Período de diseño y factores que lo afectan - población actual y futura

2. ABASTECIMIENTO
DE AGUA Y
ALCANTARILLADO

3. UNIDAD I:
BASES PARA EL DISEÑO

4. PERÍODO DE DISEÑO Y
FACTORES QUE LO AFECTAN.
POBLACIÓN ACTUAL Y
FUTURA.

5. ¿Periodo?
¿Diseño?

6. Al término del tema, el alumno deberá:
Conocer que es el periodo de
diseño, como se realiza y los
factores que afectan a su
cálculo en un proyecto de
saneamiento.

7. "El periodo de diseño es por definición el tiempo que transcurre desde la iniciación del
servicio del sistema, hasta que por falta de capacidad o desuso, sobrepasan las
condiciones establecidas en el proyecto."

8. Acceso al agua potable y al
saneamiento: un derecho humano
Historias de Agua

9. Población
La predicción de crecimientos de población deberán estar
perfectamente justificadas de acuerdo a las características de la
ciudad, sus factores socio económicos y su tendencia de desarrollo.
La población resultante para cada etapa de diseño deberá coordinarse
con las áreas, densidades del plano regulador respectivo y los
programas de desarrollo regional.

10. Se deberá determinar la población y la densidad poblacional para el
periodo de diseño adoptado.
La determinación de la población final para el periodo de diseño
adoptado se realizará a partir de proyecciones, utilizando la tasa de
crecimiento por distritos y/o provincias establecida por el organismo
oficial que regula estos indicadores.

11. Población actual: Se determina a partir de los censos de población y
proyecciones del INEI. En algunos casos, también el Ministerio de
Salud cuenta con información, ya que tiene empadronada a la
población de su área de influencia. En caso de que no hubiera este
dato de una fuente confiable, es necesario realizar una encuesta.
Población futura: Existen varios métodos para su determinación. El
MVCS usa el método del crecimiento lineal.

12. Consumo
Consumo es la acción de utilizar y/o gastar un producto, un bien o un
servicio para atender necesidades humanas tanto primarias como
secundarias. ... Con el consumo se busca satisfacer no solo las
necesidades presentes, sino también las necesidades futuras.

13. Tener en cuenta que:
Población es mayores a 2000 habitantes se consideran urbanas.
RNE.
Población es menores a 2000 habitantes se consideran rurales. RM
192 2018.

14. Consumo de agua
De acuerdo a la Organización Mundial de la Salud (OMS), una persona
requiere de 100 litros de agua al día para satisfacer sus necesidades,
tanto de consumo como de higiene.
Consumo de agua en Lima y Callao ¿Cuál es tu consumo de agua en un
día?

15. Demanda de agua
Caudal Máximo Diario : Es la demanda máxima que se presenta en un
día del año. Q máx. Diario = K 1 . Q promedio.
Caudal Máximo Horario: Es la demanda máxima que se presenta en
una hora del año. Q máx. Horario = K 2 . Q promedio

16. Dotación
La dotación es la cantidad de agua que satisface las necesidades
diarias de consumo de cada integrante de una vivienda su selección
depende del tipo de opción tecnológica para la disposición sanitaria de
excretas sea seleccionada y aprobada bajo los criterios establecidos.
Las dotaciones de agua según la opción tecnológica para la disposición
sanitaria de excretas y la región en la cual se implemente son:

17. Para el caso de piletas publicas se asume 30 l/hab día. Para las
instituciones educativas en zona rural debe emplearse la siguiente
dotación:

18. Periodo de diseño
Es el tiempo en el cual la capacidad de un componente del sistema de
agua potable y/o saneamiento cubre la demanda, minimizando el valor
actual de costos de inversión, operación y mantenimiento.
Se entiende por período de diseño, en cualquier obra de la ingeniería
civil, el número de años durante los cuales una obra determinada ha de
prestar con eficiencia el servicio para el que se diseño.

19. Los factores que intervienen en la selección del periodo de diseño son:
Vida útil delas estructuras y equipo tomado sen cuenta,
obsolescencia, desgastes y daños.
Ampliaciones futuras y planeación de las etapas de
construcción del proyecto.
Cambios en el desarrollo social y económico de la población.
Comportamiento hidráulica de las obras cuando estas no
están en funcionamiento en toda su capacidad.

20. Periodos típicos de algunas obras:
Dados los variados factores determinantes del periodo de
diseño, cada uno de los componentes del sistema de
acueductos, desde la captación hasta la acometida domiciliaria,
tiene periodos de diseño que pueden ser diferentes.
En general, los períodos de diseño para las obras del sistema
de acueductos cubren un lapso que varia entre15 a 30 años.
Por lo tanto en cada uno de los capítulos correspondientes al
diseño de las obras se especificara el periodo recomendado.

21. Guías de periodos de diseño utilizados en estructuras hidráulicas:
Presas y grandes construcciones 25 a 30 años.
Pozos, sistemas de distribución, plantas de purificación de
aguas y plantas de tratamiento de aguas residuales.
Crecimiento bajo: 20 a 25 años.
Crecimiento alto: 10 a 15 años.
Tuberías con diámetros mayores a doce pulgadas: 20 a 25
años.
Alcantarillado: 40 a 45 años.

22. Periodo recomendable de las etapas constructivas:
Para poblaciones de 2000 hasta 20000 habitantes se debe
considerar un periodo de 15 años.
Para poblaciones de 20000 a mas habitantes se debe
considerar un periodo de 10 años.

23. Calculo del periodo de diseño:
𝑋0 =
2.6 1 − 𝑑 1.12
𝑖
𝑋0: Periodo de diseño económico optimo (años).
d: Factor de escala. (0.2 a 0.8)
i: Costo de oportunidad del capital. (8, 10, 12 y 14%)

24. Población de diseño
La determinación del número de habitantes para los cuales ha de
diseñarse el acueducto es un parámetro básico en el calculo del caudal
de diseño para la comunidad.
Con el fin de poder estimar la población futura es necesario estudiar las
características sociales, culturales y económicas de sus habitantes en el
pasado y en el presente, y hacer predicciones sobre su futuro desarrollo,
especialmente en lo concernientes a turismo y desarrollo industrial y
comercial.
Sin tener en cuanta el factor industrial y comercial, la población
presentara un crecimiento vegetativo, es decir, con espacio y oportunidad
económica limitados.

25. En este caso la curva de crecimiento de la población tiene la forma de S
y presenta tres etapas de crecimiento, según se indica en la figura
siguiente:
AB: Crecimiento temprano como índice creciente.
BC: Crecimiento intermedio con índice constante.
Crecimiento lineal.
CD: Crecimiento tardío con índice de creciente.
Crecimiento logarítmico.
D: Poblacióndesaturación
Curva “S” de crecimiento vegetativo o natural.

26. Métodos de estimación de la población futura
Los censos son la base de cualquier tipo de proyección de población.
Nota: La población censada incluye a las personas que fueron registradas
durante el día del censo. La población no registrada ese día (población
omitida) es incorporada posteriormente por el INEI a la contabilización total.

27. El XII Censo de Población,
VII de Vivienda y III de
Comunidades Indígenas o
Censo peruano de 2017.

28. Para efectuar la elaboración de un proyecto de abastecimiento de agua
potable es necesario determinar la población futura de la localidad, así
como su clasificación socioeconómica dividido en tres tipos:
En el calculo de la población de proyecto o futura intervienen diversos
factores como son:
Crecimiento Histórico.
Variaciones de las tasas de creciente.
Características migratorias.
Perspectivas de desarrollo.
Popular, media y residual. Igualmente se debe distinguir si son zonas
comerciales o industriales, sobre todo, al final del periodo económico de
la obra.

29. Existen varias metodologías para la proyección de población sin
embargo, se hará una presentación de los métodos cuya aplicación es
mas generalizada.
Método aritmético.
Método geométrico.
Extensión grafica.
Método de saturación.

30. Método aritmético: Este método se emplea cuando la población
se encuentra en franco crecimiento .
𝑃 = 𝑃0 + 𝑟(𝑡 − 𝑡0)
P: Población a calcular.
P0: Población inicial.
r: Razón de crecimiento.
t: Tiempo futura.
t0: Tiempo iniial.

31. Población inter censal.
𝑟 =
𝑃𝑖+1 − 𝑃𝑖
𝑡𝑖+1 − 𝑡𝑖
Población Post censal.
𝑟 =
𝑃𝑖+1 − 𝑃𝑖
𝑡𝑖+1 − 𝑡𝑖
𝑃 = 𝑃𝑓 + 𝑟(𝑡 − 𝑡𝑓)

32. Método geométrico: La población crece en forma semejante a un
capital puesto a un interés compuesto. Este método se emplea cuando
la población esta en su iniciación o periodo de saturación, mas no
cuando esta en el periodo de franco crecimiento.
𝑃 = 𝑃0 × 𝑟(𝑡−𝑡0)
P: Población a calcular.
P0: Población inicial.
r: Factor de cambio de las poblaciones.
t: Tiempo en la que se calcula la población.
t0: Tiempo final.
𝑟 = 𝑡𝑖+1 − 𝑡𝑖
𝑃𝑖+1
𝑃𝑖
Nota: Usar por factibilidad de calculo, la diferencia (𝑡𝑖+1 − 𝑡𝑖) en décadas.
𝑃 = 𝑃0 × (1 + 𝑟)(𝑡−𝑡0)
𝑟 =
𝑛 𝑃𝑖+1
𝑃𝑖
− 1

33. Ejemplo 01: Para una estructura de abastecimiento de agua, calcular el
periodo de diseño con los siguientes datos:
OBRA d i COSTO
CAPTACIÓN 0.2 0.12 S/ 10,300,000.00
LÍNEA DE IMPULSIÓN 0.4 0.12 S/ 4,325,000.00
REDES 0.3 0.12 S/ 43,245,000.00
RESERVORIO 0.6 0.12 S/ 23,433,000.00
PLANTA DE TRATAMIENTO
0.7 0.12
S/ 35,285,000.00

34. 𝑋𝑂
𝐷𝑎𝑡𝑜𝑠:
Periodos típicos de algunas obras: 10 a 50 años
Fuentes superficiales: 10 a 20 años
Fuentes subterráneas: 20 a 30 años
Obras de captación:
Diques – toma:15 a 25 años
Diques – represa:30 a 50 años
Estación de bombeo:
Bombas y motores:10 a 15 años
Instalaciones en edificaciones:20 a 25
años
Líneas de aducción: 20 a 40 años
Líneas de impulsión: 20 a 25 años

35. 𝑋𝑂
Planta de tratamiento:
Crecimiento bajo:20 a 35 años
Crecimiento alto:10 a 15 años
Estanques de almacenamiento:
Concreto armado:30 a 40 años
Metalicos:20 a 30 años
Redes de distribución: 15 a 20 años

36. OBRA d i COSTO
% COSTO PONDERADO
CAPTACIÓN
0.2 0.12
S/ 10,300,000.00 8.83
16.88
1.49
LÍNEA DE IMPULSIÓN
0.4 0.12
S/ 4,325,000.00 3.71
12.23
0.45
REDES
0.3 0.12
S/ 43,245,000.00 37.09
14.53
5.39
RESERVORIO
0.6 0.12
S/ 23,433,000.00 20.10
7.76
1.56
PLANTA DE TRATAMIENTO
0.7 0.12
S/ 35,285,000.00 30.26
5.63
1.70
S/ 116,588,000.00 100.00 10.60
𝑋𝑂
𝑃𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 𝑠𝑒𝑟𝑎 𝑑𝑒 11 𝑎ñ𝑜𝑠.
𝑆𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛

37. 𝑋𝑂
Ejemplo 02: Determinar para 1950 la población de una ciudad, si se
tiene los siguientes datos censales: AÑO POBLACIÓN (HAB)
1940 1125
1960 3250
1970 4970
1980 5867
AÑO POBLACIÓN (HAB)
1940 1125
2685
1960 3250 106.25
1970 4970 172.000
1980 6867 189.700
1950 2685
155.98
𝑟 =
𝑃𝑖+1 − 𝑃𝑖
𝑡𝑖+1 − 𝑡𝑖 𝑃 = 𝑃0 + 𝑟(𝑡 − 𝑡0)
𝑆𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛

38. 𝑋𝑂
Ejemplo 03: Se quiere calcular la población para el año 2000, de una
determinada ciudad, que cuenta con los siguientes datos censales :
AÑO POBLACIÓN (HAB)
1940 53000
1950 72000
1960 85000
1970 92000
1980 120000
AÑO POBLACIÓN (HAB)
1940 53000
153500
1950 72000 1900
1960 85000 1300
1970 92000 700
1980 120000 2800
2000 153500
1675.00
𝑟 =
𝑃𝑖+1 − 𝑃𝑖
𝑡𝑖+1 − 𝑡𝑖
𝑃 = 𝑃0 + 𝑟(𝑡 − 𝑡0)
𝑆𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛

39. 𝑋𝑂
Ejemplo 04: Se quiere calcular la población para el año 2000, de
una determinada ciudad, que cuenta con los siguientes datos
censales : AÑO POBLACIÓN (HAB)
1940 53000
1950 72000
1960 85000
1970 92000
1980 120000
AÑO POBLACIÓN (HAB)
1940 53000
180706
1950 72000 10 1.031
1960 85000 10 1.017
1970 92000 10 1.008
1980 120000 10 1.027
2000 180706
1.021
𝑟 = 𝑡𝑖+1
𝑃𝑖+1
𝑃𝑖
𝑃 = 𝑃 × 𝑟(𝑡−𝑡0)
∆𝑡
𝑆𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛

40. Ejemplo 01: Para una estructura de abastecimiento de agua mediante pozos
para la ciudad “El Pino”, calcular el periodo de diseño con los siguientes datos:
OBRA d i COSTO
CAPTACIÓN 0.2 0.12 S/ 12,500,000.00
LÍNEA DE IMPULSIÓN 0.4 0.12 S/ 5,200,000.00
REDES DE DISTRIBUCIÓN 0.3 0.12 S/ 45,000,000.00
RESERVORIO METÁLICO 0.6 0.12 S/ 24,500,000.00
PLANTA DE TRATAMIENTO
0.7 0.12
S/ 36,800,000.00
Sabiendo que el costo de oportunidad del capital para la ciudad es de 11 %
(crecimiento bajo)

41. 𝑋𝑂
Ejemplo 02: Determinar para 2035 la población de una ciudad, si
se tiene los siguientes datos censales:
AÑO POBLACIÓN (HAB)
1972 22526
1981 27930
1993 32703
2007 33230
2017 34827

42. 𝑋𝑂
Ejemplo 03: Determinar la población de una ciudad en el año 1981, si
se tiene los siguientes datos censales:
AÑO POBLACIÓN (HAB)
1972 710
1981
1993 949
2007 1266

43. 𝑋𝑂
Ejemplo 04: Se quiere calcular la población para el año 2030, de
una determinada ciudad, que cuenta con los siguientes datos
censales : AÑO POBLACIÓN (HAB)
1981 8458
1990 12266
2000 15115
2010 16137