JUAN-ABASTECIMEINTO.docx

abastecimeinto de agua y alcantarillado

I. INTRODUCION

El presente informe trata principalmente sobre clculos y procedimientos generales para el abastecimiento de agua para una poblacin ya sea en la zona rural o urbana.

En un estudio de abastecimiento de agua y alcantarillado para una determinada ciudad, se necesita realizar diferentes etapas, como es la de determinar el Caudal Medio de consumo de la poblacin al cual se remitir esta primera parte del trabajo a realizarse, conociendo previamente el consumo Per-cpita que vendra a ser el consumo total por persona por da en la poblacin; juntamente con la Poblacin proyectada o futura.

Cabe mencionar que la poblacin a la cual hacemos referencia para hallar el Caudal Medio, es la poblacin Urbana ya que el abastecimiento de agua y alcantarillado se la realizar al nivel de ciudad y no de zonas rurales, para este caso se procede de la misma manera teniendo en cuenta la informacin de la poblacin rural. Para el caso del trabajo se utilizar solamente la poblacin urbana.

En lo que concierne al consumo Per-cpita, existe el criterio de hallarse mediante lo estipulado por el Reglamento Nacional de Edificaciones, el cual fija dotaciones para diferentes casos, estando ligado ste a las diferentes cantidades de poblacin y clima de la zona a abastecer. Tambin existe la posibilidad de ajustarnos a lo estipulado por el MINSA (localidades menores de 2000 habitantes) que recomienda dotaciones segn la regin en la que se encuentra la ciudad (costa, sierra o selva). Y una tercera posibilidad de hallar el consumo Per-cpita es tendiendo a lo real, realizando un estudio socioeconmico del consumo en la zona. Para el presente trabajo se tom el criterio de utilizar un consumo real estimado con un anlisis social basado en la investigacin y la experiencia; evitando de esta manera la excesiva dotacin recomendada o estipulada en el RNE, que se basa ms en experiencias costeas y/o capitalinas.

Estas aclaraciones se las hace por ser necesaria, para evitar malos entendidos en la comprensin del presente trabajo, que tiene orientaciones a la formacin profesional.

ABASTECIMEINTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

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1.1. OBJETIVOS1.1.1. GENERAL Determinar el caudal de diseo de una ciudad ficticia.1.1.2. ESPECIFICOS

Elaborar un plano de una ciudad ficticia con un rea de 40 Ha para viviendas, con rea adicional para otros usos. Determinar los parmetros bsicos de diseo.

Estimar la poblacin.

Determinar el periodo de diseo. Densidad poblacional, dotacin domstica, y caudal de diseo.

1.2. ANTECEDENTES

Para este trabajo se tendr en cuenta que estamos tomando una ciudad ficticia que se necesita abastecer de agua y alcantarillado y que este es una primera parte de todo un trabajo de abastecimiento de agua y alcantarillado.En esta primera parte se realizara los caculos de los parmetros de diseo que nos servirn ms adelante para la captacin de un manantial, lneas de conduccin y almacenamiento, sistemas de distribucin, y la red de alcantarillado.

1.3. ALCANCES

Alcances del docente (ciudad ficticia, informacin poblacional censal)laCIUDADFICTICIA,estcompuestade40Hassolamentede viviendas, distribuidas de la siguiente forma: 10 Ha, de manzanas de 120 x 120 m. 10 Ha, de manzanas de 100 x 100 m. 10 Ha, de manzanas de 80 x 80 m. 10 Ha, de manzanas de 60 x 60 m.

NOTA.- As mismo debe completarse con un rea adicional para usos complementarias (Educacin, recreacin, comercio, salud, instituciones pblicas, otros).

Informacin poblacional censal

La poblacin para el presente ao 2014 (Poblacin Actual) y la poblacin futura (Para el periodo de diseo), se determinarn haciendo uso del siguiente Censo y utilizando los siguientes mtodos para le estimacin de la poblacin:

Crecimiento aritmtico. Crecimiento geomtrico Inters simple. Inters compuesto.

CensoPoblacin (hab.)

19403 972

19613738

19725830

19837836

19939428

200710996

1.4. JUTIFICACION

Se estima que el presente trabajo est justificado de acuerdo a los clculos basados dentro de los parmetros establecidos por el Reglamento Nacional De Construcciones (R.N.C).

La metodologa utilizada es combinando el Reglamento Nacional De Construcciones y pequeas investigaciones por parte del alumno.


II. REVISION DE LITERATURA2.1. PERIODO DE DISEO:

Es el tiempo en el cual la estructura funciona eficientemente, dependiendo de la tasa de crecimiento poblacional, puesto que para crecimientos lentos de la poblacin sern necesarios periodos de diseo largos, mientras que para crecimientos violento el periodo de diseo sern cortos. Segn el RNC:

Para poblaciones entre 2000 y 20000 hab: Pe aos

Para poblaciones ms de 20000 hab: Periodo de diseo15 aos.

Segn la tasa de crecimiento del mtodo del inters compuesto:

Tasa de Crecimiento segnPERIODO DE DISEO(en

210 -15

2.2. ESTIMACIN DE LA POBLACIN:

Para la estimacin de la poblacin existen diferentes modelos, las que usaremos para este trabajo se usara el modelo matemtico dentro de los cuales se usaran los siguientes mtodos.

a)Mtodo Aritmtico.-Para este mtodo se considera la tasa de crecimiento poblacional constante. Formula general:

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Donde:Pi: Poblacin inicial en miles Pf : Poblacin final en miles Ti: Tiempo inicial en aosTf: Tiempo final en aos KA : Tasa de crecimientob) Mtodo geomtrico:

Este mtodo considera una tasa de crecimiento proporcional a la poblacin.

Formula general:

Donde:

Pi: Poblacin inicial en miles Pf: Poblacin final en miles Ti: Tiempo inicial en aos Tf: Tiempo final en aosKG: Tasa de crecimiento poblacional.

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c) Mtodo de inters simple:

Supone el crecimiento poblacional igual al crecimiento de un capital de inters simple, tomando como razn el promedio obtenido de las variaciones expresadas en porcentaje.Formula general:

Donde:

Pi: Poblacin inicial en miles Pf: Poblacin final en miles Ti: Tiempo inicial en aosTf: Tiempo final en aosr=Kis: Tasa de crecimiento poblacional.

d) Mtodo de inters compuesto:

Considera que el crecimiento poblacional es igual al crecimiento de un capital al inters compuesto, cuyo aumento tiene la forma de una curva exponencial.

Formula general:

Donde:Pi : Poblacin inicial en miles Pf : Poblacin final en miles Ti : Tiempo inicial en aosTf : Tiempo final en aosR=KIC : Tasa de crecimiento poblacional.

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2.3. DENSIDAD DE POBLACIN:


Viene dada por la relacin:

=

Donde:: Densidad Actual: Poblacin actual: rea Actual.Segn en R.N.C para las viviendas pueden tener una categora del tipo uni o Multifamiliar (Limbo 330 Per/ha)

Dp > 330 hab/Ha --- Multifamiliar Dp < 330 hab/Ha --- Unifamiliar

2.4. DOTACION:

Es la cantidad de agua que se le proporciona a una poblacin para satisfacer sus necesidadesEstas dotaciones estarn dadas de acuerdo al Reglamento Nacional de Construcciones (RNC) y tambin se le calculara de acuerdo a una investigacin.

Consumo Domstico:

Segn R.N.C considera que dentro de una misma ciudad, el consumo domstico vara ligeramente

Para nuestro caso la dotacin domstica se hallar mediante la lectura de nuestro medidor de casa y segn el nmero de personas que residen en dicha casa. As mismo se comparar con el consumo realizado por mes, el cual se observa en los recibos de servicio de agua potable.

Consumo Domstico = Poblacin de Diseo x Dotacin Domstica

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Consumo Comercial y Pblico:Las dotaciones estarn dadas de acuerdo al R.N.C. Con respecto a su rea til y al servicio que se ofrece.

UsosDotacin (Segn RNE)

CantidadUnidad

Plaza de Armas2L/m/d

Hospital600L/cam./d

Estadio1L/espect/d

Colegio50L/Alum./d

universidad50L/Alum./d

Mercado15L/m/d

Parque2L/m/d

Cementerio1L/m/d

Dotacin Per Cpita:Est expresado mediante la siguiente relacin:

2.5. CAUDAL DE DISEO

El conocimiento de esta informacin es de gran importancia en el diseo para el logro de estructuras funcionales, dentro de los lapsos econmicamente aconsejables. Los factores que afectan el consumo son el tipo de comunidad, factor socioeconmico, factores meteorolgicos, etc.


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A. CAUDAL MEDIO (Qm)

El caudal medio Qm, es el caudal calculado para la poblacin proyectada (Poblacin de diseo) con sus ajustes y la dotacin Per Cpita, expresado en L/seg. Dicho caudal es utilizado para disear el Reservorio y el tanque de almacenamiento.

B. CAUDAL MXIMO DIARIO (Qmax.d)

El caudal mximo diario Qmax.d, se define como el da de mximo consumo de una serie de registros observados durante los 365 das del ao, dicho caudal es utilizado para disear Captaciones, Lnea de Conduccin y Plantas de Tratamiento:

NOTA:Segn el R.N.C: 1.2 < K1 < 1.5

K1 = 1.2 para ciudades grandes K1 = 1.5 para ciudades pequeas

C. CAUDAL MXIMO HORARIO (Qmax.h):

El caudal mximo horario Qmax.h, se define como el valor mximo hora a hora de mximo consumo de ese da, dicho caudal es utilizado para disear la Lnea de Aduccin, Lnea de Distribucin, Redes de Alcantarillado.

Segn el RNC.

Para: Poblaciones 10 000 Hab K2 =1.8

Poblaciones < 10 000 Hab K2 =2.5

La eleccin de la frmula a utilizar para Qmx.h depende de la densidad de poblacin.

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III. PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS

PARAMETROS BASICOS DE DISEO

I. PERIODO DE DISEO

Tabla N 01. El periodo de diseo se calcular por el Mtodo de Inters Compuesto

11TASA DE CRECIMIENTO MET. INT. COMP.(%)

PERIODO DE DISEO (AOS) (AOS)

210 - 20

Datos de Poblacin Censal


19403 972

19613738

19725830

19837836

19939428

200710996

A. METODO INTERES COMPUESTO:

CENSOPOBLACIONPf / PiT = (Tf - Ti)KICKIC *T19403972196137380.94121-0.0029-0.0606197258301.560110.04120.4536198378361.344110.02720.2997199394281.203100.01870.18672007109961.166140.01100.154767 =1.0340 =

Utilizando la frmula:

K IC PROMEDIO

K IC1 T1 K IC 2 T2 K IC 3 T3 K IC 4 T4 K IC 5 T5T1 T2 T3 T4 T5

Hallamos Kic:

Tomando Kic negativo:

KIC PROMEDIO =1.54%

Haciendo Kic negativo =cero:

KIC PROMEDIO =1.63%

Anulando Kic negativo:

KIC PROMEDIO =2.38%MAYOR

De la tabla N 1 observamos que:

Por lo tanto periodo de diseo:

TC = 2.38% > 2

PD=15 aos

II. ESTIMACION DE LA POBLACION.

El periodo de diseo ser de 15 Aos, y los datos censales son:


19403 972

19613738

19725830

19837836

19939428

200710996

2014PA

2029Pf

1.1. METODO ARITMETICO

CENSOPOBLACINPf - PiT = (Tf - Ti)KAKA *T1940397219613738-23421-11-234197258302092111902092198378362006111822006199394281592101591592200710996156814112156867.0632.67024.0 =

FORMULA:

K A PROMEDIO

K A1 T1 K A2 T2 K A3 T3 K A4 T4 K A5 T5T1 T2 T3 T4 T5

Hallamos KA: Tomando KA negativo:

KA PROMEDIO=104.84

Haciendo KA negativo =cero:

KA PROMEDIO=108.33

Anulando KA negativo:

KA PROMEDIO =157.78MAYOR

Entonces usaremos el valor de KA cuando este sea mximo:

KA=157.78

Entonces:

, = + ( )

Poblacin Actual:

= 10996 + 157.78 (2014 2007)

= 12100.46 = 2014 = 12101 Poblacin Final: = 12101 + 157.78 (2029 2014) 2029 = 14467.7 = 14468 1.2. METODO GEOMETRICO

CENSOPOBLACINPf / PiT = (Tf - Ti)KGKG *T19403972196137380.94121-0.0029-0.0607197258301.560110.04040.4445198378361.344110.02690.2957199394281.203100.01850.18502007109961.166140.01100.153867 =1.0183 =

Utilizando la misma metodologa anterior, ahora en remplazo de KA calcularemos Kg para luego remplazar en la formula.Hallamos Kg: Tomando Kg negativo:

Kg PROMEDIO=0.0152

Haciendo Kg negativo =cero:

Kg PROMEDIO=0.0161

Anulando Kg negativo:

Kg PROMEDIO =0.0235MAYOR

Entonces usaremos el valor de Kg cuando este sea mximo:

Kg=0.02352014 = 12958 2029 = 18422 1.3. METODO DEL INTERES SIMPLE

CENSOPOBLACINPf - PiT = (Tf - Ti)rr *T1940397219613738-23421-0.0028-0.0589197258302092110.05090.5597198378362006110.03130.3441199394281592100.02030.20322007109961568140.01190.166367 =1.2143 =

Hallamos Kis: Tomando Kis negativo:

Kis PROMEDIO=0.0181

Haciendo Kis negativo =cero:

Kis PROMEDIO=0.0190

Anulando Kis negativo:

Kis PROMEDIO =0.0277MAYOR

Entonces usaremos el valor de Kis cuando este sea mximo:

Kis=0.02772014 = 13126 2029 = 18576 1.4. METODO DEL INTERES COMPUESTO

CENSOPOBLACINPf / PiT = (Tf - Ti)rKIC *T19403972196137380.94121-0.0029-0.0606197258301.560110.04120.4536198378361.344110.02720.2997199394281.203100.01870.18672007109961.166140.01100.154767 =1.0340 =

Hallo Kic: Tomando Kic negativo:

Kic PROMEDIO=0.0154

Haciendo Kic negativo =cero:

Kic PROMEDIO=0.0163

Anulando Kic negativo:

Kic PROMEDIO =0.0238MAYOR

Entonces usaremos el valor de Kic cuando este sea mximo:

Kic=0.02382014 = 12964 2029 = 18448 Luego de obtener los resultados por los cuatro mtodos, tenemos el cuadro deresumen:

CUADRO RESUMENMTODOP. ActualP. FuturaARITMTICO1210114468GEOMTRICO1295818422INTERS SIMPLE1312618576INTERS COMPUESTO1296418448se desfasa

Del cuadro anterior tomaremos como poblacin actual y de diseo, las obtenidas por el Mtodo del Inters Compuesto; por ser la ms crtica de todas.

Poblacin Actual (PA) =12964Hab.Poblacin Final(PF) =18448Hab.Poblacin Futura (Pf) =5484Hab.:.

III. DENSIDAD POBLACIONAL

a. DISTRIBUCIN DE MANZANAS rea destinada para vivienda: 40 hectreas

Manzanarea (Ha)N Mzr. Tot. (Ha)

120 *1201.446.9410.00

100 * 1001.0010.0010.00

80 * 800.6415.6310.00

60 * 600.3627.7810.00

6040.00

reas complementarias u para otros fines:

zonasrea (Ha)rea (m2)

Plaza de armas4.59445936

estadio2.60026000

parque de recreacin1.36013600

Hospital3.00030000

universidad3.00030000

Colegio3.97439740

Mercado1.20112009

Cementerio0.062620

19.791197905.0

b. DENSIDAD POBLACIONAL (Dp) Y EXPANSIN FUTURA

P A= 12964= 18448Hab Hab

P F

A A= 40.00HaPfutura =5484 Hab

=

12964

=

= 324.1< 330 . 40

Hacemos que la densidad poblacional actual sea la misma que la densidad poblacional futura:= = 324.1 .

Entonces se obtiene que el rea de expansin futura es de:

= /

5484 = 324.1 = 16.92 En conclusin la expansin futura ser de 16.92 hectreas para una densidad poblacional futura de 342.1 hab/hect que corresponde una vivi. Unifamiliar.

c. DISTRIBUCIN DEL REA FUTURA

Manzanarea (Ha)25% reaN Mzr. Tot. (Ha)

120 x 1201.4404.232.94.230175872

100 x 1001.0004.234.24.230175872

80 x 800.6404.236.64.230175872

60 x 600.3604.2311.84.230175872

16.9225.5316.92

REA TOTAL DE EXPANSION16.92 hect

REA TOTAL DE TERRENO DE VIVIENDAS56.92 hecta

AREA TOTAL DE TERRENO

76.71 hecta

IV. DOTACION

1. CONSUMO DOMESTICO (L/p/d)

1.1. SEGN LECTURA DE MEDIDOR POR SONSUMO EN CASA.

DIAFECHAHORALECT. MEDIDORDIF. LECTURASL/p/d

viernes05-09-1407:57:00p.m.1.565--

sbado06-09-1407:57:00p.m.3.6942.12838106.4

domingo07-09-1407:57:00p.m.5.2391.5453877.3

lunes08-09-1407:57:00p.m.6.6531.4139870.7

PROMEDIO84.8

Nmero de personas20Dotacin domestica:84.8L/p/d

NOTA IMPORTANTE:Segn el RNC recomienda 200 lt/da, para poblaciones de 10,000-50,000, sin embargo no cumple con las lecturas, pero para este caso asumiremos dicho valor (obtenido del medidor) por ser un valor real.

CAUDAL DOMESTICO = Dotacin domestica = 84.79 l/p/d Poblacin total= 18448 habitantes = . (//) = . / = . /

20

2. CONSUMO POR USOS COMPLEMENTARIOS (l/p/d)

CONSUMO COMERCIAL

rea mercado12009 m^2

Ambiente% de rea totalrea (m^2)Dotacin

(L/m/d)Caudal

(L/d)Caudal

(L/s)

Pasadizos151801.3500

Carnes y Verduras

20

2401.8

15

36027

0.416979167

Restaurantes303602.71554040.50.62546875

Abarrotes354203.151563047.250.729713542

10012009153114.751.772161458

Q Comercial =1.77216 l/seg

CONSUMO PUBLICO

rea Complementaria

rea Tot.

% rea til

rea til (m^2)

Plaza de Armas4593610045936

cementerio62040248

Parque de recreacin136009012240

21

Dotacin (Segn RNE)Magnitud del UsoCaudal (L/d)Caudal (L/s)

Usos

CantidadUnidadCantidadUnidad

Plaza de Armas2L/m/d45936m91872.01.06

Hospital600L/cam./d30Camas18000.00.21

Estadio1L/espect/d10000espectadr10000.00.12

Colegio50L/Alum./d500Alumnos25000.00.29

universidad50L/Alum./d4000Alumnos200000.02.31

Parque2L/m/d12240m24480.00.28

Cementerio1L/m/d248m248.00.00

369600.04.28

Q Usos pblicos. = 4.28 L/sPOR LO QUE EL CAUDAL DE OTROS USOS: = + Q Otros Usos =6.04993923611111(l/seg)

POR LO QUE EL CAUDAL TOTAL SER DE: = + = . /Se sabe por recomendacin de que el caudal domestico debe superar el 70%del caudal total y que el caudal domestico debe ser menor que el 30% del caudal totalComprobamos:. % = . = . % > % . .

. % = . = . % % . .

V.CAUDAL DE DISEO.

CAUDAL MEDIO:Hallo la dotacin percapita:

=.

24.16.= 18448 = 113.13 /Entonces el caudal medio ser: = . = 113.13 18448 = 24.16 /Dicha dotacin se utilizara para diseo de reservorios.

CAUDAL MAXIMO DIARIO:

Qmx. d

Qm K1

1.2 K1 1.5

El mayor valor es considerado para ciudades pequeas y viceversa, para este caso considero K1 = 1.3....valor asumido dentro del parametro. Entonces:

Q mx d =31.40L/s

Dicho caudal ser utilizado para diseo de estructuras de captacin, lneas de conduccin.

CAUDAL MAXIMO HORARIO:

Q m x . h

Q mQ

K 2K

m 3

Para nuestro caso es una vivienda unifamiliar y por tal se utilizara la primera frmula:. = 3Para K1 =1.3 y K2 =1.8 debido a que la P final=18448 habi > 10000 hab

. = 24.16 1.8 1.3 = 56.53 /Caudal utilizado para el diseo de lneas de aduccin, lneas de distribucin yredes de alcantarillado.

CAUDAL PARA 1000 HABITANTES:1000 =

. 1000

1000 =

31.40 1000= 1.701 /18448

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

Consumo total o caudal medio: 24.16 L/s Dotacin per cpita: 113.13 L/p/d El caudal mximo diario: 31.40 L/seg. El caudal mximo horario es de 56.53 L/seg.

El caudal para 1000 personas: 1.701/seg

POBLACION:

El Periodo de Diseo es de 15 aos. La poblacin para el ao 2014 es de 12964 hab. La poblacin para el ao 2029 es de 18448 hab. Densidad poblacional 342.1

Se recomienda que para trabajos profesionales los parmetro bsicos para determinar el caudal de diseo se realizara basndose en el R.N.C. o bien solamente investigacin pero no se trabajar con ambas.

Separata de Abastecimiento de Agua y Alcantarillado Ing. Gaspar Mndez Cruz

Apuntes de la clase de abastecimiento de agua y alcantarillado. Reglamento Nacional de Construcciones

Lectura del medidor de agua para el clculo de la dotacin realizada a partir del da VIERNES 05 de setiembre de 2014 a las 7:57 pm cada 24 durante cuatro das.

Da Viernes 05Da sbado 06

Da Domingo 07Da lunes 08

PLANO

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