NDAPR

NORMAS DE DISEÑO DE SISTEMAS DE AGUA POTABLE PARA POBLACIONES RURALES “RAS-HON-CICH/AIDIS- HONDURAS”

NDAPR Nº 0030:

FACTORES DE DISEÑO

Preparó:Consultoría No. 006-2012, RASHON: Ing. Ramón R. Cuéllar Hernández

Julio 2012

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NDAPR Nº 0030: FACTORES DE DISEÑO

CAPITULO II.............................................................................................................................3

2 FACTORES DE DISEÑO..................................................................................................32.1 Periodo de Diseño.....................................................................................................32.2 Población Futura.......................................................................................................3

Censos de población.........................................................................................................42.2.1 Método Aritmético:................................................................................................52.2.2 Método Geométrico:..............................................................................................5

CAPITULO III............................................................................................................................7

3 DOTACIONES Y DEMANDA DE AGUA PARA CONSUMO............................................73.1 Dotaciones................................................................................................................7

3.1.1 Consumo Doméstico.............................................................................................83.2 Demanda doméstica.................................................................................................8

3.2.1 Variaciones Diarias y Horarias..............................................................................83.3 Demanda total.........................................................................................................10

3.3.1 Caudal de diseño................................................................................................10


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CAPITULO II

2 FACTORES DE DISEÑO

2.1 Periodo de Diseño

Tomando en cuenta la durabilidad y vida útil de las tuberías, accesorios, materiales de construcción y el período que conlleva el diseño y la construcción, se ha determinado un período de diseño de 20 años para todas las partes del sistema. A excepción de los equipos de bombeo que se diseñarán para 10 años. Aquellos sistemas que ya cumplieron con su periodo, es decir 20 años o más y que requieran mejoras en todas las partes del sistema, se considerará como acueducto nuevo..

TABLA No. 2.1 DURACIÓN DEL PERIODO DE DISEÑO

DESCRIPCIÓN DURACIÓN (años)

Obra de Toma 20Líneas de Conducción 20Tanques de Almacenamiento 20Líneas de distribución 20Estaciones de BombeoEstructuras 20Equipos 10Red de Distribución 20Pozos de Agua Subterránea 10 a 15

2.2 Población Futura

El diseño de los Acueductos se deberá hacer de acuerdo con la población y número de viviendas resultante del levantamiento topográfico, cuando éstas sean mayores que lo reportado en la encuesta socioeconómico que se hace al comienzo de todo proyecto para conocer su capacidad económica, y la población actual, la cual se considera como el último censo realizado y así evitar la confusión de que el número de conexiones sea mayor que el número de viviendas de la encuesta preliminar.


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El número mínimo de viviendas que deberán aparecer en el plano topográfico serán las de la encuesta básica.

De no tener una encuesta se calculará la población actual multiplicando la cantidad de viviendas por 5 habitantes por casa.

Conociendo los factores que condicionaron el crecimiento de la Comunidad es posible aplicar éstos para estimar su población futura. Para hacer tal cálculo se utilizará el método aritmético y con menos frecuencia, el método geométrico.

Se podrá considerar el cálculo de la población por el método de saturación, cuando solamente esté bien definida el área de la comunidad a ser beneficiada.

Censos de población

Deben recolectarse los datos demográficos de la población, de los censos disponibles de servicios públicos de la localidad. De no existir esta información se utilizará la tasa oficial de crecimiento promedio de la región establecida por el Instituto Nacional de Estadísticas (INE) en su informe más actualizado. Censos de vivienda

A partir de la información de los censos de población y vivienda se puede calcular el número promedio de habitantes por vivienda, información útil cuando se analizan los consumos por cliente o conexión.

Definición del área de influencia y unidades de distribución de la demanda Se debe definir el área de influencia del proyecto determinando la zona de servicio de agua potable, delimitando en planos detallados y actualizados las calles, las manzanas urbanizadas y los lotes o predios incluidos en el proyecto.

Con base en los datos anteriores deben obtenerse los parámetros que determinen el crecimiento de la población y estimar la población futura.

El cálculo de la población de diseño se podrá realizar utilizando cualquiera de los siguientes métodos conocidos, como son: Aritmético, Geométrico, siempre y cuando se ajusten a la tendencia de crecimiento observada:


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2.2.1 Método Aritmético:

El método supone una variación lineal de la población en el tiempo. Se utiliza la siguiente fórmula:

i = Tasa de crecimiento observado en el período. Y puede medirse a partir de una tasa promedio anual de crecimiento cuya aproximación aritmética sería la siguiente:

2.2.2 Método Geométrico:

Este método se utilizará preferiblemente para poblaciones de más de 2,000 habitantes.

P = P0 eKgt, donde KG = (1nP2 -1nP1)/(t2 – t1), KG: Constante de Crecimiento Geométrico, esta ecuación es conocida como de capitalización con interés compuesto, el interés periódico se capitaliza aumentando el capital anterior y usualmente eKg se representa como (1 + i)t, donde i es la tasa de interés y la ecuación quedaría de la siguiente manera:


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tif rPP 1

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Donde: = Población al final del periodo Pi = Población al inicio del periodo i = Tasa de crecimiento poblacional (%) t = Periodo de diseño

Donde:i = Tasa de crecimiento poblacional (%) P2 = Población último censo P1 = Población censo anteriork= Tiempo en años, entre P2 y P1

Donde:Pf: población futura.Pi: población inicial.r: tasa de crecimiento poblacional en notación decimal


r = Tasa de crecimiento observado en el período. Y puede medirse a partir de una tasa promedio anual de crecimiento constante del período; y cuya aproximación aritmética sería la siguiente:

Toda proyección de crecimiento poblacional deberá ser presentada dentro de la memoria técnica acompañada de los cálculos y gráficos de tendencia.

En todos los casos deberán representarse gráficamente los resultados obtenidos y seleccionar la población en función de la historia demográfica de los tres últimos censos


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PPr

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Donde:r = Tasa de crecimiento poblacional anual, notación decimal P2 = Población último censo P1 = Población censo anteriork= Tiempo en años, entre P2 y P1 (t2- t1)


CAPITULO III

3 DOTACIONES Y DEMANDA DE AGUA PARA CONSUMO

3.1 Dotaciones

La dotación es la asignación de requerimientos de agua por habitante con la que se realizan los estudios de proyección de la demanda de agua de un sistema de agua potable; su mejor estimación se hace a partir del análisis de consumos medidos o registrados en otras zonas del mismo sistema, con características socioeconómicas y climáticas similares; los cuales deben ser afectados por los índices o porcentajes de pérdidas físicas que se estimen en el sistema de conducción, transmisión y distribución.

Con el objeto de que los abastecimientos de agua presten un servicio adecuado durante cualquier época del año, se deberán tomar en cuenta los requisitos a continuación detallada:

Dotaciones brutas para el diseño

A. Para cuando se tengan datos de los patrones de consumos y demandas de la localidad en estudio, se utilizarán los datos reales.

B. Para cuando no existen datos de los patrones de consumos y demandas de la localidad en estudio, se recomienda los valores que se presentan en la siguiente la tabla:

TABLA 3.1.- Dotación de Agua Potable Poblaciones Rurales

Población de proyecto (habitantes)

Dotación(l/hab/día)

hasta 500 habitantes 60 500 - 1000 habitantes 60-801000- 2,000 habitantes 80-120


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3.1.1 Consumo Doméstico

El uso doméstico corresponde a todos los inmuebles destinados para vivienda; el diseñador debe analizar detenidamente los consumos del uso doméstico teniendo en cuenta los siguientes puntos:

a) El diseñador debe justificar la proyección de la dotación para el período de diseño de cada uno de sus componentes.

b) Debe atenderse lo estipulado en la Ley Marco de Agua Potable sobre los temas de uso eficiente y ahorro del agua, las tecnologías de bajo consumo, el uso de micromedidores de caudal y de cualquier otro tipo de accesorio que implique una reducción en el consumo. El diseñador debe tener en cuenta estos aspectos con el fin de determinar la dotación neta a futuro.

c) El diseñador debe determinar la dotación de uso doméstico para el diseño de los sistemas de agua potable con base a datos de mediciones directas hechas en la zona del estudio. Cuando en ésta no existan micromedidores de caudal, el diseñador puede estimar la dotación por comparación con zonas cercanas con características socioeconómicas similares.

d) Al hacer el estudio de la dotación para el uso doméstico deben tenerse en cuenta, entre otros, los siguientes factores: capacidad de la fuente, el tamaño de la población, las condiciones socioeconómicas, región, el clima, la cobertura de medidores y la existencia de alcantarillado. La dotación por uso doméstico debe incluir el riego de espacios verdes particulares, si estos existen.

También deben considerarse el uso que tengan los inmuebles destinados a desarrollar actividades comunitarias de servicio Municipal, tales como: empresas municipales, dependencias de la municipalidad en la localidad, casas comunales, mercados, servicios higiénicos, lavanderías públicas, centros de asistencia social y médica, centros educativos, bibliotecas, etc.

3.2 Demanda Doméstica

3.2.1 Variaciones Diarias y Horarias.

La proyección de la demanda de agua domestica se debe realizar aplicando la proyección de la dotación bruta (D) por habitante al total de la población futura Pf a ser atendida en la zona del proyecto, se expresa como un caudal medio diario.


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3.2.1.1 Consumo Medio Diario (QM)

El caudal medio diario en l/s., y se obtendrá utilizando la fórmula siguiente:

3.2.1.2 Consumo Máximo Diario (QMD)

Consumo máximo diario. Se calculará afectando al consumo medio diario anual por un coeficiente de variación diaria (Cvd) de acuerdo con la siguiente expresión.

La fórmula a utilizar será:

El coeficiente de variación diaria (Cvd), se obtiene de la relación entre el mayor consumo diario y el consumo medio diario, utilizando los datos registrados en un período mínimo de un año.

3.2.1.3 Consumo Máximo Horario (QMH)

Consumo máximo horario. Se calculará afectando al caudal máximo diario por un coeficiente de variación horaria (Cvh) de acuerdo con la siguiente expresión:


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En donde:

QMD: Consumo Máximo Diario en l/sCvd: Coeficiente de variación diario (1.2 a 1.5) usar 1.50Qm.: Consumo Medio Diario en l/s.

En donde:

QMH: Consumo Máximo Horario en l/s.Cvh: Coeficiente de variación horaria (1.2 – 1.5) usar 1.50QMD: Consumo Máximo Diario en l/s.

En donde:

QM: Caudal Medio Diario en l/sPf: Población FuturaD: Dotación en lppd (litros por persona por día)


3.3 Demanda total La demanda total resulta de la suma de la demanda doméstica y la no doméstica.

Alternativamente, la demanda total se puede calcular afectando la población total por una dotación bruta agregada que tenga en cuenta la dotación doméstica más la dotación por otros usos del agua.

3.3.1 Caudal de Diseño

Los caudales referentes de diseño para los diferentes componentes del sistema de abastecimiento de agua potable serán los que se muestran en la tabla siguiente.

TABLA No. 3.5 CAUDAL DE DISEÑO

Componente Caudal de diseño (l/s)Fuente y Obra de captación QMD, Caudal Máximo Diario y para la capacidad de los vertedores

considerar los flujos mínimos y máximos sobre aforos de la fuente

Línea de Conducción QMD, Caudal Máximo Diario

Potabilizadora QMD, Caudal Máximo Diario+5% pérdidas operativas

Tanque de regularización Es un % del Consumo Medio DiarioLínea de Distribución QMH Caudal Máximo HorarioRed de distribución QMH Caudal Máximo Horario

TABLA No. 3.6PERIODO DE DISEÑO PARA LAS ESTRUCTURAS DE LOS SISTEMAS

Tipo de estructuras Características especiales Periodo de diseño / años

Presas, ductos grandes

Difíciles y costosos de agrandar 25-50

Pozos, tanques, plantas de potabilización

a) Fáciles de ampliar cuando el crecimiento y las tasas de interés son bajas. Menor del 3% anual.

b) Cuando el crecimiento y las tasas de interés son altas. Mayor del 3% anual.

20-25

10-15Equipos de bombeo 10Tuberías mayores de 12” Ø

Reemplazar tuberías pequeñas es más costoso a largo plazo 20-25

Laterales y tuberías secundarias menores de 12” Ø

Los requerimientos pueden cambiar rápidamente en áreas limitadas

Para el desarrollo completo

NOTA: Para Construcciones de plantas nuevas, deberán incorporar un estudio específico. Así mismo para plantas de tratamiento tipo paquete. Este estudio de variaciones de calidad del agua en un ciclo estacional, debe realizarse como parte del estudio de factibilidad previo


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al diseño y construcción de la planta, de tal manera que el grado de tratamiento que la fuente requiere ya esté definido antes de licitar o contratar la realización del proyecto. Los parámetros de diseño de la planta también deben ser determinados en esta etapa, mediante pruebas de tratabilidad (pruebas de jarras) de tal manera que se pueda especificar claramente en los términos de referencia del proyecto el grado de tratamiento que la fuente requiere y los parámetros bajo los cuales se debe proyectar cada una de las unidades que van a conformar el sistema.

El análisis y selección de alternativas de potabilización en función de la calidad de la fuente de abastecimiento, debe seguir los criterios que se indicaran en la sección de Procesos de Potabilización


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