Tema 7 Estud. Periodo Diseño, Vida Util, Dotacion, Demanda, Caudales de Diseño

PROYECTOS DE SISTEMAS DE AGUA

POTABLE: PERIODO DE DISEO -

VIDA UTIL

Informacin bsica de proyecto:

a) Perodo de diseo.

b) Poblacin actual , futura y flotante de proyecto.

d) Dotacin actual y futura

e) Variaciones en el consumo

f) Caudales de diseo

Vida til: Tiempo estimado para la duracin de un equipo o

componente de un sistema sin que sea necesaria la sustitucin del

mismo.

La vida til depender del tipo de mantenimiento y operacin

dado, intensidad de uso y tipo de material.

Vida til. Lapso despus del cual una obra o estructura puede ser

reemplazada por inservible. (normas IEOS)

VIDA UTIL SUGERIDA PARA LOS ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE

AGUA POTABLE (normas IEOS)

Perodo de diseo: Periodo de tiempo para el cual se disea un sistema o los componentes de ste, en el cual se estima que su(s) capacidad(es)

permitira(n) atender la demanda proyectada para este tiempo (capacidad de

diseo).

Se considera perodo de diseo al tiempo entre la puesta en servicio del

sistema que se esta proyectando o parte del mismo y el momento en que

por agotamiento de materiales o por falta de capacidad para prestar

eficientemente el servicio, se agota la vida til no cumplindose las

condiciones ideales de funcionamiento.

FACTORES EN LA DETERMINACION DEL PERIODO DE DISEO

Vida til de las estructuras del proyecto

Vida til de los equipos del proyecto

Facilidad o dificultad para realizar ampliaciones, posibilidad de construccin por etapas de las obras de conduccin, redes y estructuras y prever el posible desarrollo del sistema y sus principales componentes

por encima de las estimaciones iniciales.

Las obras de fcil ampliacin deben tener perodos de diseo ms cortos, mientras que las obras de gran envergadura o de difcil ampliacin, deben tener perodos de diseo ms largos.

4.1.2.3 En ningn caso se proyectarn obras definitivas con perodos menores que 15 aos.

4.1.2.4 El diseo de obras definitivas considerar la construccin por etapas, las que no sern ms de tres.

4.1.2.5 En la seleccin del perodo de diseo de obras de emergencia se tendr en cuenta la duracin de la

emergencia, es decir, considerando el tiempo necesario para que la obra definitiva entre en operacin.

El crecimiento demogrfico, comercial e industrial

Economa de escala

Capacidad econmica de la poblacin

Tasa de inters y condiciones de los prestamos o financiamiento

Comportamiento hidrulico de las obras cuando estas no esten funcionando a su plena capacidad

PERIODOS DE DISEO

Perodo horizonte de Diseo:Para los anlisis de poblacin en estudios de planeamiento, diseo

conceptual y diseo detallado de todos los componentes de un proyecto de

agua potable, se debe usar un perodo de diseo de 30 aos. (Normas EPMAPS)

El perodo de diseo de las lneas de conduccin y redes de distribucin

debe fijarse en funcin de la evolucin prevista de los caudales a conducir a

fin de evitar tanto velocidades muy bajas como demasiado elevadas.

El volumen de tanques y cisternas de reserva debe determinarse en base a

caractersticas de las fuentes y las variaciones previstas de consumo y

posibilidad de ejecutarlas en etapas (mdulos).

En poblaciones urbanas el periodo de diseo se adoptara = 20 a 30 aos

En poblaciones rurales el periodo de diseo se adoptara = 10 a 20 aos

2.2 EVALUACIN DE LA DOTACIN

DE AGUA

El consumo de agua, en trminos generales es un gasto (caudal)

depende de varios factores propios de cada poblacin y vara de

una ciudad a otra, as como puede variar de un sector de

distribucin a otro, dentro de una misma ciudad.

Definicin: Consumo promedio de agua en litros por da por

persona

Unidad de medida = lts / hbt. /tiempo Ej. 10 l/hab/dia

CONSUMO DE AGUA:

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL CONSUMO.

Ubicacin geogrfica Clima Nivel de vida, cultural y actividades de la poblacin Costumbres de la poblacin Servicio continuo o no Calidad del agua suministrada Costo del agua (tarifa) Presin en la red de distribucin Consumo comercial, consumo industrial, consumo pblico Perdidas en el sistema Costo de la tarifa Tipo de medicin (consumo es sensiblemente menor en aquellas ciudades donde medicin es

efectuada).

Existencia de red de alcantarillados y otros factores

2.2 EVALUACIN DE LA DOTACIN DE AGUA

La dotacin es la asignacin de los requerimientos de agua porhabitante, valor con el que se realizan los estudios deproyeccin de la demanda de agua en un sistema de aguapotable.

Su estimacin, se hace a partir del anlisis de los consumosmedidos en otras zonas del mismo sistema, con caractersticassocio econmicas y climticas similares; los cuales deben serafectados por los ndices o porcentajes de prdidas fsicas quese estimen en el sistema de conduccin, transmisin ydistribucin.

2.2 EVALUACIN DE LA DOTACIN DE AGUA (Continuacin)

Las prdidas fsicas incluyen adems de las fugas por desperfectos delas tuberas, los consumos operacionales y de mantenimientoutilizados en la red de distribucin y tanques de reserva.

En la evaluacin de la dotacin se debe tener en cuenta lossiguientes aspectos:

Tipos y estadsticas de consumos de agua Estimacin de la dotacin neta de agua Anlisis de las prdidas de agua en el sistema Estimacin y proyeccin de la dotacin bruta de agua

2.2.1 Tipos y estadsticas de consumos de agua

Se realizara un estudio de los volmenes histricos por tipos de consumo o usos

del agua para las diferentes zonas del sistema de abastecimiento de agua potable.

Los tipos de consumo que se deben analizar y definidos por la EMAAP-Q son:

domstico, comercial, industrial, oficial y municipal; adicionalmente, se deber

diferenciar entre zona urbana y parroquias rurales.

A continuacin se describen los puntos bsicos a considerar en cada tipo de

consumo:

CONSUMO DOMSTICO

Constituido por el consumo domestico de agua en: bebida, lavado de ropa, bao y aseo, cocina,limpieza, riego de jardn, lavado de carro y sanitarios, representa generalmente el consumopredominante en el diseo

El diseador debe analizar detenidamente los consumos del uso domstico teniendo en cuenta lossiguientes puntos:

1. El diseador debe justificar la proyeccin de la dotacin para el perodo de diseo de cada uno desus componentes.

2. Debe atenderse lo estipulado por la EMAAP-Q, sobre los temas de uso eficiente y ahorro del agua,las tecnologas de bajo consumo, la reglamentacin del uso de micromedidores de caudal y decualquier otro tipo de accesorio que implique una reduccin en el consumo. El diseador debetener en cuenta estos aspectos con el fin de determinar la dotacin neta a futuro.

3. El diseador debe estimar la dotacin de uso domstico para el diseo del proyecto en base amediciones directas en la zona del estudio. Cuando no existan micromedidores de caudal, se puedeestimar la dotacin por comparacin con zonas cercanas con caractersticas socioeconmicassimilares.

4. En el estudio de la dotacin para el uso domstico, entre otros factores, seconsiderara: tamao de la poblacin, condiciones socioeconmicas, clima,cobertura de medidores y la existencia de alcantarillado.

5. En la dotacin por uso domstico se debe incluir el riego de espacios verdesparticulares, si estos existen

USO COMERCIAL

Incluye los clientes particulares que tengan inmuebles destinados a actividadeslucrativas, donde el agua no se considere como materia prima, tales como: oficinas,locales comerciales, restaurantes, bares, hoteles, bombas de gasolina, cines, etc.

Para determinar el uso comercial, el diseador utilizara censos comerciales y realizarala estimacin de los consumos actuales y futuros. Se debe cuantificar y analizardetenidamente la dotacin comercial de acuerdo con las caractersticas de dichosestablecimientos; y deben estudiarse los consumos puntuales o concentrados.

USO INDUSTRIAL

Este uso corresponde a los clientes particulares con inmuebles destinados aactividades industriales donde el agua suministrada se considera como materia primapara producir bienes o servicios, tales como: fbricas de bebidas, industrias metlicas,madereras, estaciones de servicio con lavadora de vehculos, construcciones, etc.

Para estimar el uso industrial, el diseador debe utilizar censos industriales, conclasificacin por tipo de industrias y estimaciones de consumos actuales y futuros. Eldiseador debera cuantificar y analizar la dotacin industrial de acuerdo con lascaractersticas de dichos establecimientos.

Deben estudiarse los consumos puntuales o concentrados con el fin de establecer losposibles grandes consumidores. Dentro del uso industrial debe incluirse elcorrespondiente al turismo, cuando este sea significativo.

USO OFICIAL

Este uso corresponde a los clientes estatales que tengan inmuebles destinados a desarrollar actividadesoficiales, tales como: Oficinas pblicas y sus dependencias, Fuerzas Armadas, etc. Para su anlisis se debeidentificar los establecimientos y predios gubernamentales a nivel nacional, provincial y municipal yestimar su consumo histrico promedio en funcin de su tamao o actividad.

USO MUNICIPAL

Comprende a los clientes municipales que tengan inmuebles destinados a desarrollar actividadescomunitarias de servicio Municipal, como: empresas municipales, dependencias del Municipio de Quito,casas barriales, mercados, servicios higinicos, lavanderas pblicas, centros de asistencia social y mdica,centros educativos, bibliotecas, etc.

Este consumo, se estimar a partir de datos existentes, los cuales servirn para establecer la proyeccindel uso Municipal a futuro.

En caso de que el diseo de un nuevo sistema de agua potable o la ampliacin de un sistema existentetenga que abastecer poblacin rural, el diseador debe utilizar los datos del censo rural y estimar losconsumos futuros. El diseador debe cuantificar y analizar detenidamente la dotacin rural de acuerdocon las caractersticas establecidas en el censo y los consumos medidos en zonas similares.

2.2.2 Estimacin de la dotacin neta de agua

La dotacin neta corresponde a la cantidad mnima de agua requerida parasatisfacer las necesidades bsicas de un habitante sin considerar las prdidasfsicas que ocurran en el sistema de distribucin.

La dotacin neta para el consumo domstico debe obtenerse del consumo mediodiario por habitante, registrado durante un perodo mnimo de un ao; para losotros usos o tipos de consumo se calcularn los consumos de establecimientos decaractersticas y tamaos similares.

Para el estudio de grandes zonas de la ciudad y parroquias, los estudios depoblacin y demanda que posea la EMAAP-Q proporcionarn los valores sugeridosde dotaciones netas a ser consideradas en el clculo de la demanda de agua.

Para zonas de menor tamao, en donde no estn desagregados en detalle losvalores de las dotaciones netas y en todos aquellos casos donde no se poseainformacin la dotacin neta puede ser calculada bajo los siguientes criterios:

a) Estimacin de la dotacin neta segn registros histricos

b) Estimacin de la dotacin neta por comparacin con poblaciones similares

a) Estimacin de la dotacin neta segn registros histricos

Siempre que existan datos histricos confiables para el DMQ, la dotacin neta parael diseo de un nuevo sistema de agua potable o la ampliacin de un sistemaexistente debe basarse en el anlisis de los datos de medicin. En este caso, lametodologa para estimar la dotacin neta deber cubrir los siguientes pasos enorden secuencial:

1. Investigar si para la facturacin de consumos de agua en el sistema, se tieneinstalados macro y micromedicin; si estos se tienen, conseguir registros histricosde consumos para los diferentes usos del agua, durante un perodo de por lomenos un ao.

2. Verificar las condiciones operativas del sistema de suministro deagua durante el perodo de anlisis de los consumos, para constatarque los usuarios medidos tuvieron un pleno abastecimiento.

En un sistema en el que exista racionamiento, el consumo medido noes el mejor estimativo de las necesidades reales de un usuario quecorresponde a la dotacin neta.

3. Instalar algunos micromedidores en acometidas de los usuariosrepresentativos de los principales usos que tenga el agua, si es que enla zona en estudio no existen mediciones detalladas de consumos deagua actual.

b) Estimacin de la dotacin neta por comparacin con poblaciones

similares

Si no existen datos en la zona para el diseo de un nuevo sistema de agua potable opara la ampliacin del sistema existente, la dotacin neta se estimara tomando datosde zonas similares dentro del mismo sistema. El diseador debe tener en cuenta lossiguientes aspectos para la eleccin de las zonas similares: tamao de la poblacin,nivel socioeconmico, tamao del sector comercial, tamao del sector industrial ytemperatura, entre otros.

c) Como ltima opcin y cuando no es factible aplicar ninguno de los mtodosanteriores se debe recurrir a asignar con criterio una dotacin neta a cada uso delagua. Cada uno de estos valores debe ser adecuadamente justificado.

En la evaluacin de las dotaciones netas del sistema de agua potable, sepueden tener tantas dotaciones como usos de agua o tipos de consumoexistan, los cuales debern ser considerados en la evaluacin de dotacionesy demandas de agua.

Se acepta que en sistemas donde el consumo por uso domsticorepresente ms del 85% del consumo total, el clculo de la demanda deagua, se realice nicamente a partir de la dotacin neta domsticaagregndole a sta el porcentaje que tenga en cuenta los otros usosagrupados.

En caso contrario, el clculo de la demanda de agua se hara en formadesagregada para cada uno de los usos o tipos de consumo principales ypara cada uno de ellos debe determinarse dotaciones netas.

Correcciones a la dotacin neta

La dotacin neta obtenida con la metodologa descrita anteriormente sepuede ajustar considerando las caractersticas de la zona de estudio, elcosto o tarifa de los servicios y su posible variacin a futuro (elasticidadprecio-demanda), el efecto del clima y la cobertura del sistema dealcantarillado.

2.2.3 ANLISIS DE LAS PRDIDAS DE AGUA EN EL SISTEMA

Las prdidas de agua en un sistema, se denominan comnmente agua no contabilizada (ANC) ycorresponden a la diferencia entre el volumen de agua tratada entregada a la red de distribucindesde las plantas de tratamiento y el volumen facturado a los clientes. Las prdidas de ANC se dividenen comerciales y fsicas.

Perdidas = ANC = Volumen entregado distribucin Volumen facturado (consumido)

Las prdidas comerciales constituyen el volumen de agua que efectivamente consumen los usuariosdel sistema, pero que por alguna razn no se las factura.

Las prdidas fsicas incluyen adems de las fugas por desperfectos en las tuberias y desbordes, losconsumos operacionales y mantenimiento en la red de distribucin y tanques de reserva

Para la definicin del porcentaje de prdidas fsicas actuales, la EMAAP-Q ofrecer la informacin porzonas obtenida de los estudios de sectorizacin de la red de distribucin.

Para sistemas nuevos en zonas aisladas, se tomarn valores de referencia con sistemas

recientemente construidos por la EMAAP-Q y donde se tengan condiciones socio-econmicas y fsicas similares.

2.2.4 Estimacin y proyeccin de la dotacin bruta de agua

La dotacin bruta, comnmente llamada dotacin debe determinarse con la ecuacin:

=

1(%)

(%p) = ndice o porcentaje de prdidas fsicas(%p)

(%p) =

En sistemas con baja capacidad tcnica y econmica el (%p) = 40% En sistemas con alta capacidad tcnica y econmica el (%p) = mximo 20%

2.3 PROYECCIN DE LA DEMANDA

DE AGUA

2.3 PROYECCIN DE LA DEMANDA DE AGUA

La proyeccin de la demanda global de agua, se realiza de la siguienteforma:

2.3.1 Demanda domstica

La proyeccin de la demanda de agua domstica se debe realizaraplicando la proyeccin de la dotacin bruta (dbruta) por habitante altotal de la poblacin proyectada o futura (p) a ser atendida en la zonadel proyecto. Usualmente se expresa como un caudal medio diario,Qmd, el cual en unidades de l/s es:

dbruta = dotacin bruta domesticap = Poblacin futura a ser atendida por el proyecto

2.3.2 Demanda no domstica

La demanda no domstica (otros usos) est compuesta por lasuma de las demandas comercial, industrial y municipal. Para suproyeccin se debe considerar lo estipulado en los numerales 2.1 y2.2.

2.3.3 Demanda total

La demanda total resulta de la suma de la demanda domstica y lano domstica. Alternativamente, la demanda total se puedecalcular afectando la poblacin total por una dotacin brutaagregada que tenga en cuenta la dotacin domstica ms ladotacin por otros usos del agua.

2.5 COEFICIENTES DE VARIACIN DE LA

DEMANDA

2.5 COEFICIENTES DE VARIACIN DE LA DEMANDA

2.5.1 Demanda mxima diaria

El caudal mximo diario, QMD, corresponde al consumo maximo que se presentaen un dia del ao, representa el da de mayor consumo registrado en un ao, secalcula con la expresin:

QMD = Qmd * k1 Qmd= caudal medio diario de un aoK1= coeficiente de consumo mximo diario

2.5.2 Coeficiente de consumo mximo diario (k1)

El coeficiente de consumo mximo diario, k1, se obtiene de la relacin entre elmayor consumo diario y el consumo medio diario, utilizando los datos registradosen un perodo mnimo de un ao.

2.5.3 Demanda mxima horaria

El caudal mximo horario, QMH, corresponde al consumo mximo registrado en una horadurante un ao completo, sin tener en cuenta el caudal de incendio. Se calcula como:

QMH =Qmd * k2 donde: QMH = caudal mximo horarioK2 = coeficiente de consumo mximo horarioQmd = Caudal medio diario

2.5.4 Coeficiente de consumo mximo horario (k2)

El valor del coeficiente k2, puede calcularse, para el caso de ampliaciones de sistema deagua potable, como la relacin entre el caudal mximo horario, QMH, y el caudal mediodiario, Qmd, registrados durante un perodo mnimo de un ao, sin incluir los das en queocurran fallas relevantes en el servicio.

Para sistemas de agua potable nuevos, el coeficiente k2, es funcin del tamao de lazona, de los tipos de consumo y de las condiciones socioeconmicas de los usuarios.

Los coeficientes k1, k2 y de compensacin sern definidos por laEMAAP-Q para las diferentes zonas de la ciudad y parroquias. Enausencia de esta definicin, se utilizarn los valores propuestos enel Estudio de Ros Orientales (k1 = 1,25 para ciudad y k1 = 1.4 paraparroquias) o en el Plan Maestro de Agua Potable vigente; enproyectos de cierta magnitud la EMAAP-Q podr solicitar unanlisis detallado para la definicin de estos coeficientes.

DOTACIONES EN POBLACIONES RURALES Y

URBANAS DE ACUERDO A NORMATIVA

4.1.1.2 Los sistemas de

abastecimiento de agua potable se

dividen en las categoras indicadas

en la tabla V.1, en funcin de la

confiabilidad del abastecimiento.(IEOS 1)

CATEGORIAS DE LOS SISTEMAS DE

AGUA POTABLE URBANOS (IEOS 1)

IEOS POBLACIONES MAYORES A 1000HBT.

DOTACIONES RECOMENDADAS EN AREA URBANA (IEOS 1)


NIVELES DE SERVICIO EN

ZONAS RURALES (IEOS 2)

Cdigo de practica CPE INEN 5

DOTACIONES RECOMENDADAS EN AREA RURAL (IEOS 2)


VARIACIONES DE LA DEMANDA

4.1.5 Variaciones de Consumo

(> 1000 Hab.- Urbanas)

4.1.5.1 El consumo medio anual diario (Qmed.),

se calcula con la frmula:

Qmd =

Qmd= Consumo medio diario (l/s)

DMF = dotacin media futura (tabla V.3 en l/hab/da)

Pf = Poblacin futura (hbt)

Caudal (consumo) mximo diario (QMD), calcula

con la frmula:

QMD = KMD * QMD

El coeficiente de variacin del consumo mximo

diario (KMD) debe definirse en base a estudios en

sistemas existentes, y aplicar por analoga al

proyecto,caso contrario se recomienda utilizar los

siguientes valores:

KMD = 1,3 - 1,5


El caudal (consumo) mximo horario (QMH), se

determina con:

Caudal mximo horrio (QMH) = KMH * QMD

El coeficiente de variacin del consumo mximo

horario (KMH) debe establecerse en base a

estudios en sistemas existentes, y aplicar por

analoga al proyecto en estudio. En caso contrario

se recomienda utilizar los siguientes valores:

KMH = (2 a 2,3)

4.5 Variaciones de consumo (Poblaciones rurales) (tabla 5.3)

4.5.1 Caudal medio

4.5.1.1 El caudal medio ser calculado con la ecuacin:

Qm = f *(P *D)/86 400

Donde:

Qm = Caudal medio (l/s)

f = Factor de fugas

P = Poblacin al final del perodo de diseo

D = Dotacin futura (l/hte-da)

4.5.2 Caudal mximo diario

4.5.2.1 El caudal mximo diario, se calcular con la ecuacin:

QMD = KMD * Qm

Donde:

QMD = Caudal mximo diario (l/s)

KMD = Factor de mayoracin mximo diario

Qm = Caudal medio

4.5.2.2 El factor de mayoracin mximo diario (KMD) = 1.25, para todos los niveles de servicio.


4.5.3 Caudal mximo horario

4.5.3.1 El caudal mximo horario se calcular con la ecuacin:

QMH = KMH x Qm

Donde;

QMH = Caudal mximo horario (l/s)

KMH = Factor de mayoracin mximo horario

4.5.3.2 El factor de mayoracin mximo horario (KMH) = 3, para todos los niveles de servicio.

4.5.4 Fugas. Para el clculo de los diferentes caudales de diseo, se tomar en cuenta por

concepto de fugas los porcentajes indicados en la tabla 5.4


4.1.5.2 Las dotaciones de agua para procesos industriales y

agroindustriales debe establecerse en base a suficientes datos tecnolgicos.

4.1.5.3 Las dotaciones de agua contra incendios, as como el nmero de

incendios simultneos debe adoptarse segn las indicaciones de la tabla V.4 :


CAUDALES DE DISEO

CAUDALES DE DISEO:

a fin de disear los diferentes componentes del sistema de agua

potable, es necesario calcular los caudales apropiados,

generalmente se trabaja con tres tipos de caudales, as:

1) Caudal medio diario

2) Caudal mximo diario

3) Caudal mximo horario

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