Criterios Básicos para el Diseño.

Un sistema de abastecimiento de agua está constituido por una serie deestructuras de características diferentes, afectadas por coeficientes de diseñodistintos en razón de la función que cumplen dentro el sistema.

Por lo que se hace necesario conocer y analizar todos sus componentesy su integración en el conjunto y establecer a través de un análisis lascaracterísticas de los criterios básicos.

1.- Cifras de consumo de agua.2.- Períodos de diseño.3.- Variaciones periódicas de los consumos.4.- Clase s de tuberías y materiales a utilizar.

1.- Cifras de consumo de agua.

Son las cifras que nos permiten a establecer un consumo medio, quees la base para todo diseño, por lo que es necesario tener un conocimientocabal de esta información. Se expresan en Lts/persona/día.

Los programas de acueductos se dividen en dos:

Medios Rurales: Población de menos de 5.000 hab.Medios Urbanos: Población de más de 5.000 hab.

Las Normas Establecen para efectos de diseño un consumo mínimo:

Medios rurales: 150 lts/persona /díaMedios Urbanos: 200 “ (Hasta 20.000 hab.)

250 “ (De 20.000-50.000)300 “ (Mas de 50.000).

Las normas establecidas asignan dotaciones de agua tomando en cuentael uso de la tierra, la zonificación y las características de la población.

En el caso de proyectos de urbanismo donde se presentan áreaszonificadas de acuerdo al uso se pueden obtener y predecir los consumosbastante aproximados.

Factores que afectan al consumo

a.Tipo de Comunidad:Constituida por zonas residenciales, comerciales, industriales,recreacionales, institucionales.

Consumo doméstico: Consumo familiar de agua de beber, lavado,aseo personal, limpieza, riego de jardín, lavado de carro. Es elconsumo predominante en el sistema.Comercial e industrial: Se basan en el tipo de Industria y Comercio.Se diseñan sobre la base de los parámetros establecidos por lasNormas.Consumo Público e Institucional: Aguas destinada a riego de zonasverdes, parques y jardines. Así como también a las plantelesEducacionales, Centros Asistenciales, Oficinas de Uso Público.Consumo por incendio:Las Normas INOS establecen para una duración supuesta de 4 horas:

10 lts/seg: Zona residencial unifamiliar viviendas aisladas 16 lts/seg: Zona residencial unifamiliar continua, Zona

Comercial o mixta. 32 lts/seg: Zona Industrial, áreas de reunión pública tales

como Iglesias, Cines, Teatros, Etc.

b.- Económico Sociales: El consumo de agua se evidencia a través deltipo de vivienda. (zonas residenciales altas, medias y bajas)

c.- Factores metereológicos: Los consumos de agua de una regiónvarían a lo largo del año de acuerdo a la temperatura ambiental y a ladistribución de las lluvias. (higiene personal , consumo de agua, etc)

d.- Tamaño de la comunidad: El crecimiento poblacional provocaconsecuentemente con el desarrollo económico y demográfico un incrementode su consumo per cápita.

2.- Período Económico de Diseño

Definición: Tiempo para el cual el sistema se considera funcional yeficiente 100%, ya sea por su capacidad en la conducción del gasto deseado opor la resistencia física de las instalaciones.

Factores Determinantes:

1.- Vida útil de las Instalaciones. Depende de la resistencia física de losmateriales a factores adversos por desgaste u obselescencia.

2.- Posibilidades de ampliación o sustituciones. Facilidad con que se puedaexpandir el sistema y la posibilidad de que las partes se tornen obsoletosdebido a los avances tecnológicos.

3.- Tendencias de crecimiento de la población. En función de las tendencias esconveniente elegir períodos de diseño largos para crecimientos lentos yperíodos de diseño cortos para crecimientos rápidos. (El acueducto es unservicio cuyos costos deben ser retribuidos por los usuarios). Período largo –proyecto costoso – no estimula el desarrollo – usuario paga más caro elservicio.

Períodos de diseño para los componentes del sistema.

Componentes Período (años)

Fuentes superficiales 20 – 30Fuentes subterráneas 20 – 30Perforación Pozos <10Obras de Captación: Diques Tomas 15 – 25

Diques Represas 30 – 50Estaciones de Bombeo 10 – 15(Vida útil de motores y bombas)Líneas aducción 20 – 40(Diámetro, costos)Plantas Tratamiento 10 – 15(ampliaciones futuras)Estanques de Almacenamiento 30 – 40 (Concreto)

20 – 30 (Metálicos)Redes de Distribución 20 (30-40 magnitud de obra)

3.- Variaciones periódicas de los consumos.

Son las variaciones en los consumos de agua que ocurrirán paradiferentes momentos durante el período de diseño previsto.

El sistema de abastecimiento de agua se debe diseñar para suministraragua en forma continua y con adecuada presión para satisfacer las condicionessanitarias, sociales, económicas y de confort.

Se expresan en función del consumo medio diario (Qm): Sumatoria de dotaciones según normas (gaceta Oficial) Estimación de consumo per cápita para la población futura según su

período de diseño. Promedio de los consumos diarios registrados en una comunidad

durante un año de mediciones consecutivas.

Definiciones:

Consumo Medio Diario: Promedio de los consumos diarios durante un año deregistros (Lts/seg).Consumo Máximo Diario. Día de máximo de consumo de una serie deregistros durante los 365 días del año.Consumo Máximo Horario. La hora de máximo consumo del día de máximoconsumo.

Variaciones Diarias:

Consumo Máximo Diario: Qmax diario = K1 x Qm

K1: Ctte de diseño de investigacionesA nivel nacional: 1.20 a 1.60

Variaciones Horarias:

Consumo Máximo Horario: Valor máximo tomado hora a hora del día demáximo consumo.

Qmax horario = K2 x Qm

K2: Ctte de diseño (200-300%)

Según Normas INOS:

K2: 200 % población > 100.000 hab .K2: 275 % población< 1.000 hab.K2: M = 275 – 0.75 X ; X= población en miles.

Según Normas M.S.A.S.

K2: 250 – 300%

4.- Clases de Tuberías.

1. Hierro Fundido. Aunque de gran resistencia a la corrosión y a laoxidación (láminas de grafito) es muy frágil a los impactos. Estacondición limita su utilización en redes de distribución. Uso superficial.Coeficiente de rugosidad C= 100.

2. Hierro Fundido Dúctil. Menos frágil que el H.F. Uso superficial yenterrada. (comparar costos antes de utilización). C= 100

3. Hierro galvanizado. (Acero galvanizado). Uso superficial ya que no esresistente a la acción agresiva de los suelos ácidos y a corrientes iónicas(presencia de metales Fe y Zn). Es utilizada principalmente en líneas deaducción (terrenos rocosos y accidentados). C= 110.

4. Asbesto-Cemento. Está compuesta de cemento portland y fibra deasbesto. C= 120. Es más frgil que le H.F. Uso enterrado. Es inerte a lacorrosión. En desuso ya que se ha comprobado que el asbesto escancerigeno.

5. Plástico (P.V.C.). La materia prima es el policloruro de vinilo.Considerable menor peso, reduce costos de transporte e instalación. Esmás conveniente enterrada en zanjas (poca resistencia a impactos yaplastamiento). Es inerte a la corrosión. C= 130.P.V.C.: Tipo AA 14.0 kg/cm2 (200 psi)

Tipo AB 10.5 kg/cm2 (150 psi)Tipo AC 7.0 kg/cm2 (100 psi)

Diámetros usuales: 4,6,8,10 y 12” para clase AB y AC4,6,8 ” AA

Presentación: Piezas de 6 mts.

.- P.E.A.D. (polietileno de alta densidad): Norma 3 Presión hasta 60 psiNorma 4 90 “Norma 5 150 “

Diámetros usuales: 50 mm, 75 mm, 90 mm, 110 mm, 160 y 200.

Presentación. Rollos de 100 mts.C= 140.

Componentes del Sistema:

Fuente de Abastecimiento. Parte más importante del sistema.Superficial y subterráneas.

Obras de Captación. Depende del tipo de fuente. Superficial (ríos,embalses, Diques Tomas). Subterráneas (Acuíferos).

Líneas de aducción. Es la tubería que conduce el agua desde la obrade captación hasta el estanque de almacenamiento.

Estanque de almacenamiento. Elemento intermedio entre la fuente y la redde distribución. Tiene con función primordial el de almacenaje de agua ycompensador de las variaciones del consumo. Reserva de incendio einterrupción de servicio.

Estación de Bombeo. Impulsa el agua hasta el estanque dealmacenamiento. Qb = 24/N x Qm.

Red de Distribución. Son las tuberías que permiten distribuir el agua bajopresión a los diversos puntos de consumo. Ramificada o mallada.

Ejemplo: Comunidad con población futura de 76000 hab., y con dotaciónestimada de 250 lts/persona/día. Estimar el gasto a considerar para el diseño.

1.- Qm = 76000x250/86400= 219.8= 220 lts/seg (Gasto medio)

2.- Gasto máximo diario: Qmax. Diario = K1 x Qm (K1= 1.30)

Qmax. Diario= 1.30x220 = 285 lts/seg.

3.- Gasto máximo horario. Qmax. Horario = k2 x Qm.

K2= 275 –0.75 X = 275 – 0.75x76 = 218%;

Qmax h= 2.18x 220 = 479.6 lts/seg

4.- Gasto Bombeo: Qb= 24/16 x 220 = 330 lts/seg. Para N= 16 horas.

Determinación del Consumo Medio

1.- En base una dotación per cápita. Se calcula en base a la población futuraestimada en el período de diseño económico establecido.

Ejemplo:Población actual: 35.100 hab.Dotación adoptada: 250 lts/persona/díaPoblación futura en el período de diseño: 52.650 hab.(La estimación del desarrollo poblacional es característico de cadalocalidad. Métodos)

Qm= 52.650 x 250/86.400 = 152.34 lts/seg

Este consumo medio es afectado por diversos factores de diseño paralos diferentes componentes del sistema.

Es práctica y sencilla, pero presenta cierto grado de inexactitud.

2.- Usando las Normas Sanitarias sobre Dotaciones(Gaceta Oficial Nº 4.044 08/09/1988):

Más definida y aproximada.