SECCIÓN 1 : CAUDALES DE CÁLCULO Y EVOLUCIÓN DE LA POBLACIÓN

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1 SECCIÓN 1 : CAUDALES DE CÁLCULO Y EVOLUCIÓN DE LA OBLACIÓN INTRODUCCIÓN Atendiendo a la definición dada en la unidad anterior de red de distribución. Debe considerarse una vez más, que el objetivo de una red de distribución es hacer llegar el agua a cada punto de demanda para los distintos tipos de usuarios como son: doméstico, industrial, riego de parques y jardines, limpieza viaria, incendios. Es evidente también que las diferentes soluciones que se pueden dar en el diseño a una nueva red de distribución, juegan un papel importante numerosos factores que definen las posibles soluciones alternativas a considerar, como son: Densidad de la población y su dotación, que va a determinar los volúmenes de agua a servir. Naturaleza del núcleo urbano, juega un papel fundamental la topografía del lugar, la ubicación del depósito, la disposición urbana, si es una población alargada, fusiforme, en forma de abanico, circular. Los planes generales urbanos de la ciudad son imprescindibles consultarlos para conocer las ampliaciones de la población, alturas máximas edificables, polígonos industriales, las fases en las que se va a verificar, estos datos van a influir en el tipo de red, presiones de servicio, velocidades, diámetros y materiales adecuados de las tuberías. Vamos a estudiar a continuación, todos estos aspectos. LA DEMANDA DE AGUA EN LAS OBLACIONES Depende del número de habitantes en el momento del estudio y en la fecha horizonte de proyecto, normalmente a cincuenta años, y de la variación de la dotación que es el consumo en litros/ habitante /día, l/hab.d. Dada una población de un núcleo urbano y fijada su dotación en, l/hab.d. el consumo en litros/día, será: Q = D. Nº de habitantes Q = consumo en litros/día; D = dotación en, l/hab.d.; Nº de habitantes = población actual. or el contrario si se conoce el consumo real y la población en ese momento, se puede obtener la dotación real para ese momento La dotación que supone la necesidad del consumo de agua por habitante y día, se puede estimar distribuido de la siguiente manera: Necesidades del individuo, alimentación, higiene, lavado, riego 130 l/hab.día Necesidades de grandes consumidores, como hospitales, colegios, pequeñas industrias 0 a 50 l/hab.día ágina 1 de 9

2 Usos públicos, riego de calles, fuentes públicas, hidrantes de incendio, limpieza de alcantarillado entre 10 y 50 l/hab.día Supone un total máximo en el consumo de 30 l/hab.día y un mínimo de 160 l/hab.día La experiencia demuestra que el consumo varía con el tamaño de las poblaciones, así por ejemplo los pueblos consumen menos agua que las ciudades. Tabla 3.1 Número de Necesidades del Necesidades de Usos públicos Total habitantes individuo grandes l/hab.día consumidores Hasta a a 30 0 a a a a a a a 40 Más de a a a a 330 El antiguo MOT reconoce esta aspecto, el consumo per cápita crece con el tiempo, el mayor nivel de vida trae consigo mayores consumos. En el lan Nacional de Abastecimientos y Saneamientos (.N.A.S.), estableció la siguientes dotaciones: Tabla 3. Núcleos de población con un Dotación número de habitantes l/hab.día Hasta a a a a Más de En la actualidad el Ministerio de Fomento en su Normativa para la redacción de proyectos de abastecimientos y saneamientos de poblaciones, así como en las Instrucciones y Reglamentos establecidos por las distintas Autonomías, recomienda salvo justificación en contra, las siguientes dotaciones: Tabla 3.3 Núcleos de población con un Dotación número de habitantes l/hab.día Hasta a a a a Más de ágina de 9

3 No obstante, es difícil establecer criterios absolutos en lo que respecta a los valores de la dotación, pues es evidente que el consumo está relacionado con la climatología del lugar y con la cultura del agua. La Asociación Española de Abastecimientos de Agua y Saneamiento, en su publicación de Agua otable y Saneamiento en España de 1998, en su VI Encuesta Nacional de Abastecimiento, obtiene los resultados de los gráficos de las figuras 3.1 y 3.. En el gráfico de la figura 3.1 se recoge la dotación por regiones, como puede observarse, el valor de la media nacional, corresponde a 84 l/hab.día fig. 3.1 En el gráfico 3. se han recogido las medias, nacional, que hemos indicado anteriormente en 84 l/hab.día, en áreas metropolitanas en 80 l/hab.día, en poblaciones superiores de habitantes en 87 l/hab.día, entre y habitantes, 5 l/hab.día y lo que es paradójico una tendencia al alza en poblaciones entre y habitantes con una media de 335 l/hab.día fig. 3. ágina 3 de 9

4 El consumo como sabemos, varia con el tiempo, basta comparar las dotaciones de NAS con las actuales, el aumento del nivel de vida hace incrementar las dotaciones, debe determinarse la dotación futura, que vendrá definida por: D t = D 0 ( 1 + α ) t En la que D t = la dotación para el año t; D 0 = dotación existente en el núcleo urbano, en la fecha inicial del estudio; α constante no superior a 0,01 D t dotación final, es la que debe tomarse en el cálculo de la red. ero a parte del incremento en las dotaciones en décadas, existen otras variaciones más a corto plazo, que hay que tener en cuenta en el dimensionamiento de una red. Existe variación del consumo mensualmente a lo largo del año, como consecuencia del clima. Si el promedio del consumo mensual es 1, la variación puede ser la siguiente: Tabla 3.4 Consumos medios mensuales Enero 0,70 Abril 0,90 Julio 1,30 Octubre 1,10 Febrero 0,70 Mayo 1,10 Agosto 1,35 Noviembre 0,90 Marzo 0,80 Junio 1,5 Septiembre 1,5 Diciembre 0,70 Existe además una variación del consumo medio diario en los distintos días de la semana que varía de una ciudades a otras. or último, en el transcurso del día existe una fluctuación periódica del consumo horario. Esta variación durante el día, en los valores extremos de consumo es lo que entendemos por demanda punta. or ejemplo, si representamos gráficamente los consumos horarios de la tabla 3.5, considerando el promedio durante el día de 1, el consumo durante las diferentes horas del día, quedaría representado por la gráfica 3.3 Tabla 3.5 Horario Consumo Consumo Consumo Observaciones horario total acumulado 0 a 6 0,35,1, ,80 0,8, ,0 1, 4, ,60 3, 7,3 Consumo punta ,40 4, 11, ,0,4 13, ,10 4,0 17,9 19 1,60 4,5,4 Consumo punta 4 0,80 1,6 4 ágina 4 de 9

5 fig. 3.3 ara el dimensionado de las tuberías es necesario conocer las puntas horarias durante el día e incluso las estacionales, ya que las conducciones durante ese tiempo van a transportar los volúmenes de agua necesarios para la demanda. Siempre que la población se mantenga constante no se consume más, el consumo durante las 4 horas, tiene un desigual reparto, se acumula en determinadas horas, las conducciones deben estar preparadas para esa demanda punta. DEMANDA UNTA No es más que una simultaneidad en el consumo, ligado a las costumbres de vida o industriales. Los consumos horarios máximos durante el día, durante la semana y durante el año constituirá la demanda punta. Se observa que en todos los abastecimientos hay días con mayor consumo y se repiten periódicamente. En las grandes poblaciones, los festivos son días de consumo bajo, la población sale fuera de la capital. Sin embargo, en poblaciones residenciales los domingos, puentes y festivos son los días de máximo consumo. En lo que respecta al consumo horario y aunque los valores son variables para cada población, puede afirmarse que durante un período de ocho a nueve horas, comprendido entre las ocho de la mañana y las 5 de la tarde, el consumo horario supera el promedio diario en un valor comprendido entre el 40 y el 60 por ciento. A continuación y hasta las doce de la noche, se mantiene un consumo horario sensiblemente igual al promedio, para finalmente el resto del día, las siete primeras horas, producirse consumos horarios de un 15 a un 60 por ciento del valor medio. La consecuencia de estas puntas es la necesidad de sobredimensionar en relación con su utilización media, la capacidad de las tuberías para atender a toda la demanda en un determinado momento. La forma de corregir estas fluctuaciones temporales, es tomando un coeficiente de corrección que convierta el consumo medio en el consumo máximo, que tiene lugar en los meses de verano, mensual y horario, es el coeficiente punta. ágina 5 de 9

6 El coeficiente punta que se origina por las fluctuaciones en el consumo horario se estima en 1,6, si Q es caudal medio diario, el caudal máximo Q max valdrá: Q max = 1,6.Q Si se tiene en cuenta la corrección estacional del verano, que se estima en 1,5, el caudal máximo para dimensionar las conducciones sería: Q max = 1,5.1,6.Q =,4.Q =,4.D.Nº hab. (litros/dia) Si una tubería debe estar dimensionada para el suministro a un número Nº de habitantes con una dotación diaria D l/hab.día, el caudal punta que debe circular por la tubería será: Q Q ,4.D. Nº max = = = D. Nº La expresión final pone de manifiesto que para obtener el caudal máximo en las horas punta, se considera que el consumo total medio está acumulado en 10 horas en vez de 4 h que resultaría si el consumo fuera uniforme durante todas las horas del día y todos los días del año, lo que supone dimensionar las conducciones en,4 veces el consumo horario promedio. Si se dimensiona la capacidad de las conducciones para atender estas puntas horarias y estacionales, las conducciones transportarán los caudales a tope durante esas horas y en esas fechas de demanda punta, que normalmente son unos pocos días, el resto del año funcionarán muy holgadamente. Si no se prevé los caudales punta, las consecuencias serán un mal servicio en la distribución con descensos en la presión en un sector de la población más o menos amplio. El valor de las puntas de consumo en la red, es mayor cuanto más lejos está el punto de consumo y menor cuanto más próximo a la conducción general. CAUDALES DE CÁLCULO Determinar el caudal de cálculo para el abastecimiento de una población que va a servirnos para el dimensionamiento de la red, es de vital importancia, simplemente considerando la inversión que se va a realizar en la obra, si se fijasen diámetros insuficientes cuya utilidad de servicio quedase reducida a varios años, sería catastrófico. or tanto, su estudio constituye la base fundamental no solamente en el cálculo sino en toda política del agua. Respecto a la dotación, el proyectista es libre de fijar los caudales que considere necesarios, pero siempre teniendo en cuenta como valores mínimos los recomendados en la Normativa para la redacción de proyectos de abastecimientos y saneamientos de poblaciones, recogidos en la tabla 3.3. ara fijar el caudal de cálculo será necesario determinar el tiempo de consumo, que deberá justificarse en cada caso. ágina 6 de 9

7 En núcleos urbanos con distritos de diferenciación en el consumo, se recomienda aplicar los coeficientes punta que a continuación se recogen en la tabla 3.6 Características del núcleo a abastecer Tabla 3.6 Nº de horas de consumo del volumen diario Acusado predominio industrial 6 4 Desarrollo industrial 8 3 redomino residencial 10,4 Tendencia al desarrollo agrícola 1 Sin predominio alguno 10,7,5 Coeficiente punta en red de distribución No obstante el coeficiente punta puede variar de acuerdo con el criterio del proyectista, en la tabla 3.7 se indican algunos valores del coeficiente punta en algunos casos. Tabla 3.7 Características de la conducción Nº de horas de Coeficiente punta servicio Tuberías de conducción en general 4 1 Tuberías de impulsión 16 1,5 Arterías principales en redes 10,4 Arterías secundarias en redes 8 3 Conducciones de tercer orden en 6 4 redes La dotación debe tomarse no para la población actual si no en función de la población para el año horizonte de proyecto, población de cálculo. Se entenderá es muy importante conocer la variación de la población futura. CAUDAL DE INCENDIOS Debe evitarse el tener que reducir el consumo de agua en casos de incendio, para ello es necesario prever una reserva mínima en los depósitos de unos 100 m 3 /h, aunque lo recomendable son 10 m 3 /h caudal que se pondrá en marcha cuando sea necesario la extinción de un incendio, esto es, las conducciones deben estar dimensionadas no solamente para transportar los caudales correspondientes a las dotaciones de los usuarios, si no también el caudal de incendio. El valor de 50 m 3 /h, podrá parecer poco, pero la experiencia demuestra que un 85 a 90 % de incendios se extinguieron en dos horas con este caudal con presiones de y 5 kp/cm. or tanto, el caudal mínimo a garantizar deberá ser de 50 m 3 /h, con una presión mínima de kp/cm. El diámetro mínimo admisible deberá ser de 80 mm. en poblaciones inferiores a habitantes, en las superiores será de 100 mm. y en las poblaciones superiores a habitantes, el diámetro mínimo será de 150 mm. ágina 7 de 9

8 Los hidrantes se conectarán a la red mediante conducciones independientes, siendo el diámetro de la misma y el del tramo de red al que se conecten iguales, como mínimo al del hidrante. CAUDAL ARA RIEGO DE JARDINES ÚBLICOS El caudal para riego en jardines públicos puede estimarse en 1,5 l/s/ha. ESTUDIO DE LA VARIACIÓN DE LA OBLACIÓN Es necesario estimar cuál va a ser la evolución de la población y la dotación de agua para el año horizonte fijado, bien por obtención del dato a través de organismos públicos o por estudio estadístico mediante aplicación de modelos o ajustes por mínimos cuadrados que nos permitan una predicción de la población para el año horizonte de proyecto fijado. La predicción suele hacerse a 50 años. Algunos modelos clásicos se exponen a continuación de una forma resumida: Modelo aritmético Consiste en considerar un incremento constante de la población, se calcula mediante la expresión: (t t) = + ( 1) (t t ) 1 Donde: = población futura en un tiempo t; 1 = población en el tiempo t 1; tiempo t. = población en el Modelo geométrico Se considera para iguales períodos de tiempo el mismo porcentaje de incrementos de población. (t t1 ) = ( ) 1 Donde: = población futura en un tiempo t; 1 = población en el tiempo t 1; tiempo t. (t t ) = población en el Tasa de crecimiento decreciente Se estima que a medida que la ciudad tiene mayor población la tasa de crecimiento disminuye cada año, se supone alcanza una saturación. Es válida para intervalos cortos de tiempo. = (S ) 1 1 K (t t ) [ 1 e ] 1 Donde: = población en el tiempo t; 1 = población en el tiempo t 1; crecimiento K = es la constante de ágina 8 de 9

9 Curva logística Es realmente una síntesis de los modelos anteriores. S ( + ) = S = b t 1+ m e 0 1 S m = 0 0 Modelo del Mº de Fomento(MOU) Consiste en realizar una media ponderada apoyándose concediéndole mayor peso al último en los tres últimos censos, 10 A A 10(1 + β) = de esta fórmula son conocidos A y A-10, se deduce β A = población del último censo ; A-10 = población en el censo de hace diez años 0 A A 0(1 + γ) = son conocidos A y A-0, se deduce γ A = población del último censo ; A-10 = población del censo de hace diez años β+ γ con β y γ deducimos α = 3 = t A (1 + α) = población futura; A = población del último censo; t = tiempo transcurrido a partir del último censo. Al crecimiento obtenido por los modelos anteriores, deberá tenerse en cuenta el aumento estacional de población por razones de cualquier índole, como turísticas, veraneo, etc. Observaciones Cualquier estudio estadístico coherente y con rigor puede ser valido. Contrastar los diferentes modelos expuestos anteriormente permite clarificar dudas en cuanto a la disminución o aumento de la población y asegurarse de la evolución. En las zonas costeras conviene tener en cuenta el incremento del turismo, ello origina a su vez la creación de puestos de trabajo, por tanto los modelos anteriores hay que tomarlos con cierta restricción, excepto el modelo del MOU. En las poblaciones pequeñas existe una tendencia a disminuir su crecimiento y sin embargo a aumentar en las grandes. ágina 9 de 9