TALLER 2: CALCULO DE LOS ELEMNTOS DE UN ACUEDUCTO UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA CIVIL SISTEMAS DE ACUEDUCTOS SAN JOSE DE CUCUTA 2013 INTRODUCCION El presente trabajo está basado en las normas técnicas de la RAS 2000 para el cálculo de caudales máximos diarios y horarios, caudales mínimos diarios y horarios, definiendo el nivel de complejidad basándonos en datos tales como la población o su ubicación en metros sobre el nivel del mar. Teniendo estos datos, procederemos a conocer hasta que años serán funcionales los elementos del acueducto, dependiendo de la demanda que haya en la población, asumiendo unas poblaciones futuras. OBJETIVOS o Plantear un proyecto para la optimización y, de ser necesario, la ampliación del sistema o Determinar la relación entre caudal máximo horario y caudal máximo diario o Hallar la relación entre el caudal máximo diario y caudal mínimo horario TALLER Durante el mes de noviembre de 2012 la cantidad de agua suministrada a la población fue de 509230 m3 y los datos de facturación del mismo mes se resumen en el siguiente cuadro: USO ESTRATO SUSCRIPTORES CONSUMO COBERTURA HAB/SUSCRIPTORES CON MEDICION FACTURADO % 3 (m /mes) Residencial 1 2 3 4 5 Comercial Industrial Institucional 1600 1800 1300 500 120 385 82 37 72000 97200 62400 24000 7200 30800 7790 12959 50 70 90 100 100 6 6 5 4 4 Los estudios sobre los proyectos a desarrollar en el municipio han concluido que la tasa de crecimiento geométrico de la población que se puede esperar durante los próximos 10años es del 5%. Después de este gran crecimiento se estima que la tasa promedio de la población será del 3%. La capacidad de cada uno de los componentes del sistema de acueductos es: Bocatoma: 500 lps Aducción bocatoma-desarenador: 250 lps Desarenador: 180 lps Aducción desarenador-planta: 200 lps Planta tratamiento: 160 lps Usted debe plantear un proyecto para la optimización y, de ser necesario, la ampliación del sistema indicando en forma clara y precisa los siguientes valores: o Horizonte de proyecto o Capacidad de cada uno de los elementos del acueducto o Año en que deberá entrar en operación Para cada uno de los siguientes 10años indicar: o Dotación neta o Dotación bruta o Porcentaje de pérdidas o Población atendida o QMáxD o QMaxH y demás valores que considere pertinentes 2. una población que cuenta en la actualidad con 10000 habitantes tiene un consumo máximo diario de 2000 m3. Se han hecho mediciones a la salida del tanque de almacenamiento, consistentes en determinar el caudal máximo (lps) que se ha registrado en lapsos de 3h con los siguientes resultados: LAPSO CAUDAL(lps) 0-3 12 3-6 31 6-9 44 9-12 46 12-15 38 15-18 20 18-21 27 21-24 13 1. Determinar el factor k2,( relación entre caudal máximo horario y caudal máximo diario) 2. Determinar el factor k3, (relación entre el caudal máximo diario y caudal mínimo horario) 3. Para qué sirve determinar el caudal máximo horario 4. Para que servirá la determinación del caudal mínimo horario. O este valor no tiene ninguna importancia USO ESTRATO SUSCRIPTORES CON MEDICION CONSUMO FACTURADO (M3/MES) COBERTURA % HAB/SUSCRP SUSCRIPTORES TOTAL POBLACION TOTAL 1 2 3 4 5 1600 1800 1300 500 120 385 82 37 72000 97200 62400 24000 7200 30800 7790 12950 314340 50,00% 70,00% 90,00% 100,00% 100,00% 6 6 5 4 4 3200 2571,43 1444,45 500 120 19200 15428,58 7222,25 2000 480 POBLACION TOTAL APROX. COBERTURA Residencial Comercial Industrial Institucional Total B M M-A A NIVEL DE COMPLEJIDAD SEGÚN LA RAS <2500 hab 2501<X>12500 hab 12501<X>60000 hab >60000 hab Q PRODUCIDO 509230 Q FACTURADO % PRODUCCIONES % PERDIDAS 314340 61,73% 38,27% Total CONSUMO FACTURADO (m^3/mes) PRODUCCION NOV 2012 POBLACION ATENDIDA PRODUCCION DIARIA DOTACION BRUTA m^3/hab-dia DOTACION BRUTA L/hab-dia DOTACION NETA m^3/hab-dia DOTACION NETA L/hab-dia CONSUMO REAL 314340 509230 29380 16974,333 0,577751305 577,7513047 0,356637168 356,6371681 19200 15429 7223 2000 480 44332 CONSUMO ACONSEJADA (Lps) 0,18666 186,66 0,14 140 9600 10800 6500 2000 480 29380 r 5,00% r Poblacion Futura (2022) N.C. Poblacion Futura (2042) Poblacion Futura Aprox. (2042) 3,00% 72212,2 ALTO 130423,2 130424 Dn (L/dia-persona) Db (L/dia-persona) Q s.n.m. (asumido) CMD QMD K1 QmaxD K2 QmaxH 140 186,6666667 2600 m 24345813,33 281,7802469 1,2 338,1362963 1,5 507,2044444 ELEMENTO SISTEMA (Lps) REQUERIDO BOCATOMA ADUCCION B-D DESARENADOR ADUCCION D-P PLANTA TRATAMIENTO 500 250 180 200 160 676,2725926 371,9499259 371,9499259 371,9499259 355,0431111 AÑO POBLACION 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 44332 46549 48876 51320 53886 56580 59409 62380 65499 68773 72212 74379 76610 78908 30 años SISTEMA DE ACUEDUCTO AÑO POBLACION (hab) QmD (lps) QmaxD (lps) QmaxH (lps) Q BOCATOMA (lps) Q ADUCCION (lps) Q DESARENADOR (lps) Q ADUCCION (lps) Q PLANTA TRATAMIENTO (lps) % COBERTURA POBLACION ATENTDIDA % PERDIDAS 2012 44332 95,77901235 114,9348148 172,4022222 172,4022222 126,4282963 126,4282963 126,4282963 120,6815556 66,27% 29380 38,27% 2013 46549 100,567963 120,6815556 181,0223333 181,0223333 132,7497111 132,7497111 132,7497111 126,7156333 67,00% 31188 38,27% 2014 48876 105,5963611 126,7156333 190,07345 190,07345 139,3871967 139,3871967 139,3871967 133,051415 68,00% 33236 38,27% 2015 51320 110,8761792 133,051415 199,5771225 199,5771225 146,3565565 146,3565565 146,3565565 139,7039858 69,00% 35411 38,27% 2016 53886 116,4199881 139,7039858 209,5559786 209,5559786 153,6743843 153,6743843 153,6743843 146,689185 75,00% 40414 37,00% 2017 56580 122,2409875 146,689185 220,0337776 220,0337776 161,3581035 161,3581035 161,3581035 154,0236443 75,00% 42435 36,00% 2018 59409 128,3530369 154,0236443 231,0354664 231,0354664 169,4260087 169,4260087 169,4260087 161,7248265 75,00% 44557 35,00% 2019 62380 134,7706888 161,7248265 242,5872398 323,449653 177,8973092 177,8973092 177,8973092 169,8110678 75,00% 46785 34,00% 2020 65499 141,5092232 169,8110678 254,7166017 339,6221357 186,7921746 186,7921746 186,7921746 178,3016212 75,00% 49124 32,00% 2021 68773 148,5846844 178,3016212 267,4524318 356,6032424 196,1317833 196,1317833 196,1317833 187,2167023 75,00% 51580 30,00% 2022 72212 156,0139186 187,2167023 280,8250534 374,4334046 205,9383725 205,9383725 205,9383725 196,5775374 75,00% 54159 28,00% 2023 74379 160,6943361 192,8332033 289,249805 385,6664067 212,1165237 212,1165237 212,1165237 202,4748635 75,00% 55784 26,00% 2024 76610 165,5151662 198,6181995 297,9272992 397,2363989 218,4800194 218,4800194 218,4800194 208,5491094 75,00% 57457 25,00% 2025 78908 170,4806212 204,5767454 306,8651182 409,1534909 225,03442 225,03442 225,03442 214,8055827 75,00% 59181 25,00% Población Actual (hab) N.C. CmaxD (m^3) Dn (L/hab-dia) Db (L/hab-dia) QmD (Lps) CmD K1 QmaxD 10000 Medio 2000 200 266,7 30,9 2666,7 0,75 23,1 LAPSO CAUDAL 0-3 12 Lps 3-6 31 Lps 6-9 44 Lps 2,1. QmaxH (Lps) CmaxD (m^3) QmaxD (Lps) K2 46 2000 200 1,987 2,2. QminH (Lps) CmaxD (Lps) QmaxD (Lps) K3 12 2000 23,1 1,92901235 9-12 46 Lps 12-15 38 Lps 15-18 20 Lps 18-21 27 Lps 21-24 13 Lps 2. 3. El QMaxH define la capacidad con la cual se deberá diseñar la red de distribución del acueducto con el fin de satisfacer la demanda del servicio. 2.4. El QminH es la demanda más pequeña que debe tener la tubería, dicho caudal sirve para determinar la velocidad interna que debe tener la tubería y la presión con la que debe trabajar para su correcto funcionamiento. CONCLUSIONES o En el transcurso de los años el nivel de complejidad del proyecto presento una variación debido al aumento de la población, pasando de un nivel Medio Alto a un nivel Alto en el año 2018, definiendo así el horizonte del proyecto como 30 años. o La capacidad requerida de los elementos para su correcto funcionamiento en el año 2042, aproximadamente es de 700 lps para la bocatoma, para el desarenador, la Aducción bocatoma-desarenador y la Aducción desarenador-planta es de 400 lps, y por ultimo para la planta de tratamiento se debe tener una capacidad de 380 lps aproximadamente. o El acueducto deberá entrar en operación en el año 2016 y la capacidad de los elementos existentes satisface la demanda del servicio. o En el año 2017 la planta de tratamiento ya no cubrirá la demanda requerida, al siguiente año el desarenador ya no tendrá la capacidad suficiente para satisfacer el servicio, generando así una disminución en la cobertura contrario a lo que se esperaba.
