Caudal de diseño de una ciudad ficticia(1)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE

INGENIERÍA CIVIL TRABAJO Nº 01

CURSO:

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

DOCENTE: ALUMNOS:

AÑO:

Ing. ALFONSO AGUIRRE NOVOA CHILÓN CHILÓN, Luis. MENDOZA LINARES, César Augusto. NARVAEZ ALCANTARA, Dany Antonio. ORTIZ BARBOZA, Luis.

CUARTO

CICLO:

VIII

Cajamarca, julio de 2013 

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ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

I. INTRODUCCION

Hoy en día en nuestro país debido al crecimiento de la población que cada vez este va más en aumento por lo que gente requiere los servicios básico para poder tener una mejor nivel de vida entre las cuales la más importante tenemos el “abastecimiento de agua y alcantarillado”, de allí que nace la preocupación de la ingeniería por hacer el estudios de esos servicio para poder satisfacer a la población. En el presente trabajo de “abastecimiento de agua y alcantarillado” se tendrá una ciudad ficticia el cual necesite de este servicio básico para lo cual se tendrá que calcular los diversos parámetros básicos de diseño que se necesitan para abastecer de este servicio así como: población de diseño, tasa de crecimiento, periodo de diseño, área futura, dotación per cápita, etc. Además se realizara un pequeño trabajo de investigación que consiste en tomar lecturas del medidor de casa durante tres días como mínimo (viernes, sábado, domingo) ,para obtener la dotación doméstica, mientras que para otros usos se tomara en cuenta el R.N.C. Debemos tener en cuenta que para un trabajo profesional solo se realizara con el R.N.C o todo trabajo investigación, pero para nuestro caso tendremos que combinar ambos por el factor tiempo. II. OBJETIVOS II.1. GENERAL 

Determinar el caudal de diseño de una ciudad ficticia.

II.2. ESPECIFICOS 

Elaborar un plano de una ciudad ficticia con un área de 30 Ha para viviendas, con área adicional para otros usos.



Determinar los parámetros básicos de diseño. o

Determinar el periodo de diseño.

o

Estimar la población.

o

Densidad poblacional, dotación doméstica, y caudal de diseño.

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ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL III. ANTECEDENTES

Para este trabajo se tendrá en cuenta que estamos tomando una ciudad ficticia que se necesita abastecer de agua y alcantarillado y que este es una primera parte de todo un trabajo de “abastecimiento de agua y alcantarillado”. En esta primera parte se realizara los caculos de los parámetros de diseño que nos servirán más adelante para la captación de un manantial, líneas de conducción y almacenamiento, sistemas de distribución, y la red de alcantarillado. IV. ALCANCES 

En esta primera parte del trabajo se tendrá los alcances del docente (ciudad ficticia, información poblacional censal)



la CIUDAD FICTICIA, está compuesta de 36 Has solamente de viviendas, distribuidas de la siguiente forma: o o o o

10 Ha, de manzanas de 120 x 120 m. 10 Ha, de manzanas de 100 x 100 m. 8 Ha, de manzanas de 80 x 80 m. 8 Ha, de manzanas de 60 x 60 m.

NOTA.-Así mismo debe completarse con un área adicional para usos

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

Área futura se proyectara con un área mínima de 8 Ha destinadas solamente para viviendas, la cual se incrementará con las áreas complementarias u otros usos.



Información poblacional censal La población para el presente año 2012 (Población Actual) y la población futura (para el periodo de diseño), se determinarán haciendo uso del siguiente Censo y utilizando los siguientes métodos para le estimación de la población: o

Crecimiento aritmético.

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Crecimiento geométrico.

o

Interés simple.

o

Interés compuesto. CENSO

POBLACION

1952

1245

1965

3568

1972

4587

1987

5896

1996

6985

2007

5632

V. JUSTIFICACIÓN

Se estima que el presente trabajo está justificado de acuerdo a los cálculos y basados dentro de los parámetros establecidos por el Reglamento Nacional De Construcciones (R.N.C). La metodología utilizada es combinando el Reglamento Nacional De Construcciones y pequeñas investigaciones por parte del alumno VI. REVISION DE LITERATURA VI.1.

PERIODO DE DISEÑO:

Es el tiempo en el cual la estructura funciona eficientemente, dependiendo de la tasa de crecimiento poblacional, puesto que para crecimientos lentos de la población serán necesarios periodos de diseño largos, mientras que para crecimientos violento el periodo de diseño serán cortos.

-

Según el RNC: Para poblaciones entre 2000 y 20000hab: Periodo diseño ≤15

años Para poblaciones más de 20000hab: Periodo de diseño ≤15 años

-

Según la tasa de crecimiento del método del interés compuesto: Tasa de Crecimiento según Método de I. C. (%) 2

VI.2.

PERIODO DE DISEÑO (en años) Prom. 25 a más 30 20 - 30 25 10 -20 15

ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN:

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ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Para la estimación de la población existen diferentes modelos, las que usaremos para este trabajo se usara el modelo matemático dentro de los cuales se usaran los siguientes métodos. a. Método aritmético: Para este método se supone la tasa de crecimiento poblacional constante.  P   f  

 P i + k  A (T   f  

=

=

T i )  K  A

−

− P i T   f   − T i

 P    f  

Dónde: Pi : Población inicial en miles Pf  : Población final en miles T i : Tiempo inicial en años T f  : Tiempo final en años K  A : Tasa de crecimiento

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

 Ln( P   f   ) − Ln( P i )

= P i * e k  (T  −T  )  K  = G

  f  

i

G

T   f  

− T i

Dónde: Pi : Población inicial en miles Pf  : Población final en miles T i : Tiempo inicial en años T f  : Tiempo final en años K G : 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.  P   f  

 P i + P i × K  IS  ×(T   f  

=

T i )  K  IS 

−

=

 P   f  

 P i

−

 P i (T   f  

T i )

−

Dónde: Pi : Población inicial en miles Pf  : Población final en miles T i : Tiempo inicial en años T f  : Tiempo final en años K IS : 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. 1

 P   f  

= P i (1 + K  IC  )

T   f   −T i

  P   f     (T   K  IC  =    P        i  

  f  

−T i )

−1

Dónde:

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VI.3.

DENSIDAD DE POBLACIÓN:

Viene dada por la relación:

Según en R.N.C para las viviendas pueden tener una categoría del tipo uni o multifamiliar (Limbo 330 Per/ha) Dp> 330 hab/Ha --- Multifamiliar Dp< 330 hab/Ha --- Unifamiliar VI.4.

DOTACION:

Es la cantidad de agua que se le proporciona a una población para satisfacer sus necesidades. Estas dotaciones estarán dadas de acuerdo al Reglamento Nacional de Construcciones (RNC) y también se le calculara de acuerdo a una investigación. •

Consumo Doméstico :

Según R.N.C considera que dentro de una misma ciudad, el consumo doméstico varia ligeramente. Para nuestro caso la dotación doméstica se hallará mediante la lectura de nuestro medidor de casa 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 R.N.C. Con respecto a su área útil y al servicio que se ofrece. Dotación Otros usos Cantida Unidad Plaza de Armas 2.00 L/m2/d Hotel 500.00 L/Dor./d Iglesia 0.50 L/m2/d Municipalidad 6.00 L/m2/d Hospital 600.00 L/Cam./d

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50.00 50.00 50.00 1.00 2.00 15.00

L/Pol./d L/Alum./d L/Alum./d L/Esp./d L/m2/d L/m2/d

Dotación Per Cápita:

Está expresado mediante la siguiente relación: Dotación = (Consumo Doméstico + Consumo otros usos)*(5-10)%  perdidas Percapita Población de Diseño

VI.5.

CAUDAL DE DISEÑO

El conocimiento de esta información es de gran importancia en el diseño para el logro de estructuras funcionales, dentro de los lapsos económicamente aconsejables. Los factores que afectan el consumo son el tipo de comunidad, factor socioeconómico, factores meteorológicos, etc. 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 Per Cápita, expresado en L/seg. Dicho caudal es utilizado para diseñar el Reservorio y el tanque de almacenamiento. Qm

=

 P T  × Dot . PC  86400

Dónde: 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 día de máximo consumo de una serie de registros observados durante los 365 días del año, dicho caudal es utilizado para diseñar Captaciones, Línea de Conducción y Plantas de Tratamiento: Qmáx.d 

=

Qm

×

K 1

Dónde: Qm: Caudal medio

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ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL K 1: Coeficiente de variación diaria NOTA:

Según RNC: 1.2 < K 1 < 1.5 Considerándose: K 1 = 1.2 para ciudades grandes K 1 = 1.5 para ciudades pequeñas C. CAUDAL MÁXIMO HORARIO (Qmax.h):

El caudal máximo horario Qmax.h, se define como el valor máximo hora a hora de máximo consumo de ese día, dicho caudal es utilizado para diseñar la Línea de Aducción, Línea de Distribución, Redes de Alcantarillado.

 Qm ×  K  Qmáx h =   Qm ×  K  2

.

,

 K 3

= k 1 × K 2

3

K 3 K 2

para Viviendas Unifamiliares para Viviendas Multifamiliares

Dónde: Qmáx.h : Caudal Máximo Horario en L/seg Qm : Caudal Medio K 3 : Coeficiente de Reajuste K 1 : Coeficiente de variación diaria K 2 : Coeficiente de variación horaria

Según el RNC. Para: Poblaciones ≥ 10 000 Hab K 2 =1.8 Poblaciones < 10 000 Hab K 2 =2.5 →

→

La elección de la fórmula a utilizar para Q máx.h depende de la densidad de población. VII.

PROCEDIMIENTO / RESULTADOS

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VIII.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES:

En la primera parte del trabajo de abastecimiento de agua y alcantarillado se logró determinar lo siguiente: 



Caudal de diseño - Consumo total o caudal medio: 15.61 Lt/seg. - Dotación per cápita: 136.67 L/p/d - El caudal máximo diario: 20.29 Lt/seg. - El caudal máximo horario es de 39.01 Lt/seg. Parámetros de diseño  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 53.38 Has  El Periodo de Diseño es de 15 años.  La población para el año 2013 es de 6479 hab.  La población para el año 2028 es de 9866 hab .  Densidad poblacional - Densidad población actual: 460 Hab/Ha - Área actual: 30 Ha - Densidad población futuro: 461.3 Hab/Ha - Área futura: 12.8 Ha

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ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 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: •

Se recomienda que para trabajos profesionales los parámetro básicos para determinar el caudal de diseño se realizara basándose en el R.N.C. o bien solamente investigación pero no se trabajar con ambas.

•

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.

•

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.

IX.

BIBLIOGRAFIA

Páginas web

- http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Agua_potable_y_abastecimiento %C3%BA&oldid=51599252»

- www.virtual.unal.edu.co/cursos Libros y separatas

-

Separata de Abastecimiento de Agua y Alcantarillado Ing. Gaspar Méndez Cruz Apuntes de la clase de abastecimiento de agua y alcantarillado. Reglamento Nacional de Construcciones

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