PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE

CONSUMOS DE AGUA

Tipos de consumo: domestico, comercial,

industrial y público. Dotaciones.
Vida útil y Periodo de diseño para obras de
ingeniería sanitaria.
 CONSUMOS DE AGUA

Para planificar un sistema de agua potable y

alcantarillado, la previsión del consumo de agua es de
fundamental importancia.
La operación de los sistemas y sus ampliaciones están
directamente asociados a la demanda de agua.
El dimensionamiento de los conductos, estructuras y
equipamientos esta en función de los caudales de
agua, que a su vez dependen del consumo medio por
habitante, las variaciones de la demanda y otros
consumos que pueden producirse en la zona del
proyecto.
 CONSUMOS DE AGUA
TIPOS DE CONSUMO
Los prestadores de servicio sean estos los GADs
Municipales o Empresas Públicas de Agua Potable y
Alcantarillado, clasifican a los consumidores en cuatro
grandes grupos:

 Doméstico
 Comercial
 Industrial
 Público
 CONSUMOS DE AGUA
TIPOS DE CONSUMO
La división en esas categorías, se fundamenta en que
son plenamente identificables y en la necesidad de
establecer tarifas diferenciadas.
La categoría de uso doméstico es mas homogénea, las
categorías comercial e industrial son mas
heterogéneas. Pueden haber pequeños consumidores
en bares y pequeñas industrias hasta grandes
consumidores en los centros comerciales e industrias
de bebidas.
 CONSUMOS DE AGUA
USO DOMESTICO
El agua para uso domestico corresponde al uso residencial,
tanto a la parte interna como externa de la habitación.
En la parte interna el agua es utilizada para bebida, higiene
personal, preparación de alimentos, lavado de ropa, lavado
de utensilios domésticos y limpieza general.
Para el área externa se utiliza agua para riego de jardines,
limpieza de pisos, lavado de vehículos, etc.
 CONSUMOS DE AGUA
USO DOMESTICO
El consumo domestico depende de varios factores:
 Características físico químicas del agua.
 Ingresos familiares
 Características culturales
 Clima
 Costo por m3 de agua
El consumo de agua se distribuye aproximadamente
de la siguiente manera: 31 % para descarga de
inodoros, 27 % para baños, 30 % para la cocina, 12 %
para otros usos.
 CONSUMOS DE AGUA
USO COMERCIAL

Son varias las actividades comerciales que utilizan agua,

desde pequeños a grandes consumidores, tales como:

Bares, restaurantes, centros comerciales, clínicas, hoteles,

lavanderías, lavadoras de carros, etc.
 CONSUMOS DE AGUA
USO COMERCIAL

Para establecer el uso comercial, el diseñador debe utilizar un

censo comercial y realizar un estimativo de consumos futuros.

El diseñador debe cuantificar y analizar detenidamente la

dotación comercial de acuerdo con las características de dichos
establecimientos.

Deben estudiarse los consumos puntuales o concentrados de

demandas. El uso comercial también incluye el uso en oficinas.
 CONSUMOS DE AGUA
USO INDUSTRIAL
El uso del agua en una industria, se puede clasificar en
cinco categorías:
 Uso humano (Depende del número de obreros)
 Uso domestico.
 Agua incorporada al producto.
 Agua utilizada en el proceso de producción.
 Agua perdida en el proceso.
 CONSUMOS DE AGUA
USO INDUSTRIAL
Para estimar el uso industrial, el diseñador debe
utilizar censos industriales y estimativos de consumos
futuros.
El diseñador debe cuantificar y analizar detenidamente
la dotación industrial de acuerdo con las
características de dichos establecimientos.
Deben estudiarse los consumos puntuales o
concentrados demandados con el fin de establecer los
posibles grandes consumidores.
 CONSUMOS DE AGUA
USO PUBLICO
Se considera agua para uso publico, la utilizada en
riego de parques y jardines, lavado de calles, baños de
uso publico, piletas y fuentes ornamentales, piscinas
publicas, combate de incendios y limpieza de redes de
alcantarillado.
Cuando no existe información disponible se considera
que el agua para uso publico representa entre el 0 y
3% del consumo medio diario doméstico.
 CONSUMOS DE AGUA
DOTACION
La dotación neta corresponde a la cantidad mínima de
agua requerida para satisfacer las necesidades básicas
de un habitante sin considerar las pérdidas que
ocurran en el sistema de agua potable.
Cuando se multiplica la población que va a ser servida
por la dotación se obtienen la demanda total de agua;
por tal razón la evaluación de la dotación es tan
importante como la proyección de la población.
 CONSUMOS DE AGUA
DOTACION
La dotación se establece en base a registros históricos
de consumos de agua de por lo menos un año,
obtenidos mediante micro medición en base a
muestreos con usuarios representativos del sistema.
Cuando no se disponga de esta información, la
dotación se la puede estimar realizando comparación
con poblaciones similares con las mismas
características: Temperatura media, Hidrología,
población, nivel socioeconómico, tamaño del sector
comercial e industrial, etc.
 CONSUMOS DE AGUA
DOTACION
Cuando no se puede realizar ninguno de los procedimientos anteriores,
se deberá adoptar las dotaciones establecidas en las Normas de Diseno
para Sistemas de Agua Potable y Alcantarillado, dependiendo si se trata
de zonas urbanas o rurales.
 CONSUMOS DE AGUA
DOTACIONES RECOMENDADAS POR LAS NORMAS
 CONSUMOS DE AGUA
VIDA UTIL
Lapso después del cual una obra o estructura puede ser reemplazada por inservible
 CONSUMOS DE AGUA
PERIODO DE DISENO
Lapso durante el cual una obra o estructura puede funcionar sin necesidad de
ampliaciones.

El periodo de diseño, debe fijar las condiciones básicas del proyecto como la
capacidad del sistema para atender la demanda futura, la densidad actual y de
saturación, la durabilidad de los materiales y equipos empleados, y la calidad
de la construcción, operación y mantenimiento.

El periodo de diseño también depende de la demanda del servicio, la

programación de inversiones, la factibilidad de ampliaciones y las tasas de
crecimiento de la población, del comercio y de la industria.
 CONSUMOS DE AGUA
PERIODO DE DISENO
El período de diseño será de por lo menos 15 años, y considerará que la vida útil de
los equipos es usualmente de 10 a 20 años, mientras que las estructuras pueden
durar entre 40 y 50 años.

Siempre que sea posible y conveniente, se establecerán etapas de construcción

determinadas mediante un análisis económico.

Si el período de diseño especificado es menor a 50 años, se tomarán precauciones

para permitir la fácil ampliación de la planta hasta cubrir este período.

Para sistemas rurales se recomienda el periodo de diseño de 20 años mientras que

en zonas urbanas entre 25 y 30 años.
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UNIDAD 3
METODOS APLICABLES PARA CALCULAR LA POBLACION FUTURA

CENSOS DE POBLACION
Deben recolectarse los datos demográficos de la
población, especialmente los realizados por el INEC
(Instituto Nacional de Estadística y Censos), catastro
de usuarios de agua potable , alcantarillado u otros
servicios que pueden ser eléctricos o telefónicos.

En base a los datos anteriores se puede obtener los

parámetros que permitan determinar el crecimiento
de la población.
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METODOS APLICABLES PARA CALCULAR LA POBLACION FUTURA

DENSIDADES ACTUALES Y FUTURAS

Teniendo en cuenta la identificación de las zonas
actuales de la población y las zonas de expansión
futuras, la densidad actual y la densidad proyectada
deben hallarse con base en la población actual y futura
de las zonas con el objeto de verificar la expansión real
del sistema de agua potable.
Debe tenerse en cuenta la distribución espacial de la
población, identificando los diferentes usos de la
tierra, tipos de consumidores y la distribución espacial
de la demanda.
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METODOS APLICABLES PARA CALCULAR LA POBLACION FUTURA

El Diseñador debe
definir con el GAD
Municipal las zonas
de expansión futura
(Limite del proyecto)
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METODOS APLICABLES PARA CALCULAR LA POBLACION FUTURA

CALCULO DE LA POBLACION FUTURA

Los factores principales para determinar las
necesidades futuras de agua de una comunidad, son
su población, su actividad comercial y su producción
industrial.
La variación de la población ocurre de tres maneras:
1. Por nacimientos (incremento de la población).
2. Por muertes (disminución de la población).
3. Por migración (aumento o disminución).
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METODOS APLICABLES PARA CALCULAR LA POBLACION FUTURA

CALCULO DE LA POBLACION FUTURA

El uso de ecuaciones matemáticas para calcular la
población futura, supone que en el pasado el
crecimiento de la población ha seguido cierta relación
matemática y que el futuro la variación de la población
seguirá un patrón establecido con esa relación.

El procedimiento consiste en tomar un numero de

puntos censales haciendo pasar por ellos una curva
que se ajusta por el método de los mínimos
cuadrados.
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METODOS APLICABLES PARA CALCULAR LA POBLACION FUTURA

MÉTODO ARITMÉTICO:
Consiste en considerar que el crecimiento de una población es constante, es
decir asimilable a una línea recta, es decir que responde a la ecuación:

𝑷𝒇 = 𝑷𝒊 + 𝑲(𝒕𝒇 − 𝒕𝒊 )

𝑷𝟐 − 𝑷𝟏
𝑲=
𝒕𝟐 − 𝒕 𝟏
Donde:
𝑃𝑓 = Población futura proyectada al periodo de diseño.
𝑃𝑖 = Población para el año inicial.
K= Tasa de crecimiento aritmética
𝑃2 𝑦𝑃1 son las poblaciones en los años 𝑡2 𝑦 𝑡1 obtenidas de la información
existente.(Censos de población).
Es un método recomendado para ciudades pequeñas de un cierto
desarrollo.
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METODOS APLICABLES PARA CALCULAR LA POBLACION FUTURA
MÉTODO ARITMÉTICO: Ejemplo de aplicación
En base a los censos poblacionales obtenidos en los años 2001 y 2010, determine la población en el año 2015.

METODO ARITMETICO
Informacion obtenida de los Censos
AÑO POBLACION (hab) Metodo Aritmetico
t1 2001 24.000 P1 32.000
t2 2010 28.000 P2
30.000

Poblacion (hab)
tf 2015 30.222,22 Pf y = 444,44x - 865333
28.000
Calcular la poblacion futura en el año: 26.000

K=
28000-24000 24.000
2010-2001 22.000
4.000
K= 20.000
9

2000

2002

2004

2006

2008

2010

2012

2014

2016
K= 444,44
Año
Pf= 28000+444.44(2015-2010)
Pf= 30.222 hab.
Puede utilizarse la función de Excel
Tendencia para encontrar el valor de Pf
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UNIDAD 3
METODOS APLICABLES PARA CALCULAR LA POBLACION FUTURA
MÉTODO GEOMETRICO:
Este método considera que la población aumenta proporcionalmente al tamaño de la
misma, y tiene un comportamiento de crecimiento similar al interés compuesto.

𝑷𝒇 = 𝑷𝒊 (𝟏 + 𝒓)𝒏

𝟏
𝑷𝟐 𝒕𝟐 −𝒕𝟏
𝒓= - 1
𝑷𝟏
Donde:
𝑃𝑓 = Población futura proyectada al periodo de diseño.
𝑃𝑖 = Población para el año inicial.
r = Tasa de crecimiento geométrico.
𝑃2 𝑦𝑃1 son las poblaciones en los años 𝑡2 𝑦 𝑡1 obtenidas de la información
existente.(Censos de población).
n = 𝒕𝒇 − 𝒕𝒊 (año final – año inicial) o periodo de diseño.
Es útil en poblaciones que muestren una importante actividad económica, que genera
un apreciable desarrollo y que poseen importantes áreas de expansión.
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UNIDAD 3
METODOS APLICABLES PARA CALCULAR LA POBLACION FUTURA
MÉTODO GEOMETRICO

METODO GEOMETRICO
Informacion obtenida de los Censos
AÑO POBLACION (hab)
t1 2001 24.000 P1 Metodo Geometrico
31000
t2 2010 28.000 P2
tf 2015 Pf 30000 y = 3,9734x2 - 15493x + 2E+07

29000
Calcular la poblacion futura en el año: 2015

Poblacion (hab)
28000
n= 5
1 27000
28.000 2010-2001
r= -1 26000
24.000
r= 0,0173 25000

Pf 30504 hab 24000

2000

2002

2004

2006

2008

2010

2012

2014

2016
Año
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UNIDAD 3
METODOS APLICABLES PARA CALCULAR LA POBLACION FUTURA

MÉTODO EXPONENCIAL:
Si el crecimiento de la población es de tipo exponencial, se aplica la siguiente
expresión:

𝒌(𝒕𝒇 −𝒕𝒊 )
𝑷𝒇 = 𝑷𝒊 𝒆

ln 𝑃2 − ln 𝑃1
k=
𝒕𝟐 −𝒕𝟏
Donde:
𝑃𝑓 = Población futura proyectada al periodo de diseño.
𝑃𝑖 = Población para el año inicial.
k= Tasa de crecimiento exponencial.
𝑃2 𝑦𝑃1 son las poblaciones en los años 𝑡2 𝑦 𝑡1 obtenidas de la información
existente.(Censos de población).
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UNIDAD 3
METODOS APLICABLES PARA CALCULAR LA POBLACION FUTURA
MÉTODO EXPONENCIAL:

METODO EXPONENCIAL
Informacion obtenida de los Censos Metodo Exponencial
AÑO POBLACION (hab) 31000
t1 2001 24.000 P1 30000
t2 2010 28.000 P2 29000

Poblacion (hab)
tf 2015 Pf 28000
27000
Calcular la poblacion futura en el año: 2015
26000
tf - ti= 5
25000
k 0,01713 0,08563927
Pf= 30.504 hab 24000

2000

2002

2004

2006

2008

2010

2012

2014

2016
Año
𝑷𝒇 = 𝑷𝒊 𝒆𝒌(𝒕𝒇−𝒕𝒊)

ln 𝑃2 − ln 𝑃1
𝒌=
𝒕𝟐 − 𝒕𝟏
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METODOS APLICABLES PARA CALCULAR LA POBLACION FUTURA

METODOS ESTADISTICOS:
AJUSTE DE CURVAS POR EL METODO DE LOS MINIMOS
CUADRADOS
Si se tiene una serie de puntos 1,2,34, etc., y una curva AB que pase entre
ellos, de manera que se acerque lo mas posible a todas sus posiciones, su
ajuste se hace de modo que la suma de los cuadrados de las distancias
verticales r1,r2,r3,r4, etc., de los puntos a la curva, sea los mas pequeña
posible.
Las curvas pueden ser de tipo: Lineal, exponencial, potencial y logarítmica.
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METODOS APLICABLES PARA CALCULAR LA POBLACION FUTURA
AJUSTE DE CURVAS POR EL METODO DE LOS MINIMOS CUADRADOS
Se requiere por lo menos de tres puntos (Censos) conocidos para obtener la ecuación de la curva
de ajuste, la que tenga un coeficiente de correlación R mas cercana a 1 es la de mejor ajuste.

METODO DE LOS MINIMOS CUADRADOS

Informacion obtenida de los Censos
PUNTOS AÑO POBLACION (hab)
1 1990 24.000
2 2001 28.000
3 2010 30.000

Ajuste a una curva por minimos cuadrados

31000
30000 y = 604710ln(x) - 5E+06
R² = 0,9829
29000
Poblacion (hab)

28000
27000
26000
25000
24000
1985
1987
1989
1991
1993
1995
1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
2011
2013
2015
2017
2019
Año
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METODOS APLICABLES PARA CALCULAR LA POBLACION FUTURA

METODO DE SATURACION:
Este método establece la población de saturación para un lugar
determinado. Para aplicarlo, es necesario contar con suficiente
información del sitio, que permita obtener el número de viviendas, el
número de lotes vacíos que representarán el número de viviendas
futuras y el índice habitacional.
El método se basa en determinar la cantidad máxima de habitantes que
pueden alcanzar en el área del proyecto, y con ella diseñar el sistema de
abastecimiento.
El numero de habitantes/vivienda se lo determina en base al ultimo
Censo del INEC para la ciudad o cantón objeto del estudio o mediante
muestreos.

Ejemplo:
Numero de lotes: 300
Habitantes/vivienda: 4 (al final del periodo de diseno)
Población futura o de saturación= 300 x 4 = 1200 hab.
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CAUDALES DE DISEÑO (ZONA RURAL)

Caudal medio diario (Qm)

Es el caudal medio calculado con la población de diseño, corresponde al promedio de los

consumos diarios para el periodo de un año, se determina con la siguiente expresión:

𝑷𝑷 𝑫𝑫
𝑸𝑸𝒎𝒎 = 𝒇𝒇
𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖

Dónde:

𝑄𝑄𝑚𝑚 = Caudal medio diario (l/s)

𝑓𝑓 = Factor de fugas.

𝑃𝑃 = Población proyectada al final del periodo de diseño (hab.)

𝐷𝐷 = Dotación media futura (l/hab/d)

Las Normas de diseño establecen un factor de fugas del 20 %.

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CAUDALES DE DISEÑO (ZONA RURAL)

Caudal máximo diario (QMD)

Es el caudal del día de máximo consumo de una serie de registros diarios durante un año. Se
determina mediante la expresión:

𝑸𝑸𝑸𝑸𝑸𝑸 = 𝑲𝑲𝑲𝑲𝑲𝑲. 𝑸𝑸𝒎𝒎

𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾 = factor de mayoración máximo diario

𝑄𝑄𝑚𝑚 = caudal medio diario (l/s).

El Factor de mayoración se lo determina en base a registros de caudales medidos diariamente

durante un año, a falta de estos la norma establece un valor de
KMD = 1.25
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CAUDALES DE DISEÑO (ZONA URBANA)

Caudal medio diario (Qm)

Es el caudal medio calculado con la población de diseño, corresponde al promedio de los

consumos diarios para el periodo de un año, se determina con la siguiente expresión:

𝑷𝑷 𝑫𝑫
𝑸𝑸𝒎𝒎 =
𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖

Dónde:

𝑄𝑄𝑚𝑚 = Caudal medio diario (l/s)

𝑃𝑃 = Población proyectada al final del periodo de diseño (hab.)

𝐷𝐷 = Dotación media futura (l/hab/d)

 PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE
CAUDALES DE DISEÑO (ZONA URBANA)

Caudal máximo diario (QMD)

Es el caudal del día de máximo consumo de una serie de registros diarios durante un año. Se
determina mediante la expresión:

𝑸𝑸𝑸𝑸𝑸𝑸 = 𝑲𝑲𝑲𝑲𝑲𝑲. 𝑸𝑸𝒎𝒎

𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾 = factor de mayoración máximo diario

𝑄𝑄𝑚𝑚 = caudal medio diario (l/s).

El Factor de mayoración se lo determina en base a registros de caudales medidos diariamente

durante un año, a falta de estos la norma establece un valor de 1.5
KMD = 1.3 a 1.5
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CAUDALES DE DISEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO

Planta de tratamiento
La capacidad de la planta de tratamiento será de 1.10 veces el caudal máximo diario al final del
período de diseño.

𝑸𝑸𝑷𝑷𝑷𝑷 = 𝟏𝟏, 𝟏𝟏𝟏𝟏 𝑸𝑸𝑸𝑸𝑸𝑸

𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄𝑄 = Caudal máximo diario (l/s).