UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE SANTIAGO (UTESA)

1. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE SANTIAGO (UTESA) Sistemas de Agua Potable

2. Tendencias de crecimiento de la población

3. Tendencias de crecimiento de la población • El crecimiento poblacional es función de factores económicos, sociales y de desarrollo industrial. • UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA DEBE SER CAPAZ DE PROPICIAR Y ESTIMULAR ESE DESARROLLO, NO DE FRENARLO, PERO EL ACUEDUCTO ES UN SERVICIO CUYOS COSTOS DEBEN SER RETRIBUIDOS POL LOS BENEFICIARIOS, PUDIENDO RESULTAR EN COSTOS MUY ELEVADOS SI SE TOMAN PERÍODOS MUY LARGOS PARA CIUDADES CON DESARROLLOS MUY VIOLENTOS, CON LO CUAL PODRÍA PROPORCIONARSE UNA QUIEBRA ADMINISTRATIVA.

4. Tendencias de crecimiento de la población • DE ACUERDO A LAS TENDENCIAS DE CRECIMIENTO DE LA POBLACIÓN ES CONVENIENTE ELEGIR PERÍODOS DE DISEÑO MÁS LARGOS PARA CRECIMIENTOS LENTOS Y VICEVERSA. • LA DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA DE UNA LOCALIDAD DEBE SER DEPENDIENTE DE SU COSTO TOTAL CAPITALIZADO. GENERALMENTE LOS SISTEMAS DE ABASTECIMIENTOS SE DISEÑAN Y CONSTRUYEN PARA SATISFACER UNA POBLACIÓN MAYOR QUE LA ACTUAL( POBLACIÓN FUTURA).

5. Estimación de la Población

6. Es la cantidad de personas que se espera tener en una localidad al final del Periodo de diseño del sistema de Agua Potable o Alcantarillado. • El Crecimiento de las Ciudades está sujeto a planes de desarrollo. Para su crecimiento se consideran las Zonas de Reserva previstas para el desarrollo de la Ciudad a corto mediano y largo plazo. PLANIFICACION URBANA.

7. En el Caso de aprovisionamiento básico de Saneamiento, es necesario conocer la definición de los usos del Suelo, según los Programas al respecto, para poder predecir la Población a servir y Diseñar la infraestructura de estos servicios con Proyección futura. • Debido a que la población es siempre un factor relevante en la estimación futura del Consumo de Agua, en la ocupación del suelo disponible, en la ampliación del fondo legal, en la generación de bienes y servicios, etc., es necesario predecir de alguna manera, cual será el incremento de la misma en tiempos determinados.

8. En el Diseño y Operación de sistemas relacionados con el Agua (suministro, tratamiento y desalojo), se requieren estimaciones de la Población a corto plazo (1 – 10 años) y a Largo Plazo (10 – 50 años). • Las predicciones de la Población son complejas y ciertamente las estimaciones pueden ser erróneas en cierto grado,dependen de componentes o factores particulares que pueden alterar el desarrollo Demográfico de la Comunidad.

9. Los factores que influyen en la Población y la tasa de su Crecimiento, incluyen: • Tasas de Nacimiento – Defunciones. • Tasas de Emigración – Inmigración. • Anexión. • Urbanización. • Políticas de descentralización de actividades Económicas. • Descubrimiento de nuevos Recursos Naturales. • Desarrollo de nuevas Industrias. • Actividad Comercial. • Uso del suelo. • Incremento en la esperanza de Vida.

10. Una vez fijada la vida útil de la obra, realizadas las investigaciones preliminares y la combinación de otros factores, se determina el desarrollo futuro que probablemente tendrá la población en estudio, considerando el incremento de habitantes, así como el tipo, número y magnitud de actividades. • Entonces es válido decir, en cierta medida, que la estimación del consumo o la aportación de agua potable está en función de la variación de la población basada en la proyección histórica de la misma; simultáneamente a una estimación a futuro del uso del agua para los diferentes propósitos.

11. La fuente de información más importante para obtener datos, son los censos levantados por el Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI), que los realiza cada diez años. • Las Estimaciones de la población se obtienen aplicando los Métodos existentes para el cálculo de la población en un tiempo deseado (intercensal o postcensal), basándose en la interpolación y la extrapolación, según distintos Modelos Matemáticos.

12. Concluyendo que la cuantificación de la evolución Demográfica puede ser definida anticipadamente con cierta precisión; y en donde hay que proceder con cautela y aplicar la experiencia para decidir algún Método de predicción a usar.

13. Los Métodos más usuales para la estimación de la población a futuro o de Proyecto son: • Método Aritmético. • Método del Porcentaje Uniforme. • Método Prolongación de la Curva a ojo. • Método Logístico. • Método de Crecimiento Declinante. • Método de la Proporción.

14. Método Aritmético

15. Su Hipótesis se basa en el hecho de que la tasa de crecimiento es constante. La validez de este método se puede verificar examinando el crecimiento de la comunidad para determinar si se han producido incrementos aproximadamente iguales entre los Censos Recientes.

16. En términos Matemáticos, la Hipótesis puede ser expresada como: dp = K dt En donde dp/dt es la tasa de cambio de la población y K es una constante. K se puede determinar gráficamente, o a partir de las poblaciones en censos sucesivos, como: K=ΔP Δt La Población futura es luego estimada a partir de Pt = Po + Kt Pt = Población en algún tiempo futuro. Po= Población Actual. t = Periodo de la Proyección.

17. población actual y futura • Población actual • Ejem.: • Una urbanización de 300 viviendas. • 6habitantes por viviendas. • Pac= 300x6=1800 personas • Población futura • Pf=Pac(1+R)^n • R=tasa de crecimiento anual(2.5%). • N=período de diseño( 20 @ 40 ). • Pf=1800( 1+2.5/100)^20=2,950 personas

18. Método del Porcentaje Uniforme

19. Se sustenta en la hipótesis de un porcentaje de crecimiento Geométrico o Uniforme donde se supone que la tasa de incremento es proporcional a la Población: dp = K’P dt De la integración de esta Ecuación resulta Ln P = Ln Po + K’Δt

20. Método Prolongación Curva de Ojo

21. Esta técnica consiste en la Proyección Grafica de las curvas de crecimiento de la Población en el pasado, manteniendo cualquier tendencia o inclinación que la información Histórica indique.

22. Método Logístico

23. La Curva Logística usada en el modelo de crecimiento de Población tiene forma de S; se combina una tasa geométrica de crecimiento para baja población con una tasa decreciente a medida que la ciudad se aproxima a algún limite de población. La Hipótesis de crecimiento Logístico puede ser verificada representando los datos del censo en Papel Logístico, en el cual aparecerá una línea recta si la Hipótesis es valida. P = Psat 1+ ea+b Δt Psat = 2P0P1P2 – P12 (P0 + P2) P0P2-P12

24. a = Ln Psat – P2 P2 b = 1 Ln P0(Psat - P1) n P1(Psat – P0)

25. PERÍODOS DE DISEÑOS

30. PERÍODOS DE DISEÑOS

32. Consumos y Variaciones • Caudales de diseño • Caudal promedio • Qm = Dotación * Población • 86,400

33. Consumos y Variaciones • Caudales de diseño • Caudal máximo diario • Qmáx diario = Qm * Cvd • Cvd = 1.25 (variación diaria) • Conducción y Almacenamiento

34. Consumos y Variaciones • Caudales de diseño • Caudal máximo horario • Qmáx horario = Qm * Cvh • Cvh = 2.0 (variación horaria) • Redes de distribución

35. Consumos y Variaciones • Demanda de incendio • En las localidades donde sea necesario atender la demanda contra incendio, deben ubicarse hidrantes en función de las necesidades, equipo disponible y experiencia del cuerpo de bomberos. • En condiciones de emergencia se acepta que el suministro de la red de distribución se destine a la zona de conflicto, mediante el manejo de válvulas, disminuyendo el servicio a los usuarios.

36. DISEÑO DE REDES DE AGUA POTABLE

37. SE UTILIZA PRINCIPALMENTE LA FORMULA DE HAZEN – WILLIAMS • V = 1.318 C R0.63 S0.54 • QUE COMBINADA CON LA ECUACION DE CONTINUIDAD Q=VXA PUEDE ESCRIBIRSE EN LA FORMA: • h = α L Q1.85 • EN ESTA EXPRESION: • L = LONGITUD DE LA TUBERIA , METROS • h = PERDIDA DE CARGA, METROS • α = COEFICIENTE QUE DEPENDE DE C Y DEL DIAMETRO • Q = CAUDAL, LPS • VALORES DEL COEFICIENTE C MAS UTILIZADOS • HIERRO FUNDIDO 100 • HIERRO FUNDIDO DUCTIL 100 • HIERRO GALVANIZADO 100 – 110 • ASBESTO CEMENTO 120 • POLICLORURO DE VINILO (PVC) 140

38. VELOCIDADES PERMISIBLES

39. VELOCIDADES PERMISIBLES • EXISTE UN CUADRO QUE MUESTRA LA RELACION DIAMETRO-VELOCIDAD ECONOMICA, QUE PUEDE UTILIZARSE PARA SELECCIONAR EL DIAMETRO DE TUBERIA QUE PERMITE MANEJAR LOS CAUDALES Y VELOCIDADES DE MANERA QUE LAS PERDIDAS SEAN ACEPTABLES. EL CUADRO SE PRESENTA A CONTINUACION.

40. VELOCIDADES PERMISIBLES

41. Fuentes de Abastecimiento Los ingenieros nos interesamos por la hidrología, ya que los abastecimientos de agua son tomados de corrientes, embalses y pozos que son alimentados directa o indirectamente por la precipitación. También nos interesamos por los caudales máximos y mínimos de escorrentía; volumen total de flujo, sequías y condiciones promedio, datos que son necesarios para el diseño de Embalses, vertederos, alcantarillas para aguas de lluvia y otras estructuras hidráulicas

42. Características de las Aguas Superficiales y Subterráneas Aspectos cuantitavos y de explotación

43. Características de las Aguas Superficiales y Subterráneas Aspectos cualitativos

44. Medición de la precipitación La precipitación, incluyendo lluvia, nieve, granizo y agua nieve es la principal fuente de agua en ríos, quebradas, lagos, manantiales y pozos. En ausencia de registros de flujo en corriente, los datos de precipitación son la base para estimar la magnitud de las crecientes, los caudales de estiaje y el rendimiento de la cuenca. La precipitación media anual es quizá la forma más común de dichos datos

46. Fuentes Superficiales • PUEDEN SER corrientes de flujo pequeños pero con avenidas adecuadas, que se almacenan en sitios adyacentes a la corriente, para su uso en las estaciones donde no es POSIBLE SUPLIR LA DEMANDA. • SON Corrientes de caudal insuficiente en tiempo de estiaje, pero volumen total anual adecuado

47. Fuentes Superficiales Las aguas superficiales, constituidas por ríos, quebradas y lagos, requieren para su utilización de información detallada y completa que permita visualizar su estado sanitario, caudales disponibles y calidad del agua

48. Fuentes Superficiales Estado sanitario de la fuente • Naturaleza de la geología superficial (rocosa, arcillosa, arenosa, etc.) • Características de la vegetación (bosques, terrenos cultivados e irrigados) • Presencia o ausencia de moradores en los márgenes , principalmente aguas arriba de los sitios de captación • Distancias o focos de contaminación (descargas de aguas negras, cochineras, balnearios, lavaderos, etc.)

49. Fuentes Superficiales Caudales disponibles La utilización de una fuente de abastecimiento supone suficiente capacidad para suplir el gasto requerido durante el período de diseño prefijado para el sistema de abastecimiento Debemos verificar la posibilidad de suministro constante, YA sea porque los aforos mínimos representan valores superiores a la demanda o porque sea factible establecer una regulación de sus gastos de forma que el período de crecidas permite almacenar volúmenes compensatorios de la demanda en la época de sequía. Para esto debemos disponer de los registros de escorrentía durante períodos lo suficientemente largos que permitan predecir la situación en lapsos similares a los del período de diseño

50. Factores que afectan la escorrentía • La precipitación es el principal factor individual que afecta el caudal de una cuenca. Es evidente que la cantidad de lluvia es importante, pero la distribución tanto temporal como espacial puede ser igualmente significativa. • La topografía y la geología local influyen en la regulación y la cantidad de escorrentía. • La evaporación es una función de la temperatura, de la velocidad del viento y de la humedad relativa.