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INFORME FINAL DE PASANTÍA

ELABORACIÓN DE UNA PROPUESTA PARA LA RECUPERACIÓN DE AGUA DE LAVADO DE FILTROS EN EL SISTEMA DE POTABILIZACIÓN VEREDAL

TRIBUNA-PLANTA 2 DEL MUNICIPIO DE FACATATIVÁ, CUNDINAMARCA

EMPRESA AGUAS DE FACATATIVÁ (E.A.F. S.A.S. E.S.P.)

PAOLA ANDREA MAHECHA GARCÍA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

INGENIERÍA SANITARIA

BOGOTÁ, COLOMBIA

ABRIL DEL 2018

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ELABORACIÓN DE UNA PROPUESTA PARA LA RECUPERACIÓN DE AGUA DE LAVADO DE FILTROS EN EL SISTEMA DE POTABILIZACIÓN VEREDAL TRIBUNA-

PLANTA 2 DEL MUNICIPIO DE FACATATIVÁ, CUNDINAMARCA

EMPRESA AGUAS DE FACATATIVÁ (E.A.F. S.A.S. E.S.P.)

PAOLA ANDREA MAHECHA GARCÍA

Código estudiantil: 20122181034

INFORME DE PASANTÍA CON LA EMPRESA DE AGUAS DE FACATATIVÁ (E.A.F. S.A.S. E.S.P.) PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE INGENIERA SANITARIA

Ing. CAUDEX VITELIO PEÑARANDA OSORIO

Director Interno

Arq. OMAR ALEXIS CASALLAS SANTOS

Director Externo

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

INGENIERÍA SANITARIA

BOGOTÁ, COLOMBIA

ABRIL DEL 2018

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“Las ideas emitidas por los autores son de exclusiva responsabilidad y no expresan necesariamente opiniones de la universidad” (Artículo 117, Acuerdo 029 de 1998)

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TABLA DE CONTENIDO

ABSTRACT ..................................................................................................................... 8

Título ............................................................................................................................ 8

Resumen...................................................................................................................... 8

Palabras clave ............................................................................................................. 8

Title .............................................................................................................................. 9

Abstract ........................................................................................................................ 9

Key words. ................................................................................................................... 9

INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 10

1. OBJETIVOS............................................................................................................ 12

1.1. General ............................................................................................................ 12

1.2. Específicos ....................................................................................................... 12

2. MARCO GEOGRÁFICO ......................................................................................... 13

2.1. División jurisdiccional del municipio ................................................................. 14

2.2. Contextualización de la PTAP 2 ubicada en la Tribuna ................................... 15

3. CONTEXTUALIZACIÓN DE LA EMPRESA AGUAS DE FACATATIVÁ E.A.F. S.A.S. E.S.P. ................................................................................................................. 16

4. MARCO TEÓRICO ................................................................................................. 17

4.1. Prueba de sólidos sedimentables (V30) ........................................................... 17

4.2. IRCA ................................................................................................................ 17

4.3. Tratamiento para los parámetros que incumplen la norma .............................. 18

4.3.1. Color aparente ........................................................................................... 18

4.3.2. Hierro total ................................................................................................. 18

4.3.3. Manganeso ................................................................................................ 19

4.3.4. Turbiedad .................................................................................................. 19

4.4. Decantador estático de flujo vertical ................................................................ 19

4.4.1. Ventajas del decantador de flujo vertical ................................................... 20

4.4.2. Componentes del decantador de flujo vertical ........................................... 20

4.4.3. Criterios de diseño de la zona de sedimentación ...................................... 21

4.5. Lechos de secado ............................................................................................ 24

4.5.1. Frecuencia del retiro de lodos ................................................................... 24

4.5.2. Criterios de diseño del lecho de secado .................................................... 24

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5. METODOLOGÍA ..................................................................................................... 27

5.1. FASE 1: Diagnóstico obtenido mediante información bibliográfica .................. 27

5.2. FASE 2: Recolección de información complementaria y verificación en trabajo de campo ................................................................................................................... 27

5.2.1. Muestreo del agua cruda proveniente del lavado de filtros y de la fuente de agua superficial ....................................................................................................... 27

5.2.2. Caracterización microbiológica y fisicoquímica de las muestras recolectadas ........................................................................................................... 28

5.2.3. Prueba de Sólidos Sedimentables (V30) ................................................... 28

5.3. FASE 3: Diseño de propuesta seleccionada del sistema de recirculación y extracción de lodos .................................................................................................... 28

5.3.1. Propuesta de adición de coagulante (Sulfato de Aluminio) ....................... 28

5.4. FASE 4: Estudio Presupuestal ......................................................................... 29

6. RESULTADOS ....................................................................................................... 30

6.1. FASE 1: Diagnóstico obtenido mediante información bibliográfica .................. 30

6.1.1. Catastro de redes ...................................................................................... 30

6.1.2. Proceso operativo de potabilización del agua cruda en la PTAP .............. 30

6.2. FASE 2: Recolección de información complementaria y verificación en trabajo de campo ................................................................................................................... 32

6.2.1. Tiempos de retención de las unidades de la PTAP ................................... 32

6.2.2. Características de la filtración y el lavado de filtros ................................... 32

6.2.3. Caracterización microbiológica y fisicoquímica de las muestras recolectadas ........................................................................................................... 33

6.2.4. Prueba de Sólidos Sedimentables (V30) ................................................... 33

7. ANÁLISIS DE RESULTADOS ................................................................................ 34

7.1. Cálculo del IRCA .............................................................................................. 34

7.1.1. Muestra de agua para suministro .............................................................. 34

7.1.2. Muestra de agua luego del lavado de filtros .............................................. 34

7.2. Incidencia del descargue de agua del lavado de filtro a la fuente superficial ... 35

7.3. Ensayo de sedimentación (Sólidos Suspendidos Totales) ............................... 35

8. FASE 3: Propuesta del sistema de reutilización de agua ....................................... 35

8.1. Justificación y diseño del sistema de tratamiento y reutilización del agua ....... 36

8.1.1. Diseño del tanque decantador de flujo vertical .......................................... 37

8.1.2. Diseño del lecho de secado (Kg de SS) .................................................... 40

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8.1.3. Recirculación del agua .............................................................................. 43

8.1.4. Dosificación de Coagulante ....................................................................... 52

8.1.5. Transporte de agua ................................................................................... 52

8.1.6. Regulación de agua ................................................................................... 53

8.2. Área de localización para la implementación de la propuesta.......................... 53

9. Fase 4: Estudio Presupuestal ................................................................................. 53

10. CONCLUSIONES ................................................................................................ 55

11. RECOMENDACIONES ....................................................................................... 56

12. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................... 57

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Mapa de la ubicación geográfica de Facatativá-Cundinamarca ..................... 13

Figura 2. División jurisdiccional del municipio de Facatativá ......................................... 14

Figura 3. Ubicación de las Plantas de Tratamiento de Agua Potable en la Vereda La Tribuna .......................................................................................................................... 15

Figura 4. Componentes del decantador estático de flujo vertical .................................. 21

Figura 5. Planta de Tratamiento 2 La Tribuna ............................................................... 31

Figura 6. Diagrama de flujo del proceso de operación actual en la PTAP .................... 31

Figura 7. Diagrama de flujo del sistema de potabilización reciclando el agua de lavado de filtros ......................................................................................................................... 36

Figura 8. Bomba centrífuga eléctrica Fuente: Ignacio Gómez S.A.S. ........................... 47

Figura 9. Punto de operación óptimo en relación Q-HD ................................................ 51

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Tiempo requerido para la digestión de lodos................................................... 24

Tabla 2. Características técnicas de la Planta de Tratamiento de Agua Potable 2 de la Tribunal ......................................................................................................................... 30

Tabla 3. Tiempos de retención de las unidades de la PTAP ......................................... 32

Tabla 4. Lodo sedimentable en función del tiempo en prueba V30 ............................... 33

Tabla 5. Reducción de turbiedad en prueba V30 .......................................................... 33

Tabla 6. Reducción de color en prueba V30 ................................................................. 33

Tabla 7. Diseño de dimensiones para el tanque decantador de flujo vertical ................ 40

Tabla 8. Diseño de dimensiones para el lecho de secado ............................................ 42

Tabla 9. Coeficiente de Hazen Williams ........................................................................ 43

Tabla 10. Pérdidas por accesorios – longitud equivalente en la succión ...................... 43

Tabla 11. Longitudes para diámetro de 2” en la tubería de succión .............................. 45

Tabla 12. Longitudes para diámetro de 2” en la tubería de impulsión ........................... 46

Tabla 13. Información técnica de la bomba propuesta .................................................. 48

Tabla 14. Altura dinámica del sistema ........................................................................... 50

Tabla 15. Costos de instalación del sistema de recirculación ....................................... 54

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ABSTRACT

Título:

Elaboración de una propuesta para la recuperación de agua de lavado de filtros en el Sistema de Potabilización Veredal Tribuna-Planta 2 del municipio de Facatativá, Cundinamarca.

Resumen:

El municipio de Facatativá ubicado en el departamento de Cundinamarca cuenta con una zona rural conformada por 14 veredas; en ellas, existen 12 sistemas rurales de potabilización en total para abastecerse las cuales son administradas por una asociación conformada por los mismos usuarios. El sector urbano, por su parte, cuenta con la sede principal de la empresa de acueducto municipal. En busca del acompañamiento por parte de la empresa de acueducto a la población residente en las zonas veredales y en conjunto con la Universidad de Cundinamarca, se realiza una fase preliminar en la cual mediante un examen detallado se genera un reporte de calidad de agua, un análisis del comportamiento de los agentes químicos empleados en las plantas de tratamiento y se estipulan unas recomendaciones para algunos de los sistemas de potabilización.

La siguiente fase, se enfoca en hacer seguimiento a la operatividad de estas plantas de tratamiento para garantizar su continua funcionalidad y cobertura. Además, busca plantear propuestas de optimización cuando sea necesario; Este proyecto se inserta en esta segunda fase y en consecuencia, su propósito es dar solución a un problema específico actual proponiendo alternativas para la recuperación del agua de lavado de filtros, en este caso, de la planta de Acueducto Veredal La Tribuna – Planta 2, ubicada en el Occidente del municipio de Facatativá en la vereda La Tribuna en las coordenadas latitud: 4.862836 y longitud: -74.411094, entre la vía Facatativá-Albán, la cual se abastece únicamente de la microcuenca del Río Botello.

Lo anterior, mediante revisión de la información existente, verificación en campo, elaboración de un diagnóstico que dé cuenta del problema, caracterización de las variables, formulación de alternativas, elección de la más adecuada y la elaboración de los diseños y estudios presupuestales de la alternativa seleccionada.

Palabras clave: Aguas de lavado, PTAP, Recirculación de aguas de lavado, Sedimentación

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Title

Preparation of a proposal for the recovery of water from filter washing in the Tribuna Veredal Potabilization System-Plant 2 of the municipality of Facatativá, Cundinamarca.

Abstract

The municipality of Facatativá located in the department of Cundinamarca has a rural area formed by 14 lanes; in them, there are 12 rural water purification systems in total to supply which are managed by an association made up of the same users. The urban sector, on the other hand, has the main headquarters of the municipal aqueduct company. In search of the accompaniment by the aqueduct company to the population residing in the rural areas and in conjunction with the University of Cundinamarca, a preliminary phase is carried out in which a detailed water quality report is generated through a detailed examination. analysis of the behavior of the chemical agents used in the treatment plants and stipulate recommendations for some of the purification systems.

The next phase focuses on monitoring the operation of these treatment plants to ensure their continued functionality and coverage. In addition, it seeks to propose optimization proposals when necessary; This project is inserted in this second phase and consequently, its purpose is to provide a solution to a specific current problem by proposing alternatives for the recovery of filter washing water, in this case, from the Veredal La Tribuna - Plant 2, located in the west of the municipality of Facatativa in the village of La Tribuna at the latitude coordinates: 4.862836 and longitude: -74.411094, between the Facatativa-Albán road, which is only supplied by the Río Botello micro-basin.

The above, through review of existing information, verification in the field, preparation of a diagnosis that accounts for the problem, characterization of the variables, formulation of alternatives, choice of the most appropriate and preparation of the designs and budget studies of the alternative selected.

Key words: Wash water, drinking water treatment plants, Wash water recirculation, Sedimentation.

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INTRODUCCIÓN

En el campo para la protección del medio ambiente, podemos resaltar con mayor importancia el uso y manejo ineficiente del recurso hídrico por la mayoría de los sectores productivos y de vivienda que no hacen uso racional del mismo.

Por su parte, la recirculación de aguas provenientes del lavado de filtros en las plantas de potabilización es un campo de relevancia tanto operativa como ambiental por el ahorro del recurso hídrico, así como para reducir la contaminación de fuentes superficiales debido a los vertimientos que este proceso genera. Además, un adecuado sistema genera ahorro en los costos administrativos de la empresa prestadora de servicios públicos debido a que el filtro, al lavarse todos los días en temporada de lluvia y cada dos días en temporada seca, se genera un desperdicio de aproximadamente 20000 litros de agua semanales como mínimo.

El desarrollo de este proyecto está enfocado en la recuperación de agua luego del lavado de filtros de la planta potabilizadora 2 de la Vereda La Tribuna en el municipio de Facatativá debido a que aunque la captación para el tratamiento de esta planta de tratamiento proviene de la microcuenca de los Andes, específicamente del río Botello que cuenta con un caudal promedio de 6.5 m3/s en épocas de invierno suficiente para abastecer 1224 habitantes, hay que tener en cuenta que en épocas de verano donde el nivel del río desciende, es importante manejar un sistema de recuperación de agua ya tratada cuando el recurso no satisfaga la demanda, puesto que, según registros, en épocas de verano hay que hacer cortes de agua por sectores y a determinadas horas con el fin de satisfacer la demanda requerida.

En virtud de lo anterior, este proyecto busca poder presentar una alternativa para el sistema de tratamiento y almacenamiento en el cual se recuperen y recirculen sus aguas ya tratadas luego del lavado de filtros mediante estudios de muestras de agua recolectadas, ensayos de sedimentación y verificación en campo de los requerimientos de la planta.

El presente informe se ha dividido en 12 capítulos:

Capítulo 1: Objetivos. Se establecen los objetivos generales y específicos de la pasantía.

Capítulo 2: Marco geográfico. Se especifica la ubicación geográfica del sitio de estudio para el desarrollo del proyecto.

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Capítulo 3: Contextualización de la Empresa Aguas de Facatativá E.A.F. S.A.S. E.S.P. Se describen las características de la entidad en la cual se llevó a cabo la pasantía.

Capítulo 4: Marco teórico. Se definen conceptos técnicos y procedimentales para el cálculo, diseño y comprensión de la propuesta desarrollada.

Capítulo 5: Metodología

Fase 1: Diagnóstico obtenido mediante información bibliográfica

Fase 2: Recolección de información complementaria y verificación en trabajo de campo

Fase 3: Diseño de propuesta seleccionada del sistema de recirculación y extracción de lodos

Fase 4: Estudio Presupuestal

Capítulo 6: Resultados

Fase 1: Diagnóstico obtenido mediante información bibliográfica

Fase 2: Recolección de información complementaria y verificación en trabajo de campo

Capítulo 7: Análisis de resultados

Capítulo 8: Propuesta del sistema de reutilización del agua (Fase 3)

Capítulo 9: Estudio presupuestal de la propuesta (Fase 4)

Capítulo 10: Conclusiones

Capítulo 11: Recomendaciones

Capítulo 12: Bibliografía

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1. OBJETIVOS

1.1. General

• Elaborar una propuesta eficiente y ejecutable para la recuperación de agua de lavado de filtros en el Acueducto Veredal de La Tribuna - Planta 2.

1.2. Específicos

• Análisis de la información existente y verificación en campo y laboratorio del estado y disposición de las aguas de lavado de filtros.

• Selección de una alternativa viable para el tratamiento, almacenamiento y recirculación del agua después del lavado de filtros.

• Elaboración de los diseños, y estudios presupuestales requeridos para la alternativa seleccionada.

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2. MARCO GEOGRÁFICO

El municipio de Facatativá se localiza en el Departamento de Cundinamarca, a 36 Km de Bogotá, capital de la República de Colombia, en la vía troncal de occidente Medellín – Bogotá. Tiene una extensión de 159.60 Km² de los cuales 154.5 Km² pertenecen a la zona rural y 5.1 Km² a la zona urbana. Con una altitud de 2.586 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m).

“Facatativá limita con los municipios de: Madrid y La Vega. A la entrada a Facatativá hay un desvío que conduce al municipio de Zipacón. En la salida al Corzo limita con la población de Bojacá. Y también tiene límites con los municipios de Albán Sasaima y Villeta”. (Plan de Desarrollo Recuperemos a Facatativá, 2016)

En la figura 1. Se muestra en la parte superior izquierda referenciado el departamento de Cundinamarca y posteriormente la señalización del municipio de Facatativá en el departamento.

Figura 1. Mapa de la ubicación geográfica de Facatativá-Cundinamarca

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2.1. División jurisdiccional del municipio

La actual división jurisdiccional del municipio establece 14 veredas (figura 2), entre las cuales se encuentra La Tribuna (lugar de estudio) con una altura aproximada de 3.000 m.s.n.m., ubicada al occidente de la Vía Albán y con una expansión territorial de aproximadamente 1902 Ha que representa el 12.41% del total del municipio.

Estas no cuentan con una delimitación veredal establecida ya que dicha división territorial tiene inconsistencias en cuanto a la inexistencia de referencias que involucren elementos naturales tangibles, o unidades fisiográficas que delimiten una vereda con otra como microcuencas hidrográficas, cimas de cerros, causes, carreteras y linderos prediales para su delimitación; sino que por el contrario, sólo se establecen líneas imaginarias o referencias de curvas de nivel para calcular el área de cada vereda in situ, lo que además repercute en no poder ejecutar una adecuada ordenación y administración de estas áreas que permitan una mejor planeación de su desarrollo.1

1 Alcaldía de Facatativá. (2016-2019) Plan de Desarrollo “Recuperemos a Facatativá”. Obtenido el 21 de Noviembre de 2017, de http://www.facatativacundinamarca.gov.co/index.shtml?apc=B1-- &s=v&nocache=1&als%5Bvbuscar%5D=plan+de+desarrollo+municipal&Ir=Buscar

1. La Tribuna 2. La Selva 3. San Rafael 4. Mancilla 5. Parado 6. Tierra Morada 7. Tierra grata 8. Cuatro Esquinas 9. Paso Ancho 10. Moyano 11. El Corzo 12. Manablanca 13. Pueblo Viejo 14. Los Manzanos

Figura 2. División jurisdiccional del municipio de Facatativá Fuente: I.E.M. Instituto Técnico Industrial de Facatativá

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2.2. Contextualización de la PTAP 2 ubicada en la Tribuna

La vereda La Tribuna, cuenta con dos plantas de agua potable las cuales captan sus aguas del río Botello en dos tramos de este. De dichos acueductos se abastecen 186 suscriptores, de los cuales 31 son del sector de manzanos parte alta.

En la figura 3. Se referencia la ubicación de las dos plantas de tratamiento pertenecientes a la vereda de la Tribuna.

El suministro de agua se realiza 24 horas sin interrupción, excepto en época de sequía que tiene que racionar por sectores cada 12 horas para que la presión sea estable y beneficie a los usuarios del sector.

Figura 3. Ubicación de las Plantas de Tratamiento de Agua Potable en la Vereda La Tribuna Fuente: Empresa de Aguas de Facatativá, Diagnóstico de acueductos veredales

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3. CONTEXTUALIZACIÓN DE LA EMPRESA AGUAS DE FACATATIVÁ E.A.F. S.A.S. E.S.P.

La EMPRESA AGUAS DE FACATATIVÁ E.A.F. S.A.S. E.S.P. es la prestadora de los servicios de acueducto, alcantarillado, aseo y servicios complementarios para el perímetro urbano del municipio de Facatativá.

En la dependencia de Planeación, área de desarrollo de la pasantía, se ejecutan estudios de factibilidad técnica, económica y financiera para investigaciones y proyectos de inversión, con el fin de mantener actualizada la información y el diagnóstico de agua potable y saneamiento del municipio. Aún así, como se mencionó anteriormente, hay que tener en cuenta que la cobertura rural no es competencia de la empresa sino que sólo se brinda apoyo técnico a los sistemas de potabilización veredales para satisfacer las buenas prácticas y que se cumpla con el control de calidad de las mismas.

La cobertura del servicio de acueducto a nivel urbano es del 97%; a nivel rural, el servicio de acueducto tiene una cobertura del 65% ya que la mayor parte de esta zona se abastece a partir de acueductos veredales los cuales entregan agua potable a sus habitantes y cuentan con concesiones otorgadas por la CAR para este uso. Según estudios e investigaciones por parte de las autoridades, existen captaciones ilegales de agua del río Botello y sus quebradas.

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4. MARCO TEÓRICO

4.1. Prueba de sólidos sedimentables (V30)

Principio para la determinación del volumen de lodo o fango sedimentable en una muestra de un litro transcurridos 30 minutos. La medición se hace mediante un cono Imhoff de 1000 ml o probetas de ensayo en el laboratorio posteriormente a la agitación de la muestra para la homogenización de la misma.

Se deben registrar datos adicionales tales como la turbiedad y el color aparente (depende cual sea el objetivo a especifico por el cual se realiza el ensayo) a los 5, 10, 15, 20 y 30 minutos, con el fin de elaborar una curva que represente la eficiencia de sedimentación de distintos parámetros en función del tiempo.

4.2. IRCA

Es un Organismo Internacional de Certificación de Auditores de sistemas de gestión, (de ahí sus siglas por el inglés The International Register of Certificated Auditors - IRCA); este indicador muestra el grado de riesgo de ocurrencia de enfermedades relacionadas con el no cumplimiento de las características físicas, químicas y microbiológicas del agua para consumo humano.

“La Resolución 2115 de 2007, artículo 15, establece una clasificación del nivel de riesgo en salud, teniendo en cuenta los resultados arrojados por el IRCA, que determina los siguientes rangos y puntajes de riesgo:

Entre 0-5 se encuentra sin riesgo; el agua es apta para el consumo humano y se debe continuar la vigilancia, 5.1-14 se encuentra con nivel de riesgo bajo; el agua no es apta para el consumo humano y es susceptible de mejoramiento, 14.1-35 se encuentra en riesgo medio; el agua no es apta para el consumo humano, debe haber una gestión directa de la persona prestadora, 35.1-80 se encuentra en nivel de riesgo alto; el agua no es apta para el consumo humano, requiere de gestión directa de la persona prestadora y de los alcaldes y gobernadores respectivos de acuerdo a su competencia y 80.1-100 se encuentra inviable sanitariamente; el agua se considera no apta para el consumo humano y requiere de una gestión directa de la persona prestadora, alcaldes, gobernadores y entidades del orden nacional de acuerdo a su competencia.

De esta forma, el valor del IRCA es de cero puntos (0) cuando cumple con los valores aceptables para cada uno de estos parámetros y de cien puntos (100) para el más alto riesgo cuando no cumple con ninguno de ellos.” (Instituto Nacional de Salud, 2006)

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• Cálculo del IRCA

𝐼𝑅𝐶𝐴 (%)

=∑𝑝𝑢𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜 𝑎𝑠𝑖𝑔𝑎𝑛𝑑𝑜𝑠 𝑎 𝑙𝑎𝑠 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟í𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎𝑠 𝑛𝑜 𝑎𝑐𝑒𝑝𝑡𝑎𝑏𝑙𝑒𝑠

∑𝑝𝑢𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜 𝑎𝑠 𝑖𝑔𝑛𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑎 𝑡𝑜𝑑𝑎𝑠 𝑙𝑎𝑠 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟í𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎𝑠 𝑎𝑛𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑋 100

4.3. Tratamiento para los parámetros que incumplen la norma

A continuación, se describen los parámetros que durante el estudio reflejaron valores inadmisibles con respecto a la normativa regulatoria por parte de las muestras de agua del lavado de filtros. Lo anterior, con el fin de identificar los distintos métodos de tratamiento y verificar que, durante la recirculación al inicio de la planta, cada parámetro sea debidamente tratado.

4.3.1. Color aparente

El color aparente del agua dependerá tanto de las sustancias que se encuentren disueltas, como de las partículas que se encuentren en suspensión (que a la vez generan turbiedad). Para disminuir el color, es necesario clorar y posteriormente filtrar la muestra de agua para eliminar todas las partículas suspendidas.2

4.3.2. Hierro total

El agua contaminada con hierro usualmente contiene bacterias de hierro, estas bacterias se alimentan de los minerales que hay en el agua. No causan problemas de salud, pero sí forman una baba rojiza-café (hierro) en las unidades y pueden tapar los sistemas donde se almacene o trate parcialmente el agua lo que implica problemas para el bombeo del agua. Para ello, existen diferentes tratamientos para un resultado de hierro menor,

2 Garrido, C., León, F., & Delgadillo, G. (2013). Caracterización física de un agua potable y residual. En Tratamiento de aguas manual de laboratorio. (130). México D.F.: Universidad Nacional Autónoma de México.

(1)

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los cuales consisten en adición de compuestos de fosfato, aireación y filtración de partículas.3

4.3.3. Manganeso

La presencia de manganeso a concentraciones mayores que 0,1 mg/l en sistemas de abastecimiento de agua produce un sabor no deseable. Al igual que sucede con el hierro, la presencia de manganeso en el agua de consumo puede dar lugar a la acumulación de depósitos en el sistema de distribución. Incluso en una concentración de 0,2 mg/l, el manganeso formará con frecuencia una capa en las tuberías, que puede desprenderse en forma de precipitado negro.

El manganeso puede eliminarse mediante cloración y posterior filtrado.4 Este tipo de sistema eliminará tanto el hierro y el manganeso soluble como insoluble de la fuente de agua suspendida.

4.3.4. Turbiedad Si la turbidez del agua es alta, habrá muchas partículas suspendidas en ella. Estas partículas sólidas ayudan a la adhesión de metales pesados y muchos otros compuestos tóxicos. Se puede considerar un tratamiento convencional siendo la tecnología más utilizada para la remoción de turbiedad y contaminantes microbiológicos en sistemas que usan agua superficial. El proceso incluye coagulación, floculación y sedimentación seguida de la filtración.5

4.4. Decantador estático de flujo vertical

La sedimentación o decantación, como sistema de pretratamiento, tiene como objetivo reducir los sólidos en suspensión y sedimentables de distintos tamaños que trae consigo el agua ya que estos pueden ser perjudiciales en las posteriores unidades de tratamiento

3 Mark L. McFarland & Monty C. Dozier. (1914). Problemas del agua potable: El hierro y el manganeso. 18 de Enero de 2018, de Cooperativa de Texas, extensión Sitio web: https://texaswater.tamu.edu/resources/factsheets/l5451sironandman.pdf 4 Organización Mundial de la Salud. (2006). Tratamiento, cloración. En Guías para la calidad del agua potable. Tercera edición. Volumen 1. Recomendaciones (408). 5 Biblioteca virtual de desarrollo sostenible y salud ambiental. (2008). Procesos de tratamiento del agua. 18 de enero del 2018, de Organización panamericana de la salud Sitio web: http://www.bvsde.paho.org/bvsacg/fulltext/inspecciones/lec6.pdf

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debido a que elevadas turbiedades inhiben los procesos biológicos y dichos residuos depositados en el medio filtrante causan pérdidas de carga y mala calidad del agua efluente. Este tanque tiene una operación simple y no requiere de partes mecánicas.

El diseño dicha unidad de flujo vertical se realizó en el presente proyecto con base a documentos propuestos por el Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS) teniendo en cuenta que la aplicación corresponde a sistemas rurales y pequeñas localidades.

4.4.1. Ventajas del decantador de flujo vertical

1. Elimina del 40 al 50% de solidos suspendidos. 2. No descargan lodo en el líquido efluente 3. Las aguas introducidas al sedimentador no necesitan tratamiento preliminar para este

caso puesto que por las características del agua no es necesario el cribado ni separación de arenillas.

4. El tiempo de retención es corto. 5. Bajo costo de construcción y operación. 6. Para su construcción se necesita poco terreno. 7. Son adecuados para ciudades pequeñas y para comunidades donde no se requiera

una atención constante, y el efluente satisfaga ciertos requisitos para evitar la contaminación de corrientes. (CEPIS)

4.4.2. Componentes del decantador de flujo vertical

El decantador de flujo vertical es de forma cilíndrica y se divide en cuatro compartimientos:

a) Zona de entrada y distribución de agua: Constituida por una tubería que distribuye de manera uniforme el agua al interior del decantador.

b) Zona de sedimentación: Tanque de forma cilíndrica con volumen, longitud y condiciones de flujo adecuados para que sedimenten las partículas. La dirección del flujo es vertical y la velocidad es la misma en todos los puntos.

c) Zona de salida o recolección de agua: Constituida por un tubo que tiene la finalidad de recolectar el efluente sin perturbar la sedimentación de las partículas depositadas.

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d) Zona de depósito y extracción de lodos: Constituida por una tolva con capacidad para depositar los lodos sedimentados, y una tubería y válvula para su evacuación periódica. (CEPIS) (Figura 4)

4.4.3. Criterios de diseño de la zona de sedimentación

1. La entrada del agua cruda se realiza por la parte superior de la unidad en forma descendente.

2. El fondo del tanque será de sección transversal en forma de V y la pendiente de los lados respecto a la horizontal será de 45° a 60°. (Maldonado Víctor)

4.4.4. Dimensionamiento del decantador

Para el dimensionamiento se tomarán en consideración los criterios de la Norma S090 del Reglamento Nacional de Construcción.

• Área del decantador (As, en m2)

𝐴𝑠 =Qd

Cs

(2)

Figura 4. Componentes del decantador estático de flujo vertical Fuente: Maldonado Víctor, Sedimentación

22

Dónde: Qd: Caudal de diseño, en m3/h Cs: Carga superficial, igual a 1 m3/m2 (criterio de diseño adoptado por el CEPIS)

• Volumen del decantador (Vs, en m3)

𝑉𝑠 = 𝑄𝑑 ∗ 𝑅

Dónde:

R: Periodo de retención hidráulica, entre 1,5 y 2,5 horas (criterio de diseño adoptado por el CEPIS)

• Dimensionamiento de un cilindro

𝐴𝑐𝑖 = 2𝜋𝑟ℎ

Dónde:

Ac: Área del cilindro, en m2

r: Radio del cilindro, en m

h: Altura del cilindro, en m

∀𝑐𝑖= 𝜋𝑟2ℎ

Dónde:

∀𝑐: Volumen del cilindro, m3

r: Radio del cilindro, en m

h: Altura del cilindro, en m

(3)

(4)

(5)

23

• Dimensionamiento de un cono

𝐴𝑐𝑜 = 𝜋𝑟ℎ

Dónde:

Ac: Área del cono, en m2

r: Radio del cono, en m

h: Altura del centro a la punta del cono, en m

∀𝑐𝑜=1

3𝜋𝑟2ℎ

Dónde:

∀𝑐: Volumen del cono, m3

r: Radio del cono, en m

h: Altura del centro a la punta del cono, en m

• Función trigonométrica para determinar la altura del cono teniendo en cuenta los grados de inclinación

𝑡𝑎𝑛𝛼 =𝑐𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑜𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜

𝑐𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑎𝑑𝑦𝑎𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒

Dónde:

α: Ángulo de inclinación del triángulo, en grados

Los catetos se ubican respecto a la ubicación del ángulo

(6)

(7)

(8)

24

4.5. Lechos de secado

Los lechos de secado de arenas constituyen uno de los métodos más antiguos para reducir el contenido de humedad de los lodos en forma natural. Su implementación representa una operación sencilla en la gestión de los lodos y bajos costos de operación en comparación con otros tipos de tratamiento para el secado de lodos. (ROMERO, 2002)

Los lechos de secado son dispositivos que eliminan una cantidad de agua suficiente de los lodos para el que el resto pueda manejarse como material sólido, con un contenido de humedad inferior al 70%.

4.5.1. Frecuencia del retiro de lodos

Los lodos digeridos deberán retirarse periódicamente, según el CEPIS el tiempo requerido para la digestión de lodos varía con la temperatura como se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1. Tiempo requerido para la digestión de lodos

Temperatura °C Tiempo de digestión en días

5 110 10 76 15 55 20 40

>25 30

4.5.2. Criterios de diseño del lecho de secado

1. El diámetro de la tubería para la remoción de lodos deberá ser de ½ pulgada. 2. Para la remoción se requerirá una carga hidráulica de 1,80 m. 3. Medio de drenaje con espesor de 0,30 m compuesto de grava y arena.

Fuente: CEPIS, Guía para el diseño de tanque Imhoff

25

4.5.3. Dimensionamiento para el lecho de secado

• Carga de sólidos que entra al decantador (C, en Kg de SS/día)

𝐶 = 𝑄𝑙 ∗ 𝑆𝑆 ∗ 0,0864

Dónde:

SS: Sólidos en suspensión en el agua cruda, en mg/l

Ql: Caudal promedio de aguas residuales, en l/s

0,0864: Factor de conversión de mg/s a Kg/día

• Masa de sólidos que conforman los lodos (Msd, en Kg SS/día)

𝑀𝑠𝑑 = (0,5 ∗ 0,7 ∗ 0,5 ∗ 𝐶) + (0,5 ∗ 0,3 ∗ 𝐶)

• Volumen diario de lodos digeridos (Vld, en litros/día)

𝑉𝑙𝑑 =Msd

ρlodo ∗ (% desólidos100 )

Dónde:

ρlodo: Densidad de los lodos, igual a 1,04 Kg/l (criterio de diseño adoptado por el CEPIS)

% de sólidos: % de sólidos contenidos en el lodo, varía entre 8 a 12% (criterio de diseño adoptado por el CEPIS)

(9)

(10)

(11)

26

• Volumen de lodos a extraerse del tanque (Vel, en m3)

𝑉𝑒𝑙 =Vld ∗ Td

1000

Dónde:

Td: Tiempo de digestión, en días. (Ver tabla 1)

• Área del lecho de secado (Als, en m2)

𝐴𝑙𝑠 =Vel

Ha

Dónde:

Ha: Profundidad de aplicación, entre 0,20 a 0,40 metros

(12)

(13)

27

5. METODOLOGÍA

A continuación, se describen las fases realizadas durante el trabajo en la Empresa de Aguas de Facatativá:

5.1. FASE 1: Diagnóstico obtenido mediante información bibliográfica

En el proyecto inicialmente se realizó la investigación de información bibliográfica disponible en los centros de documentación de normativa regulatoria, diagnósticos previos de la planta de potabilización provenientes de otros estudios académicos y de la base de datos de la empresa de acueducto para la contextualización del área de estudio donde se ejecutó el análisis para el planteamiento de alternativas.

5.2. FASE 2: Recolección de información complementaria y verificación en trabajo de campo

Se ejecutó trabajo de campo con el fin de verificar los datos ya existentes además de realizar estudios del estado del agua mediante muestras para analizar en laboratorio. A su vez, se recolectó información complementaria de documentación por parte del acueducto de la vereda con el objetivo de diagnosticar los problemas asociados al agua proveniente de la unidad de filtración y de las condiciones de la planta en general.

5.2.1. Muestreo del agua cruda proveniente del lavado de filtros y de la fuente de agua superficial

Para la caracterización del agua cruda proveniente del lavado de filtros, se realizó muestreo puntual durante varios días y en diferentes horarios con variación climatológica a fin de obtener resultados representativos. A su vez, se realizó un solo muestreo compuesto en el río que abastece la PTAP con el objetivo de determinar alguna incidencia en la calidad del recurso luego de la descarga del agua de lavado de filtros.

28

5.2.2. Caracterización microbiológica y fisicoquímica de las muestras recolectadas

Se realizó análisis fisicoquímico y microbiológico para las muestras de agua correspondientes al agua tratada con el objetivo de verificar el estado de esta antes de ser suministrada; del agua cruda luego del lavado de filtros, y de la fuente de agua superficial antes y después de la descarga del agua de lavado de filtros.

Dichos resultados se evaluaron con base a la Resolución 2115 del 2007 que estipula los parámetros máximos y valores para determinar el Índice de Riesgo de Calidad del Agua (IRCA), que además dio pautas para el diseño del sistema de recirculación y su tratabilidad.

5.2.3. Prueba de Sólidos Sedimentables (V30)

Esta prueba se efectuó con el fin de determinar la cantidad de sólidos presentes en un volumen de agua capaces de sedimentar de forma no forzada

En el procedimiento se homogenizó muestra de agua recolectada del agua proveniente del lavado de filtros, se llenó el cono Imhoff hasta la marca de 1000 mililitros, se dejó sedimentar durante 30 minutos para finalmente realizar lectura. Se registró altura de fango a los 5, 10, 15, 20, y 30 minutos para tener mayor control sobre la velocidad de sedimentación.

5.3. FASE 3: Diseño de propuesta seleccionada del sistema de recirculación y extracción de lodos

Se diseñaron las unidades propuestas del sistema de recirculación del agua proveniente del lavado de filtros con algunas recomendaciones y criterios de diseño según los datos resultantes durante el diagnóstico y los ensayos de laboratorio.

5.3.1. Propuesta de adición de coagulante (Sulfato de Aluminio)

Para establecer la dosis óptima de coagulante se tuvo en cuenta los tiempos de retención de la planta de tratamiento, y mediante múltiples ensayos de jarras a diferentes porcentajes de concentración en partes por millón, finalmente se obtiene la dosis adecuada cuando para cada muestra de agua cruda con un valor de turbiedad

29

anteriormente determinado se logran los valores más bajos de turbiedad y aluminio residual6, para mantener dichos parámetros lo más acorde a los rangos establecidos según la regulación de la norma.

5.4. FASE 4: Estudio Presupuestal

Se recogió información de aspectos técnicos y económicos para la instalación de un circuito de recirculación de aguas de lavado. Con base a lo anterior, se propusieron algunos presupuestos establecidos por empresas dedicadas a la fabricación y montaje de unidades para el tratamiento de aguas crudas o residuales.

6 Juan Miguel Cogollo Flórez. (2011). Clarificación de aguas usando coagulantes polimerizados: caso del hidroxicloruro de aluminio. Obtenido el 18 de Enero del 2018, de Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín Sitio web: https://revistas.unal.edu.co/index.php/dyna/article/view/25636/39133

30

6. RESULTADOS

6.1. FASE 1: Diagnóstico obtenido mediante información bibliográfica

Según el diagnóstico realizado mediante información bibliográfica de diagnósticos anteriores por parte de la Empresa de Aguas de Facatativá y modificando algunos datos respecto a la situación actual, la planta de agua potable 2 del sector de La Tribuna posee las siguientes características técnicas (Tabla 2).

Tabla 2. Características técnicas de la Planta de Tratamiento de Agua Potable 2 de la Tribunal

Ítem Características ptap 2 Caudal de diseño 20 l.p.s. Caudal tratado 8,2 l.p.s. No. Suscriptores 186 Fuente de abastecimiento Río Botello Tubería de entrada 1 tubería de 3” Tubería de salida 1 tubería de 3” Dosis hipoclorito 1,5 l/día Dosis sulfato de aluminio No aplica

6.1.1. Catastro de redes

La asociación de acueducto de la vereda La Tribuna no posee esquema alguno del catastro de las redes de distribución.

6.1.2. Proceso operativo de potabilización del agua cruda en la PTAP

La PTAP 2 de la vereda de la Tribuna se clasifica como una planta de tratamiento compacta donde los procesos de coagulación, floculación y sedimentación ocurren en una misma unidad para luego pasar a los filtros (figura 5). Posteriormente, en la figura 6 se presenta el diagrama de flujo del proceso de operación actual de la PTAP en el cual se evidencia la ausencia de la floculación y coagulación ya que, según las características de la calidad del agua captada, no se requiere.

31

Figura 5. Planta de Tratamiento 2 La Tribuna Fuente: Empresa de Aguas de Facatativá, Diagnóstico de acueductos veredales

Figura 6. Diagrama de flujo del proceso de operación actual en la PTAP

Captación de agua cruda

DesarenadorCloración

(Hipoclorito)Mezcla rápida

Sedimentación FiltraciónTanque de

alamacenamientoRed de distribución

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6.2. FASE 2: Recolección de información complementaria y verificación en trabajo de campo

6.2.1. Tiempos de retención de las unidades de la PTAP

En el manual de operación de la PTAP, como se muestra en la Tabla 3, se presentan datos del tiempo de retención para las unidades de mezcla rápida, sedimentación y filtración las cuales son determinantes para la realización del ensayo de jarras y, por ende, para la determinación de coagulante requerido que se encuentre dentro de los parámetros requeridos.

Tabla 3. Tiempos de retención de las unidades de la PTAP

Unidad Tiempo de retención Mezcla rápida 30 segundos Sedimentación 7,5 minutos Filtro 7,5 minutos

6.2.2. Características de la filtración y el lavado de filtros

Tipo de filtración: Rápida

Carga sobre el lecho: Por gravedad (filtración descendiente)

Lavado: Ascendente (expansión del lecho filtrante)

Volumen: 5 m3

En el filtro se realizan 2 procesos: filtración y retrolavado. El retrolavado del filtro se efectúa con agua de esa misma unidad que expande el lecho filtrante de forma ascendente, paralelo a esto, una válvula de 2 pulgadas es abierta por medio de la cual se irá desocupando el volumen total del tanque en un tiempo de lavado de 20 minutos.

En temporada de lluvia el lavado del filtro se hace todos los días y en temporada de sequía, cada 2 días.

La descarga del agua proveniente del lavado de filtros es dirigida mediante válvulas de paso a una alcantarilla la cual a su vez se vierte unos metros más abajo en el mismo río donde captan.

33

6.2.3. Caracterización microbiológica y fisicoquímica de las muestras recolectadas

La caracterización fisicoquímica y microbiológica de las muestras recolectadas se presentan en el Anexo 1.

6.2.4. Prueba de Sólidos Sedimentables (V30)

Mediante la prueba de sólidos sedimentables (V30) se evaluaron tres criterios en función del tiempo de sedimentación, los cuales fueron: los mililitros de sólidos sedimentados por litro de agua (Tabla 4), el porcentaje de reducción en la turbiedad (Tabla 5) y finalmente el porcentaje de reducción de color en el agua (Tabla 6). Dichos resultados fueron determinantes para evaluar la efectividad de plantear un tanque de sedimentación como tratamiento preliminar antes de la recirculación del agua proveniente del lavado de filtros.

Tabla 4. Lodo sedimentable en función del tiempo en prueba V30

Lodo sedimentable en función del tiempo Tiempo (min) 0 5 10 15 20 30 Lodo Sedimentado (ml/l) 0 0,3 0,7 0,9 1,1 1,4

Índice Volumétrico de Lodo (IVL) = 1,4 ml/l

Tabla 5. Reducción de turbiedad en prueba V30

Curva de reducción de turbiedad Tiempo (min) 0 5 10 15 20 30 Turbiedad (UNT) 41 30,7 21,6 18,2 17,6 13,7 R Turbiedad (%) 0 25,12 47,31 55,61 57,07 66,6

Tabla 6. Reducción de color en prueba V30

Curva de reducción de color Tiempo (min) 0 5 10 15 20 30 Color (UPC) 100 81 57,6 48,9 44,2 39,1 R Color (%) 0 19 42,4 51,1 55,8 60,9

34

7. ANÁLISIS DE RESULTADOS

7.1. Cálculo del IRCA

Se asignó el puntaje de riesgo según la Resolución 2115 del 2007 a cada uno de los 19 ensayos realizados en el Laboratorio de aguas de la EAF SAS ESP, y utilizando la ecuación (1) para el cálculo del IRCA se obtuvieron los siguientes resultados:

7.1.1. Muestra de agua para suministro

𝐼𝑅𝐶𝐴 (%) =0

92= 0 ∗ 100

𝐼𝑅𝐶𝐴 (%) = 𝟎%

Nivel de riesgo: SIN RIESGO: Agua apta para consumo. Continuar la vigilancia.

7.1.2. Muestra de agua luego del lavado de filtros

𝐼𝑅𝐶𝐴 (%) =32

92= 0.3478 ∗ 100

𝐼𝑅𝐶𝐴 (%) = 𝟒𝟓. 𝟏𝟎 %

Nivel de riesgo: ALTO: Agua no apta para consumo humano, gestión directa de la persona prestadora del servicio. Requiere formulación e implementación de un plan de acción a corto, mediano y largo plazo.

35

7.2. Incidencia del descargue de agua del lavado de filtro a la fuente superficial

Al analizar los datos obtenidos en estas muestras se puede determinar que la presencia de coliformes totales y Escherichia coli representa valores inadmisibles con respecto a los parámetros establecidos por la Resolución 2115 del 2007 en cuanto a la calidad del agua, y aunque ningún otro parámetro excede los valores que regulan la norma, si existe una incidencia representativa en el color, hierro total, turbiedad y disminución en el pH del agua (Anexo 1), lo cual confirma la necesidad de tratar y disponer de manera adecuada el recurso para su posterior tratamiento y recirculación.

7.3. Ensayo de sedimentación (Sólidos Suspendidos Totales)

Con una Turbiedad inicial de la muestra a 40 UNT, mediante el ensayo de sedimentación V30 se obtuvo una disminución de esta a 30,7 UNT en un periodo de tan sólo 5 minutos, lo que equivale al 25,12 % de remoción; para el tiempo completado de 30 minutos, la turbiedad disminuyó a 13,7 UNT lo cual representa una efectividad de remoción del 67 %.

Con estos resultados se puede concluir que la sedimentación es una opción eficiente para tener en cuenta como tratamiento previo luego de reingresar el agua de lavado de filtros al sistema de potabilización.

8. FASE 3: Propuesta del sistema de reutilización de agua

Para llevar a cabo el diseño del sistema se tuvo en cuenta una serie de parámetros que contribuyen a la recolección, tratamiento y reutilización del agua; con base en ello se realizó la investigación de los posibles tratamientos que podrían efectuarse para la reutilización del agua en donde se encontraron diversas tecnologías como lo son la separación de sólidos por membranas, electrodiálisis, utilización de tolvas, clarificadores o espesadores; sin embargo, para la adquisición, operación y mantenimiento de estas tecnologías se requiere de altos costos.

Por otro lado, de acuerdo con los resultados obtenidos en el laboratorio, se puede deducir que debido a los altos valores en ciertos parámetros evaluados (Anexo 1), al agua se le debe aplicar un tratamiento previo antes de reingresarla al proceso; y que según el ensayo de sedimentación, dicho tratamiento da buenos resultados debido a que en tan solo media hora removió el 67% de turbiedad y el 62% de color, es por ello que se plantea una tecnología más sencilla y eficiente la cual consiste en dirigir el agua de lavado de

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filtros a un tanque de decantación estático el cual tratará la turbiedad y donde los lodos resultantes a su vez serán extraídos y tratados por medio de un lecho de secado.

Finalizado tal proceso se podrá recircular el agua hasta el inicio del tratamiento de la PTAP ya existente adicionando una dosificación de coagulante que flocule los residuos de sólidos suspendidos resultantes luego de la sedimentación previa (Figura 7); de esta forma se garantiza el tratamiento efectivo del agua cruda para poder ser suministrada a la población ya que los demás parámetros irregulares se tratarán en el proceso de cada una de las unidades de la PTAP.

Figura 7. Diagrama de flujo del sistema de potabilización reciclando el agua de lavado de filtros

8.1. Justificación y diseño del sistema de tratamiento y reutilización del agua

Para el presente proyecto, se ha elaborado una propuesta para la implementación de una unidad de sedimentación estática con flujo vertical la cual se ha diseñado con base al diseño del tanque Imhoff únicamente para la cámara de sedimentación que cuenta con características similares debido a que, aunque el tanque Imhoff se trata de una unidad de tratamiento biológico y anaerobio, no necesariamente se debe emplear para tratar materia orgánica específicamente; además, se considera que las características estructurales de dicha unidad se prestan para lograr una decantación eficiente de los sólidos suspendidos presentes en el agua.

Lo anterior se sustenta debido a que al no existir dosificación de coagulante previamente a la entrada en dicha unidad, no va a haber precipitación química sino de granos de diferente tamiz que van a sedimentar por simple gravedad y la pendiente de la unidad ayudará a una sedimentación más eficiente puesto que “usualmente, los sedimentos se compactan y transforman en una masa pastosa que resbala muy difícilmente y por ende, se requieren pendientes de 45º a 60º en el fondo de los tanques.” (Maldonado Victor)

37

8.1.1. Diseño del tanque decantador de flujo vertical

Utilizando las ecuaciones 2 y 3 se calcularon las dimensiones del tanque decantador de flujo vertical de la siguiente manera:

• Área del decantador (As, en m2)

𝐴𝑠 =5𝑚3

1𝑚3/𝑚2= 5𝑚2

Dónde, para el caudal de diseño se tomó el volumen de agua del lavado de filtros igual a 5 m3 y la carga superficial se asume igual a 1 m3/m2 (criterio de diseño adoptado por el CEPIS).

• Volumen del decantador (Vs, en m3)

𝑉𝑠 = 5𝑚3 ∗ 1,5ℎ = 6 𝑚3

Dónde, para el periodo de retención hidráulica se asume el valor de 1,5 horas (criterio de diseño adoptado por el CEPIS).

Aun así, el resultado se asume solo en metros cúbicos ya que el flujo batch no será constante durante tal tiempo de retención, sino que sólo almacenará el volumen de agua de los filtros ya establecido; el anterior cálculo solo se justifica bajo la proposición de considerar importante un área superficial libre por conceptos de diseño.

• Cálculos para el dimensionamiento del tanque

Teniendo en cuenta que el tanque está formado por dos figuras geométricas (cono y cilindro), se emplea la suma de las ecuaciones 4 y 6 que representará el área total del tanque y las 5 y 7, que en su suma representará el volumen total del tanque. Lo anterior, con el fin de despejar las ecuaciones de tal forma que el resultado permita determinar el radio del tanque de la siguiente manera:

38

Sumando las ecuaciones 4 y 6:

𝐴𝑇 = 2𝜋𝑟ℎ + 𝜋𝑟ℎ = 3𝜋𝑟ℎ

Dónde, el área total (AT) del tanque decantador es igual a 5m2, entonces, despejando h:

5𝑚2

3𝜋𝑟= ℎ

Ahora, sumando las ecuaciones 5 y 7:

∀𝑇= 𝜋𝑟2ℎ +

1

3𝜋𝑟2ℎ =

4

3𝜋𝑟2ℎ

Dónde, el volumen total (∀𝑇) del tanque decantador es igual a 6m3, entonces, despejando h:

6𝑚3 = 4

3𝜋𝑟2ℎ

9𝑚3

2𝜋𝑟2= ℎ

Sumando las ecuaciones 14 y 16 para despejar el radio del tanque decantador se obtiene:

9𝑚3

2𝜋𝑟2+5𝑚2

3𝜋𝑟= 1

27𝑚 ∗ 𝜋

10 ∗ 𝑟= 1

(14)

(16)

(15)

39

Despejando r:

27𝜋

10= 0,86 𝑚

Para determinar la altura total del tanque (hT) se emplea la ecuación 15 de la siguiente manera:

6𝑚3 =4

3∗ 𝜋 ∗ (0,86𝑚)2 ∗ ℎ𝑇

Y se despejando hT:

ℎ𝑇 =9𝑚3

2 ∗ 𝜋 ∗ (0,86𝑚)2= 1,94 𝑚

Por otro lado, para determinar la altura de la sección del cono teniendo en cuenta una inclinación recomendada por el CEPIS de 50°, se emplea la ecuación 8 de la siguiente manera:

tan (50°) =ℎ𝑐𝑜

0,86 𝑚

Despejando hco (altura del cono), entonces:

tan(50°) ∗ 0,86 𝑚 = 1,025 𝑚

En la Tabla 7 se muestra el resumen de las dimensiones diseñadas para la cámara de sedimentación del tanque de flujo vertical.

40

Tabla 7. Diseño de dimensiones para el tanque decantador de flujo vertical

Criterio Valor Unidad Volumen de agua de lavado 5 m3 Carga superficial 1 m3/m2 Área del decantador 5 m2 Periodo de retención hidráulica adoptado 1,5 h Volumen decantador 6 m3 Radio del tanque 0,86 m Altura total del tanque 1,94 m Altura del cono para (50°) de inclinación 1,025 m Altura del cilindro 0,915 m

Los detalles del tanque decantador se observan en el Anexo 5.

8.1.2. Diseño del lecho de secado (Kg de SS)

• Carga de sólidos que entra al decantador

Utilizando la ecuación 9 se calcula la carga de sólidos que entra al decantador, resultando:

𝐶 = (4,1𝑙

𝑠∗ 1,4

𝑚𝑔

𝑙∗ 0,0864) ∗ 3 = 1,49 𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑆𝑆

Dónde, los sólidos en suspensión en el agua cruda según el ensayo previo de sedimentación (V30) fueron igual a 1,4 mg/l en media hora y el caudal utilizado fue el del volumen de agua del lavado de filtros que se da en 20 minutos y se convierte a l/s; adicionalmente, debido a que el resultado está dado en Kg de SS para media hora, el resultado se multiplica por 3 para calcular el periodo de retención igual a 1,5 horas.

• Masa de sólidos que conforman los lodos (Kg de SS)

Utilizando la ecuación 10 se determina la masa de sólidos que conforman los lodos, resultando:

41

𝑀𝑠𝑑 = (0,5 ∗ 0,7 ∗ 0,5 ∗ 1,49 𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑆𝑆) + (0,5 ∗ 0,3 ∗ 1,49 𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑆𝑆)

= 0,483 𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑆𝑆

• Volumen diario de lodos digeridos (litros/día)

Utilizando la ecuación 11 se establece el volumen diario de lodos sugeridos, resultando:

𝑉𝑙𝑑 =0,483 𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑆𝑆

1,04 𝐾𝑔/𝑙 ∗ (10%/100)= 4,65 𝑙/𝑑í𝑎

Dónde, la densidad de los lodos se asume igual a 1,04 Kg/l (valor adoptado por el CEPIS) y para el porcentaje de sólidos contenidos en el lodo se asume un valor de 10%.

• Volumen de lodos a extraerse del tanque (m3)

Utilizando la ecuación 12 se determina el volumen de lodos a extraerse en el tanque, resultando:

𝑉𝑒𝑙 =4,64

𝑙𝑑í𝑎

∗ 67,2 𝑑í𝑎𝑠

1000= 0,31 𝑚3

• Frecuencia de retiro de lodos digeridos

En la Tribuna la temperatura promedio es de 12,1 °C por lo cual se establece un tiempo de digestión de 67,2 días utilizando la Tabla 1.

La frecuencia de remoción de lodos se asume con base a tales tiempos referenciales debido a que existirá una mezcla de lodos frescos y lodos digeridos. De tal modo el

42

intervalo de tiempo para la extracción de lodos deberá ser por lo menos en el tiempo señalado a excepción de la primera extracción la cual deberá esperar el doble de tiempo.

• Área del lecho de secado (m2)

Utilizando la ecuación 13 se establece el área del lecho de secado, resultando:

𝐴𝑙𝑠 =0,31 𝑚3

0,3 m= 1,05 𝑚2

Dónde, la profundidad de aplicación se adopta de 0,3 metros, de acuerdo a las recomendaciones del CEPIS (inciso 3, numeral 4.5.2)

En la Tabla 8 se muestra el resumen de las dimensiones diseñadas para el lecho de secado para tratamiento de lodos generados.

Tabla 8. Diseño de dimensiones para el lecho de secado

Criterio Valor Unidad Caudal de lavado de filtros 4,1 l/s Sólidos suspendidos 1,4 mg/l Carga de sólidos que ingresa al sistema 1,49 kg de SS/día Masa de sólidos de lodos 0,483 kg SS/día % de sólidos adoptado 10 % Volumen diario de lodos 4,65 l/día Tiempo de digestión 67,2 días Volumen de lodos a extraerse del tanque 0,31 m3 Profundidad de aplicación adoptada 0,3 m Área lecho de secado 1,05 m2

Los detalles del lecho de secado de lodos se observan en el Anexo 5.

43

8.1.3. Recirculación del agua

Para que el agua se recircule luego del decantador hasta la válvula de control, un momento antes de la adición de cloración y coagulación en el cono de mezcla al inicio de la planta de tratamiento; es necesario generar una fuerza de empuje que se genera con una motobomba eléctrica, la cual debe cumplir con las características de caudal y presión necesarias para llevar el agua de un punto al otro sin generar ningún problema en el proceso.

8.1.3.1. Cálculo de la carga dinámica total

En la tabla 9 se presenta el coeficiente de Hazen Williams para los materiales utilizados en la propuesta del presente proyecto.

Tabla 9. Coeficiente de Hazen Williams

Material Coeficiente Cobre (Cu) 140 PVC 150

En las tablas 10 y 11, se detallan las pérdidas por accesorios y pérdidas totales en la succión con el fin de determinar la altura dinámica de succión. Con base a esta, se determinará la altura dinámica total (HD) la cual, junto con el caudal, sirven como referencia para seleccionar la bomba a utilizar.

Tabla 10. Pérdidas por accesorios – longitud equivalente en la succión

Pérdida por accesorios Unidades Long. equivalente Válv. Compuerta abierta 2" Cu 1 0,28 Codo radio medio 2" 90° PVC 2 1,90 Total

2,18

El cálculo de los demás criterios para la selección de la bomba se determina de la siguiente manera:

44

• Caudal (Q) en m3/s

𝑄 = 4𝑙

𝑠∗ (0,001 𝑚3

1 𝑙) = 0,0004 𝑚

3

𝑠⁄

• Diámetro (D) en metros

𝐷 = 2" ∗ (0,025 𝑚

1") = 0,05 𝑚

• Velocidad

𝑉 =Q

(π ∗ 𝐷2) 4⁄

Dónde:

V: Velocidad en m/s

Q: Caudal en m3/s

D: Diámetro de la tubería en metros

Entonces:

𝑉 =0,004 𝑚3/s

(π ∗ (0,05𝑚)2 4⁄=0,004 𝑚3/s

0,00196𝑚2= 2,04 𝑚/𝑠

• Carga de velocidad

ℎ𝑣 =𝑉2

2𝑔

Dónde:

hv: Carga de velocidad en metros

V: Velocidad en m/s

45

g: Gravedad, igual a 9,806 m/s2

Entonces:

ℎ𝑣 =(2,04𝑚/𝑠)2

2 ∗ (9,806𝑚 𝑠2)⁄= 0,21𝑚

• Las pérdidas unitarias debido a la fricción, calculados por Hazen Williams son:

ℎ𝑓

𝐿= 𝑗 = (

𝑄

280 ∗ 𝐶 ∗ 𝐷2,63)1,85

Dónde:

j: Pérdidas por fricción en m/m

Q: Caudal en l/s

C: Coeficiente igual a 150

D: Diámetro de tubería en m

Entonces:

𝑗 = (4𝑙/𝑠

280 ∗ 150 ∗ (0,05𝑚)2,63)1,85

= 0,78 𝑚/𝑚

Tabla 11. Longitudes para diámetro de 2” en la tubería de succión

Especificaciones Longitud Longitud vertical en el plano 2,00 m Longitud horizontal en el plano 5,70 m Longitud equivalente por accesorios 2,18 m

Total 9,88 m

46

• Las pérdidas por fricción y accesorios en la succión serán:

ℎ𝑓 = 𝑗 ∗ 𝐿𝑇 = 0,078 ∗ 9,88 = 0,77 𝑚

De igual forma, las pérdidas en la impulsión están constituidas por las pérdidas por fricción a lo largo del tramo vertical de 4m, el horizontal de 0,72m y las pérdidas por la longitud equivalente del codo de radio medio (90°) para 2”. Estos datos y su longitud total se presentan en la tabla 12.

Tabla 12. Longitudes para diámetro de 2” en la tubería de impulsión

Especificaciones Longitud Longitud vertical en el plano 4,00 m Longitud horizontal en el plano 0,72 m Longitud equivalente codo r.m. PVC 0,95 m

Total 5,67 m

• Las pérdidas en la impulsión serán:

ℎ𝑓 = 𝑗 ∗ 𝐿𝑇 = 0,078 ∗ 5,67 = 0,44 𝑚

• Para establecer las pérdidas totales se sumarán las pérdidas por succión con las pérdidas de impulsión de la siguiente manera:

ℎ𝑇 = 0,77 𝑚 + 0,44 𝑚 = 1,21 𝑚

• Altura dinámica total (ADT):

𝐻𝐷 = ℎ𝑇 + ℎ𝑣 + 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑡á𝑡𝑖𝑐𝑎

Dónde:

Altura estática: igual a 2 m (ver anexo 6)

47

Entonces:

𝐻𝐷 = 1,21𝑚 + 0,21𝑚 + 2𝑚 = 3,42𝑚

Finalmente, para calcular la potencia de la bomba requerida se emplea la siguiente ecuación:

𝑃𝐻𝑃 =𝛾 ∗ 𝐻𝐷 ∗ 𝑄

76 ∗ 𝜂

Dónde:

𝛾: Peso específico del agua, igual a 1 Kgf

HD: Altura dinámica total, en m

Q: Caudal, en l/s

76: constante de conversión

η: Eficiencia bomba motor, igual a 0,65

Entonces:

𝑃𝐻𝑃 =1 ∗ 3,42 ∗ 4

76 ∗ 0,65= 0,28 𝐻𝑃

Se propone la siguiente bomba:

Figura 8. Bomba centrífuga eléctrica Fuente: Ignacio Gómez S.A.S.

48

Bomba centrífuga Aquarium eléctrica

Referencia: ABA-3/4W (64032000A2)7

Tabla 13. Información técnica de la bomba propuesta

Conexión succión 2" NPT Conexión descarga 2" NPT Altura (ADT) Max 22 m

Caudal Max 75 GPM Caudal medio 60 GPM Altura media 11 m

Motor Monofásico Potencia 0,75 HP Voltaje 110/220 V

Velocidad 3500 RPM Peso 14 Kg

Dimensiones 0.36/0.19/0.22 Mts

Para establecer el punto de operación se construye la curva del sistema y la curva de la bomba. Para construir la curva del sistema, es mejor escribir la ecuación en función de los coeficientes de pérdidas menores (no sus longitudes equivalentes), así:

𝐻𝐷 = 𝐻𝐸 +∑ℎ𝑚 + ℎ𝑓 +𝑉2

2𝑔

Dónde:

HD: Altura dinámica total, en m

HE: Altura estática total, en m

∑hm: Sumatoria de pérdidas menores, en m

hf: Pérdidas por fricción, en m

7 Ignacio Gómez IHM S.A.S. http://www.igihm.com/productos.php?id=1

(14)

49

Reescribiendo la ecuación 14:

𝐻𝐷 = 𝐻𝐸 +∑ℎ𝑚 ∗𝑉2

2𝑔+ (

𝑉

0,355 ∗ 𝐶 ∗ 𝐷0,63)

10,54

∗ 𝐿

Siendo 𝐿 = 0,70𝑚 + 5𝑚 + 0,72𝑚 + 2𝑚 + 4𝑚 = 12,42 𝑚

Racionalizando la anterior ecuación y poniendo la velocidad en función del caudal, se tiene:

𝐻𝐷 = 𝐻𝐸 + (∑ℎ𝑚 + 1) ∗(4 ∗ 𝑄𝜋 ∗ 𝐷2

)2

2 ∗ 9,807+ (

(4 ∗ 𝑄𝜋 ∗ 𝐷2

)2

0,355 ∗ 𝐶 ∗ 𝐷0,63)

10,54

∗ 12,42𝑚

Para un codo de radio medio se puede adoptar un coeficiente de pérdida entre 0,75 y 0,80 (Saldarriaga, 2007); se adopta un promedio de 0,78. Para una válvula de compuerta abierta, el coeficiente de pérdida es de 0,2 (Saldarriaga, 2007). Por tanto, al ser 3 codos y una válvula, se obtiene:

∑ℎ𝑚 = (3 ∗ 0,78) + 0,20 = 2,54 𝑚

∑ℎ𝑚+ 1 = 2,54𝑚 + 1 = 3,54 𝑚

Por otra parte, se tiene que:

HE=2 m, D=0,05 m, y Q=0,004 m3/s. Reemplazando estos valores en la ecuación 15, se tiene:

𝐻𝐷 = 2𝑚 + 3,54 ∗(

4 ∗ 𝑄𝜋 ∗ (0,05)2

)2

2 ∗ 9,807+

(

(

4 ∗ 𝑄𝜋 ∗ (0,05)2

)2

0,355 ∗ 150 ∗ (0,05)0,63

)

10,54

∗ 12,42𝑚

(15)

50

Lo cual, resulta de manera sintética:

𝐻𝐷 = 2𝑚 + 4684,17 ∗ 𝑄2 + 26992,26 ∗ 𝑄154

La altura dinámica total para el sistema, se calcula para los caudales de 0 a 75 galones/minuto atendiendo el rango de valores dado por la curva del fabricante para una potencia de ¾ HP (anexo 4) y se presenta en la tabla 14.

Tabla 14. Altura dinámica del sistema

Q (galones/minuto)

HD=F(Q) (m)

0 21,448 5 20,571 10 19,839

15 19,207

20 18,63

25 18,063

30 17,461

35 16,779

40 15,972

45 14,995

50 13,803

55 12,351

60 10,594

63,4013 9,2014968

65 8,487

70 5,985

75 3,043

Los anteriores valores para Q y HD se presentan superpuestas a la curva del fabricante en la figura 9, lo que indica que el punto de operación óptimo está en la relación Q-HD.

(16)

51

Figura 9. Punto de operación óptimo en relación Q-HD

Para convertir galones/minuto a m3/s, se utilizan los siguientes factores unitarios:

• Galones a m3:

𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 1 =1𝑚3

264,172 𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠

• Segundos a minutos:

𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 2 =1 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜

60 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠

Luego, los valores de caudal en galones por minuto se convierten en m3/s multiplicando el valor en galones por minuto por el factor 1 (ecuación 17) y el factor 2 (ecuación 18) de la siguiente manera:

(17)

(18)

52

𝑄 (𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠

𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜) ∗ [

1𝑚3

264,172 𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠] ∗ [

1 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜

60 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠]

8.1.4. Dosificación de Coagulante

Tipo: Sulfato de Aluminio tipo B

Los coagulantes son materiales químicos que se adicionan al agua para lograr la descarga de todas las partículas coloidales dando origen a la formación de aglomeraciones más grandes llamados flóculos que sedimentan más rápidamente.

Entre los coagulantes convencionales que se usan en tratamiento de aguas están los compuestos de hierro o aluminio como el sulfato de aluminio tipo B que fue el empleado en el desarrollo del proyecto.

Según los ensayos de jarra realizados y mediante ponderación de los datos resultantes (Anexo 2), se propone una dosificación de 10 ppm ya que los resultados representan una dosificación óptima que varía entre 8 y 12 ppm; adicional a esto, una vez seleccionada la jarra con mejores resultados y evaluados los parámetros de nitritos y manganeso en esta misma, los resultados respondieron a una disminución en sus valores lo cual demuestra que la coagulación es también un tratamiento efectivo en el proceso del tratamiento de esta agua cruda para dichos valores críticos. (Anexo 3)

Por otra parte, debido a que en el 89,5% del total de datos obtenidos por las muestras de los ensayos realizados se presentó una disminución inadmisible del pH del agua debido a la adición de coagulante, se recomienda una dosificación adicional de soda cáustica de 2,5 ppm8 para regular el pH del agua y mantenerlo en los parámetros normativos durante el resto del proceso de tratamiento.

8.1.5. Transporte de agua

Para transportar el agua se incluirá tubería de 2 pulgadas de PVC con el fin de soportar la presión y caudal que pueda llegar a generar la motobomba eléctrica durante la recirculación del agua luego de la unidad propuesta, así como para el transporte del agua

8 Juan Miguel Cogollo Flórez. (2011). Clarificación de aguas usando coagulantes polimerizados: caso del hidroxicloruro de aluminio. Obtenido el 18 de enero del 2018, de Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín Sitio web: https://revistas.unal.edu.co/index.php/dyna/article/view/25636/39133

53

de descarga del lavado de filtros que conduce hasta el decantador para su pretratamiento.

El detalle de la longitud, así como del diseño en general de la propuesta se observa en el Anexo 6.

8.1.6. Regulación de agua

La dosificación de los químicos para el tratamiento de agua está calculada para un flujo de 2 litros por segundo. Dada la importancia que supone mantener constante este flujo, en la línea de descarga del agua cruda antes de la cloración existe un vertedero y una válvula de control. Para lograr el caudal deseado, se abre la válvula hasta la marca del vertedero.

8.2. Área de localización para la implementación de la propuesta

Debido a que el predio donde se encuentra ubicada la PTAP 2 es único y compartido con los demás habitantes que cuentan con escrituración proindiviso, se hizo limitante el estudio de un área específica para la implementación de la presente propuesta, puesto que no se tiene conocimiento del mecanismo o limitantes para la compra y venta de los lotes aún disponibles.

9. Fase 4: Estudio Presupuestal

En el estudio presupuestal, se plantean algunos presupuestos establecidos por empresas dedicadas a la fabricación de unidades para el tratamiento de aguas crudas o residuales de acuerdo con las necesidades del presente proyecto y se da un estimado financiero requerido para su implementación.

En la tabla 12 se muestran los costos estimados para realizar el montaje del sistema de recirculación propuesto, según las características y necesidades que se presentan en las unidades para ser instalado.

54

Tabla 15. Costos de instalación del sistema de recirculación

ITEM UNIDAD CANTIDAD VALOR UNIDAD VALOR TOTAL

Tubería de interconexión de 2 pulg. PVC metros 16 $ 6.455,00 $ 103.280,00

Codo radio medio 90° de 2 pulg. PVC unidad 4 $ 6.776,00 $ 27.104,00

Valvula de compuerta abierta de 2 pulg. Cu unidad 1 $ 80.000,00 $ 80.000,00

Tanque decantador unidad 1 $ 5.990.000,00 $ 5.990.000,00

Motobomba centrífuga acuarium de 3/4HP unidad 1 $ 684.000,00 $ 684.000,00

Automatización bomba global 1 $ 400.000,00 $ 400.000,00

Valvula de compuerta abierta de 1/2 pulg. Cu unidad 1 $ 18.500,00 $ 18.500,00

Tubería de interconexión de 1/2 pulg. PVC metro 1 $ 2.807,00 $ 2.807,00

Grava Kg 15 $ 2.000,00 $ 30.000,00

Arena fina Kg 15 $ 1.660,00 $ 24.900,00

Subtotal $ 7.360.591,00

Instalación 25% $ 1.840.147,75

Herramientas 5% instalación $ 92.007,39

IVA 19% $ 1.415.993,69

Admon 0,6% $ 11.776,95

Imprevistos 1,5% $ 110.408,87

TOTAL $ 10.830.925,64

55

10. CONCLUSIONES

• El análisis efectuado a la calidad del agua cruda que proviene del lavado de filtros, indica que no existe ningún tipo de sustancia o presencia significativa de contaminantes que impida la reinserción de las mismas al proceso de potabilización y que no pueda ser tratada en el proceso de recirculación al inicio de la PTAP.

• El agua de lavado de los filtros se puede reinsertar al inicio del proceso del sistema de potabilización antes de la cloración para eliminar ciertos parámetros condicionantes como lo son el color aparente y agentes microbiológicos; pero para ello, se le debe tratar previamente mediante un decantador convencional y adicionalmente, una dosificación establecida de coagulante a 10 ppm para garantizar efectividad en el tratamiento eliminando los sólidos suspendidos resultantes luego de la sedimentación.

• Con el análisis de los datos luego de la prueba piloto de sedimentación (V30) y de los datos luego de la coagulación, se evidenció una disminución representativa en los datos de color, turbidez, hierro, nitratos y manganeso; indicando así que los medios escogidos cumplen su función al remover material sólido y suspendido arrastrado por el agua cruda.

• El desarrollo del sistema de reutilización de agua propuesto responde y se plantea según los parámetros que no cumplen luego del lavado de filtros para su tratamiento y que inciden en la parte baja del agua superficial donde se realiza la misma captación.

• Recircular el agua del proceso de la planta además de traerle beneficios económicos a la empresa, permite obtener una calidad óptima del agua de proceso y tener control sobre esta, con la ventaja de no contribuir a la contaminación del medio.

56

11. RECOMENDACIONES • Se recomienda la asociación de la vereda y la empresa prestadora del servicio,

realicen una propuesta en la que se proyecte adquirir predios aledaños para la implementación de la presente propuesta y así mismo satisfacer futuras ampliaciones para cumplir con la demanda de la población futura.

• Debido a la falta de espacio para la implementación de la propuesta dentro del predio actual y debido a las condiciones del terreno, se propone considerar la instalación de redes eléctricas ya que se requerirá mediante bombeo poder recircular el agua.

• En el manual de operación y mantenimiento del acueducto veredal, se recomienda cambiar el lecho filtrante cada 4 o 5 años. Teniendo en cuenta que la planta de potabilización veredal opera desde el 2009 y no se ha realizado cambio alguno en esta unidad, se recomienda seguir dicha pauta ya que el filtro podría estar colmatado lo que además pudo incidir en la calidad de muestras tomadas durante la realización del proyecto.

• En caso de ejecutar la presente propuesta, se recomienda realizar un estudio detallado de los regímenes de caudal en diferentes temporadas del año, y un análisis de riesgo y vulnerabilidad de la zona de ubicación a desastres naturales.

• Se recomienda la ejecución de análisis de laboratorio periódicos a fin de garantizar, controlar y monitorear el funcionamiento de la planta.

57

12. BIBLIOGRAFÍA

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3. Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS). Guía

para el diseño de tanques sépticos, tanques imhoff y lagunas de estabilización. Obtenido el 16 de febrero del 2018, de Organización panamericana de salud Sitio web: http://www.bvsde.paho.org/tecapro/documentos/sanea/163esp-diseno-ti.pdf

4. Decreto 1575 de 2007. Manual de instrucciones para la toma, preservación y

transporte de muestras de agua de consumo humano para análisis de laboratorio. Obtenido el 09 de noviembre del 2017, de Instituto Nacional de Salud Sitio web: https://formularios.dane.gov.co/Anda_4_1/index.php/catalog/285/.../4199

5. Garrido, C., León, F., & Delgadillo, G. (2013). Caracterización física de un agua

potable y residual. En Tratamiento de aguas manual de laboratorio. (130). México D.F.: Universidad Nacional Autónoma de México.

6. Ignacio Gómez IHM S.A.S. http://www.igihm.com/productos.php?id=1

7. I.E.M. Instituto Técnico Industrial de Facatativá. (2017). Proyecto formativo

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8. Instituto Nacional de Salud - Subsistema de Información para Vigilancia de Calidad

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9. Jairo Alberto Romero Rojas. (2000). Tratamiento De Aguas Residuales. Teoría Y Principios De Diseño. (1244). Colombia: Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería.

10. Jefferson Alexander Bayona y Joaquín Cristancho. (2011). RECIRCULACIÓN DEL

AGUA DE LAVADO DE FILTROS DEL SISTEMA DE POTABILIZACIÓN ACUASAN

58

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11. Juan Camilo Bedoya Vásquez. (2005). propuesta de un sistema para la reutilización

del agua proveniente de las últimas etapas del lavado industrial de textiles hoteleros y hospitalarios. Obtenido el 14 de febrero del 2018, de Universidad de la Salle, Facultad de Ingeniería Ambiental y Sanitaria. Sitio web: http://repository.lasalle.edu.co/bitstream/handle/10185/14693/00798064.pdf;jsessionid=F7283A2F1C42A7E024C25E4CFCE1650B?sequence=1

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2017, de Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS) Sitio web: http://www.ingenieroambiental.com/4014/siete.pdf

14. Mark L. McFarland & Monty C. Dozier. (1914). Problemas del agua potable: El hierro

y el manganeso. Obtenido el 18 de enero de 2018, de Cooperativa de Texas, extensión Sitio web: https://texaswater.tamu.edu/resources/factsheets/l5451sironandman.pdf

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16. Rafael Pérez Carmona. (2015). Instalaciones hidrosanitarias, de gas y de aprovechamiento de aguas lluvias en edificaciones. Bogotá, Colombia: ECOE ediciones.

17. Resolución 2115 del 2007

18. Saldarriaga. J. (2007). Hidráulica de Tuberías. Bogotá D.C.: Alfaomega

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ANEXOS

Anexo 1. Caracterización microbiológica y fisicoquímica de las muestras recolectadas.

Anexo 2. Resultados ensayos de jarras.

Anexo 3. Resultados fisicoquímicos de muestras para ensayo de jarras.

Anexo 4. Curva de la bomba centrífuga propuesta.

Anexo 5. Plano detalle de las unidades propuestas para el tratamiento de agua y de lodos generados

Anexo 6. Plano del perfil para el proceso de recirculación de aguas de lavado de filtro

Anexo 7. Cotizaciones