cálculo de poblaciones y su dotación

7/24/2019 Clculo de Poblaciones y su Dotacin

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TRABAJO ESCALONADOPARTE 1


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SISTEMAS DE AGUA Y ALCANTARILLADO

Facultad De Ingeniera Civil Y AMBIENTAL

ASIGNATURA:

DOCENTE :

CICLO :

ALUMNO :


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NDICEI. INTRODUCCIN........................................................................................................... 3II. OBJETIVOS ............................................................................................................ 4

III. PROCEDIMIENTO................................................................................................. 43.1. DESCRIPCIN DE LA CIUDAD ................................................................................. 4

3.1.1. TOPOGRAFA: ................................................................................................ 4

3.1.2. CLIMA:........................................................................................................... 4

3.1.3. ACTIVIDAD ECONMICA: .............................................................................. 4

3.1.4. SERVICIOS PBLICOS. .................................................................................... 5

3.2. DETERMINACIN DEL PERIODO DE DISEO .......................................................... 5

3.3. DETERMINACIN DE LA POBLACIN FUTURA ....................................................... 8

3.3.1. MTODO ARITMTICO ................................................................................... 8

3.3.2. MTODO GEOMTRICO .................................................................................. 9

3.3.3. MTODO DE INTERS SIMPLE ....................................................................... 10

3.3.4. MTODO DE INTERS COMPUESTO .............................................................. 11

3.4. DOTACIN........................................................................................................... 13

3.4.1. DOTACIN PARA USO DOMESTICO: ............................................................ 133.4.2. DOTACIN PARA USO PBLICO Y PARA OTROS USOS ................................. 14

3.4.3. DOTACIN PER-CPITA: .............................................................................. 15

3.5. VARIACIONES DE CONSUMO............................................................................... 15

3.5.1. CONSUMO MEDIO DIARIO (Qm).................................................................. 15

3.5.2. CONSUMO MXIMO DIARIO ....................................................................... 15

3.5.3. CONSUMO MXIMO HORARIO (QMH) ........................................................ 16

3.6. EXPANSIN FUTURA ........................................................................................... 17

3.6.1. DENSIDAD ACTUAL (Da)............................................................................... 17

3.6.2. REA DE EXPANSIN ................................................................................... 17

IV. CONCLUSIONES.................................................................................................. 18

V. BIBLIOGRAFA.................................................................................................... 18


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I. INTRODUCCIN

En un estudio de abastecimiento de agua y alcantarillado para una determinada ciudad,se necesita realizar diferentes etapas, como es la de determinar el Caudal Medio deconsumo de la poblacin al cual se remitir este trabajo, conociendo previamente elconsumo Per-cpita que vendra a ser el consumo total por persona por da en la poblacin; juntamente con la Poblacin proyectada o futura.

Cabe mencionar que la poblacin a la cual hacemos referencia para hallar el CaudalMedio, es la poblacin Urbana ya que el abastecimiento de agua y alcantarillado serealizar al nivel de ciudad y no de zonas rurales, para este caso se procede de la mismamanera teniendo en cuenta la informacin de la poblacin rural. Para el caso de estetrabajo se utilizar solamente la poblacin urbana.

En lo que concierne al consumo Per-cpita, existe el criterio de hallarse mediante loestipulado por el Reglamento Nacional de Edificaciones, el cual fija dotaciones paradiferentes casos, estando ligado ste a las diferentes cantidades de poblacin y clima dela zona a abastecer. Tambin existe la posibilidad de ajustarnos a lo estipulado por elMINSA (localidades menores de 2000 habitantes) que recomienda dotaciones, segn laregin en la que se encuentra la ciudad (costa, sierra o selva). Y una tercera posibilidadde hallar el consumo Per-cpita es tendiendo a lo real, realizando un estudiosocioeconmico del consumo en la zona. Para el presente trabajo se tom el criterio deutilizar un consumo real estimado con un anlisis social basado en la investigacin y laexperiencia; evitando de esta manera la excesiva dotacin recomendada o estipulada enel RNE, que se basa ms en experiencias costeas y/o capitalinas.Estas aclaraciones se las hace por ser necesaria, para evitar malos entendidos en lacomprensin del presente trabajo, que tiene orientaciones a la formacin profesional.


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II. OBJETIVOS

o Determinar la poblacin futura de la ciudad a abastecer de agua y alcantarillado, para el periodo de diseo, utilizando los diferentes mtodos analticos que se danms adelante.

o Determinar el consumo per - cpita de la poblacin.

o Determinar el Caudal Medio de la poblacin.

o Determinar el Caudal Mximo Diario y Horario.

o Determinar el rea de expansin futura de la ciudad.

III. PROCEDIMIENTO

3.1. DESCRIPCIN DE LA CIUDADPor cuestiones acadmicas se proceder a tomar caractersticas no reales, de unaciudad ficticia, para que en base a stas se pueda desarrollar el trabajoencomendado. En primer lugar se va a considerar una ciudad urbana, para efectosde diseo recomendado por el docente.

3.1.1. TOPOGRAFA:Para laciudaden estudio se va a considerar una elevacin aproximadade 3,350 msnm, con una extensin de 103 hectreas, las caractersticas delterreno en que se plantear el proyecto son:

El terreno es de suelo arcilloso.

Relieve irregular, accidentado.

3.1.2. CLIMA:La ciudad en estudio presentapresenta un clima templado fro variado, conlluvias en la temporada de calor (diciembre a abril). La temperatura mediamxima es de 23C (68F) y la mnima de 13C (51 F).

3.1.3. ACTIVIDAD ECONMICA:La principal actividad econmica de esta ciudad es el comercio y tienecomo actividades secundarias la agricultura, ganadera, entre otrasactividades menores que no presentan relevancia significativa debido aque suelen ser peridicas.


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3.1.4. SERVICIOS PBLICOS.Dentro de los ms importantes tenemos:

Consejo municipal. Mercado de abastos.

Puesto de la polica nacional del Per. Colegios, primarios y secundarios. Hoteles, restaurantes, Hospital, etc.

3.2. DETERMINACIN DEL PERIODO DE DISEO

Este parmetro es probablemente uno de los ms importantes para todo tipo de

proyecto.Se define como el tiempo que en que un proyecto cumplir eficientemente con suobjetivo en un 100%, para lo cual es necesario tener una serie de alcances, loscuales se cimientan en el conocimiento del aspecto socio-econmico de la poblacin beneficiaria del proyecto.

El alcance econmico es inherente a la zona de estudio con sus posibles planes dedesarrollo y se complementa con impactos que l mismo generar.

Para la cuantificacin de dicho parmetro, teniendo en cuenta el aspecto

socio- econmico, se conoce algunos alcances dados cuando no se dispone deinformacin, entre otros tenemos: Lo vertido en el RNE. Lo alcanzado en algunos textos.

Solamente para el aspecto social, se tiene un alcance que es importante tomarloen cuenta:

Tabla N 01. PERIODO DE DISEO SEGN MTODO DE INTERS COMPUESTO.

Tasa de Crecimiento segnMtodo de I. C. (%)

PERIODO DE DISEO (en aos)Prom.

2 10 - 20 15

El periodo ptimo de diseo es el tiempo de duracin de todos los elementos quecomponen el Proyecto. Este parmetro est sujeto a varios factores tcnicos,

sociales y econmicos, por ello es bueno basarse en la teora desarrollada por


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algunos autores para poder determinar un tiempo de diseo adecuado, algunos deestos factores son:

La vida til de las estructuras, que est en funcin de la resistencia fsicadel material que lo constituye y el desgaste que sufren estas.

El estudio de factibilidad, que depende primordialmente del aspectoeconmico. El crecimiento poblacional, que es un factor muy importante porque

incluye posibles cambios en el desarrollo industrial y comercial de lacomunidad ya que pueden variar los ndices econmicos.

Generalmente los sistemas se disean y se constituyen para satisfacer una poblacin mayor que la actual.

Calculo del periodo de diseo en base al mtodo para clculo de poblaciones de IntersCompuesto:

Formula:

= +( ) =

Donde:Pf: poblacin futuraPi: poblacin inicialTf: ao final para el cual se calculara la poblacinTi: ao inicialr: tasa de crecimiento segn el mtodo de inters

compuesto

Cuadro N 01. Datos censales asignado por el docente

CENSOAO POBLACIN1950 69871960 78541970 86321980 80151990 98752000 108752010 12350


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Calculo de la tasa de crecimiento promedio ( )

-CENSOAO POBLACIN T=(Tf -Ti) 1/T (Pf/Pi)1950 6987 --- --- ---

1960 7854 10 0.100 1.1241970 8632 10 0.100 1.0991980 8015 10 0.100 0.9291990 9875 10 0.100 1.2322000 10875 10 0.100 1.1012010 12350 10 0.100 1.136

= [ . .] = . = [ . .] = . = [ . .] = . = [ . .] = . = [ . .] = .

= [ ..] = .

Se puede observar que r 3 tiene un valor negativo, proveniente de la disminucin de la poblacin en el ao 1980, se puede pensar que en algn momento esto podra volver arepetirse o tambin podra ser que la poblacin no sufra ningn tipo de disminucin; encualquier caso lo ms conveniente sera asumir que la poblacin seguir en aumento yaque de este modo se lograra cubrir las necesidades de manera satisfactoria para ambas posibilidades. Por lo tanto se proceder a calcular la tasa de crecimiento promedio de lasiguiente manera:

=0.0118 10 + 0.0095 1050 = 0.0111 = 1.110%

Luego para r prom =1.11 se tiene que en la tabla N 01 le corresponde un periodo de diseo de 20a 30 aos, por lo que se asumir un valor de20 aos para el per iodo de diseo de la ciudad enestudio.


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3.3. DETERMINACIN DE LA POBLACIN FUTURA

Tomando como base los datos censales asignados por el docente, se proceder adeterminar la poblacin futura utilizando los mtodos analticos que seresumen a continuacin:

3.3.1. MTODO ARITMTICO

= + Donde:

Pf: poblacin futura Pi: poblacin inicialTf: ao final para el cual se calculara la poblacin

Ti: ao inicial Ka: tasa de crecimiento aritmtico

APLICACIN DEL MTODO

CENSOAO POBLACIN T=(Tf -Ti) P=(Pf -Pi) Kai=P/T (Kai)(T) 1950 6987 - - - -1960 7854 10 867 86.700 867

1970 8632 10 778 77.800 7781980 8015 10 -617 -61.700 -6171990 9875 10 1860 186.000 18602000 10875 10 1000 100.000 10002010 12350 10 1475 147.500 1475

T = 60 (kai)(T) = 5363

Calculo de la poblacin actual (2016):

= + = + = .

89.383Ka = =


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Para el periodo de diseo de 20 aos, ao horizonte 2036:

= , = , = .

= + = + .

= . 3.3.2. MTODO GEOMTRICO

= = ( )/

Donde: Pf: poblacin futura Pi: poblacin inicialTf: ao final para el cual se calculara la poblacinTi: ao inicial

Kg: tasa de crecimiento geomtrico

APLICACIN DEL MTODO

CENSOAO POBLACIN T=(Tf -Ti) Ln(Pf/Pi) Kgi=Ln(Pf/Pi)/T Kgi*T 1950 6987 - - - -1960 7854 10 0.117 0.0117 0.1171970 8632 10 0.094 0.0094 0.0941980 8015 10 -0.074 -0.0074 -0.0741990 9875 10 0.209 0.0209 0.2092000 10875 10 0.096 0.0096 0.0962010 12350 10 0.127 0.0127 0.127

60 0.570

= Kig TT = 0.0094934 Calculando poblacin actual (2016):

= = . = . Para un periodo de diseo de 20 aos, ao horizonte 2036:


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= , = , = .

= =

. = .

3.3.3. MTODO DE INTERS SIMPLE

= + ( ) = ( )

Donde: Pf: poblacin futura Pi: poblacin inicialTf: ao final para el cual se calculara la poblacinTi: ao inicialr: tasa de crecimiento segn el mtodo de inters

simple

APLICACIN DEL MTODO

CENSOAO POBLACIN Pi(Tf-Ti) (Pf-Pi) Kisi=(Pf-Pi)/Pi*T Kisi*T 1950 6987 - - - -1960 7854 69870 867 0.0124 867.0001970 8632 78540 778 0.0099 778.0001980 8015 86320 -617 -0.0071 -617.0001990 9875 80150 1860 0.0232 1860.0002000 10875 98750 1000 0.0101 1000.0002010 12350 108750 1475 0.0136 1475.000

522380 5363.000

= Kisi TT = 0.01027 Calculando poblacin actual (2016):

= +( ) = ( + . )


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= . Para un periodo de diseo de 20 aos, ao horizonte 2036:

= , = , = .

= +( ) = ( + . ) = . . 3.3.4. MTODO DE INTERS COMPUESTO

= +( ) = ( )

Donde: Pf: poblacin futura Pi: poblacin inicialTf: ao final para el cual se calculara la poblacinTi: ao inicialr: tasa de crecimiento segn el mtodo de inters

compuesto


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APLICACIN DEL MTODO

CENSOAO POBLACIN (Tf-Ti) LN(Pf/Pi) Kici=LN(Pf/Pi)/T Kici*T

1950 6987 - - - -1960 7854 10 0.1170 0.0117 0.1171970 8632 10 0.0945 0.0094 0.0941980 8015 10 -0.0742 -0.0074 -0.0741990 9875 10 0.2087 0.0209 0.2092000 10875 10 0.0965 0.0096 0.0962010 12350 10 0.1272 0.0127 0.127

60 0.570

= Kic TT = 0.01027 Calculando poblacin actual (2016): = +( ) = + . = .

Para un periodo de diseo de 20 aos, ao horizonte 2036:

= ,

= ,

= .

= +( ) = + . = . POBLACIN A UTILIZAR

EN LOS CLCULOSPOSTERIORES

POBLACIN A UTILIZAREN LOS CLCULOS

POSTERIORES


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3.4. DOTACIN.

La dotacin representa la cantidad de agua necesaria para el desarrollo adecuadode las actividades de una poblacin, y est dada en litros por habitantes por da

(l/h/d); incluyendo en ella los consumos correspondientes al domstico,comercial, industrial, pblico y otros usos.

El consumo de agua de una poblacin es variable, porque se ve afectado pordiversos factores que deben ser analizados como por ejemplo:

Los factores econmicos sociales, los cuales influyen directamente sobre elconsumo de agua, en este caso la poblacin est econmicamente solventada por el comercio, siendo la agricultura y ganadera actividades secundarias locual nos da a entender que necesita agua para regados.

El tamao de la localidad, determinndose que el consumo de agua per cpitaaumenta con el tamao de la comunidad.

Las medidas de control y medidas de agua, comprobndose que en viviendasque poseen medidor de agua el consumo es menor que las que no poseenmedidor.

Segn las normas tcnicas nos indica el siguiente cuadro de dotaciones

Tabla N 02. Dotaciones segn la poblacin a abastecer

POBLACIN CLIMAFRIO CLIMACLIDO/TEMPLADO2000 - 10000 120 lt/hab./da 150 lt/hab./da

10000 - 50000 150 lt/hab./da 200 lt/hab./da

> 50000 200 lt/hab./da 250 lt/hab./daFUENTE RNE.

Por tanto convendra asumir una dotacin de 150 lt/ hab. /da, por la simple raznde encontrarse dentro del rango establecido por la organizacin mundial de lasalud y el R.N.E. Pero la dotacin que se va a utilizar para la ciudad en estudio secalcular mediante un anlisis ms detallado en base al tipo de uso que se indicarms adelante.

3.4.1. DOTACIN PARA USO DOMESTICO:Asumiendo un rea de lote de hasta 200 m2 para viviendas unifamiliares, pordato de la prctica se tiene 36 ha que hace un total de 360 000 m2; y segn elRNE se tiene una dotacin de 1500 l/d para lotes de hasta 200 m2, con lo cual se

tendr:


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360000200 1500 = 2700000 / 3.4.2. DOTACIN PARA USO PBLICO Y PARA OTROS USOS

En el siguiente cuadro se realiza el clculo de dotaciones para diferentes tiposde uso, tomando en cuenta valores recomendados por el RNE.

DOTACIONES POR TIPO DE USO SEGN RNE

TIPO DE USO DOTACIN (segn RNE) CANTIDADCONSUMOPOR TIPO

DE USO (l/d)

COLEGIOS 50 L/ da por persona 800

PERSONAS 40000REAS VERDES 2 L / da por m2 22400 M2 44800HOSPITALES 600 l/da por cama 300 CAMAS 180000

MUNICIPALIDAD 6 L/da por m2 4398 M2 26388COMISARA 6 L/da por m2 3600 M2 21600MERCADO 15 L/ da por m2 10000 M2 150000

CEMENTERIO 2 L / da por m2 6400M2 12800LOCAL

COMERCIAL 6 L/da por m2 5600 M2 33600

RESTAURANTS

hasta 40m2: 2000L/da - 0

desde 41 - 100m2

: 50L/da/m2

- 0mayor de 100 m2: 40 L/ da/m2 9600 M2 384000PARQUE

ESTACIONAMIENTO 2 L / da por m2 18000 M2

36000DISCOTECAS 30 L/da por m2 4200 M2 126000

BARES

hasta30 m2: 1500 L /da -- 0de 31 -60 m2: 60 L /da/m2 -- 0de 61 - 100m2: 50L/ da/m2 -- 0mayor de 100 m2: 40 L/ da 4800 M2 192000

GASOLINERA 300 L/dia por surtidor6

SURTIDORES 1800LAVADOS

AUTOMOTRIZ NOAUTOMATICO

8000 L por unidad de lavado 4 UNIDADESDE LAVADO32000

HOTEL 500 L/da por dormitorio 100 CAMAS 50000CONSUMO

TOTAL 1330988

CUADRO N 01. DOTACIONES PARA USO PBLICO Y OTROS USOS COMPLEMENTARIOS.


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3.4.3. DOTACIN PER-CPITA:

La dotacin per cpita se obtendr de la siguiente manera:

. =

. = 2700000 +1330915790 . = 2

3.5. VARIACIONES DE CONSUMO

3.5.1. CONSUMO MEDIO DIARIO (Qm)

Es el promedio de los gastos diarios durante un ao de registros expresados enlt/seg.

Representado por la siguiente expresin:

Entonces: = . = 46.655 / 3.5.2. CONSUMO MXIMO DIARIO

Se denomina as al gasto mximo que se gener en un da determinado durantetodo un ao.


slt s xhoras

diahablt Dotacin xhab PoblacinQm / 360024

//


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mmd QkdmcQ .

Donde:

kdmc : Coeficiente de variacin diaria =1.3

Entonces: = 1.346.655 = 60.652 / 3.5.3. CONSUMO MXIMO HORARIO (QMH)

Es el gasto mximo de agua que se generan en una hora registrado en el da demximo gasto mediante observaciones medidas durante un ao.


mmh QkmhQ .

Donde:

kmh : Coeficiente de variacin horaria y tiene lossiguientes valores:

Para Poblaciones de 2,000 a 10,000 Habitantes= 2.5

Para Poblaciones mayores a 10,000 Habitantes = 1.8

Por lo que para este caso Kmh =1.8

Entonces: = 1.860.652 = 109.174 / Cuadro N 02. Resumen de valores obtenidos:

t f P mQ md Q mhQ

20 aos 15790 hab. 45.655 l/s 60.652 l/s 109.174 l/s


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3.6. EXPANSIN FUTURA

3.6.1. DENSIDAD ACTUAL (Da)

= Donde:Da: densidad actualPa : poblacin actualAa: rea actual

Para la poblacin calculada anteriormente de 13071 al ao 2016 y para un reade 70.25 ha obtenida del plano adjunto se tendr:

= 1307170.25 = 186.06 187 3.6.2. REA DE EXPANSIN

=

Donde:Pf: poblacin futuraPa: poblacin actualA: rea de ExpansinDf: Densidad (hab/Ha)

Entonces despejando A y remplazando valores se tendr:

= = 15790 13071187 = 14.54


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IV. CONCLUSIONES

La poblacin futura para el ao 2036 se obtuvo mediante el uso de cuatromtodos cuyos valore son:

- Mtodo aritmtico . - Mtodo geomtrico hab.

- Mtodo de inters simple .

- Mtodo de inters compuesto 15790 hab.

La poblacin en estudio tendr una dotacin per cpita de255.287 / La poblacin en estudio tendr un caudal medio de46.655 / La poblacin en estudio tendr un caudal mximo diario de60.652 / La poblacin en estudio tendr un caudal mximo horario de109.174 La poblacin en estudio tendr un rea de expansin de14.54

V. BIBLIOGRAFA Abastecimiento de Agua - Pedro Rodrguez.

Reglamento Nacional de Edificaciones.

Metclf and Eddy; Ingeniera de las Aguas Residuales; Mc Graw Hill; Mxico 1995.

Sistema de abastecimiento por gravedad sin tratamiento Roger Agero Pittman

cálculo de poblaciones y su dotación

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