Monografia Total Sistema Alc. Juigalpa

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA RECINTO UNIVERSITARIO PEDRO ARAUZ PALACIOS

UNI RUPAP DEPARTAMENTO DE HIDRULICA

FACTIBILIDAD TCNICA-ECONOMICA DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO PARA LA CIUDAD DE

JUIGALPA

MONOGRAFA PRESENTADA POR: Br. GEMA VALERIA TIJERINO RAMREZ Br. JULIO FRANCISCO MARTINEZ CABRERA

SOMETIDA A LA FACULTAD DE TECNOLOGA DE LA CONSTRUCCIN PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO CIVIL

TUTOR

ING. MARIA ELENA BALDIZON

Managua, Nicaragua Febrero 2002.

DEDICATORIA

JULIO MARTINEZ

Dedico el presente trabajo monogrfico primero a DIOS, Todopoderoso, dador de vida y fortaleza, inspirador de sueos e ideas, incansable maestro y fortalecedor de espritu.

A mis madres, Lic. Maritza Cabrera Amador y Sra. Elvira Amador Castellano,

pilares indiscutibles de formacin moral, ejemplos de tenacidad y paciencia.

A la gente juigalpina, pueblo trabajador y soador, que merece tener mejores condiciones de vida para seguir progresando.

Al Medio Ambiente, que sin duda alguna forma parte inseparable de nuestro

futuro y bienestar como humanidad.

GEMA TIJERINO

A Dios porque me dio la vida y me da la fuerza para seguir adelante. A mis Padres Ana del Carmen Ramrez y Ral Antonio Tijerino, por darme el

apoyo moral, espiritual y econmico. Tambin por todo su amor, confianza , paciencia y por haber estado a mi lado siempre que los he necesitado.

A mis hermanos Rosanna Mara Tijerino y Yacer Ral Tijerino, por que han

sido en gran manera mi inspiracin para este trabajo.

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AGRADECIMIENTOS

Ante todo quisiramos agradecer a DIOS, por habernos dado la vida, la fortaleza, salud, paciencia y sabidura para soportar esta dura y ardua empresa.

A nuestros Padres y familiares por todo el apoyo moral, espiritual y econmico que

nos brindaron.

A las siguientes personas y/o autoridades que hicieron posible y ms fcil el camino para culminar con xito este trabajo. El orden es irrelevante.

- Lic. Rafael Larios, Dir. Catastro Pblico, Alcalda de Juigalpa. - Arq. Griselda Malespn, Dpto. Planificacin, Alcalda de Juigalpa. - Ing. Jairo Sandoval, Dir. Operaciones ENACAL de Juigalpa. - Dr. Nstor Lanzas, Decano FTC, UNI. - Ing. Mara Elena Baldizn, Tutora de la monografa. - Msc. Rger Garca, Jefe Dpto. Matemtica, UNI. - Ing. Aracellis Garca Tllez, Jefe Dpto. Informtica LOYOLA. - Ing. Patricia del Carmen Ayerdis, UNICA. - Lic. Luz Marina Salablanca, Dir. Lab. ENACAL de Juigalpa. - Ing. Orlando Portobanco, ENACAL de Managua - Ing. Johny Angel Calero, Dibujante ACAD-2000, UNI. - Ing. Bayardo Jos Gonzlez, Dibujante ACAD-2000, UNI. - Arq. Gina Mendoza, Dibujante, UNI. - Arq. Marcela Losiga, Dibujante ACAD-2000, UNI - Ing. Karla Jahoska Sequeira, IES-UNI. - Ing. Marvin Blanco, Dir. Lab.Materiales, UNI. - Sr. Julio Aruz, Lab. Materiales, UNI. - Ing. Lenn Rayo, UNA. Ing. Harold Morales, UPONIC. - Sr. Pedro Salgado , Ramn Tijerino, Sra. Consuelo Cabrera, Sra. Argentina

Tijerino Cabrera, Chichigalpa. - Bachilleres Everth Cabrera, Jeslin Gonzlez, Welvin Gonzlez, Gerardo

Amador, Hariltong Guerrero, Jos Luis Parajn.

Finalmente a TODOS nuestros profesores por el tiempo y la enseanza compartida a lo largo de estos 6 duros aos de estudio y dedicacin. Sin olvidar tambin a todo ese ejrcito de autores de libros, folletos, manuscritos, y monografas excelentes en los cuales nos basamos la mayor del tiempo para realizar esta monografa.

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RESUMEN POR CAPITULOS

El presente trabajo est dividido en seis captulos, los cuales a su vez se dividen en temas especficos que a continuacin se detallan.

El captulo primero incluye una visin generalizada de la importancia del

Alcantarillado Sanitario en la ciudad de Juigalpa. Se dan a conocer las razones ms sobresalientes que impulsaron la necesidad de contar con un diseo de dicho sistema, entre las cuales estn la contaminacin del ro que circunda la ciudad y el aumento de las enfermedades hdrico-entricas. A continuacin se realiza una descripcin fsica, social y econmica de la ciudad, incluyendo en ella temas de importancia especfica como topografa, suelo y poblacin. Al final del captulo se resume en qu consiste el proyecto monogrfico y sus alcances.

El captulo segundo abarca los componentes medulares del trabajo: el Marco

Terico y la Metodologa seguida para realizar los diseos. En la primera parte se plantean los fundamentos tericos en que nos basamos, tales como conceptos, parmetros, normas de calidad, descripciones de los diferentes sistemas incluidos, normas tcnicas y procesos de diagnstico ambiental. La segunda parte del captulo plantea la forma en que se realizaron los diseos, dando a conocer los criterios tomados y describiendo, en cada elemento del Sistema de Alcantarillado, los mtodos ms comunes, modernos y eficientes del proceso de dimensionamiento.

Ya en el captulo tercero vemos los resultados del arduo trabajo realizado. Aunque

es una nica seccin, describe independientemente las caractersticas de los dos sistemas que componen el Alcantarillado Sanitario para Juigalpa: el Sistema de Recoleccin, con sus dos alternativas de drenaje, y el Sistema de Tratamiento, con todos los elementos componentes del mismo. Aqu mismo se realiza la comparacin tcnica-econmica de ambas alternativas. Al final del captulo se dan a conocer los resultados de los anlisis fsico-qumicos realizados al ro Mayales, actual receptor de las aguas grises de la ciudad; tambin se imprimen los resultados de los anlisis practicados al suelo en el rea donde quedar ubicada la planta de tratamiento.

El cuarto captulo est dividido en tres secciones a saber: Especificaciones Tcnicas,

las cuales son dictadas por la Empresa Nicaragense de Acueductos y Alcantarillados (ENACAL); Operacin y Mantenimiento, que describe en breves explicaciones qu hacer en casos de problemas en las alcantarillas o en la planta de tratamiento, y culminando el captulo, se presenta el Informe de Diagnstico Ambiental, conteniendo en l respuestas a las preguntas bsicas y ms comunes sobre el importante tema higinico-ambiental.

En el captulo cinco se presenta el Presupuesto resumido para ambas alternativas de

drenaje, el cual est basado en formatos y procedimientos de la empresa PROCNSUL, lo que no significa que dicha empresa realiz el trabajo, pero sus formas fueron un excelente apoyo didctico. En el sexto y ltimo captulo se anotan las Conclusiones ms importantes obtenidas del trabajo en general, y se realizan las Recomendaciones que se consideran pertinentes. Finalmente se imprime toda la Bibliografa utilizada en el trabajo.

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INDICE GENERAL CAPITULO I 1 1.- INTRODUCCIN 1 1.1 Generalidades 1 1.2 Antecedentes 2 1.3 Justificacin 3 1.4 Objetivos 6

1.4.1- General, 6 1.4.2- Especficos, 6

1.5 Limitaciones 7 2.- INFORMACIN GENERAL DEL AREA DEL PROYECTO 7 2.1 Ubicacin del rea de estudio 7 2.2 Poblacin 8 2.3 Aspectos socio-econmicos 10 2.4 Caractersticas fsicas y naturales del rea 11 2.4.1- Clima, 11 2.4.2- Precipitacin y vientos, 11 2.4.3- Humedad y evaporacin, 11 2.4.4- Topografa, 11 2.5 Servicios Bsicos 12 2.5.1- Agua Potable, 12 2.5.2- Alcantarillado Sanitario, 13 2.5.3- Alcantarillado Pluvial, 13 2.5.4- Salud, 14 2.5.5- Educacin, 14 2.5.6- Cultura y Deporte, 14 2.5.7- Energa Elctrica, 15 2.5.8- Transporte, 15 2.5.9- Telecomunicaciones, 15 2.5.10- Servicios Municipales, 15 3.- DESCRIPCIN GENERAL DEL PROYECTO 16 CAPITULO II 17 1.- MARCO TEORICO 17 1.1 Aguas negras y su relacin con el Alcantarillado Sanitario 17

1.1.1- Origen de las aguas negras y desechos, 17 1.1.2- Tipos de aguas negras, 18 1.1.3- Caractersticas de las aguas negras, 18 1.1.4- Composicin de las aguas negras, 18 1.1.5- Medida del contenido orgnico, 20 1.1.6- Caractersticas microbiolgicas, 20

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1.1.7- Parmetros de calidad permisibles, 22 1.1.8- Tipos de Sistemas de Alcantarillado, 23

1.2 Redes de Alcantarillado Convencional 24 1.3 Redes de Alcantarillado Simplificado 25 1.4 Elementos en el Diseo del Sistema de Alcantarillado Sanitario 28

1.4.1- Perodo de diseo, 28 1.4.2- Determinacin de la Poblacin futura, 28 1.4.3- Cantidad de aguas negras, 29

a) Notas generales, 29 b) Fluctuaciones de caudal, 29 c) Hidrulica de alcantarillas, 30

1.4.4- Elementos del Diseo de Estaciones de bombeo, 33 1.5 Sistema de Tratamiento y Disposicin de aguas residuales 36 1.5.1- Objetivos del Sistema de Tratamiento, 36 1.5.2- Tratamiento y Disposicin, 37

1) Tratamiento Preliminar, 37 2) Tratamiento Primario, 39 3) Tratamiento Secundario, 39 4) Cloracin, 43 5) Tratamiento de Lodos, 43 6) Disposicin de las Aguas residuales, 45

1.6 Diagnstico de Impacto Ambiental 46 1.6.1- Elementos del proceso de Evaluacin, 47 1.6.2- Diseo de una Evaluacin de Impacto Ambiental, 48 1.6.3- Instrucciones para el uso de la Matriz de Leopold, 50

2.- METODOLOGA DE TRABAJO 51 2.1 Etapa de Conceptualizacin 51 2.1.1- Estudios de Campo, 51 a) Recopilacin de la Informacin, 51 b) Levantamiento Topogrfico, 52

c) Sondeos en el sitio de Tratamiento, 52 d) Toma de muestras de la calidad de agua en el cuerpo receptor, 53

2.1.2- Estudios de Gabinete, 54 a ) Estudios de la Poblacin, 54 Criterios de diseo, 56 b) Gastos de Diseo, 57 Criterios de diseo, 60 2.1.3- Estudio de Alternativas y eleccin de las ptima, 62 2.2 Etapa de Diseo del Sistema de Tratamiento 62 2.2.1- Eleccin del Tipo y Diseo del Sistema de Tratamiento, 62 Criterio de diseo, 64 2.2.2- Diagnstico de los posibles Impactos al Medio Ambiente, 67 2.2.3- Estimados de Obras y Presupuesto, 68 2.2.4- Presentacin de Memoria de Clculo y Planos, 68

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CAPITULO III 69 1.- RESULTADOS DEL DISEO 69 1.1 Proyeccin de Poblacin 69 1.2 Sistema de Recoleccin 70

1.2.1- Descripcin General, 70 a ) Primera Alternativa, 70 b ) Segunda Alternativa, 72

1.3 Comparacin Tcnico-econmica 75 1.4 Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales 76

1.4.1- Descripcin General, 76 a ) Estructuras de Pretratamiento, 77 b ) Tratamiento Primario, 77 c ) Tratamiento con Lagunas, 78

1.5 Resultados de los Anlisis fsico-qumicos del Ro Mayales, 79 1.6 Resultados de las Pruebas de suelo, 80 CAPITULO IV 81 1.- ESPECIFICACIONES TCNICAS 81 1.1 Calidad de Tubos y accesorios 81 1.2 Compactacin 83 1.3 Pruebas de Tuberas 83 1.4 Conexiones domiciliares 83 1.5 Preparacin de zanjas 83 1.6 Ancho de zanjas. Profundidad 84 1.7 Colocacin de la tubera 84 1.8 Proteccin de obra no terminada 85 2.- OPERACIN Y MANTENIMIENTO 85 2.1 Operacin y mantenimiento de las redes cloacales 85 2.2 Operacin, mantenimiento y control de las Lagunas de Estabilizacin 88 2.3 Problemas y Soluciones 90 3.- EVALUACIN DE IMPACTO AMBIENTAL 91 3.1 Explotacin de Recursos Naturales en Nicaragua 91 3.2 Flora y Fauna circundante al Ro Mayales 92 3.3 Diagnstico de Impacto Ambiental 93 3.4 Matrice de Impacto Ambiental 99 a) Matriz en Etapa de Construccin, 99 b) Matriz en Etapa de Funcionamiento, 100

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CAPITULO V 101

1.- PRESUPUESTO GENERAL 101 1.1 Primera Alternativa 101 1.2 Segunda Alternativa 104 CAPITULO VI 106 1.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 106 1.1 Conclusiones 106 1.2 Recomendaciones 108 2.- BIBLIOGRAFA 109 MEMORIA DE CALCULOS Anlisis Previo al Diseo A

- Identificacin de las manzanas censadas, A - Estimacin de la Poblacin total, B - Consumos de Agua potable, E - Clculo de Tasas de crecimiento, H - Proyeccin de la Poblacin, I - Diseo de Estaciones de bombeo, J - Diseo del Canal rectangular, O - Diseo de la Rejilla, O - Diseo del Desarenador, Q - Diseo de las Lagunas de Estabilizacin, W - Anlisis de Suelos, Z

CALCULOS HIDRULICOS ANEXOS

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LISTADO DE PLANOS

Plano # 1 Clculo de reas de la ciudad

Plano # 2 Plano Topogrfico y I Alternativa de drenaje del Sistema de Recoleccin de Aguas Residuales.

Plano # 3 Plano Topogrfico y II Alternativa de drenaje del Sistema de Recoleccin de Aguas Residuales.

Plano # 4 Sistema de Distribucin de Agua Potable de la ciudad

Plano # 5 Plano de longitud aproximada de las calles de la ciudad

Plano # 6 Plano altimtrico especfico de la ciudad.

Plano # 7 Ejemplo de Sistema Simplificado Sector # 1

Plano # 8 Ejemplo de Sistema Simplificado Sector # 2

Plano # 9 Secciones Tpicas de: Lagunas de Estabilizacin, Desarenador, Canal, Rejilla y Canaleta Parshall.

Plano # 10 Detalles Generales y Estructura area.

Plano # 11 Detalle de Dispositivos de Inspeccin y Pozos de bombeo.

Plano # 12 Arreglo de los Dispositivos de Tratamiento de aguas residuales.

Plano # 13 Disposicin de las tuberas en las Estaciones de Bombeo.

Plano # 14 Detalles de tubera de Aguas residuales en el puente La Tonga.

Plano # 15 Cruce de tubera de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario.

Plano # 16 Divisin de Zonas de la ciudad. Los planos Planta-Perfil, tanto de los Colectores secundarios como los de la Colectora Principal y los planos numerados aqu arriba, se pueden apreciar en la seccin ANEXOS.

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Alcantarillado Sanitario para Juigalpa

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CAPITULO I 1. INTRODUCCIN 1.1 Generalidades Es de vital importancia, tanto para la salud humana como para el bienestar de la sociedad en su conjunto, contar con un Abastecimiento de Agua seguro y conveniente as como un Sistema de Recoleccin, Evacuacin y Tratamiento de las aguas servidas que la poblacin de una localidad produce. La recoleccin y eliminacin sin peligros de la excreta humana plantea los problemas importantes de la salud pblica. El desarrollo de zonas urbanas implica la dotacin de servicios acordes con la magnitud, importancia y auge que vaya adquiriendo una regin, ya sea en forma planificada o espontnea y que en todo proyecto debemos anticipar en un plazo determinado. Esto supone muchos servicios que estn interralacionados de tal manera que la existencia de uno significa la presencia y/o desarrollo de otros. Esta relacin est demostrada en la ntima coexistencia de un Sistema de Abastecimiento de agua potable y un Sistema de Recoleccin de las aguas servidas. Los Sistemas de Alcantarillado con corriente lquida resuelven el problema de eliminar las inmundicias creadas por los habitantes de las ciudades. En su composicin se encuentran slidos orgnicos disueltos y suspendidos que son sujeto de putrefaccin. Sin embargo, tambin es necesario contar con un sistema de Tratamiento de todas las aguas sucias recolectadas de la ciudad, esto a fin de no perjudicar la calidad del medio ambiente circundante al sitio donde dichas aguas seran depositadas.

El proyecto desarrollado se trata del estudio de factibilidad tcnica-econmica del sistema de alcantarillado sanitario para la ciudad de Juigalpa, Chontales, pues sta carece casi en su totalidad de este servicio tan importante para la salud pblica. En Juigalpa las aguas domsticas corren por las cunetas sin ningn tipo de control, provocando la mayora de las veces olores desagradables (en el mejor de los casos) y descontento general en la poblacin. Las consecuencias que conlleva esta prctica pueden llegar a ser tan peligrosos que van desde una epidemia de enfermedades hdrico-entricas hasta la contaminacin total del ro que circunda la ciudad, el Mayales, el cual es actualmente el cuerpo receptor de todas esas aguas.

Se presenta el anlisis hidrulico-econmico de dos alternativas de drenaje del sistema de recoleccin y la eleccin de una de ellas, a partir de la cual se disean los elementos que complementan su buen funcionamiento.

Tambin se propone el diseo del Sistema de Tratamiento de dichas aguas el cual

tiene como objetivo principal disminuir el poder nocivo que acarrean y as disponer de ellas de una forma mas segura sin que causen peligros ni riesgos a la salud humana ni al Medio Ambiente de la zona.


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1.2 Antecedentes

En la actualidad el campo de la Ingeniera Sanitaria se encuentra en un perodo dinmico de desarrollo, en que antiguas ideas vuelven a valorarse y se formulan nuevos conceptos; para jugar un papel activo en el desarrollo de este campo, el ingeniero sanitario debe comprender claramente los fundamentos en que se basa, es decir, delinear los principios de la ingeniera implicados en la recoleccin, tratamiento y disposicin de las aguas residuales. La ciudad con ms alcantarillado y la primera que cont con alcantarillas en nuestro pas es la ciudad de Managua. Las ciudades que poseen alcantarillado sanitario son : Boaco, Corinto, Rivas, Estel, Chinandega, Chichigalpa, Masaya, Granada, Len Jinotega, San Marcos, Somoto, Ocotal, Camoapa, entre otras, al tiempo que existen muchos proyectos por desarrollarse en varias de las ciudades que no poseen el servicio. En la actualidad el sector de alcantarillado sanitario ha crecido, segn la Empresa Nicaragense de Acueductos y Alcantarillados (ENACAL), ya que en 1998 el 32.8% de la poblacin urbana total contaba con tal servicio. La disposicin final de los efluentes de esos sistemas, se realiza con algn tratamiento en nueve de los casos, en el resto se vierten sin ningn control a cuerpos de aguas: ros, lagos, lagunas y mares, ocurriendo lo mismo con los residuos industriales. Las redes recolectores tienen coberturas fsicas que varan desde un 6% hasta un 87%, presentndose en algunas de ellas problemas de obstrucciones, principalmente en la poca de lluvias a causa de conexiones ilcitas de aguas pluviales o por falta de capacidad hidrulica en las colectores y subcolectoras, creando problemas de contaminacin en el subsuelo. En lo que respecta a la ciudad de Juigalpa, no existe ningn tipo de estudio especfico relacionado al tema; quiz indica la falta de inters que posean las autoridades superiores o lo costoso que significa llevar a cabo un proyecto de esta envergadura i. Lo nico con que cuenta la Alcalda de Juigalpa es un documento donde una empresa privada llamada Ingeniera Diseo y Construccin, IDCO, propone al ENACAL (INAA en esa poca, 1996) una Oferta Tcnica para llevar a cabo el Diseo de los sistemas.ii Tal propuesta fue rechazada por el Fondo de Inversin Social de Emergencia (FISE) debido a que no presentaba un estudio amplio relacionado a la problemtica del Medio Ambiente. Ellos alegan (IDCO) que la Licitacin se declar desierta.

Hasta la fecha no se conoce ninguna otra propuesta dirigida a tal institucin, y lo que es peor an, la Alcalda (administracin 1996-2000) ni siquiera pens en ello, por lo cual se espera que el actual alcalde de Juigalpa se interese por esta obra, la cual es indispensable para la salud de todos los habitantes de la ciudad.

i Segn el Ingeniero Jairo Sandoval, del Departamento de Planificacin de Proyectos de ENACAL de Juigalpa ii Arquitecta Griselda Malespn, del Departamento de Planificacin de la Alcalda de Juigalpa.


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Sin embargo, s existen instituciones que le dan algn tipo de tratamiento al agua,

como lo son el Hospital Regional Camilo Ortega Saavedra y el mismo ENACAL. En los predios del hospital existe una laguna del tipo aerobia, sta produce olores desagradables por lo que se deduce que la reduccin de materia nociva no es suficiente, consecuentemente el efluente afecta considerablemente al ro. Adems del hospital, existe en Juigalpa una pequea colonia (unas 25 casas) conocida como Barrio de los Militares o MINVAH, que posee un sumidero pblico no muy grande, ste recoge las aguas negras de dicha colonia. El resto de la ciudad an no cuenta con el servicio.

1.3 Justificacin

Una de las mayores necesidades urbanas es un Abastecimiento de agua potable

confiable y como consecuencia de ello una Disposicin adecuada del agua usada y de los desperdicios slidos, particularmente aquellos que contienen excretas humanas.

Las aguas residuales son foco de contaminacin directa de un sinnmero de enfermedades; donde quiera que hay alimento adecuado, suficiente humedad y una temperatura idnea, los microorganismos prosperan. Las aguas negras proporcionan un ambiente ideal para una inmensa coleccin de microbios, sobre todo bacterias, ms algunos virus y protozoarios. Adems pueden contener patgenos (organismos causantes de enfermedades) provenientes de los excrementos de las personas con enfermedades infecciosas susceptibles de trasmitirse en el agua contaminada.

Enfermedades de transmisin por el agua como el clera, la diarrea, el parasitismo,

la fiebre tifoidea, la salmonellosis, y la tuberculosis, o enfermedades virales como la hepatitis infecciosa, y la disentera causada por protozoarios, rara vez constituyen un problema en la actualidad en los pases desarrollados, sin embargo, todava son una amenaza donde no se dispone de agua tratada correctamente para uso pblico. Contar con un sistema de Recoleccin, Evacuacin y Tratamiento de aguas residuales, que pueda prevenir en un futuro no lejano los peligros que conlleva el agua contaminada, evidencia la importancia del Diseo y Construccin de dicho sistema.

En la ciudad de Juigalpa esta contaminacin, segn el Ministerio de Salud

(MINSA), se ha puesto de manifiesto muchas veces como se demuestra a continuacin:

Las causas de consulta ms frecuente a nivel municipal son las enfermedades diarreicas, producidas obviamente por la mala calidad de vida de los barrios pobres de la ciudad o bien por la mala disposicin de las aguas usadas. De esta forma el agua servida corre por las calles (en la mayora faltan las cunetas o estn mal construidas) inundando los patios vecinos y causando la proliferacin de agentes patgenos causantes de otras muchas enfermedades.


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Figura 1.1.1 Se puede apreciar otro problema causado por la falta de un conveniente sistema de recoleccin de aguas servidas; estas corren por las calles de Juigalpa sin ningn tipo de control, produciendo criaderos de moscas y zancudos portadores de enfermedades fatales como el dengue y la malaria. El aspecto esttico tambin es afectado. En el centro urbano de la poblacin, las viviendas utilizan letrinas de tipo seco o

tipo hmedo, segn la ubicacin y nivel econmico; casi todas las viviendas vierten a las calles y cauces de drenaje pluvial de la ciudad las aguas de lavado, lo que causa la proliferacin de enfermedades de origen hdrico-entrico y por ende el deterioro marcado del medio ambiente. Entre las enfermedades provocadas por el agua, a nivel nacional y a nivel de Juigalpa se tienen los siguientes datos aportados por el MINSA.

Tabla 1.1.1 TIPOS DE ENFERMEDADES ATENDIDAS EN NICARAGUA

Repblica de Nicaragua Motivo de consultas Ao: 1999 Ao: 2000 Clera 2,280 1,129 Intoxicacin Alimentaria 989 687 Amibiasis 51,157 48,298 Giardiasis 42,290 39,316 Infeccin Intestinal mal definidai 295,098 253,608 Total 391,814 343,038

Vemos que las enfermedades disminuyeron en 12.44 % en el 2000.


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Tabla 1.1.2 TIPOS DE ENFERMEDADES ATENDIDAS EN JUIGALPA

Municipio de Juigalpa Motivo de consultas Ao:1997 Ao:1998 Ao:1999 Ao:2000 Clera 0 0 0 0 Intoxicacin Alimentaria 39 0 0 0 Amibiasis 1,314 902 1,419 1,489 Giardiasis 1,212 949 1,415 1,703 Infeccin Intestinal mal definidai 3,261 3,882 4,019 2,493 Total 5,826 5,773 6,853 5,685

Como podemos observar no se han registrado casos de clera desde 1997, esto

debido a la planta potabilizadora de agua que entr a funcionar en ese ao. Sin embargo, podemos notar la existencia de otras enfermedades que son consecuencia directa de la mala disposicin de las aguas servidas, stas han enfermado a aproximadamente 13.45% de la poblacin cada ao en esta localidad. Segn el MINSA, para 1995 la tasa de desnutricin era del 6% . El incremento de diarrea en los nios, durante el ao 2001, ha sido de un 43% con relacin al ao 2000, segn los responsables de vigilancia epidemiolgica del MINSA de este municipio. Hasta el mes de Junio del 2001 se reportaban 143 nios afectados, mientras que el ao 2000, en este mismo perodo, se registraron slo 62 casos. Esto es el resultado de la proliferacin de moscas y las aguas contaminadas de los ros, utilizadas por algunos pobladores para los quehaceres del hogar, dijeron las respectivas autoridades. La mayora de los nios, menores de cinco aos, afectados por la enfermedad, habitan en las orillas de los ros Mayales y La Tonga, que en realidad es el mismo ro Mayales, slo que en diferentes tramos de la ciudad. Esta enfermedad ya ha cobrado varias muertes, por lo que es urgente que se tomen las medidas necesarias de prevencin o mitigacin.

Un Sistema de Alcantarillado Sanitario para la ciudad ayudara a detener la contaminacin excesiva que est sufriendo el ro en mencin y el lago Cocibolca o de Nicargua. Debido al serio problema de salud que se vislumbra en un futuro cercano, el sistema entonces concebido fue diseado para brindar la mxima cobertura posible.

El estudio realizado marcar (y es ese el propsito) una pauta para incentivar los

anlisis finales de diseo que den como resultado la Construccin de esta importante obra pblica.

i Se refiere particularmente a enfermedades diarreicas con causas no definidas


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1.4 Objetivos 1.4.1 Objetivo General

Estudiar la factibilidad tcnica-econmica del sistema de Alcantarillado Sanitario (Sistema de Drenaje Separado) de la ciudad de Juigalpa para un perodo de 20 aos.

1.4.2 Objetivos Especficos 1.) Realizar un censo poblacional en el casco urbano de la ciudad utilizando el

Mtodo Estadstico de Estimacin Puntual. 2.) Calcular los caudales totales de Aguas Residuales para el perodo de diseo

establecido. 3.) Disear el colector principal y los colectores secundarios de la red de

recoleccin de aguas residuales basados en las Normas Tcnicas del ENACAL.

4.) Utilizar el software SEWEREX para comparar los resultados de diseo de

manera que stos proporcionen seguridad tanto a la salud pblica como a la flora y fauna circundante (Medio Ambiente).

5.) Identificar las zonas geogrficas ms adecuadas para la ubicacin del

Sistema de Tratamiento as como realizar los levantamientos topogrficos que se consideren pertinentes para la construccin de obras auxiliares de dicho sistema.

6.) Proponer y dimensionar el Sistema de Tratamiento ms conveniente para los caudales finales de evacuacin.

7.) Calcular las cantidades de obras y costo estimado del proyecto.


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1.5 Limitaciones 1.- No se realiz el diseo estructural del pase areo que llevar las Aguas Residuales totales hasta la planta de Tratamiento; esta estructura es debida a que se tiene que pasar el ro antes de llegar a dicha planta. 2.- No se realizaron anlisis de suelo en el sitio en donde descansarn las bases de dicha estructura, esto por falta de recursos econmicos.

2. INFORMACIN GENERAL DEL AREA DEL PROYECTO 2.1 Ubicacin del rea de estudio

La ciudad de Juigalpa, cabecera municipal del departamento de Chontales, est ubicada en la zona central del territorio nicaragense, entre la parte nororiental del lago Cocibolca, la cordillera de Amerrisque y los valles que trazan en su descenso hacia el lago. La ciudad fue fundada el 27 de Enero de 1879 y est localizada a 137 km de la capital Managua; cuenta con un rea urbana de 6.3 km2 630 ha.

Figura 1.2.1 Mapa de Nicaragua. Macrolocalizacin del Proyecto.

Las coordenadas geogrficas son : 12 06 de latitud norte y 85 22 longitud oeste.

Limita al norte con el municipio de Camoapa (Boaco), al sur con Acoyapa y el lago Cocibolca, al este con los municipios de la La Libertad y San Pedro de Lvago y al oeste con el municipio de Comalapa.


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Figura 1.2.2 Juigalpa y sus coordenadas. Microlocalizacion del Proyecto.

2.2 Poblacin

Para el ao de 1971, la poblacin total de Juigalpa era de 17,909 habitantes,

triplicndose en 24 aos hasta alcanzar la cifra de 50,791 habitantes, en 1995; con una densidad de 70 habitantes por kms2, experimentando una tasa de crecimiento promedio anual de 4.44 por ciento en el perodo 1971/95. Especficamente hablando, la poblacin urbana para el ao 1995 es de 37000, con una tasa de crecimiento poblacional de 3.95%. Tabla 1.2.1 MUNICIPIO DE JUIGALPA: PROYECCIN DE LA POBLACIN DE 1995 2000

Aos 1995 1996 1997 1998 1999 2000Poblacin 50791 53084 55090 57164 59308 61525

Municipio de Juigalpa

Nota: Datos Estimados al 30 de Junio de los aos calendarios 1995-1996-1997-1998-1999-2000. Estos datos son de poblacin total: rural y urbana.

Mediante el anlisis de la estructura por edad de la poblacin es posible darse

cuenta del comportamiento de las variables demogrficas en los cambios de la dinmica poblacional. Tal como puede apreciarse en la Figura 1.2.2, la poblacin de Juigalpa presenta una pirmide de base ancha y una rpida disminucin hacia la cspide, predominando en el municipio una poblacin joven.


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Figura 1.2.3 PIRAMIDE DE POBLACION

Vale la pena mencionar que las edades ms representativas por Sexo se aprecia en edades de 01 a 04 aos como tambin de 05 a 09, de 10 a 14, 15 a 19, y de 20 a 24 aos; es decir que en el Municipio existe bastante Poblacin joven, en las Mujeres se percibe un ligero incremento en edades de 10 a 14 aos con porcentajes ms alto con relacin a los Hombres. En edades de 40 aos y ms existe un mayor nmero de Mujeres que Hombres lo que significa que existe mayor mortalidad en Hombres de 40 aos y ms que en Mujeres. Tabla 1.2.2 Tasa Global de Fecundidad 1/ Tasa Fecund. Adolescente 2/ Tasa Bruta de Natalidad 3/

Total Urbano Rural Total Urbano Rural Total Urbano Rural4.0 3.6 5.6 154 138 205 29.5 27.4 35.2

1/ Promedio de Hijos por Mujer; 2/ Nacimientos por Cada Mil Mujeres Menores de 20 aos 3/ Nacimientos por Cada Mil Habitantes Fuente: Censo Nacional de Poblacin de 1995.

En el Municipio de Juigalpa del total de Mortalidad que es de 372 personas, un 73.39% de estas mortalidades pertenece al casco Urbano y un 26.61% representa el rea Rural.

HOMBRES

MUJERESHOMBRES

80+

75-79

70-74

65-69

60-64

55-59

50-54

45-49

40-44

35-39

30-34

25-29

20-24

15-19

10-14

5-9

0-4

Pirmide de Poblacin -Municipio Juigalpa, Total 1995Habitantes

1020 10 20

MUJERES


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Es importante resaltar que los ndices de mortalidad se acentan ms en Hombres con un 60.81% en el rea Urbana, y un 39.19% para Mujeres; en cambio en el rea Rural para Hombres se determina un 51.52%, siendo en Mujeres rurales un 48.48%, lo que denota claramente un incremento de mortalidad en Hombres ms que en Mujeres para ambas reas de Residencia. La siguiente tabla revela las defunciones por cada mil nios menores de un ao nacidos vivos. Tabla 1.2.3

Municipio Aos 1980.0 1985.0 1990.0 1994.0

Juigalpa 73.1 61.0 44.4 34.6

Tasa de Mortalidad Infantil 1/

Fuente: Censo Nacional de Poblacin y Vivienda de 1995. 2.3 Aspectos socio-econmicos La Poblacin econmicamente activa (PEA) del municipio es de 17,419 personas correspondiente al 31.8% de la poblacin total. La principal actividad econmica del municipio lo constituye la ganadera, en la cual se encuentra involucrada aproximadamente un 60% de la PEA. En segundo se encuentra la Agricultura a la que se dedica el 20%, sta est destinada al autoconsumo. El sector agrcola durante 1995 sembr un total de 12,414 manzanas.

La actividad comercial se encuentra bastante difundida dedicndose a sta

aproximadamente el 10% PEA y un 10% labora en instituciones de servicios pblicos y privados. El municipio de JUIGALPA, se ha caracterizado por ser una zona de alta concentracin ganadera de desarrollo extensivo. La matanza del ganado vacuno ha representado en la ltima dcada ms de un 40% de la matanza nacional, cabe sealar que an tomando en cuenta el grado de participacin a la fecha no se ha logrado alcanzar y superar los niveles de produccin que se tuvo en la dcada de los aos 70.

En produccin de leche y sus derivados la regin contribuye con un 80% de la

produccin nacional. La actividad esta representada por 51,000 cabezas de ganado que son utilizadas en la produccin de carne para el consumo local, nacional e internacional.

La pequea industria de curtiembre que se desarrolla a orillas del ro, vierte sus desperdicios en los afluentes de ste, contaminndolo en su curso sur, por lo que los efectos de tal contaminacin no son apreciables en las cercanas de la ciudad; otra semi industria que afecta el ro es la quesera, que se encuentra en varios puntos en el transcurso del mismo. Aunque en menor medida, las tapiceras y algunos talleres de carpintera tambin afectan la calidad de las aguas.


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2.4 Caractersticas fsicas y naturales del rea 2.4.1 Clima: Predomina el clima de Sabana Tropical (clido y seco). La temperatura media del departamento oscila entre los 25 y los 28 C; siendo los meses ms calientes entre el perodo Marzo-Mayo con una temperatura media de 28 y los meses ms fros de Diciembre a Enero con una temperatura de 25.7. 2.4.2 Precipitacin y vientos. La precipitacin promedio anual oscila entre los 620 y los 1,650 mm; el perodo de lluvias vara de 5 a 7 meses. Soplan vientos predominantes del noreste a una velocidad de 2.2 a 3.6 m/s. 2.4.3 Humedad y evaporacin. La humedad relativa promedio es de 76.7% siendo la mxima en el mes de Septiembre (84%) y la mnima en el mes de Marzo (68%). La evaporacin mensual promedio es de 186.8 mm, siendo la mnima en el mes de Marzo (132mm) y la mxima en el mes de Abril (260mm). 2.4.4 Topografa

Figura 1.2.4 Se observa una panormica de la ciudad de Juigalpa en donde se puede apreciar la enorme irregularidad del terreno sobre el cual se asienta la ciudad.

Este municipio se asienta sobre un territorio accidentado, partiendo de la cordillera

de Amerrisque, en su parte noreste hasta la orilla del lago de Nicaragua. En general la topografa de la ciudad es bastante irregular lo que conlleva tanto ventajas y desventajas a la hora de escoger mejor ruta de drenaje, existen un sinnmero de lomas y pendientes pronunciadas que sin duda alguna dificultan el drenaje por gravedad. La altura promedio sobre el nivel del mar es de 116.85m.


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El sistema hidrogrfico est representado por el ro Mayales, el ms importante del municipio, nace en la cordillera de Amerrisque y desemboca en el lago de Nicaragua. Otros ros de menor importancia son el ro Cuisal, Aguas calientes, Pirre, Cuapa, Tablazn, Carca, El Potrero y la Palma. 2.5 Servicios Bsicos

2.5.1 Agua Potable En la actualidad el Sistema de Agua Potable tiene una red de distribucin de 85 km de longitud y cuenta con 7270 conexiones domiciliares y 43 conexiones gubernamentales, dando servicio a aproximadamente 90% de la poblacin. Tambin existen dos puestos pblicos que dan servicio a nuevos barrios que a corto plazo sern incorporados al sistema mediante nuevas conexiones domiciliares. Ver plano # 4, Red de Agua Potable del municipio en la seccin ANEXOS. Existen tambin dos tanques de acero sobre suelo de 100,000 y 130,000 galones para almacenamiento del agua potable proveniente de los pozos que extraen agua del acufero. Estos pozos estn ubicados en el sector ms alto de la ciudad, a unos 150 msnm. Los estratos del subsuelo de la ciudad de Juigalpa presentan caractersticas bastantes rocosas y los acuferos son bastante profundos. Por esta razn ha sido necesario encontrar otras fuentes de tipo superficial para abastecimiento de agua potable.

En septiembre de 1997 entr en operacin la 1ra fase de una nueva Planta potabilizadora de agua, que tiene una capacidad de produccin de 120 lt/s. Esta planta potabiliza el agua proveniente del ro Pirre que es captada mediante una pequea represa. En una segunda fase se contempla la construccin de una presa de mayores dimensiones sobre este mismo ro y otro mdulo de planta potabilizadora de igual capacidad. En una tercera fase, se contempla la construccin de un tercer mdulo de una planta potabilizadora de igual capacidad. En 1998, la produccin de agua ms alta fue de 209,961 m3 en el mes de marzo, que es el mes ms caluroso; la produccin ms baja fue de 164,328 m3 en el mes de Septiembre. Estos ndices de produccin sern superados ampliamente con la construccin de los nuevos mdulos de la planta potabilizadora , el consumo per cpita de agua potable y, por consiguiente, el volumen de las aguas servidas que descargarn en el ro Mayales se incrementarn de manera sustancial, afectando severamente el medio ambiente.

Figura 1.2.5 Una seccin de la Planta Potabilizadora de agua .


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2.5.2 Alcantarillado Sanitario

La ciudad de Juigalpa no cuenta con este

servicio en su totalidad, aunque existen instituciones que le dan algn tipo de tratamiento al agua como lo son el Hospital Regional Camilo Ortega Saavedra y el mismo ENACAL. Adems del mencionado barrio MINVAH que cuenta con un sumidero pblico.

Figura 1.2.6 Sitio donde se encuentra la laguna del Hospital. Esta localizada a orillas de la carretera hacia el Rama

2.5.3 Alcantarillado Pluvial

La ciudad est atravesada por 8 cauces naturales, de los cuales 4 estn recubiertos. Cuenta con una red de cunetas en los principales barrios, las cuales desembocan en dichos cauces. En el tramo de la carretera al Rama que pasa por la ciudad, estn colocadas tuberas para la recoleccin de las aguas de lluvias que son depositadas en el ro Mayales. Cabe hacer notar que las cunetas tambin recolectan aguas grises provenientes del lavado, fregado e higiene de los habitantes.

Figura 1.2.7 Se observa uno de los cauces revestidos de drenaje pluvial. Estos atraviesan la ciudad de noreste a suroeste. En la actualidad estos cauces son demasiados pequeos para evacuar dichas aguas, por lo que en el futuro se tendrn que redisear.


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2.5.4 Salud

La poblacin cuenta con un hospital y un centro de salud, 11 puestos mdicos en los que atiende un mdico y una enfermera permanente. El personal mdico del municipio lo constituyen 69 mdicos, 4 odontlogos, 70 enfermeras, 101 auxiliares, 2 tcnicos higinicos, 38 brigadistas y 261 trabajadores administrativos. Cabe sealar tambin que existen varios centros privados de salud. Hay 0.8 unidades de salud por cada 3000 habitantes.

2.5.5 Educacin

En el municipio existe una poblacin estudiantil de 15,649 alumnos (1995), que representan el 30.4% de la poblacin total de Juigalpa. Para atender a la poblacin estudiantil el Ministerio de Educacin y Deportes cuenta con 431 maestros, distribuidos en 30 pre-escolares, 18 centros de primaria completa, 12 centros de educacin secundaria y 34 centros multigrados que corresponden al rea rural, 7 centros de educacin de adultos, 3 centros de primaria nocturna, 1 centro de formacin docente y 1 centro de educacin especial.

Las condiciones fsicas de las escuelas o centros de estudios son buenas, a excepcin de

25 escuelas rurales multigrado que se encuentran en mal estado y funcionan en espacios abiertos o lugares preparados por la comunidad para tal fin, pero que no prestan las condiciones mnimas para la educacin. En el municipio existen escuelas tcnicas que brindan cursos de sastreras, cocina, belleza, fontanera, soldadura, entre otros.

Sin embargo, existen problemas en este sector tales como, la falta de recursos para la

obtencin de vehculos para atender las reas rurales y la falta de material didctico, equipos para los centros escolares.

2.5.6 Cultura y Deporte Juigalpa posee un templo cultural, lugar de expresiones artsticas y reuniones populares,

como parte de la remodelacin del parque central. El templo y el parque fueron inaugurados el 4 de Agosto de 1995. Entre los atractivos del municipio encontramos el jardn zoolgico de Juigalpa, en el que se pueden apreciar la variedad de fauna y flora; otro atractivo es el museo arqueolgico donde se encuentran figuras indgenas precolombinas.

Para la recreacin el municipio cuenta con centros recreativos como Palo Solo, desde

donde se aprecia la majestuosa cordillera de Amerrisque y centros nocturnos como la Quinta y Caracoles Negros.

Existe una asociacin deportiva llamada Juigalpa y un club de caza y pesca. En relacin

a campos deportivos, existe un estadio municipal y 5 campos escolares; en casi todas la comunidades rurales existe un campo de baseball.


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2.5.7 Energa

Cuenta con servicio pblico de energa domiciliar cuya administracin est a cargo de DISSUR. Existen 7,046 viviendas con el servicio, lo que significa un porcentaje del 80% aproximadamente del total de viviendas. El servicio de alumbrado pblico se presta principalmente en el casco urbano del municipio y algunas zonas aledaas.

2.5.8 Transporte

El itinerario se realiza a diario, con viajes a la ciudad capital cada 30 minutos. Existe tambin buena comunicacin con los dems municipios, stos buses salen generalmente cada 60 min a diario, recorriendo 18 rutas diferentes. A lo interno el municipio cuenta con taxis privados y 6 unidades de buses urbanos, aunque con el servicio un poco deficiente. El parque automotor est compuesto por 931 vehculos privados y 706 de carcter comercial.

En cuanto a las vas urbanas se refiere, la mayora son de suelo aunque cuenta con

aproximadamente el 35% de las calles adoquinadas. La arteria principal es la carretera hacia el Rama, la cual es pavimentada y es la comunicacin con los otros municipio chontaleos, Costa Atlntica y el resto del Pas. 2.5.9 Telecomunicaciones

El municipio cuenta con servicio pblico de telfonos, telgrafos y correos, cuya administracin est a cargo de ENITEL. Segn este ente regulador, existe una planta digital con capacidad para 2,600 abonados. Actualmente se presta el servicio a travs de 1350 conexiones domiciliares, lo que representa un promedio de 1 telfono por cada 38 habitantes. 2.5.10 Servicios municipales

En cuanto a la infraestructura de los servicios municipales, se cuenta con recoleccin de los desechos slidos, cementerio, parques (incluyendo el mejor de Nicaragua, Parque DLeo), mercado, un rastro municipal, viveros y registro de bienes inmuebles, sin embargo, carece totalmente de un sistema de Alcantarillado para aguas negras.

Figura 1.2.8 Se aprecia una de la rejillas que protegen el sistema de drenaje pluvial de desechos slidos grandes. Estas rejillas se encuentran en muchos puntos de la ciudad y datan desde 1970 aproximadamente.


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3. DESCRIPCIN GENERAL DEL PROYECTO

El Sistema de Alcantarillado para la ciudad de Juigalpa se concibi del tipo SEPARADOi. Este trabajo presenta un estudio de factibilidad tcnica-econmica entre dos alternativas de drenaje de la Red de Recoleccin, Transporte y Evacuacin de las aguas negras. Adems se propone y dimensiona la Planta de Tratamiento necesaria para la remocin eficiente de agentes nocivos para la salud.

Debido a lo accidentado del terreno y a la gran poblacin del municipio, que trae

como consecuencia ciertos problemas tcnicos y grandes producciones de caudal respectivamente, la red de recoleccin propuesta es combinada, usar Sistema Convencional y Sistema Simplificado.

Se realizaron los anlisis hidrulicos segn la red propuesta: para las sub-colectoras

y colector principal, que usarn tuberas de concreto reforzado, los anlisis se rigieron bajo los criterios de Sistema Convencional. Para las tuberas que irn ubicadas en las calles y conexiones domiciliares (atarjeas y albaales), las cuales sern de PVC, los anlisis se regirn bajo criterios de Sistema Simplificado; sin embargo, el presente trabajo slo muestra un ejemplo de diseo simplificado con dos sectores de al menos 6 calles cada uno (ver planos # 7 y # 8 en la seccin ANEXOS); el diseo completo no se pudo realizar por falta de recursos econmicos, aunque los datos tcnicos necesarios estn disponibles (ver planos # 5 y # 6 en la seccin ANEXOS).

Los criterios que nos llevaron a la seleccin del tipo de red fueron:

.- No se realizarn muchos pozos de visita, pues el Sistema Simplificado emplea

estructuras de limpieza ms pequeas y ms baratas. .- Las tuberas de concreto siempre son ms grandes y ms costosas que las de PVC,

y colocando en todas las calles tuberas PVC en vez de tuberas de concreto, el proyecto disminuye sus costos enormemente.

Una vez claramente definidas ambas alternativas y despus de ser evaluadas tcnica

y econmicamente, se procedi a seleccionar una de ellas. Es muy importante sealar que originalmente el Sistema de Alcantarillado fue

concebido para funcionar exclusivamente por gravedad, sin embargo, debido a lo difcil y complicado que es la topografa local, result imposible el diseo completo por gravedad, razn por la cual se disearon estaciones de bombeo en los lugares imperativamente necesarios, reduciendo la cantidad de estaciones a siete en cada alternativa.

Seguido de la seleccin de dicha alternativa, se procedi a disear los siguientes

elementos que complementaban el proyecto:

i As se reduce al mnimo necesario el dimetro de las colectoras y las dimensiones del sistema de tratamiento y por ende el costo del proyecto. Adems se evitan riesgos de derrame de aguas combinadas por sobrecarga de las colectoras en tiempos de mucha lluvia.


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1.- Estructura area (tipo puente) de pase sobre el Ro Mayales hacia el sitio de tratamiento. Dicha estructura fue necesaria debido a que los terrenos en donde quedarn las lagunas se encuentran al otro lado del ro, y ste posee cotas inferiores a las de los terrenos; dichos terrenos son extensos y relativamente planos. El puente tiene una longitud aproximada de 420 metros, pero no fue diseada estructuralmente. 2.- Sistema de Pretratamiento: el cual consta de un Canal rectangular con revestimiento de concreto y un sistema de Rejilla. Como tratamiento complementario se dise un Desarenador para eliminar partculas de hasta 0.05 mm de dimetro. A continuacin se sita un Medidor de caudal, en este caso es una Canaleta Parshall. 3.- Como Tratamiento final de las aguas residuales se eligi un Sistema de Lagunas de Estabilizacin. Dicho sistema consta de dos lagunas anaerobias conectadas en paralelo que reciben las aguas negras primarias. Seguido de stas se encuentra una laguna del tipo facultativa. Finalmente y conectada en serie a la laguna facultativa, se encuentra una laguna de maduracin la cual asegura que la concentracin final de materia orgnica no exceda los lmites propuestos por el ENACAL. Todo el sistema ocupa un rea de aproximadamente 6 hectreas.

Tambin se realizaron pruebas fsico-qumicas y bacteriolgicas al cuerpo receptor, en este caso el Ro Mayales, a fin de no alterar an ms su delicado equilibrio ecolgico. Asimismo se practicaron pruebas de suelo para determinar las caractersticas del mismo en el sitio de tratamiento, el cual est ubicado a unos 1000 metros de la zona urbana.

Las caractersticas especficas de cada elemento del Sistema en cuestin sern abordados en el captulo III. CAPITULO II 1.- MARCO TEORICO 1.1 Aguas Negras y su relacin con el Alcantarillado Sanitario.

El Sistema de Alcantarillado se define como el conjunto de conductos, estructuras, instalaciones, equipos y elementos destinados a colectar, transportar o elevar por bombeo las aguas negras u otros residuos lquidos para disponerlos adecuadamente de manera segura.

1.1.1 Origen de las aguas negras y de los desechos Las aguas negras pueden ser originadas por:

a.) Desechos humanos y animales b.) Desperdicios caseros. c.) Aguas de lavado de las calles y corrientes pluviales. c.) Infiltraciones de aguas subterrneas. d.) Aguas Residuales industriales.


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1.1.2 Tipos de Aguas Negras.

Se ha dado nombres descriptivos a los diferentes tipos de aguas negras segn su procedencia. Aguas negras domsticas.- Son las que contienen desechos humanos, animales y caseros. Tambin se incluyen las infiltraciones subterrneas. Estas aguas negras son tpicas de las zonas residenciales en las que no se efectan operaciones industriales, o slo en muy corta escala. Aguas negras sanitarias,- Son las mismas que las domsticas, pero que incluyen no slo las aguas negras domsticas, sino tambin gran parte, si no es que todos los desechos industriales de la poblacin. Aguas pluviales.- Formadas por todo el escurrimiento superficial de las lluvias, que fluyen desde los techos, pavimentos y otras superficies naturales del terreno. Aguas negras combinadas.- Son una mezcla de las aguas negras domsticas o sanitarias y de las aguas pluviales, cuando se colectan en las mismas alcantarillas. Aguas Residuales Industriales.- Son las aguas de desecho provenientes de los procesos industriales. Pueden colectarse y disponerse aisladamente o pueden agregarse y formar parte de las aguas negras sanitarias o combinadas 1.1.3 Caractersticas de las Aguas Negras. Existen caractersticas fsicas como:

Slidos totales Temperatura Color Olor

Las caractersticas qumicas son:

Materia orgnica Medida del contenido orgnico Materia inorgnica Gases

1.1.4 Composicin de las aguas negras Las aguas negras consisten de agua, de slidos disueltos en ella y de los slidos suspendidos en la misma. La cantidad de slidos generalmente es muy pequea, casi siempre menos de 0.1 % en peso, pero es la fraccin que presenta el mayor problema para su tratamiento y disposicin adecuados. El agua (99.9%), provee solamente el volumen y es el vehculo para el transporte de los slidos.


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Los slidos de las aguas negras pueden clasificarse en dos grupos generales segn su composicin o su condicin fsica. Tenemos as, slidos orgnicos e inorgnicos, los cuales a su vez pueden estar suspendidos o disueltos. Materia Orgnica La materia orgnica procede de todos los alimentos de origen animal, vegetal y de las actividades humanas relacionadas con la sntesis de los compuestos orgnicos. stos estn formados por una combinacin de carbono, hidrgeno, oxgeno y nitrgeno en algunos casos. Otros elementos importantes tales como azufre, fsforo y hierro pueden encontrarse presentes. Los principales grupos de sustancias orgnicas halladas en el agua residual son: protenas, carbohidratos, grasas y aceites. En pequeas cantidades, agentes tensoactivos, fenoles y pesticidas (provenientes de la agricultura).

Materia Inorgnica

Ph Alcalinidad: presencia de hidrxidos, carbonatos y bicarbonartos (calcio, sodio,

potasio, amonaco). Nitrgeno y fsforo: esenciales para el crecimiento de protistas y plantas. Gases: nitrgenos, oxgeno, anhdricos carbnicos, sulfuro de hidrgeno,

amonacos, metanos procedentes de la descomposicin de la materia orgnica. Oxgeno disuelto: es necesario para la respiracin de los microorganismos, aerobios

as como anaerobios. Gases disueltos Las aguas negras contienen pequeas y variables concentraciones de gases disueltos. Entre los gases ms importantes est el oxgeno, presente en el agua original del abastecimiento y disuelto tambin al ponerse en contacto con el aire. Este oxgeno, que familiarmente se conoce como oxgeno disuelto, es un componente sumamente importante de las aguas negras. Adems del oxgeno disuelto, las aguas negras pueden contener otros gases, como el bixido de carbono, que resulta de la descomposicin de la materia orgnica; el nitrgeno disuelto de la atmsfera; el cido sulfhdrico que se forma por la descomposicin de los compuestos orgnicos y ciertos compuestos inorgnicos del azufre. Lquidos voltiles: las aguas negras pueden contener lquidos voltiles. Por lo general se trata de lquidos que hierven a menos de 100 grados centgrados, como por ejemplo, la gasolina.


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1.1.5 Medida del contenido orgnico Los mtodos de laboratorio ms usados para medir la cantidad de materia orgnica de las aguas residuales son: .- Demanda bioqumica de oxgeno (DBO): es el parmetro de la polucin orgnica ms utilizado. Se utiliza para determinar la cantidad aproximada de oxgeno que requerir para estabilizar biolgicamente la materia orgnica. .- Demanda qumica de oxgeno (DQO): valora la cantidad de oxgeno necesario para oxidar la materia orgnica e inorgnica presente en una muestra de agua a travs de reacciones y determinaciones qumicas. .- Carbono orgnico total (COT): mide tambin la materia orgnica presente en el agua. Valora el carbono orgnico presente. Otro ensayo ms reciente es la Demanda total de oxgeno (DTO) Nitrgeno total (NT): La demanda de Nitrgeno, valora el oxgeno necesario para oxidar todos los nitrgenos presentes en la muestra. 1.1.6 Caractersticas microbiolgicas Muchas formas de vida microbiana pueden existir en agua en tanto se satisfagan las necesidades fsicas y nutricionales apropiadas para su crecimiento. Las bacterias aerobias y los protozoarios necesitan oxgeno disuelto para crecer. El nitrgeno y el fsforo, as como la luz, son indispensables para las algas. El nmero y tipo de microorganismos presentes constituyen un indicio de la calidad del agua. Estos microorganismos constituyen la parte viva natural de la materia orgnica que se encuentra en estas aguas y su presencia es de suma importancia porque son uno de los motivos para su tratamiento. Paradjicamente son igualmente esenciales en el funcionamiento adecuado de los mtodos usuales de tratamiento de aguas negras. De hecho, los organismos biolgicos son los que en realidad llevan a cabo el proceso de tratamiento. Estos organismos microscpicos vivos, como ya se dijo anteriormente, pertenecen a dos tipos generales: bacterias y otros organismos vivos ms complejos. Las bacterias son organismos vivos, de tamao microscpico, que constan de una sola clula y su proceso vital, as como sus funciones, son similares a los de los vegetales. Algunas son mviles y otras inmviles. Las bacterias requieren alimentos, oxgeno y agua. Slo pueden existir cuando en medio ambiente provee a estas necesidades. Como resultado de sus procesos vitales, las bacterias dan origen, a su vez a productos de desecho.


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Todas las bacterias, parsitas o saprofitas, necesitan oxgeno para su respiracin, adems de alimento. Se conocen las bacterias aerobias, que slo pueden usar el oxgeno disuelto, esto se conoce como oxidacin o degradacin. Generalmente en este tipo de proceso no se producen olores ofensivos ni desagradables. Las bacterias anaerobias no pueden existir en presencia de oxgeno disuelto, el proceso que llevan a cabo se conoce como descomposicin anaerobia o putrefaccin. Estos procesos dan origen a olores ofensivos y muy desagradables. Sin embargo existen bacterias que aprenden a vivir en ambas condiciones de oxgeno, a las cuales se les conoce como bacterias facultativas. Tambin existen en las aguas negras otros organismos microscpicos que son de mayor tamao y de estructuras ms complejas que las bacterias, tienden a ser sus depredadores. Asimismo existen organismos macroscpicos muchos ms grandes y ms complejos que toman parte en la descomposicin de la materia orgnica. En stos se incluyen algunas variedades de gusanos e insectos en diversos estados de desarrollo. Virus: estos son todava ms pequeos que cualquiera de los otros organismos microscpicos, y demasiado pequeos para ser observados al microscopio ordinario que se usa en los trabajos de bacteriologa. No tienen un papel importante en el proceso de tratamiento de las aguas negras, su importancia estriba en que, como las bacterias patgenas, son los agentes causales de cierto nmero de enfermedades en el hombre, por ejemplo como el virus de la hepatitis. Organismos Indicadores.

La deteccin de agentes patgenos en el agua es difcil, econmicamente costosa y poco prctica en los anlisis rutinarios del agua. En su lugar, sta se valora empleando un sustituto, que acta como un indicador de contaminacin fecal. Puesto que los organismos no patgenos tambin habitan en gran nmero en el intestino y estn siempre presentes en las heces, junto con los agentes patgenos que pudiera haber, pueden servir como indicadores de contaminacin fecal. Las principales caractersticas de un buen organismo indicador son (1) su ausencia implica la inexistencia de patgenos entricos; (2) la densidad de los organismos indicadores est relacionada con probabilidad de la presencia de patgenos; y (3) en el medio los organismos indicadores sobreviven un poco ms que los patgenos. Es evidente que no existe un organismo ideal indicador de esta naturaleza. Sin embargo, la presencia de coliformes totales, coliformes fecales, streptococos fecales y clostridium perfringens, se considera como indicio de contaminacin por heces, y por muchos aos se ha empleado para valorar la calidad del agua. De los organismos indicadores, las bacterias coliformes totales son las que se usan con mayor frecuencia. Este grupo incluye por definicin todas las bacterias aerobias y anaerobias, facultativas, gramnegativas, no formadoras de esporas y con forma de bastn que fermentan lactosa con formacin de gases antes de 48 horas a 35C. El grupo de coliformes se compone de Escherichia coli, enterobacter aerogenes, citrobacter fruendii y bacterias afines.


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Escherichia coli, es el tipo de coliforme ms frecuente y predominante en el intestino humano. En los pases tropicales, E. Coli no es la coliforme intestinal predominante, as que en este caso la prueba de coliforme totales ms que la de fecales, es la medida ms til de la contaminacin. El recuento de indicadores bacterianos se lleva a cabo por medio de dos mtodos alternativos: la tcnica de fermentacin en tubos mltiples, tambin llamada procedimiento del nmero ms probable o NMP, y el mtodo de la membrana filtrante o mtodo MF. 1.1.7 Parmetros de calidad permisibles. La calidad de las aguas negras que se descarguen al alcantarillado sanitario as como el efluente proveniente de las mismas a los cuerpos receptores no deber sobrepasar los valores lmites que se sealan a continuacin: Tabla 2.1.2 PARAMETROS DE CALIDAD PERMISIBLES Parmetro Valor Lmite de descarga al

Alcantarillado (mg/lt) Valor Lmite de descarga al Cuerpo receptor

Slidos Totales 500 Voltiles 350 Fijo 150 Suspendidos 300 30 mg/lt mx Voltiles 250 Fijo 50 Disueltos 200 Voltiles 100 Fijo 100 Sedimentables 8 DBO a 5 das y 20 200 30 mg/lt mx Oxgeno consumido 75 Nitrgeno Total 50 Orgnico 20 Amonaco 30 Nitritos (N02) 0.05 Nitratos (N03) 0.02 Cloruros 100 Alcalinidad (como CaCO3) 100 Grasas 20 Temperatura 27C PH (unidades) 6.5-7.5 Coliformes Fecales ------ 200mg/100ml mx Fuente: Normas Tcnicas del ENACAL


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En general, se requerir un tratamiento correctivo a las aguas residuales previo a su descarga a la red pblica de alcantarillado sanitario, cuando la calidad del flujo puede causar: a.- Alteracin de la capacidad hidrulica de las tuberas.

b.- Fuego o explosin en las tuberas o en cualquier parte de las instalaciones sanitarias

c.- Corrosin de las tuberas o daos a las junturas. d.- Inhibicin parcial o total de los procesos de tratamiento. De conformidad a lo anterior, queda estrictamente prohibido descargar a la tubera:

a.- Aguas provenientes de drenajes superficiales (aguas de lluvias provenientes de techos y patios), sub-superficiales y sub-terrneos. b.- Slidos o substancias viscosas capaces de obstruir el flujo en las tuberas o causar cualquier interferencia a la adecuada operacin del sistema, tales como: arena, cenizas, vidrios, aserrn, lodo, metales, hilazas, plumas, palos, aceites, plsticos, madera, basura, etc. c.- Gasolina, benceno, aceite combustible o cualquier lquido o gas inflamable o explosivo. d.- Los desarrollos industriales, comerciales y pblicos, como: mataderos, textileras, productos qumicos, jaboneras, conservas, etc.; bares, hoteles, restaurantes, etc.; clnicas, dispensarios mdicos y hospitales, que descarguen substancias que puedan resultar perjudiciales a las instalaciones sanitarias y al personal de servicio. Sin embargo, si ello ocurre, debern presentar anualmente a la Divisin de Operacin y Mantenimiento, muestras qumicas del efluente realizadas por un laboratorio competente, a fin de regular la calidad de las aguas servidas.

1.1.8 Tipos de Sistemas de Alcantarillado. Existen dos tipos de sistemas de alcantarillado, los de aguas negras o sanitarios y los de aguas de lluvia o pluvial; dependiendo del tipo de agua que lleven pueden ser: Sistema Unitario: Cuando las aguas negras y las aguas de lluvia se drenan conjuntamente, se disean y construyen colectores que denominamos sistema unitario, mixto o combinado. Sistema Separado: Un Sistema separado contempla una red de alcantarillas para conducir las aguas negras y otra red de tuberas que conjuntamente con las estructuras especiales de recoleccin conducirn exclusivamente aguas de lluvia.


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Los alcantarillados sanitarios tambin se pueden clasificar de acuerdo a ciertos criterios de diseo que los diferencian unos de otros; los utilizados en este diseo son: 1.- Alcantarillados Sanitarios Convencionales 2.- Alcantarillados Sanitarios Simplificados 1.2 Redes de Alcantarillado Convencional. Este sistema es el ms usado debido a su fcil diseo y debido tambin a caractersticas especiales como disponibilidad de materiales en el mercado local, fcil colocacin, flexibilidad de acuerdo al rea geogrfica, disponibilidad en cualquier dimetro, etc., sin embargo, debido a lo costoso de su construccin se han venido empleando distintos mtodos de transporte de aguas negras en cuanto a diseo y menor costo de construccin se refiere. Debido a lo costoso que resulta muchas veces la construccin de estos sistemas convencionales, el espritu del diseo ser el de proveer un sistema netamente por gravedad. Las partes de la red de alcantarillado convencional son las siguientes: Componente de un Sistema de Alcantarillado Sanitario:

- Conexin domiciliar (Albaales):

Se denominan as a los componentes que recolectan las aportaciones de aguas residuales de una casa o edificio y las entregan a la red municipal.

- Conductos (atarjeas, sub-colectoras, principales, interceptoras y evacuadoras)

Atarjeas o cabeceros: son las tubera de dimetro mnimo dentro de la red que se instalan a lo largo de los ejes de las calles de una localidad y sirven para recibir las aportaciones de los albaales. Sub-colectores: son los conductos que reciben las aportaciones de aguas residuales provenientes de las atarjeas y, por lo tanto, un dimetro mayor. Sirven tambin como lneas auxiliares de los colectores. Colectores: son lneas o conductos que se localizan en las partes bajas de la localidad. Su funcin es capturar todas las aportaciones provenientes de subcolectores, atarjeas y descargas domiciliares. Emisor: es un conducto comprendido entre el final de la zona de una localidad y el sitio de vertido o en este caso, Planta de tratamiento. Su funcin es transportar la totalidad de las aguas captadas por el resto de la red de alcantarillas.


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- Pozos de visita: estructura compuesta de un cono excntrico y base cilndrica que permiten acceso a los colectores para labores de mantenimiento.

- Estaciones de bombeo

Estas se requieren cuando se necesita elevar el agua residual que se encuentra en una cota inferior a otra superior, siempre y cuando sea estrictamente necesario, ya que por lo general son muy costosas econmicamente hablando.

- Tratamiento

El objetivo del tratamiento y disposicin de las aguas residuales es el de remover material orgnico y eliminar agentes productores de enfermedades y adems, proteger la calidad de los recursos hdricos de una regin, nacin o continente. Entre los tipos de tratamiento se destacan las rejas, trituradores, tanques spticos, tanques inhoff, lagunas de estabilizacin, lodos activados, aeracin extensiva, filtros biolgicos entre otros.

- Disposicin final: una vez sometidas a tratamiento, quitndole su poder nocivo, las aguas residuales se podrn verter a corrientes naturales (arroyos, ros, lagos o mar) o en su caso usarlas para riego agrcolas, riego de parques y jardines o canalizarlas hacia industrias.

1.3 Redes de Alcantarillado Simplificadoi. Las redes de alcantarillado simplificado (RAS) estn formadas por un conjunto de tuberas y accesorios que tienen la finalidad de colectar y transportar los desages para su disposicin. Las RAS difieren de los alcantarillados convencionales en la simplificacin y minimizacin del uso de materiales y en los criterios de construccin. Las principales diferencias de las RAS con los alcantarillados convencionales son las siguientes:

Se disean a partir de las conexiones domiciliares. Su profundidad de excavacin es reducida. Por ese motivo, las tuberas se proyectan

por zonas verdes o peatonales para evitar zonas vehiculares que exigiran la proteccin de la tubera contra choques mecnicos. En algunos casos se proyectan redes dobles.

Su perodo de diseo es ms corto y se puede construir por etapas. Se dimensionan de acuerdo al consumo per cpita y a las condiciones socio

econmicas de la poblacin. Se controla la sedimentacin en la tubera con el concepto de fuerza de arrastre, que

resulta ms prctico que controlar la sedimentacin a travs del criterio de una velocidad mnima nominal.

Se requieren menos pozos de registro y el costo de estas estructuras es reducido.

i Ing. Roberto Mejia; Universidad de Antioquia, Colombia. Setiembre 1993


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Utiliza tuberas con uniones elsticas a fin de disminuir la infiltracin. El tirante relativo (h/d) debe ser menor o igual a 0.8 con el fin de no aumentar el

dimetro de tubera y permitir la libre circulacin de gases. Acepta un dimetro mnimo de 100 mm.

Innovaciones de diseo. La tensin de arrastre (O) es el esfuerzo tangencial unitario ejercido por el lquido sobre el colector y sobre el material en l depositado. Tambin se le considera como la fuerza de arrastre dividida por el rea sobre la cual acta. La fuerza de arrastre es el componente tangencial del peso del lquido que se desplaza en un plano inclinado. Para considerar la porcin del lquido contenido en un tramo de longitud L, se aplica la siguiente frmula: Ft = 1000 * R * I en donde R= radio hidrulico en m, e I = pendiente en m/m Es importante anotar que este radio hidrulico debe ser el radio hidrulico real y no el que corresponde al flujo nominal a tubo lleno. Para que no se presente sedimentacin en las tuberas el valor de la fuerza de traccin es de 0.15 kg/m2 para la remocin de partculas hasta de 2 mm de dimetro.

Cuando no se desee disear con el criterio de fuerza de arrastre, puede evitarse la sedimentacin controlando la velocidad del flujo real y no la velocidad nominal o a tubo lleno; esta velocidad puede fijarse en un valor de 0.3 m/s, pues segn realizados en el Brasil, con valores de 0.3 m/s los colectores no sufrieron ningn dao.

Dispositivos de Inspeccin y limpieza En los alcantarillados convencionales es necesario proyectar pozos de inspeccin en arranques, cambios de pendiente, cambios de dimetro o direccin, en la interseccin de dos o ms colectores y en tramos rectos con longitudes superiores a 100 m. El modelo de estos pozos es similar para cada una de estas condiciones mientras que los alcantarillados simplificados utilizan modelos diferentes para cada caso. Las soluciones propuestas son: Situacin Solucin Tramo inicial o arranque: Terminal de inspeccin Cambio de pendiente o dimetro: Caja de visita Colector recto largo Tubo de inspeccin vertical Interseccin de colectores Caja de visita. Las soluciones propuestas son ms simples y de menor costo; con los nuevos equipos mecnicos para limpiar alcantarillados, no es necesario que un trabajador baje por un pozo de registro para inspeccionarlos.


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Los costos se disminuyen en un 30% 40% respecto a los costos de alcantarillados convencionales, sin incluir el ahorro de costos por instalaciones de bombeo. Medicin de caudales Para realizar mediciones directas en corrientes superficiales se utiliza cualquiera de los mtodos citados a continuacin que se ajuste a las caractersticas de la corriente: 1.- Medidor Parshall 2.- Vertederos 3.- Velocidad superficial 4.- Correntmetros 5.- Estaciones de aforo 6.- Trazadores qumicos. Para conocer el caudal que se pasa a las Lagunas de Estabilizacin se har uso de los medidores conocidos con el nombre de Canaletas Parshall. Este dispositivo permite la medicin de caudales principalmente en canales. Es un sistema muy prctico debido a su sencillez de construccin y operacin, ya que se trata de un elemento de proporciones estandarizadas; con una o dos lecturas es posible obtener el caudal. Por otra parte, debido a su diseo, no es posible la acumulacin de sedimentos en ningn punto del medidor que puedan obstaculizar o alterar las mediciones, lo cual lo hace ideal para el caso de aguas con mucho material sedimentable. Existe una gran variedad de materiales de construccin del medidor Parshall, como concreto, mampostera, acrlico y materiales sintticos. En este caso se har de concreto. Este medidor consiste en una reduccin gradual de la seccin hasta llegar a la garganta, en donde se debe desarrollar un flujo crtico; posteriormente hay una ampliacin gradual hasta llegar al ancho original del canal. La seleccin del medidor ms adecuado se hace teniendo en cuenta el caudal y el ancho del canal. Es recomendable en general tomar el ancho de la garganta como 1/3 a del ancho del canal. El intervalo de medicin de caudales para cada canaleta es el siguiente: Tabla 2.1.2

Ancho de la garganta Q (lps) Sistema ingls Centmetros Mnimo Mximo

3 7.6 0.85 53.8 6 15.2 1.52 110.4 9 22.9 2.55 251.9 1 30.5 3.11 455.6

1 45.7 4.25 696.2 2 61.0 11.89 936.7 4 122.0 36.79 1921.5 6 183.0 74.40 29290


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1.4 Elementos a tomar en cuenta en el Diseo de un Sistema de

Alcantarillado Sanitario. 1.4.1 Perodo de Diseo El perodo de diseo se estima en base a factores que inciden en la capacidad y buen funcionamiento del sistema, estos factores son: - Vida til de los elementos que componen el sistema - Tasa de crecimiento de la poblacin - Capacidad de poblacin del rea de estudio. - Funcionamiento del sistema en sus primeros aos de vida. - Posibilidad de Financiamiento y tasas de inters. 1.4.2 Determinacin de la Poblacin futura Existen tres parmetros para determinar la poblacin futura: 1.- Conocer la poblacin actual. 2.- Ritmo de crecimiento histrico 3.- Nivel socioeconmico. Para la determinacin de la tasa de crecimiento a utilizar se recab informacin en el Instituto Nacional de Estadsticas y Censos INEC-95, pero tambin se cont con la informacin que brind el Censo Poblacional realizado en la ciudad.

Las tasas de crecimiento se determinaron con el Modelo Geomtrico. Este se basa

en que el crecimiento de la poblacin es proporcional al tamao de la poblacin en un determinado tiempo.

Se us este mtodo tambin debido a que en toda poblacin cada generacin brinda

individuos que se multiplicarn cada cual por su cuenta y estos a su vez crean generaciones que se reproducen de manera similar, por lo que el crecimiento poblacin se asemeja a una progresin geomtrica en la que cada cifra anterior cuenta y a partir de sta se calcula la siguiente. La frmula utilizada fue la siguiente:

rg = n

PoPn /1

1 rg= tasa de crecimiento geomtrico

Pn=poblacin mayor de ltimo censo Po= poblacin menor .n = ao ltimo censo ao poblacin menor = t2-t1

Por otra parte, el crecimiento de la poblacin depende de los factores econmicos, polticos y sociolgicos. Para su determinacin se emple la siguiente frmula:


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Pf = Po (1 + rg)n

Pf= poblacin al final del perodo de diseo Po= poblacin actual n =perodo de diseo en aos rg= tasa de crecimiento geomtrico 1.4.3 Cantidad de Aguas negras a) Notas Generales La cantidad de aguas negras, depende de la poblacin servida con agua potable y de la fraccin de agua consumida que se vierte en el sistema de saneamiento. Es menor que la cantidad de agua suministrada a causa de: prdidas en las tuberas, riego de jardines, agua consumida en los procesos industriales y consumo no descargado.

Se considera aproximadamente un 80% de la Dotacin domstica de agua potable. La dotacin que se considera para el diseo del sistema de Alcantarillado Sanitario es un poco mayor a la que se considera en el diseo del sistema de Abastecimiento de Agua Potable debido a que en el futuro, la poblacin probablemente usar instalaciones sanitarias, tales como inodoros, lavamanos, urinarios, baeras, y en algunos casos trituradoras de basura y comida, as como lavadoras, las cuales generalmente gastan mucho agua.

Por otra parte debemos considerar las aportaciones de los abastos particulares, conexiones ilcitas y aguas de infiltraciones. b.) Fluctuaciones de Caudal La cantidad de agua vara de estacin a estacin, de da a da, y de hora a hora; de all que existen 3 tipos de aportes: el promedio, el mnimo y el mximo. Gasto promedio. Bajo este concepto se consideran los aportes sealados en las Normas Tcnicas del ENACAL, reducidos en un 20%. Qprom = Dotacin * poblacin * 0.80 Gastos mximos y mnimos El mximo y el mnimo son los factores que regulan el clculo de la capacidad de los conductos, ya que estos deben ser suficientes para conducir el gasto mximo y deben de construirse con una pendiente tal que no halla sedimentacin durante los perodos de gastos mnimos.


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Puesto que las descargas de aguas negras de viviendas y edificios se pueden

producir de forma simultnea, el diseo de las alcantarillas sanitarias debe permitir el manejo del flujo mximo. Para encontrarlo se emple la relacin de Harmon:

H = 1 +p+4

14 p= poblacin en miles

Qmx = H * Qprom H= factor de Harmon. Es un factor, con base en la poblacin, que relaciona empricamente el gasto mximo y el promedio, establecido segn Normas Tcnicas del ENACAL entre 1.5 y 3. El gasto mnimo est representado por la siguiente expresin: Qmn = Qprom / 3. Gastos de infiltracin El gasto de infiltracin, justificado por la presencia de agua de origen pluvial que puede introducirse en las tapas de los pozos de visitas as como en las tuberas, tiene el siguiente valor : Qinf = 2500 gal / ha * da. Se utilizar slo en las tuberas de concreto. Otro gasto que puede influir es el gasto por conexiones ilegales, dndose el siguiente valor: 30 gal/ hab/ da consumido Caudales de diseo

Finalmente se establece el caudal de diseo: Qd = Qmx + Qinf

c) Hidrulica de Alcantarillas

Las tuberas donde los caudales fluyen por gravedad se disean como conductos sin

presin, es decir como canales abiertos. Sin embargo, donde es imposible el drenaje por gravedad, las tuberas se disean como tuberas a presin.

Ecuacin de continuidad. Frmula de Manning Q= V * A V = (R2/3S1/2)/ n

Q= caudal a tubo lleno en m3/s V = velocidad de escurrimiento a tubo lleno en m/s .n = coeficiente de Manning, para PVC es de 0.010 y para concreto es de 0.013 A= rea de la seccin transversal en m2 R= radio hidrulico = (A/P) ; P= permetro mojado; S= pendiente hidrulica


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Velocidad de flujo

Se refiere a la velocidad media con que fluye el agua bajo condiciones de un canal; sta es aproximadamente el 85% de la mxima y ocurre a 0.20 y 0.80 de la altura de agua. La velocidad mnima se establece en 0.60 m/s trabajando a seccin llena y una velocidad mxima de 3 m/s para sistema convencional. Para sistema simplificado se usa una velocidad mnima de 0.3 m/s y de 4 m/s para la velocidad mxima.

Dimetro mnimo El dimetro mnimo es de 6 (150mm) para las alcantarillas de las calles y de 4 (100mm) para las conexiones domiciliares en el sistema simplificado. Se usan dimetros mnimos de 8 (200mm) para el sistema convencional, sin embargo en casos justificados se puede usar tubos de 6 de dimetro, si las condiciones tcnicas lo permiten.

Relacin Dimetro Tirante Los tirantes se miden sobre el eje vertical de la tubera, relacionndose con el dimetro de la tubera as:

0.20 = d/D, Mnima y 0.80 = d/D, Mxima para sistema simplificado 0.80 =d/D para sistema convencional.

Donde, d= tirante o profundidad de flujo, medido desde el invert del tubo hasta la superficie del lquido.

D = dimetro de la tubera. El rea no ocupada por el flujo, servir para la ventilacin, movimiento de gases y flujos excepcionales no previsibles.

Cambio de dimetro El dimetro de cualquier tramo de tubera ser igual o mayor que el del tramo anterior y por ningn motivo menor.

Pendiente mnima

Para el sistema convencional, la pendiente longitudinal mnima es aquella que sea suficiente para producir una velocidad media de 0.60 m/s a tubo lleno.


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Las pendientes mnimas recomendables para las tuberas de concreto son: Tabla 2.1.3

La pendiente mnima para el sistema simplificado se calcula para la velocidad mnima, con la frmula I=0.00004Q^2/3, segn normas ENACAL. I= pendiente en m/m y Q en m3/s

Pendiente mxima En el sistema convencional, es aquella que produzca una velocidad no mayor de 3m/s. Las pendientes mximas recomendables para tuberas de concreto son: Tabla 2.1.4

La pendiente mxima para el sistema simplificado se calcula para la velocidad mxima, con la frmula I=0.254*Q^2/3, segn normas ENACAL. I= pendiente en m/m y Q en m3/s

Fuerza de Traccin Para el sistema simplificado, se introduce esta condicin de trabajo hidrulico de la tubera, que es la presin fsica ejercida por el agua sobre la pared del tubo, es tangencial y esto garantiza la auto limpieza de las tuberas cuando es mayor 0.15 kg/m2 y se calcula con la frmula: Ft = 1000 * R * I en donde R= radio hidrulico en m, e I = pendiente en m/m Prdidas de carga adicional El empate de las colectoras en los pozos de visita se realiz mediante el criterio de Cota Clave (cota superior de la tubera o corona); este criterio es empleado para empatar tuberas con dimetros inferiores a 36 (910mm). La prdida de energa debido al cambio de seccin se toma en cuenta dejando una cada en la clave o corona, Hc, segn el dimetro del colector de salida (D2) : D2 < 24 (610mm) Hc = ( D2 - D1) . 24 < D2 < 36 Hc = ( D2-D1)

Dimetro (pulg) Pendiente (%) 6 (150mm) 1.00 8 (200mm) 0.50

10 (250mm) 0.28 12 (300mm) 0.22 15 (380mm) 0.15 18 (450mm) 0.12 21 (530mm) 0.10 24 (610mm) 0.08 30 (760mm) 0.05

Dimetro (pulg) Pendiente (%) 8 (200mm) 8.0

10 (250mm) 6.5 12 (300mm) 5.0 15 (380mm) 3.7 18 (450mm) 3.1 21 (530mm) 2.3 24 (610mm) 1.8


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Cobertura sobre las tuberas Se deber mantener una cobertura mnima de 1.20 para el sistema convencional y de 0.90m para el sistema simplificado sobre la corona de las tuberas en toda su longitud. Pozos de visita

En el sistema Convencional se deben usar pozos de visita en los puntos de convergencia de dos o ms lneas de tuberas, en el extremo de cada lnea, cambios de pendiente, dimetro o alineaciones. Se deber tener una separacin mxima de 100m para alcantarillas de 15 (380mm) y menores y de 120m para alcantarillas de 18 (450mm) de dimetro y mayores. Existen en el proyecto algunas alteraciones justificadas para el no cumplimiento de este requisito, las cuales son de orden topogrfico. Para el sistema simplificado se cuenta en vez de pozos de visita, con cajas de registro y tubos verticales de inspeccin. Pozos de Visita de cada Estos se debern utilizar cuando el fondo de la alcantarilla entrante est a ms de 60cm por encima del fondo del pozo de visita, para el sistema convencional. Determinacin de Relaciones entre los elementos hidrulicos Se utiliz el diagrama de caudal parcialmente lleno, denominado Curva del Banano. Los elementos considerados son el dimetro, el caudal, la velocidad y el gradiente. 1.4.4 Elementos del Diseo de Estaciones de Bombeoi Cuando por condiciones topogrficas un sector determinado de la red de aguas servidas no puede ser drenado por gravedad hacia el sistema de tratamiento, es necesario utilizar una estacin de Bombeo. En el presente trabajo se contemplaron las posibles alternativas para que el sistema funcionara todo por gravedad, pero se presentaron situaciones que desde el punto de vista tcnico y econmico eran insalvables, por lo que se decidi la utilizacin de estaciones de bombeo en los lugares necesarios. En el diseo de la estacin se contempla:

1) Accesorios y dispositivos necesarios para el acondicionamiento del lquido, previo a su bombeo.

2) Los equipos requeridos (Bomba y motor) 3) Diseo del pozo colector y accesorios complementarios 4) Edificacin y su apariencia externa.

i Apuntes de Ingeniera Sanitaria I, Ing. Mara Elena Baldizn.


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.- Dispositivos accesorios Las aguas residuales ordinariamente contienen materias en suspensin como papeles, vidrios, hojas, grasas, latas, trapos y en ocasiones objetos metlicos, por lo cual es muy conveniente acondicionar esta aguas antes de su bombeo con el objeto de proteger el equipo. Los accesorios son los siguientes:

Rejillas Trituradores Desarenadores Vlvulas supresoras del golpe de ariete Vlvulas de retencin o vlvula de check.

.- Equipos : Bomba y motores En los sistemas de aguas negras se utilizan principalmente bombas centrfugas: Bombas Sumergibles: cuando el acoplamiento entre el motor y la bomba permite la sumersin de ambos. Pueden estar sumergidas en el pozo colector (bomba de pozo hmedo), ubicadas en un pozo seco (bomba de pozo seco) o se ubican los impulsores bajo el nivel del agua y la bomba en un pozo adyacente (bomba de pozo hmedo-seco). Bombas Verticales : tipo hmedo en los que los impulsores son accionados a travs de un eje que va hasta el motor ubicado sobre el pozo hmedo. Bombas Horizontales: albergadas en un pozo seco al lado de un pozo hmedo en el cual la boca de succin est conectada a la bomba a travs de tuberas y accesorios que atraviesan la pared. La seleccin del equipo de bombeo depender del rea disponible, las facilidades del personal especializado en mantenimiento y las caractersticas del sistema en cuanto al caudal, variacin del mismo, eficiencia de los equipos, disponibilidad en la zona de energa, etc. Pozos colectores

El pozo colector puede ser del tipo hmedo o del tipo que contempla el pozo hmedo y seco. Cualquiera que sea el tipo considerando la determinacin de la capacidad depende del caudal y del perodo de retencin recomendado, ya que este deber ser tal que las condiciones se mantengan aerbicas en las aguas y no se permita la septizacin. Se recomienda un tiempo de retencin < de 30 minutos. As mismo tomando en cuenta las variaciones de caudal y los inconvenientes que resulta de tener equipos de bombeo y arranques frecuentes.

La capacidad de la bomba debe cumplir con la condicin de mximo caudal C=

Qmx. El pozo recolector debe disearse con cierto volumen V capaz de controlar las variaciones de caudal Q.


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Debe disponerse de un abastecimiento de agua a presin de la red pblica de agua potable para fines de limpieza. Cada estacin de bombeo deber precederse por una lnea de rebose o alivio conectada al alcantarillado pluvial o a cauces vecinos que permita la eventual limpieza del pozo de recepcin. Desage: Deben tomarse las medidas necesarias para desaguar al pozo seco de las aguas procedentes de los escapes y desages, mediante el uso de una bomba achicadora (sump pump) con tubo de descarga encima del nivel de sobrecarga del pozo de succin. Se puede conectar esta bomba al pozo de succin para que en determinado momento funcione como bomba auxiliar. Vlvulas y ventilacin: En las lneas de succin y de descarga de cada bomba deben instalarse vlvulas de compuerta. En cada lnea de descarga, entre la bomba y la vlvula de compuerta se deber instalar una vlvula de retencin. Las estaciones de bombeo debern tener ventilaciones adecuadas. Abastecimiento de energa:

La energa deber provenir por lo menos de 2 fuentes independientes y deber instalarse equipos de emergencia (plantas elctricas) para producir energa en los casos de fallas del abastecimiento general. En estaciones grandes debern instalarse dispositivos para la medida de la descarga y del consumo de energa. .- Lneas de Conduccin de aguas servidas por bombeo

El diseo de una lnea de conduccin por bombeo es similar al diseo de una lnea de conduccin de agua potable, ya que ambas trabajan a presin y atienden por lo tanto consideraciones especiales, las cuales estn relacionadas con las caractersticas de los equipos de bombeo, las variaciones de caudal, las caractersticas de la tuberas, sus coeficientes de friccin y velocidades de arrastre de sedimentos.

La tubera debe ser capaz de transportar el gasto mximo esperado para el perodo

de diseo o el caudal mximo de bombeo. La velocidad de arrastre tanto en las alcantarillas como en las lneas de conduccin se deben procurar para que no ocurran sedimentaciones de material slido.

Es recomendable colocar vlvulas de aire en los puntos altos de la lnea de bombeo

as como los accesorios para eliminar las sobrepresiones (golpe de ariete).


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1.5 Sistema de Tratamiento y Disposicin de Aguas Residuales El problema de disponer de las aguas negras fue imponindose debido al uso del agua para recoger y arrastrar los productos de desecho de la vida humana. A medida que fue creciendo la poblacin urbana, con el proporcional aumento de volumen de aguas negras y desechos orgnicos, result que todos los mtodos de disposicin eran tan poco satisfactorios (defecar al aire libre, enterrar las heces, letrinas) que se hizo imperativo tomar medidas esenciales para remediarlos y se inici el desarrollo de los mtodos de tratamiento, antes de la disposicin final de las aguas negras. 1.5.1 Objetivos del Sistema de Tratamiento Los objetivos que hay que tomar en consideracin en el tratamiento de aguas negras incluyen:

1.- La conservacin de las fuentes de abastecimiento de agua para uso domstico. 2.- La prevencin de enfermedades. 3.- La prevencin de molestias tales como los olores provenientes de aguas sucias si

Monografia Total Sistema Alc. Juigalpa

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