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• Jose Parra

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Universidad De Oriente Núcleo Bolívar Departamento de Ingeniería Civil Cátedra: Ingeniería Sanitaria I.

Profesor: Carlos, Pérez.

Integrantes: Arcia, Yessica C.I. 17.383.064 Roa, Ambar C.I. 14.387.154

Cuidad Bolívar, Septiembre de 2009

Variaciones Periódicas de los Consumos.

En general, la finalidad de un sistema de abastecimiento de agua es la de suministrar eficientemente agua a la comunidad en forma continua a fin de satisfacer razones sanitarias, sociales, económicas y de confort.

Para lograr tales objetivos, es necesario que cada una de las partes que constituyen el sistema satisfaga las necesidades reales de la población; diseñando cada estructura de tal forma que las cifras de consumo y variaciones de las mismas, no desarticulen todo el sistema, sino que permitan un servicio de agua eficiente y continuo.

Los consumos de agua de una localidad muestran variaciones estacionales, mensuales, diarias y horarias. Estas variaciones del consumo está influenciada por diversos factores tales como: tipo de actividad, hábitos de la población, condiciones de clima, etc. Y pueden expresarse en función del Consumo Medio.

Medición de La Variación del Consumo.

La medición se hace en función de:

Consumo Medio Diario Promedio Anual.

Consumo Máximo Diario.

Consumo Máximo Horario.

Definiciones:  Consumo Medio Diario Promedio Anual: Se define como el consumo promedio diario de una población, obtenido en un año de registros expresado en (Lts/ Seg). Se determina con base en la población del proyecto y dotación, de acuerdo a la siguiente expresión: 𝑸𝒎 =

𝑷𝒇 × 𝑫𝒐𝒕𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏(𝑫) 𝟖𝟔. 𝟒𝟎𝟎

Consumo Medio Diario Promedio Anual.

Donde: Qm = Consumo medio diario promedio anual (Lts/Seg). Pf = Población futura (hab.). D = Dotación (Lts/hab./día).

Este consumo Medio Diario Promedio Anual (Qm) puede ser obtenido: 1) Como la sumatoria de las dotaciones asignadas a cada parcela en atención a su zonificación, de acuerdo al plano regulador de la ciudad. 2) Como el resultado de una estimación de consumo per cápita para la población futura del periodo de diseño. 3) Como el promedio de los consumos diarios registrados en una localidad durante un año de mediciones consecutivas.

Ejercicio N° 1. Con la finalidad de calcular el consumo promedio diario anual (Qm), se presenta el siguiente ejemplo: Datos: Población Futura (Pf) = 977 hab. Dotación (D) = 150 Lts/hab/día

Solución: Con la población futura y la dotación, estimada en base al número de habitantes obtenemos:

𝑸𝒎 = 𝟗𝟕𝟕 𝑯𝒂𝒃 × 𝟏𝟓𝟎𝑳𝒕𝒔/𝑯𝒂𝒃/𝑫𝒊𝒂 ⇒ 𝑸𝒎 = 𝟏𝟒𝟔. 𝟓𝟓𝟎 𝑳𝒕𝒔/𝑫𝒊𝒂

𝑸𝒎 = 𝟏𝟒𝟔. 𝟓𝟓𝟎

𝑳𝒕𝒔 𝟏 𝑫𝒊𝒂 × 𝑫𝒊𝒂 𝟖𝟔. 𝟒𝟎𝟎 𝑺𝒆𝒈

𝑸𝒎 = 𝟏, 𝟕𝟎 𝑳𝒕𝒔/𝑺𝒆𝒈

 Consumo Máximo Diario (Qmd): Se define como el consumo del día de máximo consumo de una serie de registros observados durante los 365 días del año.

 Consumo Máximo Horario (Qmh): se define como el consumo en la hora de máximo consumo del día de máximo consumo.

Consumo Máximo Horario.

Relaciones. El Consumo Máximo Diario se determina multiplicando el Caudal Medio Diario y el coeficiente k1 que varía, según las características de la población. 𝑸𝒎𝒅 = 𝑲𝟏 × 𝑸𝒎 1,20 < 𝑲𝟏 < 1,60 Donde: 𝑄𝑚𝑑 = Consumo máximo diario. 𝐾1= Coeficiente de caudal máximo diario. Valor recomendado 𝑲𝟏= 1,25 𝑄𝑚 = Consumo medio diario.

El Consumo Máximo Horario se determina multiplicando el caudal medio diario y el coeficiente 𝐾2 que varía, según el número de habotantes, tal como se presenta en la tabla que se adjunta a continuación 𝑸𝒎𝒉 = 𝑲𝟐 × 𝑸𝒎 2,00 < 𝑲𝟐 < 2,75

Donde: 𝑄𝑚ℎ = Caudal máximo horario en l/s. 𝐾2 = Coeficiente de caudal máximo horario 𝑄𝑚 = Consumo medio diario.

Valores recomendados para 𝑲𝟐 , según las normas INOS. Normas INOS Población 𝑲𝟐 2,75 < 1000 𝟐𝟕𝟓 − 𝟎, 𝟕𝟓𝑷𝑴 1000< Pob < 100.000 𝟏𝟎𝟎 2 Pob > 100.000

De manera general estas definiciones (Qmd, Qmh), una vez relacionadas con el elemento básico conocido “Qm” nos permite hacer previsiones y diseñar en forma capaz aquellos elementos o componentes del sistema de abastecimiento de agua que puedan verse afectados por esas variaciones.

Curva de Consumos Acumulados. Es evidente que existen variaciones horarias en los consumos de agua y que el sistema de abastecimiento o en alguna de sus partes debe satisfacer esta necesidad, se trata de encontrar una relación que determine su proporcionalidad respecto al consumo medio promedio anual, y esto puede hacerse mediante la curva de variaciones horarias del consumo.

Curva Típica de Variaciones Horarias.

𝑸=

𝑽𝒐𝒍 𝒕

El área bajo la curva de variaciones de consumo horario es el volumen de agua consumido en ese intervalo. 𝑸𝟎 + 𝑸𝟏 𝑨𝟏 = 𝑽𝒐𝒍𝟏 = ( ) ∆𝒕 𝟐 La curva de consumos acumulados nos permite fácilmente analizar la situación de funcionamiento del sistema y de los factores de variación de los consumos. El método consiste en graficar las curvas del caudal horario de consumo y del caudal de abastecimiento para el día más desfavorable o de mayor consumo. Determinar en este gráfico las diferencias en cada intervalo entre los volúmenes aportados y consumidos. La máxima diferencia será la capacidad teórica del estanque.

Características: 1) La ordenada en un punto cualquiera de la curva representa el volumen consumido hasta ese instante.

2) La diferencia de ordenada para dos tiempos cualesquiera 𝑡1 y 𝑡2 representa el volumen consumido en ese intervalo.

3) La pendiente de la tangente en un punto representa el gasto en ese instante.

4) La pendiente de la recta entre dos puntos es el gasto medio en ese intervalo.

5) La pendiente máxima de alguna recta tangente a la curva representa el caudal máximo horario.

6) El caudal promedio del día es la pendiente de la recta que une los extremos.

Nota. Si la grafica corresponde al día promedio del año el Caudal promedio será el Qm. Pero si corresponde al día de máximo consumo el caudal promedio será el Qmd.

Influencia de las Variaciones del Consumo Sobre el Sistema. A fin de comprender mejor el funcionamiento de cada elemento y de explicarnos el porqué se aplican factores de diseño diferentes para alguno de sus componentes, es conveniente concebir de una manera esquemática un sistema general de un abastecimiento de agua.

Elementos Del Sistema.

Periodos de Diseño.

Caudal De Diseño.

Fuentes: Reguladas. No Reguladas. Subterráneas.

50 – 100 20 – 50 10 – 15

Qm

Obras de Captación. Líneas de Conducción. Planta de Tratamiento.

20 – 40 20 – 40 10 – 15

Qmd

Estación de Bombeo. Líneas de Impulsión.

10 – 15 20 – 40

Qb

Estanque: Concreto. Metálico.

30 – 40 20 – 30

Qmd o Qb vs Qmh o Qi

Tubería Matriz. Red de Distribución.

20 – 40 30 – 50

Qmh o Qi

a) La Fuente de Abastecimiento: Constituye la parte más importante del acueducto y no debe ni puede concebirse un buen proyecto si previamente no hemos definido y garantizado fuentes capaces para abastecer la población futura del diseño. Para garantizar un servicio continuo y eficiente es necesario que el proyecto contemple una fuente capaz de suplir el agua requerida para el día más crítico (Día de Máximo Consumo).

b) La Obra de Captación: Sera dependiente del tipo de fuente y de las características particulares.

c) La Línea de Aducción: Definida como la tubería que conduce agua desde la obra de captación hasta el estanque de almacenamiento, debe satisfacer condiciones de servicio para el día de máximo consumo, garantizando de esta manera la eficiencia del sistema.

d) El Estanque de Almacenamiento: Generalmente es elemento intermedio entre la fuente y la red de distribución. De su funcionamiento depende que pueda proyectarse y ofrecerse un servicio continuo a la comunidad. Existiendo variaciones de consumo para las diferentes horas de un día cualquiera, la tubería que suministra a las edificaciones (Red) debe ser capaz

de conducir el máximo gasto que una determinada zona demande en cualquier instante.

e) En la estación de Bombeo: Interviene una variable adicional que es el número de horas de bombeo, por lo cual al considerar el crecimiento poblacional en el periodo de diseño, el factor asumido para el caso del día de máximo consumo pudiera ser absorbido mediante una variación del tiempo de bombeo para el día critico, logrando diseños más económicos.

𝑸𝒃 = 𝑸𝒎 ×

𝟐𝟒 𝑵

6 horas < N< 18 horas

f)

Para le Red de Distribución: Se debe considerar u factor 𝑲𝟐 dependiendo de las horas de máximo consumo que garantice la eficiencia del servicio. 𝑸𝒎𝒉 = 𝒌𝟐 × 𝑸𝒎 Adicionalmente también deberá contemplarse una condición, de análisis para el caso de incendio, para lo cual debe determinarse el factor 𝐾3 en base de un análisis de probabilidad de ocurrencia de incendio con distintas horas de consumo más el gasto requerido para atender la contingencia de incendio. 𝑸𝑰 = 𝑲𝟑 𝑸𝒎 + 𝑰

I

Unidad

10

16

32

Población

5.000 a 20.000

Lts

20.000 a 50.000

> 50.000