CONTENIDO

1. INTRODUCCION ----------------------------------------------------------------------------------4

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL -----------------------------------------------------------------------5

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS------------------------------------------------------------------5

3. MARCO TEORICO

3.1ANTECEDENTES------------------------------------------------------------------------------6

3.2 CARACTERISTICAS DE LA LOCALIDAD

3.2.1 UBICACIÓN POLITICA Y GEGORAFICA --------------------------------6-7

3.2.2 LÍMITES Y ACCESOS ------------------------------------------------------------8

3.2.3 CAPITAL NATURAL

3.2.3.1 CLIMA --------------------------------------------------------------------8

3.2.3.2 TOPOGRAFIA -----------------------------------------------------------8

3.2.3.3 ECONOMIA --------------------------------------------------------------9

4. EVALUACION EXISTENTE--------------------------------------------------------------------10

5. POBLACION

5.1 INDICADORES SOCIALES----------------------------------------------------------------12

5.2 METODOS DE CALCULOS PARA LA POBLACION FUTURA-------------------12

6. DEMANDA DE CONSUMO DE AGUA ----------------------------------------------------16

7. CAMARA DE CAPTACION--------------------------------------------------------------------

8. DISEÑO HIDRAULICO Y DIMENSIONAMIENTO -----------------------------------23

1

9. SISTEMAS DE CONDUCCION Y DISTRIBUCION.

10. DISEÑO DE LINEA DE ADUCCION -----------------------------------------------------28

11. SISTEMAS DE DESAGUE-----------------------------------------------------------------30

12. TRATAMIENTO DE AGUA------------------------------------------------------------------39

13. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES--------------------------------------------59

14. DISEÑO DE SISTEMAS DE AGUA Y DESAGUE------------------------------------71

14.1 SOFTWARE DE APLICACIÓN (WATERCAD) ------------------------71

15. CONCLUCION --------------------------------------------------------------------------------84

16. RECOMENDACIONES----------------------------------------------------------------------84

2

1. INTRODUCCION

Actualmente en el sistema de agua potable de Putinza tiene problemas de continuidad del servicio, de operación, mantenimiento, diseños y construcciones inadecuadas de las estructuras, redes principalmente, fugas de agua en la captación.

Para la solución de los problemas se plantea mejoramiento de la infraestructura el sistema de agua potable del caserío Putinza – Yauyos para que sea adecuado y funcional, además que facilite la operación y mantenimiento.

Además la población de Putinza – Yauyos tiene problemas de saneamiento sanitario por no contar con un sistema de desagüe, para lo cual se plantea:

Construcción de las redes de colectores y buzones de inspección a lo largo de las calles y pasajes de la localidad de Putinza – Yauyos.

Para mejorar la calidad de vida del Centro Poblado se ha preparado el presente expediente técnico denominado “AMPLIACIÓN DE LOS SISTEMAS DE AGUA POTABLE, ALCANTARILLADO Y PLANTA DE TRATAMIENTO EN EL DISTRITO DE PUTINZA, PROVINCIA DE YAUYOS – LIMA”

3

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

El Objetivo central del presente proyecto consiste en contribuir a la disminución del riego de la alta incidencia de enfermedades diarreicas, parasitarias y dérmicas, a través de un conjunto de acciones orientadas a mejorar los servicios de agua y saneamiento y así garantizar el bienestar de la población afectada por el problema identificado.

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Actualmente en el sistema de agua potable de Putinza tiene problemas de continuidad del servicio, de operación, mantenimiento, diseños y construcciones inadecuadas de las estructuras, redes principalmente, fugas de agua en la captación.

Para la solución de los problemas se plantea mejoramiento de la infraestructura el sistema de agua potable de Putinza para que sea adecuado y funcional, además que facilite la operación y mantenimiento.

Además la población de Putinza tiene problemas de saneamiento sanitario por no contar con un sistema de desagüe, para lo cual se plantea:

Construcción de las redes de colectores y buzones de inspección a lo largo de las calles y pasajes de la localidad de Putinza

Construcción de planta de tratamiento de aguas servidas en la parte baja de la población.

4

3. MARCO TEORICO

3.1 ANTECEDENTES

El comité de gestión de la Localidad de PUTINZA en varias oportunidades han venido gestionando ante la Municipalidad Provincial de YAUYOS y diversas ONG’S el financiamiento del mejoramiento de los servicios de saneamiento básico, no habiendo obtenido resultado positivo alguno, por lo que se recurrió a la Municipalidad.

La población de la Localidad de PUTINZA en estos últimos años se ha venido incrementando debido a los programas impuestos por la Municipalidad. Como el Plan Piloto que han producido que muchos con la familia entera.

Actualmente la localidad de PUTINZA no cuenta con los servicio de agua potable y Saneamiento, lo que provoca molestias entre los pobladores y la contaminación del ambiente. Esta situación de los servicios de saneamiento genera problemas de origen hídrico, ambientales ya sean de contaminación, formación de focos infecciosos y contagiosos, enfermedades patógenas.

Las razones por las que es de interés para la comunidad los problemas de aguaModificando la situación negativa se logrará la disminución del alto riesgo de la incidencia de enfermedades diarreicas, parasitarias y dérmicas, lo que permitirá una disminución en los gastos de salud, lo que conlleva a un mejoramiento de la calidad de vida y, tiene impacto o contribuye, en el desarrollo socio – económico de la zona.

3.2 CARACTERISTICAS DE LA LOCALIDAD

3.2.1 UBICACIÓN POLITICA

Departamento : LIMAProvincia : YAUYOSDistrito : PUTINZA

5

Centro Poblado : PUTINZA Localidad : PUTINZA

UBICACIÓN GEOGRAFICA:

Coordenada Norte : 8’383,400N

Coordenada Este : 355,400 E

Altitud Promedio : 3,980 msnm

Dibujo 1. Ubicación política del Distrito de San Antón.

6

Dibujo 2. Ubicación del Centro Poblado de Pacuhuta.

7

3.2.2 VIAS DE ACCESO:

El área del proyecto, se enlaza con la ciudad de Lima y otras que se hallan en su recorrido mediante una carretera afirmada en dirección Sur Este. El cuadro siguiente, nos precisa el acceso en tiempo y distancia, partiendo de la ciudad de Puno.

Tabla 1. Vías de acceso detallas por tiempo y distancia.

3.2.3 CAPITAL NATURAL

3.2.3.1 Clima

El clima en la zona de San Lorenzo De Putinza es frío, se observan temperaturas que varían desde -5°C en el mes de Junio a 24 grados en el mes de Diciembre.

El clima también es seco teniendo una humedad relativa de 60% en el mes de Junio a 80% en el mes de Diciembre.

Las precipitaciones son por temporadas, siendo el régimen de lluvias de Diciembre a Abril con una precipitaciones máximas en el mes de febrero llegando a 135 mm/mes, la precipitación promedio anual es de aproximadamente 688 mm anuales

3.2.3.2 Topografía y tipo de suelo

La topografía de la zona donde se desarrollara el proyecto tiene diferentes configuración existiendo una zona entre accidentada y ondulada, siendo accidentada para la parte alta y ondulada para la parte baja.

8

3.2.3.3 Economía.

Las actividades más predominantes son la agricultura y ganadería (crianza de vacunos y ovinos) y la agricultura (cultivo de papa, manzana,) las cuales no pueden ser aprovechadas en toda su potencialidad por la falta de apoyo, también se dedican a la comercialización de sus productos cultivados en menor escala, los ingresos de la población en la zona del proyecto son bastante bajos. Siendo su único sustento las actividades señaladas.

4. EVALUACION EXISTENTE

Población afectada y sus características:

La localidad de San Lorenzo De Putinza, cuenta con una población aproximada de 1080, con una densidad de 5.0 hab/vivienda.La principal actividad económica de los pobladores es la ganadería en mayor escala y comercio en menor cantidad. Según encuestas aplicadas a las familias, el ingreso promedio familiar es de S/. 1,500/ anuales.

Nº de viviendas:

Actualmente se tienen 2000 viviendas, 15 escuelas, 10 wawa wasi, 07 iglesias y 12 local comunal.

Distribución de Viviendas:

En la localidad de Pacuhuta, las viviendas se encuentran dispersas, encontrándose algunas agrupadas, básicamente por un factor familiar.

Sistema de agua potable:

Fuente:

Actualmente el consumo de agua que realizan es a través de un manantial existente ubicado en la parte superior de la escuela.

Conexiones de Agua:

9

Actualmente un porcentaje del 50% no tiene agua, y los que tienen agua, esta no llega con la presión adecuada, así mismo se nota que las tuberías existentes ya cumplieron su vida útil, por lo que se plantea su reemplazo.

Línea de Conducción, Aducción y Distribución:

Existe, pero en estado deficiente por haber cumplido su vida útil.

Almacenamiento:

Existe un reservorio de forma cuadrada con medidas exteriores de 11.25m x 10.40 m x 10.00 m, cuyo volumen de almacenamiento 1146.60 m³La estructura del reservorio se encuentra operativa y en buen estado, por lo que no se considera construir uno nuevo.Las válvulas existentes también se encuentran deterioradas, por lo que se plantea su reemplazo.

Disposición de excretas:

No cuentan con un sistema de letrinas adecuadas, contando solo la escuela, con el presente proyecto se construirán letrinas de arrastre hidráulico, lo que permitirá una mejor disposición final de las excretas.

Características de otros servicios:

En cuanto al servicio de energía eléctrica, todas las familias disponen de servicio eléctrico.

5. POBLACION

10

5.1 INDICADORES SOCIALES

La población del Distrito PUTINZA es de 10200 habitantes al año 2,010 de acuerdo al Censo del mismo año.

La población del Distrito de PUTINZA, es eminentemente rural, sin embargo, haciendo una distinción de los que se encuentran en el núcleo de las zonas pobladas, los que se encuentran fuera de ellos o en el entorno se puede establecer una diferencia de población

5.2 METODOS DE CALCULOS PARA LA POBLACION FUTURA

INTERES SIMPLE

11

POBLACION GEOMETRICA

METODO ARITMETICO O CRECIMIENTO LINEAL

POBLACION POST CENSAL

12

PARABOLA DE 2DO GRADO

13

POBLACION PARA EL 2040

6. DEMANDA DE CONSUMO DE AGUA

14

Consumos

En los cuadros Nº 4.6, Nº 4.7 se calcularon las demandas de agua potable de la localidad de PUTINZA, se muestra el incremento de la demanda año a año durante el horizonte del proyecto (20 años).

Para el final del periodo de diseño se requerirá la demanda máxima diaria, máxima horaria que se presentan a continuación:

a. Demanda Máxima diaria:

Qmd = K1 x Qp

Donde: Qmd : Caudal máximo diarioK1 : 1.3 (Coeficiente adimensional del Reglamento

Nacional De Edificaciones RNE, Norma OS.100, numeral 1.5).

Qp : Caudal promedio

b. Demanda Máxima horaria:

Qmh = K2 x Qp

Donde: Qmh : Caudal máximo horario K2 : 2.0 (Coeficiente del RNE, Norma OS.100 numeral

1.5) Qp : Caudal promedio

A continuación se indican los cuadros de demanda para la localidad

Demanda Agua Potable de la Localidad

15

Demanda de Nuevo PUTINZA

En el siguiente cuadro se indica la demanda de agua potable para la localidad

CUADRO Nº 4.4:PROYECCIÓN DE LA COBERTURA Y CONSUMO DE AGUA

AÑO

POBLACIONCOBERTURA (%)

 

VIVIENDAS SERVIDAS (unidades)

CONSUMO DE AGUA TOTAL

CONEXIONESOTROS MEDIOS (*)

POR CONEXIONES

TOTAL lt/dia m3/año t/dia

( 1 )

( 2 ) ( 3 ) ( 5 ) ( 10 )(

12 )( 17

)( 18

)( 19

)

02.38

7 63%36,9

% 3373

37105.420

38.478

131.775

12.41

1 100% 0,0% 5395

39289.320

105.602

361.650

22.43

5 100% 0,0% 5455

45292.200

106.653

365.250

32.45

9 100% 0,0% 5505

50295.080

107.704

368.850

42.48

4 100% 0,0% 5555

55298.080

108.799

372.600

52.50

9 100% 0,0% 5615

61301.080

109.894

376.350

62.53

4 100% 0,0% 5675

67304.080

110.989

380.100

72.55

9 100% 0,0% 5725

72307.080

112.084

383.850

82.58

5 100% 0,0% 5785

78310.200

113.223

387.750

92.61

1 100% 0,0% 5845

84313.320

114.362

391.650

10

2.637 100% 0,0% 590

590

316.440

115.501

395.550

11

2.663 100% 0,0% 595

595

319.560

116.639

399.450

12

2.690 100% 0,0% 602

602

322.800

117.822

403.500

13

2.717 100% 0,0% 608

608

326.040

119.005

407.550

14

2.744 100% 0,0% 614

614

329.280

120.187

411.600

15

2.771 100% 0,0% 620

620

332.520

121.370

415.650

16

2.799 100% 0,0% 626

626

335.880

122.596

419.850

17

2.827 100% 0,0% 632

632

339.240

123.823

424.050

18

2.855 100% 0,0% 638

638

342.600

125.049

428.250

19

2.884 100% 0,0% 645

645

346.080

126.319

432.600

20

2.913 100% 0,0% 651

651

349.560

127.589

436.950

16

Demanda de Agua Potable en el Horizonte del Proyecto

020406080100120140160180200220240

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Años

Volu

men

(mile

s m

3/añ

o)

Demanda de Agua Potable

Demanda de Agua

Demanda de Alcantarillado

Población servida

La localidad de PUTINZA, cuentan con servicio de alcantarillado, en algunos sectores. La población servida es del 53%. Con la implementación del proyecto se incrementa la cobertura de alcantarillado, llegando al final del horizonte del proyecto al 100% en el servicio de alcantarillado.

ContribuciónSegún el Reglamento Nacional de Edificaciones (OS.100 – ítem 1.8) se

considerará que el 80% del caudal de agua consumida ingresará al sistema de alcantarillado. En los cuadros 4.8, se muestran la demanda de alcantarillado en la localidad de PUTINZA para el horizonte del proyecto.

Infiltración de aguas pluviales en las redes de desagüe

La zona en estudio, tiene precipitaciones anuales promedios de 2900 mm/año, la norma OS.060 del R.N.E. indica la necesidad de drenaje pluvial independiente del alcantarillado. Sin embargo, se ha considerado incluir parte del caudal de las precipitaciones como contribución de agua de lluvia al sistema de alcantarillado, para la demanda de alcantarillado, como medida de seguridad

17

calculándose en función del área de influencia y de la intensidad de la precipitación.

A continuación se presenta las demandas de Alcantarillado.

CUADRO Nº 4.8 PROYECCIÓN DE LA DEMANDA DE ALCANTARILLADO

DE LA LOCALIDAD PUTINZA

AÑOPOBLACION TOTAL

COBERTURA (%)

POBLACION SERVIDA C/CONEXION (hab)

VIVIENDAS SERVIDAS C/CONEXION (unidades)

VOLUMEN DESAGUE

lts/díam3/

año

( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) ( 7 )

0 2.387 52,8% 1.262 282 70.67225.79

5

1 2.411 100,0% 2.411 539 231.45684.48

1

2 2.435 100,0% 2.435 545 233.76085.32

2

3 2.549 100,0% 2.549 570 244.70489.31

7

4 2.484 100,0% 2.484 555 238.46487.03

9

5 2.509 100,0% 2.509 561 240.86487.91

5

6 2.534 100,0% 2.534 567 243.26488.79

1

7 2.559 100,0% 2.559 572 245.66489.66

7

8 2.585 100,0% 2.585 578 248.16090.57

8

9 2.611 100,0% 2.611 584 250.65691.48

9

10 2.637 100,0% 2.637 590 253.15292.40

0

11 2.663 100,0% 2.663 595 255.64893.31

2

12 2.690 100,0% 2.690 602 258.24094.25

8

13 2.717 100,0% 2.717 608 260.83295.20

4

14 2.744 100,0% 2.744 614 263.42496.15

0

15 2.771 100,0% 2.771 620 266.01697.09

6

16 2.799 100,0% 2.799 626 268.70498.07

7

17 2.827 100,0% 2.827 632 271.39299.05

8

18 2.855 100,0% 2.855 638 274.080100.0

39

19 2.884 100,0% 2.884 645 276.864101.0

55

20 2.913 100,0% 2.913 651 279.648102.0

72

18

Balance Oferta-Demanda de Alcantarillado

020406080

100120140160180200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Años

Volu

men

(mile

s m

3/añ

o)

Oferta de Alcantarillado Demanda de Alcantarillado

Demanda de Alcantarillado

Oferta de Alcantarillado

Déficit

Oferta

Agua Potable La población de la ciudad de PUTINZA, se abastecen de una fuente mediana

de recurso hídrico para su consumo, canal de regadio en el cerro Yanocuna, en una parte plana con presencia de cobertura herbácea arbustiva que presenta bajo potencial de riesgo por erosión, la fuente de captación que presenta caudales máximo y mínimos, de acuerdo a la estación y se encuentra a 7.5 km de la ciudad, es la que proporciona abastecimiento a la población en un 63 %, existiendo un déficit del 37 % que demanda el líquido elemento.

CaptaciónLa Oferta para la etapa “Sin Proyecto” de la Captación es de 8 l/s.,

captación tipo barraje construida en el año 1962, pero el agua presenta turbidez, motivo por el cual el proyecto de captación se ha trasladado 1.5 Km, atrás a fin de evitar la contaminación por relave natural de cobre.

Para la etapa “Con Proyecto”, se plantea la construcción de una nueva Captación, a fin de ofertar una capacidad de tratamiento de 8.00 l/s.

En tal sentido se ha proyectado la construcción de una nueva captación

En la Planta de Tratamiento de Agua Potable;

19

La Oferta para la etapa “Sin Proyecto” de la Planta de Tratamiento de Agua Potable es de 0 l/s. porque no existe tratamiento de las aguas captadas.

Para la etapa “Con Proyecto”, se plantea la construcción de una Planta de Tratamiento de Agua Potable, a fin de ofertar una capacidad de tratamiento de 8.00 l/s.

En el Almacenamiento:Actualmente en la localidad de PUTINZA existen un reservorio cuya

capacidad es de 150.00 m3, y están en buen estado.

Para la etapa “Con Proyecto”, se han considerado construir un nuevo Reservorio para la capacidad de 240 m3, y ha sido trasladado a la altura del cruce de la carretera YAUTYOS

CUADRO Nº 4.10 VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO DISEÑO

Volumen M3Volumen Reservorios 240.00Volumen Reservorio 240.00

CUADRO Nº 4.11 VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO REQUERIDO

ALMACENAMIENTO

VOLUMEN

UNIDAD

Volumen de Regulación 189 m3

Volumen de Reserva 47 m3

Volumen Total   236 m3

Oferta de Reservorio 240 m3

Alcantarillado y Disposición finalActualmente la población de PUTINZA cuenta solo con el 53% de redes de

alcantarillado. Las viviendas cuentan con letrinas públicas y letrinas particulares, en algunos casos sin letrinas.

20

La oferta “Con Proyecto”, ha sido elaborada teniendo como base los cuadros 4.8 que muestran la demanda del servicio de alcantarillado para la localidad de PUTINZA.

7. CAMARA DE CAPTACION

21

8. DISEÑO HIDRAULICO Y DIMENSIONAMIENTO

22

23

9. SISTEMAS DE CONDUCCION Y DISTRIBUCION.

Las obras de conducción comprenden los siguientes tramos de tubería, los cuales

se detallan a continuación:

Línea de conducción LC-1 (Captación hasta el Reservorio Apoyado proyectado)

Comprende el recorrido desde la cámara de Captación hasta la ubicación del

Reservorio Apoyado de 240 m3, con tuberías de PVC DN de 100 mm, con una

longitud de 1,693.63 ml Clase 7.5 (7.5 Bar),

A lo largo de su recorrido se instalara 01 Válvula de Purga, 01 Válvula de Aire y

01 Cámara Rompe Presión CRP-7.

24

25

10. LÍNEA DE ADUCCIÓN

26

ADUCCIÓNLa línea de aducción del reservorio proyectado, tienen diámetro 160 mm, y ha sido

seleccionado para transportar el caudal máximo horario de 17.53 lps, con la mínima pérdida de carga y velocidad de 0.992 m/s.

La obra de Aducción comprende lo siguiente, el cual se detalla a continuación:Línea de Aducción

Comprende el recorrido desde el Reservorio Proyectado de 240 m3, hasta el

empalme con la red urbana, con tuberías de PVC de Clases 7.5, según se indica

a continuación:

Tramo 1 (Reservorio R-1 – CRP07-02): Con tubería de DN 160 mm, PVC UF,

con una longitud de 960.60 ml, Clase 7.5 (7.5 Bar); el tramo comprende desde el

Reservorio Proyectado R-1 de 240 m3 hasta la CRP07-2.

Tramo 2 (CRP07-02 - CRP07-03): Con tubería de DN 160 mm, PVC UF, con

una longitud de 1,912.79 ml, Clase 7.5 (7.5 Bar); el tramo comprende desde

CRP-02 a la CRP-03.

Tramo 3 (CRP07-03 - EMPALME DE RED): Con tubería de DN 160 mm, PVC

UF, con una longitud de 1,445.39 ml, Clase 7.5 (7.5 Bar); el tramo comprende

desde CRP07-03 al empalme de Red de Agua ubicado en la intersección entre la

Calle Inca Gracilazo de la Vega el Campo Deportivo, cuya cota de llegada es

2289.77 m.s.n.m.

CUADRO CARACTERÍSTICA DE LA LÍNEA DE ADUCCIÓN

TRAMO LONGITUD DIÁMETRO CLASE DE

  (m) (mm) MATERIAL

R1 – RED 4318.78 160 PVC-U UF CLASE 7.5

TOTAL 4318.78

27

28

11. SISTEMAS DE DESAGUE

El sistema de alcantarillado de la localidad de PUTINZA, están conformado por los siguientes componentes: Redes Colectores Emisor 1, Emisor 2 y Emisor PTAR

CAUDALES DE CONTRIBUCIÓN AL DESAGÜE

Contribución

Los caudales de contribución al desagüe se han definido en el Ítem 4.7.3; donde se señala según el Reglamento Nacional de Edificaciones (OS.100 – ítem 1.8) que se considerará el 80% del caudal de agua consumida ingresará al sistema de alcantarillado.

REDES COLECTORES

Estará conformado por la redes de relleno con diámetros de DN 200mm, las cuales serán de PVC-UF S-25.

CUADRO Nº 11.6CARACTERÍSTICA DE LAS REDES COLECTORAS

COMPONENTE

LONGITUD

(m)

DIAMETRO(mm)

CLASE DE

MATERIALREDES

COLECTORAS7,585.82 200 PVC

UF S-25

TOTAL 7,585.82

Buzones - Colectores Asimismo, se construirán 125 Buzones de Inspección con alturas variables

como se muestran en la siguiente tabla:

29

CUADRO Nº 11.7BUZONES DE ACUERDO A SU ALTURA

COMPONENTE ALTURA(m)

CANTIDAD (Und)

BUZONES1.20 –

3.00 112

Mayor a 3.00 6

TOTAL 118

Buzones – EmisorAsimismo, se construirán 65 Buzones de Inspección con alturas variables

como se muestra en la siguiente tabla:

CUADRO Nº 11.8BUZONES DE ACUERDO A SU ALTURA

COMPONENTE ALTURA(m)

CANTIDAD (Und)

BUZONES1.20 –

3.00 35

Mayor a 3.00 10

TOTAL 45

Conexiones DomiciliariasSe instalarán 740 conexiones domiciliarias de desagüe en la localidad de

Huascahura.CUADRO Nº 11.10

CONEXIONES DOMICILIARIAS

COMPONENTE CANTIDAD(und)

CONEXIONESDOMICILIARIAS 740

TOTAL 740

30

ALCANTARILLADO SANITARIO

31

32

ALCANTARILLADO PLUVIAL

DATOS

33

ALCANTARILLADO CONDOMINIAL

34

FORMULAS

35

36

37

12.TRATAMIENTO DE AGUA

SEDIMENTADORES

El sistema de pre tratamiento es una estructura auxiliar que debe preceder a cualquier sistema de tratamiento. Esta estructura persigue principalmente los objetivos de reducir los sólidos en suspensión de distintos tamaños (principalmente pequeños) que traen consigo las aguas. Se considera como pre tratamientos y acondicionamientos previos en la planta, a unidades como desarenadores y sedimentadores. Los procedimientos de separación de material muy grueso (rejillas: gruesas y finas) se realizan o están relacionados a las captaciones. De hecho en la captación del canal de regantes existe una toma en forma de presa con una rejilla en la coronación de unos 15 metros de largo y unos 3 metros de altura. Además, junto a la toma hay dos desarenado res de unos 35 metros de longitud por 5 m de ancho para mejorar la calidad del agua que va a circular por el canal. La sedimentación es un proceso muy necesario. Las partículas que se encuentran en el agua pueden ser perjudiciales en los sistemas o procesos de tratamiento ya que elevadas turbiedades inhiben los procesos biológicos y se depositan en el medio filtrante causando elevadas pérdidas de carga y deterioro de la calidad del agua efluente de los filtros.

Características técnicas La operación más usada en el tratamiento de aguas es la sedimentación mediante el asentamiento gravitacional de las partículas en suspensión más pesadas que el agua. Este proceso se llama sedimentación simple y es el que se utilizar ‘a en este caso. Para ello necesitaremos conocer unos cuantos conceptos técnicos. Para realizar un diseño más adecuado a las necesidades se ha acudido a la Organización Panamericana de la Salud que es la delegación de la Word Meath Organización en Latinoamérica, concretamente a las guías para diseño de abastecimiento y tratamiento de aguas para comunidades rurales CEPIS-UNATSABAR (2005) aunque también se han utilizado los libros de Fiar et al. (1979) y Metal and Eddy (1995) donde se puede ampliar la información si es necesario. El sedimentado tiene por objeto separar del agua cruda partículas inferiores a 0,2 mm y superiores a 0,05 mm, es decir que nos encontramos en régimen laminar, tal y como se refleja en la figura A.1 y la ecuación que lo gobernar es la ley de Stokes (A.1).

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Zona de entrada. Estructura hidráulica de transición, que permite una distribución uniforme del flujo dentro del sedimentado. Zona de sedimentación. Consta de un canal rectangular con volumen, longitud y condiciones de flujo adecuados para que sedimenten las partículas. La dirección del flujo es horizontal y la velocidad es la misma en todos los puntos, flujo pistón. Zona de salida. Constituida por un vertedero, canaletas o tubos con perforaciones que tienen la finalidad de recolectar el efluente sin perturbar la sedimentación de las partículas depositadas. Zona de recolección de lodos. Constituida por una tolva con capacidad para depositar los lodos sedimentados, y una tubería y válvula para su evacuación periódica.

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Criterios de diseño Como datos de inicio debemos conocer: Caudal necesario según el crecimiento demográfico. Calidad fisicoquímica del agua. Deber ‘a cumplir las relaciones:

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Calculo del sedimentado Los datos de partida son: Caudal de diseño a 20 años: 118 m3/día. Ancho del sedimentado: B = 1, 5m.

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FILTRO LENTO

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La filtración lenta en arena (FLA) es el sistema de tratamiento de agua más antiguo del mundo. Copia el proceso de purificación que se produce en la naturaleza cuando el agua de lluvia atraviesa los estratos de la corteza terrestre y forma los acuíferos o ríos subterráneos. El filtro lento se utiliza principalmente para eliminar la turbiedad del agua, pero si se diseña y opera convenientemente puede ser considerado como un sistema de desinfección del agua. A diferencia de la filtración rápida en arena, en la que los microorganismos se almacenan en los intersticios del filtro hasta que se vierten nuevamente en la fuente por medio del retro lavado, la FLA consiste en un conjunto de procesos físicos y biológicos que destruye los microorganismos patógenos del agua. Ello constituye una tecnología limpia que purifica el agua sin crear una fuente adicional de contaminación para el ambiente. Básicamente, un filtro lento consta de una caja o tanque que contiene una capa sobrenadante del agua que se va a desinfectar, un lecho filtrante de arena, drenajes y un juego de dispositivos de regulación y control. Filtro lento de arena en una zona rural

Propiedades y descripción de la desinfección mediante filtración lenta El filtro lento se caracteriza por ser un sistema sencillo, limpio y a la vez eficiente para el tratamiento de agua. Comparado con el filtro rápido, requiere de áreas más grandes para tratar el mismo caudal y, por lo tanto, tiene mayor costo inicial. Sin embargo, su simplicidad y bajo costo de operación y mantenimiento lo convierte en un sistema ideal para zonas rurales y pequeñas comunidades, teniendo en cuenta además que los costos por área de terreno son comparativamente menores en estas zonas. La filtración lenta, como se ha mencionado, es un proceso que se desarrolla en forma natural, sin la aplicación de ninguna sustancia química, pero requiere un buen diseño, así como una apropiada operación y cuidadoso mantenimiento para no afectar el mecanismo biológico del filtro ni reducir la eficiencia de remoción microbiológica. Huisman & Wood describieron en 1974 el método de desinfección por medio de la filtración lenta,

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como la circulación del agua cruda a baja velocidad a través de un manto poroso de arena. Durante el proceso, las impurezas entran en contacto con la superficie de las partículas del medio filtrante y son retenidas, desarrollándose adicionalmente procesos de degradación química y biológica que reducen la materia retenida a formas más simples, las cuales son llevadas en solución o permanecen como material inerte hasta un subsecuente retiro o limpieza. El agua cruda que ingresa a la unidad permanece sobre el medio filtrante tres a doce horas, dependiendo de las velocidades de filtración adoptadas. En ese tiempo, las partículas más pesadas que se encuentran en suspensión se sedimentan y las partículas más ligeras se pueden aglutinar, lo que facilita su remoción posterior. Durante el día, bajo la influencia de la luz solar, se produce el crecimiento de algas, las cuales absorben bióxido de carbono, nitratos, fosfatos y otros nutrientes del agua para formar material celular y oxígeno. El oxígeno así formado se disuelve en el agua, entra en reacción química con las impurezas orgánicas y hace que éstas sean más asimilables por los microorganismos. En la superficie del medio filtrante se forma una capa constituida por material de origen orgánico, conocida con el nombre de “schmutzdecke” o “piel de filtro”, a través de la cual tiene que pasar el agua antes de llegar al propio medio filtrante. El schmutzdecke o capa biológica está formado principalmente por algas y otras numerosas formas de vida, como plankton, diatomeas, protozoarios, rotíferas y bacterias. La acción intensiva de estos microorganismos atrapa, digiere y degrada la materia orgánica contenida en el agua. Las algas muertas, así como las bacterias vivas del agua cruda son también consumidas en este proceso. Al mismo tiempo que se degradan los compuestos nitrogenados se oxigena el nitrógeno. También se remueve algo de color y una considerable proporción de partículas inertes en suspensión es retenida por cernido. Una vez que el agua pasa a través del schmutzdecke, entra al lecho filtrante y es forzada a atravesarlo en un proceso que normalmente toma varias horas y en el que se desarrollan diversos procesos físicos y biológicos que constituyen el proceso final de purificación.

Mecanismos de la desinfección mediante filtración lenta En el proceso de filtración lenta actúan varios fenómenos o mecanismos físicos similares a los de la filtración rápida previos al mecanismo biológico que desinfecta el agua, algunos de los cuales hemos mencionado líneas arriba. Estos mecanismos son muy importantes, dado que permiten la concentración y adherencia de las partículas orgánicas al lecho biológico para su biodegradación A continuación se describe brevemente la función de cada uno de los mecanismos físicos o de remoción que se producen en la filtración lenta, así como el mecanismo biológico

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responsable de la desinfección. 1. Mecanismos de transporte Esta etapa de remoción básicamente hidráulica ilustra los mecanismos mediante los cuales ocurre la colisión entre las partículas y los granos de arena. Estos mecanismos son: cernido, intercepción, sedimentación, difusión y flujo intersticial. l Cernido: En este mecanismo, las partículas de mayor tamaño que los intersticios del material filtrante son atrapadas y retenidas en la superficie del medio filtrante. l Intercepción: Mediante este mecanismo las partículas pueden colisionar con los granos de arena. 50 l Sedimentación: Este mecanismo permite que las partículas sean atraídas por la fuerza de gravedad hacia los granos de arena, lo que provoca su colisión. Este fenómeno se incrementa apreciablemente por la acción de fuerzas electrostáticas y de atracción de masas. l Difusión: Se produce cuando la trayectoria de la partícula es modificada por micro variaciones de energía térmica en el agua y los gases disueltos en ella, lo cual puede provocar su colisión con un grano de arena. l Flujo intersticial: Este mecanismo se refiere a las colisiones entre partículas debido a la unión y bifurcación de líneas de flujo que devienen de la tortuosidad de los intersticios del medio filtrante. Este cambio continuo de dirección del flujo crea mayor oportunidad de colisión.

Mecanismo de adherencia Este mecanismo es el que permite remover las partículas que, mediante los mecanismos arriba descritos, han colisionado con los granos de arena del medio filtrante. La propiedad adherente de los granos de arena es proporcionada por la acción de fuerzas eléctricas, acciones químicas y atracción de masas así como por película biológica que crece sobre ellos, y en la que se produce la depredación de los microorganismos patógenos por organismos de mayor tamaño tales como los protozoarios y rotíferas. 3.

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Mecanismo biológico de la desinfección Como se indicó anteriormente, la remoción total de partículas en este proceso se debe al efecto conjunto del mecanismo de adherencia y el mecanismo biológico. Es necesario que para que el filtro opere como un verdadero “sistema de desinfección” se haya producido un schmutzdecke vigoroso y en cantidad suficiente. Solo cuando se ha llegado a ese punto, el FLA podrá operar correctamente. Entonces se dice que el filtro (o el manto) “está maduro”. Al iniciarse el proceso, las bacterias depredadoras o benéficas transportadas por el agua utilizan como fuente de alimentación el depósito de materia orgánica y pueden multiplicarse en forma selectiva, lo que contribuye a la formación de la película biológica del filtro. Estas bacterias Partícula Grano de arena Intercepción Convección y Sedimentación Línea de flujo Grano de arena Grano de arena Convección y Difusión 51 oxidan la materia orgánica para obtener la energía que necesitan para su metabolismo (desasimilación) y convierten parte de ésta en material necesario para su crecimiento (asimilación). Así, las sustancias y materia orgánica muerta se convierten en materia viva. Los productos de la desasimilación son llevados por el agua a profundidades mayores y son utilizados por otros organismos. El contenido bacteriológico está limitado por el contenido de materia orgánica en el agua cruda y es acompañado de un fenómeno de mortalidad concomitante, durante el cual se libera materia orgánica para ser utilizada por las bacterias de las capas más profundas y así sucesivamente. De este modo, la materia orgánica degradable presente en el agua cruda se descompone gradualmente en agua, dióxido de carbono y sales relativamente inocuas, como sulfatos, nitratos y fosfatos (proceso de mineralización), los cuales son descargados en el efluente de los filtros. La actividad bacteriológica descrita es más pronunciada en la parte superior del lecho filtrante y decrece gradualmente con la profundidad y la disponibilidad de alimento. Cuando se limpian las capas superiores del filtro se remueven las bacterias, siendo necesario un nuevo período de maduración del filtro hasta que se logre desarrollar la actividad bacteriológica necesaria. A partir de 0,30 a 0,50 m de profundidad, la actividad bacteriológica disminuye o se anula (dependiendo de la velocidad de filtración); en cambio, se producen reacciones bioquímicas que convierten a los productos de degradación microbiológica (como aminoácidos) en amoníaco y a los nitritos en nitratos (nitrificación). Como el rendimiento del filtro lento depende principalmente del proceso biológico, mientras la capa biológica está desarrollándose, la eficiencia es baja y no debe considerarse al FLA como un eliminador de materia orgánica, sino como un mejorador de la calidad del agua, sobretodo de la turbiedad. La maduración de un FLA puede demorar de dos a cuatro semanas. ¾ Subproductos de la desinfección mediante filtración lenta Los subproductos del proceso de filtración

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lenta son sustancias naturales de degradación biológica sin ningún riesgo para la salud, ya que el proceso no requiere sustancias químicas que reaccionen con la materia disuelta en el agua. En tal sentido, los subproductos de la filtración lenta son dióxido de carbono y sales relativamente inocuas, como sulfatos, nitratos y fosfatos, además de un contenido bajo de oxígeno disuelto. Estas condiciones pueden ser revertidas con un proceso de aireación. ¾ Equipos e infraestructura Dada la sencillez de la filtración lenta, solo se requiere un equipo de bombeo cuando es necesario elevar la carga hidráulica para que el agua llegue hasta el filtro. Por otro lado, la calidad del agua cruda determina el uso de otras instalaciones adicionales al filtro lento a fin de adecuar la calidad del agua cruda a las condiciones de operación del filtro. En el cuadro siguiente se muestra una síntesis de las alternativas de pretratamiento en función de las variaciones de calidad de la fuente para la instalación de un filtro lento de arena.

El parámetro de diseño más importante en un FLA es la velocidad de filtración (Vf ). La misma debe tener un valor en el rango: 0,1 m3 /m2 hora - 0,3 m3 /m2 hora Se debe notar

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que [m3 /m2 hora] = [m/hora] Otros parámetros de diseño importantes en relación con el material filtrante son:

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Requerimientos para la instalación Para la instalación de la planta deben considerarse los siguientes aspectos: a. Ubicación

Debe estar en una zona accesible, con vías de comunicación que faciliten su posterior construcción, operación y mantenimiento. l El agua subterránea debe estar ausente o muy profunda. La zona debe ser segura y no estar expuesta a riesgos naturales o humanos.

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De preferencia, la topografía de la zona seleccionada debe reunir los desni-veles necesarios para que el sistema pueda operar totalmente por gravedad.

b. Aspectos relacionados con la comunidad

Efectuar estudios sociológicos para determinar las costumbres y creencias que puedan afectar la aceptación del sistema. Comprobar la información demográfica disponible. Determinar los recursos humanos y materiales disponibles para adecuar el diseño del sistema. Estudiar la incidencia de enfermedades de origen hídrico y presencia de vectores.

c. Concepción del sistema

Para que la operación del sistema sea confiable, debe evitarse el uso de dispositivos para elevar el nivel del agua (bombas). De esta manera, la operación del sistema no dependerá del suministro de energía eléctrica ni de repuestos sofisticados que normalmente no están disponibles localmente y que incrementan el costo de mantenimiento del sistema. Si tuviera que elevarse el nivel del agua por razones topográficas, se debería efectuar una sola etapa de bombeo que eleve el agua cruda hasta un nivel, desde el cual pueda distribuirse por gravedad al reservorio y a la red. Preferentemente, el filtro lento debe operar en forma continua, esto permite unidades más pequeñas y abastecimiento continuo de nutrientes y oxígeno necesarios para mantener la capa biológica. Para garantizar esta situación, cuando se tiene una etapa de bombeo, es recomendable construir un tanque de almacenamiento de agua cruda para abastecer por gravedad la planta durante las 24 horas del día.

d. Condiciones del agua cruda

Las condiciones del agua cruda que más afectan la eficiencia del filtro son la temperatura, la concentración de nutrientes y de sustancias tóxicas y los afluentes con turbiedad y color altos. A continuación se describe n brevemente: Temperatura: Dado que en el filtro se desarrolla un proceso biológico, se ve afectado por las variaciones de temperatura y puede reducir 50% de su eficiencia cuando se opera a menos de 5o C.

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Concentración de nutrientes: La velocidad de desarrollo de la formación biológica en el filtro depende de la concentración de nutrientes en el agua, debido a que ésta es la fuente de alimentación de los microorganismos.Concentración de algas: Las algas son importantes en la formación del schmutzdecke. Pero su crecimiento excesivo debido a la elevada disponibilidad de luz y nutrientes, como presencia de fosfatos y nitratos en el agua, puede crear serios problemas de operación y en la calidad de agua tratada. El control de la formación de algas es difícil, pero puede solucionarse mediante el control de nutrientes en la fuente y del efecto de la luz que cubre los reservorios de agua cruda. Concentraciones altas de turbiedad: La capacidad de los filtros lentos para reducir la turbiedad cuando ésta es muy elevada es limitada. Ello se debe a que una alta turbiedad causa enlodamiento de la superficie del filtro, disminuye la capacidad de formación de la capa biológica y reduce drásticamente la duración de la carrera de filtración, lo cual además de afectar la calidad del agua producida, incrementa los costos de operación y mantenimiento. e. Material filtrante Es necesario considerar una plataforma colindante con los filtros para efectuar la operación de lavado y secado de la arena. Asimismo, se requiere un depósito techado para guardar la arena embolsada y las herramientas, y cercar las instalaciones de la planta para evitar el acceso a niños y animales.

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DISEÑO DE CLORACIÓN

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13.TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

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TANQUE SEPTICO

Los tanques sépticos se utilizarán por lo común para el tratamiento de las aguas residuales de familias que habitan en localidades que no cuentan con servicios de alcantarillado o que la conexión al sistema de alcantarillado les resulta costosa por su lejanía. El uso de tanques sépticos se permitirá en localidades rurales, urbanas y urbanas marginales.

El tanque séptico con su sistema de eliminación de efluentes (sistema de infiltración), presenta muchas de las ventajas del alcantarillado tradicional. No obstante, es más costoso que la mayor parte de los sistemas de saneamiento in situ. También requiere agua corriente en cantidad suficiente para que arrastre todos los desechos a través de los desagües hasta el tanque.

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DISEÑO HIDRAULICO DE TANQUE IMHOFF

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El tanque imhoff es una unidad de tratamiento primario cuya finalidad es la remoción de sólidos suspendidos.

Para comunidades de 5000 habitantes o menos, los tanques imhoff ofrecen ventajas para el tratamiento de aguas residuales domésticas, ya que integran la sedimentación del agua y a digestión de los lodos sedimentados en la misma unidad, por ese motivo también se les llama tanques de doble cámara.

Los tanques imhoff tienen una operación muy simple y no requiere de partes mecánicas; sin embargo, para su uso concreto es necesraio que las aguas residuales pasen por los procesos de tratamiento preliminar de cribado y remoción de arena.

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14. DISEÑO DE SISTEMAS DE AGUA Y DESAGUE

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14.1 SOFTWARE DE APLICACIÓN (WATERCAD)

MANUAL SOFTWARE WATERCAD

1. CREACIÓN Y CONFIGURACIÓN DEL PROYECTO

1.1. Al hacer doble clic al icono del Software, se abrirá la siguiente ventana:

Una vez creado el nuevo proyecto debemos definir una configuración básica. Para

realizar esto, nos vamos al menú ANALYSIS y seleccionamos

CALCULATION OPTIONS.

Ya que vamos a realizar un modelamiento en STEADY STATE, damos doble

clic en BASE CALCULATION OPTIONAL.

En la ventana emergente, comenzamos a seleccionar:

- La fórmula para el cálculo de la pérdida de carga por fricción (FRICTION METHOD).

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Clic

Izquierdo

- Tipo de cálculo (CALCULATION TYPE): Flujo contra incendio, edad del agua, constituyente, trazadora, solo hidráulica, o vaciado de la tubería.

- Tipo de análisis (ANALYSIS TYPE): Estado estático (Steady State) o Simulación en periodo extendido (EPS).

- Liquido a modelar ( LIQUID LABEL)

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Si queremos

cambiar, damos clic

en los puntos

suspensivos (…), y

Ahora nos vamos al menú TOOLS y elegimos OPTIONS. La ventana que nos saldrá

es la siguiente:

Aquí se definirá otras opciones generales del proyecto, como:

- Modo de dibujo (DRAWING MODE): SCALED (Longitud del dibujo) o SCHEMATIC (Longitud ingresada por el usuario).

- Tamaño del símbolo (SYMBOL SIZE) y del texto (TEXT HEIGHT).

- Unidades (UNITS). Si queremos realizar cambio de unidades para todos los proyectos, damos clic en:

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Si queremos modificar las unidades para nuevos proyectos damos clic en:

2. RECUPERACION DE LA PLANIMETRIA DE LA ZONA

2.1. En el menú VIEW seleccionamos la opción BACKGROUNBD LAYERS.

2.2. Damos clic al primer icono (izquierda) y seleccionamos NEW FILE.

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2.3. El programa nos pedirá que seleccionemos el archivo. Una vez ubicado el archivo damos clic en ABRIR.

2.4. Aparecerá una ventana, configurarlo y damos clic en OK. En caso no apareciera el grafico, damos clic en:

3. UBICACIÓN DE COMPONENTES/TRAZADO DE LA RED

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3.1. Ya obtenido la planimetría comenzamos a ubicar cada uno de los componentes.

Existen dos formas de graficar:

- Haciendo primero los nudos y de ahí colocando las tuberías, o

- Utilizando: donde ya no es necesario estar haciendo clic a cada componente, solo basta con hacer clic derecho y seleccionar.

4. INGRESO DE DATOS

4.1. Una vez ya trazada la red, ingresamos los datos a cada componente. También existe dos formas de hacerlo:

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- Hacer doble clic izquierdo a cada uno de ellos y rellenar en la ventana emergente.

- Hacer clic en: y escoger el componente.

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Vamos ingresando los

valores correspondientes para

realizar el cálculo hidráulico.

5. EJECUCION DEL PROGRAMA

5.1. Una vez ingresado todos los datos a los componentes, realizamos la VALIDACION, este nos permitirá subsanar cualquier error cometido antes de realizar la simulación.

5.2. Cuando se indique que no se ha encontrado ningún problema, recién ejecutamos el programa.

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6. VISUALIZAR Y VERIFICAR LOS RESULTADOS

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Hay dos formas de ver y analizar los resultados:

- Haciendo doble clic izquierdo a cada uno de ellos.

- Haciendo clic en: y escogiendo la tabla del componente que quiero analizar.

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MODELAMIENTO DEL PROYECTO

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