parametros basicos de diseño (2)

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN. ………………………………………………..……….. 3

OBJETIVOS. ……………………………………………………..………… 3

.JUSTIFICACION. ……………………………………………….………… 3

ALCANSES. ……………………….………………………………..…….. 4

REVICION DE LITERATURA……………………………..…………....… 5

CÁLCULOS. ………………………………………………….….…...…... 10

Periodo de diseño. ………………………………………………... 10

Estimación de la Población. ……………………………………...... 11

Densidad Poblacional. …………………….……………………....13

Dotación. ………………………………………….……………….. 14

Caudal de Diseño. ………………………………………………..... 16

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. …….………….…...…... 17

BIBLIOGRAFIA. …..……………………………………………..….……18

PLANOS. …………………………………………………..………19

ANEXOS. ………………………………………………….………20

Universidad Nacional de Cajamarca Ingeniería Civil

I. INTRODUCCIÓN

Todo lugar donde habitan grupos de personas requieres tener los servicios básicos

de agua potable y alcantarillado para tener un mejor nivel de vida. Para esto se realizara el

llamado “Abastecimiento de Agua y Alcantarillado”.

Para este trabajo, teniendo una ciudad ficticia, vamos a calcular los diversos

parámetros básicos de diseño que se necesitan para abastecer de agua potable y realizar el

alcantarillado de dicha ciudad. Dentro de los parámetros mencionaremos algunos como el

caudal medio de consumo de la población, la tasa de crecimiento, la población futura,

expansión futura, etc.

Sea realizara una pequeña investigación domiciliaria que consiste en tomar las

lecturas del medidor por tres días como mínimo para obtener la dotación doméstica,

mientras que para los usos complementarios usaremos el RNC. Pero en la vida profesional

se usará solo uno de estos métodos.

II. OBJETIVOS

- Determinar los parámetros básicos de diseño.

o Determinara el periodo de diseño.

o Estimar la población.

o Calcular la dotación para una ciudad ficticia.

o Determinar el caudal de diseño.

- Elaborar un plano de una ciudad ficticia con un área de 40 Ha como mínimo para

viviendas, con área adicional para usos complementarios.

- Realizar un pequeño trabajo de investigación para calcular la dotación domestica.

III. JUSTIFICACIÓN

Es necesario aprender a realizar estos cálculos, ya que son básicos para diseñar la

línea de conducción, plantas de tratamiento, línea de aducción, etc.

Además, 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 evitar

epidemias, mejorando la calidad de vida de las personas.

Abastecimiento de Agua y Alcantarillado Pág. 2


IV. ALCANCES

- Para un proyecto de abastecimiento de agua y alcantarillado debemos realizar

también un estudio socioeconómico; pero para nuestro trabajo no vamos a

considerar es aspecto.

- Se tendrá una CIUDAD FICTICIA, compuesta de 40 Has solamente de viviendas,

distribuidas de la siguiente forma:

o 10 Ha, de manzanas de 60 x 60 m.




Así mismo debe completarse con un área adicional para usos complementarias

(Educación, recreación, comercio, salud, instituciones públicas, otros).

Población:La población para el presente año 2008 (Población Actual) y la población futura

(para el periodo de diseño), se determinarán haciendo uso del siguiente Censo:

Censo Población (hab.)

1940 3 5001961 4 7901972 6 3701983 5 9801993 9 1252005 13 248

Extensión:

Se proyecta un área mínima de 40 Ha destinadas solamente para viviendas, la cual

se incrementará con las áreas complementarias u otros usos y lo correspondiente a la

expansión urbana (área futura).

Servicios y áreas complementarias:

- Municipalidad - Mercado- Banco - Estadio- Policía Nacional - Iglesia- Colegio - Cementerio



- Escuela - Plaza de Armas- Hotel - Parque

V. REVISIÓN DE LITERATURA

1. PERIODO DE DISEÑO:

Es el tiempo en el cual la estructura funciona eficientemente, dependiendo de la

tasa de crecimiento poblacional, expansión futura poblacional, tiempo de la vida útil de las

estructuras, costo del proyecto.

Para escoger el periodo de diseño debemos tener en cuenta el RNC y el criterio de

cada uno de nosotros.

Según el RNC: Para poblaciones entre 2000 y 20000hab: Pd15 años

Según la tasa de crecimiento del método del interés compuesto:

T C Método del

Interés compuesto (%)

Periodo de diseño

(años)

< 1 30 – 20

1 – 2 25 – 15

> 2 20 - 10

2. ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN:

Se usan los siguientes modelos:

- Modelo racional

- Modelo gráfico

- Modelo comparativo

- Modelo de población

- Modelo matemático:

Método aritmético

Método geométrico

Método de interés simple

Método de interés compuesto

A. Métodos matemáticos

a. Método aritmético: Para este método se supone la tasa de crecimiento poblacional constante.



Pf =P i+k A (T f−T i )

K A=P f −Pi

T f −T iDonde:

Pi : Población inicial en miles Pf : Población final en miles Ti : Tiempo inicial en años Tf : Tiempo final en años KA : Tasa de crecimiento

b. Método geométrico: Este método considera una tasa de crecimiento proporcional a la población.

Pf =P i∗ek G (T f−T i)

KG=Ln( P f )−Ln( Pi )

T f−T i

Donde: Pi : Población inicial en miles Pf : Población final en miles Ti : Tiempo inicial en años Tf : Tiempo final en años KG : Tasa de crecimiento poblacional.

c. Método de interés simple: Supone el crecimiento poblacional igual al crecimiento de un capital de interés simple, tomando como razón el promedio obtenido de las variaciones expresadas en porcentaje.

Pf =P i+Pi×K IS×(T f−T i )

K IS=Pf−Pi

Pi(T f−T i )

Donde: Pi : Población inicial en miles Pf : Población final en miles Ti : Tiempo inicial en años Tf : Tiempo final en años KIS : Tasa de crecimiento poblacional.

d. Método de interés compuesto: Considera que el crecimiento poblacional es igual al crecimiento de un capital al interés compuesto, cuyo aumento tiene la forma de una curva exponencial.

Pf =P i(1+K IC )T f −T i



K IC=(P f

P i )1(T f −T i)−1

Donde: Pi : Población inicial en miles Pf : Población final en miles Ti : Tiempo inicial en años Tf : Tiempo final en años KIC : Tasa de crecimiento poblacional.

3. DOTACION:

Las dotaciones estarán dadas de acuerdo al Reglamento Nacional de Construcciones (RNC).

Consumo Doméstico :

La dotación doméstica se hallará mediante la lectura de medidores correspondiente al domicilio de cada alumno y según el número de personas que residen en dicha casa. Así mismo se comparará con el consumo realizado por mes, el cual se observa en los recibos de servicio de agua potable.

Consumo Doméstico = Población de Diseño x Dotación Doméstica

Consumo Comercial y Público:

Las dotaciones estarán dadas de acuerdo al Reglamento Nacional de Construcciones (RNC). Con respecto a su área útil y al servicio que se ofrece.

Área Complementaria

DotaciónCantida

d UnidadPlaza de Armas 2.00 L/m2/dHotel 500.00 L/Dor./dIglesia 0.50 L/m2/dMunicipalidad 6.00 L/m2/dHospital 600.00 L/Cam./dPolicía 50.00 L/Pol./dColegio 50.00 L/Alum./dEscuela 50.00 L/Alum./dEstadio 1.00 L/Esp./dParque 2.00 L/m2/dCementerio 1.00 L/m2/dMercado 15.00 L/m2/d



Área Complementa

ria% Área

ÚtilObservación

Plaza de Armas 100Iglesia 80Municipalidad 80Parque 100Cementerio 50 Por áreas verdes

Dotación Per Cápita (Dot.PC):

Está expresado mediante la siguiente relación:

Dot.PC = Consumo Doméstico + Consumo Comercial + Consumo Público

Población de Diseño

4. CAUDAL DE DISEÑO

A. CAUDAL MEDIO (Qm)

El caudal medio Qm, es el caudal calculado para la población proyectada

(Población de diseño) con sus ajustes y la dotación bruta o dotación Per Cápita, expresado

en L/seg. Dicho caudal es utilizado para diseñar el Reservorio.

Qm=PT×Dot . PC86400

Donde:Qm : Caudal medio (L/seg)PT : Población de diseño (hab)Dot.PC : Dotación Per Cápita (L/per./día)

B. CAUDAL MÁXIMO DIARIO (Qmax.d):

El caudal máximo diario Qmax.d, se define como el consumo máximo registrado

durante 24 horas en un periodo de un año, dicho caudal es utilizado para diseñar

Captaciones, Línea de Conducción y Plantas de Tratamiento:

Qmáx .d=Qm×K1

Donde: Qm : Caudal medio K1 : Coeficiente de variación diaria



NOTA:

Según RNC: 1.2 < K1 < 1.5Considerándose: K1 = 1.2 para ciudades grandes

K1 = 1.5 para ciudades pequeñas.

C. CAUDAL MÁXIMO HORARIO (Qmax.h):

El caudal máximo horario Qmax.h, se define como el consumo máximo registrado

durante una hora en un periodo de un año, dicho caudal es utilizado para diseñar la Línea

de Aducción, Línea de Distribución, Redes de Alcantarillado.

Qmáx . h=¿ {Qm×K2 ¿ ¿¿¿ , K3=k 1×K2

K3 para Viviendas UnifamiliaresK2 para Viviendas Multifamiliares

Donde:

Qmáx.h : Caudal Máximo Horario en L/segQm : Caudal MedioK 3 : Coeficiente de ReajusteK1 : Coeficiente de variación diariaK2 : Coeficiente de variación horaria

Según el RNC.

Para: Poblaciones ≥ 10 000 Hab → K2 =1.8Poblaciones < 10 000 Hab → K2 =2.5

La elección de la fórmula a utilizar para Qmáx.h depende de la densidad de población, esto es:

Si: Dp > 330 hab/Ha --- Multifamiliar Dp< 330 hab/Ha --- Unifamiliar

5. DENSIDAD DE POBLACIÓN:

Viene dada por la relación:

Dp = Población (hab/Ha) Área



VI. CALCULOS:

PARAMETROS BASICOS DE DISEÑO

I. PERIODO DE DISEÑO.

Tabla Nº 01. El periodo de diseño se calculará por el Método de Interés Compuesto

TASA DE CRECIMIENTOMET. INT. COMP.

(%)

PERIODO DEDISEÑO (AÑOS)

(AÑOS)<1 30 - 20

1 - 2 25 - 15> 2 20 - 10

Datos de Población Censal

CENSO POBLACION1940 35001961 47901972 63701983 59801993 91252005 13248

METODO INTERES COMPUESTO: ;

CENSO POBLACION Pf / Pi ΔT = (Tf - Ti) KIC KIC *ΔT1940 35001961 4790 1.369 21 0.0151 0.31611972 6370 1.330 11 0.0263 0.28881983 5980 0.939 11 -0.0057 -0.06301993 9125 1.526 10 0.0432 0.43172005 13248 1.452 12 0.0316 0.3787

∑ = 65 ∑ = 1.3523

1º) Tomando KIC negativo:KIC PROMEDIO = 2.08%

2º) Haciendo KIC negativo CERO:KIC PROMEDIO = 2.18%

3º) ANULANDO KIC negativo:KIC PROMEDIO = 2.62%

De la Tabla Nº 01. Se observamos que: TC = 2.08 > 2

:. PERIODO DE DISEÑO = 15 Años


if TTICif KPP 1

54321

5544332211

TTTTTTKTKTKTKTK

K ICICICICICPROMEDIOIC

1)(

1

if TT

i

fIC P

PK


II. ESTIMACION DE LA POBLACION.El periodo de diseño será de 15 AñosDatos de Población Censal

CENSO POBLACION1940 35001961 47901972 63701983 59801993 91252005 132482008 Pa

2023 Pf

1. MATEMATICO:

1.1. METODO ARITMETICO. ,

CENSO POBLACION Pf - Pi ΔT = (Tf - Ti) KA KA *ΔT1940 35001961 4790 1290 21 61 12901972 6370 1580 11 144 15801983 5980 -390 11 -35 -3901993 9125 3145 10 315 31452005 13248 4123 12 344 4123

∑ = 65 ∑ = 9748

ANULANDO KA negativo:KA PROMEDIO = 18774.07%

Entonces: PActual = 13811 Hab.

Pfutura = 16064 Hab.

1.2. METODO GEOMETRICO. ,

CENSO POBLACION Pf / Pi ΔT = (Tf - Ti) KG KG *ΔT1940 35001961 4790 1.369 21 0.0149 0.31381972 6370 1.330 11 0.0259 0.28511983 5980 0.939 11 -0.0057 -0.06321993 9125 1.526 10 0.0423 0.42262005 13248 1.452 12 0.0311 0.3728

∑ = 65 ∑ = 1.3311


ifAif TTKPP

54321

5544332211

TTTTTTKTKTKTKTK

K AAAAAPROMEDIOA

ifG TTKif ePP

54321

5544332211

TTTTTTKTKTKTKTK

K GGGGGPROMEDIOG

if

ifA TT

PPK

if

i

f

G TTP

PLnK


ANULANDO KG negativo:KG PROMEDIO = 2.58%

Entonces: PActual = 14315 Hab.Pfutura = 19514 Hab.

1.3. METODO INTERES SIMPLE, ,

CENSO POBLACION Pf - Pi ΔT = (Tf - Ti) KIS KIS *ΔT1940 35001961 4790 1290 21 0.0176 0.36861972 6370 1580 11 0.0300 0.32991983 5980 -390 11 -0.0056 -0.06121993 9125 3145 10 0.0526 0.52592005 13248 4123 12 0.0377 0.4518

∑ = 65 ∑ = 1.6150

ANULANDO KIS negativo:

KIS PROMEDIO = 3.10%


1.4. METODO INTERES COMPUESTO. ,

CENSO POBLACION Pf / Pi ΔT = (Tf - Ti) KIC KIC *ΔT1940 35001961 4790 1.369 21 0.0151 0.31611972 6370 1.330 11 0.0263 0.28881983 5980 0.939 11 -0.0057 -0.06301993 9125 1.526 10 0.0432 0.43172005 13248 1.452 12 0.0316 0.3787

∑ = 65 ∑ = 1.3523

ANULANDO KIC negativo:KIC PROMEDIO = 2.62%


CUADRO DE RESUMENMETODO P. Actual P. Futura

ARITMETICO 13811 16064GEOMETRICO 14315 19514

INTERES SIMPLE 14482 19416


if TTICif KPP 1

54321

5544332211

TTTTTTKTKTKTKTK

K ICICICICICPROMEDIOIC

tKcpPiPf )1(*

54321

5544332211

TTTTTTKTKTKTKTK

K ISISISISISPROMEDIOIS

ifISiif TTKPPP

1)(

1

if TT

i

fIC P

PK

)( ifi

ifIS TTP

PPK


INTERES COMPUESTO 14317 19529

:. Población Actual = 14317 Hab.Población Futura = 19529 Hab.

III. DENSIDAD POBLACIONAL.

1. DISTRIBUCION DE MANZANAS.Área destinada para vivienda : 40 Ha

Manzana Área (Ha) 25% Área Nº Mz Área Total

(Ha)120 x 120 1.44 10.00 7 10.08100 x 100 1.00 10.00 10 10.0080 x 80 0.64 10.00 16 10.2460 x 60 0.36 10.00 28 10.08

∑ 40.00 61 40.40

Áreas Complementarias u Otros Fines:

Largo (m) Ancho (m) Área (Ha)Plaza de Armas 120.00 120.00 1.440Hotel 75.00 60.00 0.450Iglesia 60.00 60.00 0.360Municipalidad 85.00 60.00 0.510Hospital 135.00 60.00 0.810Policía Nacional 80.00 80.00 0.640Colegio 110.00 100.00 1.100Escuela 100.00 100.00 1.000Mercado 80.00 80.00 0.640Estadio 215.00 210.00 4.515Parque 80.00 30.00 0.240Cementerio 80.00 80.00 0.640

∑ 12.345

2. DENSIDAD POBLACIONAL (Dp) Y EXPANSIÓN FUTURA

P 2008 =14317 HabP 2023 =19529 HabA 2008 = 40.4 Ha

DP 2008 = 354.38 Hab/Ha > 330 Hab/HaAsumo: DP 2023 = 380.00 Hab/Ha (VIVIENDA MULTIFAMILIAR)

A 2023 = 51.4 Ha

:. Expansión Futura = 11.0 Ha

3. DISTRIBUCIÒN DEL ÁREA FUTURA

Manzana Área (Ha) 25% Área Nº Mz Área Total

(Ha)120 x 120 1.440 2.7 2 2.88100 x 100 1.000 2.7 3 3.00


2008

20082008 A

PDP


80 x 80 0.640 2.7 4 2.5660 x 60 0.360 2.7 8 2.88

∑ 11.0 17 11.32

ÁREA TOTAL DE TERRENO 64.07

IV. DOTACION.

1. CONSUMO DOMESTICO (L/p/d)1.1. Según Investigación en casa.

DIA FECHA HORA LECT. MEDIDOR DIF. LECTURAS L/p/dViernes 29-02-08 10:00 p.m. 211.5198 - -Sábado 01-03-08 10:00 p.m. 212.8362 1.3164 109.7Domingo 02-03-08 10:00 p.m. 214.6517 1.8155 151.3Lunes 03-03-08 10:00 p.m. 215.2905 0.6388 53.2Martes 04-03-08 10:00 p.m. 216.1167 0.8262 68.9

PROMEDIO 95.8Número de personas : 12

Dotación domestica: 95.8 L/p/d

1.2. Según Reglamento Urbano.

DOTACION (L/p/d)POBLACION

(Hab)CLIMA

FRIO TEMPLADO Y CALIDO2,000 - 10,000 120 15010,000 - 50,000 150 200

50,000 a más 200 250

Según el RNC recomienda 200 lt/día, para poblaciones de 10,000-50,000, vemosque éste valor difiere del obtenido en las lecturas hechas en el medidor, pero paraeste caso asumiremos dicho valor (obtenido del medidor) ya que podría ser el másadecuado para la obtención de resultados posteriores.

:. Dotación domestica: 95.8 L/p/dQ Domestico = P Total * Dotación

Q Domestico = 1870267.9 L/d

Q Domestico = 21.65 L/s

2. CONSUMO OTROS USOS (L/uso/d)

A) CONSUMO COMERCIAL:

Mercado: Área total = 6400 m²Dotación (RNC) = 15 L/m²/d

Ambiente % Área Total

Área (m²)

Dotación

(L/m²/d)

Caudal (L/d)

Caudal (L/s)

Pasadizos 20 1280 0.00 0.0 0.00Carnes y Verduras 25 1600 15.00 24000.0 0.28



Restaurantes 15 960 15.00 14400.0 0.17Abarrotes 40 2560 15.00 38400.0 0.44

Total 100 6400 76800.0 0.89

Q Comercial = 0.89 L/s

B) CONSUMO PUBLICO:

Se tendrá en cuenta las dotaciones de acuerdo al área útil de algunas áreascomplementarias, como pueden ser:

Área Complementaria Área Tot. % Área Útil Área ÚtilPlaza de Armas 14400.0 100 14400Iglesia 3600.0 80 2880Municipalidad 5100.0 80 4080Parque 2400.0 100 2400Cementerio 6400.0 50 3200

Área complementaria Aporte Dotación (RNC) Caudal(L/d)

Caudal(L/s)Cantidad Unidad Cantidad Unidad

Plaza de Armas 14400 m² 2.0 L/m²/d 28800.0 0.33Hotel 40 Dormitorios 500.0 L/Dor./d 20000.0 0.23Iglesia 2880 m² 0.5 L/m²/d 1440.0 0.02Municipalidad 4080 m² 6.0 L/m²/d 24480.0 0.28Hospital 30 Camas 600.0 L/cam./d 18000.0 0.21Policía Nacional 40 Policías 50.0 L/Pol./d 2000.0 0.02Colegio 600 Alumnos 40.0 L/Alum./d 24000.0 0.28Escuela 200 Alumnos 40.0 L/Alum./d 8000.0 0.09Estadio 3000 Espectador 1.0 L/Esp./d 3000.0 0.03Parque 2400 m² 2.0 L/m²/d 4800.0 0.06Cementerio 3200 m² 1.0 L/m²/d 3200.0 0.04

Total 137720.0 1.59

Q Público = 1.59 L/s

Q Otros Usos = Q Público + Q ComercialQ Otros Fines

= 2.48 L/s

Q Total = Q Domestico + Q Otros Fines

Q Total = 24.13 L/s

:. Q Domestico 21.65 L/s 89.70 % ≥ 70%Q Otros Fines 2.48 L/s 10.30 % ≤ 30%



Q Total 24.13 L/s

V. CAUDAL DE DISEÑO.

1. CAUDAL MEDIO:

Luego: Q Domestico 21.65 L/s 89.70 % ≥ 70%Q Otros Fines 2.48 L/s 10.30 % ≤ 30%Q Total 24.13 L/s

Luego:Q m = 24.13 L/s

Nota: Dicho caudal será utilizado para el diseño del Reservorio

Por lo Tanto la Dotación Per Cápita será:

Dot. P.C. = 106.75 L/p/d

2. CAUDAL MAXIMO DIARIO:

1.2 ≤ K1 ≤ 1.5 El mayor valor es considerado para ciudades pequeñasEl menor valor es considerado para ciudades grandes

Consideramos : K1 = 1.3 ( Según el MINSA )

Luego:Q máx d = 31.37 L/s

Nota: Dicho caudal será utilizado para el diseño de las Estructuras de Captación,Línea de Conducción y Plantas de Tratamiento

3. CAUDAL MAXIMO HORARIO:

Para nuestro caso es una VIVIENDA MULTIFAMILIAR.

Entonces:

Para: Poblaciones ≥ 10 000 Hab. → K2 = 1.8Poblaciones < 10 000 Hab. → K2 = 2.5

Como nuestra población es: 19529 > 10 000 , se tiene : K2 = 1.8


... CPDotPQ Tm

1. KQQ mdmáx

3

2. KQ

KQQ

m

mhmáx

2. KQQ mhmáx


Luego:Q máx h = 43.43 L/s

Nota: Dicho caudal será utilizado para el diseño de la Línea de Aducción,Línea de Distribución y Redes de Alcantarillado.

VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

CONCLUSIONES:

Se logró elaborar un Plano de distribución de manzanas tanto para viviendas como

para áreas destinadas a otros usos y expansión urbana, ocupando un área total de 64.07 Has

El Periodo de Diseño hallado es de 15 años.

La población para el año 2008 es de 14 317 hab.

La población para el año 2023 es de 19 529 hab.

El caudal medio es de 24.13 L/seg.

El caudal máximo diario es de 31.37 L/seg.

El caudal máximo horario es de 43.43 L/seg.

La dotación per cápita es de 106.75 L/p/d

Mediante el presente trabajo se ha logrado desarrollar una mejor perspectiva de los

parámetros de diseño que intervienen en la elaboración de proyectos de Abastecimiento de

Agua y Alcantarillado, de igual manera un mejor conocimiento y manejo del Reglamento

Nacional de Construcciones y del desarrollo de criterios por parte de los alumnos, lo cual

servirá de guía en nuestra futura vida profesional.

RECOMENDACIONES:

Es de suma importancia hacer cumplir los porcentajes estipulados para la dotación

doméstica (mayor al 70%) y la dotación para otros usos (menor al 30%), para ello es

recomendable (si en caso no cumpliera los porcentajes) hacer los reajustes en las

dotaciones para otros usos, ya que en éste se puede modificar la cantidad de personas o

mobiliario que desarrollan las áreas complementarias. Tal es caso de escuelas y colegios



que puede modificarse el número de alumnos, en los hospitales el número de camas, entre

otros.

En el desarrollo del plano es recomendable no exagerar en las dimensiones de las

áreas complementarias y tener cuidado en el trazo de las curvas de nivel para no

comprometer el proceso de trabajos posteriores.

VIII. BIBLIOGRAFÍA:

Separata de Abastecimiento de Agua y Alcantarillado Ing. Gaspar Méndez

Cruz

Reglamento Nacional de Construcciones

www.virtual.unal.edu.co/cursos



PLANOS



ANEXOS


parametros basicos de diseño (2)

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