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Determinación del caudal de diseño

calculo de caudal de diseño

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ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
INGENIERÍA HIDRÁULICA Página1
BASES DEL DISEÑO
I) INTRODUCCIÓN
En la primera parte de este trabajo escalonado trata acerca de los estudios preliminares de
carácter necesario, aplicando los métodos para determinar la población de proyecto, caudal
medio ,caudal máximo diario, caudal máximo horario así como aplicar las especificaciones
que nos indica las normas de diseño (R.N.E),
Como es el caso de la determinación del caudal en otros usos que se determina usando el
R.N.E, en donde se encuentra las respectivas dotaciones diarias mínimas de agua para uso
domestico, comercial, industrial, parques, cines, oficinas, garajes, u otros fines.
En la actualidad, ante el aumento dramático de la población en nuestro departamento y país
y en general en el mundo entero, los diferentes servicios y recursos de que se dispone
tienen que ser mejor administrados. La optimización de los recursos ha alcanzado todos los
niveles de la vida humana.
En el caso del agua, dicha optimización adquiere gran importancia, ya que la disponibilidad
del vital líquido disminuye cada vez más y por lo tanto su obtención se dificulta y encarece
de manera importante.
Un uso eficiente del agua implica la utilización de mejores sistemas de extracción,
conducción y almacenamiento de agua; además del campo de la forma de pensar de los
usuarios del recurso.
El problema del agua potable no tiene solución permanente, por lo que en este aspecto
siempre se debe estar buscando nuevas fuentes de Abastecimientos, realizando estudios
hidrológicos o geohidrológicos para tener a la mano forma de ampliar los sistemas.
Para desempeñar un papel activo en la solución a tales problemas, el Ingeniero hidráulico
debe comprender claramente los fundamentos en que se basan. Por tanto, la finalidad de
este trabajo es delinear los principios fundamentales de ingeniería implicados en las obras
que constituyen el sistema de abastecimiento de agua potable e ilustrar su aplicación al
proyecto.
I.1) OBJETIVOS
I.1.1) GENERALES
 Determinar la cantidad de agua para el consumo domestico en la ciudad ficticia
I.1.2) ESPECÍFICOS
 Determinar el periodo de diseño.
 Determinar la población futura de utilizando los diferentes métodos analíticos.
 Determinar el Consumo Per-cápita de la población.
 Determinar el Caudal Medio de la población.
 Determinar el Caudal Máximo Diario y Horario.
 Determinar el área de expansión futura de la ciudad.
 Determinar el Caudal en otros usos de la población.
ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
INGENIERÍA HIDRÁULICA Página2
I.1.2) JUSTIFICACION
El presente trabajo se realiza con la finalidad de aprender a diseñar en nuestro campo
laboral cualquier tipo de perfil de abastecimiento y alcantarillado de agua potable ya que
tendremos la capacidad de realizarlo.
I) REVISIÓN DE LITERATURA
CONCEPTOS RELACIONADOS DIRECTAMENTE CON EL TRABAJO:
ACCESO AL AGUA POTABLE.
El acceso al agua potable se mide por el número de personas que pueden obtener agua
potable con razonable facilidad, expresado como porcentaje de la población total. Es un
indicador de la salud de la población del país y de la capacidad del país de conseguir agua,
purificarla y distribuirla.
¿Qué es el agua potable y por qué es importante?
El agua potable es el agua de superficie tratada y el agua no tratada pero sin contaminación
que proviene de manantiales naturales, pozos y otras fuentes. Sin agua potable, la gente no
puede llevar una vida sana y productiva. Abundar en el tema de la calidad del agua se torna
todavía más complejo, si entendemos que diariamente alrededor de cinco mil personas
mueren en el planeta a causa de una enfermedad de origen hídrico y que de éstas, el 90 por
ciento son niños. Como la Tifoidea, Paratifoidea, disentería, gastroenteritis y el Cólera.
El agua potable escasea porque generalmente se la valora muy poco y se utiliza en forma
ineficiente.
1) DETERMINACIÓN DEL PERIODO DE DISEÑO
Se entiende por Periodo Diseño el tiempo en el cual se estima que las obras por construir
serán eficientes. El período de diseño es menor que la Vida Útil o sea el tiempo que
razonablemente se espera que la obra sirva a los propósitos sin tener gastos de operación y
mantenimiento elevados que hagan antieconómico su uso o que se requieran ser eliminadas
por insuficientes. Además de la vida útil y del Período de Diseño, en los aspectos de
financiamiento de las obras se habla a menudo del Período Económico de Diseño el que se
ha definido tradicionalmente como el tiempo durante el cual una obra de ingeniería
funciona “Económicamente”. Sin embargo, el determinar este aspecto en un país como
Perú resulta subjetivo puesto que no existen los recursos financieros para construir cada vez
que concluyen los períodos económicos de las obras en cuestión que deberían ser
sustituidas de acuerdo a este criterio. Por lo anterior se denominará “Período Económico de
Diseño” al tiempo en el cual se amortiza, es decir, se paga el crédito con el cual se ejecute
el proyecto. Considerando lo anterior, el dimensionamiento de las obras se realizará a
períodos de corto plazo, definiendo siempre aquellas que, por sus condiciones especificas,
pudieran requerir un período de diseño mayor por economía de escala. El periodo de diseño
se tendrá presente los siguientes factores los que previamente serán analizados antes que
puedan satisfacer las necesidades de la población.
ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
INGENIERÍA HIDRÁULICA Página3
FACTORES
 durabilidad factibilidad en la construcción
 tendencia de crecimiento de la población
 posibilidades de financiamiento y tasa de interés
Para el diseño a realizarse se debe tener encuentra un caudal minino suficiente para
abastecer eficientemente y con un costo razonable a la población.
Teniendo encuentra las especificaciones técnicas para la elaboración de estudios y
proyectos de agua potable según el Reglamento Nacional de Edificaciones, en el acápite
3.II.II.1.nos da un alcance sobre periodos de diseños recomendable
Periodo de diseño recomendable para poblaciones 2000y 20000 habitantes es de 15 y 10
años para poblaciones más de 20000 habitantes
a) Fuentes subterráneas
 Sin regulación. Deben proveer un caudal minino para un periodo de 20 a 30 años
 Con regulación. Las capacidades de embalse deben basarse en registros de
escorrentía de 20 a 30 años
b) Fuentes subterráneas:
El acuífero debe ser capaz de satisfacer la demanda para una población futura de 20 a 30
años pero su aprovechamiento debe ser por etapas mediante la perforación de pozos para
periodos hasta 10 años.
c) Obra de captación.
Se puede utilizar periodos de diseño entre 20 y 40 años.
 Diques tomas : 15 a 20 años
 Diques represas: 30 a 50 años
d) Estación de bombeo
 Bombas y motores : 10 a 15 años
 Instalaciones y edificios 20 a 25 años
e) Líneas de conducción, aducción y distribución
 Toman periodos de diseño aconsejable de 20 a 40 años.
f) Planta de tratamiento.
 Por lo general se permite el desarrollo por etapas lo cual permite estimar periodos
de diseño entre 10 a 15 años con posibilidades de ampliaciones fututas para
periodos similares
ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
INGENIERÍA HIDRÁULICA Página4
g) Estanque de almacenamiento
 De concreto: 30 a 40 años
 De metal. 20 a 30 años
2) DETERMINACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURA
Para efectuar la elaboración de un proyecto de abastecimiento de agua potable es necesario
determinar la población futura de la localidad, así como de la clasificación de su nivel
socioeconómico dividido en tres tipos: Popular, Media y Residencial. Igualmente se debe
distinguir si son zonas comerciales o industriales, sobre todo, al final del periodo
económico de la obra. La población actual se determina en base a los datos proporcionados
por el Instituto Nacional de Estadísticas, Geografía e Informática (INEI), tomando en
cuenta los últimos tres censos disponibles para el proyecto hasta el año de realización de los
estudios y proyectos. En el cálculo de la población de proyecto o futura intervienen
diversos factores como son:
 crecimiento histórico
 variación de las tasas de crecimiento
 perspectivas de desarrollo económico
La forma más conveniente para determinar la población de proyecto o futura de una
localidad se basa en su pasado desarrollo, tomado de los datos estadísticos. Los datos de los
censos de población pueden adaptarse a un modelo matemático, como son:
1.1 Método Aritmético
)(* ifaif TTKPP  Ecua………………….1
n
nanaaa
ap
tttt
tKtKtKtK
K



.....
*...***
321
332211
Ecua………………….2
t
p
Ka


 Ecua…………………3
Donde:
ka= Tasa de crecimiento aritmético.
fP =población final
iP =población inicial
aK =tasa de crecimiento
ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
INGENIERÍA HIDRÁULICA Página5
fT =año final
iT =año inicial
apK =coeficiente de crecimiento ponderado razón de cambio ponderado de las poblaciones
respecto al tiempo
1.2 Método Geométrico
e*P=P
)T-(Tk
if
ifg
Ecua………………….4
if
if
TT
PLnPLn



)()(
Kg Ecua………………….5
n
ngnggg
gp
tttt
tKtKtKtK
K



.....
*...***
321
332211
Ecua………………….6
Donde:
Kg = Tasa de crecimiento geométrico.
fP =población final
iP =población inicial
aK =tasa de crecimiento
fT =año final
iT =año inicial
gpK =coeficiente de crecimiento geométrico ponderado razón de cambio ponderado
de las poblaciones respecto al tiempo
1.3 Método De Interés Simple
)](*1[P=P if if TTr  Ecua………………….7
)(*
P-P if
ifi TTP
r


n
nsnsss
sp
tttt
tKtKtKtK
K



.....
*...***
321
332211
Ecua………………….8
Donde:
ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
INGENIERÍA HIDRÁULICA Página6
r = tasa de crecimiento según el método de interés simple.
fP =población final
iP =población inicial
aK =tasa de crecimiento
fT =año final
iT =año inicial
spK =coeficiente de crecimiento ponderado razón de cambio ponderado de las poblaciones
respecto al tiempo
1.4 Método de Interés Compuesto
)1(P=P )T-(T
if
if
r Ecua………………….9
1-)/PP(=r )T-1/(T
if
if
Ecua………………….10
n
ncnccc
cp
tttt
tKtKtKtK
K



.....
*...***
321
332211
Ecua………………….11
Donde:
r: tasa de crecimiento por el Método de Interés Compuesto. Teniendo estos cuatro
métodos, se aplica la información con la que se cuenta y si está conformada con mucha
información, se aplica el principio del coeficiente de regresión para cada uno de ellos,
determinando el que se ajusta mejor, para ello se seleccionará el que genere el mayor. En
caso que no se tenga mucha información se estima la que más le convenga al proyectista.
Ejercicio para determinar el valor de la población futura, teniendo como insumo la
información de población en forma oficial (INEI). Previamente debe determinarse el valor
del periodo de diseño para dicho proyecto de.
fP =población final
iP =población inicial
aK =tasa de crecimiento
fT =año final

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Determinación del caudal de diseño

  • 1. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página1 BASES DEL DISEÑO I) INTRODUCCIÓN En la primera parte de este trabajo escalonado trata acerca de los estudios preliminares de carácter necesario, aplicando los métodos para determinar la población de proyecto, caudal medio ,caudal máximo diario, caudal máximo horario así como aplicar las especificaciones que nos indica las normas de diseño (R.N.E), Como es el caso de la determinación del caudal en otros usos que se determina usando el R.N.E, en donde se encuentra las respectivas dotaciones diarias mínimas de agua para uso domestico, comercial, industrial, parques, cines, oficinas, garajes, u otros fines. En la actualidad, ante el aumento dramático de la población en nuestro departamento y país y en general en el mundo entero, los diferentes servicios y recursos de que se dispone tienen que ser mejor administrados. La optimización de los recursos ha alcanzado todos los niveles de la vida humana. En el caso del agua, dicha optimización adquiere gran importancia, ya que la disponibilidad del vital líquido disminuye cada vez más y por lo tanto su obtención se dificulta y encarece de manera importante. Un uso eficiente del agua implica la utilización de mejores sistemas de extracción, conducción y almacenamiento de agua; además del campo de la forma de pensar de los usuarios del recurso. El problema del agua potable no tiene solución permanente, por lo que en este aspecto siempre se debe estar buscando nuevas fuentes de Abastecimientos, realizando estudios hidrológicos o geohidrológicos para tener a la mano forma de ampliar los sistemas. Para desempeñar un papel activo en la solución a tales problemas, el Ingeniero hidráulico debe comprender claramente los fundamentos en que se basan. Por tanto, la finalidad de este trabajo es delinear los principios fundamentales de ingeniería implicados en las obras que constituyen el sistema de abastecimiento de agua potable e ilustrar su aplicación al proyecto. I.1) OBJETIVOS I.1.1) GENERALES  Determinar la cantidad de agua para el consumo domestico en la ciudad ficticia I.1.2) ESPECÍFICOS  Determinar el periodo de diseño.  Determinar la población futura de utilizando los diferentes métodos analíticos.  Determinar el Consumo Per-cápita de la población.  Determinar el Caudal Medio de la población.  Determinar el Caudal Máximo Diario y Horario.  Determinar el área de expansión futura de la ciudad.  Determinar el Caudal en otros usos de la población.
  • 2. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página2 I.1.2) JUSTIFICACION El presente trabajo se realiza con la finalidad de aprender a diseñar en nuestro campo laboral cualquier tipo de perfil de abastecimiento y alcantarillado de agua potable ya que tendremos la capacidad de realizarlo. I) REVISIÓN DE LITERATURA CONCEPTOS RELACIONADOS DIRECTAMENTE CON EL TRABAJO: ACCESO AL AGUA POTABLE. El acceso al agua potable se mide por el número de personas que pueden obtener agua potable con razonable facilidad, expresado como porcentaje de la población total. Es un indicador de la salud de la población del país y de la capacidad del país de conseguir agua, purificarla y distribuirla. ¿Qué es el agua potable y por qué es importante? El agua potable es el agua de superficie tratada y el agua no tratada pero sin contaminación que proviene de manantiales naturales, pozos y otras fuentes. Sin agua potable, la gente no puede llevar una vida sana y productiva. Abundar en el tema de la calidad del agua se torna todavía más complejo, si entendemos que diariamente alrededor de cinco mil personas mueren en el planeta a causa de una enfermedad de origen hídrico y que de éstas, el 90 por ciento son niños. Como la Tifoidea, Paratifoidea, disentería, gastroenteritis y el Cólera. El agua potable escasea porque generalmente se la valora muy poco y se utiliza en forma ineficiente. 1) DETERMINACIÓN DEL PERIODO DE DISEÑO Se entiende por Periodo Diseño el tiempo en el cual se estima que las obras por construir serán eficientes. El período de diseño es menor que la Vida Útil o sea el tiempo que razonablemente se espera que la obra sirva a los propósitos sin tener gastos de operación y mantenimiento elevados que hagan antieconómico su uso o que se requieran ser eliminadas por insuficientes. Además de la vida útil y del Período de Diseño, en los aspectos de financiamiento de las obras se habla a menudo del Período Económico de Diseño el que se ha definido tradicionalmente como el tiempo durante el cual una obra de ingeniería funciona “Económicamente”. Sin embargo, el determinar este aspecto en un país como Perú resulta subjetivo puesto que no existen los recursos financieros para construir cada vez que concluyen los períodos económicos de las obras en cuestión que deberían ser sustituidas de acuerdo a este criterio. Por lo anterior se denominará “Período Económico de Diseño” al tiempo en el cual se amortiza, es decir, se paga el crédito con el cual se ejecute el proyecto. Considerando lo anterior, el dimensionamiento de las obras se realizará a períodos de corto plazo, definiendo siempre aquellas que, por sus condiciones especificas, pudieran requerir un período de diseño mayor por economía de escala. El periodo de diseño se tendrá presente los siguientes factores los que previamente serán analizados antes que puedan satisfacer las necesidades de la población.
  • 3. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página3 FACTORES  durabilidad factibilidad en la construcción  tendencia de crecimiento de la población  posibilidades de financiamiento y tasa de interés Para el diseño a realizarse se debe tener encuentra un caudal minino suficiente para abastecer eficientemente y con un costo razonable a la población. Teniendo encuentra las especificaciones técnicas para la elaboración de estudios y proyectos de agua potable según el Reglamento Nacional de Edificaciones, en el acápite 3.II.II.1.nos da un alcance sobre periodos de diseños recomendable Periodo de diseño recomendable para poblaciones 2000y 20000 habitantes es de 15 y 10 años para poblaciones más de 20000 habitantes a) Fuentes subterráneas  Sin regulación. Deben proveer un caudal minino para un periodo de 20 a 30 años  Con regulación. Las capacidades de embalse deben basarse en registros de escorrentía de 20 a 30 años b) Fuentes subterráneas: El acuífero debe ser capaz de satisfacer la demanda para una población futura de 20 a 30 años pero su aprovechamiento debe ser por etapas mediante la perforación de pozos para periodos hasta 10 años. c) Obra de captación. Se puede utilizar periodos de diseño entre 20 y 40 años.  Diques tomas : 15 a 20 años  Diques represas: 30 a 50 años d) Estación de bombeo  Bombas y motores : 10 a 15 años  Instalaciones y edificios 20 a 25 años e) Líneas de conducción, aducción y distribución  Toman periodos de diseño aconsejable de 20 a 40 años. f) Planta de tratamiento.  Por lo general se permite el desarrollo por etapas lo cual permite estimar periodos de diseño entre 10 a 15 años con posibilidades de ampliaciones fututas para periodos similares
  • 4. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página4 g) Estanque de almacenamiento  De concreto: 30 a 40 años  De metal. 20 a 30 años 2) DETERMINACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURA Para efectuar la elaboración de un proyecto de abastecimiento de agua potable es necesario determinar la población futura de la localidad, así como de la clasificación de su nivel socioeconómico dividido en tres tipos: Popular, Media y Residencial. Igualmente se debe distinguir si son zonas comerciales o industriales, sobre todo, al final del periodo económico de la obra. La población actual se determina en base a los datos proporcionados por el Instituto Nacional de Estadísticas, Geografía e Informática (INEI), tomando en cuenta los últimos tres censos disponibles para el proyecto hasta el año de realización de los estudios y proyectos. En el cálculo de la población de proyecto o futura intervienen diversos factores como son:  crecimiento histórico  variación de las tasas de crecimiento  perspectivas de desarrollo económico La forma más conveniente para determinar la población de proyecto o futura de una localidad se basa en su pasado desarrollo, tomado de los datos estadísticos. Los datos de los censos de población pueden adaptarse a un modelo matemático, como son: 1.1 Método Aritmético )(* ifaif TTKPP  Ecua………………….1 n nanaaa ap tttt tKtKtKtK K    ..... *...*** 321 332211 Ecua………………….2 t p Ka    Ecua…………………3 Donde: ka= Tasa de crecimiento aritmético. fP =población final iP =población inicial aK =tasa de crecimiento
  • 5. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página5 fT =año final iT =año inicial apK =coeficiente de crecimiento ponderado razón de cambio ponderado de las poblaciones respecto al tiempo 1.2 Método Geométrico e*P=P )T-(Tk if ifg Ecua………………….4 if if TT PLnPLn    )()( Kg Ecua………………….5 n ngnggg gp tttt tKtKtKtK K    ..... *...*** 321 332211 Ecua………………….6 Donde: Kg = Tasa de crecimiento geométrico. fP =población final iP =población inicial aK =tasa de crecimiento fT =año final iT =año inicial gpK =coeficiente de crecimiento geométrico ponderado razón de cambio ponderado de las poblaciones respecto al tiempo 1.3 Método De Interés Simple )](*1[P=P if if TTr  Ecua………………….7 )(* P-P if ifi TTP r   n nsnsss sp tttt tKtKtKtK K    ..... *...*** 321 332211 Ecua………………….8 Donde:
  • 6. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página6 r = tasa de crecimiento según el método de interés simple. fP =población final iP =población inicial aK =tasa de crecimiento fT =año final iT =año inicial spK =coeficiente de crecimiento ponderado razón de cambio ponderado de las poblaciones respecto al tiempo 1.4 Método de Interés Compuesto )1(P=P )T-(T if if r Ecua………………….9 1-)/PP(=r )T-1/(T if if Ecua………………….10 n ncnccc cp tttt tKtKtKtK K    ..... *...*** 321 332211 Ecua………………….11 Donde: r: tasa de crecimiento por el Método de Interés Compuesto. Teniendo estos cuatro métodos, se aplica la información con la que se cuenta y si está conformada con mucha información, se aplica el principio del coeficiente de regresión para cada uno de ellos, determinando el que se ajusta mejor, para ello se seleccionará el que genere el mayor. En caso que no se tenga mucha información se estima la que más le convenga al proyectista. Ejercicio para determinar el valor de la población futura, teniendo como insumo la información de población en forma oficial (INEI). Previamente debe determinarse el valor del periodo de diseño para dicho proyecto de. fP =población final iP =población inicial aK =tasa de crecimiento fT =año final
  • 7. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página7 iT =año inicial cpK =coeficiente de crecimiento ponderado razón de cambio ponderado de las poblaciones respecto al tiempo 3) DOTACION Se entiende por dotación la cantidad de agua que se asigna para cada habitante y que incluye el consumo de todos los servicios que realiza en un día medio anual, tomando en cuenta las pérdidas. Se expresa en litros. / habitante-día. Esta dotación es una consecuencia del estudio de las necesidades de agua de una población, quien la demanda por los usos siguientes: para saciar la sed, para el lavado de ropa, para el aseo personal, la cocina, para el aseo de la habitación, para el riego de calles, para los baños, para usos industriales y comerciales, así como para el uso público. La dotación no es una cantidad fija, sino que se ve afectada por un sin número de factores que la hacen casi característica de una sola comunidad; sin embargo, se necesita conocer de ante mano estos factores para calcular las diferentes partes de un proyecto. La dotación está integrada por los siguientes consumos: a) consumo domestico b) publico c) industrial d) comercial e) fugas y desperdicios etc. a) CONSUMO DOMESTICO: El consumo doméstico varía según los hábitos higiénicos de la población, nivel de vida, grado de desarrollo, abundancia y calidad de agua disponible, condiciones climáticas, usos y costumbres, etc. Es difícil establecer una cifra como puede apreciarse; la cantidad básica para el consumo domestico, que incluye necesidades fisiológicas, usos culinarios, lavado de ropa y utensilios, sistemas de calefacción y acondicionamiento de aire, riego de plantas y jardines privados, aseo de la vivienda, etc. b) CONSUMO PÚBLICO: Este consumo se refiere al de los edificios e instalaciones públicas tales como: escuelas, mercados, hospitales, rastros, cuarteles, riego de calles, prados, jardines, servicio contra incendios, lavado de redes de alcantarillado. El consumo público normalmente es excesivo debido a descuidos, pues el desperdicio en tales usos públicos se debe a daños en tuberías, llaves o accesorios cuya reparación inconscientemente se retarda. c) CONSUMO INDUSTRIAL:
  • 8. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página8 Depende del grado de industrialización y del tipo de industrias, grandes o pequeñas. Las zonas industriales en muchos casos conducen a un desarrollo urbanístico que trae como consecuencia un aumento en el consumo del agua. En el consumo industrial del agua, influye la cantidad disponible, precio y calidad. En general las grandes industrias se abastecen en forma particular de sus propios sistemas sin gravitar sobre el sistema general de la población. d). CONSUMO COMERCIAL: Depende del tipo y cantidad de comercio tanto en la localidad como en la región. e).FUGAS Y DESPERDICIOS: Aunque las fugas y desperdicios no constituyen un consumo, es un factor que debe ser considerado. En la vivienda influye en el consumo doméstico, pues es corriente encontrar filtraciones o fugas permanentes debido a desperfectos en las instalaciones domiciliarias. FACTORES QUE AFECTAN A LA DOTACIÓN De acuerdo a las instalaciones en servicio, se tiene cada vez más información acerca del valor real de la dotación; sin embargo, debe adjudicarse al proyecto la que se estima más adecuada en función de sus características. a) CANTIDAD DE AGUA DISPONIBLE La facilidad o dificultad para disponer de agua de las fuentes de abastecimiento, marcan en ocasiones la cantidad de agua que puede distribuirse. b) MAGNITUD DE LA POBLACIÓ: Conforme crece la población, aumenta el consumo de agua, porque se incrementa principalmente las necesidades de agua en usos públicos e industriales. c) CLIMA: Los climas extremosos tienen gran influencia en el consumo; cuando hace calor aumenta su empleo en baños, lavado de ropa, acondicionamiento de aire y riego de jardines; cuando hace frío, aumenta el consumo por calefacción y sobre todo por fugas cuando se llega a romper la tubería por congelación del agua. d) TIPO DE ACTIVIDAD PRINCIPAL Se consideran tres tipos de actividades: agrícola, industrial y comercial, como actividades Secundarias: la minería, turismo, pesca, y otras. e) NIVEL ECONÓMICO:
  • 9. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página9 Mientras mayor sea el nivel económico de una población, aumentarán las exigencias en el Requerimiento de agua, pues la gente puede satisfacer mejor sus necesidades y comodidades. f) CALIDAD DEL AGUA: El uso del agua aumenta conforme su calidad es mejor, ya que se podrá emplear en todos los usos, principalmente en el industrial. g) PRESIÓN DEL AGUA: Una presión excesiva o por el contrario muy baja, hacen aumentar la cantidad de agua consumida, en el primer caso por fugas y en segundo por desperdicio. h) MEDIDORES: La instalación de medidores hace disminuir el consumo del agua por tenerse que pagar por ella, los desperdicios se reducen notablemente, sino se instalan medidores la dotación base puede incrementarse. i) COSTO DEL AGUA: El diseño de tarifas adecuadas al costo real del agua se vuelve primordial, si no se corre el peligro de fomentar el desperdicio del agua o bien la ineficiencia de la administración de los sistemas de agua potable j) EXISTENCIA DE ALCANTARILLADO: En general, se gasta más cuando los líquidos residuales se eliminan con mayor facilidad. k) FUGAS Y DESPERDICIOS: La edad de la red de agua potable, la calidad de la tubería y la conservación de las mismas, influyen en la calidad de agua que se fuga, los desperdicios dependen en gran parte del nivel cultural de los usuarios. NOTA: la dotación domestica para nuestro caso lo determinamos por investigación tomando valores de los medidores de lunes a domingo que también se puede obtener del R.N.E, para la dotación de otros usos si nos basamos en el (RNE). 4) VARIACIONES DE CONSUMO. El consumo no es constante durante todo el año, inclusive se presentan variaciones durante el día, esto hace necesario que se calculen gastos máximos diarios y máximos horarios, para el cálculo de estos es necesario utilizar Coeficientes de Variación diaria y horaria respectivamente. Un sistema es eficiente cuando en su capacidad está prevista la máxima demanda de una población. Para diseñar las diferentes partes de un sistema, se necesita
  • 10. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página10 conocer las variaciones mensuales, diarias y horarias del consumo. Interesan las demandas medias, las máximas diarias y las máximas horarias VARIACIONES MENSUALES Durante el año existen meses de mayor o menor consumo del agua dependiendo de los factores climatológicos, costumbres, actividades y otros muchos que lo afectan. VARIACIÓN DIARIA. Las estadísticas demuestran que hay días del año con consumos mayores y otros con consumos menores con relación al consumo promedio diario. VARIACIÓN HORARIA. También existen variaciones horarias con respecto al gasto máximo diario, el cual no es consumido por la población en forma constante durante las 24 horas del día, pero determinados lapsos será mayor ó menor que el gasto máximo diario. Para poder satisfacer las demandas máximas durante el día, se debe incrementar el valor del gasto máximo diario de un coeficiente que cubra esas demandas máximas horarias. Los valores de los coeficientes de variación según el R.N.E son los siguiente. K1 = 1.3 K2 = 1.8 (Pob. > 10,000 hab.) 2.5 (Pob. < 10,000 hab.) K3 = K2 (Densidad poblacional multifamiliar) K1 x K2 (Densidad unifamiliar) 5) CAUDAL DE DISEÑO  Caudal medio (Qm) = Población total x Dotación per cápita Ecua……12  Caudal máximo diario (Qmd) = Qm x K1. Ecua……13  Caudal máximo horario (Qmh) = Qm x K2 ó Qm x K3. Ecua……14 6) EXPANSION FUTURA. Densidad Actual: a a a A p =D Ecua……15 Donde:  Da: Densidad Actual  Pa: Población actual  A a= Área Actual.
  • 11. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página11 Según el RNE, las viviendas pueden tener una categoría del tipo unifamiliar si es menor que 300 o multifamiliar si es mayor que 300 (Limbo 330 Per/ha) Cálculo del Área de expansión: A P =D f f aP Ecua……16 Donde:  P f: Población Futura.  Pa: Población Actual  D f: Densidad (hab/Ha).  A: Área de Expansión. II) PROCESAMIENTO DETERMINACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURA Se determinan los modelos matemáticos más utilizados 1.1 Método Aritmético La población del año actual, se hallara Pobl.2012=pobl.2007+Kap*Δ t La población del año futuro, se hallara Pobl.2032=pobl.2012+Kap*Δ t En ambos caso, 𝐾𝑎𝑝 es la tasa de crecimiento ponderado
  • 12. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página12 Utilizando la ecua, 2,3 obtenemos el siguiente cuadro AÑO POBLACION Ka Δt Ka*Δt 1940 3104 1961 5720 124.57 21 2616 1972 7624 173.09 11 1904 1983 7520 -9.45 11 -104 1993 9678 215.80 10 2158 2007 13521 274.50 14 3843 ∑,consid.Valores negativos 67 10417 ∑,sin consid,Ka nega y Δt 56 10521 COMO EXISTE VALORES KA NEGATIVOS SE PRESENTAN TRES CASOS: CASO I: Considerando Ka negativo Pobl 2012 14298 Kap 155.48 Pobl 2032 17408 CASO II: Sustituyendo Ka negativo con valor cero Pobl 2012 14306 Kap 157.03 Pobl 2032 17447 CASO III: sin considerar Ka negativo y Δt Pobl 2012 14460 Kap 187.875 Pobl 2032 18218 1.2 Método Geométrico La población del año actual, se hallara Pobl.2012=pobl.2007+𝑒 𝐾𝑔𝑝∗∆𝑡
  • 13. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página13 La población del año futuro, se hallara Pobl.2032= pobl.2012+𝑒 𝐾𝑔𝑝∗∆𝑡 En ambos caso, 𝐾𝑔𝑝 es la tasa de crecimiento ponderado Utilizando la ecua, 5,6 obtenemos el siguiente cuadro AÑO POBLACION Kg Δt Kg*Δt Kg*Δt 1940 3104 1961 5720 0.03 21 0.61 0.6113 1972 7624 0.03 11 0.29 0.2873 1983 7520 -0.0012 11 -0.01 0.0000 1993 9678 0.03 10 0.25 0.2523 2007 13521 0.02 14 0.33 0.3344 ∑,consid.Valores negativos 67 1.47 ∑,sin consid,Ka nega y Δt 56 1.49 1.4853 COMO EXISTE VALORES Kgp NEGATIVOS SE PRESENTAN TRES CASOS: CASO I: Considerando Ka negativo Pobl 2012 13522 Kap 0.02196 Pobl 2032 13524 CASO II: Sustituyendo Ka negativo con valor cero Pobl 2012 13522 Kap 0.02217 Pobl 2032 13524 CASO III: sin considerar Ka negativo y Δt Pobl 2012 13522 Kap 0.02652299 Pobl 2032 13524
  • 14. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página14 1.3 Método De Interés Simple La población del año actual, se hallara Pobl.2012=pobl.2007 (1+Ksp*∆𝑡) La población del año futuro, se hallara Pobl.2032= pobl.2012 (1+Ksp*∆𝑡) En ambos caso, 𝐾𝑠𝑝 es la tasa de crecimiento ponderado Utilizando la ecua, 7,8 obtenemos el siguiente cuadro AÑO POBLACION Ks=r Δt Kr*Δt Kr*Δt 1940 3104 1961 5720 0.04 21 0.84 0.8428 1972 7624 0.03 11 0.33 0.3329 1983 7520 -0.001 11 -0.01 0.0000 1993 9678 0.03 10 0.29 0.2870 2007 13521 0.03 14 0.40 0.3971 ∑,consid.Valores negativos 67 1.85 ∑,sin consid,Ka nega y Δt 56 1.86 1.8597
  • 15. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página15 COMO EXISTE VALORES Ksp NEGATIVOS SE PRESENTAN TRES CASOS: CASO I: Considerando Ka negativo Pobl 2012 15384 Kap 0.02755 Pobl 2032 23861 CASO II: Sustituyendo Ka negativo con valor cero Pobl 2012 15397 Kap 0.02776 Pobl 2032 23945 CASO III: sin considerar Ka negativo y Δt Pobl 2012 15766 Kap 0.033209016 Pobl 2032 26238 1.4 Método de Interés Compuesto La población del año actual, se hallara Pobl.2012=pobl.2007 (1 + 𝐾𝑠𝑝)^ ∆𝑡 La población del año futuro, se hallara Pobl.2032= pobl.2012 (1 + 𝐾𝑠𝑝)∆𝑡 En ambos caso, 𝐾𝑠𝑝 es la tasa de crecimiento ponderado Utilizando la ecua, 10,11 obtenemos el siguiente cuadro
  • 16. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página16 AÑO POBLACION Kc=r Δt Kr*Δt Kr*Δt 1940 3104 1961 5720 0.030 21 0.62 0.6203 1972 7624 0.03 11 0.29 0.2911 1983 7520 -0.001 11 -0.01 0.0000 1993 9678 0.03 10 0.26 0.2555 2007 13521 0.02 14 0.34 0.3384 ∑,consid.Valores negativos 67 1.49 ∑,sin consid,Ka nega y Δt 56 1.51 1.5053 COMO EXISTE VALORES Ksp NEGATIVOS SE PRESENTAN TRES CASOS: CASO I: Considerando Ka negativo Kap 0.02226 Pobl 2012 15095 Pobl 2032 23446 CASO II: Sustituyendo Ka negativo con valor cero Pobl 2012 15110 Kap 0.02247 Pobl 2032 23564 CASO III: sin considerar Ka negativo y Δt Pobl 2012 15439 Kap 0.026880206 Pobl 2032 26242 PERIODO DE DISEÑO elegir la mayor tasa de cresimiento 2.688020569 Del I.C tasa % I.C periodo de diseño en años <1 25--30 1--2 20--25 >2 10--20 obtenemos un periodo de diseño de: 20 años
  • 17. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página17 RESUMEN CASO I: Considerando Ka negativo METODO Pobl:2012 Pobl:2032 ARIMETICO 14298 17408 GEOMETRICO 13522 13524 I.S 15384 23861 I.C 15095 23446 CASO II: Sustituyendo Ka negativo con valor cero METODO Pobl:2012 Pobl:2032 ARIMETICO 14306 17447 GEOMETRICO 13522 13524 I.S 15397 23945 I.C 15110 23564 CASO III: sin considerar Ka negativo y Δt METODO Pobl:2012 Pobl:2032 ARIMETICO 14460 18218 GEOMETRICO 13522 13524 I.S 15766 26238 I.C 15439 26242 Elegimos el valor mayor de cualquiera de los tres casos para tal escogimos MA caso III Pobl:2012 14460 habitantes poblacion actual Pobl:2032 18218 habitantes poblacion futura EXPANSIÓN FUTURA ANCHO LARGO % HA 120 120 25 7.5 100 100 25 7.5 80 80 25 7.5 60 60 25 7.5 TOTAL 30 MANZANAS
  • 18. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página18 Aa=Area actual 30 Ha Dpa 482 hab/Ha Según el RNE, las viviendas pueden tener una categoría del tipo uni o multi familiar si: ≤330 Per/ha unifamiliar >330 Multifamiliar 482 > 330 es multifamiliar Dpf 482 hab/Ha Af= Area de expansión Af 10 Ha supuesto Dpf 376 hab/Ha es multifamiliar ok NOTA: la densidad poblacional futura no necesariamente debe ser igual a la actual para el presente informe suponemos el área futura con la condición que también sea >330. AREA EXPANDIDA ANCHO LARGO % HA AREA M^2 AREA M^2 # DE LOTES 120 120 25 2.5 14400 25000 1.736111 100 100 25 2.5 10000 25000 2.500000 80 80 25 2.5 6400 25000 3.906250 60 60 25 2.5 3600 25000 6.944444 10AREA EXPANDIDA MANZANAS
  • 19. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página19 DOTACION Local o DependenciaArea(m^2) Uso Dotacion Dotacion Consu(l/d) casino 6240 1872 30 l/d/m^2 30 56160 cine 1680 30 asiento 3l/d/asiento 3 90 parque 9120 9120 2 l/d/m^2 2 18240 mercado 3600 1080 15l/d/m^2 15 16200 cementerio 22500 11250 2 l/d/m^2 2 22500 funeraria 1600 7 1l/d/m^2 1 7 garaje 1600 5 2 l/m^2 2 10 hotel 3500 10 500l/dormit/d 500 5000 banco 3500 1750 6l/d/m^2 6 10500 restaurante 3000 1200 40 l/m^2 40 48000 iglesia 6720 50 personas 1l/d/p 1 50 plaza de toros 12000 2000especta 1l/especta/d 1 1000 oficinas 4800 1920 6l/d/m^2 6 11520 hospital 22500 30 600l/d/cama 600 18000 local comercial 6001 3000 6l/d/m^2 6 18002.7 plaza de armas 36038 18019 2 l/d/m^2 2 36037.62 minicipalidad 10000 3000 6l/d/m^2 6 18000 coliseo 13200 1500especta 1l/especta/d 1 1500 primaria 12000 400alumnos 50l/p/d 50 20000 colegio 10000 600 alumnos 50l/p/d 50 30000 inicial 8642 40 alumnos 50l/p/d 50 3000 biblioteca 3200 25 personas 50l/p/d 50 1250 policia 1680 504 6l/d/m^2 6 3024 total 338091.32 El consumo en otros usos sera de: 338091.32 l/d Áreas en uso (a criterio del alumno) Area(m^2) % Area(m^2) % Area(m^2) % 6240 30 3500 100 13200 100 1680 100 3500 50 12000 100 9120 100 3000 40 10000 100 3600 30 6720 100 8642 100 22500 50 12000 100 3200 100 1600 100 4800 40 1680 30 1600 100 22500 100 3500 100 6001 50 3500 50 36038 50 3000 40 10000 30
  • 20. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página20 NOTA: la dotación se calcula mediante investigación únicamente o bien usando valores dados por el reglamento para el presente trabajo pasamos por alto esta recomendación y hallamos el uso domestico por investigación y otros usos por R.N.E. USO DOMESTICO Este caudal de uso domestico de a calculado por investigacion: Dia Lecturas(m^3) Cons.(m^2) Cons.(L) # p/d Con l/p/d Lunes 188.184 Martes 188.458 0.274 274 11 25 Miércoles 188.859 0.401 401 11 36 Jueves 189.134 0.275 275 11 25 Viernes 189.866 0.732 732 11 67 Sábado 190.628 0.762 762 11 69 Domingo 191.249 0.621 621 11 56 Consumo promedio 46 l/p/d Consumo domestico =Poblacion final *Consumo promedio Consumo total=Consumo domestico+Consumo en otros usos tipo de cons Cons.(l/d) % de cons domestico 846027.0739 71.4 otros usos 338091.32 28.6 total 1184118.394 NOTA.consumo en otros usos ≤30% consumo total ok Dotacion percapita Dot.perca 65 l/p/d consumo en otros usos es ≤ 30%
  • 21. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página21 VARIACIONES DE CONSUMO VARIACIONES DE CONSUMO Variacion diaria (K1) NOTA: A mayor poblacion menor valor K1 y visiversa según el R.N.E ,K1 es K1 1.30 Variacion diaria (K2) NOTA: K2 tomara los valores siempre y cuando: poblacion K2 ≤10000 2.5 18218 >10000 1.8 K2 1.8 Variacion diaria (K3) K3 3.10 CAUDAL DE DISEÑO Aplicando las ecuaciones 12.13.14 obtenemos el cuadro siguiente Caudal medio (Qm) = Población total x Dotación per cápita. Qm 13.705074 l/s sirve para el diseño del reservorio Caudal máximo diario (Qmd) = Qm x K1. (Qmd) 17.8165962 l/s sirve para el diseño de la captacion Caudal máximo horario (Qmh) = Qm x K2 ó Qm x K3. (Qmh) 24.66913321 l/s sirve para el diseño de la linea de aduccion, distribucion,alcantarillado
  • 22. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página22 III) CONCLUSIONES:  En el presente trabajo los parámetros de diseño son: Periodo de diseño de: 20 años Pobl:2012 14460 habitantes poblacion actual Pobl:2032 18218 habitantes poblacion futura Dpf 376 hab/Ha unifa El consumo en otros usos sera de: 338045.32 l/d Consumo Domestico 46 l/p/d Dot.perca 65 l/p/d Qm 13.7045 l/s (Qmd) 17.8159 l/s (Qmh) 24.6681 l/s IV) RECOMENDACIONES  El cálculo del caudal de diseño debe de ser lo más real posible ya que de él depende los diseños de reservorios, capitación y toda la línea de conducción.  Se recomienda para este tipo de diseño de abastecimiento de agua potable tener encuentra el reglamento nacional de edificaciones del país donde se este desarrollando este proyecto. V) BIBLIOGRAFÍA 1) ENOHSA, Ente Nacional de Obras Hídricas y Saneamiento. Guía para la presentación de proyectos de Agua Potable. Criterios Básicos. Capitulo 2. Estudios preliminares para el diseño de obras y Capitulo 17. Impacto Ambiental. Se puede obtener información ingresando a http://www.enohsa.com.ar 2) Metcalf - Eddy. 1985. Ingeniería Sanitaria. Tratamiento, Evacuación y Reutilización de Aguas Residuales. Ed. Labor 3) De Ilzarbe, A. 2000. Apuntes de Ingeniería Sanitaria. Cátedra UNS. 4) Conesa Fernández-Vitora. 1997. Guía metodologica para la evaluación de Impacto Ambiental. ED. Mundi Prensa. Madrid. 3° Edición. 5) Pedro rodríguez Ruíz abastecimiento de agua. instituto tecnológico de Oaxaca.
  • 23. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página23
  • 24. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página24 LECTURAS DEL VOLUMEN DE AGUA DE USO DOMESTICO
  • 25. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE INGENIERÍA HIDRÁULICA Página25