Segunda Actividad Complementaria Antonio Caballero D7301110

Propósito

Aplicar los conceptos de diseño para el desarrollo de un proyecto de planta de tratamiento

para agua potable.

Proceso metodológico

- Escoger una población pequeña que no cuente con planta de tratamiento para agua

potable o donde su operación sea deficiente.

- Recopilar información básica de la población, demografía, pluviometría, datos de censo,

educación, entre otros.

- Identificar la fuente de abastecimiento y calidad del agua a tratar.

- Realizar los cálculos de población, volumen de agua a tratar y periodo de diseño.

El municipio a escoger en este caso fue el de Santa Lucía, un Municipio que se encuentra

ubicado en el Departamento del Atlántico, tiene una extensión total de 84 km la cual 82

km es su área rural y 2 km es su área urbana, el municipio limita al norte con los

municipios de Campo de la Cruz y Manatí, al sur oeste con el Canal del Dique y el

Departamento de Bolívar, al occidente con el municipio de Manatí y el Canal del Dique,

al oriente con municipio de Campo de la Cruz y Suan.

Tiene una temperatura promedio de 28º C, una distancia de 79,2 km de la capital del

departamento, se encuentra a 8 metros sobre el nivel del mar.

Demografía

De acuerdo con Los censos realizados por el DANE, en el 2.005 el municipio obtuvo

una población de 11.947 habitantes y de acuerdo con las últimas estadísticas en el año

1993 fueron 9420 y en el año 1985 fue de 7725 habitantes.

Hidrografía

En su territorio el municipio de Santa Lucía, cuenta con una importante arteria fluvial del

Departamento del Atlántico como lo es el Canal del Dique, el cual lo baña por un lado de

toda su extensión. Igualmente en él se halla localizado el Distrito de Riego Suan – Santa

Lucía, el cual fue concebido inicialmente para una cobertura de 3.000 Ha. de las cuales

sólo se utiliza el 55% de su potencial, es decir, se irrigan solamente 1.600 Ha. del área

rural, el sistema se abastece del Río Magdalena.

Suelos

Santa Lucía se caracteriza por tener terrenos bajos como casi toda la rivera del canal del

Dique, siendo estas tierras planas, cenagosas y de tipo arcilloso.

En el perímetro urbano existen pendientes muy bajas cuya menor altitud está hacia el

norte. Las diferencias de nivel están entre 0 y 2.5% lo que dificulta el desalojo natural de

aguas lluvias.

La carretera Municipal que de Santa Lucía comunica con Manatí y Calamar sobrepasa los

3 metros de altura con respecto a los planos de inundación.

Relieve

En el municipio de Santa Lucía, al igual que en todo el sur del Atlántico la forma de los

relieves existentes, son: Niveles hidráulicos como llanuras aluviales, planos de inundación

de formación reciente, ciénagas, afloramiento rocosos y planos de inundación

Economía

Las principales actividades económicas del municipio de Santa Lucia son.

• Sector Agrícola

• Sector Pecuario

• Pesca

• Comercio

Educación

En el Municipio de Santa Lucia existe un colegio Completo en el casco Urbano , con tres

sedes educativas que desarrollan la educación formal en cuatro Niveles así:

Preescolar, Básica Primaria, básica Secundaria y educación Media, con una población

estudiantil de 2.508 estudiantes

Acueducto

El municipio abastece su acueducto con aguas del Canal del Dique; cuentan con una

planta de tratamiento y dos tanques, uno elevado con capacidad de 150 m3, el cual no

funciona y está en pésimas condiciones de servicio; otro, subterráneo, con capacidad de

240 m3, para un total de 390 m3. Esta planta abastece, también, al corregimiento de

Algodonal.

Calidad del agua

Variables Unidades Medición

pH Uni pH 7,75

T muestra °C 22,4

T ambiente °C 29

Conductividad μS/cm 200

Turbidez NTU 229

Alcalinidad Total mg CaCO3/L 109

Bicarbonatos mg CaCO3/L 109

Dureza total mg CaCO3/L 194

Nitrógeno Amoniacal mg N/L 6,16

Nitritos mg N/L N.D.

Nitratos mg NO2/L N.D.

Fosfatos mg PO4/L 1,43

Fosforo total mg P/L 1,27

Variables Unidades Medición

Oxigeno disuelto mg O2/L 7

DQO mg O2/L < 15

DBO5 mg O2/L < 4,73

Sólidos totales mg/L 519

Sólidos suspendidos totales mg/L 301

Sólidos disueltos mg/L 218

Coliformes Totales NMP/100 ml 2300

Coliformes fecales NMP/100 ml 780

Recuento Heterótrofo en placa UFC/1 ml 430

Sulfatos mg SO4-2/L ND

Hierro mg Fe/L 0,2

De acuerdo a la calidad del agua y a lo mencionado en la resolución 2115/07, es

necesario realizarle un tratamiento al agua para garantizar que sea apta para el consumo

humano.

Cálculo de la población

De acuerdo con los censos realizados por el DANE, en el 2.005 el municipio

obtuvo una población de 11947 habitantes y de acuerdo con las últimas

estadísticas en el año 1993 fueron 9420 y en el año 1985 fue de 7725

habitantes.

1986---7725

1993---9420

2005---11947

El municipio de Santa Lucia tiene un crecimiento del número de habitantes

independiente del área de la población, no hay un desarrollo económico

significativo. Temp 28°

Y según lo analizado en las graficas anteriores los sistemas que se encuentran en

la unidad son el lineal y el logarítmico pero como mencionan los autores el método

lineal no es muy recomendado debido es un método completamente teórico y rara

vez se da el caso de que una población presente este tipo de crecimiento, se toma

en este caso un crecimiento logarítmico.

Integrando la ecuación entre dos períodos de tiempo cualesquiera se tiene: Ln P2 – Ln P1 = Kg (T2-T1)

Kg = ( Ln Pcp – Ln Pca)/ Tcp- Tca

Donde el subíndice cp corresponde al censo posterior y el subíndice ca al censo

anterior.

La aplicación de este método requiere el conocimiento de por lo menos tres

censos, ya que al evaluar un Kg promedio se requiere de un mínimo de dos

valores de Kg.

Reemplazando el valor promedio de Kg obtenido de la ecuación (4.6) en la

ecuación (4.5), la ecuación de proyección de la población será:

Ln Pf = Ln Pci + Kg (Tf – Tci )

)( if TTk

if ePP

Hallar K entre 1985 y 1993

0247.019851993

)7725()9420(1

LnLnk

Hallar K entre 1993 y 2005

0198.019932005

)9420()11947(1

LnLnk

Hallar K entre 1985 y 2005

0256.019852005

)7725()11947(1

LnLnk

023.03

0256.00198.00247.0

3

321

KKK

kq

)( if TTk

if ePP

Población futura a 25 años, a partir de 2014

)20052039(023.011947

ePf

habPf 3768.26486

EL NIVEL DE COMPLEJIDAD según la norma RAS titulo A.31 y según la tabla de

la tabla de asignación del nivel de complejidad el nivel es MEDIO ALTO

DOTACIÓN

LA DOTACION NETA de complejidad según la tabla B 22 según el nivel de

complejidad Medio Alto es de 130 L/hab/día

La variación de la dotación neta según el clima y el nivel de complejidad son del

15% según la tabla B2.3

Debe establecerse un nivel de perdida por aducción antes de llegar a la planta de

tratamiento el cual debe ser inferior al 5%. Y tomaremos un 4%

130 * 0.15 = 19.5 L/hab/día corrección por clima

130 * 0.04 = 5.2 L/hab/día perdida por aducción

Entonces (19.5 +5.2) = 24.7

Ya corregida la notación neta es de 154.7 L/hab/día

Porcentaje máximo admisible de perdida técnico para el cálculo de la dotación

bruta es del 25% según la tabla B 2.4

DOTACION BRUTA

D bruta = diahabltsdiahablts

P

dneta./2.206

25.01

./7.154

%1

DEMANDA

Caudal Medio diario

Qmd = sldbrutapf

/21.6386400

2.206*3768.26486

86400

*

CORRECCIÓN POR NECESIDAD DE LA PLANTA (3%)

Corrección = Qmd × (3%)

Corrección = 63.21× 0.03 = 1.8963 l/s

Corrección = 1.89 l/s + 63.21 l/s = 65.10 l/s

CAUDAL MAXIMO DIARIO

K1 = 1.20 SEGÚN LA TABLA B.2.5

QMD = Qmd * K1

QMD = 65.10 * 1.20 = 78.129 l/s

CAUDAL MAXIMO HORARIO red secundaria

K2 = 1.45 según la tabla B.2.6

QMH = QMD * K2

QMH =78.129 * 1.45 = 113.28 l/s.

Para determinar el parámetro de diseño se utiliza la tabla B.4.2 del RAS la cual nos da el

periodo de diseño, y según el nivel de complejidad el periodo de diseño será 25años

La capacidad de diseño: para el nivel Medio alto de complejidad la capacidad de

diseño de la obra de captación debe ser 1.5veces el QMD = 117 L/s

- Realizar los cálculos correspondientes a los procesos unitarios necesarios físicos,

químicos y biológicos que se requieran para que el agua sea apta para el consumo

humano (cribado, sedimentación, flotación, filtración, coagulación, floculación, intercambio

iónico, absorción, aireación, desinfección, recarbonatación y desalinización).

En la transferencia de sólidos se consideran los procesos de cribado, sedimentación,

flotación y filtración.

Cribado o cernido Consiste en hacer pasar el agua a través de rejas o tamices, los cuales retienen los sólidos de tamaño mayor a la separación de las barras, como ramas, palos y toda clase de residuos sólidos. También está considerado en esta clasificación el microcernido, que consiste básicamente en triturar las algas reduciendo su tamaño para que puedan ser removidas mediante sedimentación. Sedimentación Consiste en promover condiciones de reposo en el agua, para remover, mediante la fuerza gravitacional, las partículas en suspensión más densas. Este proceso se realiza en

los desarenadores, presedimentadores, sedimentadores y decantadores; en estos últimos, con el auxilio de la coagulación.

Flotación El objetivo de este proceso es promover condiciones de reposo, para que los sólidos cuya densidad es menor que la del agua asciendan a la superficie de la unidad de donde son retirados por desnatado. Para mejorar la eficiencia del proceso, se emplean agentes de flotación. Mediante este proceso se remueven especialmente grasas, aceites, turbiedad y color. Los agentes de flotación empleados son sustancias espumantes y microburbujas de aire. Filtración Consiste en hacer pasar el agua a través de un medio poroso, normalmente de arena, en el cual actúan una serie de mecanismos de remoción cuya eficiencia depende de las características de la suspensión (agua más partículas) y del medio poroso. Este proceso se utiliza como único tratamiento cuando las aguas son muy claras o como proceso final de pulimento en el caso de aguas turbias. Los medios porosos utilizados además de la arena que es el más común son la antracita, el granate, la magnetita, el carbón activado, la cáscara de arroz, la cáscara de coco quemada y molida y también el pelo de coco en el caso de los filtros rápidos. En los filtros lentos lo más efectivo es usar exclusivamente arena; no es recomendable el uso de materiales putrescibles. En la transferencia de se efectúa mediante procesos de coagulación, precipitación química, absorción e intercambio iónico. Coagulación química La coagulación química consiste en adicionar al agua una sustancia que tiene propiedades coagulantes, la cual transfiere sus iones a la sustancia que se desea remover, lo que neutraliza la carga eléctrica de los coloides para favorecer la formación de flóculos de mayor tamaño y peso. Los coagulantes más efectivos son las sales trivalentes de aluminio y fierro. Las condiciones de pH y alcalinidad del agua influyen en la eficiencia de la coagulación. Este proceso se utiliza principalmente para remover la turbiedad y el color. Precipitación química La precipitación química consiste en adicionar al agua una sustancia química soluble cuyos iones reaccionan con los de la sustancia que se desea remover, formando un precipitado. Tal es el caso de la remoción de hierro y de dureza carbonatada (ablandamiento), mediante la adición de cal. Intercambio iónico Como su nombre lo indica, este proceso consiste en un intercambio de iones entre la sustancia que desea remover y un medio sólido a través del cual se hace pasar el flujo de

agua. Este es el caso del ablandamiento del agua mediante resinas, en el cual se realiza un intercambio de iones de cal y magnesio por iones de sodio, al pasar el agua a través de un medio poroso constituido por zeolitas de sodio. Cuando la resina se satura de iones de calcio y magnesio, se regenera introduciéndola en un recipiente con una solución saturada de sal. Absorción La absorción consiste en la remoción de iones y moléculas presentes en la solución, concentrándolos en la superficie de un medio adsorbente, mediante la acción de las fuerzas de interfaz. Este proceso se aplica en la remoción de olores y sabores, mediante la aplicación de carbón activado en polvo. En la transferencia de gases Consiste en cambiar la concentración de un gas que se encuentra incorporado. en el agua mediante procesos de aereación, desinfección y recarbonatación. Aereación La aereación se efectúa mediante caídas de agua en escaleras, cascadas, chorros y también aplicando el gas a la masa de agua mediante aspersión o burbujeo. Se usa en la remoción de hierro y manganeso, así como también de anhídrido carbónico, ácido sulfhídrico y sustancias volátiles, para controlar la corrosión y olores. Desinfección Consiste en la aplicación principalmente de gas cloro y ozono al agua tratada. Recarbonatación Consiste en la aplicación de anhídrido carbónico para bajar el pH del agua, normalmente después del ablandamiento. Los procesos por los cuales debe pasar son los siguientes:

- Un Punto de captación sobre una fuente superficial, con la instalación de una rejilla

para conseguir el desbaste de los materiales arrastrados

- Desarenador, que son canales en los que se reduce la velocidad del agua,

permitiendo la sedimentación de las partículas más pesadas.

- Filtro de gravas

- Tanque de almacenamiento

- Filtro de arenas y carbón activado, para quitar el sabor, el olor, los nitrógenos y

fósforo.

- Equipo para remover particular inferiores a 5 μ

- Finalmente la cloración

Documento debe contener:

1. Ubicación y descripción de la población (demografía, pluviometría, población).

2. Descripción de la fuente de abastecimiento y la calidad del agua a tratar.

3. Cálculo de población, volumen de agua a tratar y periodo de diseño.

4. Cálculos de los procesos requeridos para el tratamiento según su criterio..

5. Conclusiones

Recursos

Páginas web: www.dane.gov.co, www.acueducto.gov.co.

Material de Estudio.

Indicadores de evaluación

Esta actividad se evaluará con los siguientes criterios:

Calidad de los cálculos realizados, claridad en la descripción de la zona de estudio y sus

variables y conclusiones.

Valor

Esta actividad tiene un peso del 10% y su fecha de entrega es el día 12 de abril de 2014.

Procedimiento para entregar la actividad

Para entregar la actividad desarrollada, presione el botón "Examinar...", ubique el archivo

correspondiente y para terminar presione el botón "Subir este archivo".Nota: Tener en

cuenta la configuración dada por el tutor para las fechas de entrega (en el caso que lo

requiera) "Disponible en", "Fecha de entrega" y el "Tamaño máximo" del archivo a

subir.