Abastecimiento de agua y alcantarillado · Nivel intermedio

Caudal mínimo de la fuente para un sistema de agua rural

Enunciado

Un centro poblado rural de la sierra tiene, según el empadronamiento de 2024, 240 viviendas con una densidad de 4 habitantes por vivienda. Los censos registran 780 habitantes en 2007 y 870 en 2017. Cada vivienda tendrá una unidad básica de saneamiento con arrastre hidráulico (dotación de 80 l/hab·d) y existe una escuela primaria de 120 alumnos (20 l/alumno·d). La obra termina en 2026 y el periodo de diseño es de 20 años.

Calcula el caudal máximo diario y el caudal mínimo que debe tener la fuente en época de estiaje, si se reserva además un 10 % del caudal como caudal ecológico. Usa crecimiento aritmético, K₁ = 1,3 y K₂ = 2,0.

Solución

1. Población actual

P₀ = 240 viviendas × 4 hab/viv = 960 hab (año 2024)

2. Tasa de crecimiento aritmético

r = (P₂₀₁₇ / P₂₀₀₇ − 1) / t = (870 / 780 − 1) / 10 = 0,01154 = 1,154 % anual

Si la tasa resultara negativa, se adopta r = 0 y se diseña con la población actual.

3. Población de diseño

La obra termina en 2026 y funciona 20 años, hasta 2046. Desde el dato de población (2024) son t = 22 años.

P_d = P₀ (1 + r·t) = 960 × (1 + 0,01154 × 22) = 1203,7 ≈ 1204 hab

4. Caudal promedio

Consumo doméstico = 1204 × 80 = 96 320 l/d · Escuela = 120 × 20 = 2400 l/d

Q_p = (96 320 + 2400) / 86 400 = 1,143 l/s

5. Caudales máximos

Q_md = K₁ · Q_p = 1,3 × 1,143 = 1,49 l/s

Q_mh = K₂ · Q_p = 2,0 × 1,143 = 2,29 l/s

6. Caudal mínimo de la fuente

La fuente debe cubrir el día de máximo consumo y dejar el caudal ecológico:

Q_fuente ≥ 1,10 × Q_md = 1,10 × 1,486 = 1,63 l/s

Resultado

Población de diseño: 1204 hab
Q_p = 1,14 l/s · Q_md = 1,49 l/s · Q_mh = 2,29 l/s
Caudal mínimo de la fuente en estiaje: 1,63 l/s

Errores comunes

Contar el tiempo desde el último censo y no desde el año del dato de población actual.
Usar el caudal máximo horario para la fuente: la captación y la línea de conducción se diseñan con Q_md; Q_mh es para la red de distribución.
Aforar la fuente en época de lluvias: el caudal que importa es el de estiaje.

Bibliografía de consulta

Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento. Reglamento Nacional de Edificaciones, Normas OS.010, OS.030 y OS.100.
Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento. Norma técnica de diseño: opciones tecnológicas para sistemas de saneamiento en el ámbito rural (R.M. 192-2018-VIVIENDA).
Agüero Pittman, R. Agua potable para poblaciones rurales: sistemas de abastecimiento por gravedad sin tratamiento. SER.

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