informe de dotacion y poblacion para un sistema de abastecimiento de agua potable

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(1)

CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO Y CAPTACION

CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO Y CAPTACION

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En

En el el presente presente trabajo trabajo de de “abastecimie“abastecimiento nto de de agua agua y y alcantarillaalcantarillado” do” se se tendrá tendrá una una ciudadciudad ficticia el cual necesite de este servicio básico para lo cual se tendrá que calcular los diversos ficticia el cual necesite de este servicio básico para lo cual se tendrá que calcular los diversos pará

parámetrometros básicos de diseño que se s básicos de diseño que se necenecesitan para abassitan para abastecer tecer de este servicide este servicio o así como:así como: población de diseño, tasa de crecimiento, periodo de diseño, área futura, dotación per cápita, población de diseño, tasa de crecimiento, periodo de diseño, área futura, dotación per cápita, etc

etc

!na de las necesidades más importantes del "ombre es la de disponer adecuadamente !na de las necesidades más importantes del "ombre es la de disponer adecuadamente de agua, no obstante que el

de agua, no obstante que el agua es abundante en la naturale#a, ríos, lagos, manantiales, aguasagua es abundante en la naturale#a, ríos, lagos, manantiales, aguas freáticas, etc $o toda es apta para el consumo "umano, ra#ón por la cual en el diseño de freáticas, etc $o toda es apta para el consumo "umano, ra#ón por la cual en el diseño de sistemas de %bastecimiento de agua y %lcantarillado enfocaremos el estudio de agua desde el sistemas de %bastecimiento de agua y %lcantarillado enfocaremos el estudio de agua desde el punto de vista del consumo "umano, en otras palabras del agua potable

punto de vista del consumo "umano, en otras palabras del agua potable

&a confian#a de la calidad del agua, es producto de los estudios "idrológicos, de los &a confian#a de la calidad del agua, es producto de los estudios "idrológicos, de los diseños "idráulicos y estudios que sirvan de base y dan forma a las obras de ingeniería diseños "idráulicos y estudios que sirvan de base y dan forma a las obras de ingeniería necesarias, así como la operación de los sistemas terminados 'i la cantidad del agua no se necesarias, así como la operación de los sistemas terminados 'i la cantidad del agua no se controlase en este sentido, las obras de abastecimiento de agua y de evacuación de las controlase en este sentido, las obras de abastecimiento de agua y de evacuación de las residuales fallarían en su

residuales fallarían en su propósitopropósito

1.1OBJETIVOS

1.1OBJETIVOS

II..11.. OObbjjeettiivvo o ggeeee!!""##..

(alcular el caudal de diseño de una ciudad y determinar los parámetros básicos de una (alcular el caudal de diseño de una ciudad y determinar los parámetros básicos de una captación

captación

II..$$.. OObbjjeettiivvoo% e% e%%&&ee''(())ii''oo%%

)eterminar la población futura de la ciudad a abastecer de agua y alcantarillado, para el )eterminar la población futura de la ciudad a abastecer de agua y alcantarillado, para el periodo de diseño, utili#ando los

periodo de diseño, utili#ando los diferentes m*todos analíticos estudiados en clasediferentes m*todos analíticos estudiados en clase )eterminar el área de e+pansión futura de la

)eterminar el área de e+pansión futura de la ciudadciudad )eterminar el (onsumo er-cápita de la

)eterminar el (onsumo er-cápita de la poblaciónpoblación )eterminar el (audal .edio de la población

)eterminar el (audal .edio de la población )eterminar el (audal .á+imo )iario y /orario )eterminar el (audal .á+imo )iario y /orario

(2)

)iseñar cada una de las partes de la que consta una captación, como parte de la red de abastecimiento de agua potable

)iseñar cada una de las partes de la que consta una planta de tratamiento

1.$ALCANCES

1.* POBLACIÓN

)e los datos censales dados por el docente del curso, se estimará la población presente año 0123 4oblación %ctual5 y la población futura 4de acuerdo al periodo de diseño El (uadro $612, muestra los datos del censo y sus poblaciones

(!%)78 $612: 89&%(8$ 'E;<$ (E$'8

Ce%o Pob#"'i+ 2=>1 ?@AB 2=@2 >B3? 2=A0 >@B= 2=B? 31?@ 2==? 3@AB 011A @3>B 1., E-TENSIÓN

'e proyecta un área mínima de 0311 /a destinadas solamente para viviendas, la cual se incrementará con las áreas complementarias u otros usos y lo correspondiente a la e+pansión urbana 4área futura5, la cual estará en función de la tasa de crecimiento poblacional

1. SERVICIOS Y ÁREAS CO/PLE/ENTARIAS.

En el diseño de la ciudad ficticia, se "a completado con un área adicional para usos complementarios 4Educación, recreación, comercio, salud, instituciones pCblicas, otros5, que a continuación se muestran:

- .unicipalidad - Escuela - Estadio - .ercado

- 9anco - (oliseo

- Estación de olicía - glesia

- (olegio - (ementerio - la#a de %rmas - /ospital

(3)

CLI/A0

El clima de dic"a ciudad ficticia se puede clasificar durante el día, como seco, templado - soleado y frió durante las noc"es, con una precipitación pluvial promedio anual que varía entre los @ mm y 20@ mm

RELIEVE Y SUPERICIE0

En dic"a ciudad de (ajamarca y el área de e+pansión urbana que se "a tomado, se ubica sobre una topografía ondulada, configurada por #onas de laderas fuerte y suave pendiente &a superficie actual del área urbana a estudiar se encuentra en una suave pendiente

TE/PERATURA

&a ciudad presenta durante los meses de lluvias comprendidos entre )iciembre y .ar#o temperaturas que fluctCan entre los @ y 2@6 ( )urante los meses de %bril a $oviembre la temperatura varía entre los B y 036 ( presentándose templado durante el día y frío durante a noc"e

CONDICIÓN SOCIAL0

&a mayoría de los "abitantes son indígenas, un cierto porcentaje lo conforman los mesti#os, me#cla de blanco 4principalmente español5 e indígena (onformada principalmente por una población joven 'e puede apreciar la migración del campo a la ciudad lo cual se refleja en un aumento de la población urbana

CONDICIÓN ECONÓ/ICA0

&a economía se encuentra en un crecimiento considerable, basada en actividades agrícolas, actividades agropecuarias, por ser una población netamente urbana

COSTU/BRES0

&os "abitantes poseen un adecuado nivel de educación, lo cual implica que el sentido de responsabilidad en el uso de sus recursos es alto y por lo tanto las p*rdidas son mínimas

1.,JUSTIICACIÓN

(omo futuros ingenieros es necesario aprender a reali#ar estos cálculos, ya que son básicos para diseñar la línea de conducción, plantas de tratamiento, línea de aducción, etc %demás, el agua es elemento vital para las personas, por tal motivo es importante aprender a abastecer de agua a las ciudades mediante trabajos de ingeniería, y así solucionar los problemas de agua de la mejor  manera, mejorando la calidad de vida de las personas

II.

REVISIÓN DE LITERATURA

(4)

&as partes más importantes de un sistema de abastecimiento de agua básicamente consiste en:

 Duente de agua y captación 47íos, lagos, subterráneas5  (onducción, 4(anales, conductos a presión5

 ratamiento, 4otabili#ación5

  %lmacenamiento, 47eservorio - 7egulación del agua5   %ducción 4uberías5

 )istribución, 47ed de distribución, servicio5

|

D!E$E: Ingº Marcos Silva –Ingeniería de Proyectos I 

II.$.

BASES PARA EL DISEÑO.

&as características más importantes que conforman los criterios de diseño

son los siguientes:

 eriodo de diseño  oblación de diseño  (onsumo de agua

 Fariación periódica de los consumos  (audal de diseño

"4

PERIODO DE DISEÑO0

Es el tiempo para cual el sistema es eficiente al 211G, ya sea por la capacidad en la conducción, del gasto deseado, o tambi*n por las restricciones físicas de las estructuras

(5)

ara determinar "ay que tener en cuenta dos aspectos importantes: )urabilidad 4de las instalaciones componentes5 y 'u capacidad para prestar un buen servicio para las condiciones previstas El periodo de diseño debemos tener en cuenta el 7$E y el criterio de cada uno de nosotros 'egCn la tasa de crecimiento del m*todo del inter*s compuesto, estos valores se dan en la tabla $6 10

%9&% $6 10 E78)8 )E )'EH8 'E;<$ .E8)8 (

asa de (recimiento segCn .*todo de  (

4G5

E78)8 )E )'EH8 4en años5

V"#o! P!o5.

61 03 a más ?1

1 7 $ 01 - ?1 03

8$ 8ct-01 23

D!E$E: Valores dados en la cátedra del Docente del curso

b4

ESTI/ACIÓN DE LA POBLACIÓN0

ara determinar la población futura se utili#aron los m*todos analíticos que se resumen a continuación:

 .*todo aritm*tico

 .*todo geom*trico

 .*todo de inter*s simple  .*todo de inter*s compuesto

1. /9to:o% ""#(ti'o%.

 Método aritmético0 ara este m*todo se supone la tasa de crecimiento

poblacional constante ) (  f  i  A i  f   P  k  T  T   P  = + −  f  i i  f   A T  T   P   P   K  − − = )onde:

i : oblación inicial en miles f : oblación final en miles i : iempo inicial en años f : iempo final en años I% : asa de crecimiento

 /9to:o geo59t!i'o0 Este m*todo considera una tasa de crecimiento proporcional

a la población ) ( * k G T   f   T i i   f    P  e  P 

=

 f  i i  f  G T  T   P   Ln  P   Ln  K  − − = ( ) ( ) )onde:

(6)

i : oblación inicial en miles f  : oblación final en miles i : iempo inicial en años f  : iempo final en años

I; : asa de crecimiento poblacional

 /9to:o :e ite!9% %i5&#e0 'upone el crecimiento poblacional igual al crecimiento

de un capital de inter*s simple, tomando como ra#ón el promedio obtenido de las variaciones e+presadas en porcentaje

) (  f  i  IS  i i  f   P   P   K  T  T   P  = + × × − i(   f   i) i   f    IS  T  T   P   P   P   K 

=

)onde:

i : oblación inicial en miles f  : oblación final en miles i : iempo inicial en años f : iempo final en años

I' : asa de crecimiento poblacional

 /9to:o :e ite!9% 'o5&;e%to0 (onsidera que el crecimiento poblacional es igual

al crecimiento de un capital al inter*s compuesto, cuyo aumento tiene la forma de una curva e+ponencial

i  f  T  T   IC  i  f   P  K   P  = (1+ ) − 1 ) ( 1

 

 

 

 



 

 

=

  f  − i T  T  i   f    IC   P   P   K  )onde:

i : oblación inicial en miles f  : oblación final en miles i : iempo inicial en años f  : iempo final en años

I( : asa de crecimiento poblacional

'4

DOTACION

&as dotaciones estarán dadas de acuerdo al 7eglamento $acional de Edificaciones 47$E5

Consumo Doméstico:

&a dotación dom*stica se "allará mediante la lectura de medidores correspondiente al domicilio escogido por cada alumno y segCn el nCmero de personas que residen en dic"a casa

(7)

Consumo Comercial y Público: Consumo complementario

&as dotaciones estarán dadas de acuerdo al 7eglamento $acional de Edificaciones 47$E5 (on respecto a su área Ctil y al servicio que se ofrece

%9&% $6 1? )8%(8$E' %7% &!;%7E' <9&(8' 'E;<$ E& 7$E - 011=

&!;%7 !9&(8 )8%(8$ !$)%) P#"<" :e A!5"% 0 &KdíaKmL =o%&it"# @11 &KdíaKcama Co#egio>E. %;&e!io!  >1 &KdíaKalumno P"!?;e @o"# 0 &KdíaKmL Ig#e%i" 13 &KdíaKmL /;i'i&"#i:": @ &KdíaKmL E%t"'i+ :e Po#i'(" 31 &KdíaKefectivo J"!:( i)"ti# >1 &KdíaK%lumno Co#i%eo 2 &KdíaKespectador  

B"'o @ &KdíaKmL

Ce5ete!io 0 &KdíaKmL E%';e#" >1 &KdíaK%lumno

D!E$E: Reglamento Nacional de Ediicaciones – Norma !"cnica IS – #$# 

Dot"'i+ Pe! C&it" Dot.PC40

Está e+presado mediante la siguiente relación:

Consumo Doméstico + Consumo Comercial + Consumo complementario .

Población de Diseño  Dot Percap=

:4 CAUDAL DE DISEÑO 1. CAUDAL /EDIO 254

El caudal medio Mm, es el caudal calculado para la población proyectada 4oblación de diseño5 con sus ajustes y la dotación bruta o dotación er (ápita, e+presado en &Kseg )ic"o caudal es utili#ado para diseñar el 7eservorio

86!! . PC   Dot   P  Q T  m

×

=

)onde:

Mm : (audal medio 4&Kseg5  : oblación de diseño 4"ab5

(8)

$. CAUDAL /Á-I/O DIARIO 25".:40

El caudal má+imo diario Mma+d, se define como el consumo má+imo registrado durante 0> "oras en un periodo de un año, dic"o caudal es utili#ado para diseñar  (aptaciones, &ínea de (onducción y lantas de ratamiento:

1

. Q K 

Qmáx = m×

*. CAUDAL /Á-I/O =ORARIO 25".40

El caudal má+imo "orario Mma+", se define como el consumo má+imo registrado durante una "ora en un periodo de un año, dic"o caudal es utili#ado para diseñar  la &ínea de %ducción, &ínea de )istribución, 7edes de %lcantarillado

. "

máx h m

Q

=

Q x K  

  )onde:

Mmá+" : (audal .á+imo /orario en &Kseg Mm : (audal .edio

I0 : (oeficiente de variación "oraria I0 J 01

)ensidad de la población:

'i: )p N ??1 "abK/a --- .ultifamiliar )pO ??1 "abK/a --- !nifamiliar

,.  DENSIDAD DE POBLACIÓN0 Fiene dada por la relación:

)p J oblación 4"abK/a5

UENTES DE ABASTECI/IENTOS

a)  Agua de lluvia o meteóricas: el aprovec"amiento de agua de lluvia se "ace en

aquellos casos, en los que no es posible obtener aguas superficiales y subterráneas, de costo adecuado, de buena calidad y cuando el r*gimen de lluvias sea importante

b)  Aguas superficiales: Están constituidas por los arroyos, ríos, lagos, etc, que discurren

naturalmente en la superficie terrestre

C) Aguas subterráneas: estas aguas constituyen parte del ciclo "idrológico y son las que

(9)

estratos geológicos capaces de contenerlas y permiten su circulación, su e+plotación dependerá de las características "idrológicas y formación geológicas del acuífero

I.1.1. SELECCIÓN DE LA UENTE DE ABASTECI/IENTO

En la selección de la fuente de abastecimiento, los factores a considerar son:

  %antidad 

  %alidad

  Seguridad 

  %osto

  &egalidad' etc(

Estos factores no se citan en ningCn orden ya que por el general son interdependientes, no obstante el costo es qui#á el más importante En la mayoría de las poblaciones rurales de nuestro país, e+isten dos tipos de fuentes de agua: 'uperficial y subterránea

I.$. CAPTACION

Estructura que sirve para reunir adecuadamente una cierta cantidad de agua, con fines aprovec"ables Esta estructura varía de acuerdo al tipo de fuente de abastecimiento 4superficial, subterráneas o meteóricas5, su locali#ación y magnitud

I.$.1. CLASES DE CAPTACIÓN 'e tienen las siguientes:

a) C"&t"'i+ :e Ag;"% L"';%t!e%.

;eneralmente la toma de agua de los lagos, es preferible a la de los ríos especialmente cuando este tiene gran recorrido

b) C"&t"'i+ :e Ag;"% #;vi"#e%.

&a toma de cursos de agua superficial, se "ace indispensable para proyectos de gran envergadura, ya sea paro (P(//, rrigaciones o %bastecimiento de %gua para (iudades que tengan gran cantidad de demanda, siempre y cuando se tenga la fuente disponible

c)C"&t"'i+ :e Ag;"% S;bte!!e"%.

&a e+plotación de estas aguas podrá efectuarse a trav*s de: Po<o%

Fienen a ser perforaciones en la superficie del terreno que debidamente diseñadas y construidas permiten efectuar la e+tracción económica deQ agua de un determinado acuífero %sí tenemos:

Poos !reático

 %quellos que penetran "asta aguas freáticas &a e+plotación en este caso ocasiona descensos del nivel freático en las vecindades del po#o, movi*ndose el agua "acia el po#o a causa de las diferencias de presión ocasionadas

(10)

Poos Artesianos

'on aquellos po#os donde el agua del subsuelo se encuentra bajo presión "idrostática, a causa de su confinamiento por una capa de material impermeable, y su nivel de agua es mayor que del acuífero

I.*. /ANANTIAL

Es un lugar donde se produce un afloramiento natural de agua subterránea el agua de manantial fluye por lo general a trav*s de una formación de estratos gravo R arenosos 4acuífero5 o roca fisurada &os manantiales se pueden clasificar en:

"4 Po! %; ;bi'"'i+ e e# te!!eo0

 Manantial de ladera"#  'on aquellos que se presentan como consecuencia de capas

impermeables que sirven de base a la napa freática, la característica principal de *stos manantiales, es que afloran en laderas y a una misma altura, segCn la línea del estrato impermeable

 Manantial de falla"#  'on consecuencias directas de la acción geológica y se

presentan en forma de grietas en la superficie del terreno, por lo general provienen de #onas profundas de la tierra y a temperaturas elevadas, permitiendo la disolución de las sales que encuentran a su paso

 Manantiales de tubo"#   Estos manantiales, como su nombre lo indica, provienen

despu*s de "aber perforado en forma de tubo la corte#a terrestre, generalmente a los terrenos cali#os, debido a la disolución de cali#as, emanando aguas cargadas de carbonatos de calcioS no recomendándose este tipo de agua para consumo "umano, por ser muy duras

b4 Po! %; )o!5" 'o5o :i%';!!e e# "g;" " t!"v9% :e #" 'o!te<" te!!e%t!e% "%t" %"#i! " #" %;&e!)i'ie

 Manantiales de agua descendente"#  El agua de estos manantiales, corre sobre los

estratos impermeables inclinados, "asta que afloran en la superficie y discurren por  acción de la gravedad

 Manantiales de agua Ascendente o Artesianos"#  'u formación es permeable, o de

grieta confinada entre dos capas impermeables, y que ascienden a presión "asta la superficie del terreno

$"%" PRETRATA/IENTO0

SEDI/ENTADOR.

(11)

estructura se albergarán a partículas más pequeñas que las tratadas en el desarenadorS son de iguales características

DESARENADOR. El desarenador tiene por objeto separar del agua cruda: El arena y partículas en suspensión gruesa con el fin de evitar se produ#can depósitos en las obras de conducción, proteger las bombas de la abracion, y evitar sobrecargas en los procesos posteriores de tratamiento

  @o" :e Et!":".F (onsiste en una transición que une el canal o tubería de llegada de

la captación iene como función el conseguir una distribución más uniforme de las líneas de flujo dentro de la unidad, uniformi#ando a su ve# la velocidad 'e consideran dos compuertas en la entrada para orientar el flujo "acia la unidad, o "acia el canal de bypass durante la operación de limpie#a

 @o" :e De%"!e"'i+.F &a parte principal de la unidad consiste en un canal en el cual

se reali#an el proceso de depósito de partículas con pendiente en el fondo para facilitar  la limpie#a

  @o" :e %"#i:".F (onformada por un vertedero de rebose diseñado para mantener una velocidad que no altere el reposo de la arena sedimentada

  @o" :e :e&+%ito G e#i5i"'i+ :e #" "!e" %e:i5et":".F constituida por una tolva

con pendiente de 21G para impulsar el desli#amiento de la arena "acia un canal de 121m de alto por 1?1m de anc"o, que facilita su salida a trav*s de la compuerta de igual sección "acia la caja de desagTe

IV CONCLUSIONES Y RECO/ENDACIONES

CONCLUSIONES0

En la primera parte del trabajo de abastecimiento de agua y alcantarillado se logró determinar lo siguiente:

 (audal de diseño  arámetros de diseño

 'e logró elaborar un lano de distribución de man#anas tanto para viviendas como para áreas destinadas a otros usos y e+pansión urbana

 El eriodo de )iseño es de 03 años

(12)

 )otación

 El diseño de las estructuras de captación de manantiales se reali#a con el caudal má+imo aforado, pero se debe tener en cuenta el abastecimiento con el caudal mínimo para *pocas de estiaje

 &os filtros para captación de manantiales deben cumplir con granulometrías especiales para evitar contaminación de los mismos, y tambi*n para evitar que se produ#ca tubificación

 Es necesario implementar a las cámaras de captación con tuberías de desagTe, rebose y

ventilación

RECO/ENDACIONES0

(omparar la las poblaciones que se obtendrían empleando otros m*todos para el cálculo de la tasa de crecimiento poblacional, y discutir cual es la ra#ón por el cual no se emplean otros m*todos

ara 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

Es necesario desarrollar un sistema de operación sencillo en caso de captación de manantiales, ya que muc"as veces la operación de estas estructuras está a cargo de los mismos pobladores

 % menudo las captaciones de manantiales no requieren un complejo sistema de tratamiento, pero es necesario primero reali#ar un estudio mineralógico para determinar si es apta para el consumo "umano

V BIBLIO3RAIA

  Reglamento Nacional de Ediicaciones )##* +IS ,

#$#-   ./.S!E%IMIEN!0 DE .12. 3 .&%.N!.RI&&.D0 – 2N%: Ingº 1as4ar M5NDE6 

%R26 

   ./.S!E%IMIEN!0 DE .12. 3 .&%.N!.RI&&.D0 – 2NI:VIERENDE&

  SEP.R.!. EN!RE1.D. P0R E& D0%EN!E DE& %2RS0 – IN1º E2SE/I0 D7.S

%.&&.N 

VI ANE-OS

(13)

&' lectura: H*.$$ 5K sabado &(*&&+  ,' lectura: H*.$ 5K domingo &-*&&+ 

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Referencias

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