bases para el diseÑo de agua y alcantarillado

INGENIERÍA CIVIL

ALUMNO : RAMIREZ JULCAMORO SECUNDINO.

TEMA : BASES PARA EL DISEÑO DE AGUA Y ALCANTARILLADO.

CURSO : ABASTECIMIENTOS DE AGUA Y ALCANTARILLADO

DOCENTE : ING. JOSE ANTONIO CORONEL DELGADO.

Algunos encuentran el silencio

insoportable porque tienen demasiado

ruido dentro de ellos mismos.

Robert Fripp.

CICLO Y ORIGEN DEL AGUA

Origen del agua Volumen del agua enkilómetros cúbicos

% deagua total

Océanos 1,321,000,000 97.24%

Capas de hielo, Glaciares 29,200,000 2.14%

Agua subterránea 8,340,000 0.61%

Lagos de agua dulce 125,000 0.009%

Mares tierra adentro 104,000 0.008%

Humedad de la tierra 66,700 0.005%

Atmósfera 12,900 0.001%

Ríos 1,250 0.0001%

Volumen total de agua 1,360,000,000 100%

SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

PLANEACION DE PROYECTOS

• Deseo de satisfacer las necesidades

específicas.

• Reconocimiento:

Datos básicos.

ELABORACIÓN DEL PLAN GENERAL

DATOS BASICOS :

• Planos

• Fotografías aéreas

• Registros de aforos

• Informes geológicos regionales.

• Censos estadísticos.

• Rendimientos de cultivos.

• Datos adicionales aproximados.

PLAN GENERAL DE INVESTIGACIONES

El plan incluye conceptos que no pueden ser aplicables en muchos casos.

Constituye una ayuda al ingeniero de campo, indicando los conceptos que debe considerarse en los estudios de los Proyectos Hidráulicos (presas y canales).

Localización: Del Proyecto ( carreteras, ríos,

estaciones de aforo, meteorológicos

y otros servicios.

Planos topográficos existentes, Mapas cartográficos, catastrales.Mapas del sistema de transporte Fotografías aéreas. Levantamientos planialtimétricos. De carreteras y otros servicios

I. Datos generales necesarios:

Datos hidrológicos

Registro de aforos

Descargas diarias Volúmenes mensuales Gastos máximos instantáneos. Volúmenes de agua requerido,

incluyendo pérdidas para:

irrigación, energía, conducción. Estudio de Avenidas y período

de Retorno.

Datos hidrológicos Estudio de azolves

(Sedimentos)Agua subterráneaDerechos hidráulicosCalidad del agua

Datos climáticos

Temperaturas

Precipitaciones mensuales Intensidades. Evaporación Velocidades y dirección del

viento.

Datos geológicos: Informe hecho por un geólogo.Observaciones sobre el nivel freático.Presencia de materiales nocivos y depósitos de sal.Secciones transversales geológicas donde sea

necesario.Fotografías.

II. Datos del vaso:Plano del vaso: Topografía

Alineamientos de control

horizontal y vertical. Sistema de coordenadas. Clasificación por cultivos de

los terrenos del vaso. Linderos de las

propiedades y nombres de

los propietarios.

Levantamiento de los caminos y otros servicios públicos:

Cambios de localización y reconstrucción de carreteras.

Cambios de localización y reconstrucción de servicios públicos.

Informe preliminar de la inspección hecha en unión de los funcionarios.

Costos aproximados.

Datos varios:Estimación de la vida probable del vaso.Levantamientos para clasificación de terrenos incluyendo

tasaciones de áreas y concesiones.Tasación de áreas que van a desmontarse.Descripción de edificios, cercados y construcciones agrícolas que

deban quitarse o utilizarse.Discusiones de las limitaciones a las fluctuaciones del nivel en el

vaso.

III. Datos para las presas: Plano de emplazamiento

de la presa: Topografía del emplazamiento de la

presa y de las zonas de la cortina.

Localización de los afloramientos de roca y detalles geológicos aparentes.

Localización de mejoras hechas por el hombre en el emplazamiento.

Localización de los sondeos, pozos de prueba, y de otras exploraciones para la cimentación.

III. Datos para las presas:

Exploraciones para la cimentación:

Suficientes sondeos, pozos de prueba.

Registros de exploración. Muestras. Exploraciones para determinar

el carácter de la roca o de los estratos impermeables de la

III. Datos para las presas:

Exploraciones para localizar materiales : Localización y descripción del

material a emplear. Levantamiento de los bancos de

préstamo (Canteras). Registros de las exploraciones Muestras representativas de los

materiales.

Datos sobre el agua de descarga: Curvas de aforo de las corrientes. Secciones transversales de las corrientes. Curvas de descarga y de remanso. Calidad del agua.

Condiciones locales que controlan el proyecto de la presa.

Caminos necesarios. Reposición o cambios en obras existentes. Campamentos para operadores. Disponibilidad de energía eléctrica.

Condiciones locales que afectan la construcción:

Caminos de acceso. Trazo de carreteras, ferrocarriles

o aeropuertos. Mejoras en los servicios de

transportes existentes. Energía eléctrica para la

construcción. Campamento de construcción

para empleados de Supervisión y Contratista.

Servicios de abastecimiento de agua y sanitarios.

Contaminación de las corrientes.

El personal necesario.

Alojamiento y alimentación.

Equipo de transporte

Transporte del quipo de perforación a los lugares aislados e inaccesibles.

Localización de las estaciones de aforo.

Condiciones climáticas para el trabajo.

Condiciones sanitarias.

Formulación de programas para levantamientos e investigaciones

El mapa general debe llevar las elevaciones de control de las corrientes de agua, rutas de los canales, presas, y detalles.

Los detalles pertinentes a los vasos y a las presas deben mostrarse en planos separados del vaso y del emplazamiento de la presa.

Levantamiento de planos

Aspectos técnicos para el proyecto de las principales estructuras (Presas, Túneles) y las estructuras auxiliares.

Obras de toma y los vertederos de demasías.

Proyecto de estructuras

Durante la etapa de reconocimiento se hacen presupuestos aproximados.

En la factibilidad del proyecto son necesarios presupuestos detallados, con metrados y precios unitarios.

Los presupuestos deben incluir:

Costos de construcción de la obra principal y obras auxiliares

Formulación de Presupuestos

Costo probable de los terrenos, derechos hidráulicos, derechos de vías, del cambio de localización de carreteras públicas, edificios y otras propiedades.

El presupuesto final se basará en estudios detallados concordantes con las especificaciones para adjudicar un contrato de construcción

Formulación de Presupuestos

CONTAMINACION DE LAS FUENTES DE AGUA EN NUESTRO

PAIS

CONTAMINACIÓN DEL MAR Y AGUAS DULCES

CHIMBOTE: LA CIUDAD CONTAMINADA POR EXCELENCIA

MUERTE LENTA DEL LAGO JUNIN

LA MUERTE DEL “RIO HABLADOR” (Río Rimac)

LA MUERTE LENTA DEL RIO AMAZONAS

BASES DE DISEÑO PARA EL ABASTECIMIENTO DE AGUA Y

ALCANTARILLADO

𝑿 𝟎=𝟐.𝟔(𝟏−𝒅

)𝟏.𝟏𝟐

𝒊

BASES PARA EL DISEÑO DE AGUA

Y ALCANTARILLADO

PERIODO DE

DISEÑO

POBLACION FUTURA

DENSIDAD POBLACIONALDOTACION

CAUDAL DE

DISEÑO

I) PERIODO DE DISEÑO

DEFINICION:

Es el tiempo en el cual la estructura funciona eficientemente,

dependiendo de la tasa de crecimiento poblacional, expansión futura

poblacional, tiempo de la vida útil de las estructuras, costo del proyecto.

Para escoger el periodo de diseño debemos tener en cuenta el RNE y el

criterio de cada uno de nosotros.

CRITERIOS PARA DEFINIR EL PERIODO DE DISEÑO

A) SEGÚN ROGER AGÜERO PITTMAN:

Indica algunos rangos de valores asignados para los diversos componentes de los sistemas de

abastecimiento de agua potable para poblaciones rurales:

Obras de captación: 20 años.

Conducción: 10 a 20 años.

Reservorio: 20 años.

Redes: 10 a 20 años (tubería principal 20 años, secundaría 10 años).

Para todos los componentes, las normas generales para proyectos de abastecimiento de agua

potable en el medio rural del Ministerio de Salud recomiendan un periodo de diseño de 20 años.

B) Según el RNE: Para poblaciones entre 2000 y 20000hab: Pd15 años.

C) Según la tasa de crecimiento del método del interés compuesto:

TASA DE CRECIMIENTO PERIODO DE

MET. INT. COMP. DISEÑO (AÑOS)

(%)

<1 30 - 20

1 - 2 25 - 15

> 2 20 - 10

D) Fórmula para calcular el periodo de diseño (según VIERENDE).

Donde : : Periodo de diseño d: factor de escala i: costo de oportunidad del capital

E) Tipo de fuente (según FERNANDO SILVA NESTOR).

Fuentes superficiales Sin regulación: proveer un caudal de diseño para 20 a 30 años. Con regulación: capacidad del embalse para 20 a 30 años.

Fuentes subterráneas Acuífero: satisfacer demanda de 20 a 30 años.

II) POBLACION FUTURA

DEFINICION:

Es la determinación del número de habitantes para los cuales ha de diseñarse el

sistema de abastecimiento de agua potable, es un parámetro básico en el

cálculo del caudal de diseño para una comunidad. Esta nos permitirá prever en

el diseño las exigencias de: las fuentes de abastecimiento, líneas de

conducción, redes de distribución, equipo de bombeo, planta de potabilización y

futura extensiones del servicio. Por lo tanto, es necesario predecir la población

futura para un número de años, que será fijada por los períodos económicos del

diseño.

MODELOS PARA DEFINIR LA POBLACION FUTURA

A) Modelo racionalB) Modelo gráfico

C) Modelo comparativoD) Modelo de población

E) Modelo matemático Método aritmético. Método geométrico. Método de interés simple. Método de interés compuesto. Método de la parábola. Método de la curva normal logística. Método de los incrementos variables.

A) Modelo racional

Es necesario realizar:

Un estudio socioeconómico para verificar la población flotante o temporal

(PT).

Determinar el crecimiento vegetativo: Que viene hacer el coeficiente

promedio del número de nacimientos (N), menos el número de defunciones

(D), de una población en una cantidad de 6 años.

Determinar el movimiento migratorio: Emigraciones (E) e Inmigraciones (I).

Para finalmente aplicar la siguiente fórmula.

C) Modelo comparativo

Consiste en calcular la población de una ciudad con respecto a otras que

tengan características similares y crecimientos superiores. Es un

procedimiento que mediante gráficos estiman valores de población, ya sean

en función de datos censales anteriores de la región estudiada o

considerando los datos de población con características similares de

crecimiento a estos.

E) Modelo matemático

Método aritmético.

Para este método se supone la tasa de crecimiento poblacional constante.

Dónde:

Pi : Población inicial.

Pf : Población final.

Ti : Tiempo inicial en años.

Tf : Tiempo final en años.

KA : Tasa de crecimiento.

)( ifAif TTkPP if

ifA TT

PPK

Método geométrico.

Este método considera una tasa de crecimiento proporcional a la población.

Dónde:

Pi : Población inicial.

Pf : Población final.

Ti : Tiempo inicial en años.

Tf : Tiempo final en años.

KG : Tasa de crecimiento poblacional.

)(* ifG TTkif ePP

if

ifG TT

PLnPLnK

)()(

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.

Dónde:

Pi : Población inicial.

Pf : Población final.

Ti : Tiempo inicial en años.

Tf : Tiempo final en años.

KIS : Tasa de crecimiento poblacional.

)( ifISiif TTKPPP )( ifi

ifIS TTP

PPK

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.

Dónde:

Pi : Población inicial.

Pf : Población final.

Ti : Tiempo inicial en años.

Tf : Tiempo final en años.

KIC : Tasa de crecimiento poblacional.

if TTICif KPP )1( 1

)(1

if TT

i

fIC P

PK

Método de la parábola.

Este método se usa preferentemente en poblaciones que se encuentran en

el periodo de asentamiento o iniciación (solo se escogerán 3 datos

censales).

Dónde:

P = Población a calcular.

A, B, C = Constantes.

= Intervalo de tiempo.

2P A t B t C

Método de la curva normal logística.

Se aplica para el cálculo de poblaciones futuras, partiendo de 3 puntos

equidistantes y para aquellas que están cerca de su periodo de saturación.

Donde:

P = Población a calcular.

Ps = Población esperada en el tiempo “t”.

a, b = Constantes.

Condiciones:

1Sa bt

PPe

20 1 2 1 0 2

20 2 1

2 ( )s

P PP P P PP

P P P

0

( 1)sPa LnP

0 1

1 0

( )( )

s

s

P P Pb LnP P P

20 2 1

0 2 12P P PP P P

Método de los incrementos variables.

Este método se basa en los datos de poblaciones, las dos más antiguas y las

dos últimas(método de las 4 poblaciones).

Dónde:

Pt = Población a calcular.

Pn = Último dato censal.

m = Número de intervalos intercensales; desde el último censo hasta la fecha pedida.

___ ___

2( 1)2t n

m mP P m P P

___

1n aP PPz

III) DENSIDAD POBLACIONAL

DEFINICION

Una de las bases de diseño que nos da a conocer la cantidad de población

por área, respecto a la comunidad en estudio.

La cual viene dada por la relación:

DP = ;

DENSIDAD POBLACIONAL BRUTA.

Es la relación entre el número de habitantes y la superficie total comprendida

en una demarcación territorial.

𝐃𝐏𝐁=𝐏𝐨𝐛𝐥𝐚𝐜𝐢𝐨𝐧

á 𝐫𝐞𝐚 𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥𝐝𝐞𝐥𝐚𝐜𝐢𝐮𝐝𝐚𝐝

DENSIDAD NETA.

Índice aplicable exclusivamente a zonas residenciales. Es la relación entre el

número de habitantes de una determinada zona urbana y la superficie

destinada a los edificios de vivienda y sus anexos. Para este cálculo se obvia

el área de calles, parques, áreas comerciales, etc.

𝐃𝐧=𝐏𝐨𝐛𝐥𝐚𝐜𝐢𝐨𝐧

á𝐫𝐞𝐚 𝐝𝐞𝐬𝐭𝐢𝐧𝐚𝐝𝐚𝐚𝐯𝐢𝐯𝐢𝐞𝐧𝐝𝐚𝐬

IV) DOTACION

DEFINICION

La dotación de consumo se define como la cantidad de agua que requiere

una población para satisfacer sus necesidades primordiales: se le denomina

también consumo per cápita, y esta expresado en lt/hab./día. El conocimiento

cabal de esta información es de gran importancia, para el diseño y tener un

logro de estructura funcional, dentro de lapso, económicamente

aconsejables, esta cifra nos conducen a la determinación de un gasto o

consumo medio, lo que constituye la base de todo el diseño.

DEMANDA DE DOTACIONES

DOTACION - CONSUMO DOMÉSTICO

El consumo doméstico es el agua que se utiliza para la preparación de los

alimentos, lavado de ropa, lavado del carro, riego del jardín, y el aseo

personal.

POBLACION CLIMA FRIO CLIMA TEMPLADO

2000 a 10 000 hab. 120 L/hab./día 150 L/hab./día

10 000 a 100 000 hab. 150 L/hab./día 200 L/hab./día

Más de 100 000 hab. 200 L/hab./día 250 L/hab./día

𝐂𝐨𝐧𝐬𝐮𝐦𝐨𝐃𝐨𝐦 é 𝐬𝐭𝐢𝐜𝐨=𝐏𝐨𝐛𝐥𝐚𝐜𝐢ó𝐧𝐝𝐞𝐃𝐢𝐬𝐞 ñ𝐨𝐱𝐃𝐨𝐭𝐚𝐜𝐢 ó𝐧𝐃𝐨𝐦 é 𝐬𝐭𝐢𝐜𝐚

DOTACION - CONSUMO COMERCIAL Y PÚBLICO

Las dotaciones estarán dadas de acuerdo al Reglamento Nacional de

Construcciones (RNC). Con respecto a su área útil y al servicio que se

ofrece.

Consumo de agua promedio para diversos usos:En hospitales por persona por día 100-650 L/per/día.

En escuelas por alumno y por día de clases 2-4 L/per/día.

En mercado por m2 por día 5 L/día.

Fábricas de leche por litro de leche procesada 4-6 L/día.

En hoteles por huésped por día 100 – 300 L/dia

En piscinas públicas por m2 por dia 500 Litros

Riego de jardines por m2 por dia 40 – 80 Litros

En fábrica de leche por litro por persona 4- 6 litros

DOTACIÓN DE AGUA CONTRA INCENDIOS.

Las dotaciones estarán dadas de acuerdo al Reglamento Nacional de

Construcciones (RNC). Con respecto a su área útil y al servicio que se

ofrece.

Hasta 10 000 hab. NO SE CONSIDERA

10 000 a 100 000 hab. 2 HIDRANTES

Más de 100 000 hab. 3 HIDRANTES

DOTACIÓN PER CÁPITA (DOT.PC)

Está expresado mediante la siguiente relación:

𝐃𝐨𝐭 .𝐏𝐂=𝐂𝐨𝐧𝐬𝐮𝐦𝐨𝐝𝐨𝐦𝐞𝐬𝐭𝐢𝐜𝐨+𝐜𝐨𝐧𝐬𝐮𝐦𝐨𝐜𝐨𝐦𝐞𝐫𝐜𝐢𝐚𝐥+𝐜𝐨𝐧𝐬𝐮𝐦𝐨𝐩𝐮𝐛𝐥𝐢𝐜𝐨

𝐩𝐨𝐛𝐥𝐚𝐜𝐢𝐨𝐧𝐝𝐞𝐝𝐢𝐬𝐞 ñ𝐨

V) CAUDAL DE DISEÑODEFINICION

Los diferentes componentes del sistema de abastecimiento de agua potable

se diseñan a partir de los caudales que hay que manejar dependiendo de la

población que se pretende dotar o satisfacer con el servicio, dentro de los

caudales está:

Caudal medio . Caudal máximo diario . Caudal máximo horario .

CAUDAL MEDIO .

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.

Dónde:

.

.

.

𝐐𝐦=𝐏𝐟∗𝐃𝐨𝐭 .𝐏𝐂𝟖𝟔𝟒𝟎𝟎 (𝐋 /𝐬𝐞𝐠)

CAUDAL MÁXIMO DIARIO .

El caudal máximo diario, 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.

Dónde:

.

.

Considerándose:

𝐐𝐦𝐝=𝐤𝟏∗𝐏𝐟∗𝐃𝐨𝐭 .𝐏𝐂

𝟖𝟔𝟒𝟎𝟎 →( 𝐋𝐬𝐞𝐠 )

CAUDAL MÁXIMO HORARIO

Es 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.

Donde.

𝐐𝐦𝐡=𝐤𝟐∗𝐏𝐟∗𝐃𝟖𝟔𝟒𝟎𝟎 →𝐏𝐚𝐫𝐚 𝐯𝐢𝐯𝐢𝐞𝐧𝐝𝐚𝐦𝐮𝐥𝐭𝐢𝐟𝐚𝐦𝐢𝐥𝐢𝐚𝐫𝐞𝐬

𝐐𝐦𝐡=𝐤 𝟑∗𝐏𝐟∗𝐃𝟖𝟔𝟒𝟎𝟎 →𝐏𝐚𝐫𝐚 𝐯𝐢𝐯𝐢𝐞𝐧𝐝𝐚𝐮𝐧𝐢𝐟𝐚𝐦𝐢𝐥𝐢𝐚𝐫𝐞𝐬

Solo hay dos errores que uno puede

cometer en el camino hacia la verdad; no

recorrer todo el camino y no empezar.

B

uda.

GRACIAS POR SU

ATENCION