poblacion y dotacion

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CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUA PARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA I.- INTRODUCCION El siguiente trabajo está basado en la realización de un estudio para la satisfactoria construcción de un sistema de abastecimiento e instalación del servicio de agua potable en el centro poblado de Yanama”, ubicada en el distrito de Carmen Alto-Huamanga-Ayacucho. En el presente informe, aplicaremos los conocimientos adquiridos tanto en esta asignatura como de las clases anteriores a largo de la carrera de Ingeniería Agrícola. Después fue necesario determinar mediante métodos matemáticos población futura. Se calcularon varios métodos para determinar la población estimada pero se escogerá uno solo dependiendo de la mejor aplicación de los mismos ante la situación real que el sitio antes mencionado. Los sistemas de abastecimiento e instalación del servicio de agua potable en el centro poblado de YANAMA marcan el desarrollo de un país, ya que esto nos permite vivir en mejores condiciones de vida, y en nuestro país, aun se cuenta INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 1

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CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

I.- INTRODUCCION

El siguiente trabajo está basado en la realización de un estudio para la satisfactoria

construcción de un sistema de abastecimiento e instalación del servicio de agua potable en el

centro poblado de Yanama”, ubicada en el distrito de Carmen Alto-Huamanga-Ayacucho. En

el presente informe, aplicaremos los conocimientos adquiridos tanto en esta asignatura como

de las clases anteriores a largo de la carrera de Ingeniería Agrícola.

Después fue necesario determinar mediante métodos matemáticos población futura. Se

calcularon varios métodos para determinar la población estimada pero se escogerá uno solo

dependiendo de la mejor aplicación de los mismos ante la situación real que el sitio antes

mencionado.

Los sistemas de abastecimiento e instalación del servicio de agua potable en el centro poblado

de YANAMA marcan el desarrollo de un país, ya que esto nos permite vivir en mejores

condiciones de vida, y en nuestro país, aun se cuenta con una gran cantidad de poblados los

cuales no cuentan con estos servicios.

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CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

CALCULO DE POBLACION FUTURA

LUGAR DE PROYECTO: CENTRO POBLADO DE YANAMA, DISTRITO DE

CARMEN ALTO – HUAMANGA –AYACUCHO

II.- OBJETIVOS:

Obtener población de diseño por los diferentes métodos establecidos para el centro

poblado de YANAMA.

Obtener la demanda de agua para la zona del proyecto, previo cálculo de población

futura con un método más adecuada para nuestra realidad local.

III.- FUNDAMENTOS TEORICOS:

CARACTERISTICAS DE LA ZONA DE PROYECTO

TOPOGRAFÍA DE LA ZONA

El centro poblado en estudio se encuentra asentado en una zona de topografía

moderada, característica del sector con cortes y pendientes del orden del 8% al 50% en

algunos casos, que permiten un diseño del sistema de abastecimiento a gravedad.

POBLACIÓN Y VIVIENDAS

La mayor parte de las viviendas son de una sola planta y están construidas con

materiales tradicionales como adobe y ladrillo, las cubiertas son de teja y piso de

tierra. Las construcciones de hormigón armado se dan solamente en la escuela y

capilla así como una mínima cantidad de viviendas particulares.

Criterios de diseño para el pre dimensionamiento de los sistemas de abastecimiento de

agua

POBLACIÓN DE PROYECTO:

Para efectuar la elaboración de un proyecto de abastecimiento  de agua potable es

necesario determinar la población futura de la localidad, así como de la clasificación

de su nivel socioeconómico dividido en tres tipos: Popular, Media y Residencial.

Igualmente se debe distinguir si son zonas comerciales  o industriales, sobre todo, al

final del periodo  económico de la obra.

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CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

La población actual  se determina en base a los datos proporcionados por el Instituto

Nacional de Estadísticas, Geografía e Informática (INEGI), tomando en cuenta los

últimos tres censos disponibles para el proyecto hasta el año de realización de los

estudios y proyectos.

También se puede realizar un censo zonal de la localidad a diseñar, en este caso se

trata de la localidad de YANAMA, Carmen Alto.

PERIODO DISEÑO:

Se entiende por Periodo Diseño el  tiempo en el cual se estima que las obras por

construir serán  eficientes. El período de diseño es menor que la Vida Útil o sea el

tiempo que razonablemente se espera que la obra sirva a los propósitos sin tener gastos

de operación y mantenimiento elevados que hagan antieconómico su uso o que se

requieran ser eliminadas por insuficientes.

Además de la vida útil y del Período de Diseño, en los aspectos de financiamiento de

las obras se habla a menudo del Período Económico de Diseño el que se ha definido

tradicionalmente como el tiempo durante el cual una obra de ingeniería funciona “

Económicamente”. Sin embargo, el determinar este aspecto en un país como México

resulta subjetivo puesto que no existen los recursos financieros para construir cada vez

que concluyen los períodos económicos de las obras en cuestión que deberían ser

sustituídas de acuerdo a este criterio. Por lo anterior, en este texto se denominará “

Período Económico de Diseño” al tiempo en el cual se amortiza, es decir, se paga

el crédito con el cual se ejecute el proyecto.Considerando lo anterior, el

dimensionamiento de las obras se realizará a períodos de corto plazo, definiendo

siempre aquellas que, por sus condiciones especificas, pudieran requerir un período de

diseño mayor por economía de escala.

Las especificaciones técnicas para la elaboración de estudios y proyectos de agua

potable de la Comisión Nacional del Agua a fijado los siguientes periodos de diseño.

1. Para localidades de 2500 a 15000 habitantes de proyecto, el periodo económico se

tomará de  6 a 10 años.

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CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

2. Para localidades medianas de 15000 a 40000 habitantes de proyecto, el periodo

economico se tómara  de 10 a 15 años.

3. Para localidades urbanas grandes el periodo económico se tomara de 15 a 25 años.

METODOS QUE SE EMPLEAN PARA EL CALCULO POBLACIONAL

1) MÉTODO ARITMÉTICO

Es un método de proyección completamente teórico y rara vez se da el caso de que

una población presente este tipo de crecimiento. En la estimación de la población de

diseño, a través de este método, sólo se necesita el tamaño de la población en dos

tiempos distintos.

La población futura a través de este método se calcula a través de la siguiente fórmula:

Dónde:

P: Población a calcularPo: población inicialr: razón de crecimientot: tiempo futuroto: tiempo inicial

2) MÉTODO GEOMÉTRICO

Un crecimiento de la población en forma geométrica o exponencial, supone que la

población crece a una tasa constante, lo que significa que aumenta proporcionalmente

lo mismo en cada período de tiempo, pero en número absoluto, las personas aumentan

en forma creciente.

El crecimiento geométrico se describe a partir de la siguiente ecuación:

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CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

Donde:P: Población a calcularPo: población inicialr: factor de cambio de las poblacionest: tiempo en que se calcula la poblacionto: tiempo final

3) MÉTODO DE LA PARÁBOLA:

En los casos en que se dispone de estimaciones de la población referidas a tres o más

fechas pasadas y la tendencia observada no responde a una línea recta, ni a una curva

geométrica o exponencial, es factible el empleo de una función polinómica, siendo las

más utilizadas las de segundo o tercer grado.

Una parábola de segundo grado puede calcularse a partir de los resultados de tres

censos o estimaciones. Este tipo de curva no sólo es sensible al ritmo medio de

crecimiento, sino también al aumento o disminución de la velocidad de ese ritmo.

La fórmula general de las funciones polinómicas de segundo grado es la siguiente:

Donde:

P: población a calcularA,B,C: constantes

: Intervalos de tiempo

4)4) METODO LOGISTICO O CURVA EN S:

Está basado en el hecho observado de que al principio el crecimiento de la población

es de tipo geométrico pasando posteriormente a un crecimiento constante (aritmético)

para después decaer el porcentaje de crecimiento hasta llegar al valor de saturación, S,

respondiendo a la ecuación:

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CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

Para el cálculo de las constantes S, M y b, se toman las poblaciones P0 , P1 , P2 en los

tiempos equidistantes t0 , t1 , t2, donde P2 suele tomarse como la población del último

censo. Este método es adecuado para la estimación de poblaciones futuras en

comunidades desarrolladas o de desarrollo limitado por escasez de terreno

urbanizable.

5) MÉTODO DE WAPPAUS:

Es otro de los métodos que se encuentran en función de la tasa de crecimiento anual y

el período de diseño, y viene dado por la siguiente expresión:

Donde:

Px : Población futura (hab) P2 : población finaltx: tiempo futuroto: tiempo inicial t2: tiempo final del censor : razón de crecimiento

6) METODO DE LA REGRESION LINEAL:

Se calcula a partir de la siguiente ecuación:

Donde a y b son constantes que se calculan a partir de las siguientes formulas:

Donde:Px: población futuraR: muestrag: número total de muestrasa,b: constantes

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7) METODO DEL MODELO DE CRECIMIENTO HIPERBOLICO

Para este modelo se debe determinar la tasa de crecimiento hiperbólico que está dado

por la siguiente ecuación:

Donde:Px: población futurah: constantePo: población inicialP2: población final to: tiempo inicial t2: tiempo final tx: tiempo futuro

8) METODO DEL MODELO EXPONENCIAL

Al igual que el método geométrico se recomienda utilizarlo en poblaciones que

muestren desarrollo y que tengan aéreas de expansión. Se debe tener por lo menos

información de tres censos para poder calcular la tasa de crecimiento exponencial

promedio.

Donde:Px: población futurak: constantePo: población inicialPcp: población inicialPca: población actualtx: tiempo futuroto: tiempo inicial e = Base de los logaritmos neperianos

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9) MÉTODO DE LA FORMULA DE MALTHUS

La formula correspondiente es:

Pf = Pa (1 + Δ )x

 Donde:Pf = PoblaciónPa = Población actual (último censo). Δ = Es el incremento medio anual. x = numero de periodos decenales a partir del periodo económico quese fije.El incremento medio (Δ) se obtendrá dividiendo el incremento decenal entre el número de veces que se restaron. (Δ promedio =Σ Δ/ N°. de veces).

10) MÉTODO DE EXTENSIÓN GRÁFICA

 Con los datos censales se forma una gráfica en donde se sitúan losvalores de los

censos en un sistema de ejes rectangulares en el que lasabscisas(x), representan los años de los

censos y las ordenadas ( y) elnúmeros de habitantes. A continuación se traza una curva

media entrelos puntos así determinados, prolongándose a ojo esta curva, hasta elaño

cuyo número de habitantes se desea conocer.

11) MÉTODO DE ÁREAS Y DENSIDADES  (exclusivo para fraccionamientos)

Este método consiste en tomar una zona poblada  representativa de acuerdo con el uso

y tenencia del terreno para calcular la población asentada con su superficie respectiva,

obteniéndose una densidad bruta al dividir la población  actual entre la superficie bruta

y aplicar este coeficiente posteriormente  a superficies futuras por servir.

Es muy importante para la aplicación de este método disponer de un levantamiento

catastral y predial complementado con un plano regulador que indique limitación de las

zonas de desarrollo.

Para encontrar la Población Futura o de Proyecto, por los Métodos aquí señalados,

procederemos a eliminar  la Población que resulte  menor y la  mayor, procediéndose

a tomar  un promedio y de esta forma se obtendrá  la población futura para nuestro

proyecto.

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12) MÉTODO GEOMÉTRICO POR PORCENTAJE

Consiste en determinar el porcentaje anual de aumento por medio de los porcentajes de

aumento en los años anteriores y aplicarlo en el futuro. Dicho en otras palabras, se

calculan los cinco decenales de incremento y se calculara el porcentaje anual promedio .

%  anual promedio  =  %Pr = Σ%/n

Donde:

Σ % = suma de porcientos decenales.

n = número de años entre el primer censo y el ultimo.

La fórmula para determinar la población de proyecto es:

Pf = Pa + Pa (%Pr)N/100

Donde:

Pf = población futura.

Pa = población actual del ultimo censo.

N =  Periodo económico que fija el proyectista en base a las especificaciones técnicas de la Comisión Nacional del Agua.

13) METODO DE CRECIMIENTO POR COMPARACION

Este método consiste en comparar, la tendencia del crecimiento histórico de la

población estudiada contra el de otras ciudades con mayor número de habitantes,

similares desde el punto de vista socioeconómico, y adoptar la tasa media de

crecimiento de ellas.

DONDE :

i = Tasa de crecimiento en el periodo ti – (ti+1)

Pf = poblacion en el año final

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Po = Poblacion en el año inicial.

T = numero de años entre la Poblacion Po y la poblacion Pf.

14) METODO DE MINIMOS CUADRADOS

Este procedimiento consiste en calcular la población de proyecto a partir de un ajuste

de los resultados de los censos en años anteriores, a una recta o curva, de tal modo que

los puntos pertenecientes a éstas, difieran lo menos posible de los datos observados.

Para determinar la población de proyecto, será necesario considerar el modelo

matemático que mejor represente el comportamiento de los datos de los censos

históricos de población (lineal, exponencial, logarítmica o potencial), obteniendo las

constantes “a” y “b” que se conocen como coeficientes de la regresión.

Existe un parámetro que sirve para determinar que tan acertada fue la elección de la

curva o recta de ajuste a los datos de los censos. Este se denomina coeficiente de

correlación “r”, su rango de variación es de -1 a +1 y conforme su valor absoluto se

acerque más a 1 el ajuste del modelo a los datos será mejor.

A.- SEGÚN EL CRECIMIENTO ARITMÉTICO:

Yi=(Xf-Xo)⁄Xoa+b(ΣX⁄n)-(ΣY⁄n)=0a+b*183,75-20,30159=0a(ΣX⁄n)+b(ΣX²⁄n)-(ΣXY⁄n)=0a*183,75+b*38677-3287,5=0

B.- SEGÚN CRECIMIENTO GEOMETRICO:

a+b*183,75-1,2412928=0

a+b(ΣX⁄n)-(ΣlogY⁄n)=0

a(ΣX⁄n)+b(ΣX²⁄n)-(ΣXLogY⁄n)=0

a*183,75+b*38677-221,51038=0

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 10

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CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

15) METODO DE AJUSTE LINEAL

En el caso de que los valores de los censos históricos, graficados como población en el eje

de las ordenadas y los años en el de las abscisas, se ajusten a una recta, se utiliza la

siguiente expresión característica, que da el valor de la población para cualquier año

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IV.- PROCEDIMIENTOS Y CALCULOS

1.- METODO ARITMETICO O DE CRECIMIENTO LINEAL

Años Población Pi+1 - Pi ti+1 - ti r

2009 2022      

2010 4050 2028 1 2028

2011 4500 450 1 450

2012 4580 80 1 80

2013 4463 -117 1 -117

2014 4750 287 1 287

2035 22656   r promedio 852.667

r = razón de crecimiento

Conclusion: El crecimiento es casi uniforme, es una población en franco de crecimiento.

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II

Pf 2035 = 22656 Habitantes

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CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

2.- METODO ARITMETICO DE INTERES SIMPLE

Años Población Pi+1 - Pi Pi * (ti+1 - ti) r

2009 2022      

2010 4050 2028 2022 1.002967359

2011 4500 450 4050 0.111111111

2012 4580 80 4500 0.017777778

2013 4463 -117 4580 -0.025545852

2014 4750 287 4463 0.06430652

2035 42384   r promedio = 0.377285416

P 2035 = 42384 Habitantes

Conclusión: La curva representa un crecimiento acelerado.

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 13

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CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

3.- METODO GEOMETRICO O DE INTERES COMPUESTO

Año Poblacion Δt r

2009 2022    

2010 4050 1 2.002967359

2011 4500 1 1.111111111

2012 4580 1 1.017777778

2013 4463 1 0.974454148

2014 4750 1 1.06430652

2035 3946358 Promedio = 1.377285416

P 2035 = 394 6358 Habitantes

Conclusión: Con este método no podemos diseñar, porque nuestra población no está en

saturación.

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 14

Page 15: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

4.- METODO PARABOLA DE SEGUNDO GRADO

Año Poblacion Δt

2012 4580 0

2013 4463 1

2014 4750 2

2035 23

4580 = A*(0)^2 + B*(0) + C

4463 = A*(1)^2 + B*(1) +C

4750 =A*(2)^2 + B*(2) + C

Año Poblacion Δt

2011 4580 0

2012 4463 1

2013 4750 2

2020 18071 9

2025 39706 14

2035 113276 24

4580 = 0^2* A + 0 *B + C

4463 = 1^2* A + 0 *B + C

4750 = 2^2* A + 0 *B + C

C = 4580

B = -319

A = 202

P 2035 = 113,276 Habitantes P 2025 = 39,706 Habitantes

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 15

Page 16: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

Conclusión: la curva muestra un crecimiento acelarado

5.- METODO DE LOS INCREMENTOS VARIABLES

Año Poblacion ΔP Δ₂P2009 2022    

2010 4050 2028  

2011 4500 450 -1578

2012 4580 80 -370

2013 4463 -117 -197

2014 4750 287 404

  Σ 2728 -1741

    545.6 -435.25

2035 5393    

m = 2.1

P 2035 = 5393 Habitantes

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 16

Page 17: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

Conclusión: Los resultados muestran un incremento de poblacion minima que las demas metodos.

6.- METODO DE LA CURVA NORMAL LOGISTICA

Año Poblacion

P0 = 2011 4580

P1 = 2012 4463

P2 = 2013 4750

   

2033  

CONDICION NECESARIA:

21755000 ≤ 19918369 FALSO

9330 ˂ 8926 FALSO

Conclusión: las condiciones del método no cumplen, por lo cual no se analizara.

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 17

Page 18: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

7.- METODO DEL MODELO EXPONENCIAL:

Año población (Pc) Años LN(Pc) tcp-tca K

2009 2,022 7.6118424

2010 4,050 2009-2010 8.30647216 1 0.694629761

2011 4,500 2010-2011 8.411832676 1 0.105360516

2012 4,580 2011-2012 8.429454277 1 0.017621601

2013 4,463 2012-2013 8.403576465 1 -0.025877812

2014 4,750 2013-2014 8.465899897 1 0.062323432

promedio 0.170811499

Kpromedio = 0.1708

Calculo de la tasa de crecimiento exponencial para los años 2009 y 2010:

De igual manera se calculó para los demás años y se obtuvo el promedio K=0.1708

Para el año 2035 la población es:

CONCLUCION: se muestra un incremento acelerado

8.- METODO DE LA REGRESION LINEAL:

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 18

Page 19: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

Año Muestra ( R ) Población (Px) ( R )x(Px) ( R ) 2

2009 1 2,022 2,022 1

2010 2 4,050 8,100 4

2011 3 4,500 13,500 9

2012 4 4,580 18,320 16

2013 5 4,463 22,315 25

2014 6 4,750 28,500 36

sumatoria 21 24365 92757 91

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 19

Page 20: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

Conclusión: Los resultados muestran un incremento

de población mínima

9.- MÉTODO DE WAPPAUS:

Años Población Pf - Pi Tf - Ti r

2009 2,022 2,028 1 2028

2010 4,050 450 1 450

2011 4,500 80 1 80

2012 4,580 (117) 1 -117

2013 4,463 287 1 287

2014 4,750

rprome = 545.60

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 20

Page 21: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

r = razón de crecimiento

Reemplazando datos

Conclusión: no se puede usar este método, ya que el resultado es negativo, lo cual

sería imposible.

10.- METODO DEL MODELO DE CRECIMIENTO HIPERBOLICO:

Año Población Δt ΔP

2009 2,022 0 0

2014 4,750 5 2,728

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II

P2=4720

tx=2035

to=2009

Año Población

2009 2,022

2010 4,050

2011 4,500

2012 4,580

2013 4,463

2014 4,750

21

Page 22: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

2035 26

Tasa de crecimiento hiperbólico:

Para el año 2035, sustituyendo la fórmula:

Años

Población

2009 2,022

2014 7,450

2035 10488

Conclusión: Los resultados muestran un incremento de población mínima

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 22

Para elaborar el grafico se toma en consideración la Comunidad de Yanama Los años 2019 y 2014.es la población calculada según los datos del padrón de usuarios.

Page 23: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

11 .- METODO DE MINIMOS CUADRADOS

AñoPoblacion

Xi

Razon de crecimientoYi(

%) LogYi (Xi)² XiYiXiLogY

i

2009 2022 100.2967359 2.001286799 4088484 2028004046.60

2

2010 4050 11.11111111 1.045757491 16402500 450004235.31

8

2011 4500 1.777777778 0.249877473 20250000 80001124.44

92012 4580 -2.55458515 ****** 20976400 -11700 ****

2013 4463 6.430652028 0.80825501 19918369 287003607.24

22014 4750          

SUMAT. 19615 117.06169 **** 81635753 272800 ****PROM. 3923 23.412338 **** 16327150.6 54560 ****

CONCLUSION: con este método no cumple el cálculo poblacional porque el rango del

censo es corta y la población tiene una ligera tasa de decreciente.

GRAFICO COMPARATIVO DE LAS POBLACIONES FUTURAS CALCULADAS

RESPECTO A LOS METODOS EMPLEADOS QUE SATISFACEN

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 23

Page 24: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

DEMANDA Y DOTACION DE AGUA

DOTACIONES

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II

REGRESION LINEAL

INCREMENTOS VARIABLES

PARABOLA INTERES SIMPLE ARITMETICO CREC. HIPERBOLICO

24

Page 25: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

El consumo de agua por habitante sólo puede determinarse en base de estadísticas permanentes, y, de esta manera, establecer los valores de las dotaciones correspondientes a los consumos futuros.

En el caso de la localidad de El Alto, los datos disponibles son incompletos y no representativos del consumo promedio unitario, en condiciones satisfactorias, de un sistema de abastecimiento adecuado. En tal sentido, de acuerdo a la información proporcionada por diferentes fuentes, para el pre dimensionamiento de las variantes de abastecimiento de agua de la localidad de El Alto se ha adoptado una dotación promedio estimada de lt./hab./día., dotación que coincide en líneas generales con el análisis de demanda]. Teniendo en cuenta la problemática de abastecimiento de agua de la localidad de El Alto, esta dotación adoptada, permitirá el dimensionamiento de los diferentes elementos de las variantes de abastecimiento de agua.

VARIACIONES DE CONSUMO

Considerando las limitaciones para determinar las variaciones de consumo en las condiciones actuales, se adoptarán las siguientes variaciones diarias y horarias según [6].

- Máximo anual de la demanda diaria (K1) = 1.3

- Máximo anual de la demanda horaria (K2) = 2.0

ELECCION DEL METODO PARA EL CALCULO DE POBLACION FUTURA

Después de haber realizado los cálculos de población futura por los cuatro métodos

se optó por el siguiente método que a continuación se menciona.

METODO ARITMETICO DE CRECIMIENTO LINEAL

Este método se emplea cuando la población se encuentra en franco crecimiento

realidad que se ajusta a la comunidad de Yanama.

Para el cálculo de razón de crecimiento se utilizó los datos de los censos del año 2008

@ 2014 con los datos de la comunidad de Yanama que nos facilitó la Posta Medica del

Distrito de Carmen Alto, debido a que las razones de crecimiento de algunos años son

negativos por que los censos son en algunos casos.

El resultado obtenido por este método de la población futura es de 22,656 habitantes

para el año 2035, Población de diseño que nos servirá para calcular los siguientes

caudales:

- Caudal Medio

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 25

Page 26: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

- Caudal Máximo Diario

- Caudal Máximo Horario

Para suministrar eficientemente agua a la comunidad es necesario que cada una de las

partes que constituye 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, si no que permiten un servicio de agua

eficiente y continúo.

CAUDALES DE DISEÑO

Con el fin de diseñar las estructuras de los elementos que conforman los sistemas de abastecimiento de agua, es necesario calcular el caudal apropiado, el cual debe combinar las necesidades de la población de diseño. Normalmente, se trabaja con tres tipos de caudales:

A) CAUDAL PROMEDIO (QPROMEDIO)

Es el caudal promedio obtenido de una año de registros y es la base para la estimación del caudal máximo diario y el caudal máximo horario. Este caudal está expresado en litros por segundo y se obtiene así:

B) CAUDAL MÁXIMO DIARIO (QMAX DIARIO)

Es la demanda máxima que se presenta en un día del año, es decir , representa el día de mayor consumo en el año, y se calcula según la siguiente fórmula:

C) CAUDAL MÁXIMO HORARIO (QMAX )

Corresponde a la demanda máxima que se presenta en una hora durante un año completo, y en general, se determina como:

CAPACIDAD DEL SISTEMA.

VARIACIONES DE CONSUMO.

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 26

Page 27: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

El uso del agua no es uniforme, presentándose variaciones diarias, mensuales o

estacionales, de acuerdo con la magnitud de la población, el equipamiento urbano, la

actividad básica de sus pobladores y las condiciones climáticas del área. Para el

dimensionamiento de sistemas de Agua Potable, se utilizan parámetros de variación

diaria y horaria, considerándose además el valor mínimo probable de consumo, con

el objeto de verificar las características de funcionamiento del sistema. De

conformidad a las normas y requisitos para los proyectos de agua potable y

alcantarillado destinado a localidades urbanas dice: En los abastecimientos por

conexiones domiciliarias los coeficientes de las variaciones de consumo referidos al

promedio diario anual de la demanda deberán ser fijados sobre la base del análisis de

información de estadísticas comprobada.

COEFICIENTE DE VARIACIÓN DIARIA.

Corresponde al consumo en el día de mayor incidencia, el cual puede ser el más

caluroso o la mayor actividad local en el año, se le denomina consumo máximo

diario y el rango de variación depende principalmente de las condiciones climáticas

de la zona y de actividades o acontecimientos específicos.

El valor del coeficiente de variación diaria puede fluctuar entre 1.2 y 2.5,

adoptándose para nuestro medio el 130% de la demanda promedio anual. Máximo

anual de la demanda diario. K1 = 1.3

COEFICIENTE DE VARIACIÓN HORARIA.

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 27

Page 28: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

Se refiere a la variación de consumos durante el día, la cual se representa con

grandes fluctuaciones dependiendo de la actividad de sus pobladores, de la magnitud

de la localidad y el conjunto de sus recursos productivos.

Dependiendo de las actividades básicas de la ciudad, el máximo valor puede

producirse en las primeras horas de la mañana, al mediodía o en las primeras horas

de la noche. Se le denomina Consumo máximo horario y su valor puede fluctuar

entre 1.8 y 5.0 veces la demanda promedio anual, donde los valores mayores

corresponden a pequeños centros poblados donde los hábitos del uso del agua son

uniformes para todos los pobladores (Ej,. Todos inician su jornada de trabajo a la

misma hora y regresan a su casa al mismo tiempo para tomar sus alimentos), los

valores menores se presentan en grandes ciudades con actividades múltiples, donde

el uso del agua durante el día puede uniformizarse hasta valores cercanos a la

demanda del día máximo.

En nuestro medio se utilizan valores entre 1.5 y 2.5 veces la demanda media; •

Máximo Caudal de la demanda horaria: K2 = 180% K2 = 1.8

CALCULOS DE DOTACION DE AGUA SEGÚN DIFERENTES FUENTES

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 28

Page 29: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

CALCULO Nº 1 DE DOTACION DE AGUA

POBLACION Lit/hab/dia

1,000 120

5,000 125

25,000 150

50,000 160

100,000 170

Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE CONSTRUCCIONES

CONSUMO PROMEDIO DIARIO (Qm)

PF : 22,656 habitantes

d : 150 lt/hab./dia

Qm = 39.3333 Lt/seg

Qm = 0.0393 m3/seg

CONSUMO MAXIMO DIARIO (Qmd)

CONSUMO MAXIMO HORARIO (Qmh)

En este caso se considerará el 100% del promedio diario. Para poblaciones concentradas o

cercanas a poblaciones urbanas se recomienda tomar valores no superiores 150%.

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II

Qm : Caudal Medio

PF : Población futura (hab)

d : Dotación

Qm = 39.3333 Lt/seg

K1 = 1.3

Qmd = 51.1333 Lt/seg

Qmd = 0.0511 m3/seg

Qmd = 51.1333 Lt/seg

K2 = 1.5

Qmh = 76.7000 Lt/seg

Qmh = 0.0767 m3/seg

29

Page 30: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

Según los cálculos realizados, por la línea de conducción será transportado un Caudal

Maximo Diario ( Qmd = 51.13Lt/seg ), el cual se almacenará en el reservorio.

El Caudal Maximo Horario ( Qmh = 76.70 lt/seg ), circulará por la línea de aducción

ingresando a la red de distribución.

CALCULO Nº 2 DE DOTACION DE AGUA

Habilitación Dotación

Área de 90 m2 o menos de área de lote,

en clima frió

120 lit/hab/día

Área de 90 m2 o menos de área de lote,

en clima templado y cálido

150 lit/hab/día

Fuente : Epsel S.A. CHICLAYO. La Dotación Diaria por habitante, según el R.N.E. varía

generalmente de acuerdo al número de habitantes de una localidad, al tipo de uso destinado y

a las características de su clima por lo cual tenemos que hacer referencia de cada uno de ellos

CONSUMO PROMEDIO DIARIO (Qm)

CONSUMO MAXIMO DIARIO (Qmd)

Qm = 31.47 Lt/seg

K1 = 1.3

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II

Qm : Caudal Medio

PF : Población futura (hab)

d : Dotación

PF : 22,656 habitantes

d : 120 lt/hab./dia

Qm = 31.4667 Lt/seg

Qm = 0.0315 m3/seg

30

Page 31: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

Qmd = 40.9067 Lt/seg

Qmd = 0.0409 m3/seg

CONSUMO MAXIMO HORARIO (Qmh)

En este caso se considerará el 100% del promedio diario. Para poblaciones concentradas o

cercanas a poblaciones urbanas se recomienda tomar valores no superiores 150%

Según los cálculos realizados, por la línea de conducción será transportado un Caudal

Maximo Diario ( Qmd = 40.91 Lt/seg ), el cual se almacenará en el reservorio.

El Caudal Maximo Horario ( Qmh = 61.36 lt/seg ), circulará por la línea de aducción

ingresando a la red de distribución.

CALCULO Nº 3 :

Fuente: ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD

CONSUMO PROMEDIO DIARIO (Qm)

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II

Qmd = 40.91 Lt/seg

K2 = 1.5

Qmh = 61.36 Lt/seg

Qmh = 0.0614 m3/seg

Qm : Caudal Medio

PF : Población futura (hab)

d : Dotación

PF : 22,656 habitantes

d : 200 lt/hab./dia

Qm = 52.44 Lt/seg

Qm = 0.0524 m3/seg 31

Page 32: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

CONSUMO MAXIMO DIARIO (Qmd)

CONSUMO MAXIMO HORARIO (Qmh)

En este caso se considerará el 100% del promedio diario. Para poblaciones concentradas o

cercanas a poblaciones urbanas se recomienda tomar valores no superiores 150%

Según los cálculos realizados, por la línea de conducción será transportado un Caudal

Maximo Diario ( Qmd = 68.18 Lt/seg ), el cual se almacenará en el reservorio.

El Caudal Maximo Horario ( Qmh = 102.27 lt/seg ), circulará por la línea de aducción

ingresando a la red de distribución.

CALCULO Nº 4: FUENTE – FONDO PERU ALEMANIA

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II

Qm = 52.444 Lt/seg

K1 = 1.3

Qmd = 68.1778 Lt/seg

Qmd = 0.0682 m3/seg

Qmd = 68.1778 Lt/seg

K2 = 1.5

Qmh = 102.2667 Lt/seg

Qmh = 0.1023 m3/seg

32

Page 33: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

CONSUMO PROMEDIO DIARIO (Qm)

CONSUMO MAXIMO DIARIO (Qmd)

CONSUMO MAXIMO HORARIO (Qmh)

En este caso se considerará el 100% del promedio diario. Para poblaciones concentradas o

cercanas a poblaciones urbanas se recomienda tomar valores no superiores 150%

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II

Qm : Caudal Medio

PF : Población futura (hab)

d : Dotación

PF : 22,656 habitantes

d : 100 lt/hab./dia

Qm = 26.22 Lt/seg

Qm = 0.0262 m3/seg

Qm = 26.22 Lt/seg

K1 = 1.3

Qmd = 34.088 Lt/seg

Qmd = 0.0341 m3/seg

Qmd = 34.088 Lt/seg

K2 = 1.5

Qmh = 51.133 Lt/seg

Qmh = 0.0511 m3/seg

33

Page 34: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

Según los cálculos realizados, por la línea de conducción será transportado un Caudal

Maximo Diario ( Qmd = 34.088 Lt/seg ), el cual se almacenará en el reservorio.

El Caudal Maximo Horario ( Qmh = 51.13 lt/seg ), circulará por la línea de aducción

ingresando a la red de distribución.

III.- RESULTADOS

Los resultados obtenidos de los cálculos de población futura para el centro poblado de

YANAMA se muestran en los cuadros desarrollados anteriormente con gráficas para

cada método, también el grafico comparativo de los métodos empleados para formular

nuestro proyecto correctamente.

También los cálculos para la dotación de agua se efectuó de manera correcta según

cuadro de unas fuentes conocidas confiables y aplicables para nuestra zona de diseño

de acorde a la realidad de la localidad de proyectio.

IV.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se llegó a calcular las poblaciones futuras con los diferentes métodos de poblacion,

para su análisis y proceder a emplear para los diferentes fines convenientes del

proyecto, empleando graficas temáticas comparativas.

Se obtuvo los caudales, promedio diario, máximo horario y máximo diario, llegando a

la conclusión de que por la línea de conducción será transportado un Caudal Maximo

Diario y por la línea de Aduccion el Caudal Maximo horario.

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 34

Page 35: Poblacion y Dotacion

CALCULOS DE POBLACION DE DISEÑO Y DOTACION, DEMANDA DE AGUAPARA EL CENTRO POBLADO DE YANAMA

V.- BIBLIOGRAFIAS CONSULTADAS

ELEMENTOS DE DISEÑO PARA ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS-

Ricardo A. Lopez Cualla.

ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE– Verendiel, Pitman

SANEAMIENTO BASICO- GUIA DE ELABORACION DE PROYECTOS ,

Ministerio de Economia y Finanzas, Republica del Perú.

INGENIERIA DE SANITARIAS I , Semestre 2015 II 35