MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA DE LA UNE.
1. INFORMACION BASICA DEL PROYECTO
1.1 Ubicación.
El proyecto comprende el sector de la planta de tratamiento actual de la Universidad Nacional de Educación “Enrique Guzmán y Valle” la cual se ubica en la Av. Enrique Guzmán y Valle s/n, la Cantuta, distrito de Lurigancho, provincia de Lima, con un área total de 414,039.70 metros cuadrados.
Para llegar a la UNE se requiere viajar por la carretera central con rumbo hacia la ciudad de Chosica hasta llegar al cruce con la Av. Enrique Guzmán y Valle, que tomando la misma y cruzando el río Rímac se llega a la UNE, todo por vía asfaltada.
1.2 Clima
El clima de la zona es templado, sin humedad y esta soleado casi todo el año.
Esta zona (Chosica), ofrece dos marcadas estaciones: verano e invierno. De abril a octubre con sol dominante y una temperatura promedio de 22Cº y de noviembre a marzo con ligero frío, llovizna y niebla, pero siempre con sol radiante durante el dia.Se dice que el clima es uno de los factores ecológicos que mayor influencia ejerce sobre el suelo, la flora y fauna de allá que el valle se presenta siempre verde y colorido.
1.3 Hidrología
El abastecimiento Superficial estará determinado en gran parte del caudal del río Rimac, en promedio su caudal del Río Rimac en Agosto fue de 19.8 m3/s con una anomalía de +26%, tal como lo muestra la siguiente tabla.
(Ver cuadro)
1.4 Topografía.
La topografía de esta parte de la Universidad es abrupta en la parte superior colindante con la acequia existente y cotas abajo tiene media pendiente hasta llegar a la Av. Enrique Guzmán y Valle, para continuar con una pendiente fuerte hasta llegar a la margen del río Rímac.
La Margen donde se encuentra actualmente la planta de tratamiento es una angosta franja favorable al florecimiento de pastizales. A poco metros comienza el ascenso de las laderas de los cerros; se trata de pendientes muy pronunciadas de aproximadamente 45°. La mayor parte de estas tierras estuvieron cubiertas por una vegetación de tipo boscoso y salvo las zonas más cercanas al río, que fueron explotadas agrícolamente, las partes altas fueron sobretodo aprovechadas para el pastoreo de animales.
Al igual que toda Chosica, la zona goza de muy buen clima pero también se halla a merced de los fenómenos naturales, sobretodo derrumbes o inundaciones, frecuentes en esta región al final del período de lluvias y en particular cuando se producen las alteraciones climáticas generadas por el fenómeno del Niño. En efecto, cada cierto tiempo, durante los veranos australes, las zonas más próximas al río están expuestas al aumento de caudal de éste y por ende a los desbordes de su cauce y la consecuente inundación de las zonas próximas. Los riesgos de deslizamientos en las quebradas que forman los cerros de la zona, también constituyen una amenaza permanente; si bien estos cauces de huayco han sido menos activos últimamente según la evidencia histórica, aunque eso no excluye que existan riesgos potenciales.
1.5 Geología.
El área del estudio está ubicada en el cono de escombros de una quebrada seca en la margen derecha del río Rímac.
La roca de los cerros del área es de tipo granodiorítico y de ella derivan los componentes del cono de escombros. Este cono tiene espesor variable desde 1.00 m en su vértice hasta probablemente 10-15 m en su confluencia con el material del río Rimac y esta compuesto de guijones y bloques de granodiorita con tamaño hasta de 1.20-1.50 m, angulosos y sub-angulosos , en “matriz” de arena gruesa (cuarzosa y micacea) que contiene algo de limo y arcilla. Todos estos materiales son producto de la erosión (meteorismo) que a experimentado la granodiorita y que luego han sido transportados hasta donde se les encuentra, principalmente por acción de la gravedad y eventualmente por agua de lluvia.
Los escombros del área constituyen buen material para la fundación de estructuras y tendido de tuberías.
1.6 Fuentes de Agua.
Sistema de Abastecimiento de Agua Potable Existente
El sistema de abastecimiento de agua potable existente en la Universidad Nacional de Educación “Enrique Guzmán Valle” se realiza con recursos superficiales provenientes de una acequia que corre a lo largo de la cota 870 msnm y con recursos de agua subterránea provenientes de un pozo perforado en el área de la ciudad universitaria. En los siguientes párrafos se hace una descripción de cada uno de los componentes de este sistema.
Línea de Conducción
La línea de conducción está constituida por una canaleta de concreto simple en buen estado con una longitud de aproximadamente 50 m de longitud que conduce el agua de la acequia hacia la Planta de Tratamiento.
El abastecimiento Superficial estará determinado en gran parte del caudal del río Rimac, en promedio su caudal del Río Rimac en Agosto fue de 19.8 m3/s con una anomalía de +26%, tal como lo muestra la siguiente tabla.
(Ver cuadro)
1.4 Topografía.
La topografía de esta parte de la Universidad es abrupta en la parte superior colindante con la acequia existente y cotas abajo tiene media pendiente hasta llegar a la Av. Enrique Guzmán y Valle, para continuar con una pendiente fuerte hasta llegar a la margen del río Rímac.
La Margen donde se encuentra actualmente la planta de tratamiento es una angosta franja favorable al florecimiento de pastizales. A poco metros comienza el ascenso de las laderas de los cerros; se trata de pendientes muy pronunciadas de aproximadamente 45°. La mayor parte de estas tierras estuvieron cubiertas por una vegetación de tipo boscoso y salvo las zonas más cercanas al río, que fueron explotadas agrícolamente, las partes altas fueron sobretodo aprovechadas para el pastoreo de animales.
Al igual que toda Chosica, la zona goza de muy buen clima pero también se halla a merced de los fenómenos naturales, sobretodo derrumbes o inundaciones, frecuentes en esta región al final del período de lluvias y en particular cuando se producen las alteraciones climáticas generadas por el fenómeno del Niño. En efecto, cada cierto tiempo, durante los veranos australes, las zonas más próximas al río están expuestas al aumento de caudal de éste y por ende a los desbordes de su cauce y la consecuente inundación de las zonas próximas. Los riesgos de deslizamientos en las quebradas que forman los cerros de la zona, también constituyen una amenaza permanente; si bien estos cauces de huayco han sido menos activos últimamente según la evidencia histórica, aunque eso no excluye que existan riesgos potenciales.
1.5 Geología.
El área del estudio está ubicada en el cono de escombros de una quebrada seca en la margen derecha del río Rímac.
La roca de los cerros del área es de tipo granodiorítico y de ella derivan los componentes del cono de escombros. Este cono tiene espesor variable desde 1.00 m en su vértice hasta probablemente 10-15 m en su confluencia con el material del río Rimac y esta compuesto de guijones y bloques de granodiorita con tamaño hasta de 1.20-1.50 m, angulosos y sub-angulosos , en “matriz” de arena gruesa (cuarzosa y micacea) que contiene algo de limo y arcilla. Todos estos materiales son producto de la erosión (meteorismo) que a experimentado la granodiorita y que luego han sido transportados hasta donde se les encuentra, principalmente por acción de la gravedad y eventualmente por agua de lluvia.
Los escombros del área constituyen buen material para la fundación de estructuras y tendido de tuberías.
1.6 Fuentes de Agua.
Sistema de Abastecimiento de Agua Potable Existente
El sistema de abastecimiento de agua potable existente en la Universidad Nacional de Educación “Enrique Guzmán Valle” se realiza con recursos superficiales provenientes de una acequia que corre a lo largo de la cota 870 msnm y con recursos de agua subterránea provenientes de un pozo perforado en el área de la ciudad universitaria. En los siguientes párrafos se hace una descripción de cada uno de los componentes de este sistema.
Línea de Conducción
La línea de conducción está constituida por una canaleta de concreto simple en buen estado con una longitud de aproximadamente 50 m de longitud que conduce el agua de la acequia hacia la Planta de Tratamiento.
Planta de Tratamiento
La planta de tratamiento cuenta inicialmente con 3 desarenadores, que sirven como sedimentadores de partículas sólidas pequeñas. Los 3 desarenadores se encuentran en buen estado de conservación.
Posteriormente durante el trayecto del agua, hay tanques prefabricados (fibra de vidrio y plástico) que funcionan como dosificadores de coagulante e hipoclorito de sodio, que son agregados al agua. Existe un pozo mezclador de coagulante que no se usa.
Posterior a ello el agua llega a un floculador y continua a dos decantadores donde sedimentan las partículas sólidas microscópicas.
Finalmente el agua llega a una cisterna de 48 m3, donde por medio de dos electrobombas que funcionan alternadamente (6 horas cada una) el agua es impulsada a 05 filtros rápidos de arena para posteriormente llegar a un reservorio apoyado de base rectangular de 520 m3 de capacidad, ubicado a 11 metros de la cisterna. El caudal de bombeo es de 18 l/s.
Existe un sistema de desinfección que se usa inyectando solución de cloro a la tubería de impulsión de la cisterna, pero se realiza antes de que el agua ingrese a los filtros y no después como debería de ser. Además la desinfección se realiza con hipoclorito de sodio y no con cloro gas, que es normalmente que se usa en estos casos.
Pozo y Línea de Impulsión
Existe un abastecimiento de agua del pozo subterráneo existente donde se impulsa el agua por medio de tuberías PVC clase 10 hacia un reservorio de base circular, ubicado a un costado del reservorio de base rectangular. La longitud de la tubería es de 640 m y de un diámetro de 6”.
La línea de impulsión de la cisterna es de 4¨ de diámetro, de material de fierro galvanizado y con una antigüedad mayor de 30 años.
Reservorios de Almacenamiento
En el área de estudio existen dos reservorios de almacenamiento uno de base rectangular y el otro de base circular recientemente construido.
El reservorio de concreto armado de base rectangular que es abastecido con agua superficial tiene una capacidad de 520 m3 y se encuentra ubicado a 870 msnm. Cuenta con una caseta de válvulas en buen estado.
El reservorio se llena en 9 horas a un caudal de 18 l/s y se vacea en un promedio de 05 horas cuando no esta bombeando. El caudal promedio de consumo de agua actual estimado por parte de la población de la Universidad es de 28.89 l/s.
Según el catastro de los aparatos sanitarios existentes del Campus el caudal de máxima demanda simultánea no debería de sobrepasar los 18.65 l/s.
El reservorio de concreto armado de base circular construido recientemente se encuentra en buena condición constructiva. Tiene una capacidad de 150 m3 y recibirá el agua proveniente del pozo tubular. Según las pruebas de bombeo realizadas dicho reservorio se llena con agua en un promedio de 02 horas, apagándose automáticamente.
Ambos reservorios suman un total de 670 m3 de capacidad siendo suficiente para abastecer la dotación diaria de agua requerida de 584 m3.
Línea de Aducción
La línea de aducción existente mide 260 m tiene un diámetro de 6” y es de material PVC en algunos tramos y en otros es de fierro fundido el que por su antigüedad se encuentra en mal estado.
Redes de Distribución
El sistema de tuberías de la red de agua se encuentra conformado por tuberías de fierro fundido y PVC de una manera desordenada. Las tuberías de fierro fundido tienen una antigüedad mayor de 30 años, se encuentran corroídas y presentan altos porcentajes de fugas.
La longitud de tuberías existentes es aproximadamente 3,200 m con diámetros comprendidos entre 2 y 4 pulgadas.
Válvulas y Aparatos Sanitarios
Las válvulas y los grifos contraincendio se encuentran inoperativos por el desuso y antigüedad.
La gran mayoría de válvulas de compuerta se encuentran sin manija y sulfatadas por la exposición a la intemperie.
De los aparatos sanitarios, el gran problema se encuentra en los inodoros malogrados, en donde se presentan fugas de agua importantes. En algunos casos también hay grifos malogrados. Es evidente el descuido en el uso y control de este elemento vital.
Se estima que los desperdicios y fugas en el sistema son del orden de 10 l/s.
La piscina existente cuenta con un sistema de recirculación que funciona bien, por tanto el ingreso del agua a la piscina por la red externa se realiza una vez al año.
1.7 Oferta y Demanda Hídrica.
Con la información que proceso la empresa BLASA S.A., podemos determinar la actual dotación y caudal máximo de contribución que cuenta la UNE, asimismo podemos determinar las dotaciones futuras y caudales máximos de contribución que en un futuro requerirá la UNE.
Dotación Presente = 583.92 m3/Día.
Dotación Futura (Con Las Nuevas Edificaciones Proyectadas) = 634.5 m3/Día.
Caudal Promedio De Consumo De Agua Actual = 28.89 L/S.
Caudal De Máxima Demanda Simultanea Actual Requerida = 18.65 L/s
Caudal De Máxima Demanda Simultanea Futura Requerida = 21.85 L/s
La planta de tratamiento cuenta inicialmente con 3 desarenadores, que sirven como sedimentadores de partículas sólidas pequeñas. Los 3 desarenadores se encuentran en buen estado de conservación.
Posteriormente durante el trayecto del agua, hay tanques prefabricados (fibra de vidrio y plástico) que funcionan como dosificadores de coagulante e hipoclorito de sodio, que son agregados al agua. Existe un pozo mezclador de coagulante que no se usa.
Posterior a ello el agua llega a un floculador y continua a dos decantadores donde sedimentan las partículas sólidas microscópicas.
Finalmente el agua llega a una cisterna de 48 m3, donde por medio de dos electrobombas que funcionan alternadamente (6 horas cada una) el agua es impulsada a 05 filtros rápidos de arena para posteriormente llegar a un reservorio apoyado de base rectangular de 520 m3 de capacidad, ubicado a 11 metros de la cisterna. El caudal de bombeo es de 18 l/s.
Existe un sistema de desinfección que se usa inyectando solución de cloro a la tubería de impulsión de la cisterna, pero se realiza antes de que el agua ingrese a los filtros y no después como debería de ser. Además la desinfección se realiza con hipoclorito de sodio y no con cloro gas, que es normalmente que se usa en estos casos.
Pozo y Línea de Impulsión
Existe un abastecimiento de agua del pozo subterráneo existente donde se impulsa el agua por medio de tuberías PVC clase 10 hacia un reservorio de base circular, ubicado a un costado del reservorio de base rectangular. La longitud de la tubería es de 640 m y de un diámetro de 6”.
La línea de impulsión de la cisterna es de 4¨ de diámetro, de material de fierro galvanizado y con una antigüedad mayor de 30 años.
Reservorios de Almacenamiento
En el área de estudio existen dos reservorios de almacenamiento uno de base rectangular y el otro de base circular recientemente construido.
El reservorio de concreto armado de base rectangular que es abastecido con agua superficial tiene una capacidad de 520 m3 y se encuentra ubicado a 870 msnm. Cuenta con una caseta de válvulas en buen estado.
El reservorio se llena en 9 horas a un caudal de 18 l/s y se vacea en un promedio de 05 horas cuando no esta bombeando. El caudal promedio de consumo de agua actual estimado por parte de la población de la Universidad es de 28.89 l/s.
Según el catastro de los aparatos sanitarios existentes del Campus el caudal de máxima demanda simultánea no debería de sobrepasar los 18.65 l/s.
El reservorio de concreto armado de base circular construido recientemente se encuentra en buena condición constructiva. Tiene una capacidad de 150 m3 y recibirá el agua proveniente del pozo tubular. Según las pruebas de bombeo realizadas dicho reservorio se llena con agua en un promedio de 02 horas, apagándose automáticamente.
Ambos reservorios suman un total de 670 m3 de capacidad siendo suficiente para abastecer la dotación diaria de agua requerida de 584 m3.
Línea de Aducción
La línea de aducción existente mide 260 m tiene un diámetro de 6” y es de material PVC en algunos tramos y en otros es de fierro fundido el que por su antigüedad se encuentra en mal estado.
Redes de Distribución
El sistema de tuberías de la red de agua se encuentra conformado por tuberías de fierro fundido y PVC de una manera desordenada. Las tuberías de fierro fundido tienen una antigüedad mayor de 30 años, se encuentran corroídas y presentan altos porcentajes de fugas.
La longitud de tuberías existentes es aproximadamente 3,200 m con diámetros comprendidos entre 2 y 4 pulgadas.
Válvulas y Aparatos Sanitarios
Las válvulas y los grifos contraincendio se encuentran inoperativos por el desuso y antigüedad.
La gran mayoría de válvulas de compuerta se encuentran sin manija y sulfatadas por la exposición a la intemperie.
De los aparatos sanitarios, el gran problema se encuentra en los inodoros malogrados, en donde se presentan fugas de agua importantes. En algunos casos también hay grifos malogrados. Es evidente el descuido en el uso y control de este elemento vital.
Se estima que los desperdicios y fugas en el sistema son del orden de 10 l/s.
La piscina existente cuenta con un sistema de recirculación que funciona bien, por tanto el ingreso del agua a la piscina por la red externa se realiza una vez al año.
1.7 Oferta y Demanda Hídrica.
Con la información que proceso la empresa BLASA S.A., podemos determinar la actual dotación y caudal máximo de contribución que cuenta la UNE, asimismo podemos determinar las dotaciones futuras y caudales máximos de contribución que en un futuro requerirá la UNE.
Dotación Presente = 583.92 m3/Día.
Dotación Futura (Con Las Nuevas Edificaciones Proyectadas) = 634.5 m3/Día.
Caudal Promedio De Consumo De Agua Actual = 28.89 L/S.
Caudal De Máxima Demanda Simultanea Actual Requerida = 18.65 L/s
Caudal De Máxima Demanda Simultanea Futura Requerida = 21.85 L/s
2.- EVALUACIÓN DEL PROYECTO EN EL MARCO DEL SNIP
2.1 IDENTIFICACIÓN
2.1.1 Antecedentes de la situación que motivo el proyecto
El sistema de abastecimiento de agua potable existente en la Universidad Enrique Guzmán Valle se realiza con recursos superficiales provenientes de una acequia que corre a lo largo de la cota 870 msnm y con recursos de agua subterránea provenientes de un pozo perforado en el área de la ciudad universitaria. A continuación se hace una descripción de cada uno de los componentes de este sistema.
La planta de tratamiento está conformada por 3 desarenadores, que sirven como sedimentadores de partículas sólidas pequeñas, tanques prefabricados de fibra de vidrio y plástico que funciona como dosificadores de coagulante, un pozo mezclador de coagulante, un floculador y dos decantadores donde sedimentan las partículas sólidas microscópicas.
Además existe una cisterna de 48 m3 donde el agua es impulsada a 5 filtros rápidos de arena para posteriormente llegar a un reservorio apoyado de base rectangular de 520 m3 de capacidad.
El abastecimiento de agua del pozo subterráneo existente donde se impulsa el agua por medio de tuberías PVC clase 10 hacia un reservorio de base circular de 150m3 de capacidad, ubicado a un costado del reservorio de base rectangular.
La calidad del agua abastecida a la ciudad universitaria por estos sistemas no es la adecuada, por que ambos sistemas ya alcanzaron su vida útil, esto debido a diversos factores, como la operación inadecuada de los sistemas, el escaso mantenimiento a los componentes del sistema, dosificación química no controlada; esto acarrea problemas de salud en la población universitaria.
Debido a esta situación la población universitaria ha solicitado, en el marco de inversiones publicas, la construcción de un nuevo abastecimiento de agua potable, en condiciones optimas para el consumo de toda la población universitaria de la UNE
2.1.2 Zona y Población afectada
El proyecto comprende a toda la ciudad universitaria de la Universidad Nacional de Educación “Enrique Guzmán y Valle” la cual se ubica en la Av. Enrique Guzmán y Valle s/n, la Cantuta, Distrito de Lurigancho, Provincia de Lima, con un área total de 414,039.70 metros cuadrados.
Para llegar a la UNE se requiere viajar por la carretera central con rumbo hacia la ciudad de Chosica hasta llegar al cruce con la Av. Enrique Guzmán y Valle, que tomando la misma y cruzando el río Rímac se llega a la UNE, todo por vía asfaltada.
La población beneficiada es aproximadamente 8,000 personas en las cuales se incluyen alumnos, docentes y personal administrativo de sus cinco facultades; Facultad de Ciencias Sociales y Humanidades, Facultad de Ciencias, Facultad de Agropecuaria y Nutrición, Facultad de Tecnología y Facultad de Pedagogía y Cultura Física.
La planta de tratamiento está conformada por 3 desarenadores, que sirven como sedimentadores de partículas sólidas pequeñas, tanques prefabricados de fibra de vidrio y plástico que funciona como dosificadores de coagulante, un pozo mezclador de coagulante, un floculador y dos decantadores donde sedimentan las partículas sólidas microscópicas.
Además existe una cisterna de 48 m3 donde el agua es impulsada a 5 filtros rápidos de arena para posteriormente llegar a un reservorio apoyado de base rectangular de 520 m3 de capacidad.
El abastecimiento de agua del pozo subterráneo existente donde se impulsa el agua por medio de tuberías PVC clase 10 hacia un reservorio de base circular de 150m3 de capacidad, ubicado a un costado del reservorio de base rectangular.
La calidad del agua abastecida a la ciudad universitaria por estos sistemas no es la adecuada, por que ambos sistemas ya alcanzaron su vida útil, esto debido a diversos factores, como la operación inadecuada de los sistemas, el escaso mantenimiento a los componentes del sistema, dosificación química no controlada; esto acarrea problemas de salud en la población universitaria.
Debido a esta situación la población universitaria ha solicitado, en el marco de inversiones publicas, la construcción de un nuevo abastecimiento de agua potable, en condiciones optimas para el consumo de toda la población universitaria de la UNE
2.1.2 Zona y Población afectada
El proyecto comprende a toda la ciudad universitaria de la Universidad Nacional de Educación “Enrique Guzmán y Valle” la cual se ubica en la Av. Enrique Guzmán y Valle s/n, la Cantuta, Distrito de Lurigancho, Provincia de Lima, con un área total de 414,039.70 metros cuadrados.
Para llegar a la UNE se requiere viajar por la carretera central con rumbo hacia la ciudad de Chosica hasta llegar al cruce con la Av. Enrique Guzmán y Valle, que tomando la misma y cruzando el río Rímac se llega a la UNE, todo por vía asfaltada.
La población beneficiada es aproximadamente 8,000 personas en las cuales se incluyen alumnos, docentes y personal administrativo de sus cinco facultades; Facultad de Ciencias Sociales y Humanidades, Facultad de Ciencias, Facultad de Agropecuaria y Nutrición, Facultad de Tecnología y Facultad de Pedagogía y Cultura Física.
2.1.3 Gravedad de la situación negativa
Esta situación prevalece desde hace unos años atrás en la UNE, si no se plantea una solución al problema, se seguirá careciendo de una adecuada calidad de agua potable que garantice el correcto servicio básico y alivie las enfermedades que se contraen por el consumo de este vital elemento.
Esta situación prevalece desde hace unos años atrás en la UNE, si no se plantea una solución al problema, se seguirá careciendo de una adecuada calidad de agua potable que garantice el correcto servicio básico y alivie las enfermedades que se contraen por el consumo de este vital elemento.
2.1.4 Intentos anteriores de solución
En el año de 1999 se suscribió un acuerdo entre la Universidad Nacional de Educación “Enrique Guzmán y Valle“ y la firma BLASA S.A. para el estudio integral de la red de agua y desagüe de la mencionada Universidad.
2.2 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA CENTRAL
La Población universitaria de la Universidad Nacional de Educación “Enrique Guzmán y Valle” no cuenta con un adecuado abastecimiento de agua potable en condiciones salubres lo cual repercute en el rendimiento del capital humano y en el desarrollo socioeconómico de la Universidad.
2.2.1 ANÁLISIS DE CAUSAS Y EFECTOS
CAUSAS
· Continúas Fallas en los sistemas de Abastecimiento.
· Inadecuada operación de equipos hidráulicos y mecánicos de los sistemas.
· Escaso Mantenimiento a Estructuras de los Sistemas de Abastecimiento.
· Inexistente Administración autorizada al control.
· Deficiencias en el proceso constructivo
· Inadecuado personal técnico
· Inexistente Manual de mantenimiento
· Escaso presupuesto para estos fines
EFECTOS
· Aumento de enfermedades.
· Mínima calidad en el agua potable.
· Bajo nivel Académico del alumnado.
· Continúas atenciones en el Centro de Salud.
· Aumento en el gasto para el tratamiento del agua.
Todo esto estos efectos contribuyen aun efecto final expresado como “incremento de la morbilidad y deterioro en la calidad de vida”
2.2.2 DEFINICIÓN DEL OBJETIVO CENTRAL
PROBLEMA CENTRAL INADECUADO ABASTECIMIENTO DE AGUA POYABLE
OBJETIVO CENTRAL ADECUADO ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
2.2.3 ANALISIS DE MEDIOS Y FINES
MEDIOS
· Mínimas Fallas en los sistemas de Abastecimiento.
· Adecuada operación de equipos hidráulicos y mecánicos de los sistemas.
· Mantenimiento a Estructuras de los Sistemas de Abastecimiento
· Existente Administración autorizada al control
· Eficiencias en el proceso constructivo
· Adecuado personal técnico
· Existente de Manual de mantenimiento
· Suficiente presupuesto para estos fines
FINES
· Disminución de enfermedades.
· Máxima calidad en el agua potable.
· Alto nivel Académico del alumnado.
· Disminución de atenciones en el Centro de Salud.
· Disminución en el gasto para el tratamiento del agua.
Todo esto estos fines conllevan a un fin ultimo expresado como “Mejora en el sistema de abastecimiento de agua potable y en la calidad de vida”.
2.2.4 ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN
Las alternativas de solución son:
ALTERNATIVA I:
Sistema de abastecimiento mediante aguas superficiales, mediante el diseño y la construcción de una planta de tratamiento con sus respectivas estructuras para optimizar el recurso hídrico.
ALTERNATIVA II
Sistema de abastecimiento mediante aguas subterráneas, mediante el diseño y la construcción de un pozo tubular con sus respectivas estructuras para optimizar el recurso hídrico.
3.- SISTEMA DE ABASTECIMIENTO MEDIANTE AGUA SUBTERRÁNEA
3.1.- INFORMACIÓN DE LA ZONA DEL PROYECTO
3.1.1.- Características geológicas y geotécnicas de la zona
El área del estudio (Universidad Nacional de Educación “Enrique Guzmán y Valle”), está ubicada en el cono de escombros de una quebrada seca en la margen derecha del río Rímac.
La roca de los cerros del área es de tipo granodiorítico y de ella derivan los componentes del cono de escombros. Este cono tiene espesor variable desde 1.00 m en su vértice hasta probablemente 10-15 m en su confluencia con el material del río Rímac y esta compuesto de guijones y bloques de granodiorita con tamaño hasta de 1.20-1.50 m, angulosos y sub-angulosos, en “matriz” de arena gruesa (cuarzosa y micacea) que contiene algo de limo y arcilla. Todos estos materiales son producto de la erosión (meteorismo) que a experimentado la granodiorita y que luego han sido transportados hasta donde se les encuentra, principalmente por acción de la gravedad y eventualmente por agua de lluvia.
Para confirmar la presencia del material y sus características, se excavaron tres calicatas: una en el área de ubicación del futuro reservorio apoyado, otra en el área de ubicación de la futura cisterna subterránea y la tercera en el alineamiento de la tubería principal de desagüe. En las tres calicatas se corto prácticamente el mismo tipo de material, escombros con abundantes guijones y bloques de granodiorita con arena gruesa que contiene algo de limo y arcilla. Se adjuntan los perfiles de las calicatas CT-1, CT-2 y CT-3.
Los escombros del área constituyen buen material para la fundación de estructuras (reservorio) y tendido de tuberías. Una muy importante recomendación a tener en cuenta para con este material es que no debe existir la mas mínima infiltración de agua a su masa ya que de ocurrir ella, el agua arrastrara a aquellos de menor granulometría (arenas, limos y arcillas) dejando vacíos que predispondrán al reacomodo de los bloques y guijones con el consiguiente asentamiento o colapso del material y las estructuras que descansan sobre ella.
3.1.2.- Estado hidrogeológico del acuífero
El acuífero está formado por depósitos aluviales no consolidados y limitado por rocas intrusivas con presencia de cantos rodados, gravas, arenas, limos y arcillas.Los depósitos aluviales no consolidados presentan buenas cualidades físico - mecánicas en cuanto a la aptitud para la circulación y almacenamiento de agua.La napa es de tipo libre predominantemente y su nivel estático se encuentra a 19m por debajo de la superficie. Es alimentada por infiltraciones provenientes del río Rímac, por las infiltraciones que se producen en las partes altas de la Quebrada y por infiltraciones de los canales sin revestimiento y aguas de riego.Las reservas del acuífero en la actualidad están estimadas en 621.4 MMC, de las cuales son explotables alrededor de 53 MMC considerando una variación anual del nivel freático de 2.5 m a 4 m. Aunque se presento una ligera baja del nivel dinámico en los últimos años que demuestra que el acuífero está en cierta medida algo explotado, aun le queda suficiente potencia para cubrir la demanda proyectada.El agua subterránea a ser captada a través del pozo tubular perforado, esta orientado para el uso poblacional, era necesario conocer su calidad química, para ello se tomo una muestra, para su análisis físico-químico y otra para su análisis bacteriológico.
El análisis físico-químico fue realizado por el laboratorio LASA INGENIEROS (Anexo – 3), y, el análisis bacteriológico por la Consultaría & servicios Hídricos S.R.Ltda.
Los resultados del análisis físico-químico evidencia que los radicales que sobresalen son el Calcio y el Sulfato, tipificando al agua a captarse como: Sulfatada Calcica (ver Fig.6).
En el diagrama de potabilidad del agua de Waterlot (Fig.7), bajo el punto de vista químico, la potabilidad varía de pasable a mediocre.
A continuación se realiza una comparación de los resultados de los análisis en miligramos por litro (mg/lt), con los limites máximos tolerables, establecidos por el Organismo Mundial de la Salud (OMS-84).
Los valores de los elementos analizados, por lo general están por debajo de los limites máximos tolerables, con excepción de los Bicarbonatos, que sobrepasa.
Por lo demás el agua a extraerse a través del pozo se estima que su calidad química es apta para el consumo humano.
Respecto a su calidad bacteriológica, el agua analizada, se puede apreciar su interpretación en el Anexo-4.
Aunque el acuífero presenta parámetros favorables para el consumo es necesario siempre un proceso de desinfección el cual se logra inyectándole una solución de cloro en vacío a través de una bomba acoplada a la línea de impulsión, eliminando así los agentes contaminantes que puedan permanecer aún en el agua.En conclusión el acuífero ubicado en la zona de estudio y en las condiciones actuales, se encuentra en capacidad de cubrir la demanda de agua ha ser extraída del pozo, por lo que es factible su utilización en condiciones normales para el tiempo proyectado en el estudio, sin poner en riesgo su capacidad de recuperación.
3.1.3.- Crecimiento urbano poblacional
La información sobre la población universitaria se obtuvo de la Unidad de Planeamiento y Estadística de la UNE. En el cuadro siguiente se muestra el crecimiento de la población del año 1998 a la actualidad y su proyección.
Según esta información se espera que la población universitaria disminuya ligeramente para el año 2010.
3.1.4.- Rendimiento del pozo
Durante las pruebas de bombeo realizadas se determinaron rendimientos específicos comprendidos entre 7,70 l/s/m y 18.80 l/s/m para los caudales de 58 l/s y 18.8 l/s respectivamente. Estos valores permiten calificar como excelente la producción del pozo.
El caudal actual de explotación del pozo es de 20 l/s lo que da una eficiencia hidráulica de 81% sin crear ningún tipo de sobreexplotación al acuífero.
El caudal máximo de explotación recomendable es de 35 l/s que permite una eficiencia hidráulica superior al 65%.
Se revisó el análisis Fisicoquímico del agua obtenido en la prueba de bombeo y presentado en la Memoria Descriptiva del pozo y se observó que su calidad es aceptable y apta para el consumo humano según las Normas de la Organización Mundial de la Salud.
El 04 de Mayo de 1999 juntamente con los contratistas y el Arq. Alberto Vásquez de la Oficina de Infraestructura se efectúo una prueba de funcionamiento al equipo de bombeo instalado así como también a todos los accesorios del árbol de descarga. En el Anexo C se incluyen los resultados de esta prueba.
Las conclusiones del estudio fueron las siguientes:
· El pozo esta ubicado en una zona de recarga constante de agua por parte del río Rímac.
· Los filtros instalados son del tipo ranura continua siendo altamente eficientes para la captación de las aguas subterráneas.
· El caudal de explotación de 20 l/s genera un abatimiento de 1.09 m que no ocasiona problemas al acuífero
Para optimizar la producción del pozo se recomienda:
· Llevar un control mensual del pozo como mínimo. Este control mensual deberá incluir la medición del caudal, el nivel de agua estático, el nivel dinámico (por lo menos 1 hora después de arrancar el equipo de bombeo), la presión de salida de la bomba y la presión de salida del árbol de descarga.
· Tomar nota del Amperaje y Voltaje que indica el tablero eléctrico.
· Llevar el control de bombeo anotando las horas/día y días/mes de bombeo para llevar una estadística del consumo mensual de producción del pozo.
4.0.-SISTEMA DE ABASTECIMIENTO MEDIANTE PLANTA DE TRATAMIENTO
4.1.- CONSIDERACIONES TEÓRICAS DE PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA
4.1.1.- GENERALIDADES
4.1.1.1 Definiciones
Definiciones importantes a ser aplicados en el presente estudio
AFLUENTE
Agua que entra a una unidad de Tratamiento, o inicia una etapa, o el total de un proceso de tratamiento.
BOLAS DE LODO
Resultado final de la aglomeración de granos de arena y lodo en un lecho filtrante, como consecuencia de un lavado defectuoso o insuficiente.
CAJA DE FILTRO
Estructura dentro del cual se emplaza la capa soporte y el medio filtrante, el sistema de drenaje, el sistema colector del agua de lavado, etc.
CARRERA DE FILTRO
Intervalo entre dos lavados consecutivos de un filtro, siempre que la filtración sea continúa en dicho intervalo.
Generalmente se expresa en horas
COAGULACION
Proceso mediante el cual se desestabiliza o anula la carga eléctrica de las partículas presentes en una suspensión, mediante la acción de una sustancia coagulante para favorecer la formación de floculos, mediante aglomeración de mayor tamaño y peso en el floculador.
La sustancia química coagulante (sulfato de aluminio o Sulfato ferrico) debe ser agregada a la masa de agua en turbulencia para que se produzca una mezcla instantánea y uniforme
COLMATACION DEL FILTRO
Efecto producido por la acción de las partículas finas que llenan los intersticios del medio filtrante de un filtro o también por crecimiento biológico que retarda el paso normal del agua
EFLUENTE
Agua que sale de un depósito o termina una etapa o el total de un proceso de tratamiento
FILTRACION
Es un proceso terminal que sirve para remover del agua los sólidos o materia coloidal mas fina, que no alcanzo a ser removida, en los procesos anteriores.
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 (aguas mas partículas) y del medio poroso.
En general, la filtración es la operación final de clarificación que se realiza en una planta de tratamiento de agua y, por consiguiente, es la responsable principal de la producción de agua de calidad coincidente con los estándares de potabilidad.
La remoción de microorganismos es de gran importancia puesto que muchos de ellos son extremadamente resistentes a la desinfección y, sin embargo, son removibles mediante filtración.
Este proceso
FLOCULACION
Formación de partículas aglutinadas o floculos. Proceso inmediato a la Coagulación
FLOCULADOR
Estructura diseñada para crear las condiciones adecuadas para aglomerar las partículas desestabilizadas en la coagulación y obtener floculos grandes y pesados que decanten con rapidez y que sean resistentes a los esfuerzos cortantes que se generen en el lecho filtrante.
FLOCULOS
Partículas desestabilizadas y aglomeradas por acción del coagulante
MEZCLA RAPIDA
Mecanismo por el cual se debe obtener una distribución instantánea y uniforme del coagulante aplicado al agua.
PANTALLAS (BAFFLES O PLACAS)
Paredes o muros que se instalan en un tanque de floculación o sedimentación para dirigir el sentido de flujo, evitar la formación de cortocircuitos hidráulicos y espacios muertos
PARTICULAS DISCRETAS
Partículas en suspensión que al sedimentar no cambian de forma, tamaño ni peso
PARTICULAS FLOCULENTAS
Partículas en suspensión que al descender en la masa de agua, se adhieren o aglutinan entre si y cambian de tamaño, forma y peso especifico
SEDIMENTACION
Proceso de remoción de partículas discretas por acción de la fuerza de gravedad.
Este proceso se realiza en los desarenadores, sedimentadotes y decantadores, en estos últimos con el auxilio de la coagulación.
TASA DE APLICACIÓN SUPERFICIAL
Caudal de agua aplicado por unidad de superficie.
TASA CONSTANTE DE FILTRACION
Condición de operación de un filtro en la que se obliga a este a operar a un mismo caudal a pesar de la reducción de la capacidad del filtro por efecto de la colmatación
TASA DECLINANTE DE FILTRACION
Condición de operación de un filtro en que la velocidad de filtración decrece a medida que se colmata el filtro.
TRATAMIENTO DE AGUA
Remoción por métodos naturales o artificiales de todas las materias objetables presentes en el agua para alcanzar las metas especificadas en las normas de calidad de agua para consumo humano.
TURBIEDAD
Originada por las partículas en Suspensión o Coloides (arcillas, lima, tierra finamente dividida, etc.)(de 1 a 1000 mili micrómetros), los sistemas coloidales se encuentran suspendidos y reducen la transparencia del agua en menor o mayor grado.
La medición de la turbiedad se realiza mediante un turbidimetro o nefelómetro. Las unidades son por lo general, unidades nefelométricas de turbiedad (UNT).
4.1.1.2 Objetivo del Tratamiento
Es una planta de tratamiento de agua especialmente diseñada para la remoción de partículas suspendidas en el agua, es decir aguas turbias, que según la norma de calidad para agua potable son consideradas cuando son mayores de 5 NTU (siglas en ingles de unidades nefelométricas de turbidez),
4.1.1.3 Requisitos del Tratamiento
a) Tratamiento
Deberán someterse a tratamiento las aguas destinadas al consumo humano que no cumplan con los requisitos del agua potable establecidos en las Normas Nacionales de calidad del agua vigentes en el país.
b) Ubicación
La planta debe estar localizada en un punto de fácil acceso en cualquier época del año.
Deberá elegirse una zona de bajo riesgo sísmico, no inundable.
Debe tener una buena vía de acceso.
Debe ser un terreno con un buen tipo de suelo
c) Capacidad
La capacidad de la planta debe ser la suficiente para satisfacer el gasto del día máximo consumo correspondiente al periodo de diseño adoptado.
En los proyectos deberá considerarse una capacidad adicional que no exceda el 5% para compensar gastos de agua de lavado de los filtros, perdidas en la remoción de lodos, etc.
d) Área
El área mínima reservada para la planta debe ser al necesaria para permitir su emplazamiento, ampliaciones futuras y la construcción de todas las obras indispensables para su funcionamiento.
Toda el área de la planta deberá estar cercada para impedir el acceso de las personas extrañas
4.1.2.-TIPOS DE PLANTA DE PURIFICACIÓN
Dependiendo de las características físicas, químicas y microbiológicas establecidas como meta de calidad del efluente de la planta, se eligió el tratamiento más económico.
Para la eliminación de partículas por medios físicos, pueden emplearse todos o algunos de las siguientes unidades de tratamiento.
a) Desarenadores
b) Sedimentadotes
c) Prefiltros de Grava
d) Filtros Lentos
Para la eliminación de partículas mediante tratamiento fisicoquímico, pueden emplearse todos o algunos de las siguientes unidades de tratamiento:
a) Desarenadores
b) Mezcladores
c) Floculadotes o acondicionadores del floculo
d) Decantadores
e) Filtros rápidos
Con cualquier tipo de tratamiento deberá de considerarse la desinfección de las aguas como proceso terminal.
Una planta de tratamiento es una secuencia de operaciones o procesos unitarios, convenientemente seleccionados con el fin de remover totalmente los contaminantes microbiológicos presentes en el agua cruda y parcialmente los físicos y químicos, hasta llevarlos a los limites aceptables estipulados por las normas.
Las plantas de Tratamiento de agua se pueden clasificar de acuerdo con el tipo de proceso que las conforman, en plantas de filtración rápida y plantas de filtración lenta.
También se pueden clasificar de acuerdo al tecnología usada en el proyecto.
4.1.2.1 Planta de Filtración Rápida
Estas plantas se denominan así porque los filtros que las integran operan a velocidades altas, entre 80 y 300 m3/m2.d, de acuerdo con las características del agua, del medio filtrante y de los recursos disponibles para para operar y mantener estas instalaciones.
Como consecuencia de las altas velocidades con las que operan estos filtros, se colmatan en un lapso de 40 a 50 horas en promedio. En esta situación se aplica el retrolavado o lavado ascensional de la unidad durante un lapso de 5 a 15 minutos (dependiendo del tipo de sistema de lavado) para descolmatar el medio filtrante devolviéndole su porosidad inicial y reanudar la operación de la unidad.
De acuerdo con la calidad del agua por tratar, se presenta 2 soluciones dentro de este tipo de plantas: planta de filtración rápida completa y planta de filtración directa.
2.2.3 ANALISIS DE MEDIOS Y FINES
MEDIOS
· Mínimas Fallas en los sistemas de Abastecimiento.
· Adecuada operación de equipos hidráulicos y mecánicos de los sistemas.
· Mantenimiento a Estructuras de los Sistemas de Abastecimiento
· Existente Administración autorizada al control
· Eficiencias en el proceso constructivo
· Adecuado personal técnico
· Existente de Manual de mantenimiento
· Suficiente presupuesto para estos fines
FINES
· Disminución de enfermedades.
· Máxima calidad en el agua potable.
· Alto nivel Académico del alumnado.
· Disminución de atenciones en el Centro de Salud.
· Disminución en el gasto para el tratamiento del agua.
Todo esto estos fines conllevan a un fin ultimo expresado como “Mejora en el sistema de abastecimiento de agua potable y en la calidad de vida”.
2.2.4 ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN
Las alternativas de solución son:
ALTERNATIVA I:
Sistema de abastecimiento mediante aguas superficiales, mediante el diseño y la construcción de una planta de tratamiento con sus respectivas estructuras para optimizar el recurso hídrico.
ALTERNATIVA II
Sistema de abastecimiento mediante aguas subterráneas, mediante el diseño y la construcción de un pozo tubular con sus respectivas estructuras para optimizar el recurso hídrico.
3.- SISTEMA DE ABASTECIMIENTO MEDIANTE AGUA SUBTERRÁNEA
3.1.- INFORMACIÓN DE LA ZONA DEL PROYECTO
3.1.1.- Características geológicas y geotécnicas de la zona
El área del estudio (Universidad Nacional de Educación “Enrique Guzmán y Valle”), está ubicada en el cono de escombros de una quebrada seca en la margen derecha del río Rímac.
La roca de los cerros del área es de tipo granodiorítico y de ella derivan los componentes del cono de escombros. Este cono tiene espesor variable desde 1.00 m en su vértice hasta probablemente 10-15 m en su confluencia con el material del río Rímac y esta compuesto de guijones y bloques de granodiorita con tamaño hasta de 1.20-1.50 m, angulosos y sub-angulosos, en “matriz” de arena gruesa (cuarzosa y micacea) que contiene algo de limo y arcilla. Todos estos materiales son producto de la erosión (meteorismo) que a experimentado la granodiorita y que luego han sido transportados hasta donde se les encuentra, principalmente por acción de la gravedad y eventualmente por agua de lluvia.
Para confirmar la presencia del material y sus características, se excavaron tres calicatas: una en el área de ubicación del futuro reservorio apoyado, otra en el área de ubicación de la futura cisterna subterránea y la tercera en el alineamiento de la tubería principal de desagüe. En las tres calicatas se corto prácticamente el mismo tipo de material, escombros con abundantes guijones y bloques de granodiorita con arena gruesa que contiene algo de limo y arcilla. Se adjuntan los perfiles de las calicatas CT-1, CT-2 y CT-3.
Los escombros del área constituyen buen material para la fundación de estructuras (reservorio) y tendido de tuberías. Una muy importante recomendación a tener en cuenta para con este material es que no debe existir la mas mínima infiltración de agua a su masa ya que de ocurrir ella, el agua arrastrara a aquellos de menor granulometría (arenas, limos y arcillas) dejando vacíos que predispondrán al reacomodo de los bloques y guijones con el consiguiente asentamiento o colapso del material y las estructuras que descansan sobre ella.
3.1.2.- Estado hidrogeológico del acuífero
El acuífero está formado por depósitos aluviales no consolidados y limitado por rocas intrusivas con presencia de cantos rodados, gravas, arenas, limos y arcillas.Los depósitos aluviales no consolidados presentan buenas cualidades físico - mecánicas en cuanto a la aptitud para la circulación y almacenamiento de agua.La napa es de tipo libre predominantemente y su nivel estático se encuentra a 19m por debajo de la superficie. Es alimentada por infiltraciones provenientes del río Rímac, por las infiltraciones que se producen en las partes altas de la Quebrada y por infiltraciones de los canales sin revestimiento y aguas de riego.Las reservas del acuífero en la actualidad están estimadas en 621.4 MMC, de las cuales son explotables alrededor de 53 MMC considerando una variación anual del nivel freático de 2.5 m a 4 m. Aunque se presento una ligera baja del nivel dinámico en los últimos años que demuestra que el acuífero está en cierta medida algo explotado, aun le queda suficiente potencia para cubrir la demanda proyectada.El agua subterránea a ser captada a través del pozo tubular perforado, esta orientado para el uso poblacional, era necesario conocer su calidad química, para ello se tomo una muestra, para su análisis físico-químico y otra para su análisis bacteriológico.
El análisis físico-químico fue realizado por el laboratorio LASA INGENIEROS (Anexo – 3), y, el análisis bacteriológico por la Consultaría & servicios Hídricos S.R.Ltda.
Los resultados del análisis físico-químico evidencia que los radicales que sobresalen son el Calcio y el Sulfato, tipificando al agua a captarse como: Sulfatada Calcica (ver Fig.6).
En el diagrama de potabilidad del agua de Waterlot (Fig.7), bajo el punto de vista químico, la potabilidad varía de pasable a mediocre.
A continuación se realiza una comparación de los resultados de los análisis en miligramos por litro (mg/lt), con los limites máximos tolerables, establecidos por el Organismo Mundial de la Salud (OMS-84).
Los valores de los elementos analizados, por lo general están por debajo de los limites máximos tolerables, con excepción de los Bicarbonatos, que sobrepasa.
Por lo demás el agua a extraerse a través del pozo se estima que su calidad química es apta para el consumo humano.
Respecto a su calidad bacteriológica, el agua analizada, se puede apreciar su interpretación en el Anexo-4.
Aunque el acuífero presenta parámetros favorables para el consumo es necesario siempre un proceso de desinfección el cual se logra inyectándole una solución de cloro en vacío a través de una bomba acoplada a la línea de impulsión, eliminando así los agentes contaminantes que puedan permanecer aún en el agua.En conclusión el acuífero ubicado en la zona de estudio y en las condiciones actuales, se encuentra en capacidad de cubrir la demanda de agua ha ser extraída del pozo, por lo que es factible su utilización en condiciones normales para el tiempo proyectado en el estudio, sin poner en riesgo su capacidad de recuperación.
3.1.3.- Crecimiento urbano poblacional
La información sobre la población universitaria se obtuvo de la Unidad de Planeamiento y Estadística de la UNE. En el cuadro siguiente se muestra el crecimiento de la población del año 1998 a la actualidad y su proyección.
Según esta información se espera que la población universitaria disminuya ligeramente para el año 2010.
3.1.4.- Rendimiento del pozo
Durante las pruebas de bombeo realizadas se determinaron rendimientos específicos comprendidos entre 7,70 l/s/m y 18.80 l/s/m para los caudales de 58 l/s y 18.8 l/s respectivamente. Estos valores permiten calificar como excelente la producción del pozo.
El caudal actual de explotación del pozo es de 20 l/s lo que da una eficiencia hidráulica de 81% sin crear ningún tipo de sobreexplotación al acuífero.
El caudal máximo de explotación recomendable es de 35 l/s que permite una eficiencia hidráulica superior al 65%.
Se revisó el análisis Fisicoquímico del agua obtenido en la prueba de bombeo y presentado en la Memoria Descriptiva del pozo y se observó que su calidad es aceptable y apta para el consumo humano según las Normas de la Organización Mundial de la Salud.
El 04 de Mayo de 1999 juntamente con los contratistas y el Arq. Alberto Vásquez de la Oficina de Infraestructura se efectúo una prueba de funcionamiento al equipo de bombeo instalado así como también a todos los accesorios del árbol de descarga. En el Anexo C se incluyen los resultados de esta prueba.
Las conclusiones del estudio fueron las siguientes:
· El pozo esta ubicado en una zona de recarga constante de agua por parte del río Rímac.
· Los filtros instalados son del tipo ranura continua siendo altamente eficientes para la captación de las aguas subterráneas.
· El caudal de explotación de 20 l/s genera un abatimiento de 1.09 m que no ocasiona problemas al acuífero
Para optimizar la producción del pozo se recomienda:
· Llevar un control mensual del pozo como mínimo. Este control mensual deberá incluir la medición del caudal, el nivel de agua estático, el nivel dinámico (por lo menos 1 hora después de arrancar el equipo de bombeo), la presión de salida de la bomba y la presión de salida del árbol de descarga.
· Tomar nota del Amperaje y Voltaje que indica el tablero eléctrico.
· Llevar el control de bombeo anotando las horas/día y días/mes de bombeo para llevar una estadística del consumo mensual de producción del pozo.
4.0.-SISTEMA DE ABASTECIMIENTO MEDIANTE PLANTA DE TRATAMIENTO
4.1.- CONSIDERACIONES TEÓRICAS DE PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA
4.1.1.- GENERALIDADES
4.1.1.1 Definiciones
Definiciones importantes a ser aplicados en el presente estudio
AFLUENTE
Agua que entra a una unidad de Tratamiento, o inicia una etapa, o el total de un proceso de tratamiento.
BOLAS DE LODO
Resultado final de la aglomeración de granos de arena y lodo en un lecho filtrante, como consecuencia de un lavado defectuoso o insuficiente.
CAJA DE FILTRO
Estructura dentro del cual se emplaza la capa soporte y el medio filtrante, el sistema de drenaje, el sistema colector del agua de lavado, etc.
CARRERA DE FILTRO
Intervalo entre dos lavados consecutivos de un filtro, siempre que la filtración sea continúa en dicho intervalo.
Generalmente se expresa en horas
COAGULACION
Proceso mediante el cual se desestabiliza o anula la carga eléctrica de las partículas presentes en una suspensión, mediante la acción de una sustancia coagulante para favorecer la formación de floculos, mediante aglomeración de mayor tamaño y peso en el floculador.
La sustancia química coagulante (sulfato de aluminio o Sulfato ferrico) debe ser agregada a la masa de agua en turbulencia para que se produzca una mezcla instantánea y uniforme
COLMATACION DEL FILTRO
Efecto producido por la acción de las partículas finas que llenan los intersticios del medio filtrante de un filtro o también por crecimiento biológico que retarda el paso normal del agua
EFLUENTE
Agua que sale de un depósito o termina una etapa o el total de un proceso de tratamiento
FILTRACION
Es un proceso terminal que sirve para remover del agua los sólidos o materia coloidal mas fina, que no alcanzo a ser removida, en los procesos anteriores.
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 (aguas mas partículas) y del medio poroso.
En general, la filtración es la operación final de clarificación que se realiza en una planta de tratamiento de agua y, por consiguiente, es la responsable principal de la producción de agua de calidad coincidente con los estándares de potabilidad.
La remoción de microorganismos es de gran importancia puesto que muchos de ellos son extremadamente resistentes a la desinfección y, sin embargo, son removibles mediante filtración.
Este proceso
FLOCULACION
Formación de partículas aglutinadas o floculos. Proceso inmediato a la Coagulación
FLOCULADOR
Estructura diseñada para crear las condiciones adecuadas para aglomerar las partículas desestabilizadas en la coagulación y obtener floculos grandes y pesados que decanten con rapidez y que sean resistentes a los esfuerzos cortantes que se generen en el lecho filtrante.
FLOCULOS
Partículas desestabilizadas y aglomeradas por acción del coagulante
MEZCLA RAPIDA
Mecanismo por el cual se debe obtener una distribución instantánea y uniforme del coagulante aplicado al agua.
PANTALLAS (BAFFLES O PLACAS)
Paredes o muros que se instalan en un tanque de floculación o sedimentación para dirigir el sentido de flujo, evitar la formación de cortocircuitos hidráulicos y espacios muertos
PARTICULAS DISCRETAS
Partículas en suspensión que al sedimentar no cambian de forma, tamaño ni peso
PARTICULAS FLOCULENTAS
Partículas en suspensión que al descender en la masa de agua, se adhieren o aglutinan entre si y cambian de tamaño, forma y peso especifico
SEDIMENTACION
Proceso de remoción de partículas discretas por acción de la fuerza de gravedad.
Este proceso se realiza en los desarenadores, sedimentadotes y decantadores, en estos últimos con el auxilio de la coagulación.
TASA DE APLICACIÓN SUPERFICIAL
Caudal de agua aplicado por unidad de superficie.
TASA CONSTANTE DE FILTRACION
Condición de operación de un filtro en la que se obliga a este a operar a un mismo caudal a pesar de la reducción de la capacidad del filtro por efecto de la colmatación
TASA DECLINANTE DE FILTRACION
Condición de operación de un filtro en que la velocidad de filtración decrece a medida que se colmata el filtro.
TRATAMIENTO DE AGUA
Remoción por métodos naturales o artificiales de todas las materias objetables presentes en el agua para alcanzar las metas especificadas en las normas de calidad de agua para consumo humano.
TURBIEDAD
Originada por las partículas en Suspensión o Coloides (arcillas, lima, tierra finamente dividida, etc.)(de 1 a 1000 mili micrómetros), los sistemas coloidales se encuentran suspendidos y reducen la transparencia del agua en menor o mayor grado.
La medición de la turbiedad se realiza mediante un turbidimetro o nefelómetro. Las unidades son por lo general, unidades nefelométricas de turbiedad (UNT).
4.1.1.2 Objetivo del Tratamiento
Es una planta de tratamiento de agua especialmente diseñada para la remoción de partículas suspendidas en el agua, es decir aguas turbias, que según la norma de calidad para agua potable son consideradas cuando son mayores de 5 NTU (siglas en ingles de unidades nefelométricas de turbidez),
4.1.1.3 Requisitos del Tratamiento
a) Tratamiento
Deberán someterse a tratamiento las aguas destinadas al consumo humano que no cumplan con los requisitos del agua potable establecidos en las Normas Nacionales de calidad del agua vigentes en el país.
b) Ubicación
La planta debe estar localizada en un punto de fácil acceso en cualquier época del año.
Deberá elegirse una zona de bajo riesgo sísmico, no inundable.
Debe tener una buena vía de acceso.
Debe ser un terreno con un buen tipo de suelo
c) Capacidad
La capacidad de la planta debe ser la suficiente para satisfacer el gasto del día máximo consumo correspondiente al periodo de diseño adoptado.
En los proyectos deberá considerarse una capacidad adicional que no exceda el 5% para compensar gastos de agua de lavado de los filtros, perdidas en la remoción de lodos, etc.
d) Área
El área mínima reservada para la planta debe ser al necesaria para permitir su emplazamiento, ampliaciones futuras y la construcción de todas las obras indispensables para su funcionamiento.
Toda el área de la planta deberá estar cercada para impedir el acceso de las personas extrañas
4.1.2.-TIPOS DE PLANTA DE PURIFICACIÓN
Dependiendo de las características físicas, químicas y microbiológicas establecidas como meta de calidad del efluente de la planta, se eligió el tratamiento más económico.
Para la eliminación de partículas por medios físicos, pueden emplearse todos o algunos de las siguientes unidades de tratamiento.
a) Desarenadores
b) Sedimentadotes
c) Prefiltros de Grava
d) Filtros Lentos
Para la eliminación de partículas mediante tratamiento fisicoquímico, pueden emplearse todos o algunos de las siguientes unidades de tratamiento:
a) Desarenadores
b) Mezcladores
c) Floculadotes o acondicionadores del floculo
d) Decantadores
e) Filtros rápidos
Con cualquier tipo de tratamiento deberá de considerarse la desinfección de las aguas como proceso terminal.
Una planta de tratamiento es una secuencia de operaciones o procesos unitarios, convenientemente seleccionados con el fin de remover totalmente los contaminantes microbiológicos presentes en el agua cruda y parcialmente los físicos y químicos, hasta llevarlos a los limites aceptables estipulados por las normas.
Las plantas de Tratamiento de agua se pueden clasificar de acuerdo con el tipo de proceso que las conforman, en plantas de filtración rápida y plantas de filtración lenta.
También se pueden clasificar de acuerdo al tecnología usada en el proyecto.
4.1.2.1 Planta de Filtración Rápida
Estas plantas se denominan así porque los filtros que las integran operan a velocidades altas, entre 80 y 300 m3/m2.d, de acuerdo con las características del agua, del medio filtrante y de los recursos disponibles para para operar y mantener estas instalaciones.
Como consecuencia de las altas velocidades con las que operan estos filtros, se colmatan en un lapso de 40 a 50 horas en promedio. En esta situación se aplica el retrolavado o lavado ascensional de la unidad durante un lapso de 5 a 15 minutos (dependiendo del tipo de sistema de lavado) para descolmatar el medio filtrante devolviéndole su porosidad inicial y reanudar la operación de la unidad.
De acuerdo con la calidad del agua por tratar, se presenta 2 soluciones dentro de este tipo de plantas: planta de filtración rápida completa y planta de filtración directa.
4.1.2.1.1 PLANTA DE FILTRACION RAPIDA COMPLETA
Una planta de filtración rápida completa normalmente esta integrada por los procesos de coagulación, decantación, filtración y desinfección. El proceso de coagulación se realiza en 2 etapas: una fuerte agitación del agua para obtener una dispersión instantánea de la sustancia coagulante en toda la masa de agua (mezcla rápida) seguida de una agitación lenta para promover la rápida aglomeración y crecimiento del floculo (etapa de floculación).
La coagulación tiene la finalidad de mejorar la eficiencia de remoción de partículas coloidales en el proceso de decantación (sedimentación de partículas flocúlentas).
El filtro debe producir un efluente con turbiedad menor o igual a 0.10 UNT
Para lograr esta eficiencia en la filtración es necesario que los decantadores produzcan un agua con 2 UNT como máximo.
Finalmente se lleva a cabo la Desinfección.
4.1.2.1.2 PLANTA DE FILTRACION RAPIDA DIRECTA
Es una alternativa a la filtración rápida, constituida por los procesos de mezcla rápida y filtración, apropiada solo para aguas claras.
Son ideales para este tipo de solución las aguas provenientes de embalses, represas, que operan como grandes presedimentadores y proporcionan aguas constantemente claras y poco contaminadas.
4.1.2.2 PLANTA DE FILTRACION LENTA
Los filtros lentos operan con tasas que normalmente varían entre 0.1 y 0.3 m/h; esto es; con tasas 100 veces menores que las tasas promedio empleadas en filtros rápidos. También se les conoce como filtros ingleses por su lugar de origen.
Los filtros lentos simulan los procesos de tratamiento que se efectúan en la naturaleza en forma espontánea, al percolar el agua proveniente de las lluvias, ríos, lagunas, etc.
Una planta de filtración lenta puede estar constituida solo por filtros lentos, pero dependiendo de la calidad del agua, puede comprender los procesos de desarenado, presedimentación, sedimentación, filtración gruesa o filtraciones grava y filtración lenta
Una planta de filtración rápida completa normalmente esta integrada por los procesos de coagulación, decantación, filtración y desinfección. El proceso de coagulación se realiza en 2 etapas: una fuerte agitación del agua para obtener una dispersión instantánea de la sustancia coagulante en toda la masa de agua (mezcla rápida) seguida de una agitación lenta para promover la rápida aglomeración y crecimiento del floculo (etapa de floculación).
La coagulación tiene la finalidad de mejorar la eficiencia de remoción de partículas coloidales en el proceso de decantación (sedimentación de partículas flocúlentas).
El filtro debe producir un efluente con turbiedad menor o igual a 0.10 UNT
Para lograr esta eficiencia en la filtración es necesario que los decantadores produzcan un agua con 2 UNT como máximo.
Finalmente se lleva a cabo la Desinfección.
4.1.2.1.2 PLANTA DE FILTRACION RAPIDA DIRECTA
Es una alternativa a la filtración rápida, constituida por los procesos de mezcla rápida y filtración, apropiada solo para aguas claras.
Son ideales para este tipo de solución las aguas provenientes de embalses, represas, que operan como grandes presedimentadores y proporcionan aguas constantemente claras y poco contaminadas.
4.1.2.2 PLANTA DE FILTRACION LENTA
Los filtros lentos operan con tasas que normalmente varían entre 0.1 y 0.3 m/h; esto es; con tasas 100 veces menores que las tasas promedio empleadas en filtros rápidos. También se les conoce como filtros ingleses por su lugar de origen.
Los filtros lentos simulan los procesos de tratamiento que se efectúan en la naturaleza en forma espontánea, al percolar el agua proveniente de las lluvias, ríos, lagunas, etc.
Una planta de filtración lenta puede estar constituida solo por filtros lentos, pero dependiendo de la calidad del agua, puede comprender los procesos de desarenado, presedimentación, sedimentación, filtración gruesa o filtraciones grava y filtración lenta
4.1.3.- CONSIDERACIONES GENERALES DE DISEÑO
Factores de Diseño
La elección del emplazamiento de toma y planta, además de los ya considerados respecto a la calidad y cantidad del agua, también se tomaran en cuenta los siguientes factores.
a) Estudio de suelos
b) Topografía de áreas de emplazamiento
c) Facilidades de Acceso
d) Disponibilidad de energía
e) Facilidades de Tratamiento y disposición final de aguas de lavado y todos los producidos en la planta.
Factores Fisicoquímicos y Microbiológicos
a) Turbiedad
b) Color
c) Alcalinidad
d) PH
e) Dureza
f) Coliformes Totales
g) Coliformes Fecales
h) Sulfatos
i) Nitratos
j) Nitritos
k) Metales Pesados
l) otros que se identifican en el levantamiento sanitario
4.1.4.- MEZCLA RÁPIDA
Mecanismo por el cual se debe obtener una distribución instantánea y uniforme del coagulante aplicado al agua.
4.1.5.- FLOCULACIÓN
Formación de partículas aglutinadas o floculos. Proceso inmediato a la Coagulación
4.1.6.- SEDIMENTACIÓN
Proceso de remoción de partículas discretas por acción de la fuerza de gravedad.
Este proceso se realiza en los desarenadores, sedimentadotes y decantadores, en estos últimos con el auxilio de la coagulación.
DECANTADORES
Se entiende por decantación la sedimentación de partículas floculentas, formadas por la aglomeración de partículas discretas en suspensión, mediante la acción de una sustancia química con propiedades coagulantes
Tipos de unidades
- Los decantadores se clasifican, según el tipo de flujo, en:
Decantadores estáticos. De flujo horizontal, de flujo radial.
Decantadores dinámicos o de manto de lodos. Este tipo de unidades se tratan en el capítulo 3 de este manual, dado que este tipo de unidades son características de estos sistemas.
Decantadores laminares. Son unidades poco profundas, con una zona de decantación formada por una serie de módulos tubulares de sección circular, cuadrada, octogonal o hexagonal, o secciones de láminas paralelas, ya sean planas u onduladas, entre las cuales circula el agua con flujo laminar. Se clasifican de la siguiente forma:
a) Según el tipo de módulo. Pueden ser:
• Tubulares: cuadrados, circulares, rectangulares, etcétera.
• De placas: planos y corrugados.
• Otros: soluciones patentadas.
b) Según la dirección del flujo. Pueden ser:
• Horizontales.
• Inclinados: ascendente y descendente.
c) Según los procesos unitarios:
• Estáticos.
• Dinámicos.
Operación de decantadores
Decantador estático de flujo horizontal
Descripción
La forma de estos decantadores normalmente es rectangular aunque también los hay circulares y cuadrados. Disponen normalmente de una zona de entrada por medio de una pantalla o cortina perforada, una zona de salida por medio de canaletas colectoras, una zona de depósito de lodos con fondo inclinado y una zona de decantación que tiene una profundidad de 2 a 4 metros.
Decantadores laminares de flujo ascendente
Descripción
Estas unidades deben tener una estructura de entrada que distribuya uniformemente el caudal a lo largo de toda la zona de decantación, una zona de decantación compuesta por módulos de placas o tubulares, una estructura de salida del agua decantada, la zona de depósito de lodos y el sistema de extracción de lodos.
La zona o estructura de entrada debe estar compuesta por canales o tuberías concebidos con criterios de distribución uniforme. Normalmente las unidades muy antiguas no tienen esta estructura, pero algunas han sido calculadas con tasas de decantación tan bajas (sobredimensionadas) que compensan este defecto.
Factores de Diseño
La elección del emplazamiento de toma y planta, además de los ya considerados respecto a la calidad y cantidad del agua, también se tomaran en cuenta los siguientes factores.
a) Estudio de suelos
b) Topografía de áreas de emplazamiento
c) Facilidades de Acceso
d) Disponibilidad de energía
e) Facilidades de Tratamiento y disposición final de aguas de lavado y todos los producidos en la planta.
Factores Fisicoquímicos y Microbiológicos
a) Turbiedad
b) Color
c) Alcalinidad
d) PH
e) Dureza
f) Coliformes Totales
g) Coliformes Fecales
h) Sulfatos
i) Nitratos
j) Nitritos
k) Metales Pesados
l) otros que se identifican en el levantamiento sanitario
4.1.4.- MEZCLA RÁPIDA
Mecanismo por el cual se debe obtener una distribución instantánea y uniforme del coagulante aplicado al agua.
4.1.5.- FLOCULACIÓN
Formación de partículas aglutinadas o floculos. Proceso inmediato a la Coagulación
4.1.6.- SEDIMENTACIÓN
Proceso de remoción de partículas discretas por acción de la fuerza de gravedad.
Este proceso se realiza en los desarenadores, sedimentadotes y decantadores, en estos últimos con el auxilio de la coagulación.
DECANTADORES
Se entiende por decantación la sedimentación de partículas floculentas, formadas por la aglomeración de partículas discretas en suspensión, mediante la acción de una sustancia química con propiedades coagulantes
Tipos de unidades
- Los decantadores se clasifican, según el tipo de flujo, en:
Decantadores estáticos. De flujo horizontal, de flujo radial.
Decantadores dinámicos o de manto de lodos. Este tipo de unidades se tratan en el capítulo 3 de este manual, dado que este tipo de unidades son características de estos sistemas.
Decantadores laminares. Son unidades poco profundas, con una zona de decantación formada por una serie de módulos tubulares de sección circular, cuadrada, octogonal o hexagonal, o secciones de láminas paralelas, ya sean planas u onduladas, entre las cuales circula el agua con flujo laminar. Se clasifican de la siguiente forma:
a) Según el tipo de módulo. Pueden ser:
• Tubulares: cuadrados, circulares, rectangulares, etcétera.
• De placas: planos y corrugados.
• Otros: soluciones patentadas.
b) Según la dirección del flujo. Pueden ser:
• Horizontales.
• Inclinados: ascendente y descendente.
c) Según los procesos unitarios:
• Estáticos.
• Dinámicos.
Operación de decantadores
Decantador estático de flujo horizontal
Descripción
La forma de estos decantadores normalmente es rectangular aunque también los hay circulares y cuadrados. Disponen normalmente de una zona de entrada por medio de una pantalla o cortina perforada, una zona de salida por medio de canaletas colectoras, una zona de depósito de lodos con fondo inclinado y una zona de decantación que tiene una profundidad de 2 a 4 metros.
Decantadores laminares de flujo ascendente
Descripción
Estas unidades deben tener una estructura de entrada que distribuya uniformemente el caudal a lo largo de toda la zona de decantación, una zona de decantación compuesta por módulos de placas o tubulares, una estructura de salida del agua decantada, la zona de depósito de lodos y el sistema de extracción de lodos.
La zona o estructura de entrada debe estar compuesta por canales o tuberías concebidos con criterios de distribución uniforme. Normalmente las unidades muy antiguas no tienen esta estructura, pero algunas han sido calculadas con tasas de decantación tan bajas (sobredimensionadas) que compensan este defecto.
4.1.7.- FILTRACIÓN
Es un proceso terminal que sirve para remover del agua los sólidos o materia coloidal mas fina, que no alcanzo a ser removida, en los procesos anteriores.
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 (aguas mas partículas) y del medio poroso.
En general, la filtración es la operación final de clarificación que se realiza en una planta de tratamiento de agua y, por consiguiente, es la responsable principal de la producción de agua de calidad coincidente con los estándares de potabilidad.
MECANISMOS DE FILTRACION
Generalmente se piensa de los filtros como de un tamiz o micro criba que atrapa el material suspendido entre los granos del medio filtrante.
La filtración usualmente es considerada como resultado de dos mecanismos distintos pero complementarios: Transporte y Adherencia. Inicialmente, las partículas por remover son transportadas de la suspensión a la superficie de los granos del medio filtrante. Ellas permanecen adheridas a los granos, siempre que resistan la acción de las fuerzas de cizallamiento debidas a las condiciones hidrodinámicas de escurrimiento
El transporte de las partículas es un fenómeno físico e hidráulico, afectado principalmente por los parámetros que gobiernan la transferencia de masas.
La adherencia entre partículas y granos es básicamente un fenómeno de acción superficial, que es influenciado por parámetros físicos y químicos.
Los mecanismos que pueden realizar transporte son los siguientes:
a.- Cernido
b.- Sedimentación
c.- Intercepción
d.- Impacto inercial
e.- Acción Hidrodinámica
f.- Mecanismos de transporte combinado
Los mecanismos de Adherencia son los siguientes:
a.- Fuerzas de Van der Waals
b.-Fuerzas electroquímicas
c.- Puente químico
Cual de estos mecanismos es el controla el proceso de filtración ha sido asunto de largos debates. Posiblemente el fenómeno es el resultado de la acción conjunta de diferentes acciones físicas, químicas y biológicas ocurrentes en el filtro con mayor o menor intensidad según el tipo de filtro y la calidad del agua filtrada.
DESCRIPCION DE LA FILTRACION
El filtro rápido por gravedad es el tipo de filtro más usado en tratamiento de aguas. la operación de filtración supone dos etapas: FILTRACION Y LAVADO.
En un filtro rápido convencional, el final de la etapa de filtración o carrera del filtro se alcanza cuando los sólidos suspendidos (turbiedad) en el efluente comienzan a aumentar; cuando la perdida de carga es tan alta que el filtro ya no produzca agua a la tasa deseada, usualmente 2,4 m. de perdida, o cuando la carrera del filtro
4.2.- DISEÑO DE PLANTA DE TRATAMIENTO
El diseño definitivo de la planta comprende
a) Dimensionamiento de los Procesos de tratamiento de la planta
b) Diseños Hidráulicos- sanitarios
c) Diseños estructurales, mecánicos, eléctricos y arquitectónicos
d) Planos y memoria técnica del proyecto
e) Presupuesto referencial
f) Especificaciones Técnicas para la Construcción
g) Manual de puesta en marcha y procedimientos de Operación y Mantenimiento
Horizonte de Diseño: 20 años
4.2.1 Captación
La obra toma del sistema de abastecimiento recauda agua superficiales provenientes de una acequia de Irrigación, siendo su fuente de captación los ríos Rímac y Santa Eulalia, las aguas de la acequia, que se encuentran contaminadas, corren a lo largo de la parte alta del campus universitario.
Es necesario indicar que actualmente hay 6 plantas que usan esta agua por lo que es indispensable pensar en el Almacenamiento de aguas turbias en épocas de estiaje.
4.2.1 Cámara de Rejas
Esta unidad normalmente es parte de la captación o de la entrada del desarenador. El diseño se efectúa en función del tamaño de los sólidos que se desea retener, determinándose según ello la siguiente separación de los barrotes.
a) Separación de 50 a 100 mm. Cuando son sólidos muy grandes. Esta reja normalmente precede a un reja mecanizada.
b) Separación de 10 a 25 mm. desbaste medio.
c) Separación de 3 a 10 mm. desbaste fino
La limpieza de las rejas puede ser manual o mecánica, dependiendo del tamaño e importancia de la planta
La velocidad media de paso entre barrotes se adopta 0.60 a 1 m/s, pudiendo llegar a 1.40 m/s con caudal máximo
Las rejas de limpieza manual se colocan inclinadas a un ángulo de 45º a 60º
Debe proveerse los medios para retirar los sólidos extraídos y su adecuada disposición.
4.2.2 Diseño y Dimensionamiento del Desarenador
a) Remoción de partículas
- Aguas sin sedimentación posterior, deberá eliminarse 75% de las partículas de 0.1 mm. De diámetro a mayores.
- Aguas sometidas a sedimentación posterior, deberá eliminarse 75% de la arena de diámetro mayor a 0.2 mm.
Deberá proyectarse desarenadores cuando el agua a tratar acarree arenas. Estas unidades deberán diseñarse para permitir la remoción total de estas partículas.
b) Criterios de diseño
- El periodo de retención debe estar entre 5 a 10 minutos
- La razón entre la velocidad horizontal y la velocidad de sedimentación de las partículas debe ser inferior a 20.
- La profundidad de los estanques deberá ser de 1.0 a 3.0 m
- El diseño se deberá considerar el volumen del material sedimentable que se deposita en el fondo. Los lodos podrán removerse según procedimientos manuales o mecánicos.
- Las tuberías de descarga de las partículas removidas deberán tener una pendiente mínima de 2%.
- La velocidad horizontal máxima en sistemas sin sedimentación posterior será de 0.17 m/s. y para sistemas con sedimentación posterior será de 0.25 m/s.
- Deberá existir como mínimo 02 unidades
4.2.3 Mezclador Hidráulico
La sustancia química coagulante (sulfato de aluminio) debe ser agregada a la masa de agua en turbulencia para que se produzca una mezcla instantánea y uniforme.
4.2.4 Floculador Hidráulico de Flujo Horizontal
Tienen como finalidad dar al agua una agitación lenta y decreciente para completar la formación de un floculo suficientemente grande y pesado como para que pueda ser removido fácilmente en el proceso de sedimentación.
4.2.5 Diseño de Sedimentador
SEDIMENTADORES SIN COAGULACION PREVIA
Los criterios de diseño de lo sedimentadotes sin coagulación previa son los siguientes:
a) Las partículas en suspensión de tamaño superior a 1um deben ser eliminadas en un porcentaje de 60% Este rendimiento debe ser comprobado mediante simulación del proceso.
b) La turbiedad máxima del efluente debe ser de 50 U.N.T. y preferiblemente de 20 U.N.T.
c) La velocidad de sedimentación deberá definirse en el ensayo de simulación del proceso.
d) El periodo de retención debe calcularse en el ensayo de simulación del proceso y deberá considerarse un valor mínimo de 02 horas
e) La velocidad horizontal debe ser menor o igual a 0.55 cm./s este valor no debe superar la velocidad mínima de arrastre.
f) La razón entre la velocidad horizontal del agua y la velocidad de sedimentación de las partículas deberá estar en el rango de 5 a 20.
g) La profundidad de los tanques, al igual, al igual que para los desarenadores, debe variar de 1.5 a 3.0 m.
h) La estructura de entrada debe comprender un vertedero a todo lo ancho de la unidad y una pantalla o cortina perforada
i) La estructura de salida deberá reunir los sistemas de recolección del agua sedimentada.
j) La longitud del tanque deberá ser de 2 a 5 veces su ancho en el caso de sedimentadotes de flujo horizontal.
k) Se deberá considerar en el diseño, el volumen de lodo producido, pudiéndose remover estos por medios manuales, mecánicos o hidráulicos.
El fondo del estanque deberá tener una pendiente no menor de 3%
4.2.6 Diseño de Filtros
FILTROS LENTOS DE ARENA
Los filtros lentos de arena deben de cumplir con los siguientes requisitos generales:
a) la turbiedad del agua cruda, sedimentada p prefiltrada del afluente deberá ser inferior a 50 UNT, se podrán aceptar picos de turbiedad no mayores de 100 UNT por pocas horas (no mas de 4)
b) cuando la calidad de la fuente exceda los límites de turbiedad indicados en el articulo anterior y siempre que se encuentre en suspensión, se deberá efectuar un tratamiento preliminar mediante sedimentación simple y/o prefiltración en grava, de acuerdo a los resultados del estudio de tratabilidad.
c) El valor máximo del color debe ser de 30 unidades de la escala de platino-cobalto.
d) El filtro lento debe proyectarse para operar las 24 horas en forma continua, para que pueda mantener su eficiencia de remoción de microorganismos. La operación intermitente debilita al zooplancton responsable del mecanismo biológico debido a la falta de nutrientes para su alimentación
e) La tasa de filtración debe ser comprendida entre 2 y 8 m3/(m2.día)
f) Lecho filtrante
Es un proceso terminal que sirve para remover del agua los sólidos o materia coloidal mas fina, que no alcanzo a ser removida, en los procesos anteriores.
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 (aguas mas partículas) y del medio poroso.
En general, la filtración es la operación final de clarificación que se realiza en una planta de tratamiento de agua y, por consiguiente, es la responsable principal de la producción de agua de calidad coincidente con los estándares de potabilidad.
MECANISMOS DE FILTRACION
Generalmente se piensa de los filtros como de un tamiz o micro criba que atrapa el material suspendido entre los granos del medio filtrante.
La filtración usualmente es considerada como resultado de dos mecanismos distintos pero complementarios: Transporte y Adherencia. Inicialmente, las partículas por remover son transportadas de la suspensión a la superficie de los granos del medio filtrante. Ellas permanecen adheridas a los granos, siempre que resistan la acción de las fuerzas de cizallamiento debidas a las condiciones hidrodinámicas de escurrimiento
El transporte de las partículas es un fenómeno físico e hidráulico, afectado principalmente por los parámetros que gobiernan la transferencia de masas.
La adherencia entre partículas y granos es básicamente un fenómeno de acción superficial, que es influenciado por parámetros físicos y químicos.
Los mecanismos que pueden realizar transporte son los siguientes:
a.- Cernido
b.- Sedimentación
c.- Intercepción
d.- Impacto inercial
e.- Acción Hidrodinámica
f.- Mecanismos de transporte combinado
Los mecanismos de Adherencia son los siguientes:
a.- Fuerzas de Van der Waals
b.-Fuerzas electroquímicas
c.- Puente químico
Cual de estos mecanismos es el controla el proceso de filtración ha sido asunto de largos debates. Posiblemente el fenómeno es el resultado de la acción conjunta de diferentes acciones físicas, químicas y biológicas ocurrentes en el filtro con mayor o menor intensidad según el tipo de filtro y la calidad del agua filtrada.
DESCRIPCION DE LA FILTRACION
El filtro rápido por gravedad es el tipo de filtro más usado en tratamiento de aguas. la operación de filtración supone dos etapas: FILTRACION Y LAVADO.
En un filtro rápido convencional, el final de la etapa de filtración o carrera del filtro se alcanza cuando los sólidos suspendidos (turbiedad) en el efluente comienzan a aumentar; cuando la perdida de carga es tan alta que el filtro ya no produzca agua a la tasa deseada, usualmente 2,4 m. de perdida, o cuando la carrera del filtro
4.2.- DISEÑO DE PLANTA DE TRATAMIENTO
El diseño definitivo de la planta comprende
a) Dimensionamiento de los Procesos de tratamiento de la planta
b) Diseños Hidráulicos- sanitarios
c) Diseños estructurales, mecánicos, eléctricos y arquitectónicos
d) Planos y memoria técnica del proyecto
e) Presupuesto referencial
f) Especificaciones Técnicas para la Construcción
g) Manual de puesta en marcha y procedimientos de Operación y Mantenimiento
Horizonte de Diseño: 20 años
4.2.1 Captación
La obra toma del sistema de abastecimiento recauda agua superficiales provenientes de una acequia de Irrigación, siendo su fuente de captación los ríos Rímac y Santa Eulalia, las aguas de la acequia, que se encuentran contaminadas, corren a lo largo de la parte alta del campus universitario.
Es necesario indicar que actualmente hay 6 plantas que usan esta agua por lo que es indispensable pensar en el Almacenamiento de aguas turbias en épocas de estiaje.
4.2.1 Cámara de Rejas
Esta unidad normalmente es parte de la captación o de la entrada del desarenador. El diseño se efectúa en función del tamaño de los sólidos que se desea retener, determinándose según ello la siguiente separación de los barrotes.
a) Separación de 50 a 100 mm. Cuando son sólidos muy grandes. Esta reja normalmente precede a un reja mecanizada.
b) Separación de 10 a 25 mm. desbaste medio.
c) Separación de 3 a 10 mm. desbaste fino
La limpieza de las rejas puede ser manual o mecánica, dependiendo del tamaño e importancia de la planta
La velocidad media de paso entre barrotes se adopta 0.60 a 1 m/s, pudiendo llegar a 1.40 m/s con caudal máximo
Las rejas de limpieza manual se colocan inclinadas a un ángulo de 45º a 60º
Debe proveerse los medios para retirar los sólidos extraídos y su adecuada disposición.
4.2.2 Diseño y Dimensionamiento del Desarenador
a) Remoción de partículas
- Aguas sin sedimentación posterior, deberá eliminarse 75% de las partículas de 0.1 mm. De diámetro a mayores.
- Aguas sometidas a sedimentación posterior, deberá eliminarse 75% de la arena de diámetro mayor a 0.2 mm.
Deberá proyectarse desarenadores cuando el agua a tratar acarree arenas. Estas unidades deberán diseñarse para permitir la remoción total de estas partículas.
b) Criterios de diseño
- El periodo de retención debe estar entre 5 a 10 minutos
- La razón entre la velocidad horizontal y la velocidad de sedimentación de las partículas debe ser inferior a 20.
- La profundidad de los estanques deberá ser de 1.0 a 3.0 m
- El diseño se deberá considerar el volumen del material sedimentable que se deposita en el fondo. Los lodos podrán removerse según procedimientos manuales o mecánicos.
- Las tuberías de descarga de las partículas removidas deberán tener una pendiente mínima de 2%.
- La velocidad horizontal máxima en sistemas sin sedimentación posterior será de 0.17 m/s. y para sistemas con sedimentación posterior será de 0.25 m/s.
- Deberá existir como mínimo 02 unidades
4.2.3 Mezclador Hidráulico
La sustancia química coagulante (sulfato de aluminio) debe ser agregada a la masa de agua en turbulencia para que se produzca una mezcla instantánea y uniforme.
4.2.4 Floculador Hidráulico de Flujo Horizontal
Tienen como finalidad dar al agua una agitación lenta y decreciente para completar la formación de un floculo suficientemente grande y pesado como para que pueda ser removido fácilmente en el proceso de sedimentación.
4.2.5 Diseño de Sedimentador
SEDIMENTADORES SIN COAGULACION PREVIA
Los criterios de diseño de lo sedimentadotes sin coagulación previa son los siguientes:
a) Las partículas en suspensión de tamaño superior a 1um deben ser eliminadas en un porcentaje de 60% Este rendimiento debe ser comprobado mediante simulación del proceso.
b) La turbiedad máxima del efluente debe ser de 50 U.N.T. y preferiblemente de 20 U.N.T.
c) La velocidad de sedimentación deberá definirse en el ensayo de simulación del proceso.
d) El periodo de retención debe calcularse en el ensayo de simulación del proceso y deberá considerarse un valor mínimo de 02 horas
e) La velocidad horizontal debe ser menor o igual a 0.55 cm./s este valor no debe superar la velocidad mínima de arrastre.
f) La razón entre la velocidad horizontal del agua y la velocidad de sedimentación de las partículas deberá estar en el rango de 5 a 20.
g) La profundidad de los tanques, al igual, al igual que para los desarenadores, debe variar de 1.5 a 3.0 m.
h) La estructura de entrada debe comprender un vertedero a todo lo ancho de la unidad y una pantalla o cortina perforada
i) La estructura de salida deberá reunir los sistemas de recolección del agua sedimentada.
j) La longitud del tanque deberá ser de 2 a 5 veces su ancho en el caso de sedimentadotes de flujo horizontal.
k) Se deberá considerar en el diseño, el volumen de lodo producido, pudiéndose remover estos por medios manuales, mecánicos o hidráulicos.
El fondo del estanque deberá tener una pendiente no menor de 3%
4.2.6 Diseño de Filtros
FILTROS LENTOS DE ARENA
Los filtros lentos de arena deben de cumplir con los siguientes requisitos generales:
a) la turbiedad del agua cruda, sedimentada p prefiltrada del afluente deberá ser inferior a 50 UNT, se podrán aceptar picos de turbiedad no mayores de 100 UNT por pocas horas (no mas de 4)
b) cuando la calidad de la fuente exceda los límites de turbiedad indicados en el articulo anterior y siempre que se encuentre en suspensión, se deberá efectuar un tratamiento preliminar mediante sedimentación simple y/o prefiltración en grava, de acuerdo a los resultados del estudio de tratabilidad.
c) El valor máximo del color debe ser de 30 unidades de la escala de platino-cobalto.
d) El filtro lento debe proyectarse para operar las 24 horas en forma continua, para que pueda mantener su eficiencia de remoción de microorganismos. La operación intermitente debilita al zooplancton responsable del mecanismo biológico debido a la falta de nutrientes para su alimentación
e) La tasa de filtración debe ser comprendida entre 2 y 8 m3/(m2.día)
f) Lecho filtrante
a).-La grava se colocara en 3 capas, la primera de 15 cm.; con tamaños de 19 a 50 mm. Seguida de 2 capas de 5 cm. De espesor cada una, con tamaños de 9.5 mm. A 19 mm. y de 3 mm. a 9.5 mm., respectivamente. No debe colocarse grava en zonas cercanas a las paredes o alas columnas
b).-El espesor de la arena deberá ser de 80 a 100 cm. El valor mínimo considerado, después de raspados sucesivos durante la operación de limpieza, será de 50 cm.
c).-El tamaño efectivo de la arena debe estar entre 0.2 a 0.3 mm. Y el coeficiente de uniformidad no mayor de 3.
g) Caja de filtro
Los filtros podrán ser circulares o rectangulares y el área máxima deberá ser de 50 m2 cuando la limpieza se efectué en forma manual. Las paredes verticales o inclinadas y el acabado del tramo en el que se localiza el lecho filtrante, debe ser rugoso para evitar cortocircuitos.
5.0.- COSTOS Y PRESUPUESTOS DE OBRA
5.1.- PRESUPUESTO DE OBRAS DE SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA SUBTERRANEA
5.1.1 Hoja de Metrados
5.1.2 Análisis de precios unitarios
5.1.3 Insumos de proyectos
5.1.4 Presupuesto general
5.2.- PRESUPUESTO DE OBRAS DE SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA SUPERTFICIAL
5.2.1 Hoja de Metrados
5.2.2 Análisis de precios unitarios
5.2.3 Insumos de proyectos
5.2.4 Presupuesto general
5.3.- RESULTADOS Y ANALISIS COMPARATIVO DE COSTOS
6.0.- OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
6.1. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
Toda plante de tratamiento de agua debe estar diseñada para que con una operación adecuada pueda producir continuamente el caudal de diseño y sastifacer las normas de calidad de agua establecida
Dependiendo de las características propias de cada diseño, cuatro factores principales determinan que una planta posea las condiciones requeridas para una operación y un mantenimiento óptimos. Estos cuatro factores son:
- Confiabilidad
- Flexibilidad
- Mano de Obra
- Automatización y Control
6.2. PRINCIPIOS DE MANTENIMIENTO
El mantenimiento es esencial para una operación óptima de la planta de purificación. En un sistema de purificación de agua, el mantenimiento puede considerarse de dos tipos
- Mantenimiento Preventivo
- Mantenimiento Correctivo
6.3. OBJETIVOS DE OPERACIÓN
Cuando se habla de calidad de agua, el objeto de máximo interés no es realmente el agua sino los materiales presentes en ella. Dichos materiales determinan la potabilidad del agua, y por lo tanto, la magnitud del tratamiento referido. Por ello, los objetivos de la operación de la planta de purificación son básicamente:
- Proteger la salud de la comunidad
- Suministrar un producto estéticamente deseable
- Proteger la propiedad del usuario
6.4. PARAMETROS DE CONTROL DE OPERACIÓN
El operador de una plante fundamenta la operación de la misma en el mantenimiento de la máxima calidad de su producto. Para esto hace uso principalmente de análisis físicos, químicos bacteriológicos, de conformidad con un programa de muestreo y análisis, cuya frecuencia e intensidad son función de los problemas particulares de calidad de agua de cada planta
6.5. CONSIDERACIONES BASICAS DE LOS PROCESOS DE TRATAMIENTO
6.5.1 Cribato
Los problemas más comunes asociados con el cribado son el taponamiento y la corrección de las rejillas
6.5.2 Aforo
Aunque el aforo no es un proceso de tratamiento, el operador de una planta de tratamiento debe hacer estos aforos
6.5.3 Coagulación, Floculación
En la operación de los procesos de coagulación y floculación existen tres componentes esenciales
- Seleccionde los coagulantes
- Aplicación de los coagulantes
- Control de la efectividad de los procesos
6.5.4 Sedimentación
La función principal de la sedimentación es producir agua clarificada con turbiedad mínima, generalmente menos de 10 UNT, para una filtración posterior efectiva
6.5.5 Filtración
A pesar de las grandes diferencias existentes entre los tipos de filtros usados para tratamiento de agua, los problemas de operación y mantenimiento de dichas unidades son más o menos similares.
6.5.6 Desinfección
La operación exitosa del proceso de floración requiere básicamente:
Suministro adecuado y permanente del agente desinfectante
Control eficiente, continuo y exacto de la dosificación
Manejo seguro en todo momento del compuesto y de los equipos utilizados para su aplicación
Mezcla completa y continua del cloro con toda el agua a tratar.
6.6 REGISTRO E INFORME DE OPERACIÓN
El mantenimiento de un registro de la operación de una planta de tratamiento hace de las funciones del operador y constituye una ayuda de gran utilidad
b).-El espesor de la arena deberá ser de 80 a 100 cm. El valor mínimo considerado, después de raspados sucesivos durante la operación de limpieza, será de 50 cm.
c).-El tamaño efectivo de la arena debe estar entre 0.2 a 0.3 mm. Y el coeficiente de uniformidad no mayor de 3.
g) Caja de filtro
Los filtros podrán ser circulares o rectangulares y el área máxima deberá ser de 50 m2 cuando la limpieza se efectué en forma manual. Las paredes verticales o inclinadas y el acabado del tramo en el que se localiza el lecho filtrante, debe ser rugoso para evitar cortocircuitos.
5.0.- COSTOS Y PRESUPUESTOS DE OBRA
5.1.- PRESUPUESTO DE OBRAS DE SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA SUBTERRANEA
5.1.1 Hoja de Metrados
5.1.2 Análisis de precios unitarios
5.1.3 Insumos de proyectos
5.1.4 Presupuesto general
5.2.- PRESUPUESTO DE OBRAS DE SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA SUPERTFICIAL
5.2.1 Hoja de Metrados
5.2.2 Análisis de precios unitarios
5.2.3 Insumos de proyectos
5.2.4 Presupuesto general
5.3.- RESULTADOS Y ANALISIS COMPARATIVO DE COSTOS
6.0.- OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
6.1. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN
Toda plante de tratamiento de agua debe estar diseñada para que con una operación adecuada pueda producir continuamente el caudal de diseño y sastifacer las normas de calidad de agua establecida
Dependiendo de las características propias de cada diseño, cuatro factores principales determinan que una planta posea las condiciones requeridas para una operación y un mantenimiento óptimos. Estos cuatro factores son:
- Confiabilidad
- Flexibilidad
- Mano de Obra
- Automatización y Control
6.2. PRINCIPIOS DE MANTENIMIENTO
El mantenimiento es esencial para una operación óptima de la planta de purificación. En un sistema de purificación de agua, el mantenimiento puede considerarse de dos tipos
- Mantenimiento Preventivo
- Mantenimiento Correctivo
6.3. OBJETIVOS DE OPERACIÓN
Cuando se habla de calidad de agua, el objeto de máximo interés no es realmente el agua sino los materiales presentes en ella. Dichos materiales determinan la potabilidad del agua, y por lo tanto, la magnitud del tratamiento referido. Por ello, los objetivos de la operación de la planta de purificación son básicamente:
- Proteger la salud de la comunidad
- Suministrar un producto estéticamente deseable
- Proteger la propiedad del usuario
6.4. PARAMETROS DE CONTROL DE OPERACIÓN
El operador de una plante fundamenta la operación de la misma en el mantenimiento de la máxima calidad de su producto. Para esto hace uso principalmente de análisis físicos, químicos bacteriológicos, de conformidad con un programa de muestreo y análisis, cuya frecuencia e intensidad son función de los problemas particulares de calidad de agua de cada planta
6.5. CONSIDERACIONES BASICAS DE LOS PROCESOS DE TRATAMIENTO
6.5.1 Cribato
Los problemas más comunes asociados con el cribado son el taponamiento y la corrección de las rejillas
6.5.2 Aforo
Aunque el aforo no es un proceso de tratamiento, el operador de una planta de tratamiento debe hacer estos aforos
6.5.3 Coagulación, Floculación
En la operación de los procesos de coagulación y floculación existen tres componentes esenciales
- Seleccionde los coagulantes
- Aplicación de los coagulantes
- Control de la efectividad de los procesos
6.5.4 Sedimentación
La función principal de la sedimentación es producir agua clarificada con turbiedad mínima, generalmente menos de 10 UNT, para una filtración posterior efectiva
6.5.5 Filtración
A pesar de las grandes diferencias existentes entre los tipos de filtros usados para tratamiento de agua, los problemas de operación y mantenimiento de dichas unidades son más o menos similares.
6.5.6 Desinfección
La operación exitosa del proceso de floración requiere básicamente:
Suministro adecuado y permanente del agente desinfectante
Control eficiente, continuo y exacto de la dosificación
Manejo seguro en todo momento del compuesto y de los equipos utilizados para su aplicación
Mezcla completa y continua del cloro con toda el agua a tratar.
6.6 REGISTRO E INFORME DE OPERACIÓN
El mantenimiento de un registro de la operación de una planta de tratamiento hace de las funciones del operador y constituye una ayuda de gran utilidad
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