Calculo Del Caudal de Diseño3

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TRABAJO ESCALONADO – PRIMERA PRIMERA PARTE.

CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO DE UNA CIUDAD FICTICIA Docente: Ing. José H. LONGA ALVAREZ Presentado por: FUSTAMANTE HUAMAN, Miguel.

C ajamarca ajamarca E ner ner o de 2011

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ABASTECIMIENTO DE AGUA Y

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ÍNDICE Página

CAPITULO I I.

INTRODUCCION

3

II.

OBJETIVOS

4

III. ALCANCES

4

IV. ANTECEDENTES

5

V

CARACTERISTICAS CARACTERISTICAS LOCALES

5

VI

JUSTIFICACION

7

CAPITULO II I

REVICION DE LITERATURA

II

RECURSOS

8 14

CAPITULO III I

METODOLOGIA Y PROCEDIMIENTOS

16

II

PRESENTACION Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

16

II

CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS SUGERENCIAS

19

IV

BIBLIOGRAFIA

20

V

APENDICE

21

VI

ANEXOS

28

pág. 2

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ÍNDICE Página

CAPITULO I I.

INTRODUCCION

3

II.

OBJETIVOS

4

III. ALCANCES

4

IV. ANTECEDENTES

5

V

CARACTERISTICAS CARACTERISTICAS LOCALES

5

VI

JUSTIFICACION

7

CAPITULO II I

REVICION DE LITERATURA

II

RECURSOS

8 14

CAPITULO III I

METODOLOGIA Y PROCEDIMIENTOS

16

II

PRESENTACION Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

16

II

CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS SUGERENCIAS

19

IV

BIBLIOGRAFIA

20

V

APENDICE

21

VI

ANEXOS

28

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CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO DE UNA CIUDAD FICTICIA

CAPITULO I I. INTRODUCCIÓN Una de las necesidades más importantes del hombre es la de disponer adecuadamente de agua, no obstante que el agua es abundante en la naturaleza, ríos, lagos, manantiales, aguas freáticas, etc. No toda es apta para el consumo humano, razón por la cual en el diseño de sistemas de Abastecimiento de agua a gua y Alcantarillado enfocaremos el estudio de agua desde el punto de vista del consumo humano, en otras palabras del agua potable. La confianza de la calidad del agua, es producto de los estudios hidrológicos, de los diseños hidráulicos y estudios que sirvan de base y dan forma a las obras de ingeniería necesarias, así como la operación de los sistemas terminados. Si la cantidad del agua no se controlase en este sentido, las obras de abastecimiento de agua y de evacuación de las la s residuales fallarían en su propósito. La planificación, diseño, construcción y supervisión de los sistemas de aguas y aguas residuales, han sido por mucho tiempo responsabilidad de los ingenieros civiles. El presente trabajo, es la primera parte del trabajo escalonado, interesándonos a obtener en la primera parte del diseño que consiste en calcular los diversos parámetros básicos de diseño que se necesitan para abastecer de agua potable y realizar el alcantarillado una cuidad ficticia. Dentro de los parámetros mencionaremos algunos como el caudal medio de consumo de la población, la tasa de crecimiento, la población futura, expansión futura, etc. A partir de un área y algunas reglas dadas por el docente, se ha dibujado una ciudad ficticia, además se ha hecho un seguimiento de las lecturas del medidor de una vivienda familiar, así como también se ha utilizado el reglamento nacional de edificaciones RNE 2009, para obtener datos que ayudarían ayudarían a completar el cálculo del caudal de diseño que es el objetivo principal de este primera parte del trabajo escalonado.

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II. OBJETIVOS 2.1. Objetivo general.

Calcular el caudal de diseño de una ciudad. 2.2. Objetivos específicos

Determinar la población futura de la ciudad a abastecer de agua y alcantarillado, para el periodo de diseño, utilizando los diferentes métodos analíticos estudiados en clase. Determinar el área de expansión futura de la ciudad. Determinar el Consumo Per-cápita de la población. Determinar el Caudal Medio de la población. Determinar el Caudal Máximo Diario y Horario. Conocer los distintos criterios y normas (RNE), para el cálculo del caudal de diseño Qd.

III. ALCANCES 3.1. POBLACIÓN De los datos censales dados por el docente del curso, se estimará la población presente año 2011 (Población Actual) y la población futura (de acuerdo al periodo de diseño. El Cuadro Nº01, muestra los datos del censo y sus poblaciones. CUADRO Nº01: POBLACION SEGÚN CENSO

CENSO POBLACIÓN 1956 6591 1970 5986 1986 7524 1996 8695 2006 9654 FUENTE: Datos dados por el docente del curso

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3.2. EXTENSIÓN Se proyecta un área mínima de 30.00 Ha destinadas solamente para viviendas, la cual se incrementará con las áreas complementarias u otros usos y lo correspondiente a la expansión urbana (área futura), la cual estará en función de la tasa de crecimiento poblacional. 3.3. SERVICIOS Y ÁREAS COMPLEMENTARIAS. En el diseño de la ciudad ficticia, se ha completado con un área adicional para usos complementarios (Educación, recreación, comercio, salud, instituciones públicas, otros), que a continuación se muestran: -

-

-

-

-

-

-

-

Municipalidad Estadio Banco Estación de Policía Colegio Plaza de Armas I.E. inicial E. superior

- Escuela. - Mercado - Coliseo - Iglesia - Cementerio - Hospital - Parques Zonales

IV. ANTECEDENTES Por efectos de que la población de la ciudad diseñada, no cuenta con un sistema de agua potable ni servicio de alcantarillado para evacuación de aguas servidas, lo que trae consigo que la población de esta ciudad presente un alto índice de enfermedades endémicas, gastrointestinales, dérmicas, etc., por tal motivo es que se ha elaborado el presente Proyecto de Abastecimiento de Agua Potable y Alcantarillado, teniendo en consideración el beneficio que traerá a esta población carente del liquido elemento, que hace varios años han venido gestionando sin ser atediadas.

V. CARACTERÍSTICAS LOCALES 5.1. Ubicación del proyecto. Departamento /Región Provincia Distrito Centro Poblado Localidad Región Geográfica

: : : : : :

Cajamarca Cajamarca Cajamarca Agomarca Agomarca Costa ( ) Sierra ( X ) Selva ( ) pág. 5

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: 2850 m. s. n. m.

Altitud:

5.2. Localización geográfica. -

Coordenadas UTM:

Este: 777635.75 Norte: 9202056.59

CIUDAD DE ESTUDIO FUENTE: Censos Nacionales 2007

5.3. Accesibilidad El ingreso a la Ciudad se hace través de la Carretera Cajamarca – Ciudad de Dios Km 50, donde se hace el desvío que conducirá luego de 20 km adentro, para llegar a esta Ciudad, la cual tiene un potencial económico considerable que lograra el intercambio comercial con el resto del país.

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5.4. Características del aspecto urbano de la ciudad ficticia. Las características locales de la ciudad ficticia elaborada para este trabajo son: 

Para la expansión urbana se debe tener la actual distribución de manzanas.



Al calcular la tasa de crecimiento se toma el valor mayor puesto que de tal manera estaríamos suponiendo un crecimiento poblacional mayor, con ello nuestro sistema de abastecimiento y alcantarillado estaría en la obligación de satisfacer EFICIENTEMENTE la demanda para la cual fue creado.



Para el diseño de la ciudad ficticia se tuvo en cuenta los siguientes datos:    



6 Ha, de manzanas de 70 x 70 m. 8Ha, de manzanas de 90 x 90 m. 8 Ha, de manzanas de 100 x 100 m. 8 Ha, de manzanas de 120 x 120 m.

En el diseño de la ciudad ficticia, se ha completado con un área adicional para usos complementarios (Educación, recreación, comercio, salud, instituciones públicas, otros) (VER ANEXO 01- PLANO DE LA CIUDAD - U -1).

VI. JUSTIFICACIÓN La elaboración de este trabajo se ha hecho con la intención de relacionarse con la con los parámetros, criterios, elementos y características así como también las normas, reglamentos, leyes y restricciones que se deberá tomar en cuenta para el cálculo del caudal de diseño de una ciudad ficticia. La información necesaria para la elaboración de este presente trabajo, ha sido recopilada de una amplia bibliografía, que dan las pautas necesarias para lograr el objetivo principal de este trabajo. Es de tal importancia elaborar este trabajo con la finalidad de relacionarse con las obras de un sistema de Abastecimiento de Agua y Alcantarillado. El desarrollo del Proyecto se sustenta en la necesidad de la población de contar con una cobertura de servicios básicos que ayuden a alcanzar condiciones de vida aceptables y a combatir enfermedades que se producto de no contar con un servicio de agua y saneamiento y falta de información sobre salud sanitaria.

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CAPITULO II I. REVISIÓN DE LITERATURA 1.1. PARTES DE QUE CONSTA UN SISTEMA DE AGUA Las partes más importantes de un sistema de abastecimiento de agua básicamente consiste en:      

Fuente de agua y captación (Ríos, lagos, subterráneas) Conducción, (Canales, conductos a presión) Tratamiento, (Potabilización) Almacenamiento, (Reservorio - Regulación del agua) Aducción (Tuberías) Distribución, (Red de distribución, servicio)

Las obras más importantes de un sistema de abastecimiento de agua, se muestra a continuación en la figura Nº01.

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FIG.Nº02. OBRAS DE UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA FUENTE: Ingº Marcos Silva –Ingeniería de Proyectos I

1.2. BASES PARA EL DISEÑO.

Las características más importantes que conforman los criterios de diseño son los siguientes:     

Periodo de diseño Población de diseño Consumo de agua Variación periódica de los consumos Caudal de diseño

a) PERIODO DE DISEÑO: Es el tiempo para cual el sistema es eficiente al 100%, ya sea por la capacidad en la conducción, del gasto deseado, o también por las restricciones físicas de las estructuras. Para determinar hay que tener en cuenta dos aspectos importantes: Durabilidad (de las instalaciones componentes) y Su capacidad para prestar un buen servicio para las condiciones previstas. El periodo de diseño debemos tener en cuenta el RNE y el criterio de cada uno de nosotros. Según la tasa de crecimiento del método del interés compuesto, estos valores se dan en la tabla Nº 02. TABLA Nº 02. PERIODO DE DISEÑO SEGÚN METODO I.C.

Tasa de Crecimiento PERIODO DE DISEÑO (en años) según Método de I. C. (%) Valor Prom. <1 25 a más 30 1–2 20 - 30 25 >2 Oct-20 15 FUENTE: Valores dados en la cátedra del Docente del curso

b) ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN: Para determinar la población futura se utilizaron los métodos analíticos que se resumen a continuación: 

Método aritmético pág. 9

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  

Método geométrico Método de interés simple Método de interés compuesto

1. Métodos analíticos. 

Método aritmético: Para este método se supone la tasa de

crecimiento poblacional constante. P f  P i  k A (T f  T i )

K A

P f P i 



T f T i 

Donde: Pi Pf Ti Tf KA 

: Población inicial en miles : Población final en miles : Tiempo inicial en años : Tiempo final en años : Tasa de crecimiento

Método geométrico: Este método considera una tasa de crecimiento proporcional a la población. P f



P i * e

k G (T f T i ) 

K G

Ln( P f ) Ln( P i ) 



T f T i 

Donde: Pi Pf Ti Tf KG 

: Población inicial en miles : Población final en miles : Tiempo inicial en años : Tiempo final en años : Tasa de crecimiento poblacional.

Método de interés simple: Supone el crecimiento poblacional igual al crecimiento de un capital de interés simple, tomando como razón el promedio obtenido de las variaciones expresadas en porcentaje. P f  P i  P i  K IS  (T f  T i )

K IS

P f P i 



P i (T f



T i )

Donde:

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Pi Pf Ti Tf KIS 


Método de interés compuesto: Considera que el crecimiento poblacional es igual al crecimiento de un capital al interés compuesto, cuyo aumento tiene la forma de una curva exponencial.  P f  K IC     P i 

T f T i

P f  P i (1  K IC )

1 (T f T i )

1

Donde: Pi Pf Ti Tf KIC


c) DOTACION Las dotaciones estarán dadas de acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE). 

Consumo Doméstico:

La dotación doméstica se hallará mediante la lectura de medidores correspondiente al domicilio escogido por cada alumno y según el número de personas que residen en dicha casa. Consumo Doméstico = Población de Diseño x Dotación Doméstica



Consumo Comercial y Público: 

Consumo complementario

Las dotaciones estarán dadas de acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE). Con respecto a su área útil y al servicio que se ofrece. TABLA Nº 03. DOTACIONES PARA LUGARES PÚBLICOS SEGÚN EL RNE - 2009

LUGAR PUBLICO

DOTACION

UNIDAD pág. 11

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Plaza de Armas Hospital Colegio/E. superior Parque Zonal Iglesia Municipalidad Estación de Policía Jardín infantil Coliseo Banco Cementerio Escuela

2 600 40 2 0.5 6 50 40 1 6 2 40

L/día/m² L/día/cama L/día/alumno L/día/m² L/día/m² L/día/m² L/día/efectivo L/día/Alumno L/día/espectador L/día/m² L/día/m² L/día/Alumno

FUENTE: Reglamento Nacional de Edificaciones – Norma Técnica IS – 010 

Consumo comercial

TABLA Nº 03. DOTACIONES PARA LUGARES COMERCIALES SEGÚN EL RNE - 2009

DESCRIPCION Mercado Centro comercial

DOTACION UNIDAD 15 L/día/m² 6 L/día/m²

FUENTE: Reglamento Nacional de Edificaciones – Norma Técnica IS – 010 

Dotación Per Cápita (Dot.PC):

Está expresado mediante la siguiente relación: Dot.Percap

d)

Consumo Doméstico + Consumo Comercial + Consumo complementario 

Población de Diseño

CAUDAL DE DISEÑO 1. CAUDAL MEDIO (Qm) El caudal medio Qm, es el caudal calculado para la población proyectada (Población de diseño) con sus ajustes y la dotación bruta o dotación Per Cápita, expresado en L/seg. Dicho caudal es utilizado para diseñar el Reservorio. Qm



P T  Dot . PC 86400

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Donde: Qm

: Caudal medio (L/seg)

PT

: Población de diseño (hab)

Dot.PC : Dotación Per Cápita (L/per./día) 2. CAUDAL MÁXIMO DIARIO (Qmax.d): El caudal máximo diario Qmax.d, se define como el consumo máximo registrado durante 24 horas en un periodo de un año, dicho caudal es utilizado para diseñar Captaciones, Línea de Conducción y Plantas de Tratamiento: Qmáx.d  Qm  K 1

Donde: Qm : Caudal medio K1 : Coeficiente de variación diaria K1 = 1.3 3. CAUDAL MÁXIMO HORARIO (Qmax.h): El caudal máximo horario Qmax.h, se define como el consumo máximo registrado durante una hora en un periodo de un año, dicho caudal es utilizado para diseñar la Línea de Aducción, Línea de Distribución, Redes de Alcantarillado. Qmáx.h



Qm x K 2

Donde: Qmáx.h : Caudal Máximo Horario en L/seg Qm

: Caudal Medio

K2

: Coeficiente de variación horaria

K2 = 2.0 Densidad de la población: Si:

Dp > 330 hab/Ha --- Multifamiliar Dp< 330 hab/Ha --- Unifamiliar pág. 13

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4. DENSIDAD DE POBLACIÓN: Viene dada por la relación: Dp = Población

(hab/Ha)

Área

II. RECURSOS. 2.1. RECURSOS NATURALES a) AGUA El agua es esencial para la mayoría de las formas de vida conocidas por el hombre, incluida la humana. El acceso al agua potable se ha incrementado durante las últimas décadas en la superficie terrestre. Sin embargo estudios de la FAO, estiman que uno de cada cinco países en vías de desarrollo tendrá problemas de escasez de agua antes del 2030; en esos países es vital un menor gasto de agua en la agricultura modernizando los sistemas de riego. 

Estado actual del Recurso Agua - Contaminación

Los problemas del manejo de los recursos hídricos, que pueden surgir en una evaluación ambiental, tienen que ver con decisiones sobre el uso del agua o la tierra que afectan la cantidad o calidad del agua superficial o subterránea. A su vez, tales cambios inciden en la gama de usos que puede soportar el recurso hidráulico en particular, o alteran las funciones de un sistema natural que depende del agua. En cuanto a los proyectos de desarrollo, las acciones que pueden alterar la calidad o cantidad del agua incluyen:       

la contaminación del agua superficial por la descarga directa de afluentes; la contaminación del agua superficial por fuentes no puntuales o difusas; la contaminación del agua superficial por contaminantes atmosféricos; la contaminación del agua subterránea o superficial por desechos eliminados por sobre o debajo de la tierra; el aumento de afluencia debido al desmonte, nivelación, pavimentación, drenaje o modificación de los canales; la disminución del flujo de agua superficial debido a la desviación, captación y uso consuntivo; y, una reducción en la elevación del nivel freático o flujo artesiano por interferencia con la recarga de agua subterránea o retiro excesivo de la misma. pág. 14

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2.2. RECURSOS HUMANOS b)Población Actual (Pa) Es la población que esta habitando la ciudad en la actualidad, en este, en función a esta población se obtiene la densidad actual, es decir la densidad actual, es la relación entre la población actual y el área actual.

c) Población futura (Pf) Es aquella población estimada para un periodo de tiempo definido. Se calcula por diferentes métodos matemáticos y analíticos que se detallaron el acápite I-1, de este informe. La población futura puede aumentar o disminuir según sea la tasa de crecimiento negativa o positiva. Los modelos matemáticos existentes en relación con la estimación de la población futura de una comunidad son muy numerosos y de complejidad muy variedad. Así mismo deben considerarse las posibilidades de migración hacia el lugar, las actividades que representen la población flotante y si existen etnias minoritarias, se requiere de un estudio individual. Los datos sobre la población presente y pasada pueden obtenerse de diversas fuentes la más importante es sin duda el censo que se realiza cada cierto tiempo, en años intermedios el censo suele actualizarse simplemente atendiendo al movimiento demográfico y de defunciones, aunque esto depende de cada municipio, por lo que en municipios de apreciable dinámica migratoria son poco fiables. En estos años intermedios puede obtenerse información por varios métodos, tales como cámaras de comercio, listas de votantes, servicios públicos y sucursales bancarios. Así mismo pueden establecerse correlaciones con otros parámetros, tales como la población infantil escolarizada o el número de abonados telefónicos. En general de los métodos de estimación de la población futura que van a describirse, no puede esperarse gran exactitud y debe tenerse en cuenta que dicha exactitud, disminuye cuando: 

El periodo de tiempo de la previsión aumenta. pág. 15

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

La población de la zona disminuye



Aumenta la velocidad de variación de la población.

I. II. PRESENTACIÓN Y DISCUCIÓN DE RESULTADOS S

Los resultados obtenidos para el cálculo del caudal de diseño, se muestran a continuación. 2.1. TASA DE CRECIMIENTO POBLACIONAL Para la elección de la tasa de crecimiento poblacional, se ha tenido buscado a la tasa con mayor aproximación, es decir se ha elegido la Tasa de Crecimiento por el Método de Interés Compuesto (Kcp, que la tasa de mayor exactitud para el cálculo de la población de diseño o población futura. Kcp=1.33% La tasa de crecimiento obtenida se considerar normal, implica un aumento de la población del 33%, de la población actual, por año. 2.2. PERIODO DE DISEÑO (Pd) Para una tasa de crecimiento de 1.337%, según el cuadro Nº8, se tiene un periodo de diseño de: Pd = 20 años Periodo durante el cual el sistema de abastecimiento de agua funcionara al 100% eficientemente. Aparte de los cálculos también se ha tenido en consideración los factores que afectas para la determinación del periodo de diseño como son:      

Durabilidad de las instalaciones componentes del sistema y la capacidad para prestar un buen servicio, para las condiciones previstas. Condiciones económicas de la población Facilidad de construcción y posibilidades de ampliaciones o sustituciones. Construcción por etapas, proyectando su desarrollo en el crecimiento de la demanda. Tendencia de crecimiento poblacional. Posibilidad de financiamiento.

2.3. POBLACION ACTUAL (Pa)-AÑO 2011

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Se ha calculado a partir del año 2006, último dato poblacional según el censo, esta población se ha estimado según la tasa de crecimiento poblacional por el Método del Interés compuesto (Kcp), esta población es: Pa (2011)= 10317 Hab. Esa población resulta mayor a la registrada en el último censo del año 2006 que fue de 9654 habitantes. 2.4. POBLACION TOTAL O FINAL (Pt) Es la población final hasta cubrir el periodo de diseño, es decir los 20 años a partir del último censo poblacional 2006. Pt = 13455 Hab. Este resultado nos da la cantidad de población pronosticada para el año 2031, año según el periodo de diseño, esta población se diferencia de la anterior en 3801 habitantes. 2.5. POBLACION FUTURA (Pf) Es la población estimada en los 20 años del periodo de diseño, se ha calculado de la diferencia de la población total, menos la población actual (año 2011). Pf = 3138 Hab. 2.6. DENCIDAD ACTUAL (Da) Y FUTURA (Df) 

Densidad Actual Neta. (Da). Resultado se dividir la Población actual entre el

área actual reajustada. Da = 336.937 Hab/Ha > 330 Hab/Ha 

Densidad Multifamiliar

Densidad Futura Neta. (Df). Se ha asumido, según criterio de diseño

teniendo en consideración se menor que 500 Hab/Ha., y además que el área proyectada de expansión no sea menor que 8 Ha. Da = 350 Hab/Ha > 30 Hab/Ha

Densidad Multifamiliar

2.7. AREA DE EXPANSIÓN FUTURA (Af) Según la densidad asumida de 350 Hab/Ha, el area de expansión calculada es: Af = 8.92 Ha

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Esta área se ha repartido en el plano y se indica con una línea punteada. (Ref Anexo Nº02 PLANO TOPOGRAFICO DE LA CIUDAD FICTICIA) 2.8. CONSUMO PER-CAPITA El consumo per - cápita obtenido es el siguiente: Cons. Per – Cáp. = 99.51 L/p/d Este consumo indica la cantidad de litros que utilizaría una persona por día2.9. CAUDAL DE DISEÑO El caudal de diseño, el cual fue el objetivo principal de este trabajo se ha calculado en fusión de los parámetros antes mencionados y los valores se dan en la siguiente tabla. DESCRIPCION

Caudal medio (Qm) Caudal Máximo Diario (Qmáxd) Caudal Máximo Horario (Qmáxh) Caudal para 1000 personas

Qd (Lts/seg)

20.90 L/s 27.17 L/s 41.80 L/s 2.02 L/s

Con estos caudales entonces, ya se tiene las herramientas para el diseño de de las obras del sistema de abastecimiento para la ciudad ficticia, temas que serán tratados en los trabajos posteriores.

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III. CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS a) Conclusiones.

Se logro Calcular el caudal de diseño para la ciudad ficticia. DESCRIPCION

Qd (Lts/seg)

Caudal medio (Qm) Caudal Máximo Diario (Qmáxd) Caudal Máximo Horario (Qmáxh) Caudal para 1000 personas

20.90 L/s 27.17 L/s 41.80 L/s 2.02 L/s

Se determinó la población futura de la ciudad a abastecer de agua y alcantarillado, para el periodo de diseño, utilizando los diferentes métodos analíticos estudiados en clase. Pf = 3138 Hab. Se determinó el área de expansión futura de la ciudad. Af = 8.92 Ha Se determinó el Consumo Per-cápita de la población. Cons. Per – Cáp. = 99.51 L/p/d Se logro determinar el Caudal Medio de la población. Se logro determinar el Caudal Máximo Diario y Horario. Se logro conocer los distintos criterios y normas (RNE), para el cálculo del caudal de diseño Qd. b) Recomendaciones.

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Comparar la las poblaciones que se obtendrían empleando otros métodos para el cálculo de la tasa de crecimiento poblacional, y discutir cual es la razón por el cual no se emplean otros métodos. Para el periodo de diseño de debe considerar mas factores, para su cálculo, ya que no solo la tasa de crecimiento tiene influencia en su determinación.

c) Sugerencias.

Proveer de más bibliografía acerca del tema para poder investigar más a fondo el tema del cálculo del caudal de diseño. El docente debe explicar la metodología de cálculo, para facilitar el trabajo. d) Dificultades.

Se hallo dificultad en como calcular la densidad futura, hay que no se tenía los datos para su respectivo calculo. Se tuvo dificultad en calcular el área de expansión, en relación al mínimo de área que debería ser para la población. Se tuvo un poco de dificultad en la distribución de las aéreas de expansión, en el plano. Se tuvo dificultad en distribuir en forma adecuada las manzanas las según sus aéreas dadas por el docente.

IV. BIBLIOGRAFIA 

Reglamento Nacional de Edificaciones 2009 (IS - 010)



ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO – UNC: Ingº Gaspar MÉNDEZ CRUZ



ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO – UNI:VIERENDEL



Apuntes del Curso- Cátedra – Ingº José H. LONGA ALVAREZ.



Separata entregada por el docente del curso – Ingº José H. LONGA ALVAREZ. pág. 20

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

www.INEI.org.pe

V. APENDICE 5.1. CRITERIOS TÉCNICOS PARA LA DETERMINACION DEL PERIODO DE DISEÑO. La primera cuestión que surge al redactar un proyecto de acueducto es la definición del periodo de tiempo durante el cual las necesidades de la comunidad van a quedar satisfechas con las obras a proyectar. La fijación de este periodo es un problema en general complejo ya que depende tanto de factores políticos como técnicos, entre los factores políticos destaca la planificación de las inversiones, ya que no pudiéndose resolver todos los problemas de una comunidad es necesario decidir cuales se han de resolver primero. Un retraso en las inversiones de abastecimiento, resolviendo el problema para un periodo más corto, puede permitir resolver inmediatamente otras necesidades que en caso contrario quedarían pendientes para más adelante. Entre los factores técnicos, no debe olvidarse la economía de escala que se obtiene resolviendo el problema “de una vez’. Así, en algunos casos, las

economía obtenida por resolver el problema en una sola fase (en lugar de dos o tres) puede justificar la adopción de un periodo de proyecto más prolongado, si bien esta circunstancia rara vez alcanza la totalidad del proyecto sino tan sólo a algunos de sus elementos (embalse, captación, tratamiento,…).

La traducción de todas estas consideraciones a unas variables económicas suele ser frecuentemente inviable, ya que difícilmente pueden tenerse en cuenta todas las variables que intervienen en la decisión; por ello suelen fijarse atendiendo a razonamientos subjetivos. Por otra parte, no todas las instalaciones del proyecto deben estar diseñadas para el mismo periodo y debe tenerse en cuenta la facilidad de ampliación. Así, por ejemplo, en un pág. 21

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embalse puede estar justificado el adoptar periodos de proyecto más prolongados, sin embargo, esta circunstancia no se conocerá hasta haber quedado definida la solución del abastecimiento. Por tanto, inicialmente deberá fijarse un periodo general del proyecto, independientemente del que posteriormente se fije para cada una de sus partes, en definitiva, los periodos de proyecto más frecuentemente usados oscilan entre los 10 y los 30 años

5.2. ESTIMACION DE LA POBLACION FUTURA - CRITERIOS Los modelos matemáticos existentes en relación con la estimación de la población futura de una comunidad son muy numerosos y de complejidad muy variada. En ellos se cuentan como datos las poblaciones actuales y pasadas y en ocasiones otras variables tales como disponibilidad de suelo, posibilidades industriales, situación con respecto a las líneas de transporte, etc. En este apartado se expondrán, tan sólo, algunos de los más simples y de más frecuente aplicación. Para decidir cuál de todos resulta más adecuado al caso concreto que se está estudiando es básico el conocimiento de la ciudad y de sus “afueras”, su área

comercial, el crecimiento de sus industrias y el estado de desarrollo de la comarca circundante, por supuesto que los sucesos extraordinarios, como el imprevisto desarrollo de una gran industria, trastornan todos los cálculos sobre el futuro crecimiento. Así mismo deben considerarse las posibilidades de migración hacia el lugar, las actividades que representen la población flotante y si existen etnias minoritarias, se requiere de un estudio individual. Los datos sobre la población presente y pasada pueden obtenerse de diversas fuentes la más importante es sin duda el censo que se realiza cada cierto tiempo, en años intermedios el censo suele actualizarse simplemente atendiendo al movimiento demográfico y de defunciones, aunque esto depende de cada municipio, por lo que en municipios de apreciable dinámica migratoria son poco fiables. En estos años intermedios puede obtenerse información por varios métodos, tales como cámaras de comercio, listas de votantes, servicios públicos y pág. 22

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sucursales bancarias. Así mismo pueden establecerse correlaciones con otros parámetros, tales como la población infantil escolarizada o el número de abonados telefónicos.En general de los métodos de estimación de la población futura que van a describirse, no puede esperarse gran exactitud y debe tenerse en cuenta que dicha exactitud, disminuye cuando:   

El periodo de tiempo de la previsión aumenta. La población de la zona disminuye Aumenta la velocidad de variación de la población.



5.3. COMPRACION DE OTROS METODOS PARA EL CÁLCULO DE LA TASA DE CRECIMIENTO. 1.Método aritmético: Consiste en considerar que el crecimiento de una población es constante, es decir asimilable a una línea recta. Puede fijarse considerando un periodo representativo (la última década, el último cuarto de siglo) o ajustando por mínimos cuadrados una recta a los últimos datos representativos de población. Es un método indicado para ciudades jóvenes de un cierto desarrollo, en plena dinámica de crecimiento y con horizontes libres (terreno de expansión sin limitaciones a corto o mediano plazo). 2.Método del porcentaje uniforme de crecimiento: Consiste en suponer que la proporción de crecimiento sigue una ley de interés compuesto. Este método debe emplearse con precaución pues puede dar resultados demasiado elevados, sobre todo si el periodo usado como referencia ha sido de gran pujanza para la comunidad. Esta indicado para comunidades jóvenes con buenas perspectivas de futuro, horizontes libres y porvenir económico despejado. 3.Método propuesto por el MOPU (España): Este método es un caso particular del anterior donde se fija la forma de obtener KU de la siguiente forma:  

Se calcula un valor de K1 medio que se ha producido durante la última década. Se calculan análogamente los valores de K2 y K3 que se han producido durante los últimos 25 y 50 años respectivamente. pág. 23

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Se selecciona aquel de estos dos últimos valores, que más se aproxime a K1 (que se denotará como K+.

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Se fija KU por la expresión: Las normas dicen también que en el caso de que KU ≥ 0.03 se deberá realizar un

estudio particular del caso de que se trate. Sin embargo, este límite parece excesivamente amplio y puede resultar recomendable realizar este estudio a partir de KU ≥ 0,02. Por supuesto que este método tiene similares limitaciones y

recomendaciones que el caso expuesto anteriormente. 4.Método geométrico El método geométrico consiste en suponer que el crecimiento de la comunidad es en todo instante proporcional a su población Este método da resultados superiores, similares a los del método anterior, por lo que se califica de “optimista” y debe emplearse con mucha precaución. Tan sólo debe aplicarse a comunidades en plena dinámica de crecimiento, con grandes posibilidades de desarrollo y horizontes líbres. 5.Método de la tasa decreciente del crecimiento La experiencia indica que el crecimiento dado por el método anterior, no se mantiene a largo plazo, sino que decrece conforme la población se acerca al valor de saturación que puede soportar la ciudad y su zona de influencia. Este es un método que racionalmente aplicado puede ofrecer muy buenos resultados, en especial en comunidades desarrolladas o “viejas’, siempre y

cuando se estimen convenientemente los parámetros. 6.Método logístico o curva en S Esta basado en el hecho observado de que al principio el crecimiento de la población es de tipo geométrico pasando posteriormente a un crecimiento constante (aritmético) para después decaer el porcentaje de crecimiento hasta llegar al valor de saturación Este método es adecuado para la estimación de poblaciones futuras en comunidades desarrolladas o de desarrollo limitado por escasez de terreno urbanizable.

pág. 24

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7.Método comparativo Este método consiste en comparar la comunidad de estudio con otras poblaciones que hayan alcanzado en algún momento pasado su población actual en circunstancias económicas, sociales y urbanísticas comparables. Este método suele realizarse en forma gráfica y suele tomarse como resultado final un intermedio entre las poblaciones de las ciudades de comparación al cabo de los años considerados. En ocasiones puede resultar recomendable dar distinto peso a cada una de las ciudades de comparación atendiendo a su mayor o menor similitud con la ciudad considerada.

8.Método proporcional Se basa en suponer que las poblaciones de las ciudades y otras áreas guardan una relación fija con la población total de país, dado que por regla general, la población total del país en el futuro está estimada por los organismos oficiales competentes resulta fácil definir en que proporción de la población nacional influye la comunidad estudiada. Suponiendo que este va a mantenerse puede estimarse la población futura como este mismo porcentaje de la población nacional prevista. Como se comprende fácilmente este método puede conducir a errores importantes, en especial cuando la dinámica de la ciudad difiera considerablemente de la dinámica nacional.

Figura 4. Comparación de distintos métodos de estimación de población. pág. 25

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5.4. CONSUMO DEL AGUA - DOTACION El problema de la estimación de la dotación es en fin de cuentas, el de la revisión del consumo futuro, para mejor comprensión de las estimaciones se expondrán previamente los tipos de consumo existentes en una comunidad urbana y los principales factores que lo afectan. En una comunidad el consumo de agua de urbana puede clasificarse en los siguientes conceptos: Residencial o doméstico: Dependiendo de la ciudad, puede ser el consumo mayoritario, contiendo el suministro para usos higiénicos, culinarios, limpieza, el riego de jardines y prados (que en algunos lugares puede tener una singular importancia), etc., en casas particulares,. Para este uso deben tenerse en cuenta: el tamaño de la población, las condiciones socioeconómicas, el clima, la cobertura de medidores y las características del alcantarillado existente. 

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Comercial e industrial: Incluye el suministro a instalaciones comerciales, industriales y de oficinas, y en él deberán estudiarse los consumos puntuales o concentrados de demandas, así como realizar un estimativo de los consumos futuros. Su importancia dependerá de las condiciones locales, tales como la existencia de grandes industrias o el porcentaje de industriales que se abastecen autónomamente por conducciones y recursos propios. Usos institucionales: Que incluyen los consumos de las instalaciones como hoteles y edificios públicos como: hospitales, cárceles, etc. así como para las escuelas que deberán analizarse según las características de concentración de población estudiantil durante el día. Usos públicos: Es el empleado por los servicios de aseo y limpieza de las calles, en el riego de jardines y parques públicos, fuentes, etc. Se considerará entre el 0 y el 3 % del consumo medio diario doméstico. Uso rural: En caso de que tenga que abastecerse a la población rural, mediante una ampliación del acueducto o directamente con un acueducto veredal, deberán considerarse el censo rural y su futuro y de acuerdo a las características de dicha población estimar el consumo. Pérdidas y derroches: Es el agua que se pierde en la aducción, en usos subsidiarios en el tratamiento, evaporación, debido al mal conteo en contadores y bombas, conexiones no autorizadas, fugas en depósitos y conducciones debido al estado de la red de distribución., etc. Por estos conceptos se puede llegar a "mal utilizar" de un 20 a un 40 % de la dotación bruta, dependiendo general,

Los factores que afectan al consumo “per capita” de una ciudad tienen un gran

interés, ya que su evaluación aproximada permitirá prever, hasta cierto punto, los valores de este. Los más importantes son los siguientes: pág. 26

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Nivel de vida que incidirá en el uso de aparatos electrodomésticos y en una higiene y limpieza más refinadas; el consumo será mayor a mayor nivel de vida. Tamaño de la población que probablemente este relacionado con el anterior añadiendo una mejor calidad en el servicio tanto de abastecimiento como de saneamiento; el consumo será mayor a mayor tamaño de población. La calidad del sistema de saneamiento que al aumentar, aumentará el consumo. La importancia de las zonas industriales y comerciales de la ciudad. La urbanización de la ciudad en cuanto a existencia de parques mayores o menores, si la urbanización es predominantemente horizontal con jardines particulares o vertical con grandes bloques de apartamentos. Condiciones climáticas puesto que el consumo será tanto mayor cuanto más cálido sea el clima, debido a los “aires acondicionados”, mayor necesidad de

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riegos, etc. El precio del agua ya que el consumo será menor cuanto mayor sea el precio del agua. La calidad del agua del abastecimiento que a mejor, hará aumentar el consumo. El estado de la red de distribución que afectará a las pérdidas y derroches. El control en los edificios públicos. Las características turísticas de la ciudad.

Una buena práctica en la estimación de la dotación futura consiste en adoptar la producida recientemente en una ciudad que se encuentre, en ese momento, en una situación similar a la que se prevee tendrá, en el futuro, la comunidad de estudio. Otro sistema aceptable consiste en determinar la dotación actual (consumo) y prever un aumento anual, más o menos elevado según como se prevea se van a mover las variables enumeradas anteriormente; es frecuente el uso de valores entre el 0,5 y el 2,5% de incremento anual del consumo “per capita”.

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Figura 4. Variación diaria del consumo familiar.

VI. ANEXOS Se anexan al siguiente informe los siguientes planos: 1. Plano de diseño de la ciudad ficticia U -1 2. Plano topográfico de la ciudad ficticia U -2 3. Lecturas del medidor de agua de una vivienda unifamiliar de Cajamarca. FOTOGRAFIA

LECTURA (m3)

FECHA

1º lectura:

Jueves

67,0556 m³

13/01/11

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2º lectura:

Viernes

67,5361 m³

14/01/11

1º lectura:

Sábado

68,3039 m³

15/01/11

4º lectura:

Domingo

68,5486 m³

16/01/11

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Calculo Del Caudal de Diseño3

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