cap.2 ingsa i estudio de poblacion y consumo

7/28/2019 Cap.2 Ingsa i Estudio de Poblacion y Consumo

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE TECNOLOGA DE LA CONSTRUCCINDEPARTAMENTO DE HIDRAULICA

INGENIERIA SANITARIA I

ESTUDIO DE POBLACIN Y CONSUMO

DR. NESTOR JAVIER LANZA MEJIA

2003


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CAPITULO II - ESTUIDIO DE POBLACIN Y CONSUMO--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

___________________________________________________________________________________________________________DR. NESTOR JAVIER LANZA MEJIA jueves, 17 de febrero de 2011

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2. PERIODO DE DISEO Y METODOS PARA ESTIMACIN DE LA POBLACIN.

2.1 PERIODO DE DISEO.

Se denomina periodo econmico de proyecto al numero de aos para el cual se disea una obra deabastecimiento de agua potable bajo el supuesto que durante ese periodo se proporcionara un serviciosuficiente y eficiente en un cien por ciento, sin incurrir en costos innecesarios o sea lograr un proyectoeconmicamente aconsejable.

El periodo econmico de proyecto, se asocia al requerimiento previsible de la poblacin y al monto delas inversiones requeridas, as como a las necesidades de operacin. Por razones, su eleccin debeapoyarse en un estudio previo de posibilidades financieras de la poblacin por servir, de la vida til

estimada para los materiales y del equipo para operar el sistema de agua potable.

Factores de importancia en esta determinacin son:

1. Durabilidad o vida til de las instalaciones: depender de la resistencia fsica del material afactores adverso por desgaste u obsolescencia, por ejemplo: por erosin, corrosin, fragilidad.

2. Factibilidades de construccin y posibilidades de ampliaciones o sustituciones: la fijacinde un perodo econmico esta ntimamente ligado a factores econmicos y su asignacin estaajustado a criterios econmicos, los cuales estarn regido por la dificultad o facilidad de su

construccin (costos) que inducirn a mayores o menores periodos de inversin nuevas, paraatender la demanda que el crecimiento poblacional obliga (casos de construccin en etapas.

3. Tendencias de crecimiento de la poblacin: el crecimiento poblacional es funcin de factoreseconmicos, sociales y de desarrollo industrial. Un sistema de abastecimiento de agua debe depropiciar y estimular el desarrollo, no de frenarlo. Esto nos induce que de acuerdo a lastendencias de crecimiento de la poblacin es conveniente elegir periodos de diseo ms largospara crecimientos lentos y viceversa.

4. Posibilidad de financiamiento y tasa de inters: habr de que hacer estimaciones de inters yde costo capitalizado para que pueda aprovecharse mas tilmente la inversin hecha. Estoimplica el conocimiento del crecimiento de poblacin y la fijacin de una capacidad de serviciodel acueducto para diversos aos futuros, con lo cual se podra obtener un periodo deobsolescencia, al final del cual se requerir una nueva inversin o una ampliacin del sistemaactual. Esta es una condicin que conduce a hacer un anlisis econmico incluyendo lasdiversas variables que intervienen en la fijacin de un periodo de diseo adecuado. Ladeterminacin de la capacidad del sistema de abastecimiento de agua de una comunidad debeser dependiente de su costo total capitalizado. Generalmente estos sistemas se disean y seconstruyen para sastifacer una poblacin mayor que la actual (poblacin futura.)


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A continuacin se indican los periodos de diseo econmico de los elementos componentes de unsistema de abastecimiento de agua potable:

Tabla 2.1.1

Tipos de componentes Periodos dediseo en aos

Pozos excavados 10Pozos perforados 15Captaciones superficiales y manantiales 20Desarenador 20Filtro lento 20Lneas de conduccin 15Tanque de almacenamiento 20Red de distribucin 15

Fuente: INAA. Normas tcnicas: 1. - Diseo de sistemas de abastecimiento de agua potable en el medio rural. , 2. - Saneamiento bsico

rural. Gobierno de la Republica de Nicaragua. 2001

Otros indicadores para el periodo de diseo se presentan:

Tabla 2..1.2Tipos de componentes Periodos de diseo en

aosFuentes superficiales sin regulacin 20-30Fuentes superficiales con regulacin 20-30Fuentes subterrneas 20-30

Perforaciones de pozos Menores de 10Obras de captacin: diques tomas 15-25Obras de captacin: diques represas 30-50Estaciones de bombeo: bombas y motores 10-15Estaciones de bombeo: instalaciones 20-25Lneas de conduccin 20-40Plantas de tratamientos Por etapas de 10-15Tanques de almacenamiento: de concreto 30-40Tanques de almacenamiento: metlicos 20-30Red de distribucin 20


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Tabla. 2.1.3 Periodo de diseo econmico para las estructuras de los sistemas.Tipo de estructuras Caractersticas especiales Periodo de

diseo /aosPresas, ductos grandes Difciles y costosos de agrandar 2550Pozos, tanques, equipos debombeo, plantas de potabilizacion

a) fciles de ampliar cuando elcrecimiento y tasas de inters sonbajas. Menor de 3% anual.

b) Cuando el crecimiento y tasas deinters son altas. Mayor del 3%anual.

10 -15

Tuberas mayores de 12 dedimetro

Reemplazar tuberas pequeas es mascostoso a largo plazo

20-25

Laterales y tuberas secundarias

menores de 12 de dimetro

Los requerimientos pueden cambiar

rpidamente en reas limitadas

Para el todo

desarrollocompleto

Fuente: INAA. Normas tcnicas: 1. - Diseo de sistemas de abastecimiento de agua potable en el medio rural. , 2. - Saneamiento bsicorural. Gobierno de la Republica de Nicaragua. 2001

2.2 ESTIMACION DE POBLACIN.

La determinacin del nmero de habitantes para los cuales ha de disearse el acueducto es unparmetro bsico en el clculo del caudal de diseo para una ciudad. Con el fin de estimar la poblacinfutura es necesario estudiar las caractersticas sociales, culturales y econmicas de sus habitantes en el

pasado y en el presente, y hacer predicciones sobre su futuro desarrollo, especialmente en lo queconcierne a turismo y desarrollo industrial y comercial, en lo que lo concierte en elementosimportantes y menos previsible, ya que estos dependen de manera importante de las polticas en elmbito macroeconmico del pas, que pueden cambiar segn los planes de gobierno.

Es necesario determinar las demandas futuras de una poblacin para prever en el diseo las exigencias,de las fuentes de abastecimiento, lneas de conduccin, redes de distribucin, equipo de bombeo,planta de potabilizacion y futuras extensiones del servicio. Por lo tanto, es necesario predecir lapoblacin futura para un nmero de aos, que ser fijada por los periodos econmicos del diseo.

El uso de buen juicio en la estimacin de la poblacin es importante puesto que, si el estimado es muy

bajo, el sistema ser pronto inadecuada siendo necesario redisear, reconstruir y refinanciar. Por otraparte, una sobreestimacin de la poblacin resulta en una capacidad excesiva que debe ser financiadapor una poblacin menor a un alto costo unitario y que nunca podr ser usada, como resultado deldeterioro o de la obsolescencia tecnolgica.

Sin tener en cuenta el factor industrial y comercial, la poblacin presentara un crecimiento vegetativo,es decir, con espacio y oportunidad econmica limitados. Es este caso, la curva de crecimiento de lapoblacin tiene forma de S y presenta tres etapas de crecimiento segn se indica en la figura 2.2.1.


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Figura 2.2.1. - Crecimiento idealizado de la Poblacin

ab - Crecimiento temprano con ndice creciente. Crecimiento geomtrico.de - Crecimiento intermedio con ndice constante. Crecimiento lineal.bc - Crecimiento tardo con ndice decreciente. Crecimiento logartmico.L - Poblacin de Saturacin.

En esta curva se verifica el crecimiento temprano a un ndice creciente y el crecimiento tardo a un ndicedecreciente conforme se alcanza un valor de saturacin o limite superior. Lo que el futuro depara a unapoblacin dada depende de la porcin de la curva en que se encuentre en un momento dado.

2.2.1 METODOS UTILIZADOS EN LA ESTIMACION DE POBLACION FUTURA.

La base de cualquier tipo de proyeccin de poblacin son los censos. En Nicaragua, la informacinnecesaria para la seleccionar la tasa de crecimiento con la cual habr de proyectar la poblacin de laciudad en estudio, podr conseguirse en las Instituciones siguientes:

El Instituto Nicaragense de Estadsticas y Censos (INEC), el cual maneja toda la informacinrelacionada con las poblaciones del pas. All se pueden encontrar los documentos de los ltimoscensos realizados en los aos 1938, 1950, 1963, 1973 y 1995. Informacin proveniente deInstituciones propias del lugar, tales como: Alcaldas, ENEL, ENACAL y programa de erradicacin dela malaria del MINSA.

El caso de que no hubiera datos confiables sobre la poblacin actual de la localidad en estudio, sepodrn realizar censos y/o muestreos de la poblacin bajo el asesoramiento directo de INEC.

Existen varias metodologas para la proyeccin de poblacin, sin embargo, se har una presentacin delos mtodos cuya aplicacin es ms generalizada.


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A Mtodo Aritmtico o Crecimiento Lineal.

Si el aumento de la poblacin es constante e independiente del tamao de esta, el crecimiento es

lineal. Si P es la poblacin y t es el tiempo, entonces la variacin de la poblacin con el tiempo, sepuede expresar como:

dtkdpkdt

dPaa .

integrando entre los limites de ultimo censo y censo inicial se tiene

)( tbtfkPbPfdtkdP a

tf

tb

a

Pf

Pb

o sea, que la poblacin futura, seria:

)( tbtfkPbPf a

se puede tomarse un valor ka promedio entre los censos o un ka entre el primer censo y el ultimo censodisponible, o sea que se calculara como:

12

12

tt

PPka

donde: ka - constante de crecimiento de poblacin aritmtica.P2 - Poblacin del ltimo censo.P1 - Poblacin inicialt2 y t1 - Fechas correspondientes a las poblaciones.

Este tipo de crecimiento poblacional consiste en averiguar los aumentos absolutos que ha tenido lapoblacin y determinar una cifra constante para un periodo fijo y aplicarla en aos futuros.

Puede fijarse considerando un periodo representativo (la ltima dcada, el ltimo cuarto de siglo) oajustando por mnimos cuadrados una recta a los ltimos datos representativos de poblacin. Es un


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mtodo indicado para ciudades jvenes de un cierto desarrollo, en plena dinmica de crecimiento y conhorizontes libres (terreno de expansin sin limitaciones a corto o mediano plazo).

En lo general este procedimiento proporciona cantidades menores a la realidad y presenta

inconveniente en presentar resultados proporcionales y estticos.

Se recomienda el uso a poblaciones estables en crecimientos poblacionales y que posean reas deextensin futura casi nulas y a pequeas comunidades en especial en el rea rural con crecimiento muyestabilizado.

Se puede aplicar como una apreciacin, pues dadas las actuales condiciones en que se presentan loscrecimientos demogrficos este procedimiento ya no debe emplearse..

El mtodo de proyeccin lineal es un mtodo completamente terico y rara vez se da el caso de queuna poblacin presente este tipo de crecimiento. La porcin central de la curva de crecimiento en

forma de S en la figura 2.2.1 se acerca por analoga al incremento aritmtico (en lnea recta)

B Mtodo Geomtrico o Crecimiento Geomtrico.

El crecimiento es geomtrico si el aumento de la poblacin es proporcional al tamao de esta. En estecaso el patrn de crecimiento es el mismo el de inters compuesto, el cual se expresa como:

dtkgP

dPPkg

dt

dP

integrando entre los limites de ultimo censo y censo inicial se tiene

)(lnln tbtfkgPbPfdtkgP

dPtf

tb

Pf

Pb

o sea, que la poblacin futura, seria:

)()1( tbtfkgPbPf

se puede tomarse un valor kg promedio entre los censos o un kg entre el primer censo y el ultimo

censo disponible, o sea que se calculara como:

1)( /1

1

2 nP

Pkg

donde: kg - constante de crecimiento de poblacin aritmtica.P2 - Poblacin proyectada o del ltimo censo.P1 - Poblacin base o inicial

n = t2-t1 - Fechas correspondientes a las poblaciones.


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Este mtodo debe emplearse con precaucin pues puede dar resultados demasiado elevados, sobre todosi el periodo usado como referencia ha sido de gran pujanza para la comunidad. Esta indicado para

comunidades jvenes con buenas perspectivas de futuro, horizontes libres y porvenir econmicodespejado.

Este mtodo es ms aplicable a ciudades que no han alcanzado su desarrollo y que se mantienencreciendo a una tasa fija y es el de mayor uso en Nicaragua. Se recomienda usar las siguientes tasasbasndose en el crecimiento histrico.

En Nicaragua se aplican las siguientes consideraciones:

Ninguna de las localidades tendr una tasa de crecimiento urbano mayor de 4%. Ninguna de las localidades tendr una tasa de crecimiento urbano menor del 2.5%.

La porcin inferior de la curva de crecimiento en forma de S en la figura 2.2.1 se aproxima alincremento geomtrico por analoga (cncava hacia arriba).

C Mtodo Proporcin y correlacin

Se supone en este mtodo que la tasa de crecimiento de la poblacin de una ciudad cualquiera puederelacionarse con la de una zona mayor, tal como la de su demarcacin o departamento.

El mtodo de la proporcin de prediccin cuenta con proyecciones de poblacin hechas pordemgrafos profesionales para el departamento, municipio o del pas.

El mtodo esta basado en el supuesto de que la proporcin de la poblacin de la ciudad en el estudiocon relacin a la de un grupo superior (Pas, Departamento, municipio) continuara cambiando en elfuturo de la misma manera que ha ocurrido en el pasado.


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La proporcin es calculada por una serie de censos, la lnea de tendencia es proyectada al futuro y larelacin proyectada se multiplica por la proyeccin de la poblacin del grupo superior (Pas,Departamento, municipio) predicha para obtener la poblacin de la ciudad en el ao de inters.

Para la determinacin de la constante de proporcionalidad por incremento, Kr:

todepartamen

ciudad

P

PKr

el incremento de la ciudad, seria:

rtodepartamenciudad KPP *

por lo tanto la poblacin de la ciudad en el ao de inters seria;

ciudadciudadproyectadaciudad PPP


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D Mtodo Logstico.

La curva logstica usada en el mtodo de crecimiento de poblacin tiene horma de S, se combina unatasa geomtrica de crecimiento para baja poblacin con una tasa decreciente a medida que la ciudad se

aproxima a algn limite de poblacin.

La hiptesis de crecimiento logstico puede ser verificada representando los datos del censo en papellogstico, en el cual aparecer una lnea recta si la hiptesis es valida. A corto plazo, una proyeccinlogstica puede basarse en:

tb

saturacion

em

PP

1

en la que Psaturacion es la poblacin de saturacin de la ciudad y m y b son constantes. Psaturacion, a y bpueden ser determinadas a partir de tres censos de poblacin sucesivos y de las ecuaciones

2120

202

1210 )(2

PPP

PPPPPPPsaturacion

0

0

P

PPm saturacion

)(

)(ln

1

01

10

PPP

PPP

nb

saturacion

saturacion

donde n es el tiempo de intervalo entre los censos sucesivos. La sustitucin de estos valores en laecuacin de la poblacin permite la estimacin de la poblacin para cualquier periodo t a partir delao base correspondiente a P0.


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E Mtodo de la Tasa Decreciente de Crecimiento.

Esta tcnica, al igual que el mtodo logstico, supone que la ciudad tiene alguna poblacin limite desaturacin, y que su tasa de crecimiento es una funcin de su dficit de poblacin:

)( PPKdt

dPsaturacion

Despus de una estimacin de la poblacin de saturacin de acuerdo con alguna base racional como ladisponibilidad de tierra y la densidad de poblacin existente, K puede ser determinada a partir decensos sucesivos y de la ecuacin

1

2ln1

PP

PP

nK

saturacion

saturacion

donde P1 y P2 son poblaciones registradas en n aos independientes. La poblacin futura puede serestimada as a partir de este valor y de la ecuacin

tK

saturacionsaturacion ePPPP )( 2

Se ha podido comprobar que, por regla general, cuando mayor se hace una ciudad, menor ser la tasaanual de crecimiento. Esta reduccin general en la tasa de crecimiento as que aumenta de tamao lapoblacin esta claramente definida.

Por lo general, la suposicin de una tasa decreciente de crecimiento es un de los mtodos mas fiables

de estimar futuras poblaciones, especialmente si se comprueba basando la prediccin en la experienciade ciudades comparables que han excedido ya la poblacin actual de la ciudad que se estaconsiderando.

La seleccin de una tcnica apropiada no siempre es fcil, y muchos ingenieros probaran todos losmtodos con los crecimientos registrados y eliminaran aquellos mtodos que son claramenteinaplicables.

El crecimiento de una ciudad con un rea limitada para su futura expansin puede estimarse mediantela tcnica de crecimiento decreciente o la logstica, mientras que para otra, con grandes extensiones detierra, electricidad, agua y buenos sistemas de transporte seria mejor estimarlo mediante el mtodo

geomtrico o el mtodo proporcional. En casi todos los casos, la comparacin se hace con patrones decrecimiento registrados en ciudades similares.


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Tabla 2.1. Mtodos y ecuaciones de proyeccin de la PoblacinMtodo Ecuacin bsica Evaluacin de las constantes

Aritmtico )( tbtfkaPbPf tbtf

PbPfka

Geomtrico )()1( tbtfkgPbPf 1)( /1 nPb

Pfkg

Tasa decrecientede crecimiento

tK

saturacionsaturacion ePPPP )( 2

1

2ln1

PP

PP

nK

saturacion

saturacion

Logstico S tbsaturacion

em

PP

1

2120

202

1210 )(2

PPP

PPPPPPPsaturacion

0

0

P

PPm saturacion

)(

)(ln

1

01

10

PPP

PPP

nb saturacion

saturacion

Proporcin yCorrelacin rtodepartamenciudad

KPP *todepartamen

ciudad

P

PKr

Fuente: METCALF, Eddy. Tratamiento y depuracin de las aguas residuales. Editorial Labor. 1977.

2.3 ESTUDIO DE CONSUMO

El complemento necesario para establecer el caudal de diseo de un acueducto es la determinacin delconsumo de agua. El consumo es el volumen de agua utilizado por una persona en un da y se expresa porlo general en litros por habitante y por da (lppd) o galones por habitantes y por da (gppd), en algunosautores lo llaman Dotacin.

Dotacin de agua, expresada como la cantidad de agua por persona por da (lppd, gppd) esta endependencia de: nivel de servicio adoptado, factores geogrficos, factores culturales y uso de agua.

La determinacin del consumo se debe hacer en base con datos estadsticos del consumo pasado ypresente de la poblacin o, si, no, basndose en estos mismos datos de otras poblaciones vecinas.


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2.3.1 FACTORES DETERMINANTES DEL CONSUMO DE AGUA

Los factores incidentes en el consumo de una poblacin son los siguientes:

1. TEMPERATURA

Debido a las condiciones propias de la actividad del ser humano, entre mayor es la temperatura, mayorser el consumo de agua.

2. CALIDAD DEL AGUA

El consumo de agua ser mayor en la medida en que las personas tengan la seguridad de una buenacalidad. (para el sector domestico y el industrial.

3. CARACTERSTICAS SOCIOECONMICAS

El consumo de agua depende tambin en buena parte del nivel de educacin y el nivel de ingreso de lapoblacin. Por lo tanto en las ciudades departamentales el consumo de agua son mayores que en lospueblos o caseros.

4. SERVICIO DE ALCANTARILLADO

Solo el hecho de tener un sistema de alcantarillado sanitario incrementa el consumo de agua de formanotable.

5. PRESION EN LA RED DE DISTRIBUCIN DE AGUA

Si se presentan grandes presiones en la red, se presentaran mayores desperdicios en el consumo deagua domestico al abrir las llaves de los lavamanos, regaderas y otros elementos. Igualmente se puedenpresentar mayor numero de rupturas de los tubos dentro del domicilio o en la misma red dedistribucin, aumentando as el volumen del agua perdida.

6. ADMINISTRACION

Una administracin eficiente controlara mejor el consumo de agua reduciendo las fugas y desperdicios,y vigilando las conexiones ilegales.

7. MEDIDORES Y TARIFAS

Al instalar un sistema nuevo de acueducto, puede ser que en un principio no se instalen medidores ytampoco se cobre por el uso del agua. Con el tiempo el consumo se incrementa y se instalanmedidores, lo cual causa un impacto psicolgico sobre los consumidores, por lo que el consumodisminuye. Posteriormente el consumo aumenta y es entonces necesario la implementacin de unsistema de tarifas para racionalizar el consumo de agua.


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2.3.2 CLASIFICACION DEL CONSUMO DE AGUA

Una comunidad o zona a desarrollar esta constituida por sectores residenciales, comerciales,

industriales y recreacionales, cuya composicin porcentual es variable para cada caso. Esto permitefijar el tipo de consumo de agua predominante y orientar en tal sentido las estimaciones.

Tradicionalmente se ha clasificado el consumo como:

1. CONSUMO DOMESTICO

Constituido por el consumo familiar y varia segn los hbitos higinicos de la poblacin, nivel de vida,grado de desarrollo, abundancia y calidad del agua disponible, condiciones climticas, usos ycostumbres, etc.

El consumo domestico es aproximadamente el 50% del total, pero representa una mayor fraccindonde el consumo total es menor. Representa generalmente el consumo predominante en el diseo.

En la tabla 2.3.1 se presentan, como gua, valores tpicos estadsticos de este consumo:

Tabla 2.3.1tem Consumo (lppd)

Aseo personal 45Descarga de sanitario 40Lavado de ropa 20

Cocina 15Riego de Jardines 10Lavado de pisos 5

a) Para la ciudad de Managua

Se usaran las cifras contenidas en la tabla 2.3.2:

Tabla 2.3.2CLASIFICACION DE BARRIOS

DOTACION

GPPD LPPDAsentamientos progresivos 10 38Zonas de mxima densidad y de actividades mixtas 45 170Zonas de alta densidad 40 150Zonas de media densidad 100 378Zona de baja densidad 150 568

Fuente: INAA. Normas tcnicas para el diseo de abastecimiento y potabilizacion del agua (NTON 09003-99). Gobierno de la Republicade Nicaragua. 2001.


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En la clasificacin de los barrios, ENACAL, denomina

el Asentamiento Progresivo como unidades de viviendas construidas con madera y laminas,frecuentemente sobre un basamento de concreto. Estos barrios no tienen conexiones privadasen la red de agua potable, pero se abastecen mediante puestos pblicos.

Zonas de mxima densidad y actividades mixtas, son viviendas que avecinan talleres ypequeas industrias en un tejido urbano heterogneo. En trminos de superficie, las viviendasocupan un promedio del 65% del rea total del terreno estn conectadas a la red de aguapotable.

Zona de alta densidad son ncleos de viviendas de estas zonas se encuentran construcciones detodo tipo, desde la ms sencilla hasta casas de alto costo pero en lotes con dimensiones y reashomogneas (150 m2 a 250 m2). Casi todas las viviendas estn conectadas a la red de aguapotable.

Zona de media densidad, se trata de viviendas de buen nivel de vida con reas de lotes quevaran entre los 500 m2 y 700 m2. Todas estn conectadas a la red de agua potable.

Zona de baja densidad, son reas de desarrollo con viviendas de alto costo y de alto nivel devida construida en lotes con una rea mnima de 1,000 m2. Todos conectados a la red de aguapotable.

En algunos pases, el consumo es funcin de la temperatura y el desarrollo socioeconmico. En latabla 2.3.3. (2) se presentan algunos valores del consumo total en funcin de estos dos parmetros.

Tabla 2.3.3

Condiciones Consumo (lppd)Zona rural 100150Temperatura menor de 20 C. Poco desarrollo industrial y comercial 180200Temperatura mayor de 20 C. Poco desarrollo industrial y comercial 200250Desarrollo industrial y comercial importante 250 - 300

b) para el resto del pas

Se usaran las dotaciones sealadas en la tabla (8):

Tabla 2.3.4RANGO DE POBLACIN

DOTACIOGPPD LPPD

05,000 20 755,00010,000 25 9510,00015,000 30 11315,00020,000 35 13220,00030,000 40 15130,00050,000 45 170

50,00100,000 y ms 50 189Fuente: INAA. Normas tcnicas para el diseo de abastecimiento y potabilizacion del agua (NTON 09003-99). Gobierno de la Republicade Nicaragua. 2001.


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Para el diseo de sistemas de abastecimiento de agua potable en el medio rural,:

Por medio de puestos pblicos, se asignara una dotacin de 30 a 40 lppd.

Por medio de conexiones domiciliares de patio, se asignara una dotacin de 50 a 60 lppd. Para pozos excavados a mano y pozos perforados se asignara una dotacin de 20 a 30 lppd.

La poblacin a servir por pozos excavado a mano se estima como mnimo 6 familias de 6miembros o sea 36 personas por pozo.

Los pozos perforados la poblacin a servir se estima como mnimo de 100 personas porpozo.

2. DEMANDA INDUSTRIAL Y COMERCIAL

Puede ser un gasto significativo en casos donde las reas a desarrollar tengan una vinculacinindustrial o comercial. Depende del grado de industrializacin y del tipo de industrias, grandes opequeas, al elaborar un proyecto es conveniente efectuar una inspeccin de la fabricas de que se tratey calcular cuidadosamente las cantidades del agua a utilizar, cualquier que sea su procedencia.

Las zonas industriales en muchos casos conducen a un desarrollo urbanstico que trae comoconsecuencia un aumento en el consumo del agua. Esta gua del consumo industrial (tabla 2.3.5) ycomercial (tabla 2.3.6) deben usarse con criterio acertado ya que, por un parte, los valores puedencambiar de industria a industria de acuerdo con los procesos que en ellas se desarrollen y con unatecnologa utilizada y, de otra parte, estos valores son independientes del numero de habitantes de lapoblacin. Por tal razn, es recomendable determinar el consumo de las industrias en la localidad por

medio de encuestas directas.

En el tipo comercial, depende del tipo y cantidad de comercio tanto en la localidad como en la regin.Igual que las industrias, el comercio tambin conduce a una mayor concentracin de poblacin; condiferencia de que esta concentracin es muy localizada por presentarse peridicamente; estaconcentracin demanda una mayor cantidad de agua. En ciudades de mas de 25000 habitantes, elconsumo comercial aproximado es de 15% del total.

En la tabla siguiente se presentan, como gua, valores tpicos estadsticos del consumo Industrial (2).


Lecheras 0.8Fabricas de bebidas 0.2Fabrica de hielo 1.0Curtiembres 0.5Edificios industriales 10Almacenes 3.5


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Para la ciudad de Managua se usaran las cifras contenidas en la tabla (8)

Tabla 2.3.6CONSUMO

DOTACION

G/HA/DA L/HA/DAComercial 25,000 94,625Publico o Institucional De acuerdo a desarrollo

de PoblacinIndustrialFuente: INAA. Normas tcnicas para el diseo de abastecimiento y potabilizacion del agua (NTON 09003-99). Gobierno de la Republicade Nicaragua. 2001.

Para las ciudades y localidades del resto del pas se usaran los porcentajes contenidas en la tabla2.3.7(8) de acuerdo a la dotacin diaria, en los casos especiales se examinaran en forma detallada.

Tabla 2.3.7CONSUMO PORCENTAJE

Comercial 7Publico o Institucional 7Industrial 2

Fuente: INAA. Normas tcnicas para el diseo de abastecimiento y potabilizacion del agua (NTON 09003-99). Gobierno dela Republica de Nicaragua. 2001.

3. PUBLICO

Este consumo se refiere al de los edificios e instalaciones publicas tales como: escuelas, mercados,hospitales, cuarteles, rastros, hidrantes, riego de calles, prados, jardines, servicios contra incendio,lavado de redes de alcantarillado.

Este consumo es variable pero se puede estimar entre el 20 y 30% del consumo domestico (9),

En la tabla siguiente se presentan, como gua, valores tpicos estadsticos de este consumo (2).


Lavado de calles 8.0Mataderos 0.4Hospitales 0.6Riego de parques 9.0

Lavado de alcantarillado 3.0


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4. AGUA PARA INCENDIOS

Aunque la cantidad real de agua utilizada para combatir incendios en un ao es pequea, la tasa de usoes alta. El flujo para fuego se debe mantener por un mnimo de 4 horas. Con el fin de determinar la

demanda mxima de agua durante un incendio, el flujo para incendios debe aadirse a la tasa deconsumo mximo diario.

La cantidad de agua que todo acueducto debe tener disponible para combatir la eventualidad delincendio, estar adecuada a la capacidad del sistema y el rango de la poblacin proyectada contenidaen la siguiente tabla (8)

Tabla 2.3.9RANGO DE POBLACION CAUDALES CAUDALES POR TOMA

DE A GPM (LPS) GPM (LPS) GPM (LPS)0 5000 No se considera

5000 10000 80 (5) 200 (13) 1 toma de 150 (9)10000 15000 200 (13) 550 (35) 1 toma de 250 (16)15000 20000 350 (22) 550 (35) 2 tomas de 250 c/u (16)20000 30000 550 (35) 1000 (63) 3 tomas de 250 c/u (16)30000 50000 1000 (63) 1500 (95) 2 tomas de 500 c/u (31)

50000 100000 y ms 1500 y ms (95)3 tomas de 500 c/u (31) de

acuerdo a la importancia del lugarFuente: INAA. Normas tcnicas para el diseo de abastecimiento y potabilizacion del agua (NTON 09003-99). Gobierno de laRepublica de Nicaragua. 2001.

Cuando en las localidades consideradas existan o estn en proyectos la instalacin de: Industria,fabricas, centros comerciales, etc., a estos se les deber disear su propio sistema de proyeccin contra

incendios, contando cada uno de ellos con: tanques de almacenamiento, equipo de bombeo, redesinternas de proteccin, etc. Independientes al sistema de distribucin de agua potable de la ciudad.

Otros autores recomiendan:

Caudales para incendios en residenciasDistancia entre unidades adyacentes Caudal requerido para incendio

Pie Metros gpm lpm>100 >30.5 500 1980

31100 9.530.5 7501000 283537801130 3.49.2 10001500 3780 - 5670

10 3.0 15002000 5670 - 7560* para construcciones continuas sese 2500 gpm (9450 lpm)Fuente: MCGHEE Terence. Abastecimiento de agua y alcantarillado. Ingeniera Ambintal. Sexta edicin. McGraw-Hill, 1999.

Duracin del caudal para incendioCaudal requerido para incendio

Gpm lpm Duracin, horas< 1000 < 3789 4

10001250 37804725 512501500 47255670 615001750 56706615 7

17502000 66157560 8


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20002250 75608505 9> 2250 > 8505 10

Fuente: MCGHEE Terence. Abastecimiento de agua y alcantarillado. Ingeniera Ambintal. Sexta edicin. McGraw-Hill, 1999.

Caractersticas Dotacin paraincendio (lps)Residencial unifamiliar de vivienda aisladas 10Zona residencial, comercial o mixta con 120 por 100 de rea deconstruccin aislada o construcciones unifamiliares continuas

16

Zona industrial, de comercio, vivienda con reas de construccinmayores de 120 por 100 y reas de reunin publica como iglesias,cines, teatros, graderos para espectculos, etc.

32

En parcelamiento con un promedio igual a 4 lotes por Hectrea omenor, destinados a viviendas unifamiliares aisladas

No se exigirdotacin de incendio

Fuente:

Para sistemas de abastecimiento rurales, se contemplan un volumen adicional para combatir incendioser el que resulte de considerar un incendio con duracin de dos horas para gastos en los hidrantesentre 5 y 10 lps dependiendo de las caractersticas de las edificaciones.

Sin embargo, debe sealarse que el diseo de los abastecimientos en el medio rural no contempla, engeneral, esta situacin, lo cual se considera razonable y justificado, puesto que en muchos casos estegasto de incendio resulta igual o superior al consumo medio de la poblacin, ocasionando duplicacinde capacidades en las instalaciones.

5. PERDIDAS EN EL SISTEMA

Aunque las perdidas o fugas y desperdicios no constituyen un consumo, es un factor que debe serconsiderado. Parte del agua que se produce en un sistema de agua potable se pierde en cada uno de suscomponentes, lo cual es motivado por juntas en mal estado, vlvulas y conexiones defectuosas. Estoconstituye lo que se conoce con el nombre de fugas y/o desperdicios en el sistema. Dentro del procesode diseo, esta cantidad de agua se puede expresar como un porcentaje del consumo del da promedio.En Nicaragua, el porcentaje se fijara en un 20%.

En funcin de las perdidas en la red, o del volumen de agua no controlada (ANC) puede calificarse alservicio correspondiente de acuerdo con el siguiente cuadro:

Agua no controlada (ANC) Calificacin 20% Excelente

20% ANC 25% Bueno25% ANC 30% Aceptable sin reparos30% ANC 35% Aceptables con reparos

35% ANC Rechazable


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2.4 FACTORES DE DEMANDA

Con el fin de disear las estructuras del acueducto, es necesario calcular el caudal apropiado, el cualdebe combinar las necesidades de la poblacin de diseo y los costos de la construccin de unacueducto para un caudal excesivo. Normalmente se trabaja con tres tipos de caudales, a saber:

2.4.1 DEMANDA MEDIA O CAUDAL MEDIO

Es el caudal promedio obtenido de un ao de registro y es la base para la estimacin del caudalmximo diario y caudal mximo horario. Este caudal expresado en litros por segundo se obtiene as:

)(86400

)()(lps

habPoblacionxlppdDotacionQpromedio

2.4.2 DEMANDA DEL MXIMO DA O CAUDAL MXIMO DIARIO

Es la demanda mxima que se presenta en un da del ao. En otras palabras, representa el da de mayorconsumo en el ao, debido a las variaciones de temperatura u otra causa, se demanda un consumomayor que el medio anual.

Esta variacin del consumo esta expresada en porcentajes y ser igual al 130% de la demandapromedio diaria para la ciudad de Managua. Para las otras localidades del resto del pas, este promedioestar entre el 130% a 150% segn INAA (8).

A este porcentaje se le conoce como Factor Mximo Da (FMD), por lo tanto el caudal mximo diariose puede calcula como:

promediodiarioimo QxFMDQ max

Este caudal es el que debe aportar como mnimo la fuente de abastecimiento, y es el que debe llevar lalnea de conduccin y con el que se calcula la capacidad de la planta potabilizadora y el tanque deregulacin.

2.4.3 DEMANDA DE LA HORA MXIMA.

Corresponde a la demanda mxima que se presenta en una hora durante un ao completo, y en generalse localiza la hora de demanda del mximo da.

Para la ciudad de Managua el factor ser igual al 150% de la demanda del da promedio, y para laslocalidades del resto del pas, ser igual al 250% del mismo da (8).

A este porcentaje se le conoce como Factor Mximo Horario (FMH), por lo tanto el caudal mximodiario se puede calcular como:

promediohorarioimo QxFMHQ max


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2.4.4 DISTRIBUCION Y DENSIDAD POBLACIONAL

Aun cuando las estimaciones de la poblacin de una localidad son necesarias en el diseo, adems

exige, de estimaciones de la densidad de la poblacin, naturaleza de los ocupantes, y uso de las reascomponentes, a fin de que cada zona de la localidad este adecuadamente servida. La densidad depoblacin se expresa generalmente como el nmero de habitantes por km2, y varia ampliamente dentrode una localidad a otra.

De acuerdo al ltimo censo de poblacin realizado por INEC, la densidad de poblacin por superficiey el promedio de personas por vivienda para el pas se muestran en la siguiente tabla (1989):

Zona /Departamento Superficie (km ) Poblacin (Hab) Hab/km Hab/Vivienda

Repblica 130,000 4,357,099 33.52 5.80Pacifico 18,429 2,467,742 133.91Chinandega 4,926 350,212 71.09 5.76Len 5,107 336,894 65.97 5.85Managua 3,672 1,093,760 297.86 5.41Masaya 590 241,354 409.07 5.77Granada 929 155,683 167.58 5.81Carazo 1,050 149,407 142.29 5.66Rivas 2,155 140,432 65.17 5.75Central Norte 35,960 1,354,246 37.66Boaco 4,244 136,949 32.27 5.99

Chontales 6,378 144,635 22.68 5.99Jinotega 9,755 257,933 26.44 6.33Matagalpa 8,523 383,776 45.03 5.97Estel 2,335 174,894 74.90 5.63Madriz 1,602 107,567 67.15 6.09Nueva Segovia 3,123 148,492 47.55 5.92Atlntico 67,039 535,111 7.98Rio San Juan 7,473 70,143 9.39 6.09RAAN 32,159 192,716 5.99 6.19

RAAS 27,407 272,252 9.93 6.33

En las reas residenciales ser conocida la densidad prevista al alcanzar su mximo desarrollo. Laszonas industriales se fijaran aparte, no permitiendo que se superponga con reas residenciales. Laszonas comerciales quedaran ampliamente descentralizadas. Por todo esto, el trazado de las tuberasprincipales de la red de distribucin pueden proyectarse atendiendo solamente a las necesidadesactuales de distribucin y con alguna certeza que los futiros cambios en el carcter de los barrios no lasharn suficientes.


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2.4.5 BIBLIOGRAFIA

1. AROCHA Simn. Abastecimiento de agua potable. 1999.

2. FAIR, GEYER, OKUN. Abastecimiento de agua y remocin de aguas residuales. Tomo 1.Ingeniera Sanitaria y Aguas Residuales. Editorial Limusa. 1995.

3. HERNNDEZ MUOZ, Aurelio. Abastecimiento y distribucin de agua. Escuela TcnicaSuperior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Espaa. 1999.

4. INAA. Normas tcnicas: 1. - Diseo de sistemas de abastecimiento de agua potable en el mediorural. , 2. - Saneamiento bsico rural. Gobierno de la Republica de Nicaragua. 2001.

5. INAA. Normas tcnicas para el diseo de abastecimiento y potabilizacion del agua (NTON09003-99). Gobierno de la Republica de Nicaragua. 2001.

6. LOPEZ ALEGRIA, Pedro. Abastecimiento de agua potable y disposicin y eliminacin deexcretas. Instituto Politcnico Nacional. Mxico, 1994.

7. LOPEZ CUALLA, Ricardo Alfredo. Diseo de acueducto y alcantarillado. 2da Edicin.Alfaomega. 1999.

8. MCGHEE Terence. Abastecimiento de agua y alcantarillado. Ingeniera Ambintal. Sextaedicin. McGraw-Hill, 1999.

9. METCALF, Eddy. Tratamiento y depuracin de las aguas residuales. Editorial Labor. 1977.

10. MOLINA CABRERA, Carlos Miguel y LOPEZ BONILLA, Francy Lorena. Sistema deabastecimiento de agua potable. Monografa. UNI. Octubre 1997.

11. SNCHEZ SEGURA, Araceli. Proyecto de Sistemas de Alcantarillados. Instituto PolitcnicoNacional. Mxico, 1995.

cap.2 ingsa i estudio de poblacion y consumo

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