domingo, 30 de septiembre de 2007
lunes, 24 de septiembre de 2007
INFORME CAP. 4 - SIST. DE ABASTECIMIENTO MEDIANTE PLANTA DE TRATAMIENTO
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.
Parámetros
90% del tiempo
80% del tiempo
Esporádicamente
Turbiedad (UNT)
Menor a 1000
Menor a 800
Menor a 1500, si excede considerar Presedimentacion
Color (UC)
Menor a 150
Menor a 70
NPM de Coliformes termotolerantes/100 ml.
Menor a 600
Si excede de 600, se debe considerar Presedimentacion
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.
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.
VARIABLES PRINCIPALES EN EL DISEÑO DE FILTROS
VARIABLE
SIGNIFICADO
1.-Características del medio filtrante
Afecta la eficiencia de remoción de partículas
a.-Tamaño del grano
y el incremento en perdida de carga
b.- Distribución Granulométrica
c.- Forma, Densidad y composición del grano
d.- Carga del medio
Afecta la calidad del efluente
2.- Porosidad del lecho filtrante
Determina la cantidad de sólidos que pueda
almacenarse en el filtro
3.-Profundidad del lecho filtrante
Afecta la perdida de carga y la duración de la
carrera
4.- Tasa de filtración
Determina el área requerida y la perdida de carga.
Afecta la calidad del efluente
5.- Perdida de carga disponible
Variable de diseño
6.- Características del afluente
Afectan las características de remoción del filtro
a.-Concentrados de sólidos suspendidos
b.- Tamaño y distribución del floculo
c.- Resistencia del floculo
d.- Carga eléctrica del floculo
e.- Propiedades del fluido
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 Rimac 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. (ver articulo 51-inciso j)
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 limites 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.dia)
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.
4.3.- RESULTADOS Y ANALISIS
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.
Parámetros
90% del tiempo
80% del tiempo
Esporádicamente
Turbiedad (UNT)
Menor a 1000
Menor a 800
Menor a 1500, si excede considerar Presedimentacion
Color (UC)
Menor a 150
Menor a 70
NPM de Coliformes termotolerantes/100 ml.
Menor a 600
Si excede de 600, se debe considerar Presedimentacion
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.
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.
VARIABLES PRINCIPALES EN EL DISEÑO DE FILTROS
VARIABLE
SIGNIFICADO
1.-Características del medio filtrante
Afecta la eficiencia de remoción de partículas
a.-Tamaño del grano
y el incremento en perdida de carga
b.- Distribución Granulométrica
c.- Forma, Densidad y composición del grano
d.- Carga del medio
Afecta la calidad del efluente
2.- Porosidad del lecho filtrante
Determina la cantidad de sólidos que pueda
almacenarse en el filtro
3.-Profundidad del lecho filtrante
Afecta la perdida de carga y la duración de la
carrera
4.- Tasa de filtración
Determina el área requerida y la perdida de carga.
Afecta la calidad del efluente
5.- Perdida de carga disponible
Variable de diseño
6.- Características del afluente
Afectan las características de remoción del filtro
a.-Concentrados de sólidos suspendidos
b.- Tamaño y distribución del floculo
c.- Resistencia del floculo
d.- Carga eléctrica del floculo
e.- Propiedades del fluido
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 Rimac 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. (ver articulo 51-inciso j)
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 limites 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.dia)
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.
4.3.- RESULTADOS Y ANALISIS
INFORME DE SUFICIENCIA MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA EN LA UNE
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
DE LA UNE
INFORME DE SUFICIENCIA
Para optar el Titulo Profesional de:
INGENIERO CIVIL
BENDEZU PARIONA, RAFAEL NAZARIO
Lima – Perú
2007
PLAN DE INFORME DE SUFICIENCIA
I. TITULO: MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA DE LA UNE.
II. ANTECEDENTES:
La ciudad de Lima, capital de la República, está incrementando su población día a día, llegando actualmente a unos 8'000,000 de habitantes. El crecimiento de la población requiere también un incremento de los servicios y dentro de ello el abastecimiento de agua potable se constituye en un problema cada vez más crucial que exige pronta solución.
La principal fuente de abastecimiento de agua para Lima es el río Rímac, cuyo caudal, además de no ser manejado eficientemente, resulta insuficiente para los requerimientos de la actual y futura población por lo que es urgente disponer de mayores recursos hídricos. En menor escala se explota también el agua del subsuelo de la napa freática del conglomerado de Lima, la cual se está deprimiendo cada vez más. Los intentos de realimentación de esta napa fueron insuficientes y no se lograron los resultados esperados.
Actualmente la Ciudad Universitaria de la Universidad Nacional de Educación “Enrique Guzmán Valle” cuenta con un Sistema de Abastecimiento de Agua Potable existente, este se realiza con recursos superficiales provenientes de una acequia, siendo su fuente de captación los ríos Rimac y Santa Eulalia, las aguas de la acequia, que se encuentran contaminadas, corren a lo largo de la parte alta del campus universitario, y asimismo con recursos de agua subterránea provenientes de un pozo perforado en el área de la ciudad universitaria, este Sistema es costoso debido al empleo de clorificadores, desinfectantes, equipos, mantenimiento, etc. de ambas fuentes.
En la actualidad el Sistema de Abastecimiento con recursos superficiales, y recursos de agua subterránea, no satisface la demanda de agua que actualmente se promedia de 800-1500 m3/ día, así como la calidad de la misma.
La Planta de Tratamiento que data de hace 60 años, y que a la vez no cuenta con Expediente alguno fue diseñada para 4000 habitantes de la población universitaria, siendo esta actualmente alrededor de 8,000 habitantes, ello conlleva a una Evaluación, tanto técnico como económico, Implementación de equipos y Mejoramiento, creando nuevas alternativas.
Asimismo el Abastecimiento mediante Aguas profundas trabajando individualmente no satisface la demanda actual.
III. JUSTIFICACION:
La Evaluación del Sistema de Abastecimiento mediante la Planta de Tratamiento o Aguas Subterráneas mediante Pozos Profundos comprenderá un análisis detallado del funcionamiento y comportamiento hidráulico de cada una de las partes que físicamente la conforman, de su eficiencia y de la forma en que esta siendo operada, controlada, mantenida y administrada.
Como resultado de la evaluación, mediante un estudio detallado se obtendrá información valiosísima que comprenderá la determinación de la mejor alternativa y/o una alternativa combinada.
Finalmente se implementara un Manual de Operación y mantenimiento
IV. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:
La problemática se basa actualmente en el mal manejo en la Administración de la Universidad de no tener definido actualmente cual es la fuente individual que satisfaga un Abastecimiento eficiente tanto en la demanda como en calidad de agua.
V. DEFINICION DE LOS OBJETIVOS:
El Proyecto responde a la necesidad de contar con un Sistema de Abastecimiento de Agua Potable eficiente que satisfaga la demanda actual y futura de la población universitaria, asegurando las condiciones sanitarias, que estas requieren para el desarrollo de sus actividades, minimizando costos que conlleva un Abastecimiento mediante dos fuentes.
VI. MARCO TEORICO:
El desarrollo del tema tiene como Referencia la mejora del Sistema de Abastecimiento de agua en la Universidad Nacional de Educación, las cuales garanticen la calidad de agua apta para el consumo de la población universitaria y administrativa.
En el desarrollo del tema de Mejoramiento del Sistema de Abastecimiento de Agua, se diseñara tomando en cuenta los adelantos tecnológicos tales como Sistemas de Control y Adquisición de Datos, sensores, alarmas, electro válvulas, etc., y siempre tomando en cuenta las necesidades reales de los usuarios de la Universidad.
VII. INDICE DEL INFORME
MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA DE LA UNE
INTRODUCCION
1.0.- INFORMACION BASICA DEL PROYECTO.
1.1.- Ubicación.
1.2.- Clima
1.3.- Hidrologia
1.4.- Topografía.
1.5.- Geología.
1.6.- Fuentes de Agua.
1.7.- Oferta y Demanda Hídrica
2.0.- EVALUACION DE PROYECTO EN EL MARCO DEL SNIP
2.1.- IDENTIFICACIÓN Y ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN
2.1.1.- Identificación del problema y zona afectada
2.1.2.- Árbol de causas y efectos
2.1.3.- Árbol de medios y fines
2.1.4.- Árbol de medios fundamentales y acciones propuestas y alternativas de solución
2.2.- FORMULACIÓN Y DISEÑO
2.2.1.- Análisis de demanda
2.2.2.- Análisis de oferta
2.2.3.- Balance Oferta-Demanda
2.3.- EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVA
2.3.1.- Costos de operación y mantenimiento sin proyecto a precios privados y a precios sociales
3.0.- SISTEMA DE ABASTECIMIENTO MEDIANTE AGUAS SUBTERRANEAS.
3.1.- INFORMACIÓN DE LA ZONA DEL PROYECTO
3.1.1.- Características geológicas y geotécnicas de la zona
3.1.2.- Estado hidrogeológico del acuífero
3.1.3.- Crecimiento urbano poblacional
3.1.4.- Rendimiento del pozo
3.2.- PLANEAMIENTO TEÓRICO Y METODOLOGÍA
3.2.1.- Del diseño de la línea de impulsión
3.2.2.- De la selección del equipo de bombeo
3.2.3.- Análisis de flujo transitorio - fenómeno de golpe de ariete
3.2.4.- De la Cimentación
3.3.- PLANEAMIENTO TECNOLÓGICO
3.3.1.- Estudios preliminares
3.3.2.- Parámetros y criterios de diseño
3.4.- DISEÑO DEL SISTEMA DE SUMINISTRO
3.4.1.- Memoria de cálculo de la línea de impulsión
3.4.2.- Memoria de cálculo del sistema de bombeo
3.5.- RESULTADOS Y SU ANALISIS
4.0.-SISTEMA DE ABASTECIMIENTO MEDIANTE PLANTA DE TRATAMIENTO
4.1.- CONSIDERACIONES TEÓRICAS DE PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA
4.1.1.- Generalidades
4.1.2.- Tipos de Planta de Purificación
4.1.3.- Consideraciones Generales de Diseño
4.1.4.- Mezcla rápida
4.1.5.- Floculación
4.1.6.- Sedimentación
4.1.7.- Filtración
4.2.- DISEÑO DE PLANTA DE TRATAMIENTO
4.2.1 Captación
4.2.2 Cámara de Rejas
4.2.3 Diseño y Dimensionamiento del Desarenador
4.2.4 Mezclador Hidráulico
4.2.5 Floculador Hidráulico de Flujo Horizontal
4.2.6 Diseño de Sedimentador
4.2.7 Diseño de Cámara de Filtros
4.2.8 Sala de dosificación de Productos Químicos
4.3.- RESULTADOS Y ANALISIS
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.- MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMEINTO
6.1 Principios de operación
6.2 Principios de Mantenimiento
6.3 Objetivos de la operación
6.4 Parámetro de control de operación
6.5 Consideraciones básicas de los procesos de tratamiento
6.6 Registros e informes de operación
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFIA
ANEXOS
· Planos
· Videos
· Panel Fotográfico
VIII. METODOLOGIA DEL TRABAJO:
Para el desarrollo del presente informe de Suficiencia se procederá en base a los siguientes puntos:
Recopilación de Datos existentes en Oficinas de proyecto de la UNE y Unidad de Planeamiento y Estadística de la UNE; Datos de Campo, Revisión y estudio del material bibliográfico referido a Sistema de Abastecimiento de Agua mediante una Planta de Tratamiento o mediante Pozos profundos, Manuales de Operación y Mantenimiento de ambos por separado y en conjunto, especificaciones técnicas diversas proporcionadas por los proveedores de equipos que buscara implementarse, así como también información obtenida por medios virtuales o Internet.
Se procederá luego a la evaluación de los Parámetros de Diseño (Demandas, Caudales, Volúmenes, Turbidez, Caudal de Bombeo, Altura Dinámica, Tipo de Bomba, Variación de PH, Sólidos resueltos, etc.) para la mejora tanto en infraestructura actual del Sistema, así como su equipamiento, basado en la necesidad actual de la población.
Conclusiones y Recomendaciones.
IX. CRONOGRAMA DE TRABAJO:
X. BIBLIOGRAFIA DEL PLAN:
CEPIS/OPG-Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria.
Jairo Alberto Romero Rojas, Potabilizacion del Agua
"Manual de Pozos Pequeños". Autor: Gibson, Ulric P. Editorial Limusa. Año 1989.
"Manual de Bombas". Autor: Asociación de Ingenieros Académicos (Hidrostal, Worthington, Goulds Pump). Año 1991
Expediente Técnico – Estudio Integral de la Red de Agua y Desagüe de la UNE
Elaborado por BLASA
Reglamento Nacional de Edificaciones
Especificaciones Técnicas de SEDAPAL
Módulo de capacitación para operadores de plantas de tratamiento de agua potable : la experiencia de EMAPA Huaral S.A. / Toby Brodkorb, Norma Argüelles. -- Lima : Servicio Universitario Mundial del Canadá, 2000.
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
DE LA UNE
INFORME DE SUFICIENCIA
Para optar el Titulo Profesional de:
INGENIERO CIVIL
BENDEZU PARIONA, RAFAEL NAZARIO
Lima – Perú
2007
PLAN DE INFORME DE SUFICIENCIA
I. TITULO: MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA DE LA UNE.
II. ANTECEDENTES:
La ciudad de Lima, capital de la República, está incrementando su población día a día, llegando actualmente a unos 8'000,000 de habitantes. El crecimiento de la población requiere también un incremento de los servicios y dentro de ello el abastecimiento de agua potable se constituye en un problema cada vez más crucial que exige pronta solución.
La principal fuente de abastecimiento de agua para Lima es el río Rímac, cuyo caudal, además de no ser manejado eficientemente, resulta insuficiente para los requerimientos de la actual y futura población por lo que es urgente disponer de mayores recursos hídricos. En menor escala se explota también el agua del subsuelo de la napa freática del conglomerado de Lima, la cual se está deprimiendo cada vez más. Los intentos de realimentación de esta napa fueron insuficientes y no se lograron los resultados esperados.
Actualmente la Ciudad Universitaria de la Universidad Nacional de Educación “Enrique Guzmán Valle” cuenta con un Sistema de Abastecimiento de Agua Potable existente, este se realiza con recursos superficiales provenientes de una acequia, siendo su fuente de captación los ríos Rimac y Santa Eulalia, las aguas de la acequia, que se encuentran contaminadas, corren a lo largo de la parte alta del campus universitario, y asimismo con recursos de agua subterránea provenientes de un pozo perforado en el área de la ciudad universitaria, este Sistema es costoso debido al empleo de clorificadores, desinfectantes, equipos, mantenimiento, etc. de ambas fuentes.
En la actualidad el Sistema de Abastecimiento con recursos superficiales, y recursos de agua subterránea, no satisface la demanda de agua que actualmente se promedia de 800-1500 m3/ día, así como la calidad de la misma.
La Planta de Tratamiento que data de hace 60 años, y que a la vez no cuenta con Expediente alguno fue diseñada para 4000 habitantes de la población universitaria, siendo esta actualmente alrededor de 8,000 habitantes, ello conlleva a una Evaluación, tanto técnico como económico, Implementación de equipos y Mejoramiento, creando nuevas alternativas.
Asimismo el Abastecimiento mediante Aguas profundas trabajando individualmente no satisface la demanda actual.
III. JUSTIFICACION:
La Evaluación del Sistema de Abastecimiento mediante la Planta de Tratamiento o Aguas Subterráneas mediante Pozos Profundos comprenderá un análisis detallado del funcionamiento y comportamiento hidráulico de cada una de las partes que físicamente la conforman, de su eficiencia y de la forma en que esta siendo operada, controlada, mantenida y administrada.
Como resultado de la evaluación, mediante un estudio detallado se obtendrá información valiosísima que comprenderá la determinación de la mejor alternativa y/o una alternativa combinada.
Finalmente se implementara un Manual de Operación y mantenimiento
IV. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:
La problemática se basa actualmente en el mal manejo en la Administración de la Universidad de no tener definido actualmente cual es la fuente individual que satisfaga un Abastecimiento eficiente tanto en la demanda como en calidad de agua.
V. DEFINICION DE LOS OBJETIVOS:
El Proyecto responde a la necesidad de contar con un Sistema de Abastecimiento de Agua Potable eficiente que satisfaga la demanda actual y futura de la población universitaria, asegurando las condiciones sanitarias, que estas requieren para el desarrollo de sus actividades, minimizando costos que conlleva un Abastecimiento mediante dos fuentes.
VI. MARCO TEORICO:
El desarrollo del tema tiene como Referencia la mejora del Sistema de Abastecimiento de agua en la Universidad Nacional de Educación, las cuales garanticen la calidad de agua apta para el consumo de la población universitaria y administrativa.
En el desarrollo del tema de Mejoramiento del Sistema de Abastecimiento de Agua, se diseñara tomando en cuenta los adelantos tecnológicos tales como Sistemas de Control y Adquisición de Datos, sensores, alarmas, electro válvulas, etc., y siempre tomando en cuenta las necesidades reales de los usuarios de la Universidad.
VII. INDICE DEL INFORME
MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA DE LA UNE
INTRODUCCION
1.0.- INFORMACION BASICA DEL PROYECTO.
1.1.- Ubicación.
1.2.- Clima
1.3.- Hidrologia
1.4.- Topografía.
1.5.- Geología.
1.6.- Fuentes de Agua.
1.7.- Oferta y Demanda Hídrica
2.0.- EVALUACION DE PROYECTO EN EL MARCO DEL SNIP
2.1.- IDENTIFICACIÓN Y ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN
2.1.1.- Identificación del problema y zona afectada
2.1.2.- Árbol de causas y efectos
2.1.3.- Árbol de medios y fines
2.1.4.- Árbol de medios fundamentales y acciones propuestas y alternativas de solución
2.2.- FORMULACIÓN Y DISEÑO
2.2.1.- Análisis de demanda
2.2.2.- Análisis de oferta
2.2.3.- Balance Oferta-Demanda
2.3.- EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVA
2.3.1.- Costos de operación y mantenimiento sin proyecto a precios privados y a precios sociales
3.0.- SISTEMA DE ABASTECIMIENTO MEDIANTE AGUAS SUBTERRANEAS.
3.1.- INFORMACIÓN DE LA ZONA DEL PROYECTO
3.1.1.- Características geológicas y geotécnicas de la zona
3.1.2.- Estado hidrogeológico del acuífero
3.1.3.- Crecimiento urbano poblacional
3.1.4.- Rendimiento del pozo
3.2.- PLANEAMIENTO TEÓRICO Y METODOLOGÍA
3.2.1.- Del diseño de la línea de impulsión
3.2.2.- De la selección del equipo de bombeo
3.2.3.- Análisis de flujo transitorio - fenómeno de golpe de ariete
3.2.4.- De la Cimentación
3.3.- PLANEAMIENTO TECNOLÓGICO
3.3.1.- Estudios preliminares
3.3.2.- Parámetros y criterios de diseño
3.4.- DISEÑO DEL SISTEMA DE SUMINISTRO
3.4.1.- Memoria de cálculo de la línea de impulsión
3.4.2.- Memoria de cálculo del sistema de bombeo
3.5.- RESULTADOS Y SU ANALISIS
4.0.-SISTEMA DE ABASTECIMIENTO MEDIANTE PLANTA DE TRATAMIENTO
4.1.- CONSIDERACIONES TEÓRICAS DE PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA
4.1.1.- Generalidades
4.1.2.- Tipos de Planta de Purificación
4.1.3.- Consideraciones Generales de Diseño
4.1.4.- Mezcla rápida
4.1.5.- Floculación
4.1.6.- Sedimentación
4.1.7.- Filtración
4.2.- DISEÑO DE PLANTA DE TRATAMIENTO
4.2.1 Captación
4.2.2 Cámara de Rejas
4.2.3 Diseño y Dimensionamiento del Desarenador
4.2.4 Mezclador Hidráulico
4.2.5 Floculador Hidráulico de Flujo Horizontal
4.2.6 Diseño de Sedimentador
4.2.7 Diseño de Cámara de Filtros
4.2.8 Sala de dosificación de Productos Químicos
4.3.- RESULTADOS Y ANALISIS
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.- MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMEINTO
6.1 Principios de operación
6.2 Principios de Mantenimiento
6.3 Objetivos de la operación
6.4 Parámetro de control de operación
6.5 Consideraciones básicas de los procesos de tratamiento
6.6 Registros e informes de operación
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFIA
ANEXOS
· Planos
· Videos
· Panel Fotográfico
VIII. METODOLOGIA DEL TRABAJO:
Para el desarrollo del presente informe de Suficiencia se procederá en base a los siguientes puntos:
Recopilación de Datos existentes en Oficinas de proyecto de la UNE y Unidad de Planeamiento y Estadística de la UNE; Datos de Campo, Revisión y estudio del material bibliográfico referido a Sistema de Abastecimiento de Agua mediante una Planta de Tratamiento o mediante Pozos profundos, Manuales de Operación y Mantenimiento de ambos por separado y en conjunto, especificaciones técnicas diversas proporcionadas por los proveedores de equipos que buscara implementarse, así como también información obtenida por medios virtuales o Internet.
Se procederá luego a la evaluación de los Parámetros de Diseño (Demandas, Caudales, Volúmenes, Turbidez, Caudal de Bombeo, Altura Dinámica, Tipo de Bomba, Variación de PH, Sólidos resueltos, etc.) para la mejora tanto en infraestructura actual del Sistema, así como su equipamiento, basado en la necesidad actual de la población.
Conclusiones y Recomendaciones.
IX. CRONOGRAMA DE TRABAJO:
X. BIBLIOGRAFIA DEL PLAN:
CEPIS/OPG-Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria.
Jairo Alberto Romero Rojas, Potabilizacion del Agua
"Manual de Pozos Pequeños". Autor: Gibson, Ulric P. Editorial Limusa. Año 1989.
"Manual de Bombas". Autor: Asociación de Ingenieros Académicos (Hidrostal, Worthington, Goulds Pump). Año 1991
Expediente Técnico – Estudio Integral de la Red de Agua y Desagüe de la UNE
Elaborado por BLASA
Reglamento Nacional de Edificaciones
Especificaciones Técnicas de SEDAPAL
Módulo de capacitación para operadores de plantas de tratamiento de agua potable : la experiencia de EMAPA Huaral S.A. / Toby Brodkorb, Norma Argüelles. -- Lima : Servicio Universitario Mundial del Canadá, 2000.
sábado, 15 de septiembre de 2007
INFORME DE SUFICIENCIA: "PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA"
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
"MEJORAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA
SUPERFICIAL DE LA UNE"
INFORME DE SUFICIENCIA
Para optar el Titulo Profesional de:
INGENIERO CIVIL
BENDEZU PARIONA, RAFAEL NAZARIO
Lima – Perú
2007
PLAN DE INFORME DE SUFICIENCIA
I. TITULO: MEJORAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA SUPERFICIAL DE LA UNE.
II. ANTECEDENTES:
Actualmente la Ciudad Universitaria de la Universidad Nacional de Educación “Enrique Guzmán Valle” cuenta con un Sistema de Abastecimiento de Agua Potable existente, este se realiza con recursos superficiales provenientes de una acequia, siendo su fuente de captación los ríos Rimac y Santa Eulalia, las aguas de la acequia, que se encuentran contaminadas, corren a lo largo de la parte alta del campus universitario, y asimismo con recursos de agua subterránea provenientes de un pozo perforado en el área de la ciudad universitaria.
La Planta de Tratamiento de aguas superficiales consta actualmente de los siguientes componentes:
3 desarenadores de forma rectangular, que sirven como sedimentadores de partículas sólidas pequeñas, un flocurador de pantallas verticales y 2 Decantadores, donde sedimentan las partículas sólidas microscópicas, llegando el agua a una cisterna de 48 m3, de donde por medio de 2 electrobombas el agua es impulsadas a 5 filtros rápidos, para llegar a un Reservorio de 520 m3.
En la actualidad el Sistema de Abastecimiento con recursos superficiales, y recursos de agua subterránea, no satisface la demanda de agua que actualmente se promedia de 800-1500 m3/ día, así como la calidad de la misma.
La planta fue diseñada para 4000 habitantes de la población universitaria, siendo esta actualmente alrededor de 7,000 habitantes, ello conlleva a una evaluación para su Ampliación, tanto en Estructuras como Almacenamientos de Reservas, Implementación de equipos y Mejoramiento, creando nuevas alternativas, así mismo deberá realizarse estudios de rentabilidad de la actual planta de tratamiento.
III. JUSTIFICACION:
La evaluación de una Planta de Tratamiento de agua comprende un análisis detallado del funcionamiento y comportamiento hidráulico de cada una de las partes que físicamente la conforman, de su eficiencia y de la forma en que esta siendo operada, controlada, mantenida y administrada.
Como resultado de la evaluación del sistema de tratamiento, se obtendrá información valiosísima que comprenderá la determinación de las condiciones para mejorara la eficiencia del sistema y desarrollar el proyecto de Mejoramiento de la Planta de Tratamiento de agua superficial.
Finalmente se implementara un Manual de Operación y mantenimiento
IV. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:
La mayor parte del problema que presenta el agua son de tipo coloidal que se encuentran en solución, para ello se requiere mejorar el tratamiento mediante filtración rápida con que cuenta la UNE, las plantas de este tipo están básicamente constituidas por unidades de: presedimentador, mezcla rápida, floculadotes, decantadores y filtros y de acuerdo a la concentración de coniformes fecales, también precloración, en la medida que el agua presente mas parámetros problemas, se implementaran los procesos necesarios para purificar el agua.
V. DEFINICION DE LOS OBJETIVOS:
El proyecto responde a la necesidad de contar con un Sistema de Abastecimiento de agua potable que satisfaga la Demanda actual y futura de la población universitaria, asegurando las condiciones sanitarias, que estas requieren para el desarrollo de sus actividades
VI. MARCO TEORICO:
El desarrollo del tema tiene como referencia la mejora del sistema de la planta de Tratamiento de agua superficial de la Universidad Nacional de Educación, las cuales garanticen la calidad de agua apta para el consumo de la población universitaria y administrativa. Para ello se realizará estudios al agua obtenida de la acequia, tales como turbiedad, variaciones en PH y coliformes fecales, se evaluaran parámetros tales como, El DBO (demanda bioquímica de oxígeno) y el DQO (demanda Química de oxígeno), etc., que son indicadores que advierten de la presencia de contaminantes en el agua; de acuerdo a los resultados obtenidos se realizará la implementación necesaria de nuevas estructuras y equipamiento para la purificación del recurso.
En el desarrollo del tema de Mejoramiento de la Planta de Tratamiento de agua superficial, se diseñara tomando en cuenta los adelantos tecnológicos tales como Sistemas de Control y Adquisición de Datos, sensores, alarmas, electro válvulas, etc., y siempre tomando en cuenta las necesidades reales de los usuarios de la Universidad.
VII. INDICE DEL INFORME
MEJORAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA SUPERFICIAL DE LA UNE.
INTRODUCCION
1.0.- DESCRIPCION DE LA ZONA DEL PROYECTO.
2.1.- Ubicación del Sistema
2.2.- Estudio del entorno.
2.0.- DESCRIPCION DEL SISTEMA EXISTENTE DE PLANTA TRATAMIENTO DE AGUA SUPERFICIAL.
2.1.- Sistema de tratamiento de agua superficial
2.1.1.-Planta de Tratamiento.
2.1.2.-Reservorio de Almacenamiento
2.2.- Evaluación de Sistema de tratamiento de agua superficial.
3.0.- ESTUDIOS BASICOS.
3.1.- Levantamiento Topográfico
3.2.- Estudio de la Población actual y Población Futura
3.2.- Evaluación de la Calidad de Agua Superficial
3.2.1.-Características del Agua a Tratar
3.2.2.-Características del Agua Tratada
4.0.- CARACTERISTICAS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO
4.1.- Captación-Obras de Toma
4.2.- Sedimentador rectangular y/o Desarenador.
4.3.- Floculadores hidráulicos de pantalla vertical
4.4.- Decantadores
4.5.- Filtros Rápidos
4.6.- Sala de dosificación de Productos Químicos
5.0.- IMPLEMENTACION, AMPLIACION, Y MEJORAMIENTO DE LA PLANTA
5.1.- Implementación de Estructuras-Instalaciones Complementarias
5.2.- Implementación de Equipos y Accesorios
5.3.- Mejoramiento de Sistema actual de la planta de tratamiento de agua.
6.0.- AUTOMATIZACION, REGULACION, SISTEMAS DE CONTROL Y ADQUISICION DE DATOS
6.1.- Fundamentos Básicos.
6.2.- Equipos y Sistemas para Regulación y Control de Servicios, Recolección de datos.
7.0.- MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
8.0.- FORMULACION DEL PROYECTO EN EL MARCO DEL SNIP
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFIA
ANEXOS
· Planos
· Videos
· Panel Fotográfico
VIII. METODOLOGIA DEL TRABAJO:
Para el desarrollo del presente informe de Suficiencia se procederá en base a los siguientes puntos:
Recopilación de Datos existentes en Oficinas de proyecto de la UNE y Unidad de Planeamiento y Estadística de la UNE; Datos de Campo, Revisión y estudio del material bibliográfico referido a Plantas de Tratamiento de Agua, Manuales de Operación y Mantenimiento, Automatización, Sistemas de Control y adquisición de datos, especificaciones técnicas diversas proporcionadas por los proveedores de equipos que buscara implementarse, así como también información obtenida por medios virtuales o Internet.
Se procederá luego a la evaluación de los Parámetros de Diseño (Demandas, Volumen Útil, Turbidez, Variación de PH, Sólidos resueltos, etc.) para la mejora tanto en la infraestructura actual de la Planta y equipamiento, basado en la necesidad actual de la población.
Conclusiones y Recomendaciones.
IX. CRONOGRAMA DE TRABAJO:
SUPERFICIAL DE LA UNE"
INFORME DE SUFICIENCIA
Para optar el Titulo Profesional de:
INGENIERO CIVIL
BENDEZU PARIONA, RAFAEL NAZARIO
Lima – Perú
2007
PLAN DE INFORME DE SUFICIENCIA
I. TITULO: MEJORAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA SUPERFICIAL DE LA UNE.
II. ANTECEDENTES:
Actualmente la Ciudad Universitaria de la Universidad Nacional de Educación “Enrique Guzmán Valle” cuenta con un Sistema de Abastecimiento de Agua Potable existente, este se realiza con recursos superficiales provenientes de una acequia, siendo su fuente de captación los ríos Rimac y Santa Eulalia, las aguas de la acequia, que se encuentran contaminadas, corren a lo largo de la parte alta del campus universitario, y asimismo con recursos de agua subterránea provenientes de un pozo perforado en el área de la ciudad universitaria.
La Planta de Tratamiento de aguas superficiales consta actualmente de los siguientes componentes:
3 desarenadores de forma rectangular, que sirven como sedimentadores de partículas sólidas pequeñas, un flocurador de pantallas verticales y 2 Decantadores, donde sedimentan las partículas sólidas microscópicas, llegando el agua a una cisterna de 48 m3, de donde por medio de 2 electrobombas el agua es impulsadas a 5 filtros rápidos, para llegar a un Reservorio de 520 m3.
En la actualidad el Sistema de Abastecimiento con recursos superficiales, y recursos de agua subterránea, no satisface la demanda de agua que actualmente se promedia de 800-1500 m3/ día, así como la calidad de la misma.
La planta fue diseñada para 4000 habitantes de la población universitaria, siendo esta actualmente alrededor de 7,000 habitantes, ello conlleva a una evaluación para su Ampliación, tanto en Estructuras como Almacenamientos de Reservas, Implementación de equipos y Mejoramiento, creando nuevas alternativas, así mismo deberá realizarse estudios de rentabilidad de la actual planta de tratamiento.
III. JUSTIFICACION:
La evaluación de una Planta de Tratamiento de agua comprende un análisis detallado del funcionamiento y comportamiento hidráulico de cada una de las partes que físicamente la conforman, de su eficiencia y de la forma en que esta siendo operada, controlada, mantenida y administrada.
Como resultado de la evaluación del sistema de tratamiento, se obtendrá información valiosísima que comprenderá la determinación de las condiciones para mejorara la eficiencia del sistema y desarrollar el proyecto de Mejoramiento de la Planta de Tratamiento de agua superficial.
Finalmente se implementara un Manual de Operación y mantenimiento
IV. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:
La mayor parte del problema que presenta el agua son de tipo coloidal que se encuentran en solución, para ello se requiere mejorar el tratamiento mediante filtración rápida con que cuenta la UNE, las plantas de este tipo están básicamente constituidas por unidades de: presedimentador, mezcla rápida, floculadotes, decantadores y filtros y de acuerdo a la concentración de coniformes fecales, también precloración, en la medida que el agua presente mas parámetros problemas, se implementaran los procesos necesarios para purificar el agua.
V. DEFINICION DE LOS OBJETIVOS:
El proyecto responde a la necesidad de contar con un Sistema de Abastecimiento de agua potable que satisfaga la Demanda actual y futura de la población universitaria, asegurando las condiciones sanitarias, que estas requieren para el desarrollo de sus actividades
VI. MARCO TEORICO:
El desarrollo del tema tiene como referencia la mejora del sistema de la planta de Tratamiento de agua superficial de la Universidad Nacional de Educación, las cuales garanticen la calidad de agua apta para el consumo de la población universitaria y administrativa. Para ello se realizará estudios al agua obtenida de la acequia, tales como turbiedad, variaciones en PH y coliformes fecales, se evaluaran parámetros tales como, El DBO (demanda bioquímica de oxígeno) y el DQO (demanda Química de oxígeno), etc., que son indicadores que advierten de la presencia de contaminantes en el agua; de acuerdo a los resultados obtenidos se realizará la implementación necesaria de nuevas estructuras y equipamiento para la purificación del recurso.
En el desarrollo del tema de Mejoramiento de la Planta de Tratamiento de agua superficial, se diseñara tomando en cuenta los adelantos tecnológicos tales como Sistemas de Control y Adquisición de Datos, sensores, alarmas, electro válvulas, etc., y siempre tomando en cuenta las necesidades reales de los usuarios de la Universidad.
VII. INDICE DEL INFORME
MEJORAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA SUPERFICIAL DE LA UNE.
INTRODUCCION
1.0.- DESCRIPCION DE LA ZONA DEL PROYECTO.
2.1.- Ubicación del Sistema
2.2.- Estudio del entorno.
2.0.- DESCRIPCION DEL SISTEMA EXISTENTE DE PLANTA TRATAMIENTO DE AGUA SUPERFICIAL.
2.1.- Sistema de tratamiento de agua superficial
2.1.1.-Planta de Tratamiento.
2.1.2.-Reservorio de Almacenamiento
2.2.- Evaluación de Sistema de tratamiento de agua superficial.
3.0.- ESTUDIOS BASICOS.
3.1.- Levantamiento Topográfico
3.2.- Estudio de la Población actual y Población Futura
3.2.- Evaluación de la Calidad de Agua Superficial
3.2.1.-Características del Agua a Tratar
3.2.2.-Características del Agua Tratada
4.0.- CARACTERISTICAS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO
4.1.- Captación-Obras de Toma
4.2.- Sedimentador rectangular y/o Desarenador.
4.3.- Floculadores hidráulicos de pantalla vertical
4.4.- Decantadores
4.5.- Filtros Rápidos
4.6.- Sala de dosificación de Productos Químicos
5.0.- IMPLEMENTACION, AMPLIACION, Y MEJORAMIENTO DE LA PLANTA
5.1.- Implementación de Estructuras-Instalaciones Complementarias
5.2.- Implementación de Equipos y Accesorios
5.3.- Mejoramiento de Sistema actual de la planta de tratamiento de agua.
6.0.- AUTOMATIZACION, REGULACION, SISTEMAS DE CONTROL Y ADQUISICION DE DATOS
6.1.- Fundamentos Básicos.
6.2.- Equipos y Sistemas para Regulación y Control de Servicios, Recolección de datos.
7.0.- MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
8.0.- FORMULACION DEL PROYECTO EN EL MARCO DEL SNIP
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFIA
ANEXOS
· Planos
· Videos
· Panel Fotográfico
VIII. METODOLOGIA DEL TRABAJO:
Para el desarrollo del presente informe de Suficiencia se procederá en base a los siguientes puntos:
Recopilación de Datos existentes en Oficinas de proyecto de la UNE y Unidad de Planeamiento y Estadística de la UNE; Datos de Campo, Revisión y estudio del material bibliográfico referido a Plantas de Tratamiento de Agua, Manuales de Operación y Mantenimiento, Automatización, Sistemas de Control y adquisición de datos, especificaciones técnicas diversas proporcionadas por los proveedores de equipos que buscara implementarse, así como también información obtenida por medios virtuales o Internet.
Se procederá luego a la evaluación de los Parámetros de Diseño (Demandas, Volumen Útil, Turbidez, Variación de PH, Sólidos resueltos, etc.) para la mejora tanto en la infraestructura actual de la Planta y equipamiento, basado en la necesidad actual de la población.
Conclusiones y Recomendaciones.
IX. CRONOGRAMA DE TRABAJO:
X. BIBLIOGRAFIA DEL PLAN:
CEPIS/OPG-Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria
Expediente Técnico – Estudio Integral de la Red de Agua y Desagüe de la UNE
Elaborado por BLASA
Reglamento Nacional de Edificaciones
Especificaciones Técnicas de SEDAPAL
Módulo de capacitación para operadores de plantas de tratamiento de agua potable : la experiencia de EMAPA Huaral S.A. / Toby Brodkorb, Norma Argüelles. -- Lima : Servicio Universitario Mundial del Canadá, 2000.
Ing. Arturo, Cordova Julca Bach. Rafael Nazario, Bendezu Pariona
ASESOR CODIGO:19970462K
sábado, 1 de septiembre de 2007
INFORME DE SUFICIENCIA-RAFAEL BENDEZU
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
SISTEMA INTELIGENTE Y AUTOMATIZADO DE
INSTALACIONES SANITARIAS EN FACULTAD DE LA UNIV. LA CANTUTA
ESPECIFICACIONES TECNICAS
INFORME DE SUFICIENCIA
Para optar el Titulo Profesional de:
INGENIERO CIVIL
BENDEZU PARIONA, RAFAEL
Lima – Perú
2007
PLAN DE INFORME DE SUFICIENCIA
I. TITULO: SISTEMA INTELIGENTE Y AUTOMATIZADO DE
INSTALACIONES SANITARIAS EN FACULTAD DE LA UNIV. LA CANTUTA
II. ANTECEDENTES:
El uso irracional de los recursos energéticos, y su continuo agotamiento, se ha convertido en una amenaza mundial para la raza humana y ha obligado a los investigadores a dar soluciones integrales a estos problemas.
En la actualidad el problema de la falta del control de perdidas en la línea de tubería, presiones requeridas, calidad, cantidad, etc., en la red de agua potable aplicando los Sistemas tradicionales de Instalaciones Sanitarias en interiores de una Edificación; generan grandes costos de mantenimiento y reparaciones, peligros de contaminación, etc.; por ello se hace necesario contar con información a tiempo real para la tomar las medidas correctivas y mejoras.
El Avance de la tecnología nos lleva a la aplicación de las diferentes metodologías para la automatización y control de los procesos.
Los sistemas de Supervisión y Control de procesos son aplicados cada vez más en las especialidades de las distintas ramas de la Ingeniería.
III. JUSTIFICACION:
Un sistema de Supervisión y Control de procesos permite a un operador desde una ubicación especifica, encender y apagar equipos, abrir y cerrar válvulas, monitorear alarmas y recabar información en tiempo real y de esta manera detectar los problemas en el sistema para la toma de acciones adecuadas y resolver los diversos inconvenientes, logrando con ello el ahorro de recursos.
IV. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:
Conocer cuales serán los parámetros que permitirán la automatización tales como Caudal, Presión, Topología, PH, Temperatura, Intensidad de corriente, densidad Condiciones iniciales etc. y las características de la edificación y diseño del sistema de abastecimiento, para la aplicación exitosa de estas tecnologías, uso de Sensores, Acondicionadores, Controladores, Elementos de control final, Base de datos y Registro de datos, Manejo de alarmas, Intercambio Dinámico de datos, reportes, simulación de procesos, etc.
V. DEFINICION DE LOS OBJETIVOS:
Diseñar un sistema eficiente para las Instalaciones sanitarias Interiores de agua en edificaciones con alto grado de Supervisión, Monitoreo y Control, para ello se analizaran los diferentes Escenarios y Alternativas del proceso.
Monitorizar el proceso de químicos en sistemas de suministro de agua, conllevando ello a la protección de la salud de las personas.
Control del almacenamiento, Control de la contaminación, presiones adecuadas, etc.
VI. MARCO TEORICO:
El desarrollo del tema, Instalaciones Sanitarias Inteligentes en interiores de una edificación, es parte de un tema más amplio, los llamados Edificios Inteligentes, para ello primero se definirá el concepto de Edificio inteligente.
La razón de ser de toda infraestructura es la de proveer algún tipo de servicio y apoyo a las actividades del hombre. Pero estos servicios y actividades han ido evolucionando y han sufrido profundos cambios, donde muchos de estos cambios son adjudicados al desarrollo desmesurado de la computación en todo el mundo.
Un Edificio Inteligente se define como una estructura que ofrece a sus usuarios un conjunto coherente de herramientas y facilidades.
En el desarrollo del tema sistema inteligente y automatizado de instalaciones sanitarias interiores de una edificación, se diseñara tomando en cuenta los adelantos tecnológicos tales como Sistemas de Control y Adquisición de Datos, plcs, sensores, alarmas, electro válvulas, etc., y siempre tomando en cuenta las necesidades reales de los usuarios de la edificación.
VII. INDICE DEL INFORME
SISTEMA INTELIGENTE Y AUTOMATIZADO DE INSTALACIONES SANITARIAS EN FACULTAD DE LA UNIV. LA CANTUTA
1.0.- INTRODUCCION
2.0.- DESCRIPCION DE LA ZONA DEL PROYECTO
2.1.- Ubicación.
2.2.- Estudio del entorno.
3.0.-SISTEMAS PARA INSTALACIONES SANITARIAS DE AGUA EN EDIFICACION INCLUYENDO EL SISTEMA INTELIGENTE
4.0.- CARACTERISTICAS DE UN SISTEMA INTELIGENTE Y AUTOMATIZADO
4.1.- Antecedentes y Definición de conceptos de Edificios Inteligentes.
4.2.- Proyecto, Ejecución y Beneficios de Instalaciones Inteligentes.
5.0.-AUTOMATIZACION, REGULACION, SISTEMAS DE CONTROL Y ADQUISICION DE DATOS
5.1.- Fundamentos Básicos
5.2.- Equipos y Sistemas para Regulación y Control de Servicios, Recolección de datos.
6.0.- TENDENCIA ACTUAL DE LA INGENIERIA EN EDIFICACION
7.0.- CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFIA
ANEXOS
· Planos
· Fotografías
VIII. METODOLOGIA DEL TRABAJO:
Para el desarrollo del presente informe de Suficiencia se procederá en base a los siguientes puntos:
Revisión y estudio del material bibliográfico, referido a sistemas para instalaciones Sanitarias, Automatización, Sistemas de Control y adquisición de datos, especificaciones técnicas diversas proporcionadas por los Proveedores de equipos y software, así como también información obtenida por medios virtuales o Internet.
Se procederá luego a la evaluación de los parámetros de Diseño y que ingresaran en la Automatización para la posterior aplicación en el desarrollo del proyecto de Sistema Inteligente y Automatizado de Instalaciones Sanitarias Interiores de un Edificio
Conclusiones y Recomendaciones.
IX. CRONOGRAMA DE TRABAJO:
X. BIBLIOGRAFIA DEL PLAN:
Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE).
Diseño de Instalaciones Hidrosanitarias y de Gas para Edificaciones
Rafael Pérez Carmona.
Sistema Scada de Operaciones
Ing. Manuel Asmat
Petroperu – Perú
Válvulas de control Automático
Ing. Ricardo Jahncke (Gerente General de Ricardo Jahncke S.A.)
viernes, 31 de agosto de 2007
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