Variación de consumo – sistema de agua potable

El consumo no es constante  durante todo el año,  inclusive se presentan variaciones durante el día, esto hace necesario que se calculen gastos máximos diarios y máximos horarios, para el cálculo de estos es necesario utilizar Coeficientes de Variación diaria y horaria respectivamente.

Un sistema es eficiente cuando en su capacidad está prevista la máxima demanda de una población. Para diseñar las diferentes partes de un sistema, se necesita conocer las variaciones mensuales, diarias y horarias del consumo. Interesan las demandas medias , las máximas diarias y las máximas horarias

VARIACIONES MENSUALES

Durante el año existen meses de mayor o menor consumo del agua dependiendo de los factores climatológicos, costumbres, actividades y otros muchos que lo afectan.

VARIACIÓN DIARIA.

Las estadísticas demuestran que hay días del año con consumos mayores y otros con consumos menores con relación al consumo promedio diario.

Así como existen variaciones mensuales en los consumos, también las hay en el día. De estas variaciones importa conocer las máximas normales para considerarlas en un abastecimiento de agua y evitar escasez en los días de gran demanda.

La variación diaria se expresa como un coeficiente del gasto medio anual y depende de la temperatura y distribución de las lluvias en la región y le llamamos coeficiente de variación diaria, cuyo valor se obtiene estadísticamente, en el eje de las “x” se anotan los meses del año y el eje de las “y” se colocan las demandas o gastos ( figura 1.4).

Los valores de los coeficientes de variación diaria son los siguientes:

c.v.d = 1.40 para lugares de clima extremoso
Normalmente se utiliza    1.4

VARIACIÓN HORARIA.

También existen variaciones horarias con respecto al gasto máximo diario, el cual no es consumido por la población en forma constante durante las 24 horas del día, pero determinados lapsos será mayor ó menor que el gasto máximo diario.

Para poder satisfacer las demandas máximas durante el día, se debe incrementar el valor del gasto máximo diario de un coeficiente que cubra esas demandas máximas horarias.

Los valores de los coeficientes de variación horaria son los siguientes:

• C.V.H =  Coeficiente de Variación Horaria  = 1.55  (155 %)
• C.V.H =  Coeficiente de Variación Horaria  = 2.00  ( 200 %)

Normalmente se utiliza   un   C.V.H. = 1.55

El diagrama mostrado en el anexo E( figura 1.4), nos ayudará a comprender más claramente de cómo se obtienen los coeficientes de variación diaria y horaria.

COEFICIENTES DE  VARIACIÓN  DE CONSUMO (ANEXO E)

(Figura 1.4)

• Qmedio diario =(pob.proyecto x dotación)/86400
• Qmáx. Diario = Q medio diario x coeficiente de variación diaria = l.p.s
• Qmáx. Horario = Q máx. diario x coeficiente de variación Horaria = l.p.s

Nota:

Los valores mas usuales para los coeficientes Diario y Horario son 1.4 y 1.55 respetivamente.

GASTOS DE DISEÑO

Los gastos de diseño para el estudio y elaboración de un proyecto de abastecimiento de agua potable son:

a). GASTO MEDIO DIARIO:

Cantidad de agua requerida por  un habitante en un dia cualquiera del año de consumo promedio.

• Q _m.d =    (Pf x D)/86,400

Donde:

• Q.m.a, = Gasto medio diario, en l .p. s.
• Pf = Población futura.
• D = Dotación en litros/ habitantes – día.
• 86400  = segundos que tiene un día

b). G. MÁXIMO DIARIO.

El consumo medio anual sufre variaciones en más y en menos, pues hay días que por la actividad, la temperatura u otra causa, se demanda un consumo mayor que el medio anual ; este consumo se estima que fluctúa entre 120% para lugares de clima uniforme y de 130 % para clima variable, pero en poblaciones pequeñas llega a 200%. en general, en la República Mexicana el máximo consumo se registra entre mayo y julio. Para el diseño de sistemas de abastecimeinto de agua potable se tomará un coeficiente promedio de 1.40, como lo establece actualmente la normatividad de la CONAGUA.

Al máximo consumo diario se le llama «gasto máximo diario»,  (Qmáx.d).

La formula para calcular el gasto máximo diario es:

• QM.D = Qm.d. x c.v.d.

Donde:

• QM.D = Gasto máximo Diario, lps
• Qm.d = Gasto medio diario, en lps
• c.v.d = coeficiente de variación diaria, normalmente se aplica 1.2

El gasto máximo diario  se utiliza como base para el calcular:

• El gasto de extracción diaria  de la fuente de abastecimiento
• El diámetro económico de la línea de conducción
• La capacidad del tanque de regularización y/o almacenamiento
• la capacidad de la planta potabilizadora (si se requiere)
• La potencia del  Equipo de bombeo.

c). GASTO MÁXIMO HORARIO.

Este gasto sufre variaciones  en las diferentes horas del día, por lo que en el día de mayor consumo  lo que interesa es saber en que horas de las 24 se requiere mayor gasto.

Se ha observado que en las horas de mayor actividad se alcanza hasta un 150% de «gasto máximo diario» y el coeficiente con el que se afecta al «gasto máximo diario» se llama «coeficiente de variación horaria» cuyo valor es de 1.5, gasto que se toma como base para el calculo del volumen requerido para la población en la hora de máximo consumo.

La expresión para determinar el gasto Máximo horario es:

Q_{máx. h} = Q _máx.d x C.V.H

Donde:

• Qmax. H = Gasto máximo Horario,  en lps
• C.V.H     =  Coeficiente de variación horaria

El gasto máximo horario se usa en el Diseño de:

• El diámetro de la línea de alimentación.
• El diámetro de la red de distribución del sistema.

 DATOS DE PROYECTO.

Para efectuar los proyectos de las diversas partes que integran el sistema de abastecimiento de agua potable de una localidad, se debe establecer claramente los datos básicos del proyecto, en los planos ejecutivos como se indica en el siguiente cuadro:

Población según el último censo oficial	Habitantes.
Población actual	Habitantes.
Población de proyecto o futura	Habitantes
Dotación	Lts/hab.dia
Gasto medio anual	L.P.S.
Gasto máximo diario	L.P.S.
Gasto máximo horario	L.P.S.
Coeficiente de variación diaria (C.V.D.)	1.3
Coeficiente de variación horaria (C.V.H)	1.5
Tipo de captación	Superficial  o subterranea
Conducción	Gravedad o bombeo.
Tanque de regularización y/o almacenamiento	Superficial o elevado
Capacidad del tanque	M3

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD.

Este estudio nos determina la posibilidad de que se realice la obra, ya que nos da idea del poder de endeudamiento de la localidad.

Este estudio se apoya en los siguientes datos: población actual, dotación, salario mínimo, número probable de tomas domiciliarias.

EJEMPLO DE ESTUDIO DE FACTIBILIDAD.

Población 1990	26318 habitantes.
Dotación	200 lts/hab.dia.
Salario mínimo	$37.20
Fuente de información	datos socioeconómicos.

No toda el agua que se capta se vende  ya que hay fugas, desperdicios, servicios gratuitos y tomas clandestinas. Para calcular el volumen vendible ( Vv )  se considerará que el 80 % de la población tendrá servicios y que sólo se aprovechará el 70% de la dotación.

• Vv = 0.80 x 26318 x 0.70 x 0.200 = 2948 m³ /día.
• Vv anual = 2,948 x 365 = 1,078,020.00 m3.

Para la estimación del número de tomas domiciliarias conectadas al servicio, se puede considerar que cada familia está integrada por 6 miembros, por lo que:

Por experiencias obtenidas en nuestro país y en otros, se ha tenido que pagar por servicio mensual de agua un día de salario, no perjudica la economía de la clase humilde, sin que esto quiera decir que éste debe ser el precio tope.

Con base en el salario mínimo y en el número de tomas, se tiene un ingreso anual por servicio de agua de:

12 x 3509 x 37.20 = $1,566,417.60

El mantenimiento y operación de un sistema de agua potable demanda una inversión de $0.63 por cada m3 de agua servida, por lo que en el sistema en cuestión se gasta :

$0.63 x $1,566,417.60 = $ 986,843.00 por un año (1970).
$ 1,566,417.60 – $ 986,843.00  = $ 579,574.60

Con esta cantidad se podrá amortizar en 10 años a un interés del 9 % anual, un capital de :

Que representa el poder de endeudamiento de la población, en 10 años.

REQUERIMIENTOS DE INFORMACIÓN PARA LA ELABORACIÓN DE PROYECTOS DE ABASTECIMIENTO  DE AGUA

GENERALIDADES:

1. Nombre completo de la localidad, Estado y Municipio a que pertenece.
2. Censo actual de habitantes
3. Comunicaciones
4. Economía
5. Aspecto de la localidad indicando tipo de edificaciones.
6. Localización en el plano de carreteras adjunto.

SERVICIO ACTUAL DE AGUA POTABLE

1.- Fuente (s) de abastecimiento

• Localización, Distancia y Niveles
• Gasto de explotación
• Calidad del agua. Análisis
• Obra de captación: Plano detallado

2.- Conducción

• Plano (s) Planta y Perfil con indicaciones de gasto conducido, diámetro, clase y estado de conservación de la tubería y accesorios.

3.- Bombeo (s)

• Planos de localización y de detalle
• Número y características de bombas, motored y subestaciones eléctricas y estado de conservación.

4.- Potabilización.

• Planos de localización y de detalle
• Descripción y características de las unidades
• Gasto tratado
• Estado de Conservación.
• Consumo actual de productos químicos.

5.- Regularización.

• Planos de localizaión y de detalle del ó de los tanques.

6.- Distribución

• Plano de la red indicando.
  • Escala
  • Nombres de calles
  • Longitudes, Diámetros, y Clases de Tubería.
  • Válvulas
  • Hidrantes de toma pública
  • Hidrantes de incendio
  • Estado de conservación

7.- Tomas domiciliarias

• Cantidad
• Características
• Tarifas
• Estado de conservación

INFORMACIÓN REQUERIDA PARA EL PROYECTO

1.- Fuente (s) de abastecimiento

• a).- Plano de detalle de la zona
• b).- Aforos
• c).- Envio de muestras de agua al laboratorio
• d).- Anteproyecto de captación propuesta
• e).- Distancia desde donde se pueda derivar la energía eléctrica.

2.- Conducción

• a).- Plano detallado de localización de la línea
  • Planta a escalas 1:2000 ó 1: 5000
  • Perfil a escalas 1: 2000 ó 1: 500
• b).- Plano de detalle de cruceros de la línea de conducción con carreteras, viás de ferrocarril, ríos, arroyos y canales.
• c).- Afectaciones ocasionadas por la localización de la línea, costos.
• d).- Clasificación del terreno para estimar costos de terracerías.

3.- Bombeo, Potabilización y Regularización.

• a).- Planos de detalles de la ó las zonas donde se localicen las plantas o tanques.
• b).- Costo del terreno para su adquisición.
• c).- Clasificación del terreno para estimación de terracerías.
• d).- Resistencia del terreno para cimentación.
• e).- Distancia desde donde se pueda derivar energá eléctrica.

4.- Distribución.

• a).- Plano topográfico actualizado de la localidad con indicación de escala y orientación en el que se anote.
  • A1.- Nombres de calles
  • A2.- Longitud de crucero a crucero de calles.
  • A3.- Elevación de todos los cruceros
  • A4.- Localización de industrias
    • 1.- Fuente de Abastecimiento
    • 2.- Gasto requerido
  • A5.- Localización de edificios públicos y jardines
• b).- Plano predial.
• c).- Plano con las distintas zonas de población en cuanto a densidad.
• d).- Plano de pavimentos y banquetas

5.- Tomas domiciliarias

• a).- Cantidad de tomas existentes que deberán sustituirse por nuevas.
• b).- Cantidad de tomas nuevas
• c).- Longitud promedio de la toma.

6.- Hidrantes de toma pública

• a).- Localización y Justificación

7.- Hidrantes de incendio

• a).- Localización de acuerdo con el criterio conjunto de la Gerencia y Autoridades Municipales.

8.- Fuente de energía eléctrica

• a).- Localización
• b).- Voltaje
• c).- Frecuencia
• d).- Nivel de corto circuito
• e).- Medición
  • 1.- Baja tensión
  • 2.- Alta tensión
• f).- Carga trifásica máxima que se puede conectar a la red de distribución en baja tensión.
• g).- Potencia máxima a que se puede arrancar a tensión completa en el punto de utilización.
• h).- Tarifa

Nota. Los levantamientos topográficos deben estar ligados y referidos a un mismo banco de nivel.

Autor: Pedro Rodríguez Ruiz