reingenierÍa y optimizaciÓn de la ptap y de la ptar del municipio de recetor

“REINGENIERÍA Y OPTIMIZACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA

POTABLE Y DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEL

MUNICIPIO DE RECETOR, DEPARTAMENTO DE CASANARE”

2

Tabla de contenido

I. INTRODUCIÓN 6

II. JUSTIFICACION 7

III. GENERALIDADES 8

a. Objetivos 8

1. Objetivo general 8

2. Objetivos específicos 8

IV. MARCO LEGAL. 9

V. DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO 11

a. Localización: 11

b. Temperatura: 12

c. Humedad Relativa: 12

d. Precipitación: 12

e. Hidrografía: 13

f. Geología y Geomorfología: 13

VI. DIAGNOSTICO TECNICO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE. 14

a. Descripción General del Sistema 14

b. Descripción de la fuente de abastecimiento 14

c. Descripción de los sistemas de captación, aducción y conducción,

desarenación. 15

1. Captación de agua: 15

2. Aducción y Conducción: 16

3. Desarenador: 16

d. Descripción de la Planta de tratamiento de agua potable (PTAP). 16

e. Descripción del Sistema de almacenamiento. 17

f. Red de distribución. 17

g. Micro medición 17




3

VII. DIAGNOSTICO TÉCNICO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES18

a. Descripción General del Sistema 18

b. Sistema de tratamiento de aguas residuales (PTAR). 19

c. Calidad del agua tratada 22

VIII. PROPUESTAS DE OPTIMIZACIÒN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE.

23

a. Captación.- 23

b. Aducción.- 23

c. Pre-tratamiento.- 24

d. Tratamiento.- 24

e. Desinfección.- 25

IX. PROPUESTAS DE OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL.

26

a. TANQUE DE HOMOGENIZACIÓN.- 26

b. BOMBAS SUMERGIBLES.- 26

c. DESARENADOR HIDROCICLÓNICO.- 27

d. MEZCLADOR ESTÁTICO DE ALTA TURBULENCIA.- 29

e. REACTOR DE AIREACIÓN.- 32

f. SEDIMENTADOR TUBULAR.- 33

g. FILTRACIÓN.- 36

X. ESPECIFICACIONES TECNICAS. 37

a. BOMBAS SUMERGIBLES 37

b. MEZCLADOR ESTATICO DE ALTA TURBULENCIA 38

c. BOMBAS DOSIFICADORAS 38

d. SOPLADOR TIPO VORTICE 39

e. SEDIMENTADOR TUBULAR 40

f. FILTRO DE ARENA 40

XI. MEMORIAS DE CÁLCULO. 41

a. SISTEMA DE BOMBEO 41

1. ALTURA ESTATICA 41




4

2. PERDIDAS POR FRICCION 41

3. PÉRDIDAS EN EL MEZCLADOR ESTATICO DE ALTA TURBULENCIA 44

b. MEZCLADOR ESTATICO DE ALTA TURBULENCIA 46

c. AIREACIÓN 46

d. SEDIMENTADOR TUBULAR 47

e. FILTRO DE ARENA 48

XII. RECOMENDACIONES PARA LA OPERACIÓN 49

a. Programa de Mantenimiento y Control Operativo. 49

b. Programa de capacitación y concienciación del personal. 51

XIII. FICHA ESTADISTICA BASICA DE INFORMACIÓN DEL PROYECTO. 52

XIV. PRESUPUESTO 53

XV. PLANOS 56




5

LISTA DE FOTOGRAFÍAS

Fotografía 1. 16

Fotografía 2. Pre tratamiento y Tratamiento Primario 20

Fotografía 3. Filtro Percolador 20

Fotografía 4. Sedimentador Secundario 21

Fotografía 5. Lecho de Secado 21

Fotografía 6. Punto de Vertimiento 22

Fotografía 7. Captación 23




6

I. INTRODUCIÓN

El tratamiento de aguas es la eliminación de características no deseables de

las aguas, bien sean naturales, de abastecimiento, de proceso o residuales.

Las medidas dirigidas a ampliar y mejorar los sistemas públicos de prestación

del servicio de agua potable, contribuyen a una reducción de la

morbimortalidad, relacionada con las enfermedades entéricas, porque

dichas enfermedades, están asociadas directa o indirectamente con el

abastecimiento de aguas deficientes o provisión escasa de agua.

Actualmente, 1.400 millones de personas no tienen acceso a agua potable, y

casi 4.000 millones carecen de un saneamiento adecuado. Según

estimaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS), el 80% de las

enfermedades se transmiten a través de agua contaminada.

La contaminación de aguas en las fuentes hídricas del país es uno de los

problemas ambientales que la naturaleza sufre hoy en día. El hombre día a

día contamina sin darse cuenta que es un recurso indispensable para la vida.

Es por ello que tenemos el compromiso de cuidarlo evitando una disposición

inadecuada de aguas residuales.

Por estas razones, el estado debe garantizar la dotación eficiente del servicio

público de acueducto y alcantarillado, para cada uno de los municipios con

el fin de proteger a la población y garantizar adecuados niveles de vida.

http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/verific-servicios/verific-servicios.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/napro/napro.shtml




7

II. JUSTIFICACION

La presente propuesta, tiene como objeto presentar una alternativa

ambientalmente eficiente y que tenga en cuenta tanto el cumplimiento de

las normas de vertimiento, como las directrices de la Organización Mundial

de la Salud y la Organización Panamericana de la Salud respecto de la

desinfección de las aguas residuales.

Se ha previsto una reingeniería y optimización de la PTAR actual en donde se

utilizará la infraestructura existente, pero se cambiará la tecnología de

tratamiento. Como el traslado del municipio es inminente, la totalidad de los

equipos de tratamiento y de control podrá reutilizarse en otro asentamiento,

una vez que se materialice el traslado.




8

III. GENERALIDADES

a. Objetivos

1. Objetivo general

Realizar el diagnostico y optimización de la Planta de Tratamiento de Agua

Potable y Agua Residual del municipio de Recetor, Departamento de

Casanare, en donde se utilizará la infraestructura existente, pero se cambiará

la tecnología de tratamiento.

2. Objetivos específicos

Realizar el levantamiento topográfico para el estudio.

Rediseño del sistema de tratamiento de aguas potables y residuales del

municipio.

Rediseñar el proceso operativo de cada una de las plantas de

tratamiento para lograr una optimización pasando de un actual sistema

biológico a un sistema físico-químico.

Estimar el costo de ejecución de las obras propuestas objeto de este

estudio.




9

IV. MARCO LEGAL.

A continuación se citan las normas nacionales que deben tenerse en cuanta

para el desarrollo de cualquier proyecto del sector agua potable y

saneamiento básico.

Ley 142 de 1994, por la cual se establece el régimen de los servicios públicos

domiciliarios y se dictan otras disposiciones, en su artículo 2º establece que el

Estado intervendrá en los servicios públicos, conforme a las reglas de

competencia de que trata esta Ley, en el marco de lo dispuesto en los

artículos 334, 336, y 365 a 370 de la Constitución Política, para los siguientes

fines:

Garantizar la calidad del bien objeto del servicio público y su

disposición final para asegurar el mejoramiento de la calidad de vida

de los usuarios.

Ampliación permanente de la cobertura mediante sistemas que

compensen la insuficiencia de la capacidad de pago de los usuarios.

Atención prioritaria de las necesidades básicas insatisfechas en materia

de agua potable y saneamiento básico.

Prestación continua e ininterrumpida, sin excepción alguna, salvo

cuando existan razones de fuerza mayor o caso fortuito o de orden

técnico o económico que así lo exijan.

Prestación eficiente.

Libertad de competencia y no utilización abusiva de la posición

dominante.

Obtención de economías de escala comprobables.

Mecanismos que garanticen a los usuarios el acceso a los servicios y su

participación en la gestión y fiscalización de su prestación.

Establecer un régimen tarifario proporcional para los sectores de bajos

ingresos de acuerdo con los preceptos de equidad y solidaridad.

Ley 9 del 24 de enero de 1979, por la cual se dictan medidas sanitarias,

establece: las normas generales que servirán de base a las disposiciones y

reglamentaciones necesarias para preservar, restaurar y mejorar las

condiciones sanitarias en lo que se relaciona a la salud humana; los

procedimientos y las medidas que se deben adoptar para la regulación,

legalización y control de las descargas de residuos y materiales que afectan

o pueden afectar las condiciones del ambiente.




10

Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico-RAS

2000- el cual tiene por objeto señalar los requisitos técnicos que deben

cumplir los diseños, las obras y procedimientos correspondientes al Sector de

Agua Potable y Saneamiento Básico y sus actividades complementarias.

Decreto 2811 del 18 de diciembre de 1974, por el cual se dicta el Código

Nacional de Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio

Ambiente, tiendo por objeto: 1) Lograr la preservación y restauración del

ambiente y la conservación, mejoramiento y utilización racional de los

recursos naturales renovables, según criterios de equidad que aseguren el

desarrollo armónico del hombre y de dichos recursos, la disponibilidad

permanente de éstos y la máxima participación social, para beneficio de la

salud y el bienestar de los presentes y futuros habitantes del territorio nacional,

2) Prevenir y controlar los efectos nocivos de la explotación de los recursos

naturales no renovables sobre los demás recursos, y 3) Regular la conducta

humana, individual o colectiva y la actividad de la administración pública,

respecto del ambiente y de los recursos naturales renovables y las relaciones

que surgen del aprovechamiento y conservación de tales recursos y de

ambiente.

Decreto 3930 del 2010, Por el cual se reglamenta parcialmente el Título I de la

Ley 9ª de 1979, así como el Capítulo II del Título VI -Parte III- Libro II del

Decreto-ley 2811 de 1974 en cuanto a usos del agua y residuos líquidos y se

dictan otras disposiciones. Con la implementación del presente proyecto se

establecerán los sistemas de tratamiento de las aguas residuales generadas

por las comunidades objeto de estudio, dándose cumplimiento a las

eficiencias de remoción para la posterior descarga a los cuerpos receptores.

Decreto 475 de 1998, por el cual se expiden normas técnicas de calidad del

agua potable.




11

V. DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO

Municipio de receptor:

a. Localización:

Recetor está localizado en la parte noroccidental del departamento de

Casanare, con una extensión aproximada de 182 Km cuadrados que

equivale al 0.382% del total del Departamento. Limita al norte con el

Departamento de Boyacá; al oriente con el Municipio de Aguazul; al sur con

el Municipio de Tauramena y Chámeza y al occidente con el Municipio de

Chámeza. El casco urbano del municipio está situado a 5° 14’ de latitud norte

y a 72° 46’ de longitud oeste del meridiano de Greenwich.

Mapa 1 . Localización del Municipio de Recetor




12

El municipio de Recetor, fundado en

1740 y erigido municipio desde 1959,

cuenta con 2.454 habitantes, de los

cuales 812 se encuentran en el casco

urbano y el resto en 19 veredas que

incluyen 2 inspecciones de policía y 3

asentamientos poblados.

b. Temperatura1:

La temperatura promedio está condicionada básicamente por la altura

sobre el nivel del mar varía notablemente debido a la gran diversidad de

pisos térmicos que abarca el municipio, es así como se encuentran alturas de

800 m.s.n.m con una temperatura media mensual de 26ªC hasta alturas de

3400 m.s.n.m con temperaturas medias mensuales de 10ªC.

c. Humedad Relativa:

Para el área del municipio esto se refleja en el comportamiento anual. Así,

durante los periodos secos, donde se registran las mayores temperaturas, la

humedad relativa es baja mientras que en la época de lluvias, la relación se

invierte. Esto significa que los mayores valores de humedad se presentan en

los meses de abril a noviembre.

d. Precipitación:

El municipio presenta un comportamiento temporal de precipitación de tipo

monomodal de tal manera que la temporada lluviosa tiene su máxima

expresión en el periodo comprendido entre los meses de abril a noviembre y

la temporada seca ocurre en diciembre y enero.

1 EOT. Esquema de Ordenamiento Territorial “Ambiente, Vida y Progreso para Recetor”, 2000

– 2009. Alcaldía de Recetor. Pág., 7.




13

e. Hidrografía:

El municipio de recetor cuenta con gran número de fuentes hídricas, las

cuales permiten abastecer a la población urbana y rural.

El rio Cusiana es el principal del municipio y sirve de límite entre los municipios

de recetor y aguazul; sobre su lecho surca una región fértil rica en cultivos de

plátano, yuca, maíz, ñame, tabena, malanga, fríjol y árboles frutales; también

es rico en especies como cachama, bocachico, saltador, palometa,

sardinata y roncho. Sus principales afluentes son la Quebrada La Magavita, el

rio Recetoreño y el Rio Sunce.

El rio Recetoreño, nace en las cabeceras de las veredas San Francisco y

Volcanes; en el cañón de este río encontramos la cabecera municipal; este

río es utilizado en época de verano por los moradores como sitio de

esparcimiento.

f. Geología y Geomorfología2:

El municipio presenta afloramientos de materiales que se extienden desde el

Cretaceo hasta el Cuaternario, predominando los del cretáceo y Terciario.

Estos materiales están constituidos básicamente por una alternancia de

areniscas cuarzosas, arcillolitas y lutitas.

El municipio de recetor, al igual que el de Chameza son atravesados por la

falla de Chameza. Esta falla de cabalgamiento tiene dirección EN-SW y tiene

mucho que ver con los problemas de inestabilidad de la formación de Lutitas

de Macanal que afloran en la parte norte de Recetor, mas claramente en la

cuchilla El Desespero y entre las quebradas Cascajo y Maracagua donde

forma el anticlinal San Luis.

2 Suelos del Casanare. IGAC. Zonificación preliminar de amenazas y elementos en riesgos en

el municipio de Recetor - Casanare- Beyer López.




14

VI. DIAGNOSTICO TECNICO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE

AGUA POTABLE.

a. Descripción General del Sistema

El sistema de acueducto del municipio de Recetor, se abastece de agua de

la Quebrada La Pereña, la cual tiene un permiso de captar 3,52 l/s para uso

domestico. Cuenta con tres plantas potabilizadoras en operación que

presentan procesos de dosificación de cloro, coagulación, floculación,

sedimentación y filtración.

La población cuenta con una distribución de agua potable en una cobertura

del 95%.

La empresa Pública de recetor ha implementado campañas de

sensibilización de ahorro y uso eficiente del agua en la comunidad por medio

de plegables en cada vivienda de consejos prácticos del ahorro del agua.

Sin embargo, la corporación autónoma regional del Orinoquia, en la visita

realizada el día 13 de diciembre del 2011, de control y seguimiento al

programa de uso eficiente y ahorro del agua, presentado por el municipio de

recetor, encontró falencias a nivel de cumplimiento en algunos programas

establecidos a corto plazo.

b. Descripción de la fuente de abastecimiento

A continuación encontramos una breve descripción de la fuente hídrica

superficial que abastece el sistema de tratamiento de agua potable del

municipio de recetor.

Quebrada La Pereña.

Fuente hídrica correspondiente a la jurisdicción del municipio de recetor,

cuenta con una amplia zona de afloramientos subsuperficiales de agua,

localizados en la parte alta del predio El Guadual, ubicado en la vereda

Vijagual.




15

Según aforo realizado el 16 de noviembre del 2007, la quebrada cuenta con

un caudal en época de invierno de 46,25 L/s. Por sus condiciones del terreno

de alta montaña presenta una corriente permanente con un flujo torrencial y

cauce profundo, la conformación del lecho se compone en mayor medida

por cantos rodados de gran tamaño, finalmente desemboca en la quebrada

Aguabuena, la cual vierte sus aguas al rio Recetoreño, afluente del río

Cusiana.

Con la Resolución No 200. 41 -10. 1217 del 23 de Agosto de 2010, se otorga

una concesión de aguas superficiales para uso domestico en un caudal de

2,41 L/s a captar de la quebrada La Pereña, y se otorga permiso de

ocupación para la operación del Acueducto del Municipio de Receptor. (Ver

Anexo A).

Con la Resolución No 200. 41 -10. 1217 del 24 de Agosto de 2010, se aprueba

el programa de uso eficiente y ahorro de agua, como instrumento de

planificación del ahorro y uso racional del recurso hídrico en la jurisdicción de

ese ente territorial. (Ver Anexo B).

Con la Resolución No 200. 07.07-090 del 16 de Febrero de 2012, se requiere

presentar un informe conforme a lo señalado en la Resolución No 200. 41 -10.

1217 del 24 de Agosto de 2010, por medio de la cual se aprobó el programa

de uso eficiente y ahorro de agua, para un término no superior a tres (03)

meses. (Ver Anexo C).

c. Descripción de los sistemas de captación, aducción y

conducción, desarenación.

1. Captación de agua:

Cuenta con una bocatoma ubicada a 1,5 kilómetros aproximadamente de

la cabecera municipal, construida en concreto reforzado de 0,3 metros de

ancho, 6,60 m de largo y 0,40 metros de largo, en regular estado estructural.

La zona se encuentra bien protegida por una cobertura vegetal densa

(ronda protectora de aproximadamente 200 metros de ancho) cuya

vegetación es propia de un bosque de galería y el suelo se encuentra

cubierto con buena capa “Orgánica”.




16

2. Aducción y Conducción:

La línea de aducción conduce el agua por gravedad desde el punto de

captación hasta el tanque Desarenador, a través de una tubería de

polietileno de 2 pulgadas y una distancia de 50 metros y 350 metros desde la

quebrada La Pereña. No cuenta con un equipo de medición que permita

determinar el caudal de agua derivada.

La línea de conducción se realiza a través de una tubería de polietileno de

PVC de 3 pulgadas con una longitud de 1500 metros aproximadamente.

3. Desarenador:

El Desarenador tiene la finalidad de sedimentar las partículas pesadas, a

través de una estructura en concreto reforzado de 5 m de largo, 1 metro de

ancho y una profundidad de un metro, está compuesto por dos tabiques, un

tubo de PVC de diámetro de 2 pulgadas para evacuar el rebose el caudal

de excesos y una cámara de evacuación de lodos, presenta buenas

condiciones estructurales.

d. Descripción de la Planta de tratamiento de agua potable (PTAP).

El municipio de receptor cuenta con tres plantas potabilizadoras en

operación, la planta principal que distribuye el barrio el centro, la segunda

para el Instituto Micro Empresarial Fernando Reyes y la tercera para el barrio

Altos de Recetor.

Las plantas de tratamiento de agua potable captan sus aguas de la

quebrada La Pereña para posteriormente realizar operaciones de

dosificación de cloro, coagulación, floculación, sedimentación y filtración.

Fotografía 1.




17

e. Descripción del Sistema de almacenamiento.

Recetor cuenta dos tanques de almacenamiento en buenas condiciones

estructurales, el primero ubicado al lado de la estación de Policía, construido

en concreto con una capacidad de 26,9 metros cúbicos, con dimensiones

de 3,5 m de ancho, 3,50 m de largo y 2,2 metros de largo, presentando un

encerramiento en malla electro soldada.

Este tanque realiza la función de homogenizar el caudal para conducir el

agua hacia el segundo tanque de menor capacidad con 8,4 metros cúbicos

y dimensiones de 2,50 X 2,80 y 1,20 de alto, donde se lleva a cabo el proceso

de dosificación de cloro el cual cuenta con un tanque plástico de 1000 litros.

f. Red de distribución.

La red de distribución con que cuenta el municipio presenta una longitud de

1000 metros aproximadamente de tubería PVC a presión de diámetro de 3

pulgadas.

g. Micro medición

La PTAP no cuenta con un sistema de medición de caudal afectando la

operación del proceso y a la comunidad por la ausencia de valores

informativos en programas del buen aprovechamiento del recurso hídrico.




18

VII. DIAGNOSTICO TÉCNICO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE

AGUAS RESIDUALES

a. Descripción General del Sistema

El municipio cuenta con un sistema de alcantarillado sanitario

correspondiente a un 60%, puesto que algunas viviendas no cuenta con

conexión hacia el sistema, originando vertimientos al rio Recetoreño,

causando impacto ambiental negativo sobre la fuente hídrica.

La planta de tratamiento ha presentado quejas por parte de la comunidad

desde el inicio de su construcción debido a la contaminación producida por

falla en el mantenimiento en sus estructuras, generado proliferación de

vectores y olores ofensivos que afectan a la salud pública aledaña.

En respuesta a este problema la corporación autónoma regional de la

Orinoquia, emitió una visita técnica de inspección ocular a la planta de

tratamiento recomendando un programa de optimización para implementar

el mejoramiento del proceso.

La secretaria de Salud ante estas quejas constantes de la comunidad

también tomo participación activa en la problemática por medio de una

visita técnica la cual al igual que la corporación constato la presencia de

vectores y olores ofensivos en la zona, dado como recomendaciones la

elaboración de un plan de acción y de manejo para controlar los vectores y

el control de los olores del sistema de tratamiento con el fin de evitar una

propagación de un brote.

El 30 de diciembre del 2011, la corporación evaluó el control y seguimiento al

sistema y al plan de acción establecido en el plan de saneamiento y manejo

de vertimientos, encontrando un sistema sin operación vertiendo las aguas a

la fuente hídrica sin ningún tratamiento previo, por lo tanto recomienda una

investigación ambiental por el incumplimiento de la ejecución de proyectos

establecidos a corto plazo (2008 y 2011) en el Plan de saneamiento y manejo

de vertimientos.

Dicha investigación es propuesta ya que se ha requerido soluciones por

medio de los actos administrativos Nº 500.57.09-1770 del 02 de diciembre del

2009 y el Nº 500.57.11.0522 del 23 de marzo de 2010, donde los responsables

no han mostrado ningún interés.




19

Al observar la problemática generada por parte del sistema de tratamiento,

la corporación radico el 18 de enero del 2012 el acto administrativo Nº

500.57-12.0073. Corroborando que el municipio de recetor no ha dado

cumplimiento a la mayoría de los proyectos a corto plazo del PSVA.

b. Sistema de tratamiento de aguas residuales (PTAR).

El sistema de Tratamiento de Aguas Residuales del municipio de Recetor, se

localiza dentro del perímetro urbano del mismo municipio, a 40 metros

aproximadamente del río Recetoreño y el lote donde se ubica la PTARD tiene

un área de 278,50 m2.

La planta de tratamiento del municipio de Recetor cuenta con tres procesos

para su funcionamiento, en el pre tratamiento es utilizado las rejillas de

cribado; en el tratamiento primario un digestor y finalmente el agua es

vertida a un filtro percolador y un Sedimentador secundario. A continuación

se encuentra una breve descripción de cada uno de las estructuras:

Pre Tratamiento

Rejas de cribado: Cuenta con dos rejas en serie, para la remoción de los

sólidos flotantes en suspensión con el fin de evitar la obstrucción de las

siguientes etapas del proceso.

Canaleta Parshall: Estructura hidráulica para medición de caudales, no

cuenta con una regleta patronada que permita calcular el caudal de

entrada a la PTAR.

Tratamiento Primario

Digestor: Consiste en un estanque que tiene dos compartimientos con

equipos aireadores instalados en el fondo del tanque, la estructura presenta

agrietamiento en la parte lateral permitiendo el vertimiento de agua

contaminada hacia el suelo.

Como podemos observar la Fotografía 2, es una estructura en concreto

donde se unifica el pre tratamiento y el tratamiento primario.




20

Fotografía 2. Pre tratamiento y Tratamiento Primario

Tratamiento Secundario:

Filtro Percolador: Estructura circular de un diámetro interno de 5 metros, de

profundidad de 1,56 metros; con un sistema inferior de soporte que consiste

en lamina de acero inoxidable de 2” de diámetro, el cual contiene material

de grava de un diámetro que oscila entre 1 a 2 pulgadas. Sobre el lecho gira

un tubo distribuidor a 0,20 metros de altura, que sostiene dos brazos giratorios,

mediante los cuales se descargan las aguas residuales para que se escurran

sobre el lecho de soporte en donde la gran actividad biológica que se

desarrolla de estabilizar la materia orgánica.

A la fecha se encuentra en regular estado ya que no cuenta con los brazos

giratorios afectando el proceso de vertimiento hacia el filtro.

Fotografía 3. Filtro Percolador




21

Sedimentador Secundario: Estructura rectangular donde se realiza la

separación de sólidos sedimentables del agua proveniente del filtro

percolador. Esta es la etapa final del recorrido del agua dentro del proceso.

Fotografía 4. Sedimentador Secundario

Lecho de Secado: Permite lograr el secado de los lodos a través de la

evaporación y filtración por medio de un proceso natural conformado por un

lecho de arena, la estructura es de concreto reforzado, con cubierta en teja

translucida, para permitir el paso de luz solar y lograr el proceso. (Ver

Fotografía 5).

Fotografía 5. Lecho de Secado

El caudal de diseño proyectado para el Sistema de Tratamiento de Aguas

Residuales Domésticas, es de 4,47 L/s.

Actualmente se hace vertimiento directo a la fuente hídrica la quebrada de

la Pereña ya que la PTAR está fuera de servicio por problemas de

inestabilidad de energía eléctrica del municipio por consiguiente fue




22

abandonada, sin embargo, está sometida a procesos de optimización para

aumentar la eficiencia de la planta.

La ausencia de estudio del caudal máximo a afectado la capacidad de la

PTAR, creando reboses al suelo del predio causando un impacto ambiental

negativo. Como medida de optimización se instalaron tapas metálicas en

cada una de las estructuras sin ningún resultado positivo.

Fotografía 6. Punto de Vertimiento

Finalmente, las aguas residuales tratadas deberían ser vertidas a la quebrada

la Pereña a través de una tubería de PVC de 6” como se puede observar en

la

Fotografía 6.

c. Calidad del agua tratada

No se tiene registro de la calidad del agua tratada por cuanto la PTAR no

está operando.




23

VIII. PROPUESTAS DE OPTIMIZACIÒN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO

DE AGUA POTABLE.

La propuesta comprende:

Incremento de la disponibilidad de agua a tratar, para garantizar una

cobertura del 100% en cualquier época del año se precisan de los siguientes

componentes:

a. Captación.-

Ubicar una captación en el Caño Las Lajas que permita que en la época

invernal se pueda captar suficiente agua sin los problemas asociados a los

elevados niveles de turbiedad y arrastre de lodos en dicha época.

Fotografía 7. Captación

b. Aducción.-

Consta de una línea de aproximadamente 300 metros en tubería de

polietileno de alta densidad de 3” de diámetro, desde la captación en Las

Lajas hasta el caño La Peñera. Esta línea contará con una válvula de control,

ya que sólo se utilizará el trasvaso de caudal para cubrir el déficit cuando así

se amerite.




24

c. Pre-tratamiento.-

Para evitar el arrastre de arena, se ubicará un desarenador hidrociclónico

con purga automática. Este tipo de desarenador ocupa menos espacio y no

es necesario construir un desarenador convencional en zonas de difícil

acceso.

d. Tratamiento.-

Con el objeto de eliminar la utilización de compuestos de aluminio, se

propone una unidad de electro-floculación, un pre-filtrado en filtro de arena

y un filtrado final mediante membrana de Ultra-filtración.

Electrofloculación: Es la técnica que involucra la adición electrolítica

de iones metálicos coagulantes de manera directa a través del

electrodo de sacrificio.

Pre-filtrado: Se utiliza para retener sólidos mayores a 150 micras, con el

objeto de proteger las membranas de Ultra-filtración.

Ultrafiltración: Proceso avanzado que separa

todos los elementos mayores a 0,02μ, dentro de

los cuales se encuentran TODOS los

microorganismos patógenos. Construidas con las

más modernas técnicas de tecnologías de

punta, estas membranas están diseñadas de tal

manera que cuando se efectúa un retrolavado

periódico, pueden tener una vida útil superior a

los 8 años. Un aspecto importante a tener en

cuenta es que el módulo de Ultrafiltración opera

por gravedad, ya que entre la captación y el

tratamiento hay más de 50 metros de diferencia de cota.




25

e. Desinfección.-

Para dar cumplimiento a la normatividad sobre cloro libre residual, la

desinfección se llevará a cabo mediante un generador de Dioxido de Cloro.

El dióxido de cloro (ClO2) se ha utilizado por años en la desinfección del

agua potable (en los E.E.U.U. desde 1944). La necesidad se presentó cuando

fue descubierto que el cloro y los productos similares formaban algún SPD

peligroso (subproductos de la desinfección) como THM (trihalometanoss).

Presenta las siguientes ventajas:

La eficacia bactericida es relativamente inafectada con pH entre los

valores de 4 y 10

El dióxido de la cloro es claramente superior al

cloro en la destrucción de esporas, bacterias,

virus y otros organismos patógenos en una base

residual igual

La tiempo requerido de contacto para ClO2 es

más baja

El dióxido de cloro tiene mejor solubilidad

Ninguna corrosión asociada a altas

concentraciones de cloro. Reduce los costes de

mantenimiento a largo plazo.

Destruye precursores de THM.

El dióxido de Cloro destruye los fenoles y no tiene

ningún olor distinto;

Las unidades de desarenado, pre-filtración, filtración y desinfección son 100%

reutilizables.




26

IX. PROPUESTAS DE OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO

DE AGUA RESIDUAL.

La reingeniería comprende un cambio conceptual en la forma de tratar las

aguas residuales, pasando de un actual sistema biológico a un sistema físico-

químico, el cual aprovechará las estructuras de concreto existentes al

máximo.

El sistema propuesto consta de los siguientes componentes:

a. TANQUE DE HOMOGENIZACIÓN.-

Se utilizará la actual estructura de los biodigestores 1 y 2, con las

correspondientes adecuaciones necesarias. El tiempo de retención será

determinado por la necesidad de que no se presente descomposición

espontánea. En todo caso será inferior a 3 horas.

Fuente: Autor, 2012.

b. BOMBAS SUMERGIBLES.-

En el tanque de homogenización se instalará un par de bombas sumergibles

para aguas residuales que trabajarán alternadamente para un caudal de

diseño de 5 lps. El propósito de este bombeo es suministrar la energía

necesaria para la mezcla del agente oxidante (ION FERRATO).




27


Las bombas operarán de manera autónoma con un control de nivel, pero su

funcionamiento estará integrado a un logo de programación que

sistematizará toda la operación del sistema.

c. DESARENADOR HIDROCICLÓNICO.-

Las arenas pueden eliminarse del agua residual a tratar mediante un

Desarenador por gravedad, lo cual implica la construcción de una

infraestructura en concreto o en fibra reforzada o puede aprovecharse la

energía de impulsión de la bomba sumergible para separar las arenas

mediante un Desarenador hidrociclónico.

Los desarenadores Tipo Hidrociclón, son dispositivos

utilizados para la separación de arenas y agua,

tienes una operación muy sencilla, y pueden eliminar

aproximadamente el 80% de sólidos en suspensión.

Su función es la de separar la arena y otras partículas

compactas más pesadas que el agua, por lo que es

ideal como filtro previo en instalaciones que captan

agua de pozo. La separación se produce gracias a

la velocidad de rotación que se genera al ser

inyectada el agua de forma tangencial en el interior

del cuerpo del hidrociclón.




28

Cómo Funcionan Los Hidrociclones

Como consecuencia de la fuerza centrífuga, las partículas sólidas se

desplazan hacia la pared del cono de hidrociclón, donde prosiguen una

trayectoria espiral descendente debido a la fuerza de gravedad. De esta

forma, las partículas sólidas son arrastradas a la parte inferior del hidrociclón

donde se almacenan en un depósito colector.

La separación se logra haciendo uso de la fuerza centrífuga que empuja las

partículas sólidas (más pesadas que el agua) en un espiral hacia abajo hasta

el recolector, mientras el fluido sube a través de la salida superior. El agua

limpia sale del hidrociclón a través del tubo situado en la parte superior.

Las partículas sólidas acumuladas en el depósito colector deben ser

eliminadas periódicamente. Esta limpieza puede realizarse con una purga

continua bien con un drenaje temporizado.

El fluido en movimiento actúa como medio de filtración para las partículas

más finas, mejorando así el proceso de separación. Las partículas recogidas

son desechadas automáticamente por una válvula hidráulica que se activa

en intervalos predeterminados.

1. El agua entra al desarenador y un

inyector influye en la aceleración.

2. Trafico de Flujo. Las partículas más

densas se concentran en el exterior

(fuerza centrífuga) y descienden.

3. Las partículas de arena se acumulan

en la parte inferior del Desarenador.

4. La salida del agua purificada a través

del vértice o colector central de la parte

superior

5. Una llave permite que el dispositivo se

purga manual periódicamente.




29

Ventajas

Debido a su especial diseño, el hidrociclón funciona con una mínima

pérdida de carga.

Pueden colocarse en paralelo para aumentar así su capacidad de

filtración.

Funcionan con una pérdida de carga constante, no existiendo

posibilidad de obturación.

d. MEZCLADOR ESTÁTICO DE ALTA TURBULENCIA.-

La reacción de oxidación mediante el poderoso ión ferrato, requiere una

mezcla de alta turbulencia con un número de Reynolds mayor a 2000.

Mezclador Estático.

El un número de Reynolds es adimensional y viene dado por la siguiente

ecuación:

o equivalentemente por:

Donde:

ρ: densidad del fluido

vs: velocidad característica del fluido

D: diámetro de la tubería a través de la cual circula el fluido

μ: viscosidad dinámica del fluido

ν: viscosidad cinemática del fluido




30

En nuestro caso

Re > 2.000

ρ: 1 gr/cm3

D = 4” (10.16 cm)

μ: = 79.8 gr/(cm*seg)

Por lo tanto

vs = (2.000 * 79.8)/(1*10.16) cm/seg = 15.708 cm/seg = 157.08 m/seg

Es claro que no es posible obtener esta velocidad con un caudal de trabajo

de 5 lps (18 m3/hr = 0.005 M3/seg) ya que con el diámetro utilizado se alcanza

una velocidad de 1 m/seg, en consecuencia, es preciso utilizar un elemento

que genere una alta turbulencia. Estos elementos se denominan de manera

general Unidades de Mezcla Rápida y se clasifican:

Descartamos las unidades mecánicas ya que implican energía adicional y

tienen partes móviles sujetas a mantenimiento periódico.




31

Como deseamos que la mezcla se produzca con la sola energía de impulsión

de la bomba sumergible, optamos por un mezclador estático en línea, de

alta turbulencia.

Un mezclador estático consiste básicamente en una serie de láminas guía

estacionarias que dan como resultado la mezcla sistemática y radial del flujo

de los medios que circulan a través de la tubería.

La trayectoria del flujo sigue un patrón geométrico, evitando así cualquier

mezcla aleatoria. El fluido se mueve a través del mezclador estático en línea,

creando un flujo continuo y homogéneo con baja caída de presión.

Esquema de funcionamiento de un Mezclador Estático de Alta turbulencia

1. La bomba empuja el líquido dentro del mezclador.

2. El flujo es cortado y forzado a dirigirse contra las paredes opuestas de la

tubería.

3. Un vórtice es creado axialmente en la

línea central de la tubería.

4. El vórtice es cortado de nuevo y el

proceso ocurre pero en rotación contraria.

Esos cambios de rotación, aseguran un

producto final homogéneo.




32

PRINCIPALES VENTAJAS DE UN MEZCLADOR ESTATICO

• Los mezcladores estáticos no requieren un suministro de energía separado,

bombas o sopladores, mientras los materiales a ser mezclados,

proporcionen toda la energía requerida.

• La caída de presión es pequeña de modo que el consumo de energía sea

bajo.

• No tienen ninguna parte móvil, así que requieren poco mantenimiento y el

tiempo improductivo es minimizado.

• Requieren un costo de inversión y operacional muy bajo.

• El rendimiento es predecible, uniforme y consistente. La homogeneidad,

expresada como una desviación de la media, es cuantificable.

• Son compactos y requieren un pequeño espacio.

• Se eliminan los problemas de sellado.

• Las diferencias en la concentración, la temperatura y velocidad se igualan

encima de la sección transversal del flujo.

Algunas de estas ventajas las aprovecharemos desde el punto de vista

hidráulico, de espacio y costos, pero la que más nos interesa es la

homogeneidad que nos garantiza lograr una dosificación asertiva de los

componentes que generan el Ion Ferrato.

e. REACTOR DE AIREACIÓN.-

Utilizando la estructura en concreto del actual filtro percolador, lo

convertimos en un reactor de aireación para que mediante unos difusores de

membrana incorporemos aire inyectados por sopladores de bajo consumo.

Del actual filtro se retira todo el relleno y se acondiciona la estructura

restante.




33

Los sopladores a utilizar son sopladores de canal lateral de muy bajo

consumo de energía.

Se instalarán dos para que trabajen alternadamente y para que puedan

suplirse en los mantenimientos de cada equipo.

La incorporación de aire garantiza unos niveles adecuados de Oxígeno

Disuelto para soportar vida acuática y poder verter sin peligro a cualquier

fuente o utilizar el agua tratada en riego.

f. SEDIMENTADOR TUBULAR.-

Después de los procesos anteriores, es preciso remover los SST aún presentes

en el efluente, tanto los que se mantienen después de la fuerte oxidación por

ión ferrato y luego por la aireación como los que se forman producto de

estas reacciones y que generan compuestos insolubles.

La Sedimentación es una operación unitaria, inscribible en el ámbito de los

procesos físicos, basada en el fenómeno de desplazamiento relativo de fases

particuladas en el seno de un medio fluido, en la cual se haya implicado un

mecanismo de transferencia de cantidad de movimiento por flujo viscoso.3

3 Los sedimentadores lamelares en el tratamiento de aguas residuales. Antonio Gutiérrez

Lavín - Julio L. Bueno de las Heras. Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del

Medio Ambiente. Universidad de Oviedo. ANQUE de Asturias




34

La sedimentación no es más que la resolución espontánea de una situación

de inequilibrio motivada por la competencia de dos medios de distinta

susceptibilidad (generalmente densidad) a ocupar un mismo espacio en un

campo de fuerzas (generalmente gravitatorio). Si bien el equilibrio absoluto se

alcanza cuando ambos materiales se separan físicamente de forma

definitiva (segregación en los límites del sistema, por ejemplo sólidos en el

fondo de una vasija), pueden alcanzarse situaciones de pesudoequilibrio,

equilibrio dinámico como consecuencia de la compensación de las fuerzas

impulsoras con las fuerzas emergentes (por ejemplo, la velocidad límite o

terminal de sedimentación es el resultado del equilibrio de la fuerza de

gravedad con las fuerzas de rozamiento y los empujes dinámicos netos).

La sedimentación es pues un fenómeno macroscópico. Quiere esto decir que

en el nivel de descripción suficiente para el análisis o interpretación de este

fenómeno, la materia se percibe como un medio continuo, tanto la fase

continua - fluida- como la fase dispersa, generalmente sólida o, al menos,

indeformable y rígida en las condiciones de estudio. Por ello, la

sedimentación de gotas o la flotación de burbujas puede estudiarse

análogamente al desplazamiento de partículas sólidas, siempre que no se

manifiesten deformaciones o fenómenos de flujo intraparticular, en cuyo

caso el tratamiento debería plantearse como un modo de flujo multifásico,

necesariamente describible a nivel microscópico dada la importancia de la

distribución relativa de velocidades en un análisis riguroso.

Dadas las condiciones resultantes de la aplicación de un oxidante tan fuerte,

optamos por la elección de un sedimentador estático, en particular el de

superficie ampliada.

Desde antes de que se tuviera un conocimiento riguroso de los fundamentos

del mecanismo, se había obtenido de la experiencia un considerable

aumento de eficiencia al dividir los equipos sedimentadores rectangulares

de flujo longitudinal, en placas horizontales, que actuaban como si se

dispusiesen equipos uno encima de otro. AL dificultarse el raspado del lodo,

se modificó el diseño colocando las placas con cierto ángulo de inclinación,

tal como se muestra:




35


En un sedimentador clásico de flujo horizontal y altura H, según la fórmula de

Hazen (basada en el parámetro de Hazen, carga superficial WF / Axy ,

definido a partir del flujo volumétrico de la suspensión y del área eficaz, como

una velocidad lineal), la velocidad de sedimentación crítica (Ver figura) ,

resulta ser

vsc =WF /Axy = H/tH, en tH donde corresponde al tiempo de retención para esa

profundidad.

Para un sedimentador lamelar (o laminar), con N lamelas, altura total H,

entonces

h= H/(N+1) ó h= H/(N-1) Se formula N+1 cuando toda la zona de

sedimentación está llena de lamelas. Se formula N-1 cuando la zona de

sedimentación está delimitada en el interior del sedimentador,

considerándose no operativo el espacio exterior a esta zona. Por

consiguiente:

th = h/ vsc = tH/(N+1) ó th = tH/(N-1), de lo que se deduce muy fácilmente

que para una misma altura H, se ha disminuido significativamente el tiempo

de retención.




36

Para caudales definidos de aguas residuales encontramos:

Nuestra selección corresponde al modelo de 20 m3/h.

Para utilizar la estructura del actual sedimentador se acondicionará un

sedimentador tubular de la capacidad ya mencionada.

g. FILTRACIÓN.-

Aunque el clarificado con el sedimentador tubular es altamente eficiente, se

instalará un filtro de arena para dar un pulimiento final.

m³/h LPS Largo (A) Ancho (B) Alto (C)

5 1,39 2,35 1,90 3,00

10 2,78 2,65 1,90 3,95

15 4,17 3,15 1,92 3,95

20 5,56 3,15 2,42 3,95

30 8,33 4,15 2,42 3,95

40 11,11 5,20 2,42 3,95

50 13,89 6,20 2,42 3,95

60 16,67 7,20 2,42 3,95

70 19,44 7,30 2,42 4,50

80 22,22 7,40 2,42 4,95

90 25,00 8,40 2,42 4,95

100 27,78 8,90 2,42 4,95

DIMENSIONES (m)CAUDAL




37

X. ESPECIFICACIONES TECNICAS.

a. BOMBAS SUMERGIBLES

TIPO: Bomba sumergible para aguas negras

MOTOR: 3HP / 1750 RP. Trifásico 230/460 V

DESCARGA: 3”

PASO DE ESFERA: 2.5”

VOLUTA: Hierro Gris ASTM A-48, Clase 30

PLATO DEL SELLO: Hierro Gris ASTM A-48, Clase 30

IMPULSOR: 2 venas, tipo abierto balanceado estáticamente

FLECHA: Acero Inoxidable

EMPAQUES: Forma cuadrada BUNA-N

SELLO: Mecánico, lubricado en aceite. Parte estacionaria y rotatoria en

carburo de silicio. Elastómero de vitón. Resorte en acero inoxidable.

BALEROS: Superior: Chumacera lubricada en aceite para carga radial. Inferior:

Tipo bolas, lubricado en aceite para carga radial y axial.

OPERACIÓN Y

SISTEMA DE

CONTROL

Se instalarán 2 bombas sumergibles que trabajaran alternadamente

en períodos definidos y programables de 12 o 24 horas. Cada bomba

será controlada individualmente mediante control de nivel tipo

capacitivo.




38

b. MEZCLADOR ESTATICO DE ALTA TURBULENCIA

El mezclador estático de alta turbulencia es un dispositivo que permite

efectuar mezclas rápidas sin necesidad de partes móviles.

MATERIAL: Acero Inoxidable AISI 304

DIAMETRO: 3”

LONGITUD: 1.20 m, extremos bridados.

ELEMENTOS

INTERNOS: 12

BOQUILLA DE

INSERCION DE

ION FERRATO:

¼” en Acero Inoxidable AISI 304

BRIDAS Y

TORNILLERIA: Acero Inoxidable AISI 304

Todas las soldaduras deben ser pasivadas con solución débil de ácido nítrico.

c. BOMBAS DOSIFICADORAS

TIPO: Diafragma, Teflon®, (Teflon recubierto con Hypalon®)

CABEZAL: PVDF (natural)

INYECCIÓN :

Válvula check

Cuerpo e inserto: PVDF (natural)

Bola check: Cerámica

Resorte: Hatelloy C-276

Elastómeros.(O-ring): Viton

MÁXIMA PRESIÓN

DE TRABAJO: 150 psi (10.3 bares)

MÁXIMA

TEMPERATURA DE

FLUIDO:

130° F (54° C)




39

MÁXIMA

TEMPERATURA

AMBIENTE :

14° a 115° F (-10 a 46.1° C)

RANGO

AJUSTADO DE

SALIDA:

1-100% en incrementos de 0.1

MÁXIMA

VISCOSIDAD: 2,000 Centipoise

MÁXIMA

SUCCIÓN DE

ACENSO:

15 pies agua, (4.5)

CARCASA: NEMA 4X, (IP66)

VOLTAJE (SALIDA

DE AMPERAJE): 115VAC/60Hz, (1.5 amp máx)

TECLADO: Digital

d. SOPLADOR TIPO VORTICE

El soplador de vórtice o soplador de canal lateral es un equipo altamente eficiente

para producir un flujo de aire para cualquier aplicación industrial.

MOTOR: De 1 a 1.5 HP, monofásico o trifásico.

CAUDAL: 120 m3/hr

PRESION: 0.2 a 0.4 Bar




40

e. SEDIMENTADOR TUBULAR

DIAMETRO

ENTRADA: 4”

DIAMETRO

DESCARGA: 4”

ESTRUCTURA

PRINCIPAL: Fibra de vidrio reforzada con poliéster de 5 mm de espesor

SOPORTE: Estructura de acero al carbón con anticorrosivo y acabado en

esmalte industrial.

COLECTOR DE

LODOS: 4”

AREA DE LOS

SEDITUBOS: 4 m2

MATERIAL

SEDITUBOS: Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS)

f. FILTRO DE ARENA

FLUJO MAX: 25

PRESION DE

TRABAJO: 30 PSI

PRESION

MAXIMA: 50 PSI

TIPO: Filtro en material termoplásrico de alta resistencia.

SALIDA: 2 ½” Lateral

VALVULA: Automática de 3 vías.

DIAMETRO: 900 mm

OTRAS

CARACTERISTICAS:

Manómetro

Purga de arena

Purga de aire




41

XI. MEMORIAS DE CÁLCULO.

a. SISTEMA DE BOMBEO

Determinamos las características de la bomba sumergible a partir de dos variables:

El caudal y la altura total.

Caudal = 5 lps = 79,2 GPM

Altura Total = Altura Estática + Perdidas por Fricción + Pérdidas del MEAT

1. ALTURA ESTATICA

Corresponde a la diferencia de cota entre la succión y la descarga. Como la

bomba estará sumergida, consideramos la diferencia de cota a partir del nivel de

apagado del control de nivel.

Altura estática total: 3.00 m

2. PERDIDAS POR FRICCION

Es la suma de las pérdidas por fricción en tubería más las pérdidas por fricción en

accesorios.

Pérdidas por fricción en tuberías.- Para el cálculo se utiliza la fórmula de Veronesse-

Datei:

En donde:

h: pérdida de carga o energía (m)

Q: caudal (m3/s)

D: diámetro interno de la tubería (m) L: longitud de la tubería (m)

Esta fórmula se utiliza para tubería de PVC, con número de Reynolds comprendido

entre 40.000 y 1.000.000.

No obstante, preferimos utilizar las tablas de los fabricantes de tubería




42

Con Q = 5 lps y D = 3”, la pérdida por fricción es de 1,5 m por cada 100 ml de

tubería, en nuestro caso la longitud total es de 18 m, por lo tanto la pérdida por

fricción será de 0.27 m

Pérdidas por fricción por accesorios.-

Desde la impulsión de la bomba hasta la descarga final, contabilizamos

Dos adaptadores macho de PVC 3”

Una Válvula de retención 3”

Tres codos de 90º 3”

2 Válvulas de globo totalmente abiertas

2 uniones universales




43

Utilizaremos las siguientes tablas de LEON INDUSTRIAL:

Dos adaptadores macho de PVC 3” = 2 * 2.38 = 4.76 m

Una Válvula de retención 3” = 9.76 m

Tres codos de 90º 3” = 3 * 2.44 = 7.42 m

2 Válvulas de globo de 3” totalmente abiertas = 2 * 25 = 50 m

2 uniones universales de 3” = 2 * 2.38 = 4.76 m

Total longitud equivalente = 76.7 m, por lo tanto la pérdida total por

accesorios es de 1.15 m




44

3. PÉRDIDAS EN EL MEZCLADOR ESTATICO DE ALTA

TURBULENCIA

Las pérdidas producidas en un mezclador estático de alta turbulencia son

extremadamente difícil de calcular. Una vez más recurrimos a gráficos

experimentales de los fabricantes:

Para nuestra tubería de 3” y un caudal de 18 M3/Hr, las pérdidas son de

aproximadamente 2 kPa, es decir 0,29 PSI, o 0,2 m

La altura total es de 3.00+0.27+1.15+0.2 = 4.62 m




45

Ahora recurrimos a la curva característica de la bomba sumergible:

Situados en un flujo de 80 GPM (5lps), seleccionamos la bomba con una descarga

de 3” y diámetro de impulsores de 5”.




46

b. MEZCLADOR ESTATICO DE ALTA TURBULENCIA

De acuerdo con el fabricante, para un caudal de 5 lps (18 M3/Hr) es necesario un

mezclador de 1,20 de largo, 3” de diámetro y 12 secciones internas.

c. AIREACIÓN

El objeto de la aireación es aumentar la cantidad de oxígeno disuelto en el efluente.

La solubilidad del oxígeno y en general de cualquier gas en agua, está dada por la

Ley de Henry:

Donde:

es la presión parcial del gas.

es la concentración del gas (solubilidad).

es la constante de Henry, que depende de la naturaleza del gas, la temperatura y el

líquido.

La siguiente tabla nos es de gran utilidad:




47

Para una temperatura promedio de 25ºC, la máxima solubilidad del oxígeno es de 8

ppm (mg/L).

Como el aire contiene aproximadamente un 21% de oxígeno, para lograr los 8 mg/L

necesitamos aproximadamente 38 mg/L de aire.

Con un caudal de 5 lps (18 M3/Hr = 18.000 L/Hr), se pueden disolver hasta 684.000

mg/hr = 684 gr/Hr. Para una eficiencia del 20%, necesitamos 3.42 Kg/Hr de aire, o lo

que es lo mismo 2.89 M3/hr., es decir 102 CFM. Este flujo se logra con un soplador 1.5

HP.

d. SEDIMENTADOR TUBULAR

DISEÑO DE LOS SEDIMENTADORES TUBULARES (Del fabricante BRENTWOOD INDUSTRIES)

El diseño de los sedimentadores tubulares está basado en tres criterios:

Flujo (m3/h): Flujo hidráulico requerido a través de la pileta de sedimentación.

Área (m2): Área de la pileta requerida para los sedimentadores tubulares.

Rata de Diseño Aplicable: Flujo/Área (3,75 hasta 8,75 m/h).

Los sedimentadores tubulares manejan ratas máximas aplicables comprendidas

entre 6,25 y 11,25 m/h. La rata recomendada para propósitos de diseño es entre 3,75

y 8,75 m/h.

En nuestro caso el caudal es de 18 m3/h, con una rata de diseño de 4.5 m/h, se

requiere un área efectiva de 18/4.5 = 4 m2

Chequeo de la velocidad:

V = Flujo/Área = (0.005 m3/seg)/(4 m2) = 0.00125 m/seg < 0.015 m/seg OK.




48

e. FILTRO DE ARENA

Las dos unidades de filtración para el pulimento final se seleccionan de la siguiente

tabla:

Para nuestro caudal de 18 m3/Hr se selecciona el filtro de 36”.




49

XII. RECOMENDACIONES PARA LA OPERACIÓN

Implementación de Alternativas de Mejora.

A continuación se describirán las actividades de mejora, que se deben incluir

para los programas de mantenimiento, control operativo y capacitación del

personal de la PTAR.

a. Programa de Mantenimiento y Control Operativo.

En las Tabla 1 se listan las actividades que deberán ser realizadas para dar

cumplimiento al programa de acuerdo con un cronograma de optimización.

La documentación asociada se recopilara en el Manual de Operación de la

PTAR.

Tabla 1. Actividades de mantenimiento del sistema.

Actividad Descripción

Limpieza de

rejillas de

cribado.

Se debe establecer una frecuencia de limpieza de 3 veces diarias,

mediante la utilización de un rastrillo que lleva los sólidos retenidos a la

bandeja de deshidratación. Estos son recolectados posteriormente en un

contenedor dispuesto en la parte superior de la unidad. Terminado este

proceso el vehículo recolector colecta el lodo acumulado.

Limpieza de

desarenadores.

Mensualmente, se cierra un canal para realizar la limpieza del fondo del

desarenador, mientras la otra unidad sigue en funcionamiento. Las arenas

son recogidas con una pala y un balde, para ser depositas finalmente en

un contenedor.

El operario mensualmente lubrica cada una de las compuertas, para

facilitar su labor y no tener obstáculos en la limpieza.

Limpieza de la

canaleta

Parshall

Se realiza una ver por día, limpiando las paredes internas, el fondo y la

reglilla con una escoba de cerdas gruesas, para facilitar la lectura de los

niveles para el cálculo de caudales.




50


Inspección de

válvulas y

tuberías de

llenado,

recirculación y

evacuación.

Semestralmente, el operario en compañía del supervisor realiza una

inspección de válvulas y tuberías de llenado, rectificando que se

encuentre en buen estado.

Limpieza de

espumas

cuando se estén

generando.

Al observar espumas sobre el tanque de aireación el operario procede a

retirarlas.

Limpieza de los

módulos de

rápida

sedimentación

Semanalmente, con una manquera de presión, se lavan los módulos para

evitar el asentamiento del floc biológico en su superficie.

Lavado de

vertedero de

sedimentadores

Se dispone de cloro para limpiar las paredes internas del vertedero de los

sedimentadores y así evitar la formación de hongos. Esta actividad se

ejecuta con una frecuencia semanal.

Aforo de

caudales.

Dos veces por año se realizara el aforo de las válvulas en el tanque de

aireación para poder mantener un proceso estable y evitar problemas

operacionales. Este procedimiento se encuentra documentado en el

Manual de Operación de la PTAR.

Fuente: la Autora, 2012.

Tabla 2. Actividades para mejorar el control de las operaciones de la PTAR


Programación de

frecuencias de

mantenimiento y

calibración de

equipos de

laboratorio.

Se debe elaborar un programa de mantenimiento y calibración de los

equipos de medición.

Medición

periódica de

parámetros de

control

Establecer las frecuencias y puntos de medición de parámetros físicos y

químicos de control de la PTAR y plantear formatos para el registro de los

datos recolectados. La información generada incluirla en el Manual de

Operación de la planta.

Numeración de

las válvulas del

sistema.

Identificar las válvulas existentes en la PTAR y asignar un código a cada

una de ellas, adjuntando dicha información en el Manual de Operación

de la planta y en los planos del sistema.




51

Revisión y

actualización del

Manual de

Operación de la

PTAR.

Elaborar un manual donde contenga los cambios pertinentes a todas las

mejoras propuestas, haciéndolo de fácil comprensión para todo el

personal y los visitantes.

Fuente: la Autora, 2012.

b. Programa de capacitación y concienciación del personal.

Como se expuso en este documento, una de las principales causas de los

problemas existentes en la Planta de Tratamiento la constituye el

desconocimiento y falta de implementación de las prácticas de

mantenimiento y operación necesarias para el buen funcionamiento del

sistema. Por lo tanto, se debe programar y ejecutar capacitaciones, cuyo

objetivo y contenidos se describen brevemente en la Tabla 3.

Tabla 3. Actividades de capacitación y concienciación del personal.

Capacitación Contenidos

Prácticas de mantenimiento y

control operativo.

- Generalidades sobre el tratamiento de aguas residuales.

- Explicación de prácticas de mantenimiento (punto,

periodicidad, documentos y registros asociados).

Prácticas de seguridad.

- Contextualización: importancia de las prácticas de

seguridad.

- Uso de elementos de seguridad.

- Procedimiento de notificación y atención de emergencias.

Manejo de residuos.

- Contextualización: tipo de residuos generados en planta e

importancia de su manejo ambientalmente sostenible.

- Presentación de procedimiento de manejo de residuos.




52

XIII. FICHA ESTADISTICA BASICA DE INFORMACIÓN DEL PROYECTO.

XIV. PRESUPUESTO

CONTRATO No :

OBJETO:

“REINGENIERÍA Y OPTIMIZACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE Y DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEL MUNICIPIO

DE RECETOR, DEPARTAMENTO DE CASANARE”

CONTRATISTA:

INTERVENTOR:

SUPERVISOR:

Planta de Tratamiento de Agua Potable

ITEM PRESUPUESTO ADICIONAL ITEMS ADICIONALES

PARTIDAS DE PAGO UN CANT. Vr PARCIAL Vr TOTAL

1 PRELIMINARES

1.1 Localización y replanteo M2 300,00 $ 4.895,00 $ 1.468.500,00

1.2 Campamento de 18M2 UN 1,00 $ 1.403.671,20 $ 1.403.671,20

2 DESARENADOR HIDROCICLONICO

2.1 Suministro e instalación desarenador de 6" Un 1,00 $ 5.957.400,00 $ 5.957.400,00

3 UNIDAD DE ULTRAFILTRACION DE 0.02μ

3.1 Suministro e instalación de sistema de ULTRA-filtración de

Un 1,00 $ 122.742.000,00 $122.742.000,00

4 SISTEMA DE GENERACION DE DIOXIDO DE CLORO

4.1 Suministró e instalación de generador de dióxido de cloro

Un 1,00 $ 15.169.100,00 $15.169.100,00

5 TRASVASO DE CAUDAL EN TUBERIA DE PEAD

5.1 Suministró e instalación de tubería de PEAD 3" ML 300,00 $ 32.095,97 $ 9.628.791,00

5.2 Válvula de control de 3" Un 2,00 $ 714.780,35 $ 1.429.560,70

5.3 Bocatoma Un 1,00 $ 6.000.000,00 $ 6.000.000,00

6 EQUIPOS DE MEDICION Y CONTROL

6.1 Suministro e instalación de Tablero de control con PLC

Un 1,00 $ 15.971.600,00 $ 15.971.600,00

6.2 Suministro e instalación de equipos de medición

Un 1,00 $ 10.754.000,00 $ 10.754.000,00

SUB - TOTAL $190.524.622,90

A.I.U. (30%) $ 57.157.386,87

VALOR TOTAL $247.682.009,77




54

Planta de Tratamiento de Agua Residual


1 PRELIMINARES

1.1 Localizacion y replanteo M2 254,00 $ 4.895,00 $ 1.243.330,00

1.2 Campamento de 18M2 UN 1,00 $ 1.403.671,20 $ 1.403.671,20

1.3 Retiro relleno filtro percolador M3 18,00 $ 44.367,40 $ 798.613,20

2 LINEA DE DESVIACION PARA EJECUTAR PROYECTO

2.1 Suministro e instalación sistema de dosificación de ION FERRATO con mezclador estático de alta turbulencia de 4"

Un 1,00 $ 26.899.200,00 $ 26.899.200,00

2.2 Suministro e instalación de tubería PVC Presión RDE 41 de 4".

ML 36,00 $ 17.941,07 $ 645.878,52

2.3 Suministro e instalación de controlador de potencial de óxido-reducción.

Un 1,00 $ 3.151.600,00 $ 3.151.600,00

2.4 Suministro e instalación tablero de control. Un 1,00 $ 2.986.400,00 $ 2.986.400,00

3 DESARENADORES HIDROCICLONICOS

3.1 Sumnistro e instalación desarenador de 4" Un 2,00 $ 4.057.400,00 $ 8.114.800,00

3.2 Suministro e instalación desarenador de 6" Un 1,00 $ 5.957.400,00 $ 5.957.400,00

3.3 Suministro e instalación tubería 2" PVC Presión ML 68,00 $ 6.181,07 $ 420.312,76

4 TANQUE DE HOMOGENIZACION

4.1 Limpieza del concreto mediante chorro de arena M2 148,00 $ 16.779,35 $ 2.483.343,80

4.2 Recubrimiento en pintura epóxica M2 148,00 $ 38.031,66 $ 5.628.685,68

4.3 Suministro e instalación de control automatizado de nivel

Un 1,00 $ 1.451.600,00 $ 1.451.600,00

5 SISTEMA DE BOMBEO

5.1 Suministro e instalación de bombas sumergibles aguas negras 2HP

Un 2,00 $ 2.971.600,00 $ 5.943.200,00

5.2 Suministro e instalación de tubería PVC Presión RDE 41 de 3".

ML 24,00 $11.665,86 $ 279.980,64

6 SISTEMA DE DOSIFICACION DE ION FERRATO

6.1 Suministro e instalación sistema de dosificación de ION FERRATO con mezclador estático de alta turbulencia de 4"

Un 1,00 $ 26.899.200,00 $26.899.200,00

6.2 Suministro e instalación de controlador de potencial de óxido-reducción.

Un 1,00 $ 3.151.600,00 $ 3.151.600,00

6.3 Suministro e instalación de sensor medidor de DBO en línea

Un 1,00 $ 7.759.200,00 $ 7.759.200,00

7 SISTEMA DE AIREACION DE BAJO CONSUMO DE ENERGIA

7.1 Suministro e instalación de sistema de aireación con sopladores de 2 HP y difusores de microburbujas

Un 1,00 $ 14.874.200,00 $14.874.200,00

7.2 Sumnistro e instalación de sensor medidor de OD

Un 1,00 $ 3.585.800,00 $3.585.800,00




55

Planta de Tratamiento de Agua Residual


8 SISTEMA DE ELECTROCOAGULACION

8.1 Suministro e instalación de electrocoagulador con fuente conmutada de 110/12 V, 8.5 A de 7 electrodos

Un 1,00 $20.194.600,00 $20.194.600,00

9 SEDIMENTADOR TUBULAR DE ALTA EFICIENCIA

9.1 Suministro e instalación de sedimentador tubular de alta eficiencia en fibra de vidrio para un caudal de 20 M3/Hr

Un 1,00 $ 18.589.200,00 $18.589.200,00

10 FILTRACION EN LECHO DE ARENA

10.1 Suministro e instalación de sistema de filtración en lecho de arena de 80 GPM

Un 1,00 $19.319.600,00 $19.319.600,00

11 SISTEMA DE OZONIFICACION

11.1 Suminstro e instalación de sistema de ozonificación

Un 1,00 $10.472.300,00 $10.472.300,00

11.2 Suministro e instalación de sensor medidor de DBO

Un 1,00 $7.759.200,00 $ 7.759.200,00

12 AUTOMATIZACION

12.1 Suministro e instalación de Tablero de control con PLC

Un 1,00 $15.971.600,00 $15.971.600,00

13 ARRANQUE PUESTA EN MARCHA Y ACOMPAÑAMIENTO

13.1 Caracterización físico-química y microbiológica

Un 20,00 $240.000,00 $4.800.000,00

13.2 Acompañamiento Un 1,00 $9.360.000,00 $ 9.360.000,00

SUB - TOTAL $ 230.144.515,80

A.I.U. (30%) $ 69.043.354,74

VALOR TOTAL $ 299.187.870,54

VALOR TOTAL PTAP $ 247.682.009,77

VALOR TOTAL PTAR $ 299.187.870,54

VALOR TOTAL $ 546.869.880,31




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XV. PLANOS

reingenierÍa y optimizaciÓn de la ptap y de la ptar del municipio de recetor

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