Diseño y abastecimiento de agua

1. Parámetros y Variables de Diseño

2. “Que significa Abastecer”
Abastecimiento es un término que se vincula con la acción y las
consecuencias de abastecer. Este verbo hace referencia, por su
parte, a proveer de aquello que es necesario para la
supervivencia.
http://definicion.de/abastecimiento/#ixzz4Hip2dweH
Es el desarrollo de un conjunto de técnicas
de ingeniería que permitan diseñar los
elementos de un sistema de abastecimiento
y que transformando el recurso hídrico sea
utilizado como apto para el consumo
humano ”

3. Esquema Convencional de abastecimiento
Cualquier sistema de abastecimiento a una comunidad por
rudimentario que sea consta de:
Fuente de abastecimiento
Obras de captación
Obras de Conducción
Tratamiento d agua
Almacenamiento
Distribución

4. Conceptos:
• Fuentes de abastecimiento: puede ser superficial como en caso de
ríos, lagos, embalses, o incluso agua de lluvia o subterráneas
superficiales y/o profundas, su elección depende de factores tales
como localización, calidad y cantidad.
• Obras de captación: depende del tipo de abastecimiento utilizado, en
general se habla de bocatomas, mientras que la captación de aguas
subterráneas se habla de pozos.
• Obras para transporte de agua: dependerá del tipo de fluido ; se
puede transportar agua cruda ( sin tratamiento) en cuyo caso se
denomina Aducción o se puede transportar agua potable (tratada)
por lo que se usa el termino de Conducción

5. • Tratamiento de agua: en la actualidad ningún agua es apta para el
consumo humano, siempre requiere de algún tratamiento mínimo de
cloración, con el fin de prevenir la contaminación con organismos
patógenos durante la conducción del agua.
• Almacenamiento: En vista que la captación no es siempre constante,
el caudal demandado por la comunidad requiere almacenar agua en
un tanque por un periodo en el que la demanda es menor que el
suministro y utilizarla en los periodos que la comunidad necesite
liquido.
• Distribución: puede hacerse desde la manera mas simple, es decir
por medio de una pileta hasta la forma mas compleja por medio de
una serie de tuberías o redes de distribución que lleve agua a cada
domicilio

6. • Fuente de abastecimiento: de acuerdo con las características del proyecto
, tales como como disponibilidad de fuente de agua, tamaño de la
población, caudal requerido y recursos económicos se puede adoptar un
sistema de captación primario o principal.
- Sistema primario: de bajo costo, adecuados para comunidades muy
pequeñas ( pozos, manantiales, cisternas, ciénagas, galerías d e
infiltración)
- Sistemas principales: son sistemas mas estructurados ( desde bocatomas,
desarenador, tanque de almacenamiento, y red de distribución) o (
conducción forzada, o sistemas que incluyen conducción por bombeo.

7. Periodo de diseño, será el numero de años durante los cuales una obra
determinada ha de prestar con eficiencia el servicio para el que se diseña
Dinámica Poblacional .- Determina la magnitud de la
población actual y la tendencia de crecimiento para un
determinado periodo de tiempo
Pf = Pa + ßP
*****
ßP
Pa

8. Criterios de diseño:
 Investigar datos oficiales del Poblado
 Conocer datos censales oficiales del Poblado
 Decidir y Proyectar el crecimiento de la población
 Considerar la puesta en marcha del proyecto.
 Analizar la realidad del proyecto de innovación

9. A fin de definir la o las fuentes para el sistema se deberá realizar los
estudios que incluyan identificación de fuentes alternativas,
ubicación geográfica, topografía, rendimientos mínimos, variaciones
anuales, análisis físico-químico y bacteriológico y descripción de la
zona de recarga de la fuente.
 Se deberá contar con la factibilidad de uso de la fuente(s)
seleccionada(s).
 La(s) fuente(s) de abastecimiento a utilizarse en forma directa o con
obras de regulación, deberá(n) asegurar el caudal máximo diario para
el periodo de diseño.
 La calidad de agua de la fuente, deberá satisfacer los requisitos
establecidos en la legislación vigente.

10. Fuentes de Agua

11. Fuentes de Agua
Aguas Naturales:
 Es la que está contenida en la hidrosfera.
 Pueden ser: de precipitación (o de lluvia),
atmosféricas, escorrentía (superficiales),
subterráneas y oceánicas
Agua Potable:
 Es aquella agua que cumple con ciertos requisitos
organolépticos, físicos, químicos y bacteriológicos
que la hacen apta para el consumo humano.
 Es aquella agua inocua y apta para el consumo
humano.

12. Requisito del Uso del
Agua
• Los proyectos de abastecimiento de agua potable y disposición
sanitaria de excretas deberán tener en cuenta la vulnerabilidad de la
zona.
• Considerar la variable ambiental en todas las fases del proyecto a fin
de prevenir, controlar y mitigar los potenciales impactos negativos
sobre el medio ambiente, así como los que este pudiera originar en
cualquiera de sus fases, proponiendo las medidas correctivas
pertinentes. De ser necesario, se presupuestará las medidas de
control y mitigación sobre el medio ambiente. Para el efecto se
deberá cumplir con la guía de evaluación ambiental ona ante posibles
desastres naturales

13. La Oferta y la Demanda
Po = Tendencia del Poblado
Curva B = Sistema Deficitario
Curva A = Capacidad Ociosa instalada
Pa
Curva B
Curva A
To = Años
Po = Hab.

14. Distribución del Agua en el Organismo Humano
El 65% del peso del cuerpo humano esta constituido por agua, de la cual:
 83% esta en la SANGRE
 82% esta en el RIÑON
 75% esta en los MUSCULOS
 74% esta en el CEREBRO
 22% esta en los HUESOS
El Organismo Humano Necesita 2.6 a 2.8 litros de agua
diariamente
El ingresos de agua se realiza a
través de:
 Bebida: 52%
 Alimentos: 48%
 Inhalación: varia según
condiciones climáticas
(humedad relativa)
Los egresos de agua se realizan
por:
 Orina: 60%
 Transpiración: 20%
 Exhalación: 16%
 Defecación: 4%

15. Agua Potable y Salud
• En muchos lugares las mujeres son las encargadas de la
recolección, transporte y almacenamiento de agua para
consumo de la familia.
• Sobre los niños recaen los índices más altos de
morbilidad y mortalidad por enfermedades relacionadas
con el agua.
• De allí que los niños y las mujeres son los principales
beneficiarios de la implantación y/o mejoras en los
sistemas de abastecimiento de agua potable y de
saneamiento en muchos países.
• El Fondo Internacional de las Naciones Unidas para la
Infancia (UNICEF), destina más de un cuarto de su
presupuesto para mejorar el abastecimiento de agua y el
saneamiento en los países en vías de desarrollo.

16. Crecimiento de la Población

17. • ¿Qué es el tiempo
Intercensal?
“ t ”
• ¿Qué es la tasa
Intercensal ?
“ r ”
INICIO
CRECIMIENTO
FRANCO CRECIMIENTO
SATURACION -

18. Proyección de Poblado - Proyección INEI
Población Urbana:
Pf = Pa (1+ r )t
Población Rural:
Pf = Pa (1+ r * t )
donde: t = tiempo inter-censal
r = tasa inter-censal.
Pa = población actual
Pf = población futura.

19. La muestra

21. Como reconocer la
posibilidad de desarrollo ??
Existen diferentes
factores
Político
Social
Económico
Religioso

22. Los factores determinantes:
• Vida útil de la estructura y equipo tomado en cuenta,
obsolescencia, desgaste, daños.
• Ampliaciones futuras y planeación de las etapas de
construcción del proyecto.
• Cambios en el desarrollo social y económico de la población.
• Comportamiento hidráulico de la obras cuando estas no
estén en funcionamiento con toda su capacidad.

23. DE LA INVESTIGACION …
 Espacio - Tiempo
 Tiempo - Espacio

24. Operación de sistemas de agua potable y desagüe

25. .
Equipos .t= 10 años
Como plantear la Solución ….
( t )
Tuberías y Válvulas........t=20 años
Obras civiles t= 30 a 50 años.

26. DEMANDAS DE AGUA
 Proyectos de Saneamiento
 Proyectos Agrícolas
 Proyectos Energéticos (Generación de
Energía)

27. USOS URBANOS: Proyectos de Saneamientos
DEMANDA DE AGUA
PARA USO DOMÉSTICO
(Hogar, comercio y
servicios públicos)
NIVEL DE VIDA
DESARROLLO ECONÓMICO
TAMAÑO DE POBLACIÓN
Los que cubren las necesidades del hogar, comercio o servicio público

28. 28
USO INDUSTRIAL
• Materia prima
• Agente refrigerante
• Receptor de vertidos
• Transporte de materiales
• Agente de limpieza

29. USO AGRÍCOLA: Proyectos de Irrigación

30. Usos energéticos: Proyectos de generación de
Energía
 El agua es fundamental para la
producción de energía eléctrica
(centrales hidroeléctricas y
procesos de refrigeración de
centrales nucleares).
 No suponen un consumo de
agua.

31. Criterios de diseño para el predimensionamiento de
los sistemas de abastecimiento de agua
a. Período de diseño
 Vida útil de los equipos electromecánicos
 Duración probable de las instalaciones civiles e hidromecánicas.
 Monto de la inversión que requiere la ejecución de las obras.
 Población futura a servir.
b. Las obras de agua potable y alcantarillado no se diseñan para satisfacer
sólo una necesidad del momento actual sino que deben prever el
crecimiento de la población en un periodo de tiempo prudencial que varía
entre 10 y 40 años; siendo necesario estimar cuál será la población futura
al final de este periodo.
c. Los datos censales poblacionales son utilizados, en la aplicación de los
métodos de cálculo para la población futura; previamente se debe conocer
el periodo de diseño.
b. Con la población futura o de diseño se determina la demanda de agua
para el final del periodo de diseño.
Proyectos de Saneamiento

32. DEMANDA POBLACIONAL
• Las obras de agua potable deben prever el crecimiento de la
población en un periodo de tiempo que varia entre 10 y 40 años
dependiendo de las circunstancias propias de desarrollo del proyecto;
siendo necesario estimar la población futura al final de este periodo.
• Con la población futura se determina la demanda de agua para el final
del periodo de diseño.
Demanda de Agua
Saneamiento-Agua Potable
• La determinación de la población futura, se
basa en su pasado desarrollo, en función a
datos estadísticos de los censos de población
(FUENTE DE INFORMACIÓN BASE: Censo poblacional
del INEI) y adaptarse a un modelo matemático

33. METODOS DE CALCULO POBLACIONAL
Los métodos más utilizados en la estimación de la población futura
son:
1.- Método Racional
2.- Métodos Gráficos
Gráfico Simple o de proyección
Gráfico Comporativo
3.- Métodos Analíticos
Aritmético
Interés Simple
Interés Compuesto
Parábola de Segundo Grado
Incrementos Variables
Logístico o Saturación

34. .Método Racional
Determina la población, realizando un estudio socio-económico del
lugar considerando el crecimiento vegetativo que es en función de los
nacimientos, defunciones, inmigraciones, emigraciones y población
flotante.
LOS NACIMIENTOS
LAS DEFUNCIONES
LAS INMIGRACIONES
LAS EMIGRACIONES
POBLACION ANTERIOR
(Censo Anterior)
MIGRACION
Pf = Población futura en el tiempo tf
Po = Población inicial en el tiempo to
N = Nacimientos en el intervalo (tf – to)
D = Defunciones en el intervalo (tf – to)
I = Inmigración en el intervalo (tf – to)
E = Emigración en el intervalo (tf – to)
N – D = Saldo vegetativo
I – E = Saldo migratorio
)
E
I
(
)
D
N
(
Po 




f
P

35. Métodos Gráficos
Mediante procedimientos gráficos estiman valores de población, ya
sea en función de datos censales anteriores de la región o
considerando los datos de poblaciones de crecimiento similar a la que
se está estudiando.

36. Métodos Analíticos
Suponen que el cálculo de la población para una región dada es
ajustable a una curva matemática.
Este ajuste dependerá de las características de los valores de
población censada, así como de los intervalos de tiempo en que
éstos se han medido.
El método más utilizado para el cálculo de la población futura en
las zonas rurales es el analítico y con más frecuencia el de
crecimiento aritmético.
El met. aritmetico utiliza para el cálculo de poblaciones bajo la
consideración de que éstas van cambiando en la forma de una
progresión aritmética y que se encuentran cerca del límite de
saturación.

37. Método Aritmético
Este método supone que el crecimiento de la población varia siguiendo
una progresión aritmética, de acuerdo a la fórmula siguiente:
Donde:
Pf = Población futura.
Po = Población inicial.
ri = Tasa de crecimiento intercensal
ṝ = Tasa promedio de crecimiento (promedio de los ri )
t = Tiempo en años comprendido entre Pf y Po
n = Número de datos de la información censal
El valor de ri , se puede calcular con los datos recopilados en el estudio de
campo así mismo también de la información censal de periodos anteriores.
t
r
P
P o
f



1
1 1
1






 

n
t
t
P
P
r
n
i
i i
i
i
i

38. Método de Interés Simple
Este método da valores bajos es decir aplicable para poblaciones
que se encuentran en proceso de franco crecimiento por que se
trata de que la población crece como un capital sujeto a un interés
simple :
Donde:
Pf = Población futura
Po = Población inicial
ri = Tasa de crecimiento intersensal
ṝ = Tasa promedio de crecimiento (promedio de los ri )
t = Tiempo en años comprendido entre Pf y Po
n = Número de datos de la información censal
t)
r
(1
P
P o
f 


1
1
1 1
1


















 

n
t
t
P
P
r
n
i
i i
i
i
i

39. Método de Interés Compuesto
Este método da valores más altos es decir aplicable para poblaciones
que se encuentran en la etapa de iniciación o por que se trata de que la
población crece como un capital sujeto a un interés compuesto.
Donde:
Pf = Población futura.
Po = Población inicial.
ri = Tasa de crecimiento intercensal
ṝ = Tasa promedio de crecimiento (promedio de los ri )
t = Tiempo en años comprendido entre Pf y Po
n = Número de datos de la información censal
t
o
f )
r
(1
P
P 

1
1
1
1
1














 

n
P
P
r
n
i
i
t
t
i
i
i
i

40. Método de Incrementos Variables
Este método basado en las diferenciación numérica para generar un
polinomio de interpolación, necesita por lo menos cuatro datos (Datos
poblaciones las dos mas antiguas y las dos ultimas) equidistantes en
el tiempo.
Donde:
Pf = Población futura.
Pn =Po = Población del último dato censal.
m = Número de intervalos entre Pf y Po(décadas)
Promedio de los primeros incrementos
Promedio de los segundos incrementos
Z = Numero de años censales
...
!
3
)
2
)(
1
(
!
2
)
1
(
3
2
1 









 P
m
m
m
P
m
m
P
m
o
f P
P
10
1 i
i t
t
m

 

 P
1

 P
2
i
i
i P
P
P 

 1
1
i
i
i
i P
P
P
P 


 
 1
2
2 2
1
1
1




Z
P
P i
2
2
2




Z
P
P i
P
m
m
P
m
P
P n
f 2
1
2
)
1
(







41. Método de la parábola de 2do. Grado
Se usa preferentemente en poblaciones que se encuentran en el periodo
de asentamiento o inicio (solo se utilizaran tres datos censales, por lo
general los últimos años)
P= At2 + Bt + C
Método de Crecimiento Geométrico
Mediante este método, se asume que el crecimiento de la población es
proporcional al tamaño de ésta. En este caso el patrón de crecimiento es
el mismo que el usado para el método aritmético.
Donde:
Pf = Población de diseño (hab.)
Po = Población actual (hab.)
ri = Tasa de crecimiento intersensal
ṝ = tasa promedio de crecimiento (promedio de los ri )
t = Período de diseño (años)
t
r)
1
(
P
P o
f 









n
i
i
)
ti
i
t
(
i
i
P
P
r
1
1
1
1
  1
1
1

  
 i
i t
t
i
i
i
P
P
r
P= Poblacion Genérica
A,B,C = Constantes de la parábola
t = Intervalo de tiempo

42. Método de la curva normal logísticas o Logístico o de
Saturación
Es parte de tres poblaciones equidistantes en tiempo. Aplicable para
aquellas poblaciones que están cerca de su periodo de saturación
en ciudades cuyas poblaciones son mayores de 100,000 habitantes.
Este método está afectado por varios factores, como: el área
disponible, topografía.
Pf = Población futura
PS = Población de saturación
t = Tiempo en décadas
a, b = Constantes propias de la ecuación
bt
a
s
e
P



1
f
P

43. Se requiere de 3 datos equidistantes:
P0 = Pob. En el tiempo t0
d
P1 = Pob. En el tiempo t1
d
P2 = Pob. En el tiempo t2
Luego :
 
2
1
2
0
2
0
2
1
2
1
0
2
P
P
P
P
P
P
P
P
P




s
P







 

0
0
P
P
P
Ln s
a
 
 








0
1
1
0
1
P
P
P
P
P
P
Ln
d s
s
b

44. • Condiciones de aplicación del método
1
2
0
2
1
2
0
2
P
P
P
P
P
P 



Si
1º
1
2
0
2
1
2
0
2
P
P
P
P
P
P 



Si
2º
La población de saturación debe superar el valor de la última población
conocida.
La prueba de validez de la curva logística es que cuando se representa los
datos en forma de gráfico estos siguen una línea recta.
(Gráfico log 




 
P
P
Psat )
vs t es una línea recta)

45. Método de disminución del ratio de crecimiento demográfico
Bajo este método se considera que el ratio de crecimiento
de la población disminuye conforme esta se va
aproximando al nivel de saturación. El ratio es una función
del déficit de población (Psat – P)
Pt = Po + (Psat – P) (1 – e – t K
D )
KD = -
t

1
ln (
1
2
)
(
)
(
P
P
P
P
sat
sat


)

46. DINAMICA POBLACIONAL
POBLACION FUTURA
Métodos Población Futura
M. Aritmético
M. Interés S.
M. Geométrico
M. Parábola 2do G.
M. Incrementos V.

47. DINAMICA POBLACIONAL
RESULTADOS DE LOS METODOS
Censo (INEI) POBLACION (Hab.)
1972 317
1981 374
1993 472
2002 612
Año Proyectado Poblacion estimada
2022 ????

48. Aforo Toma de muestras
TRABAJOS DE CAMPO
Permite determinar la
CANTIDAD del agua de las
fuentes
Permite determinar la
CALIDAD del agua de las
fuentes
CONSIDERACIONES BASICAS PARA UN PROYECTO DE
ABASTECIMIENTO DE AGUA

49. DIVISION DE LA DEMANDA PER CAPITA DIARIA
 La demanda doméstica por habitante por día varía en función
de las características de cada población y disponibilidad del
recurso. Valores entre 75 l/hab/día y 340 l/hab/día.
 Demandas adicionales para otros usos deberán considerarse
para estimar la demanda de agua potable de un pueblo y/o
ciudad.
Dotación en función a la zona climática
POBLACION
CLIMA
Frío Templado/calido
De 2,000 Hab. a 10,000 Hab. 120 l/hab/dia 150 l/hab/dia
De 10,000 Hab. a 50,000 Hab. 150 l/hab/dia 200 l/hab/dia
Mas de 50,000 200 l/hab/dia 250 l/hab/dia
Dotación en función a la región
(Zonas rurales)

50. Normas de Diseño.-
(Población servida y No servida)
K1 K2
RURAL 1.2 - 1.5 1.8 - 2.6
URBANO
1.2 - 1.5 3.0 - 4.0
MEDIO
COEFICIENTE
URBANO
RURAL 30-40
Población
no
Servida
150
URBANO
RURAL
Población
Servida
Más de 10000 40-50
MEDIO POBLACION ( HABITANTES)
DOTACION
(LT/HAB-DIA)
80
100 - 120
Más de 300 000
10 000 - 50 000
50 000 - 200 000
200 000 - 250 000
150
150 - 200
200 - 300
350
400 - 1000
1001 - 1500
1501 - 2000
0-10000

51. • Consumo promedio anual: Caudal de suministro eficiente
DEMANDA DE AGUA
Sistema de Agua Potable – zona rural
Análisis para la Línea de Conducción y la Red de Distribución
VARIACION DE CONSUMO:
Las variaciones de consumo se calculan para no crear capacidad
ociosa en el sistema y para no Tener un alto sistema deficitario
día
seg
dot
pf
Qm
/
400
,
86


• Consumo máximo diario: Caudal máximo acumulado entre las 24 horas del
día. Se considera entre 120% a 150% del Qm.
Qm
K
Qmd 
 1
• Consumo máximo horario: Caudal máximo durante diferentes horas de día. Se
considera entre 100% a 150% del Qm.
Qm
K
Qmh 
 2

52. VARIACION DE CONSUMO
• Máximo anual de la Demanda diaria:
K1 = 1.2 - 1.5 K1  1.3
• Máximo anual de la demanda horaria:
• K2 = 1.0 - 1.5 K2  1.5
- Para poblaciones de 2,000 a 10,000 Hab. K2 = 2.5
- Para poblaciones mayores a 10,000 Hab. K2 = 1.8

53. TÍTULO III
DE LA AUTORIDAD COMPETENTE PARA LA GESTIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA PARA CONSUMO
HUMANO
Artículo 9°.- Ministerio de Salud
La Autoridad de Salud del nivel nacional para la gestión de la calidad del agua para consumo humano,
es el Ministerio de Salud, y la ejerce a través de la Dirección General de Salud Ambiental (DIGESA); en
tanto, que la autoridad a nivel regional son las Direcciones Regionales de Salud (DIRESA) o Gerencias
Regionales de Salud (GRS) o la que haga sus veces en el ámbito regional, y las Direcciones de Salud
(DISA) en el caso de Lima, según corresponda.
Reglamento de la Calidad del Agua para Consumo Humano
DS N° 031-2010-SA.
Dirección General de Salud Ambiental - Ministerio de Salud
DIGESA: Establece la política nacional de calidad del agua; entre sus funciones:
 Diseñar la política nacional de calidad del agua para consumo humano
 Normar la vigilancia sanitaria del agua para consumo humano
 Normar los procedimientos técnicos administrativos para la autorización de los sistemas de
tratamiento del agua para consumo humano
 Elaborar las guías y protocolos para el monitoreo y análisis de parámetros físicos, químicos,
microbiológicos y parasitológicos del agua para consumo humano
 Normar los requisitos físicos, químicos, microbiológicos y parasitológicos del agua para
consumo humano.