Métodos de Proyección de Población

La proyección de la población es fundamental para estimar la demanda futura de agua y dimensionar adecuadamente los sistemas de abastecimiento.

Método Aritmético

Este método consiste en agregar a la población del último censo un número fijo de habitantes para cada período futuro. Asume un crecimiento constante en términos absolutos.

Método Geométrico

Este método considera que, para iguales períodos de tiempo, se mantiene el mismo porcentaje de incremento de la población, es decir, un crecimiento de la población de tipo exponencial.

Tiempo de Proyección y Períodos de Diseño

El período de diseño es el tiempo en el cual se estima que las obras por construir serán eficientes y cubrirán la demanda proyectada.

Las especificaciones técnicas para proyectos de agua potable de la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA) han fijado los siguientes períodos de diseño:

• Localidades pequeñas (2,500 a 15,000 habitantes): El período de diseño recomendado es de 6 a 10 años.
• Localidades medianas (15,000 a 40,000 habitantes): El período de diseño recomendado es de 10 a 15 años.
• Localidades urbanas grandes: El período de diseño recomendado es de 15 a 25 años.

Caudales de Diseño

La determinación de los caudales es crucial para el dimensionamiento de la infraestructura de agua potable.

Caudal Máximo Diario (Qmd)

Es el caudal máximo registrado en el día de mayor consumo. Se utiliza para el diseño de las líneas de aducción y plantas de tratamiento. Generalmente, se estima multiplicando el caudal medio diario por un coeficiente (K1) que varía entre 1.25 y 1.5.

Caudal Máximo Horario (Qmh)

Es el caudal registrado en el día de máximo consumo y en la hora de máximo consumo. La red de distribución de agua potable se diseña para este caudal, ya que representa el pico de demanda instantánea.

Fórmulas Clave para el Diseño Hidráulico

A continuación, se presentan las fórmulas fundamentales para los cálculos de diseño:

• Población Futura (Pf): Pf = Pi * (1 + i)^n
  • Pi: Población inicial
  • i: Tasa de crecimiento
  • n: Número de períodos
• Caudal Medio Diario (Qmed/d): Qmed/d = (Pf * dotación) / 86400 s/día
  • Pf: Población futura
  • dotación: Dotación de agua por habitante al día (L/hab/día)
  • 86400: Segundos en un día
• Caudal Máximo Diario (Qmd): Qmd = Qmed/d * K1
  • K1: Coeficiente de mayoración diario (varía entre 1.25 y 1.5)
• Caudal Máximo Horario (Qmh): Qmh = Qmd * K2
  • K2: Coeficiente de mayoración horario (aproximadamente 2)

Coeficientes de Mayoración

Un coeficiente de mayoración es un factor que se aplica para prevenir cualquier riesgo y asegurar un margen de seguridad en el diseño, resultando en valores superiores a los calculados inicialmente.

El coeficiente de variación del caudal máximo diario con respecto al caudal medio diario (K1) es inversamente proporcional al número de habitantes y puede variar:

• K1 = 1.3 para poblaciones menores de 12,500 habitantes.
• K1 = 1.2 para poblaciones mayores de 12,500 habitantes.

Tipos de Tuberías para Redes de Agua Potable

La selección del material de la tubería es crítica para la durabilidad y eficiencia del sistema de abastecimiento.

Tuberías de Hierro Galvanizado (H.G.)

Esta tubería es recomendable para instalarse superficialmente, ya que presenta una resistencia a los impactos mucho mayor que otras. Sin embargo, no resulta conveniente su instalación enterrada en zanja debido a la acción agresiva de suelos ácidos.

Tuberías de Policloruro de Vinilo (PVC)

La característica más importante de la tubería plástica (PVC) es su considerable menor peso respecto a cualquier otra, lo cual reduce significativamente los costos de transporte e instalación. En general, la tubería de plástico tiene poca resistencia relativa a impactos, esfuerzos externos y aplastamiento, por lo cual su utilización es más conveniente cuando se instala enterrada en zanja.

Tuberías de Asbesto-Cemento a Presión (A.C.P.)

La tubería de asbesto-cemento es más frágil que la de Hierro Fundido (H.F.), por lo cual su uso está limitado exclusivamente a su colocación enterrada.

Tubería de Hierro Fundido (H.F.)

Es fabricada mediante la fundición de lingotes de hierro, carbón coque y piedra caliza. La presencia de láminas de grafito en la tubería le confiere cierta resistencia a la oxidación y a la corrosión; sin embargo, la hace frágil. Estas características limitan el uso de tuberías de H.F. a su instalación enterrada, pues su poca o nula resistencia a los impactos la hace inadecuada para su colocación sobre soportes.

Tuberías de Hierro Fundido Dúctil (H.F.D.)

Fabricada por la fundición de hierro en presencia de coque y piedra caliza, pero mediante métodos especiales se le adiciona magnesio, lo que permite mantener una mayor continuidad y homogeneidad del metal. Esta característica hace que el material sea menos frágil que el H.F., permitiendo una mayor versatilidad en su uso, ya que puede ser utilizado tanto enterrado como superficialmente. Esto es ventajoso para el diseño de líneas de aducción en terrenos rocosos y blandos, al poder emplear un solo tipo de tubería.

Consideraciones Adicionales y Dotaciones Específicas

Cálculo de Población y Dotación

• Si se proporcionan solares, se puede estimar la población multiplicando el número de solares por un factor (ej. 6 habitantes/solar). Luego, se calcula la población futura y su dotación según la clase social.
• Cálculo de Área de Parqueos: Si se asumen 2 parqueos por casa de 8.5 m² cada uno, el área total de parqueos se obtiene multiplicando 2 * 8.5 m² * (número de solares).
• Si se proporcionan camas (ej. en hoteles/hospitales), no es necesario calcular la población futura; la dotación se basa directamente en el número de camas.
• Si se proporciona un valor de 2 kg/cama (para lavanderías, por ejemplo), multiplicar por el número de camas.

Dotaciones de Agua por Clase Social

Las dotaciones varían según el tipo de usuario y la clase social:

• Clase Alta: 300 L/hab/día
• Clase Media: 250 L/hab/día
• Clase Baja: 150 L/hab/día

Dotaciones para Usos Específicos

Para establecimientos comerciales y de servicios, las dotaciones se calculan por unidad de área o por tipo de servicio:

• Hoteles: 250 L/hab/día
• Moteles: 500 L/hab/día
• Bares o Cafeterías:
  • Hasta 30 m²: 1500 L/día·m²
  • De 31 a 60 m²: 60 L/día·m²
  • De 61 a 100 m²: 50 L/día·m²
  • Más de 100 m²: 40 L/día·m²
• Piscinas:
  • Con recirculación: 10 L/día·m²
  • Sin recirculación: 25 L/día·m²
• Lavanderías (por kg de ropa):
  • Ropa húmeda: 40 L/día·kg
  • Ropa seca: 30 L/día·kg
• Oficinas Comerciales: 6 L/día·m²
• Parqueos, Áreas Verdes, Plazas: 2 L/día·m²