Sesión N°2_Curso_Ingeniería_Sanitaria.pdf

Ing. Yuri Sánchez Merlo
SESIÓN N°2
DEMANDA DE LOS SERVICIOS

1.Conceptos de Proyecto
• Un proyecto es un esfuerzo
temporal con un inicio y un fin
definidos.
• Para crear un producto,
servicio o resultado único.
• Es un conjunto de actividades
coordinadas y planificadas para
lograr un objetivo específico
dentro de un marco de tiempo
determinado y con recursos
limitados, como tiempo, dinero,
personal y materiales

1.Conceptos de Proyecto • Para realizar la construcción, rehabilitación, mejoramiento,
ampliación e instalación de sistemas de agua potable,
alcantarillado, y plantas de tratamiento de aguas residuales se
debe elaborar estudios y proyectos.
• Los estudios definen con precisión las obras a construir.
• Las obras deben ser capaces de satisfacer condiciones actuales y
futuras de la población
OBRAS DE
CAPTACIÓN
OBRAS DE
CONDUCCIÓN
OBRAS DE
TRATAMIENTO
OBRAS DE
ALMACENAMIENTO
OBRAS DE
DISTRIBUCIÓN
IDEA
RESOLVER:
SOLUCIÓN DE UN PROBLEMA
OPORTUNIDAD DE NEGOCIO
OBRAS DE
RECOLECCIÓN
OBRAS DE
TRATAMIENTO
OBRAS DE
DISPOSICIÓN FINAL
OBRAS DE
RECOLECCIÓN
OBRAS DE
BOMBEO

2. Ciclo deVida de los Proyectos

3. Nivel del Proyecto
Idea
Perfil
Factibilidad
Estudio Definitivo – Expediente Técnico

4. Periodo de Diseño Tiempo durante el cual el sistema funciona eficientemente,
sea por capacidad del sistema o resistencia física de las
instalaciones.
Se inicia cuando las instalaciones entran en operación.
Preinversión
Perfil + Factibilidad
Periodo de Diseño
Demanda
Tiempo
Inicio Fin
O&M
Inversión
Estudio Definitivo + Obra

5. Periodo de Diseño
Factores que
definen el
Periodo de
Diseño
Vida útil de las
Instalaciones
Costos de
Inversión
Crecimiento
Poblacional
Financiamiento
Constituido por obras de concreto, metálicas,
tuberías, equipos. Resistencia física de las
instalaciones es variable
La población crece en función de factores sociales, económicos, y
desarrollo industrial. Para ciudades con crecimiento rápido el
período debe ser corto, puede haber colapso financiero. Para
crecimiento lento o poblaciones en el límite de saturación, se
puede emplear período de diseño largo.
El período de diseño está ligado a
factores económicos. Analizar la
dificultad o facilidad de construcción.
A mayor período de diseño,
mayor componentes y por lo tanto
mayor costo. Analizar la construcción
de los componentes por etapas.
Se financia a través de organismos
financieros. Estimar intereses y costo
capitalizado para que pueda
aprovechar más útilmente la
inversión. A mayor período de diseño,
mayor inversión y mayor
financiamiento.

5. Periodo de Diseño Práctico
Componentes Período (años)
Fuente superficial:
Para caudal mínimo.
20 – 30
Fuente subterránea:
Acuífero debe satisfacer la demanda, aprovechamiento con pozos
perforados por períodos de 10 años.
20 – 30
Captación:
Depende tipo de obra.
20 – 40
Estaciones de bombeo:
Instalaciones y caseta, con ampliación.
Equipos de bombeo, con mantenimiento.
20 – 25
10 – 15

Componentes Período (años)
Línea de conducción, impulsión, aducción:
Depende de magnitud, diámetro, costos. 20 – 40
Plantas de Tratamiento:
Por la flexibilidad para desarrollarse por etapas.
10 – 15
Reservorios:
Depende del tipo de reservorio.
30 – 40
Red de distribución:
Diseñados para el área a servir.
20

SESIÓN N°2
Contenido
1. Bases de Diseño
2. Cantidad de Agua.
3. Proyección de Población.
4. Caudales de diseño de agua.
5. Demanda de Alcantarillado.
6. Caudales de diseño de alcantarillado.
DEMANDA DE LOS SERVICIOS

2. Cantidad de Agua
DEMANDA DE AGUA - DOTACIÓN
➢ Es el volumen de agua requerido por una
persona en un día (lt/hab/día)
➢ Establece el parámetro del CAUDAL DE
DISEÑO.
➢ Condiciona la dimensión de las estructuras
hidráulicas: conducción y almacenamiento.
➢ Se estima sobre mediciones en la población
en estudio o en poblaciones similares que
cuenten con un registro estadístico.

2. Cantidad de Agua
TIPOS DE CONSUMO
❑ DOMESTICO
❑ INDUSTRIAL
❑ COMERCIAL
❑ PUBLICO

2. Cantidad de Agua
FACTORES QUE DETERMINAN LA DEMANDA – DOTACIÓN - CONSUMO
Temperatura -
Clima
Calidad de
Agua
Características
Socio -
Económicas
Servicio de
Alcantarillado
Presión en las
redes de agua
Administración
del agua
Medidores y
Tarifas

2. Cantidad de Agua
CONSUMO PER CAPITA DE ÁGUA
• Lectura de Hidrómetros – Medidores
• Lectura de macromedidor a la salida de Reservorio

2. Cantidad de Agua
Lectura de Hidrómetros – Medidores
qe = consumo efectivo per cápita (L/(hab.dia))
Vc = volume consumido medido por los micromedidores (L)
NE = número de conexiones medidas
ND = número de dias de medición por los micromedidores (dia)
NH/L = número de habitantes por conexión (hab/cnx)

2. Cantidad de Agua
Determinación del consumo per cápita (q)
q = consumo per cápita de agua (L/(hab.dia))
qe = consumo efectivo per cápita (L/(hab.dia))
I = Índice de Pérdidas (%)

3. Proyección de Población
Para la determinación de la Demanda de Agua y Desagüe, la Población Futura es un parámetro importante.
El crecimiento de la población depende de los siguientes factores:
• Factores políticos
• Factores económicos
• Factores sociales
• Factores de movilización poblacional
– Migración interna o externa.
• Factores de Salud Pública - Avances
de la Medicina – Acceso al
Saneamiento Básico.
• Programas de Mejoramiento
Sanitario
• Fecundidad
• Mortalidad
• Migración
CRECIMIENTO
POBLACIONAL

0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
2031
2032
2033
2034
2035
2036
2037
2038
2039
2040
2041
2042
2043
2044
2045
2046
2047
Población
Año
DINÁMICA POBLACIONAL Población
Futura
(Pf)
Población
Inicial
(Pi)
Periodo de Diseño
Operación y Mantenimiento

Dinámica Poblacional
RNE

Dinámica Poblacional – SEDAPAL

Estimación de la Población Futura:
A. Métodos de Componentes
B. Modelos Matemáticos
C.Métodos Gráficos

A. Métodos de Componentes: es un método racional que consiste tener en cuenta los factores
políticos, sociales, económicos, migración, salud, otros.
El método de componentes: Técnica para analizar
crecimiento poblacional descomponiéndolo en sus
diferentes componentes principales.
Los componentes incluyen: tasa de natalidad, tasa
de mortalidad y saldo migratorio (la diferencia
entre la inmigración y la emigración).
A través del método de componentes, se puede
calcular la variación en la población durante un
período de tiempo determinado, generalmente un
año. La fórmula básica para calcular el crecimiento
poblacional utilizando este método es:
P1 = P0 + (N - D) + (I - E)
Donde:
P1 es la población al final del período.
P0 es la población al inicio del período.
N es el número de nacimientos durante el período.
D es el número de defunciones durante el período.
I es el número de inmigrantes que ingresan durante el período.
E es el número de emigrantes que salen durante el período.

A. Método Geométrico
B. Método Aritmético
C. Método de la Parábola de 2do Grado
D. Método Incremento deVariables
E. Método Racional
2
X
C
X
B
A
y 
+

+
=
t
i
f i
P
P )
1
( +

=
)
1
( t
i
P
P i
f 
+

=
P
m
m
P
m
P
P n
t 2
1
2
)
1
(


+

+


+
=
  t
E
I
D
N
P
P a
f 
−
+
−
+
= )
(
)
(
Año Censal Población
1981 6615
1993 11956
2007 15381
2017 17623
B. Modelos Matemáticos

Dinámica Poblacional – Selección Curva
Año Censal Población
1981 6615
1993 11956
2007 15381
2017 17623

A
B
C
D
E
P
Dinámica Poblacional – Selección Curva

Dinámica Poblacional – Habilitación Urbana

Población de
Diseño
Número de
Habitantes en la
etapa final del
proyecto
Número de
lotes
=
Densidad de
vivienda
(hab/lote)
x
=
2011 2021
Dinámica Poblacional – Habilitación Urbana

4. Caudales de diseño de agua

➢ Para determinar los caudales de diseño, se debe definir los coeficientes de
variación.
➢ Caudal promedio (Qp)
➢ Caudal máximo diario (Qmd)
➢ Caudal máximo horario (Qmh)

El consumo varía durante el
día, semana, mes, año. Estas
variaciones se determinan con
los siguientes coeficientes:
Coeficiente de Variación Diaria
Coeficiente de Variación Hpraria.
Coeficiente de Variación Mínima.
Coeficiente Maximum Maximorum

Coeficiente deVariación Diaria (K1)
Consumo Máximo Diario (Qmd)
K1 = ----------------------------------------
Consumo Promedio Anual (Qp)
Representa la desviación máxima del consumo
promedio respecto al consumo máximo diario,.
Corresponde al consumo en el día de mayor
incidencia, este coeficiente se denomina
CoeficienteVariación Diaria (K1).
Se obtiene de acuerdo a la siguiente expresión

• El coeficiente se determina en los meses de verano.
• Reglamento Nacional de Edificaciones K1= 1,3.
• Empleado para diseñar los componentes del sistema de producción.
• Coeficiente disminuye si las viviendas cuentan con un sistema de regulación.
Coeficiente deVariación Diaria (K1)

Coeficiente deVariación Horaria (K2)
Consumo Máximo Horario (Qmh)
K2 = ----------------------------------------
promedio respecto al consumo máximo horario,
ósea se refiere a la variación de consumo durante
el día,. Corresponde al consumo en el día de
mayor incidencia, este coeficiente se denomina
CoeficienteVariación Horaria (K2).
Caudal Máximo
Caudal
Promedio

• El coeficiente se determina en los meses de verano.
• Reglamento Nacional de Edificaciones K2= 1,8 – 2,5
• Empleado para diseñar los componentes del sistema de distribución.
• Coeficiente disminuye si las viviendas cuentan con un sistema de regulación.

Coeficiente deVariación Mínima (Kmín)
Consumo Mínimo Horario (Qmính)
Kmín = ----------------------------------------
promedio respecto al consumo mínimo horario,
ósea se refiere a la variación de consumo durante
el día,. Corresponde al consumo en el día de
mayor incidencia, este coeficiente se denomina
CoeficienteVariación Mínimo (Kmín).
Caudal
Promedio
Caudal Mínimo

• El coeficiente se determina en los meses de invierno.
• Valores frecuentes Kmín= 0,3 – 0,4
• Empleado para diseñar estaciones de bombeo de aguas residuales, verificación de
comportamiento de colectores y emisores, sistemas de distribución con reservorio
flotante.

Coeficiente Maximum Maximorum (Kmm)
Kmm = K1 K2
Corresponde a una condición cuando en un día se
presenta simultáneamente el coeficiente máximo
diario y el coeficiente máximo horario. Se utiliza
para el dimensionamiento del sistema de
alcantarillado.
Caudal
Promedio
Caudal Mínimo

 CAUDAL PROMEDIO (Qp)
Población * Dotación Población * Consumo
Qp = ------------------------------- = ---------------------------------------
86,400 86,400 * (1 - %Pérdidas)
Donde:
Qp : Caudal promedio ( lps )
Población : Población de diseño ( hab. )
Dotación : ( lt/hab/día )
Consumo : ( lt/hab/día )
%Pérdidas : ( 20 - 25)%

CAUDAL MAXIMO DIARIO ( Qmd )
Qmd = K1 * Qp
Donde:
Qmd : Caudal Máximo Diario
K1 : Coeficiente de Consumo Máximo Diario ( 1.3 )
Qp : Caudal promedio.

 CAUDAL MAXIMO HORARIO (Qmh )
Qmh = K2 * Qp
Donde :
K2 : Coeficiente de Consumo Máximo Horario ( 2.6 )
Qp : Caudal promedio.

 CAUDAL DE BOMBEO (Qb)
24
Qb = --------- * Qmd
N
Donde :
Qb : Caudal de bombeo
N : Número de Horas de Bombeo (18 horas)

CAPTACION
Fuente Subterránea
DE AGUA CRUDA
RESERVORIO
RED DE DISTRIBUCION
CAPTACION
L.C. por gravedad
Línea de Impulsión
Línea de Aducción
L.C. de agua cruda
Pozo Profundo
Estación de Bombeo
Fuente superficial
PLANTA DE TRATAMIENTO
L.C. de agua tratada
L.C. por bombeo
24
Qb = ----- x Qmd
N
Qmd
Qmd
Qmd
Qmd
Qmd
Qmh
Qmd + Qci
Qmín
Qmd + Qci
Qmín
Qmh
Fuente sub -superficial
CAPTACION
DISTRIBUCION
PRODUCCION

5. Demanda de Alcantarillado
1) Aguas provenientes del Sistema de Distribución de Agua: QdPSDA
Descargas Domésticas
Descarga Comerciales
Descarga Industriales
Descarga Públicas o Institucionales
2) Aguas que se infiltran al Colector: QINF
3) Aguas de lluvia provenientes de conexiones erradas: QLLCC

QdPSDA = QCDD + QCDC + QCDI + QCDP
1) Aguas provenientes del
Sistema de Distribución de
Agua: QdPSDA
Doméstico Comercial Público
Industrial

86400
)
(
)
(
%
Consumo
Población
C
F
QmhCD



=
Donde:
QmhCD = Caudal máximo horario de contribución al desagüe [l/s]
%C = Porcentaje de contribución al desagüe (50 – 90) %.
De acuerdo al R.N.E. recomienda 80%
Coeficiente de retorno
Factor de reingreso
Coeficiente de gasto de reingreso
F = Factor de mayoración
Factor Pico
Coeficiente de variación caudal (horaria (K2), diaria (K1), mínima (K3))
Población = Población de diseño ó futura [hab] ó inicial
Consumo = Consumo de agua [l/hab/día]
Uso Doméstico (QCDD)

Inicial
Final
Población
Estimamos en base a los censos poblacionales (1981 – 1993 – 2007 - 2017)
• Aritmético
• Geométrico
• Parabólico
• Incremento deVariables
• Racional
• Logístico
• Gráfico
Métodos de Cálculo

Para la Etapa Inicial del Proyecto F = K2
Para la Etapa Final del Proyecto F = K1 x K2

Autor Ciudad / País Año K1 K2 K3
Condiciones de
obtención de los
valores
R.N.E. Perú 2006 1.3 1.8-2.5 0.3
Recomendaciones
para Proyectos
Valores Típicos de K1 , K2 y K3

Uso Comercial (QCDC)
Para zonas netamente comerciales, se debe justificarse con Estudios detallados,
basados en consumos diarios por persona, densidades de población u otros
(Tener presente estudio realizados en otras localidades)
Depende del tipo de industria (Procesos), tamaño de la planta, etc. Debe
determinarse para cada tipo de industria, a través de un Balance hídrico. Tener
presente Industrias que tengan fuente propia o fuente de la red pública o mixta.
Las descargas industriales deben realizarse con sumo ciudad, tanto en calidad
como en cantidad. Debe estudiarse la naturaleza de esas descargas industriales,
para evaluar estos residuos pueden ser lanzados directamente o tiene que haber
un pre tratamiento.
Uso Industriales (QCDI)
Uso Público o Institucional (QCDP)
Debe basarse en registro de campo (Mediciones en campo) ó en las
recomendaciones dadas en el Reglamento Nacional de Edificaciones IS.010

2) Aguas que se
infiltran al Colector:
QINF
Las infiltraciones se dan a través de:
• Las uniones defectuosas (Entre tubo y tubo)
• Roturas y/o grietas y/o fisuras en las paredes de las tuberías
• Paredes de los buzones, cámaras de bombeo de desagüe, cajas de registro u otras estructuras.
• Anclajes defectuosos.
• Conexiones domiciliarias.
La cantidad de agua de infiltración depende principalmente:
• Características del suelo
• Nivel freático
• Conductos (Porosidad del material de la tubería) (Tipo de juntas)
• Estado y calidad de instalación de las estructuras del sistema de desagüe.
El Reglamento Nacional de
Edificaciones, señala que el valor
adoptado debe ser justificado y da
como referencia: 0.05 a 1.0 l/s/Km.

En un sistema de alcantarillado del tipo separado, no se permite el ingreso de
aguas de lluvia, pero existen un porcentaje de las viviendas que conectan las aguas
de lluvia recolectados de sus tejados, patios, etc. al sistema de alcantarillado.
QLLCC = CI x I x A x K
Donde:
CI = coeficiente medio de impermeabilidad del suelo
I = Intensidad de lluvia (l/s/Ha)
A = Área neta de vivienda (Ha)
K = Porcentaje de viviendas que descargan las aguas de lluvia al alcantarillado
K=2% para áreas de estudio 1 – 10 Ha
K=3% para áreas de estudio > 10 Ha
3) Aguas de lluvia
provenientes de
conexiones
erradas: QLLCC

3) Aguas de lluvia provenientes
de conexiones erradas: QLLCC
Caso de un Sistema Separado.

6. Caudales de diseño de alcantarillado
Agua Residual Tratada
Reuso del Agua Residual Tratada
para: Agricultura, Piscicultura, etc.
RECOLECCION DISPOSICION FINAL
Disposición Final
Río, Lago, Laguna, Mar u
otros cuerpos de agua
PLANTA DE TRATAMIENTO
DE AGUA RESIDUALES
Colectores secundarios
Agua Residual Cruda
Interceptores, Bombeo y otros
Emisor
RED DE RECOLECCION
Emisor
Cámara de Bombeo de
Desague
Línea de Impulsión
Area de Drenaje 2
Parte Baja
Area de Drenaje 1
Parte Alta

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SESIÓN N°2 – CURSO INGENIERÍA SANITARIA
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