PROFESOR: INGº CARLOS AUGUSTO PÉREZ TOVAR UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO DE BOLÍVAR ESCUELA DE CIENCIAS DE LA TIERRA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL PERÍODO DE DISEÑO PROFESOR: INGº CARLOS AUGUSTO PÉREZ TOVAR INTEGRANTES: GUTIÉRREZ YASMAL ROBLES VANESSA RONDÓN ZEREYDA

OBJETIVOS Identificar los diferentes factores que afectan el período de diseño. Estimar el crecimiento poblacional. Explicar la influencia de diferentes factores en los períodos de diseño. Fijar el período de diseño de todos los elementos del sistema de abastecimiento de aguas, en función de los factores que lo afectan y de las recomendaciones de las normas.

PERIODO DE DISEÑO Se puede definir como el tiempo para la cual el sistema es eficiente el 100%. Ya sea por capacidad en la conducción del gasto deseado O por la resistencia física de las instalaciones.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DETERMINACIÓN DEL PERIODO DE DISEÑO DURABILIDAD O VIDA ÚTIL DE LAS INSTALACIONES. FACILIDAD DE CONSTRUCCIÓN. POSIBILIDAD DE AMPLIACIÓN O SUSTITUCIÓN. TENDENCIA DE CRECIMIENTO DE LA POBLACIÓN. POSIBILIDAD DE FINANCIAMIENTO. RATA DE INTERÉS.

DURABILIDAD O VIDA ÚTIL DE LAS INSTALACIONES. MATERIALES RESISTENCIA AL DESGASTE RESISTENCIA A LOS ESFUERZOS Variabilidad del periodo de diseño

FACILIDAD DE CONSTRUCCIÓN. La dificultad constructiva mientras mas difícil sea por ejemplo una excavación si se usa dinamita, explosivo, ya sea por la longitud en que se encuentra, por la ruta que tiene que seguir si se tiene que hacer puentes, o si existe cualquier obra que sea parte del sistema en general ya que cualquier gestión que sea una dificultad constructiva(obras grandes) debe tener un periodo de diseño mayor.

POSIBILIDAD DE AMPLIACIÓN O SUSTITUCIÓN: Los elementos del sistema que pueden ser ampliables y sustituibles y por lo tanto puede ser construido por etapas como son: estaciones de bombeo, plantas de tratamiento entre otras.

ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN

Gráfica de estimación para la población de Pariaguán (Pob vs t): GEOMÉTRICO ARITMÉTICO 30 20 10 t 71 81 91 2001 Si la proyección futura es lineal; se le llama crecimiento aritmético. Si la proyección futura es exponencial; se le llamara crecimiento geométrico.

PROCEDIMIENTO ARITMÉTICO PF= Pp + r(n) Donde: PF = Población futura(habitantes) Pp= Población presente ( habitantes) n = t= Año futuro- año presente r= Razón (rata anual) de crecimiento poblacional.

EJEMPLO DEL PROCEDIMIENTO ARITMÉTICO

EJEMPLO: Población de Pariaguán Edo Anzoátegui. POBLACIÓN PARA 2031=? CONSUMO EN LTS/SEG= ?

Ejemplo numérico de estimación para la población de Pariaguán: Censo Habitantes ∆P ∆T r 1970 12370 2140 2408 3214 11 10 195 241 321 1981 14510 1991 16918 2001 20132

Cálculo para la estimación de la población futura de la población de Pariaguán. P(2031)= P(2001)+ r(2031-2001) P(81) = P(70)+ r1(11). r₁= P/ t. r₁= 2140/11 La población futura para el año 2031 seria la población presente en(2001) más una rata (que seria la diferencia de año entre 2031-2001). Para el cálculo de las ratas la estimación de la población de Pariaguán seria la división entre variación de la población con la variación del tiempo para cada periodo. r₁= 195 hab./año

Gráfica del procedimiento aritmético para la población de Pariaguán. (rata vs tiempo) r 500 321 241 195 t 70 81 91 2001 2030

CONTINUACIÓN: Gráfica del procedimiento aritmético para la población de Pariaguán. (rata vs tiempo) P(2031)= P(2001)+ r(2031-2001) P(2031)= 20.132+ 500*(30) P(2031)= 35.132 habitantes. Para el cálculo de la población futura para el año 2031 seria: la población presente, es decir, la del (2001) menos la rata (diferencia de año entre el 2031−2001).

Tendencias de Crecimiento Poblacional.

Tendencias de crecimiento poblacional El crecimiento poblacional es función de factores económicos , sociales y de desarrollos industriales. Un sistema de abastecimiento de agua debe ser capaz de propiciar y estimular ese desarrollo, no de frenarlo , pero el acueducto es un servicio cuyos costos deben ser retribuidos por los beneficiarios, pudiendo resultar en costos muy elevados si se toman periodos muy largos para ciudades con desarrollos muy violentos con lo cual podría proporcionarse una quiebra administrativa. Mientras que de acuerdo a las tendencias de crecimiento de la población es conveniente elegir periodos de diseño mas largos para crecimientos lentos y viceversa.

Distribución poblacional mundial Urbana - Rural 1.970 – 2.000 – 2.030 A continuación se muestra una representación gráfica de las tendencias de crecimiento poblacional (Hab vs t): Hab Hab Acelerado Lento Lento Progresiones Aritméticas Progresiones Aritméticas Progresiones Geométricas t t

Crecimiento esperado de la población Lento → Periodo de diseño largo Acelerado →Periodo de diseño corto n ¿Porque CRECE o DECRECE una población? La población DECRECE debido a muertes (epidemias), emigraciones (recesiones económicas), entre otros. La población CRECE debido a nacimientos, migraciones, desarrollos económicos, entre otros.

Censo Habitantes ΔP ΔT r 1970 12370 2140 11 195 1981 14510 2408 10 241 Ejemplo numérico de estimación para la población de Pariaguán: Poblacion2031=? Consumo en LPS=? Censo Habitantes ΔP ΔT r 1970 12370 2140 11 195 1981 14510 2408 10 241 1991 16918 3214 321 2001 20132

Gráfica de estimación para la población de Pariaguán (Pob vs t): Si la línea de dispersión es ascendente se determinará la estimación de la población por medio del Procedimiento Geométrico. Si la línea de dispersión sigue una trayectoria lineal, de determinará la estimación de la población por medio del Procedimiento Aritmético. P. Geométrico P. Aritmético Población futura

Para la población de Pariaguán, se determinará el tipo de crecimiento dependiendo del desarrollo económico y entre otros factores, los cuales determinarán si crece o no dicha población. En este caso no existen suficientes datos y la proyección futura se determinará en función del desarrollo económico. Procedimiento Geométrico para la estimación de la población: Pf = Pp x (1 + r)n

Consumo= 46097 Hab x 250 L/Hab/D x (1dia/86400seg) Para la estimación de la población del año 2.031 se efectuará por medio de las poblaciones de 1.981 y 1970, despejando “r” de la fórmula se obtiene la rata. P(1981) = P(1970) x ( 1 + r1)11 14510 = 12370 x (1 + r1)11 r1= 11√p(1981)/p(1970) – 1 r1 = 0,0146 r1 = 1,46% Esta operación se realiza para cada año, logrando de ésta manera la obtención de cada rata respectivamente. Ahora para la población del 2.031 se le calculó una extrapolación de 0.028 que se sustituirá en la ecuación antes usada. Consumo= 46097 Hab x 250 L/Hab/D x (1dia/86400seg) Consumo2031= 133,38 LPS ff

Posibilidades de Financiamiento. Rata de Interés.

Posibilidad de Financiamiento y Rata de Interés Las razones de durabilidad y resistencia al desgaste físico es indudable que representa un factor importante en el diseño. Pero adicionalmente habrá que hacer esas estimaciones de interés y de costos capitalizados. Esto implica el conocimiento del crecimiento poblacional y la fijación de una capacidad de servicio para años futuros. Con lo cual se podría obtener un periodo de obsolescencia, al final del cual se requeriría una nueva inversión o una ampliación del sistema actual.

POSIBILIDADES DE FINANCIAMIENTO Posibilidad de financiamiento → Periodo de diseño largo. RATA DE INTERÉS Rata de interés alta → Periodo de diseño corto. Mayor posibilidad → Mayor periodo de diseño.

Rango de valores de los Períodos de Diseño Tomando en consideración los factores señalados se debe establecer para cada caso el período de diseño aconsejable. A continuación se indican algunos rangos de valores asignados a los diversos componentes de los sistemas de abastecimientos de agua.

a) Fuentes superficiales a.1) Sin regulación: Deben proveer un caudal mínimo para un período de 20 a 30 años. a.2) Con regulación: Las capacidades de embalse deben basarse en registros de escorrentía de 20 a 30años.

b) Fuentes subterráneas El acuífero debe ser capaz de satisfacer la demanda de una población futura de 20 a 30 años, pero su aprovechamiento puede ser por etapas, mediante la perforación de pozos con capacidad dentro de períodos de diseño menores (10 años).

c) Obras de captación c.1) Diques-tomas 15-25 años. Dependiendo de la magnitud e importancia de la obra se podrán utilizar períodos de diseño entre 20 y 40 años. c.1) Diques-tomas 15-25 años. c.2) Diques-represas 30-50 años.

d) Estaciones de bombeo Se entiende por estación de bombeo a los edificios, equipos, bombas, motores, accesorios, etc. d.1) A las bombas y motores, con una durabilidad relativamente corta y cuya vida se acorta en muchos casos por razones de un mantenimiento deficiente, conviene asignarles períodos de diseño entre 10 y 15 años. d.2) Las instalaciones y edificios pueden ser diseñados, tomando en cuenta las posibilidades de ampliaciones futuras y con períodos de diseño de 20 a 25 años.

Tubería de polietileno e) Líneas de aducción Dependerá en mucho de la magnitud, diámetro, dificultades de ejecución de obra, costos, etc., requiriendo en algunos casos un análisis económico. En general, un período de diseño aconsejable está entre 20 y 40 años. Tubería de acero 8” ∅ Tubería de polietileno 12” ∅

f) Plantas de tratamiento Generalmente se da flexibilidad para desarrollarse por etapas, lo cual permite estimar períodos de diseño de 10 a 15 años, con posibilidades de ampliaciones futuras para períodos similares.

g) Estanques de almacenamiento g.1) De concreto 30-40 años Los estanques de concreto permiten también su construcción por etapas, por lo cual los proyectos deben contemplar la posibilidad de desarrollo parcial. g.2) Metálicos 20-30 años

h) Redes de distribución Las redes de distribución beben diseñarse para el completo desarrollo del área que sirven. Generalmente se estiman períodos de diseño de 20 años, pero cuando la magnitud de la obra lo justifique estos períodos pueden hacerse mayores: 30 a 40 años. i) A obras de arte y demás equipos y accesorios que conformen el sistema, se le asignará períodos de diseño de acuerdo a su función y ubicación respecto a los componentes del sistema que los contiene. Red de distribución ramificada

Rango de valores PERIODO DE DISEÑO Fuente Regulada Fuente No Regulada ELEMENTO DEL SISTEMA PERIODO DE DISEÑO Fuente Regulada Fuente No Regulada Fuente Subterráneas 50-100 20-30 10-15 O. De captación Líneas de conducción Plantas de Tratamiento 20-40 Estación de Bombeo Líneas de Impulsión Estanques Concreto Metálicos 30-40 Tubería Matriz Red de Distribución 30-50