Unidad Didáctica

UNIVERSIDAD ANDINA NSTOR CCERES VELSQUEZFACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS PURAS

CARRERA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

ABASTECIMIENTO DE AGUA ABASTECIMIENTO DE AGUA

Y ALCANTARILLADO

UNIDAD DIDCTICA II

DOCENTE:

Ing. Franz Joseph BARAHONA PERALES

CONSUMO DE AGUALA POBLACIN Y EL CONSUMO DE AGUA

Ncleo Ncleo Ncleo Ncleo 01: 01: 01: 01: LA POBLACINLA POBLACINLA POBLACINLA POBLACIN

2.1.1 PERIODO DE DISEO:

Se entiende por periodo de diseo, en cualquier obra de ingeniera civil, al

nmero de aos durante los cuales una obra determinada ha de prestar con

eficiencia el servicio para el que se dise.

Los factores que intervienen en la seleccin del periodo de diseo son:

Vida til de las estructuras y equipos

Ampliaciones futuras

Planeacin de las etapas de construccin del proyecto

Cambios en el desarrollo social y econmico de la poblacin

Comportamiento hidrulico de las obras cuando estas no estn funcionando con

toda su capacidad.


Por tal, para el presente curso el periodo de diseo es el tiempo para el cual se

disea un sistema de abastecimiento de agua potable en particular, de tal

manera servir eficientemente a las necesidades de una poblacin tanto en

capacidad de agua requerida como tambin en el tiempo de servicio.

Para la determinacin del periodo de diseo es necesario considerar la

funcionabilidad de las obras a disear.


2.1.1.1 PERIODOS TPICOS DE ALGUNAS OBRAS

Dados los variados factores determinantes del periodo de diseo, cada uno de

los componentes del sistema desde la captacin hasta la conexin domiciliaria

tienen periodos de diseo que pueden ser diferentes.

Los periodos de diseo para las obras de un sistema de abastecimiento de agua

pueden varias entre 10 a 50 aos, por ejemplo:


a) Fuentes superficiales

Sin regulacin: deben proveer un caudal mnimo para un periodo de 10 a

20 aos

Con regulacin: las capacidades de embalse deben basarse en registros de

escorrenta de 20 a 30 aos.


a) Fuentes subterrneas

El acufero debe ser capaz de satisfacer la demanda para una poblacin futura de

20 a 30 aos.

b)


a) Obras de captacin

Dependiendo de la magnitud e importancia de la obra se podr utilizar

periodos de diseo entre 15 y 50 aos

Diques tomas de 15 a 25 aos

Diques represas de 30 a 50 aos

c)


a) Estaciones de bombeo

A las bombas y motores, con una durabilidad relativamente corta y cuya

vida se acorta en muchos casos por razones de un mantenimiento

deficiente, conviene asignarle periodos de diseos entre 10 a 15 aos.

Las instalaciones y edificios pueden ser diseados, tomando en cuenta las

posibilidades de ampliaciones futuras y con periodos de diseo de 20 a 25

aos

d)


a) Lneas de aduccin

Depender en mucho de la magnitud, dimetro, dificultades de ejecucin de obra,

costos, etc. Requiriendo en algunos casos un anlisis econmico. En general un

periodo de diseo aconsejable ser de 20 a 40 aos.

e)


a) Lneas de impulsin

Para tuberas con dimetros mayores a 12 de 20 a 25 aos

f)


a) Plantas de tratamiento

Generalmente se da flexibilidad para desarrollarse por etapas, lo cual

permite estimar periodos de diseo de 10 a 15 aos, con posibilidad de

ampliaciones futuras para periodos similares.

Para crecimiento bajo de 20 a 35 aos

Para crecimiento alto de 10 a 15 aos

g)


a) Estanques de almacenamiento

Los estanques de concreto permiten tambin su construccin por etapas,

por lo cual los proyectos deben contemplar la posibilidad de desarrollo

parcial.

Estanques de almacenamiento de concreto de 30 a 40 aos

Estanques de almacenamiento metlico de 20 a 30 aos

h)


a) Redes de distribucin

Las redes de distribucin deben disearse para el completo desarrollo del rea

que sirven. Generalmente se estiman periodos de diseo entre 15 a 20 aos, pero

cuando la magnitud de la obra lo justifique estos periodos pueden hacerse

mayores de 30 a 40 aos.

i)


2.1.1.1 REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES

De acuerdo al RNE para proyectos de agua potable en localidades urbanas, se

recomienda como periodos de diseo:

Para poblaciones de 2000 a 20000 habitantes se recomienda un periodo

de diseo de 15 aos

Para poblaciones de ms de 20000 habitantes se recomienda un periodo

de diseo de 10 aos

El proyectista asumir el periodo de aos conveniente de acuerdo a su criterio,

debiendo realizar la fundamentacin necesaria de su decisin. Para ello debe

sustentar la realidad econmica de la localidad y su crecimiento poblacional.

2.1.1.2


2.1.1.1 OTRA FORMA DE CALCULAR EL PERIODO DE DISEO

= 2.6(1 )1.12

Pd = Periodo de diseo optimo (aos)

d = Factor de escala

i = Costo de oportunidad del capital

OBRA COSTO i

CAPTACION 10,500.00 0.12

LINEA DE IMPULSION 4,500.00 0.12

REDES 45,000.00 0.12

RESERVORIO 24,000.00 0.12

PLANTA DE TRATAMIENTO 35,000.00 0.12

2.1.1.3


Por lo tanto utilizaremos un periodo de diseo de 12 aos

FACTOR DE ESCALA PERIOD DE DISEO Pd mx. 50 d

CAPTACION 10 20 10 0.2

LINEA DE IMPULSION 20 25 20 0.4

REDES 15 20 15 0.3

RESERVORIO 30 40 30 0.6

PLANTA DE TRATAMIENTO 20 35 20 0.4

OBRA COSTO % COSTO Pd PONDERADO

CAPTACION 10,500.00 8.82 17 1.49

LINEA DE IMPULSION 4,500.00 3.78 12 0.46

REDES 45,000.00 37.82 15 5.49

RESERVORIO 24,000.00 20.17 8 1.57

PLANTA DE TRATAMIENTO 35,000.00 29.41 12 3.60

119,000.00 100.00 12.61


2.1.1 MTODOS DE PROYECCIN DE LA POBLACIN:

En el presente capitulo se trata de evaluar uno de los aspectos ms importantes

para el abastecimiento de agua potable, as como tambin el estudio y diseo

de las obras de alcantarillado sanitario, por cuanto se trata de determinar la

poblacin de servicio para calcular la magnitud de las obras de cada unidad

componente del sistema

Para este efecto se deber de determinar las tasas de crecimiento de la

poblacin en estudio y as proyectarnos al ao de alcance del proyecto.

En la actualidad resulta fcil conseguir informacin actualizada a travs de los

censos nacionales de poblacin y vivienda, efectuados por el INEI (Instituto

Nacional de Estadsticas e Informtica).

2.1.2


Para la proyeccin de la poblacin existen varios mtodos, desde los grficos,

los analticos, los comparativos y tambin el mtodo racional, este ltimo

basado en el nmero de nacimientos y defunciones que deber ser

proporcionada por las municipalidades, el ministerio de salud y otros a los que

debe agregar la poblacin flotante producto de las migraciones.

Sin tener en cuenta el factor industrial y comercial, la poblacin presentara un

crecimiento vegetativo, es decir, con espacio y oportunidad econmica

limitados. En este caso, la curva de crecimiento de la poblacin tiene forma de

S y presenta tres etapas de crecimiento:


2.1.1.1 MTODOS DE ESTIMACIN DE LA POBLACIN FUTURA

Existen varias metodologas para la proyeccin de la poblacin, esta poblacin

constituye el nmero de habitantes a quienes se va a prestar servicio,

constituyendo el parmetro bsico para el diseo.

Los clculos de proyeccin de la poblacin debern adaptarse a la tendencia del

crecimiento en el pasado y las perspectivas de desarrollo en el futuro de

acuerdo con las necesidades y 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.

2.1.2.1


Una poblacin puede tener diversas tendencias de crecimiento como por

ejemplo: puede tender a un crecimiento aritmtico, a un crecimiento

geomtrico, a un crecimiento como una curva logstica o a un crecimiento

comparativo con otra ciudad de mayor magnitud pero con caractersticas

similares o tambin a un crecimiento de una curva promedio de las curvas

anteriores.

Los valores de poblacin se obtendrn para cada etapa de diseo, lo cual

servir de base para el diseo de las obras componentes de las unidades del

sistema. Por otra parte resulta conveniente la identificacin de determinadas

reas con caractersticas singulares de ocupacin, con el objeto de fijar la

poblacin servida en las diferentes etapas y singularizar las demandas parciales

de cada zona.

Entre los mtodos de estimacin podemos agrupar estos , de acuerdo a sus

caractersticas generales en:


A. MTODO GRFICO DE TENDENCIAS

Consiste en graficar los datos estadsticos disponibles de la poblacin en

estudio en un campo cartesiano, ubicando el ao en las abscisas del eje de

coordenadas y la poblacin en las ordenadas del eje de las coordenadas.

De la prolongacin de la curva histrica se grafica tomando un promedio

grfico de las curvas proyectadas.


Ejemplo:

Determinar la poblacin de diseo utilizando el mtodo grfico, con los

siguientes datos estadsticos:

Ao Poblacin

1938 12500

1951 18800

1964 22300

1973 31800

1986 38200

1993 40900


A. MTODO COMPARATIVO

Se necesita disponer delos datos censales de una poblacin A y los de otras

poblaciones B y C, las cuales poseen caractersticas de crecimiento y condicin

similares a la poblacin A.

Graficamos a escala aritmtica el tiempo, mientras que los valores de poblacin

se llevaran a escala logartmica.

B.


A. MTODOS ANALTICOS

Presupone que el clculo de la poblacin para una regin dad es ajustable a una

curva matemtica. Dentro de estos podemos mencionar:

- Mtodo Aritmtico

- Mtodo Geomtrico

- Mtodo de la curva normal logstica

- Mtodo de los incrementos variables

- Mtodo de los mnimos cuadrados

- Mtodo de la ecuacin de segundo grado

C.


C.1 MTODO ARITMTICO

Este mtodo se emplea cuando la poblacin se encuentra en un crecimiento

intermedio con ndice constante (crecimiento lineal).

Con este mtodo se trata de obtener la tasa de crecimiento promedio,

resultado de promediar las tasas de crecimiento en los diferentes periodos.

Podr tomarse un valor de R, promedio entre los censos o un valor de R entre

el primer censo y el ltimo censo disponible.


= + ( )

Dnde: Pf = Poblacin proyectada

Puc = Poblacin de ltimo censo

r = razn de crecimiento

Tuc = ao del ltimo censo

Tf = ao de la proyeccin

=

Dnde: Pci = Poblacin del censo inicial

Tci = ao del censo inicial


C.2 MTODO GEOMTRICO

El crecimiento ser geomtrico si el aumento de la poblacin es proporcional al

tamao de esta. En este caso el patrn de crecimiento es el mismo que el de

inters compuesto. Es aplicable para poblaciones jvenes en pleno desarrollo.

= (1 + )( )



r = razn de crecimiento




La razn de crecimiento se determina con la siguiente frmula:

= 1 ( ) 1

Dnde: Pci = Poblacin del censo inicial



C.3 MTODO DE LA CURVA NORMAL LOGISTICA

Este mtodo se aplica en poblaciones grandes, en las cuales existe un

crecimiento tardo con ndice decreciente muy cerca al periodo de saturacin,

nos permite obtener el clculo de poblaciones futuras, partiendo de tres puntos

equidistantes.

= 1 + (+ )


Ps = Poblacin de saturacin

a,b = constantes

e = base de los logaritmos neperianos

t = cantidad de intervalos iguales de tiempo


PROCEDIMIENTO:

Se establece tres valores de poblacin (P0, P1, P2) con intervalos iguales de

tiempo.

Para aplicar el mtodo de la curva normal logstica se deben cumplir las

siguientes condiciones:

P0 * P2 P12

P0 + P2 2P1

Se determina la poblacin de saturacin utilizando la siguiente expresin:

= (2 0 1 2) 12(0 + 2)

(0 2) 12

Se determina la constante real a, utilizando la siguiente formula.

= !0 1"


Se determina la constante real b, utilizando la siguiente formula.

= !0 ( 1)1 ( 0)"

Se determina la cantidad de periodos de tiempo iguales.

= # $ ( )%



I = Intervalo de tiempo

Finalmente se determina el valor de la poblacin proyectada con la formula indicada

inicialmente.


C.4 MTODO DE LOS INCREMENTOS VARIABLES

Para aplicar este mtodo es indispensable tener tres datos censales como

mnimo, con este mtodo se obtienen valores intermedios entre los resultados

obtenidos por los mtodos aritmtico y geomtrico, por tal se considera que el

incremento de la poblacin es variable y que de esa variacin a su vez es

constante.


= + (& ) + !& (& 1)2 '"



m = Numero de intervalos inter-censales

P = Incremento de la poblacin

VP = Variacin del incremento de la poblacin

& = ( )



t = Incremento de tiempo


C.5 MTODO DE LOS MINIMOS CUADRADOS

Este mtodo se basa especficamente en censos equidistantes en el tiempo, se

establece un conjunto de valores de poblacin, expresados en miles de

habitantes, asimismo se determina el valor de la razn de incremento para

cada par de poblaciones dadas.

) = (*+1 *)*

Dnde: Yi = Razn de crecimiento

Xi = Poblacin


i x y log y x2 xy x log y

1 x1 y1 log y1 x12 x1y1 x1 log y1



n xn yn log yn xn2 xnyn xn log yn

suma x y log y x2 xy x log y

promedio x/n y/n log y/n x2/n xy/n x log y/n


MTODO ARITMTICO

Se considera que los valores Xi e Yi varan linealmente.

+ = + , Siendo a y b coeficientes reales, cuyo valor se determinara al resolver el

siguiente sistema:

+ -, / + = 0.. 1

-, / + -,2

/ -,+ / = 0 .. 2

En algunas ocasiones, la ltima de estas ecuaciones puede ser reemplazada por

su equivalente:

+ -, 2, / -,+, / = 0


MTODO GEOMTRICO

Los valores de poblacin Xi e Yi varan de manera exponencial siguiendo la

siguiente ley:

+ = , Donde a y b son constantes reales calculadas a partir de los datos censales por

medio del siguiente sistema de ecuaciones:

1 + 2 , 34+

= 0

1 + 2 5,2, 6 ,34+

, = 0


En algunas ocasiones, la ltima de estas ecuaciones puede ser reemplazada por

su equivalente:

1 , + 2 5,2

6 ,34+

= 0

Entonces a y b se determinara mediante:

= 101 = 2/34


C.6 MTODO DE LA ECUACIN DE SEGUNDO GRADO

La poblacin crece de acuerdo a la ecuacin de una parbola y su clculo se efecta

con un mnimo de tres datos censales de acuerdo a la siguiente formula:

) = 1*2 + 2* + 8 Dnde: Y = Poblacin Proyectada

A, B = Constantes de la parbola

C = poblacin censal ms antigua

X = Intervalo de tiempo (nmero de aos entre datos censales

acumulados desde el censo ms antiguo)


C.6 MTODO DE LA PARBOLA CBICA

Su clculo se determina con la siguiente frmula

) = 0 + 1* + 2*2 + 3*3 Dnde:

) 0 1* 2*2 3*3 = 0 X) 0* 1*2 2*3 3*4 = 0

X2) 0*2 1*3 2*4 3*5 = 0 X3) 0*3 1*4 2*5 3*6 = 0


A. MTODO DE LA ORGANIZACIN MUNDIAL DE LA SALUD

Su aplicacin se suscribe a aquellas poblaciones que no tienen ningn dato censal.

Es un mtodo demasiado aproximado y se determina con la siguiente frmula:

= 0 !100 + 100 "

Dnde: P0 = dato censal ms reciente

t = tiempo en aos

P = coeficiente que depende de la magnitud de la poblacin en

estudio

Valores de P:

Para grandes ciudades P = 2.70

Para pequeas ciudades P = 3.00

Para pueblos y aldeas P = 2.20

D.


A. MTODO RACIONAL

Es un mtodo que est basado en el crecimiento vegetativo de una poblacin, as

como tambin en las migraciones o desplazamientos tanto de ingreso como de

salida de habitantes de otros lugares a la poblacin de estudio, se determina con

la siguiente frmula:

8 = (> + %) (? + @) + 3 . Dnde: CP = crecimiento poblacional

N = nmero de nacimientos

I = nmero de inmigrantes

D = nmero de defunciones

E = nmero de emigrantes

Pflot. = poblacin flotante

E.

DOTACINDOTACINDOTACINDOTACIN

Ncleo 02: Ncleo 02: Ncleo 02: Ncleo 02: EL CONSUMO Y LA EL CONSUMO Y LA EL CONSUMO Y LA EL CONSUMO Y LA


2.1.1 EL CONSUMO PROMEDIO DE AGUA

El complemento necesario para establecer el caudal de diseo es la determinacin del

consumo total de agua.

Se llama consumo de agua al volumen realmente utilizado por una poblacin, para

soportar todos sus requerimientos ya sea en sus domicilios o en las actividades

comerciales, industriales o en sus centros de trabajo, as como tambin en el consumo

pblico como en las dependencias pblicas, proyectos, empresas pblicas, limpieza

pblica o en el combate contra incendios.

Es el volumen de agua utilizada por una persona en un da y se expresa por lo general en litros

por habitante y por da (Lt/hab*da).

2.2.1



DOTACINDOTACINDOTACINDOTACINLa determinacin del consumo total se debe hacer segn datos estadsticos del

consumo pasado y presente de la poblacin o tambin basndose en estos mismos

datos de otras poblaciones vecinas con caractersticas similares.

DOTACION DE AGUA

El consumo necesario de agua para soportar todos los requerimientos de una

poblacin y se determina teniendo en cuenta el estudio o evaluacin

estadstico real de una persona de la poblacin en estudio est determinado

por dos factores:

- Por el Consumo Per-Cpita

- Por el Nmero de Habitantes

Se debe tener presenta a los principales consumidores de agua como son: las

industrias, el comercio, las viviendas, la agricultura, etc., a< los que se debe

aadir la demanda de agua en caso de incendios.




CONSUMO DE AGUA PER-CAPITA

Si se divide en 365 das el consumo anual de agua de una poblacin se obtiene

el consumo diario y este a su vez por el nmero de habitantes, se obtiene el

consumo unitario por habitante o consumo per-capita.

El consumo de agua crece con las dimensiones de la poblacin debido a que en

poblaciones pequeas existen menos industrias y sus viviendas no suelen estar

equipadas como en poblaciones mayores.

Algunos estudios realizados en diferentes regiones de nuestro pas han

arrojado los siguientes datos estadsticos:




DATOS ESTADISTICOS CONSUMO UNITARIO DE AGUA

- Comunidades rurales (menores a 2000 hab.) 60 80 lt/h*d

- Poblaciones rurales de 2000 a 10000 hab. 80 120 lt/h*d

- Ciudades entre 10000 a 50000 hab. 100 150 lt/h*d

- Ciudades entre 50000 a 100000 hab. 120 200 lt/h*d

- Ciudades grandes mayores a 100000 hab. 140 250 lt/h*d

Teniendo en cuenta que el progreso de las instalaciones domesticas lleva

consigo una demanda creciente de agua, se debe concluir en:

- Para poblaciones < a 50000 hab. 150 lt/h*d

- Para poblaciones > a 50000 hab. Q > a 150 lt/h*d

Teniendo en cuenta las circunstancias locales y atendiendo demandas al

consumo industrial, tambin es necesario en este caso contar con el consumo

de las pequeas industrias y talleres.




DOTACION DE AGUA POR HABITANTE

La dotacin diaria por habitante se ajustara a los siguientes valores:

POBLACION CLIMA

FRIO TEMPLADO CALIDO

2000 a 10000 hab. 120 150 150

10000 a 50000 hab. 150 200 200

Mayores a 50000 hab. 200 250 250




DEMANDA CONTRA INCENDIOS

- En poblaciones hasta 10000 hab. No se considerara demanda contra

incendios, salvo en casos especiales en que se justifique por la cantidad y

calidad de combustible, materiales de construccin e industrias inflamables,

etc.

- En poblaciones de 10000 a 100000 hab. Deber preverse este servicio de

acuerdo a las caractersticas propias de la localidad, considerndose la

ocurrencia de un siniestro mximo en cualquier punto de la red, atendido

por dos hidrantes simultneamente durante dos horas.

- En poblaciones mayores a 100000 hab., se considerara dos siniestros de ocurrencia

en forma simultneas, uno en zona residencial y otro en zona industrial o comercial,

atendindose este ltimo por tres hidrantes.




2.1.1 FACTORES QUE AFECTAN EL CONSUMO

El consumo de agua est en funcin a una serie de factores inherentes a la propia

localidad y vara de una ciudad a otra, as como de un sector de distribucin a otro de

una misma ciudad.

Los principales factores que influyen en el consumo de agua en una localidad son:

- El clima

- El nivel de vida de la poblacin

- Las costumbres de la poblacin

2.2.2




- El sistema de provisin y cobranza

- La calidad del agua suministrada

- El costo del agua

- La presin de la red de distribucin

- El consumo comercial

- El consumo industrial

- El consumo pblico

- Las prdidas en el sistema

- La existencia de red de alcantarillado

- Tamao de la poblacin

- Gasto de riego de jardines particulares




CLASIFICACION DEL CONSUMO

El consumo se ha clasificado como domstico, comercial, industrial, pblico y

perdidas y desperdicios en el abastecimiento de agua a una determinada

localidad y que se pueden dar en las diferentes actividades que realiza el

hombre en su vida cotidiana.

Dentro de estos consumos tpicos podemos sealar los siguientes:




1. CONSUMO DOMSTICO

El volumen de agua se utiliza en:

- descarga de excusados

- aseo corporal

- bebida

- cocina

- lavado de ropa

- riego de jardines y patio

- limpieza en general

- lavado de automviles




1. CONSUMO COMERCIAL


- Centros comerciales

- Tiendas

- Bares y cantinas

- Restaurantes

- Estaciones de servicio

2.




1. CONSUMO INDUSTRIAL


- Agua como materia prima

- Fbricas de bebida

- Agua consumida en el proceso industrial

- Fbricas de hielo

- Agua necesaria para las instalaciones sanitarias de las plantas

industriales.

3.




1. CONSUMO PBLICO


- Limpieza de vas publicas

- Riego de parques pblicos

- Fuentes y bebederos

- Limpieza de la red de alcantarillado sanitario y de galeras de

aguas pluviales

- Edificios pblicos

- Piscinas pblicas y recreos

4.




1. CONSUMOS ESPECIALES


- Combate contra incendios

- Instalaciones deportivas

- Ferrocarriles

- Terminales terrestres

5.




1. PERDIDAS Y DESPERDICIOS

- Prdidas operativas

- Prdidas en el sistema de distribucin

- Prdidas en el transporte

- Prdidas domiciliarias

- Las conexiones clandestinas

6.




Embalse

I

Depsitode servicio

Ducto al depsitode servicio

Ducto a la ciudad

Sistema de Distribucin

III

Embalse

I

Depsitode servicio

Ducto a los filtros Ducto a la ciudad


III

Filtros

DATOS BSICOS DEL DISEO




Campo de pozos

I

Planta de tratamiento

Ducto a la ciudad


II

Ro

I

Bomba depequea carga


Ducto a la ciudadIII

Depsitode servicio

Bomba decarga elevada

Filtros

IIDucto al depsito

de servicioDucto a los

filtros




ESTRUCTURA CAPACIDAD REQUERIDA

- Ro o campo de pozos Q max. Diario

- Conducto I Q max. Diario

- Conducto II Q max. Diario

- Conducto III Q max. Diario + Q incendio

- Bomba de baja potencia Q max. Diario + Reserva

- Plana de tratamiento Q max. Diario + Reserva

- Bomba de alta potencia Q max. Horario + Reserva

- Sistema de distribucin Qmax.Horario Vs Qmax.Diario +Q incendio

consumo de aguaconsumo de aguaconsumo de aguaconsumo de agua

Ncleo 03: Ncleo 03: Ncleo 03: Ncleo 03: las variaciones del las variaciones del las variaciones del las variaciones del

consumo de aguaconsumo de aguaconsumo de aguaconsumo de agua

2.1.1 CAUDAL DE DISEO

Con el fin de disear las estructuras de las diferentes unidades componentes de un

sistema de abastecimiento de agua potable y alcantarillado sanitario es necesario

calcular el caudal apropiado, el cual debe combinar las necesidades de la poblacin de

diseo y los costos de la construccin de las estructuras.

Se deber de cumplir los siguientes parmetros para el diseo de las obras de

conduccin:

a) La velocidad mnima ser adoptada de acuerdo a los materiales en suspensin,

pero en ningn caso ser menor de 0.60 m/sg.

b) La velocidad mxima admisible ser:

- Tubos de concreto = 3 m/sg.

- Tubos de acero y PVC = 5 m/sg.

2.3.1




a) Para el clculo de las tuberas se recomienda la frmula de Manning, cuando el

conducto trabaja como canal, con los siguientes coeficientes de rugosidad:

- Tubos de PVC = 0.010

- Tubos de F F y concreto = 0.015

A = 1 B2 3 C1 2

Dnde: Q = caudal en m3/sg.

A = rea de la seccin en m2

R = radio hidrulico en m

S = pendiente

n = coeficiente de rugosidad

c)




a) Para el clculo de las tuberas que trabajan a presin se recomienda el uso de la

frmula de Hazen y Williams, con los siguientes coeficientes:

- F F = 100

- Concreto = 110

- Acero = 120

- PVC = 140

A = 0.0004264 8 ?2.65 C0.54 Dnde: Q = caudal en Lt/sg.

C = coeficiente de Hazen

D = dimetro en pulgadas

S = pendiente en m/km

d)




VLVULAS DE AIRE

Se colocaran vlvulas extractoras de aire en cada punto alto de las lneas de

conduccin. Cuando la topografa no sea accidentada se colocaran cada 2.5

km., como mximo y en los puntos ms altos.

El dimensionamiento de la vlvula se determinara en funcin del caudal y

presin de la tubera.




VLVULAS DE PURGA

Se colocaran en los puntos bajos, teniendo en consideracin la calidad del agua

conducida y la modalidad de funcionamiento de la lnea.

Las vlvulas de purga se dimensionarn de acuerdo a la velocidad de drenaje,

siendo recomendable que le dimetro de la vlvula sea menor que el dimetro

de la tubera.

DIMETRO DE LA TUBERA DIMETRO DE LA VVULA DE PURGA

< 4 Mismo dimetro de la tubera

4 < < 16 4

> 16 de la tubera entre 4




2.1.1 VARIACIONES DEL CONSUMO

La finalidad de un sistema de abastecimiento de agua es la de suministrar agua a una

localidad en forma continua y con la presin suficiente a fin de satisfacer necesidades

sanitarias, sociales, econmicas y de confort, propiciando as su desarrollo.

Para lograr estos objetivos es necesario que cada una de las partes que constituyen el

sistema est satisfactoriamente diseada y adaptada al conjunto para que sean

funcionales, esto implica el conocimiento cabal del funcionamiento del sistema, de

acuerdo a las variaciones en los consumos de agua que ocurrirn para diferentes

tiempos durante el periodo de diseo previsto.

2.3.2




Los consumos de agua en una localidad muestran variaciones estacionales, mensuales

y fundamentalmente diarias y horarias, estas variaciones pueden expresarse en forma

porcentual con respecto al consumo medio.

Normalmente se debe considerar tres tipos de caudales, como son:

- Caudal medio

- Caudal mximo diario

- Caudal mximo horario




CAUDAL MEDIO DIARIO

Es el caudal promedio obtenido de un ao de registros y es la base para la

estimacin del caudal mximo diario y del mximo horario.

Este caudal, expresado en litros por segundo se obtiene de la siguiente manera:

A& = ?

Dnde: Qm = Caudal medio (L/h*d)

D = Dotacin (L/h*d)

P = Poblacin (hab.)

d = Da (sg.)




CAUDAL MXIMO DIARIO

Es la demanda mxima que se presenta en un da del ao. En otras palabras,

representa el da de mayor consumo en el ao y se calcula segn la siguiente

expresin:

A& = D1 A& Dnde: Qmd = Caudal mximo diario (L/h*d)

K1 = coeficiente de compensacin diaria del caudal medio y que en el

Per vara entre 1.20 a 1.50; se recomienda usar 1.3

- Para poblaciones de 2000 a 10000 hab. 1.50

- Para poblaciones mayores a 10000 hab. 1.20

Qm =Caudal medio (L/h*d)




CAUDAL MXIMO HORARIO

Corresponde a la demanda mxima que se presenta en una hora durante un

ao completo y se calcula empleando un coeficiente K2 como recomienda el

RNE:

A& = D2 A& A& = D1 D2 A&

El RNE establece los siguientes valores para K2:

- Para poblaciones de 2000 a 10000 hab. 2.5

- Para poblaciones mayores de 10000 hab. 1.8




EJEMPLO N 01:

Determinar los caudales de diseo de un proyecto de agua potable y desage. Para

el dato de poblacin que se muestra a continuacin:

Datos: Pf = 58767 hab.

Clima = templado

Del siguiente cuadro obtenemos la dotacin:

Dotacin = 250 L/h*d

POBLACIN CLIMA

FRIO TEMPLADO CLIDO

2000 a 10000 hab. 120 150 150

10000 a 50000 hab. 150 200 200

Mayores a 50000 hab. 200 250 250




Determinamos el caudal medio

A& = ?

A& = 250 5876786400

A& = 170.04 4




Determinamos el caudal mximo diario

A& = D1 A& A& = 1.3 170.04

A& = 221.05 4

Este resultado sirve para disear las obras de captacin, la lnea de conduccin

y para dimensionar el reservorio. En algunos casos nos sirve tambin para el

diseo de las plantas de tratamiento de agua potable.




Determinamos el caudal mximo horario

A& = D2 A& A& = 1.80 221.05

A& = 397.89 4

Este resultado nos sirve para disear las redes de agua potable, redes del

sistema de alcantarillado sanitario y plantas de tratamiento de aguas servidas.




EJEMPLO N 02:

En una ciudad de la costa, con una poblacin de 9843 habitantes, se realiza curvas

de variacin horaria de los consumos de agua. Determinar las variaciones del

consumo y el consumo per-cpita.

Datos: Pf = 9843 hab.

Clima = clido

HORA 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

CONSUMO lt/sg 0 0 0 12 32 32 36 32 32 20 0 0 0




Del siguiente cuadro obtenemos la dotacin:

Dotacin = 150 L/h*d

POBLACIN CLIMA

FRIO TEMPLADO CLIDO

2000 a 10000 hab. 120 150 150

10000 a 50000 hab. 150 200 200

Mayores a 50000 hab. 200 250 250




Determinamos el gasto promedio

A& = ?

A& = 150 984386400

A& = 17.09 4




Determinamos el caudal mximo diario

A& = D1 A& A& = 1.3 17.09

A& = 22.22 4




Determinamos el caudal mximo horario

A& = D2 A& A& = 2.50 22.22

A& = 55.55 4




Determinamos el consumo per-cpita

HORA

CONSUMO (LT./SG)

VOLUMEN (M3/h)

VOLUMEN ACUMULADO

0 0.00

2 0.00 0.00 0.00

4 0.00 0.00 0.00

6 12.00 43.20 43.20

8 32.00 158.40 201.60

10 32.00 230.40 432.00

12 36.00 244.80 676.80

14 32.00 244.80 921.60

16 32.00 230.40 1152.00

18 20.00 187.20 1339.20

20 0.00 72.00 1411.20

22 0.00 0.00 1411.20

24 0.00 0.00 1411.20

8 = '. 1&33 1000

8 = 1411.209843 1000

8 = 143.37

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