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CONSUMO DE AGUA
DEFINICIÓN DEL CONSUMO TOTAL
El complemento necesario para establecer el caudal de diseño de un
acueducto es la determinación del consumo total de agua o dotación
bruta. El consumo es el volumen de agua utilizado por una persona en
un día y se expresa por lo general en litros por habitante y por día
(L/hab. x día).
El consumo total de un municipio se puede dividir en el consumo neto y
las pérdidas de agua en el sistema de acueducto. La determinación
individual de cada uno de ellos se debe realizar con pleno conocimiento
de las características de la población.
FACTORES DETERMINANTES DEL CONSUMO
Los factores incidentes en el consumo de una población son los
siguientes:
1. Temperatura:
Debido a las condiciones propias de la actividad del ser humano,
mientras mayor sea la temperatura, mayor será el consumo de agua.
Por ejemplo, se deberá más agua, será más frecuente el aseo personal,
se emplearán sistemas de aire acondicionado y el riego de jardines será
más intensivo.
2. Calidad del agua:
Por razones lógicas, el consumo de agua será mayor en la medida en
que las personas tengan la seguridad de una buena calidad del agua.
Lo anterior es válido para el sector doméstico e industrial.
3. Características sociales y económicas:
El consumo de agua depende también en buena parte del nivel de
educación y del nivel de ingresos de la población. Por esta razón en
ciudades mayores, tales como ciudades capitales de departamento, el
consumo de agua es mayor que en pueblos pequeños o caseríos.
4. Servicio de alcantarillado:
El hecho de disponer de una red de alcantarillado incrementa notablemente
el consumo de agua potable, en comparación con sistemas de evacuación
de excretas primarios como letrinas, o donde no existe ningún sistema y la
disposición se hace al aire libre. En estos casos extremos, el consumo puede
variar desde 300 L/hab. X día para grandes metrópolis hasta 40 L/hab. X día
para poblaciones sin servicios de alcantarillado.
5. Presión en la red de distribución de agua:
Si se tiene altas presiones en la red, habrá mayores desperdicios en el
consumo doméstico al abrir las llaves de los lavamanos, regaderas y otros
elementos. Igualmente, se puede presentar un mayor número de rupturas de
tubos dentro del domicilio o en la misma red de distribución, aumentando así
el volumen de agua potable.
6. Administración:
Una administración eficiente controlará mejor el consumo de agua
reduciendo las fugas y desperdicios, y vigilando las conexiones
clandestinas. Para realizar la labor anterior se debe contar con equipos
especializados, como amplificadores electrónicos de sonido o trazadores
radiactivos débiles y de corta vida, los cuales son muy costosos y no están
al alcance de todos los municipios.
7. Medidores y tarifas:
Al instalar un sistema nuevo de acueducto, puede que en un principio no se
instalen medidores y tampoco se cobre por el uso del agua.
Con el tiempo, el consumo se incrementa y se instalan medidores, lo cual
causa un impacto psicológico en los usuarios, por lo que el consumo
disminuye. Posteriormente el consumo aumenta y es entonces necesaria la
implantación de un sistema de tarifas para racionalizar el consumo de agua
CONSUMO NETO
El consumo neto o dotación neta es la cantidad de agua usada
efectivamente en cada una de las actividades que se realizan en una
comunidad. Tradicionalmente, se ha clasificado el consumo como
1. Domestico
2. Industrial y comercial
3. Publico e institucional
1. Consumo residencial:
Los valores indicados en la tabla 1 pueden tener variaciones en la medida
en que se adopten planes de uso racional del agua. El aseo personal y la
descarga de los sanitarios tiene un peso muy importante dentro del
consumo residencial, lo cual ha llevado al diseño de sanitarios de bajo
volumen de descarga y de adaptadores para lavamanos y regaderas.
Tabla 1
Consumos residenciales típicos
Usos Consumo ( L/hab. x
día)
Aseo personal 45
Descarga de sanitarios 40
Lavado de ropa 20
Cocina 15
Riego de jardines 10
Lavado de pisos 5
En la tabla 2 se indican algunos valores del consumo residencial neto que
pueden usarse como guía:
Tabla 2
Rangos de valores de consumo residencial (norma RAS, Colombia, 2000)
Población Consumo mínimo
(L/hab. x día)
Consumo máximo
(L/hab. x día)
< 2.500 habitantes 100 150
2.500 – 12.500 habitantes 120 180
12.500 – 60.000
habitantes
130 ---
> 60.000 habitantes 150 ---
2. Consumo comercial, industrial y público:
Las guías del consumo industrial comercial deben usarse con criterio
acertado ya que, por una parte, los valores pueden cambiar de industria a
industria de acuerdo con los procesos que en ellas se desarrollen y con la
tecnología utilizada y, por otra parte, estos valores son independientes del
número de habitantes de la población. Por la razón anterior, es más
recomendable determinar el consumo de las industrias en la localidad por
medio de encuestas directas y posteriormente normalizadas con respecto al
número de habitantes. En la tabla 3 se incluyen algunos valores diferentes
de consumo comercial, industrial y público.
Tabla 3
Consumos típicos de los sectores comercial e industrial
Usos Consumo (L/día)
Hoteles (por habitación) 200-300
Escuelas < 20 alumnos
> 20 alumnos
50
80
Industrias ( por persona empleada) 80
Lecherías ( por habitante) 0,8
Fábricas de bebidas ( por habitante) 0,2
Fábricas de hielo ( por habitante) 1,0
Curtiembre ( por habitante) 0,5
Depósitos de materiales 100
Farmacias o graneros hasta 50 m2
hasta 100 m2
hasta 200 m2
≤ 200 m2 (por m2)
500
1.000
1.600
8
Fuentes de soda y heladerías hasta 20 m2
hasta 50 m2
> 50 m2
1.000
2.000
2.000
Restaurantes hasta 50 m2
> 50 m2
40
90
Oficina (por empleado y por 10 m2) 80
Hospitales (por cama) 400
Mataderos (por cabeza sacrificada) 300-500
Riego de parques (por habitante) 9
Lavado de calles (por m2) 1,5
Lavado del alcantarillado (por habitante) 3
3. Consumo neto y su ajuste a condiciones particulares:
El consumo neto es la suma de los consumos residenciales, comerciales,
industriales y públicos descritos anteriormente. Dicho valor puede
incrementarse, a juicio del diseñador, según los siguientes aspectos.
Corrección por tamaño de población:
En la medida en que el tamaño de la población se incrementa, el consumo
se aumenta debido al mayor número de actividades, como por ejemplo el
lavado de carros, uso de lavadoras de ropa o de platos, etc. Un criterio es
establecer que el consumo neto se aumenta en un 10% del incremento en el
número de habitantes.
Corrección por temperatura:
La temperatura ambiente es uno de los principales factores que afectan el
consumo en una comunidad. El consumo neto puede incrementarse así:
• Entre 15 y 20% para climas con temperatura superior a 28 C
• Entre 10 y 15% para climas con temperatura entre 28 C y 20 C
• No se recomienda incremento para temperaturas inferiores a 20 C
La comunidad debe adoptar planes para el uso eficiente y racional del
agua que apunten a la reducción del índice de pérdidas. En sistemas
con una baja capacidad técnica y económica el porcentaje de
pérdidas máximo es del orden del 40%, mientras que en sistemas con
una alta capacidad técnica y económica el índice puede ser máximo
del 20%.
Las entidades reguladoras de la prestación del servicio deberán
establecer metas a corto, mediano y largo plazos para la reducción de
pérdidas, de tal manera que se apunte a un óptimo que oscile entre
15 y 10%.
6. Caudal de diseño:
Con el fin de diseñar las diferentes estructuras hidráulicas del sistema de
acueducto, es necesario calcular el caudal apropiad, el cual debe combinar
las necesidades de la población de diseño y los costos de la construcción de
un acueducto para un caudal excesivo. Normalmente se trabaja con tres
tipos de caudales, a saber:
• Caudal medio diario
• Caudal máximo diario
• Caudal máximo horario
Cuando se dispone de un sistema de regulación de caudal como un tanque
de almacenamiento, las estructuras del acueducto se diseñan con el caudal
máximo diario. En caso contrario, se debe diseñar todo el acueducto con el
caudal máximo horario. La red de distribución se diseña teniendo en cuenta
el caudal máximo horario.
7. Variación de los Factores de Mayoración, k1 y k2 :
Con 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 entre 1,3 para poblaciones menores de 12.500
habitantes y 1,2 para poblaciones mayores.
Los picos del caudal horario dependen igualmente del tamaño de la
población. En ciudades grandes, las costumbres son muy heterogéneas, por
lo que los períodos de máximo consumo son más largos y el pico del
hidrograma será menos acentuado. Esto es contrario a lo que sucede en
poblaciones pequeñas, en donde se tienen unos picos horarios mayores
debido a que las costumbres son más homogéneas. Por esta razón, los
factores de mayoración del caudal máximo diario para la obtención del
caudal máximo horario, k2, varían así:
Tabla 4
Comparación de factores de mayoración, k2, en Colombia y en África
Población
(habitantes)
Factor de
mayoración
En Colombia
< 5.000
5.000 – 20.000
> 20.000
1,80
1,65
1,50
En África
Aldeas
Pueblos
Ciudades
3,60
2,50
1,50
El caudal máximo horario toma mayor importancia para el diseño de las
redes de distribución (tabla 4), en donde se puede observar la variación del
coeficiente, k2, según el tamaño de la tubería y el número de habitantes de
la población.
Población Red menor
(menor de 4”)
Red secundaria
(entre 4” y 12”)
Red matriz
(mayor de 12”)
< 2.500 habitantes 1,6 - -
2.500 – 12.500 habitantes 1,6 1,5 -
12.500 – 60.000 habitantes 1,5 1,45 1,4
> 60.000 habitantes 1,5 1,45 1,4
Tabla 5
Coeficiente de mayoración del caudal máximo horario en relación con el
máximo diario para redes de distribución (norma RAS, Colombia, 2000)
8. Ejemplo de calculo de consumo y caudal:
1. Población proyectada
Continuando con el mismo ejemplo utilizado para la proyección de población
y adoptando los valores promedios, se tiene la siguiente proyección de
población:
Año Promedio
2003
2008
2013
2018
2023
2028
2033
5.095
5.574
6.104
6.760
7.557
8.562
9.904
Habida cuenta de que se trata de un diseño teórico, se muestra a
continuación la determinación del consumo a partir de su desagregación,
según los diferentes usos.
2. Consumo neto
Los consumos netos adoptados en el siguiente ejemplo son teóricos y no
corresponden a ningún caso en particular. El consumo residencial de 135
L/hab. x día corresponde a una población con desarrollo social y económico
intermedio con un tamaño entre 2.500 y 12.500 habitantes, conforme a los
valores mínimos y máximos de la tabla 2.
L/d Unid. L/hab. x
día
Doméstico Aseo personal 45
Descarga de sanitarios 40
Lavado de ropa 20
Cocina 15
Riego de jardines 10
Lavado de pisos 5
Subtotal 135
Comercial Lechería 0,8
e Hotel (por habitación) 200 20 0,8
Industrial Fuente de soda (5) 1000 5 1,0
Oficinas (por empleado y
por 10 m2)
(5 emp./of.)(50 of.)(50 m2)
80 250 19,6
Almacenes 3,5
Matadero (por cabeza) 300 20 1,2
Subtotal 26,9
L/d Unid. L/hab. x
día
Institucional Hospital (por cama) 400 20 1,6
y Escuela 80 2 0,0
Público Oficinas (por empleado y
por 10 m2)
(5 emp./of.)(50 of.)(50 m2)
80 150 23,6
Riego de parques 9,0
Subtotal 34.2
3. Pérdidas de agua y consumo total
El consumo neto total corresponde a la suma de los subtotales en la tabla
anterior. Se supone un índice de pérdidas actual (año 2003) de 30%.
Consumo neto (L/hab. x día) 196
Pérdidas técnicas 30%
Consumo Total (L/hab. x día) 280
Consumo total adoptado = 280 L/hab. x día)
Dado el nivel de precisión con el cual se determinan los consumos, el
consumo total se redondea de acuerdo con la decena más próxima.
4. Proyección del consumo
La proyección del consumo se realiza suponiendo que el consumo neto se
incrementa en un 10% del incremento porcentual de población. La meta de
reducción de perdidas es de 15% al final del período de diseño adoptando
valores intermedios para los otros años.
Año Población Incre-
mento
Incre-
mento
Neto C (L/hab.
x día)
% P
Total Adoptado
2003 5.095 196 30 280 280
9% 0,9%
2008 5.574 198 28 275 280
10% 1,0%
2013 6.104 200 25 266 270
11% 1,1%
2018 6.760 202 22 259 260
12% 1.2%
2023 7.557 204 20 255 260
13% 1,3%
2028 8.562 207 18 252 250
16% 1,6%
2033 9.904 210 15 247 250
5. Caudales de diseño
Caudal promedio diario:
Año Població
n
C (L/hab. x
día)
Q promedio
(L/s)
2003 5.095 280 16,5
2008 5.574 280 18,1
2013 6.104 270 19,1
2018 6.760 260 20,3
2023 7.557 260 22,7
2028 8.562 250 24,8
2033 9.904 250 28,7
Caudal máximo diario:
Año F mayoración, k1 Q máx. diario (L/s)
2003 1,3 21,5
2008 1,3 23,5
2013 1,3 24,8
2018 1,3 26,4
2023 1,3 29,6
2028 1,3 32,2
2033 1,3 37,3
Caudal máximo horario:
Año F mayoración, k2 Q máx. diario (L/s)
2003 1,6 34,3
2008 1,6 37,6
2013 1,6 39,7
2018 1,6 42,3
2023 1,6 47,3
2028 1,6 51,5
2033 1,6 59,6
Proyección de caudales
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035
10
0
20
30
40
50
60
70
Año
Ca
ud
al (
L/s)
Prom.Máx. dia.Máx. hor.
GRACIAS
