apuntes 1 ihs502

U N I V E R S I D A D A U T O N O M A D E G U E R R E R O U N I D A D A C A D E M I C A D E A R Q U I T E C T U R A Y U R B A N I S M O

APUNTES DE INSTALACIONES ARQUITECTÓNICAS Y URBANAS I

Ing. Jorge Luis Urióstegui Traín

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1 de septiembre del 2003 (lunes)

I.- IMPORTANCIA DEL AGUA POTABLE

UTILIZACION DEL AGUA.

a) Satisfacer las demandas organicas.

b) Satisfacer la higiene personal

c) Satisfacer la higiene del hogar

d) Satisfacer la higiene de la industria

e) Prevenir incendios

f) Satisfacer demanda de hornatos

g) Etc.

Las enfermedades principales que puede provocar el agua son:

- Epidemias

- Endemias

- Pandemias

Medidas para prevenir las enfermedades:

a) Personal

b) Familiar

c) Mundial

II.- REQUERIMIENTOS DEL AGUA POTABLE.

a) Condicion fisica

b) Condiciones quimicas

c) Condiciones bacteriologicas

a) Condiciones fisicas :

1.- Inodora

2.- Incolora

3.- Insipida

b) Condiciones quimicas:

Para calificar el agua como potable sus condiciones quimicas deben ser tales que resulten de

gusto agradable y con cantidades de sales disueltas que no sean excesivas, ni pequeñas.

c) Condiciones bacterianas:

Que esta se encuentre libre de germenes patógenos o bacteriologicos que en un momento dado

pueden ser vehículos de enfermedades.




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III.- ESTUDIOS PREVIOS.

CICLO HIDROLOGICO.

ELEMENTOS QUE PROPONEN UN SISTEMA (DE AGUA POTABLE) A) Obras de captación. B) Planta de tratamiento. C) Linea u obra de conducción D) Obras de regularizacion (tanques de almacenamiento) E) Obras de distribución(red municipal) F) Obras accesorias y mantenimiento. PASOS DE CUALQUIER OBRA DE INGENIERIA. A) ESTUDIOS PREVIOS B) DISEÑO C) CONSTRUCCION D) OPERACIÓN




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A) ESTUDIOS PREVIOS

1.- Información fisica 2.- Información de desarrollo 3.- Información politica 4.- Información financiera.

1.- Información Fisica: - Topográfica - Tipo de suelo - Nivel freático - Estructuras subterraneas. - Localizacion de calles, cruceros y parámetros. - Detalles del sistema si los hay - Datos meteorológicos e hidrológicos

2.- Información de desarrollo: - Crecimiento de la población. - Densidad de obra. - Tipo de desarrollo.

3.- Información Politica: - Limites politicos. - Existencia de reglamentaciones - Existencia de puntos obligados.

4.- Información Financiera: - Disponibilidad financiera municipal. - Disponibilidad financiera estatal. - Disponibilidad financiera federal - Formas alternas de posible financiamiento.

Información física topográfica:

a) Estudios de campo: 1) Reconocimiento: 1.- Sitios probables de captación 2.- Sitios probables de conducción 3.- Sitios probables del tanque regulador.

2) Levantamiento de detalles.

b) Estudios de gabinete.

1.- Plano de la población escala 1:2000, con curvas de nivel a/c metro de crucero a 1 cm, etc. 2.- Planos del lugar de captación, escala 1:200-1:2000 curvas de nivel a escala 50 cm indicando fecha de aforo a aforo. 3.- Conducción, escala horizontal 1:2000, conducción escala vertical 1:200 4.- Planos accesorios de información 5.- Planos de conjunto. 6.- Planos relativos a obras construidas.




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ELEMENTOS BASICOS PARA LA DEMANDA DE UN PROYECTO. ESTIMACIONES DEL PROYECTO. 1.- Periodo de diseño 2.- Población de diseño por venir 3.- Gasto de diseño, en terminos de consumo per cápita y los requisitos comerciales e industriales. 4.- Areas por venir y las asignaciones van a ser de acuerdo a la densidad de población y el consumo de agua. PERIODO ECONOMICO. PERIODO ECONOMICO DE DISEÑO. 1.- Vida util de la estructura y equipo. 2.- La facilidad o dificultad para ampliar las obras existentes o planeadas. 3.- Previsión de la razon de crecimiento de población 4.- Tasa de interes sobre adeudos. 5.- Rendimiento de las obras durante; se recomienda los siguientes periodos de proyecto. Para los paises de America Latina; se recomienda los siguientes periodos de proyecto:

P E R I O D O S D E P R O Y E C T O .

LOC. CON POBLACION HASTA DE: (HAB) AÑOS

4000 5

4000-10000 10

10000-70000 15

MAYORES A 70000 20

DETERMINACION DE LA POBLACION FUTURA. Para hacer un calculo aproximado de la población futura existen dos métodos.

1) METODO GRAFICO. 2) METODO ANALITICO.

1) METODO GRAFICO:

a) Extensión de la curva a ojo. b) Extensión por comparación con el crecimiento de poblaciones

similares o mayores que la que se considera.




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2) METODO ANALITICO: a) Incremento aritméico b) Incremento geomérico. c) Incremento diferencial

1. Incremento aritmetico 2. Incremento geometrico

d) Método logistico e) Método exponencial

METODO GRAFICO a) En las ordenadas (eje “y”) se marcan a escala, los datos de población. b) En el eje de las absisas a escala se marcan, los tiempos en que existieron el

numero de habitantes. METODOS ANALITICOS INCREMENTO ARITMETICO.- Consiste en aumentar un numero de habitantes (cte) por cada periodo de tiempo futuro. (papel aritmetico). El metodo es aplicable a ciudades muy antiguas y desarrolladas en las cuales su aumento de superficie ya no es factible porque la circundan otras ciudades. Por lo general este metodo es usado para predicciones a población a corto plazo, por ejemplo: 10 años. a) Para estimaciones intercensal: ym = y1 +((y2-y1)/(t2-t1))(tm-t1) b) Para estimaciones poscensales: ym = y2 +((y2-y1)/(t2-t1))(tm-t2) Usar papel semilogaritmico Donde para ambos métodos: ym = Población deseada y1 = Población del censo anterior y2= Población del censo posterior t1 = fecha del censo anterior t2 = Fecha del censo posterior tm = fecha deseada.




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22 de septiembre del 2003 (lunes)

INCREMENTO GEOMÉTRICO

Se supone que la población crece en semejanza a un capital puesto al interes compuesto.

Las expresiones matemáticas son:

c) Intercensal: Logym = log y1 +(logy2-logy1)/(t2-t1)(tm-t1) d) Poscensal: Logym = log y2 +(ogy2-logy1)/(t2-t1)(tm-t2) Donde para ambos métodos: ym = Población deseada y1 = Población del censo anterior y2= Población del censo posterior t1 = fecha del censo anterior t2 = Fecha del censo posterior tm = fecha deseada. Ejemplo: Una ciudad registro una población de 110000 hab en su censo decenal de 1950 y 171000 en 1960. Estimar la población de medio año (julio 1) para: a) El 5 año intercensal. b) El 9 año poscensal. Analizar por incrementos aritméticos y geométricos fecha de

censos: 1 de abril.

CENSOS HAB. FECHA

1 de abril de 1950 110000 1955.5

1 de abril de 1960 171000

Tm-tm = 1955.5-1950.25 = 5.25 años T2-t1 = 1960.25 –1950.25 = 10 años (tm-t1)/(t2-t1) = 5.25/10 = 0.525 Aritmetico. Y2 = 171000 hab Y1 = 110000 hab y-y1 = 60000 Subsituyendo en la formula (intercensal) Ym = 111000 + 0.525 (60000)

Ym = 142,500 hab




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Geométrico. Log y2 = 5.23299 Log y1 = 5.04 Logy2-logy1 = 0.18768 log ym = 5.04533 +0.525(0.18768) ym = 139300 hab

b) Solución fecha deseada 1969.5 tm –t2 = 1969.5 –1960.25 = 9.25 t2 – t1 = 10 años (tm-t2)/(t2-t1) = 0.925 Aritmético. Ym = 171 +0.925 (60000) ym = 226500 hab Geométrico. Log ym = 5.233 +0.925 (0.18768) ; ym = 255,000 hab

METODO DE INCREMENTOS DIFERENCIALES. Este método es usado para estimación de poblaciones a largo plazo y es uno de los metodos de mayor confianza. Ejemplo: Calculo de las poblacions futuras de una ciudad para decenas de 1970 a 2020.

AÑO POBLACIÓN 1 er. DIFERENCIA 2ª. DIFERENCIA

1860 17290

1870 38894 + 21604

1880 71941 + 33047 +11443

1890 105049 + 33118 +71

1900 136508 + 31449 -1669

1910 181830 + 45322 +13873

1920 246070 + 64240 +18918

1930 347469 + 101399 +37159

1940 414529 + 67053 -34344

1950 442337 + 27813 -39242

1960 459760 + 17423 -10390

= 442470 = -4180

442470/(numero de diferencias=10) = 44247 -4180/(numero de diferencias para la columna) = 465




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FUTURO:

AÑOS POBLACION 1ª DIFERENCIA 2ª DIFERENCIA

1960 459760 44247

1970 503542 43782 -465

1980 546859 43317 -465

1990 888788 42852 -465

2000 632098 42387 -465

2010 674020 41922 -465

2020 715457 41457 -465

METODO DE INCREMENTOS ARITMÉTICOS

Formula: Pf = Pa +(n)(I.M.A) Donde: Pf = Población futura Pa = Población actual n = Número de años (IMA) = Incremento medio anual Ejemplo: Calcular la población para 1980.

AÑO NO. DE HAB. INCREMENTO NO. DE AÑOS INCREMENTO(AÑO)

1930 5511 0

1940 6130 619 10 61.90

1950 7093 963 10 93.30

1960 8500 1407 10 140.70

1970 10334 1834 10 183.40

=4823 40

IMA = INCREMENTO TOTAL/NO. DE AÑOS = 4823/40 = 120.57 Para 1980: Pf = 10334 + 10(120.57) = 11540 habitantes

Pf = 11540 Hab. Para 1991: Pf = 11540 + 10(120.57) = 12746 habitantes

Pf = 12746 Hab.




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MÉTODO DE INCREMENTOS GEOMÉTRICOS

Pf = Pa + Pa (n) (I)/100 Donde : I = % I/número de años I = Incremento medio anual n = No. De años Pf = Población futura Pa = Población actual Ejemplo: Calcular la población para 1980.

AÑO NO. DE HAB. INCREMENTO NO. DE AÑOS % INCREMENTOS % ANUAL

1930 5511 0

1940 6130 619 10 11.23 1.123

1950 7093 963 10 15.70 1.570

1960 8500 1407 10 19.83 1.983

1970 10334 1834 10 21.62 2.162

68.38

% incremento en 1940 = 619/5.511 x 100 = 11.23 %

1950 = 963/6130 x100 = 15.70% 1960 = (1407/7095)(100) = 19.83 % 1970 = (1834/8500)(100) = 21.62%

I = % incremento/ No de años = 68.34/40 = 1.70% Población para 1980: Pf = 10334 + 10334(10)(1.70)/100 = 12090.78

Pf1980 = 12091 hab.




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METODO EXPONENCIAL

dp/dt = kp

pi

p

t

t

dtkpdp0

1

0

/

k = (ln pi – lnPo)/(ti –to) ;

pf

p

tf

t

dtikpdp1 1

/

ktLnptf

t

pf

pi 1

)(lnln titfkPiPf

)()/ln( titfkpipf

Eliminando logaritmos se tiene:

etitfk

pipf)(

/

etitfk

pipf)(

)/()/ln( totipopik

Donde: Pi = Población final Po = Población inicial ti = tiempo inicial to = tiempo final




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Ejemplo: Calculo de K : k = ln(34400/18483)/(1970-1930) = 0.015598

ePf)19701988(015598.0

198834440

ex = 1 inv ln = 2.71

Pf = 45603 habitantes.

Población

log

pi

P1

Po

To t1 ti log

AÑO HABITANTES

1930 18453

1940 19957

1950 23094

1960 27507

1970 34440




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M E T O D O L O G I S T I C O

Formula: Y = L/(1+m. exp n t) = L /( 1+ exp(Ln m + n t )

Y = L/(1+m. e(n.t)) = L /( 1+ e

(Ln(m)+n.t)) En donde : Y= Poblacion a un tiempo t desde su origen supuesto L = Es el limite superior o población de saturación m,n=Coeficientes que pueden calcularse a partir del valor de “y” Si solamente se escogen 3 pares de valores caracteristicos de: y0, y1, y2, a tiempos t0, t1 y t2 = 2t1, extendiendose sobre el rango util de los censos de población los valores de saturación y el coeficiente de la curva se calcula:

L =((2.y0.y1.y2- y1²( y0 + y2 ))/( y0.y2- y1² )

m=(L-y0)/y0

n = (1/t1) ln (y0(L-y1))/( y1(L-y0))

y el porcentaje de saturación:

P = 100 y/L = 100/(1+m exp nt)

Ejemplo: En dos periodos, cada uno de 20 años, una ciudad crecio 30000 a 172000 y a 292000 hab. Encuentre

la:

a) Población de saturación.

b) Los coeficientes m y n

c) La ecuación de curva logistica que satisface el crecimiento experimentado.

SOLUCION:

a) Población de saturación

y0=30000

y2=172000; Y2=292000

L =((2.y0.y1.y2- y1²( y0 + y2 ))/( y0.y2- y1² ) L = (2(30)(172)292)-(172)²(322000))/((30)(292)-(172) ²) = 313000 b) Los coeficientes m y n

m = (313-30)30 = 9.43 n = 0.05 ln((30)(141))/((172)(283)) = -0.122

c)La ecuación de curva logistica que satisface el crecimiento experimentado.

y=313/(1+9.43 e((-0.122) t)

)




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METODO LOGISTICO

0

50

100

150

200

250

300

350

AÑOS

PO

BL

AC

ION

(MIL

ES

)

Datos

Ecuación

Datos 30 101 172 232 292

Ecuación 30.00958773 82.71625435 171.7961418 251.8795212 292.07574 306.5170892 311.0576967

0 10 20 30 40 50 60

TAREA No.

Calcualar la población por todos los métodos vistos de la siguiente relación de datos:

CENSO

(AÑOS)

POBLACION

(MILES)

1920 12431

1930 23242

1940 32686

1950 44360

1960 56212

1970 70560

1980 81610

Calcular población futura para: 2000, 2030 y 2050

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