demanda de agua

DEMANDA DE AGUA 2015

UNIVERSIDAD SAN PEDRO ESTRUCTURAS HIDRAULICAS

CHIMBOTE, 26 DE ENERO DE 2016 2015

UNIVERSIDA SAN PEDRO FACULTAD : INGENIERIA

ESCUELA : INGENIERIA CIVIL

TEMA : DEMANDA DE AGUA

CURSO : ESTRUCTURAS HIDRAULICAS

PROFESOR : ING. DANTE SALAZAR SANCHEZ

CICLO : VIII

ALUMNA : VEGA ZEGARRA GLORIA STEFANY

GRUPO : “A”


INTRODUCCION:El agua es esencial para mantener la vida y para mantener el equilibrio ecológico de nuestro planeta; es indispensable para el mantenimiento de las funciones de los organismos y de los ecosistemas, es el componente principal de todos los seres vivos, el medio para transportar materia en el ambiente y facilitar el flujo de energía a través de las circulaciones oceánica y atmosférica. También se requiere para la producción de alimentos, para cubrir las necesidades de agua potable de las poblaciones humanas, para la higiene personal y la producción industrial y pesquera. Los ríos, lagos y ecosistemas adyacentes también proporcionan estos servicios, que incluyen el control de inundaciones, el transporte de personas y de bienes, recreación, purificación de aguas residuales municipales e industriales, generación de energía y hábitat para plantas y animales acuáticos.

El agua generalmente suele considerarse un recurso renovable, es decir que, que puede utilizarse de manera que no afecte la disponibilidad del mismo recurso a largo plazo; sin embargo, la disponibilidad de agua y el acceso al agua dulce serán temas críticos a resolver durante años siguientes.

A efectos de este anejo los usos considerados son:

Abastecimiento de poblaciones: incluye el uso doméstico, público y comercial, así como las industrias de pequeño consumo conectadas a la red. Además, incluye el abastecimiento de la población turística estacional.

Uso agrario: incluye el riego de cultivos y el uso de agua en la producción ganadera. Uso industrial: incluye la producción manufacturera, refrigeración,… Otros usos: se incluyen aquí el uso energético (tanto para la producción de energía

como para la refrigeración de centrales hidroeléctricas, térmicas y nucleares), la acuicultura y los usos recreativos (navegación, riego de campos de golf,...).

Otras actividades que dependen de la buena calidad del agua para su desarrollo y que tienen repercusiones significativas en su estado: transporte y navegación marítima, pesca y marisqueo, maricultura, extracción de sal marina.

La demanda de agua es el volumen de agua en cantidad y calidad que los usuarios están dispuestos a adquirir para satisfacer un determinado objetivo de producción o consumo. Estas demandas pueden ser consuntivas o no consuntivas.

Como demandas no consuntivas se consideran los caudales utilizados por las centrales hidroeléctricas, así como los caudales detraídos de los cursos de agua para la acuicultura o la navegación y para actividades náuticas.



DEMANDA DE AGUA CONCEPTO:

Demanda de agua constituye un aspecto importante para la planificación hidrológica, en una primera aproximación se le define como los caudales y volúmenes de agua que se precisan para cada actividad; a lo largo del presente estudio conceptualizaremos mejor este aspecto.

USOS CONSUNTIVOS Y NO CONSUNTIVOS DEL AGUA:

Los usos consuntivos son los que extraen el recurso de su ubicación natural, lo utilizan para sus fines (industriales, agrícolas, o domésticos) y luego vierten en un sitio diferente, reducido en cantidad y con una calidad distinta. Por el contrario, los usos no consuntivos no requieren sacar el agua de su lugar natural ni modifican el recurso ni en cantidad y ni en calidad. De los usos de agua más habituales los usos domésticos, industriales y agrícolas serían consuntivos, frente al hidroeléctrico, recreativo y de navegación que sería no consuntivo. Por su propia definición, el coeficiente de retorno (Cr) de los usos no consuntivos es 1, ya no que no hay consumo de agua.

PARÁMETROS QUE DEFINEN LA DEMANDA :

En cualquier caso, una demanda de agua queda definida por los siguientes parámetros, que deben incorporarse y aplicarse de acuerdo al tipo de información base:

A. Volumen demandado anualmente y su distribución en el tiempo (en algunos casos y de acuerdo a la disponibilidad de información podrá realizarse un análisis mensual.)

B. Volumen retornado al sistema: El retorno al sistema es el volumen de agua utilizado y no consumido que se incorpora de nuevo a los cauces de los ríos. La existencia de los retornos implica un doble problema. Por un lado, la pérdida de la calidad de agua



devuelta al sistema hidráulico y por otro el desconocimiento parcial de los emplazamientos y cantidades de los retornos.

C. Eficiencia del sistema: La eficiencia de un sistema de explotación se define como la relación entre la demanda neta y la bruta (E= Dn/Db), esto es entre el volumen estrictamente necesario para atender un uso y el que realmente se utiliza para satisfacerlo.

D. Calidad exigida al recurso hídrico: Se puede definir como las características químicas, físicas y biológicas exigidas al recurso para atender un uso específico, dicha información puede ser obtenida de los Estándares Ambientales de Calidad de Agua, así como los parámetros de la OMS para Calidad de Agua de Consumo Humano.

E. Calidad con la que retorna el recurso hídrico a los cauces: Son las características, químicas, físicas y biológicas con las que es retornado el recurso, una vez realizado el uso, esta información puede obtenerse para el presente estudio a través de información secundaria. No se realizará monitoreo de calidad de agua.

F. Garantía del suministro: La garantía del suministro se refiere a si la cantidad de agua disponible es la suficiente para atender las demandas de agua calculadas actualmente y en un futuro cercano.

DEMANDA NETA Y DEMANDA BRUTA:

Hay que distinguir entre la demanda neta (Dn) que se correspondería con la necesidad de agua estricta para atender un uso determinado (y equivaldría, por tanto al término necesidad de agua antes definido) y la demanda bruta (Db), la cual se refería a la cantidad de agua realmente necesaria para atender el uso, teniendo en cuenta unas dotaciones razonables y ajustadas a la realidad, incluyendo los excesos de agua necesarios en concepto de pérdidas en la explotación del sistema. Las demandas brutas son, por tanto, las extracciones que se realizan al sistema.

DEMANDA HÍDRICA PARA USO AGRÍCOLA:La demanda de agua por la actividad agrícola está referida a la necesidad de agua para satisfacer el déficit hídrico del cultivo producto de la evapotranspiración del cultivo, dependiendo del sistema de uso de agua bajo el cual se da el cultivo pueden ser satisfechos por agua de regadío (gravedad, aspersión y goteo) o directamente por el agua proveniente de las lluvias o mixto.

COEFICIENTE DE CULTIVO (Kc):

El consumo de agua o evapotranspiración que ocurre en una superficie cultivada puede ser estimada a partir de datos meteorológicos (temperatura, humedad relativa, radiación solar,



velocidad de viento) empleando el modelo de Penman-Monteith sugerido por la Organización de las Naciones Unidas Para la Alimentación y la Agricultura (FAO).

La falta de información confiable respecto al modo en que estas afectan al cultivo, como varían durante el crecimiento y el comportamiento de este, determina que el modelo se emplee para determinar la evapotranspiración de referencia (ETr). Esta es la evapotranspiración que se presenta en un cultivo hipotético, cuyas características son conocidas y que corresponde a un cultivo de pasto de altura uniforme, bien regada y en óptimas condiciones de crecimiento.

Las diferencias en evaporación y transpiración del cultivo de referencia con respecto a un cultivo en particular, son integradas en un factor conocido como coeficiente de cultivo (Kc). De este modo, el Kc permite calcular el consumo de agua o evapotranspiración real de un cultivo en particular a partir de la evapotranspiración de referencia (ETr) a través de:

ETc=Kc× ETr

Donde:

ETc es la evapotranspiración del cultivo (mm) Kc es el coeficiente de cultivo (adimensional) ETr es la evapotranspiración de referencia (mm)

La estimación de Etr incorpora los efectos de los diferentes factores meteorológicos para establecer la demanda de agua que realiza la atmósfera. Por esto, el Kc varía con las condiciones particulares del cultivo, viéndose afectado por el clima sólo en una pequeña proporción.



ETAPAS DE CRECIMIENTO DEL CULTIVO:

El período de crecimiento puede dividirse en cuatro etapas:

- Etapa Inicial. Esta ocurre desde el período de siembra o establecimiento, en la cual la planta cubre poca superficie de suelo (10%). Por lo tanto la evapotranspiración se compone principalmente de la evaporación del suelo.

- Etapa de Desarrollo. Esta ocurre desde que el cultivo cubre un 10% del cultivo hasta que alcanza su nivel óptimo de cobertura, la que generalmente se produce a inicios de floración o cuando se produce la sobre posición de las hojas en plantas contiguas.

- Etapa de Mediados de Temporada. Es la etapa desde la cobertura completa hasta el comienzo de la madurez. En esta etapa el Kc alcanza el valor máximo.

- Etapa de Finales de Temporada. El valor de Kc en esta etapa depende de las prácticas de cultivo. Este varía de aquellos cultivos que deben dejarse secar en forma natural antes de su cosecha a aquellos que deben ser regados con frecuencias para mantener las características de calidad de productos que son comercializados en fresco.

¿CÓMO SE CALCULA EL COEFICIENTE DE CULTIVO?

Las metodologías de cálculo de Kc varían dependiendo de las características y las prácticas de cada cultivo. Estas se encuentran detalladas en el Boletín de Riego y Drenaje N° 56 de la FAO. Debido a las características y factores mencionados es que para la determinación precisa de las



necesidades de riego de los cultivos, se deben emplear Kc que se encuentren desarrollados para una zona específica y validados para condiciones de cultivo que sean representativos.

JUSTIFICACION DE RESULTADOS:

Los datos obtenidos en el cuadro anterior, han sido recopilados de las siguientes fuentes principales, las cuales nos brindan los datos ya establecidos:

FAO : ORGANIZACIÓN DE LAS NACIONES UNIDAD PARA LA AGRICULTURA Y LA ALIMENTACION

ASCE : SOCIEDAD ESTADOUNIDENSE DE INGENIEROS CIVILES RECURSOS HIDRICOS



SEGÚN EL VALLE DE ICA, PUDE OBTENER ALGUNOS Kc DE CULTIVOS, como fuente de información es:

FUENTE: PETACC – Proyecto Especial Tambo Ccaracocha.



EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO DE REFERENCIA (ETo):

La tasa de evapotranspiración de una superficie de referencia, que ocurre sin restricciones de agua, se conoce como evapotranspiración del cultivo de referencia, y se denomina ETo.El concepto de evapotranspiración de referencia se introdujo para estudiar la demanda de evapotranspiración de la atmósfera, independientemente del tipo y desarrollo del cultivo, y de las prácticas de manejo. Debido a que hay una abundante disponibilidad de agua en la superficie de evapotranspiración de referencia, los factores del suelo no tienen ningún efecto sobre ET.

LA PRECIPITACIÓN :

Es un producto de la condensación del vapor de agua atmosférico que se deposita en la superficie de la Tierra. Ocurre cuando la atmósfera (que es una gran solución gaseosa) se satura con el vapor de agua, y el agua se condensa y cae de la solución (es decir, precipita). El aire se satura a través de dos procesos: por enfriamiento y añadiendo humedad.La precipitación que alcanza la superficie de la tierra puede producirse en muchas formas diferentes, como lluvia, lluvia congelada, llovizna, nieve, aguanieve y granizo.

EFICIENCIA DE CONDUCCION:

Es la relación ente el volumen de agua que se entrega a las parcelas para riego (Vp) y el volumen que se deriva de la fuente de abastecimiento (Vd).

EFICIENCIA DE DISTRIBUCIÓN:

Referido a la perdida producida en las obras de arte, compuesta, tomas laterales o parcelarias con la cantidad de agua al inicio del sistema.

EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO BAJO CONDICIONES ESTÁNDAR (ETC )

La evapotranspiración del cultivo bajo condiciones estándar se denomina ET, y se refiere a la evapotranspiración de cualquier cultivo cuando se encuentra exento de enfermedades, con buena fertilización y que se desarrolla en parcelas amplias, bajo óptimas condiciones de suelo y agua, y que alcanza la máxima producción de acuerdo a las condiciones climáticas reinantes.



CALCULO DEL CAUDAL MAXIMO PARA USO AGRICOLA EN EL MES DE ENERO:

Hallamos el kc (ponderado):

Kc (ponderado) = Σ AREAMES×Kc Mensual

ΣAREA

Kc ( ponderado )=0.57 Luego hallamos el Eo :

Datos:- Efc = 0.80- Efd = 0.60

Eo=Efc ×Efd


CULTIVO AREA (HAS) ENERO

MAIZ AMARILLO DURO 4,588.00 1.10MAIZ AMARILLO DURO 2,689.30 MAIZ AMARILLO DURO 1,676.00 MAIZ AMARILLO DURO 1,084.50

ALCACHOFA 574.80 FRIJOL 656.60 1.05

ALGODÓN 2,246.20 0.48CAÑA DE AZUCAR 5,184.40 0.60

ESPARRAGO 915.70 0.80VID 947.00 0.65

MANGO 607.80 0.75AJO 355.70

CEBOLLA 277.50 0.45TOMATE 268.30 0.45CAMOTE 273.20 ZAPALLO 224.60 0.35REPOLLO 122.00 NARANJA 988.90 0.75

ARROZ 1,317.30 0.90ARROZ 462.50 0.76ARROZ 167.70 0.60

QUINUA 284.60 PAPA 621.10 0.90

Kc ponderado 26,533.70 0.57 Eto mm/mes 130.00Precipitacion mm/mes 9.70Efc 0.80Efd 0.60

Meses Enero

Dias 31

E0 0.48

AREA (ha) 26533.70

Prec. (mm) 9.70

Kc(ponderado) 0.57

ETo (mm/mes) 130.00

ETc (mm/dia) 73.45

DA (mm/mes) 63.75

DAP (m3/ha) 1328.13

DAB (m3/ha) 35.24

MR(l/s/ha) 0.50

Q (l/s) 13218.37

Q (m3/s) 13.22


Eo=0.80×0.60

Eo=0.48 Después, obtendremos el ETc:

Datos:- Kc (ponderado) = 0.57- ETo = 130 mm /mes

ETc=Kc (ponderado )×ETo

ETc=0.57×130

ETc=73.45mm /mes Hallamos el DA:

Datos:- Etc = 73.45 mm /mes- Precipitación = 9.70 mm /mes

DA=Et−Precipitacion

DA=73.45−9.70

DA=¿ 63.75 mm /mes Luego hallamos el DAP:

Datos:- Eo = 0.48- DA = 63.75 mm /mes

DAP=(DAEo )×10

DAP=( 63.750.48 )×10DAP=1328.13mm3/ha

Hallamos el DAB:

Datos:- AREA = 26,533.70 ha- DAP = 1328.13 mm3 /ha

DAB=(DAP× Area cultivo1000000 )



DAB=(1328.13×26,533.701000000 )DAB=35.24mm3/ha

Hallamos el MR:

Datos:- N° = 31 días- DAP = 1328.13 mm3 /ha

MR=( DAP86.40×N ° )

MR=( 1328.1386.40×31 )MR=0.50l /s /ha

Y por último hallamos el caudal Qmax:

Datos:- MR = 0.50 l /s / ha- AREA = 26,533.70 ha

Qmax=MR×AREA DECULTIVO

Qmax=0.50×26,533.70

Qmax=13218.37 l /sConvertimos:

Qmax=13218.371000

Qmax=13.22m3/s

Para la obtención del resultado del Caudal máximo, se escogerá el caudal más alto, que en este caso se dará en el mes de ENERO con 13.21m3/s



Para luego restarle la eficiencia de conducción, por pérdidas durante la transporte del agua.

Qmax = 13.22m3/s – 0.80

Qmax = 12.42 m3/s

CAUDAL MÁXIMO PARA USO AGRÍCOLA

DEMANDA HÍDRICA PARA USO POBLACIONAL:

Constituye el punto básico en todo sistema de abastecimiento de agua: Seda en función de dos factores: Consumo por persona y cantidad de habitantes que se va a considerar para la población.La predicción de crecimiento de la población deberá estar perfectamente justificada, de acuerdo a las características de la ciudad, de sus factores socio económicos y su tendencia de desarrollo.En -el consumo de la población hay que considerar los consumos medios por habitante, los factores que intervienen en el mismo desarrollo de la población determinando así la población futura y la forma escalonada en la construcción del servicio.

DEFINICIÓN:

Se define como la cantidad de agua que requiere una población para satisfacer sus necesidades básicas. Es el promedio de los registros para un promedio anual entre el número de días que tiene el año. Se denomina también consumo per cápita, y en la práctica establecen que el consumo de agua de una población está dado en:

Litros/ habitantes /día ( l/h/d) Galones por día (gpd)

DOTACIONES DE AGUA POR RNE:

Para determinar la dotación de agua para una población, el Reglamento Nacional de edificaciones (RNE) nos proporciona el cuadro 3.1 de dotaciones eh función del número de habitantes y el clima:



c

POBLACIÓN FUTURA (PF ):

Toda población por regla general crece debido a los nacimientos, a la inmigración y a la anexión de otros centros poblados. Todos estos factores están influenciados por las fluctuaciones de los factores sociales y económicos.

MÉTODOS ANALITICO DE CÁLCULO DE POBLACIÓN FUTURA (PF):

Supone que el cálculo de la población para una región dada se puede ajustar a una curva matemática. Este ajuste de las características de los valores de población censales, así como de los intervalos de tiempo en que estos se han medido, presupone las condiciones en las cuales ellas se han producido, manteniéndolo durante todo el periodo de diseño, lo cual, no es real.En la cual utilizaremos el siguiente método:

a. Método Geométrico En este caso se efectúa el cálculo de poblaciones considerando que las variaciones de esta se producen en la forma de una progresión geométrica. Se emplea estos métodos cuando la población está en su iniciación o periodo de saturación, más no cuando está en el periodo de franco crecimiento. La fórmula es:

Pf=Pa×(1+Tc)t

Donde:- Pf = Población futura- Pa = Población actual- Tc = Tasa de crecimiento- T = periodo

CONSUMO PROMEDIO DIARIO ANUAL (QP)



El consumo promedio diario anual, es el resultado de la estimación del consumo percápita estudiado en el acápite 3.3.3, para una población futura considerando un periodo de diseño. Se calcula con la siguiente expresión:

Qmp=Pf ×Dotacion86400

Donde: - QP = Consumo promedio diario (l/s)- PF = Población futura (hab.)- D = Dotación (l/hab./día)

CALCULO DEL CAUDAL MAXIMO PARA USO POBLACIONAL: Hallamos la población futura:

Se realiza a través del método geométrico que es el más usado, de acuerdo al dato de tasa de crecimiento:

Datos:- Pa = 723659 hab- Tc = 1.7 %- t = 20 años

Pf=Pa×(1+Tc)t

Pf=723659×(1+ 1.7100

)20

Pf=1 ,013,802hab

Por ultimo hallamos el caudal máximo poblacional:

JUSTIFICACION DE RESULTADOS:

Aquí emplearemos como dato por el reglamento de edificaciones la dotación según la cantidad de habitantes como podemos ver en el siguiente CUADRO 3.1 DE DOTACIONES AGUA SEGÚN LA POBLACION Y CLIMA:

Qmp=Pf ×Dotacion86400



Qmp=1,013,802×25086400

Qmp=2933.45l /sConvertimos:

Qmp=2933.451000

Qmp=2.93m3 /s

ENTONCES CONCLUIREMOS SUMANDO EL CAUDAL MAXIMO AGRICOLA Y EL CAUDAL MAXIMO POBLACIONAL Y OBTENDREMOS ASI EL CAUDAL MAXIMO DE DISEÑO DEFINITIVO QUE SE UTILIZARA PARA LA DEMANDA DE AGUA:

Qmaxd=Qmax+Qmp

Qmaxd=12.42+2.93

Qmaxd=¿ 15.35 m3/s

CONCLUSIONES: Esta presentación nos deja claro que el agua es el elemento más importante en el

planeta, ya que si no hubiera agua, ya que si no hubiera agua, el globo terráqueo sería un lugar inhóspito.

Nos deja claro también, que el agua se evapora, condensa, precipita, escurre, se infiltra y se mueve en un constante ciclo, alimentado así a la plantas y proporcionando a los humanos un liquido vital.

El conocimiento de la evotranspiración o uso consuntivo es un factor determinante en el diseño de los sistemas de riego, incluyendo las obras de almacenamiento, conducción, distribución, y drenaje.

Uno los valores más aproximados de población futura son las que se obtienen por medio del método geométrico, esto es debido a que el método geométrico es un método exponencial y la mientras que los demás métodos son proyecciones lineales.



El estudio de la proyección poblacional es con el propósito de tener definida la cantidad de habitantes futura esperada y las tasas de crecimiento, que sirva de base para el proyecto de tratamiento de aguas.

BIBLIOGRAFIA: El recurso de agua y sustentabilidad de Badii, M. H., J. Landeros., y E. Cerna

( http://www.spentamexico.org/v3-n1/3(1)%20661-671.pdf) Proyecto SEPOR: Servicio de programación y optimización del uso del agua de riego. Estudio FAO riego y drenaje 56: Evotranspiración del cultivo. Libro de abastecimiento de agua de Ricardo Narváez.


demanda de agua

Documents