
! las bombas motores, con una durabilidad relativamente corta cua vida se acorta en muchos casos por ra/ones de un mantenimiento deficiente, conviene asignarle periodos de diseños entre () a (* años.
Las instalaciones edificios pueden ser diseñados, tomando en cuenta las posibilidades de ampliaciones futuras con periodos de diseño de ) a * años
Núcleo 01: e) a)
LA POBLACIÓN
Líneas de aducción
&epender$ en mucho de la magnitud, di$metro, dificultades de e+ecución de obra, costos, etc. 1equiriendo en algunos casos un an$lisis económico. n general un periodo de diseño aconse+able ser$ de ) a 2) años.
Núcleo 01:
f) a)
LA POBLACIÓN
Líneas de impulsión
"ara tuberías con di$metros maores a (3 de ) a * años
Núcleo 01: g) a)
LA POBLACIÓN
Plantas de tratamiento
4eneralmente se da fle'ibilidad para desarrollarse por etapas, lo cual permite estimar periodos de diseño de () a (* años, con posibilidad de ampliaciones futuras para periodos similares.
"ara crecimiento ba+o de ) a -* años
"ara crecimiento alto de () a (* años
Núcleo 01: h) a)
LA POBLACIÓN
Estanques de almacenamiento
Los estanques de concreto permiten tambi%n su construcción por etapas, por lo cual los proectos deben contemplar la posibilidad de desarrollo parcial.
stanques de almacenamiento de concreto de -) a 2) años
stanques de almacenamiento met$lico de ) a -) años
Núcleo 01:
i) a)
LA POBLACIÓN
Redes de distribución
Las redes de distribución deben diseñarse para el completo desarrollo del $rea que sirven. 4eneralmente se estiman periodos de diseño entre (* a ) años, pero cuando la magnitud de la obra lo +ustifique estos periodos pueden hacerse maores de -) a 2) años.
Núcleo 01:
2.1.1.2 2.1.1.1
LA POBLACIÓN
REGLAENTO NACIONAL DE EDI!ICACIONES &e acuerdo al 15 para proectos de agua potable en localidades urbanas, se recomienda como periodos de diseño:
"ara poblaciones de ))) a )))) habitantes se recomienda un periodo de diseño de (* años
"ara poblaciones de m$s de )))) habitantes se recomienda un periodo de diseño de () años
l proectista asumir$ el periodo de años conveniente de acuerdo a su criterio, debiendo reali/ar la fundamentación necesaria de su decisión. "ara ello debe sustentar la realidad económica de la localidad su crecimiento poblacional.
Núcleo 01: 2.1.1." 2.1.1.1
LA POBLACIÓN
OTRA !ORA DE CALCULAR EL PERIODO DE DISEÑO
1.12 2.6(1−) = "d 6 "eriodo de diseño optimo 7años8 d 6 9actor de escala i 6 #osto de oportunidad del capital
OBRA #!"!#;<5 L;5! & ;=">LS;<5 1&S 1S1V<1;< "L!5! & 1!!=;5<
COSTO (),*)).)) 2,*)).)) 2*,))).)) 2,))).)) -*,))).))
i ).( ).( ).( ).( ).(
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
!ACTOR DE ESCALA #!"!#;<5 L;5! & ;=">LS;<5 1&S 1S1V<1;< "L!5! & 1!!=;5<
PERIOD DE DISEÑO () ) ) * (* ) -) 2) ) -*
Pd #$%. &' () ) (* -) )
d ). ).2 ).).? ).2
OBRA
COSTO
( COSTO
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PONDERADO
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(),*)).)) 2,*)).)) 2*,))).)) 2,))).)) -*,))).)) 11)*'''.''
@.@ -.A@ -A.@ ).(A B.2( 1''.''
(A ( (* @ (
(.2B ).2? *.2B (.*A -.?) 12.+1
"or lo tanto utili/aremos un periodo de diseño de ( años
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
2.1.2 2.1.1 ,TODOS DE PRO-ECCIN DE LA POBLACIN: n el presente capitulo se trata de evaluar uno de los aspectos m$s importantes para el abastecimiento de agua potable, así como tambi%n el estudio diseño de las obras de alcantarillado sanitario, por cuanto se trata de determinar la población de servicio para calcular la magnitud de las obras de cada unidad componente del sistema "ara este efecto se deber$ de determinar las tasas de crecimiento de la población en estudio así proectarnos al año de alcance del proecto. n la actualidad resulta f$cil conseguir información actuali/ada a trav%s de los censos nacionales de población vivienda, efectuados por el ;5; 7;nstituto 5acional de stadísticas e ;nform$tica8.
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
"ara la proección de la población e'isten varios m%todos, desde los gr$ficos, los analíticos, los comparativos tambi%n el m%todo racional, este último basado en el número de nacimientos defunciones que deber$ ser proporcionada por las municipalidades, el ministerio de salud otros a los que debe agregar la población flotante producto de las migraciones. Sin tener en cuenta el factor industrial comercial, la población presentara un crecimiento vegetativo, es decir, con espacio oportunidad económica limitados. n este caso, la curva de crecimiento de la población tiene forma de S presenta tres etapas de crecimiento:
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
Núcleo 01:
2.1.2.1 2.1.1.1
LA POBLACIÓN
,TODOS DE ESTIACIN DE LA POBLACIN !UTURA 'isten varias metodologías para la proección de la población, esta población constitue el número de habitantes a quienes se va a prestar servicio, constituendo el par$metro b$sico para el diseño. Los c$lculos de proección de la población deber$n adaptarse a la tendencia del crecimiento en el pasado las perspectivas de desarrollo en el futuro de acuerdo con las necesidades la disponibilidad de los recursos, teniendo en cuenta que estas necesidades sean satisfechas en forma adecuada o eficiente, de tal manera que no se corra el riesgo de sobre dimensionar las obras.
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
>na población puede tener diversas tendencias de crecimiento como por e+emplo: puede tender a un crecimiento aritm%tico, a un crecimiento geom%trico, a un crecimiento como una curva logística o a un crecimiento comparativo con otra ciudad de maor magnitud pero con características similares o tambi%n a un crecimiento de una curva promedio de las curvas anteriores. Los valores de población se obtendr$n para cada etapa de diseño, lo cual servir$ de base para el diseño de las obras componentes de las unidades del sistema. "or otra parte resulta conveniente la identificación de determinadas $reas con características singulares de ocupación, con el ob+eto de fi+ar la población servida en las diferentes etapas singulari/ar las demandas parciales de cada /ona. ntre los m%todos de estimación podemos agrupar estos , de acuerdo a sus características generales en:
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
A. ,TODO GR/!ICO DE TENDENCIAS #onsiste en graficar los datos estadísticos disponibles de la población en estudio en un campo cartesiano, ubicando el año en las abscisas del e+e de coordenadas la población en las ordenadas del e+e de las coordenadas. &e la prolongación de la curva histórica se grafica tomando un promedio gr$fico de las curvas proectadas.
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
Ejemplo:
&eterminar la población de diseño utili/ando el m%todo gr$fico, con los siguientes datos estadísticos: A0 (B-@ (B*( (B?2 (BA(B@? (BB-
Pb3ci45 (*)) (@@)) -)) -(@)) -@)) 2)B))
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
B. A. ,TODO COPARATI6O Se necesita disponer delos datos censales de una población ! los de otras poblaciones C #, las cuales poseen características de crecimiento condición similares a la población !. 4raficamos a escala aritm%tica el tiempo, mientras que los valores de población se llevaran a escala logarítmica.
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
C. A. ,TODOS ANALÍTICOS
"resupone que el c$lculo de la población para una región dad es a+ustable a una curva matem$tica. &entro de estos podemos mencionar: D
=%todo !ritm%tico
D
=%todo 4eom%trico
D
=%todo de la curva normal logística
D
=%todo de los incrementos variables
D
=%todo de los mínimos cuadrados
D
=%todo de la ecuación de segundo grado
Núcleo 01:
C.1
LA POBLACIÓN
,TODO ARIT,TICO ste m%todo se emplea cuando la población se encuentra en un crecimiento intermedio con índice constante 7crecimiento lineal8. #on este m%todo se trata de obtener la tasa de crecimiento promedio, resultado de promediar las tasas de crecimiento en los diferentes periodos. "odr$ tomarse un valor de 1, promedio entre los censos o un valor de 1 entre el primer censo el último censo disponible.
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
= + ( − ) &ónde:
"f 6 "oblación proectada "uc 6 "oblación de último censo r 6 ra/ón de crecimiento uc 6 año del último censo f 6 año de la proección
= −− &ónde:
"ci 6 "oblación del censo inicial ci 6 año del censo inicial
Núcleo 01:
C.2
LA POBLACIÓN
,TODO GEO,TRICO l crecimiento ser$ geom%trico si el aumento de la población es proporcional al tamaño de esta. n este caso el patrón de crecimiento es el mismo que el de inter%s compuesto. s aplicable para poblaciones +óvenes en pleno desarrollo.
= ∗ (1(1 + )( − ) &ónde:
"f 6 6 "oblación proectada "uc 6 "oblación de último censo r 6 ra/ón de crecimiento uc 6 año del último censo f 6 año de la proección
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
La ra/ón de crecimiento se determina con la siguiente fórmula:
1⁄( − ) = −1 &ónde:
"ci 6 "oblación del censo inicial ci 6 año del censo inicial
Núcleo 01:
C."
LA POBLACIÓN
,TODO DE LA CUR6A NORAL LOGISTICA ste m%todo se aplica en poblaciones grandes, en las cuales e'iste un crecimiento tardío con índice decreciente mu cerca al periodo de saturación, nos permite obtener el c$lculo de poblaciones futuras, partiendo de tres puntos equidistantes.
= 1 +(+) &ónde:
"f 6 "oblación proectada "s 6 "oblación de saturación a,b 6 constantes e 6 base de los logaritmos neperianos t 6 cantidad de intervalos iguales de tiempo
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
PROCE!"!E#$O: •
Se establece tres valores de población 7" ), "(, "8 con intervalos iguales de tiempo.
•
"ara aplicar el m%todo de la curva normal logística se deben cumplir las siguientes condiciones:
•
") E " F "(
") G " F "(
Se determina la población de saturación utili/ando la siguiente e'presión:
2 (0 + 2 ) ( )− 2 ∗ ∗ ∗ 0 1 2 1 = (0 ∗ 2) − 12 •
Se determina la constante real Ha3, utili/ando la siguiente formula.
= !0 − 1"
Núcleo 01:
•
LA POBLACIÓN
Se determina la constante real Hb3, utili/ando la siguiente formula.
= !10 ∗∗ (( −− 10))" •
Se determina la cantidad de periodos de tiempo iguales.
) = # $−( % f 6 año de la proección ci 6 año del censo inicial ; 6 ;ntervalo de tiempo •
9inalmente se determina el valor de la población proectada con la formula indicada inicialmente.
Núcleo 01:
C.7
LA POBLACIÓN
,TODO DE LOS INCREENTOS 6ARIABLES "ara aplicar este m%todo es indispensable tener tres datos censales como mínimo, con este m%todo se obtienen valores intermedios entre los resultados obtenidos por los m%todos aritm%tico geom%trico, por tal se considera que el incremento de la población es variable que de esa variación a su ve/ es constante.
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
= + (& ∗ ) + !& ∗ (&2 −1) ∗ ' " ∆
&ónde:
∆
"f 6 "oblación proectada "uc 6 "oblación de último censo m 6 5umero de intervalos interDcensales ∆"
6 ;ncremento de la población
V∆" 6 Variación del incremento de la población
& = ( − ) uc 6 año del último censo f 6 año de la proección ∆t
6 ;ncremento de tiempo
Núcleo 01:
C.&
LA POBLACIÓN
,TODO DE LOS INIOS CUADRADOS ste m%todo se basa específicamente en censos equidistantes en el tiempo, se establece un con+unto de valores de población, e'presados en miles de habitantes, asimismo se determina el valor de la ra/ón de incremento para cada par de poblaciones dadas.
= (*+1 * − * ) &ónde:
Ii 6 1a/ón de crecimiento Ji 6 "oblación
Núcleo 01:
i ( K
n 9#3 <=#edi
% '( ' ' K
'n ;% ; %>5
LA POBLACIÓN
8 ( K
n ;8 ; 8>5
g 8 log ( log log K
log n ; g 8 ; g 8>5
%2 '( ' '- K
'n 2
;% ; % 2>5
%8 '(( ' '- K
'nn ; %8 ; %8>5
% g 8 '( log ( ' log '- log K
'n log n ; % g 8 ; % g 8>5
Núcleo 01: •
LA POBLACIÓN
,TODO ARIT,TICO Se considera que los valores J i e Ii varían linealmente.
= + , Siendo a b coeficientes reales, cuo valor se determinara al resolver el siguiente sistema:
+ -, / − = 0 -, /+-, 2/− -, / = 0
KKKKKKKKKKK.. (
KKKKK..
n algunas ocasiones, la última de estas ecuaciones puede ser reempla/ada por su equivalente:
+ -,,2 / − -,, / = 0
Núcleo 01:
•
LA POBLACIÓN
,TODO GEO,TRICO Los valores de población J i e Ii varían de manera e'ponencial siguiendo la siguiente le:
= , &onde a b son constantes reales calculadas a partir de los datos censales por medio del siguiente sistema de ecuaciones:
+ , −34 = 0 2 ,34 , + 5 , − , = 0
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
n algunas ocasiones, la última de estas ecuaciones puede ser reempla/ada por su equivalente:
2 ,34 , , + 5 − = 0 ntonces a b se determinara mediante:
= 10 = 734
Núcleo 01:
C.+
LA POBLACIÓN
,TODO DE LA ECUACIN DE SEGUNDO GRADO
La población crece de acuerdo a la ecuación de una par$bola su c$lculo se efectúa con un mínimo de tres datos censales de acuerdo a la siguiente formula:
= *2 + * +8 &ónde:
I 6 "oblación "roectada !, C 6 #onstantes de la par$bola # 6 población censal m$s antigua J 6 ;ntervalo de tiempo 7número de años entre datos censales acumulados desde el censo m$s antiguo8
Núcleo 01:
C.+
LA POBLACIÓN
,TODO DE LA PAR/BOLA C?BICA Su c$lculo se determina con la siguiente fórmula
= 0 + 1 * +2 *2 + 9 *9 &ónde:
: − 0 − 1 * −2 *2 − 9 *9 = 0 :; − 0 * − 1 *2 − 2 *9 − 9 *< = 0 :;2 − 0 *2 − 1 *9 − 2 *< − 9 * = 0 :;9 − 0 *9 − 1 *< − 2 * − 9 *6 = 0 Σ
Σ
Σ
Σ
Σ
Σ
Σ
Σ
Σ
Σ
Σ
Σ
Σ
Σ
Σ
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
D.A. ,TODO DE LA ORGANI@ACIN UNDIAL DE LA SALUD Su aplicación se suscribe a aquellas poblaciones que no tienen ningún dato censal. s un m%todo demasiado apro'imado se determina con la siguiente fórmula:
100+ = 0 ! 100 " &ónde:
") 6 dato censal m$s reciente t 6 tiempo en años " 6 coeficiente que depende de la magnitud de la población en estudio
Valores de H"3:
"ara grandes ciudades
" 6 .A)
"ara pequeñas ciudades
" 6 -.))
"ara pueblos aldeas
" 6 .)
Núcleo 01:
LA POBLACIÓN
E. A. ,TODO RACIONAL s un m%todo que est$ basado en el crecimiento vegetativo de una población, así como tambi%n en las migraciones o despla/amientos tanto de ingreso como de salida de habitantes de otros lugares a la población de estudio, se determina con la siguiente fórmula:
8 = (> + %) − (? + @) + 3. &ónde:
#" 6 crecimiento poblacional 5 6 número de nacimientos ; 6 número de inmigrantes & 6 número de defunciones 6 número de emigrantes "flot. 6 población flotante
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
2.2.1 2.1.1 EL CONSUO PROEDIO DE AGUA l complemento necesario para establecer el caudal de diseño es la determinación del consumo total de agua. Se llama consumo de agua al volumen realmente utili/ado por una población, para soportar todos sus requerimientos a sea en sus domicilios o en las actividades comerciales, industriales o en sus centros de traba+o, así como tambi%n en el consumo público como en las dependencias públicas, proectos, empresas públicas, limpie/a pública o en el combate contra incendios. s el volumen de agua utili/ada por una persona en un día se e'presa por lo general en litros por habitante por día 7LthabEdía8.
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
La determinación del consumo total se debe hacer según datos estadísticos del consumo pasado presente de la población o tambi%n bas$ndose en estos mismos datos de otras poblaciones vecinas con características similares. DOTACION DE AGUA
l consumo necesario de agua para soportar todos los requerimientos de una población se determina teniendo en cuenta el estudio o evaluación estadístico real de una persona de la población en estudio est$ determinado por dos factores: D
"or el #onsumo "erD#$pita
D
"or el 5úmero de Mabitantes
Se debe tener presenta a los principales consumidores de agua como son: las industrias, el comercio, las viviendas, la agricultura, etc., aN los que se debe añadir la demanda de agua en caso de incendios.
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
•
CONSUO DE AGUA PERCAPITA Si se divide en -?* días el consumo anual de agua de una población se obtiene el consumo diario este a su ve/ por el número de habitantes, se obtiene el consumo unitario por habitante o consumo perDcapita. l consumo de agua crece con las dimensiones de la población debido a que en poblaciones pequeñas e'isten menos industrias sus viviendas no suelen estar equipadas como en poblaciones maores. !lgunos estudios reali/ados en diferentes regiones de nuestro país han arro+ado los siguientes datos estadísticos:
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
%$O& E&$%!&$!CO&
CO#&'"O '#!$%R!O E %('%
D
#omunidades rurales 7menores a ))) hab.8
?) 0 @) lthEd
D
"oblaciones rurales de ))) a ()))) hab.
@) 0 () lthEd
D
#iudades entre ()))) a *)))) hab.
()) 0 (*) lthEd
D
#iudades entre *)))) a ())))) hab.
() 0 )) lthEd
D
#iudades grandes maores a ())))) hab.
(2) 0 *) lthEd
eniendo en cuenta que el progreso de las instalaciones domesticas lleva consigo una demanda creciente de agua, se debe concluir en: D
"ara poblaciones < a *)))) hab.
(*) lthEd
D
"ara poblaciones > a *)))) hab.
O > a (*) lthEd
eniendo en cuenta las circunstancias locales atendiendo demandas al consumo industrial, tambi%n es necesario en este caso contar con el consumo de las pequeñas industrias talleres.
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
•
DOTACION DE AGUA POR ABITANTE La dotación diaria por habitante se a+ustara a los siguientes valores:
POBLACION ))) a ()))) hab. ()))) a *)))) hab. =aores a *)))) hab.
!RIO () (*) ))
CLIA TEPLADO (*) )) *)
CALIDO (*) )) *)
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
DEANDA CONTRA INCENDIOS
•
D
n poblaciones hasta ()))) hab. 5o se considerara demanda contra incendios, salvo en casos especiales en que se +ustifique por la cantidad calidad de combustible, materiales de construcción e industrias inflamables, etc.
D
n poblaciones de ()))) a ())))) hab. &eber$ preverse este servicio de acuerdo a las características propias de la localidad, consider$ndose la ocurrencia de un siniestro m$'imo en cualquier punto de la red, atendido por dos hidrantes simult$neamente durante dos horas.
D
n poblaciones maores a ())))) hab., se considerara dos siniestros de ocurrencia en forma simult$neas, uno en /ona residencial otro en /ona industrial o comercial, atendi%ndose este último por tres hidrantes.
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
2.2.2 2.1.1 !ACTORES UE A!ECTAN EL CONSUO l consumo de agua est$ en función a una serie de factores inherentes a la propia localidad varía de una ciudad a otra, así como de un sector de distribución a otro de una misma ciudad. Los principales factores que influen en el consumo de agua en una localidad son: D
l clima
D
l nivel de vida de la población
D
Las costumbres de la población
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
D
l sistema de provisión cobran/a
D
La calidad del agua suministrada
D
l costo del agua
D
La presión de la red de distribución
D
l consumo comercial
D
l consumo industrial
D
l consumo público
D
Las p%rdidas en el sistema
D
La e'istencia de red de alcantarillado
D
amaño de la población
D
4asto de riego de +ardines particulares
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
•
CLASI!ICACION DEL CONSUO l consumo se ha clasificado como dom%stico, comercial, industrial, público perdidas desperdicios en el abastecimiento de agua a una determinada localidad que se pueden dar en las diferentes actividades que reali/a el hombre en su vida cotidiana. &entro de estos consumos típicos podemos señalar los siguientes:
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
1. CONSUO DO,STICO l volumen de agua se utili/a en: D
descarga de e'cusados
D
aseo corporal
D
bebida
D
cocina
D
lavado de ropa
D
riego de +ardines patio
D
limpie/a en general
D
lavado de automóviles
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
2. 1. CONSUO COERCIAL
l volumen de agua se utili/a en: D
#entros comerciales
D
iendas
D
Cares cantinas
D
1estaurantes
D
staciones de servicio
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
". 1. CONSUO INDUSTRIAL
l volumen de agua se utili/a en: D
!gua como materia prima
D
9$bricas de bebida
D
!gua consumida en el proceso industrial
D
9$bricas de hielo
D
!gua necesaria para las instalaciones sanitarias de las plantas industriales.
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
7. 1. CONSUO P?BLICO
l volumen de agua se utili/a en: D
Limpie/a de vías publicas
D
1iego de parques públicos
D
9uentes bebederos
D
Limpie/a de la red de alcantarillado sanitario de galerías de aguas pluviales
D
dificios públicos
D
"iscinas públicas recreos
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
&. 1. CONSUOS ESPECIALES
l volumen de agua se utili/a en: D
#ombate contra incendios
D
;nstalaciones deportivas
D
9errocarriles
D
erminales terrestres
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
+. 1. PERDIDAS - DESPERDICIOS
D
"%rdidas operativas
D
"%rdidas en el sistema de distribución
D
"%rdidas en el transporte
D
"%rdidas domiciliarias
D
Las cone'iones clandestinas
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
•
DATOS B/SICOS DEL DISEÑO
Sistema de Distribución Embalse Depósito de servicio I
III
Ducto al depósito de servicio
Ducto a la ciudad
Sistema de Distribución Embalse Filtros I
III Ducto a la ciudad
Ducto a los filtros Depósito de servicio
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN Sistema de Distribución Planta de tratamiento
Campo de pozos I
II Ducto a la ciudad
Sistema de Distribución Bomba de pequeña carga
Río
Bomba de carga elevada
Depósito de servicio
I
II
III
Ducto a los filtros
Ducto al depósito de servicio
Ducto a la ciudad
Filtros
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
ESTRUCTURA
CAPACIDAD REUERIDA
D
1ío o campo de po/os
O ma'. &iario
D
#onducto ;
O ma'. &iario
D
#onducto ;;
O ma'. &iario
D
#onducto ;;;
O ma'. &iario G O incendio
D
Comba de ba+a potencia
O ma'. &iario G 1eserva
D
"lana de tratamiento
O ma'. &iario G 1eserva
D
Comba de alta potencia
O ma'. Morario G 1eserva
D
Sistema de distribución
Oma'.Morario Vs Oma'.&iario GO incendio
Núcleo 0":
ls #$%c%ones del consumo de !u
2.1.1 CAUDAL DE DISEÑO 2.".1 #on el fin de diseñar las estructuras de las diferentes unidades componentes de un sistema de abastecimiento de agua potable alcantarillado sanitario es necesario calcular el caudal apropiado, el cual debe combinar las necesidades de la población de diseño los costos de la construcción de las estructuras. Se deber$ de cumplir los siguientes par$metros para el diseño de las obras de conducción: a8 La velocidad mínima ser$ adoptada de acuerdo a los materiales en suspensión, pero en ningún caso ser$ menor de ).?) msg. b8 La velocidad m$'ima admisible ser$: D
ubos de concreto 6 - msg.
D
ubos de acero "V# 6 * msg.
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
c8 a8 "ara el c$lculo de las tuberías se recomienda la fórmula de =anning, cuando el
conducto traba+a como canal, con los siguientes coeficientes de rugosidad: D
ubos de "V# 6 ).)()
D
ubos de 9P 9P concreto 6 ).)(*
2⁄9 ∗C 1⁄2 ∗B A= &ónde:
O 6 caudal en m-sg. ! 6 $rea de la sección en m 1 6 radio hidr$ulico en m S 6 pendiente n 6 coeficiente de rugosidad
Núcleo 02:
EL CONSUMO Y LA DOTACIÓN
d8a8 "ara el c$lculo de las tuberías que traba+an a presión se recomienda el uso de la fórmula de Ma/en Qilliams, con los siguientes coeficientes: D
9P 9P 6 ())
D
#oncreto 6 (()
D
!cero 6 ()
D
"V# 6 (2)
A = 0.000<26<∗8 ∗ ?2.6 ∗ C0.< &ónde:
O 6 caudal en Ltsg. # 6 coeficiente de Ma/en & 6 di$metro en pulgadas S 6 pendiente en mRm
Núcleo 02:
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•
6/L6ULAS DE AIRE Se colocaran v$lvulas e'tractoras de aire en cada punto alto de las líneas de conducción. #uando la topografía no sea accidentada se colocaran cada .* Rm., como m$'imo en los puntos m$s altos. l dimensionamiento de la v$lvula se determinara en función del caudal presión de la tubería.
Núcleo 02:
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•
6/L6ULAS DE PURGA Se colocaran en los puntos ba+os, teniendo en consideración la calidad del agua conducida la modalidad de funcionamiento de la línea. Las v$lvulas de purga se dimensionar$n de acuerdo a la velocidad de drena+e, siendo recomendable que le di$metro de la v$lvula sea menor que el di$metro de la tubería. DI/ETRO DE LA TUBERÍA
DI/ETRO DE LA 6/6ULA DE PURGA
< 23
=ismo di$metro de la tubería
23 < < (?3
23
> (?3
de la tubería entre 2
Núcleo 02:
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2.".2 2.1.1 6ARIACIONES DEL CONSUO La finalidad de un sistema de abastecimiento de agua es la de suministrar agua a una localidad en forma continua con la presión suficiente a fin de satisfacer necesidades sanitarias, sociales, económicas de confort, propiciando así su desarrollo. "ara lograr estos ob+etivos es necesario que cada una de las partes que constituen el sistema est% satisfactoriamente diseñada adaptada al con+unto para que sean funcionales, esto implica el conocimiento cabal del funcionamiento del sistema, de acuerdo a las variaciones en los consumos de agua que ocurrir$n para diferentes tiempos durante el periodo de diseño previsto.
Núcleo 02:
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Los consumos de agua en una localidad muestran variaciones estacionales, mensuales fundamentalmente diarias horarias, estas variaciones pueden e'presarse en forma porcentual con respecto al consumo medio. 5ormalmente se debe considerar tres tipos de caudales, como son: D
#audal medio
D
#audal m$'imo diario
D
#audal m$'imo horario
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CAUDAL EDIO DIARIO
•
s el caudal promedio obtenido de un año de registros es la base para la estimación del caudal m$'imo diario del m$'imo horario. ste caudal, e'presado en litros por segundo se obtiene de la siguiente manera:
A& = ? ∗ &ónde:
O m 6 #audal medio 7LhEd8 & 6 &otación 7LhEd8 " 6 "oblación 7hab.8 d 6 &ía 7sg.8
Núcleo 02:
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CAUDAL /IO DIARIO
•
s la demanda m$'ima que se presenta en un día del año. n otras palabras, representa el día de maor consumo en el año se calcula según la siguiente e'presión:
A& = D1 ∗ A& &ónde:
O md 6 #audal m$'imo diario 7LhEd8 T( 6 coeficiente de compensación diaria del caudal medio que en el "erú varía entre (.) a (.*)U se recomienda usar (.D
"ara poblaciones de ))) a ()))) hab.
(.*)
D
"ara poblaciones maores a ()))) hab.
(.)
O m 6#audal medio 7LhEd8
Núcleo 02:
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•
CAUDAL /IO ORARIO #orresponde a la demanda m$'ima que se presenta en una hora durante un año completo se calcula empleando un coeficiente T como recomienda el 15:
A&E = D2 ∗ A& A&E = D1 ∗ D2 ∗ A& l 15 establece los siguientes valores para T : D
"ara poblaciones de ))) a ()))) hab.
.*
D
"ara poblaciones maores de ()))) hab.
(.@
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EEPLO NF '1: &eterminar los caudales de diseño de un proecto de agua potable desage. "ara el dato de población que se muestra a continuación: &atos:
"f 6 *@A?A hab. #lima 6 templado
•
&el siguiente cuadro obtenemos la dotación:
POBLACIN ))) a ()))) hab. ()))) a *)))) hab. =aores a *)))) hab.
&otación 6 *) LhEd
!RIO () (*) ))
CLIA TEPLADO (*) )) *)
C/LIDO (*) )) *)
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•
&eterminamos el caudal medio
A& = ? ∗ ∗ FG6G A& = 20F6<00 A& = 1G0.0< 4
Núcleo 02:
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•
&eterminamos el caudal m$'imo diario
A& = D1 ∗ A& A& = 1.9 ∗1G0.0< A& = 221.0 4 ste resultado sirve para diseñar las obras de captación, la línea de conducción para dimensionar el reservorio. n algunos casos nos sirve tambi%n para el diseño de las plantas de tratamiento de agua potable.
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•
&eterminamos el caudal m$'imo horario
A&E = D2 ∗ A& A&E = 1.F0 ∗221.0 A&E = 9HG.FH 4 ste resultado nos sirve para diseñar las redes de agua potable, redes del sistema de alcantarillado sanitario plantas de tratamiento de aguas servidas.
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EEPLO NF '2: n una ciudad de la costa, con una población de B@2- habitantes, se reali/a curvas de variación horaria de los consumos de agua. &eterminar las variaciones del consumo el consumo perDc$pita. M<1! #<5S>=< ltsg
&atos:
) )
)
2 ? @ () ( (2 (? (@ ) 2 ) ( - - -? - - ) ) ) )
"f 6 B@2- hab. #lima 6 c$lido
Núcleo 02:
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•
&el siguiente cuadro obtenemos la dotación:
POBLACIN ))) a ()))) hab. ()))) a *)))) hab. =aores a *)))) hab.
&otación 6 (*) LhEd
!RIO () (*) ))
CLIA TEPLADO (*) )) *)
C/LIDO (*) )) *)
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•
&eterminamos el gasto promedio
A& = ? ∗ ∗ HF<9 A& = 10F6<00 A& = 1G.0H 4
Núcleo 02:
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•
&eterminamos el caudal m$'imo diario
A& = D1 ∗ A& A& = 1.9 ∗ 1G.0H A& = 22.22 4
Núcleo 02:
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&eterminamos el caudal m$'imo horario
A&E = D2 ∗ A& A&E = 2.0∗ 22.22 A&E = . 4
