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PROPUESTA PARA EL MEJORAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO
DE AGUA POTABLE DE LA ESCUELA DE LOGISTÍCA DEL EJÉRCITO NACIONAL
ANGIE KATHERINE FONSECA CALLEJAS
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA SANITARIA
ABRIL 2018
BOGOTA
PROPUESTA PARA EL MEJORAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO
DE AGUA POTABLE DE LA ESCUELA DE LOGISTÍCA DEL EJÉRCITO NACIONAL
ANGIE KATHERINE FONSECA CALLEJAS
20142181040
PROYECTO DE GRADO EN MODALIDAD DE PASANTÍA PRESENTADO COMO
REQUISITO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO SANITARIO
DIRECTOR INTERNO
YOLIMA AGUALIMPIA DUALIBY
DIRECTOR EXTERNO
ERIKA TATIANA PULIDO TOVAR
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA SANITARIA
MARZO 2018
BOGOTÁ
“Las ideas expuestas en el presente trabajo son responsabilidad única de sus autores por lo tanto
no involucra el concepto de la Universidad y el jurado calificador”
Artículo 177, acuerdo 029, 1998. Reglamento Estudiantil.
Agradecimientos y dedicatoria a:
A Dios, por haberme encamninado en esta maravillosa carrera, por la fortaleza y sabiduría que me
otorgó para permitirme culminar esta meta.
A mis padres Anaís Callejas Ramírez y Orlando Fonseca Colmenares, por ser el cimiento principal
en la construcción de mi vida profesional y sobretodo, y aún más importante los que con su
perseverancia y ejemplo ayudaron a forjar en mí valores, bases de responsabilidad y deseos de ser
cada día una mejor persona. Gracias por apoyarme los tantos días que quise desistir, gracias porque
siempre estuvieron alentándome. No solo son unos buenos padres, son ¡Los mejores padres!
A mi compañero de vida Carlos Mario Calderón por su paciencia, su constancia, su gran corazón
y colaboración en este proceso de profesionalización.
A la Ingeniera Yolima Agualimpia Dualiby que como directora de esta pasantía, me ha orientado,
corregido y apoyado enormemente para que este trabajo saliera adelante.
A los profesionales del Ejército Nacional que colaboraron con la Investigación Ingeniera Erika
Tatiana Pulido Tovar y ST. Hernando Cortés Rodríguez, por la confianza, tiempo y dedicación.
Agradecimiento especial al Ejército Nacional de Colombia.
TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 1
2. OBJETIVOS ....................................................................................................... 2
2.1 General ............................................................................................................................. 2
2.2 Específicos ........................................................................................................................ 2
3. DESCRIPCION DEL PROBLEMA ..................................................................... 3
4. MARCO REFERENCIAL ................................................................................... 6
4.1 Marco teórico .................................................................................................................... 6
4.1.1Tipos de plantas de tratamiento de agua potable: ....................................................... 6
4.1.2. Operaciones unitarias para el tratamiento del agua potable ..................................... 7
4.2 Marco conceptual ........................................................................................................... 15
4.3 Marco Histórico .......................................................................................................... 17
4.3.1 Historia tratamiento de agua potable ....................................................................... 17
4.3.2 Escuela de Logística del Ejército Nacional: ............................................................ 19
4.3. 3Planta de tratamiento de agua potable de la Escuela Logística del Ejército ......... 20
4.4 Marco geográfico ........................................................................................................... 20
4.5 Marco legal ..................................................................................................................... 22
5. METODOLOGÍA .............................................................................................. 24
6. RESULTADOS ................................................................................................ 25
6.1 Recopilación de la información ...................................................................................... 25
6.2 Descripción general de la planta de agua potable.......................................................... 25
6.2.1 Captación ................................................................................................................. 26
6.2.2Aducción ................................................................................................................... 29
6.2.3 Sedimentación .......................................................................................................... 29
6.2.4 Planta de tratamiento de agua potable compacta ..................................................... 31
6.3 Diagnostico técnico ........................................................................................................ 35
6.3.1 Caracterización del afluente ..................................................................................... 37
6.3.2. IRCA ....................................................................................................................... 39
6.3.3 Eficiencia de remoción ............................................................................................ 42
6.3.4 Filtros ....................................................................................................................... 43
6.3.5 Procesos químicos .................................................................................................... 44
6.3.6 Desinfección ............................................................................................................ 46
6.2.7 Diagnostico administrativo ...................................................................................... 47
6.2.8 Cálculos ................................................................................................................... 49
6.4 Diseño de alternativas ..................................................................................................... 53
7. CONCLUSIONES ................................................................................................. 56
8. RECOMENDACIONES ......................................................................................... 58
9. REFERENCIAS .................................................................................................... 60
ANEXOS ................................................................................................................... 62
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Extensión y tipo de suelo localidad de San Cristóbal .................................. 21
Tabla 2. Marco legal.................................................................................................. 22
Tabla 3. Normas técnicas colombianas .................................................................... 23
Tabla 4. Metodología ................................................................................................ 24
Tabla 5. Resumen componentes ptap ...................................................................... 36
Tabla 6. Análisis general ........................................................................................... 36
Tabla 7. Puntos de muestreo .................................................................................... 37
Tabla 8. Ingreso a la planta ....................................................................................... 37
Tabla 9. Salida de la ptap ......................................................................................... 38
Tabla 10. Punto de muestreo cesim ......................................................................... 39
Tabla 11. Resultados IRCA ....................................................................................... 40
Tabla 12. Proyección de la población ....................................................................... 49
Tabla 13. Cálculos generales .................................................................................... 50
Tabla 14. Caudales ptap ........................................................................................... 51
Tabla 15. Cumplimiento canaleta parshall ................................................................ 51
Tabla 16. Parámetros de diseño sedimentador ........................................................ 52
Tabla 17. Datos iniciales del proyecto....................................................................... 64
Tabla 18. Cobertura y población servida ................................................................... 64
Tabla 19. Dimensiones Canaleta Parshall ................................................................ 72
Tabla 20. Valores k y m canaleta parshall ................................................................ 72
Tabla 21. Parámetros ras .......................................................................................... 72
Tabla 22. Cálculo canaleta parshall .......................................................................... 73
Tabla 23. Cálculos sedimentador .............................................................................. 75
Tabla 24. Lechos Filtrantes seleccionados ............................................................... 77
Tabla 25. Resultados prueba de filtros- COLOR ....................................................... 78
Tabla 26. Resultados prueba de filtros turbiedad ...................................................... 78
Tabla 27. Presupuesto alternativas de mejoramiento ............................................... 79
INDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1. Floculador horizontal ............................................................................. 3
Ilustración 2. Canaleta parshall ................................................................................... 3
Ilustración 3. PTAP Compacta .................................................................................... 4
Ilustración 4. Filtros percoladores ............................................................................... 4
Ilustración 5. Espectro de filtración ........................................................................... 10
Ilustración 6. Instalación válvula bypass ................................................................... 20
Ilustración 7. Instalación planta compacta ................................................................ 20
Ilustración 8. Localización geográfica San Cristóbal ................................................. 21
Ilustración 9. Ubicación de la PTAP .......................................................................... 25
Ilustración 10. Vista en planta ptap ........................................................................... 26
Ilustración 11. Rejilla o ventana de captación ........................................................... 27
Ilustración 12. Bocatoma 1. Batallón polvorines ....................................................... 28
Ilustración 13. Batallón polvorines ............................................................................ 28
Ilustración 14. Tanque sedimentador ........................................................................ 29
Ilustración 15. Vista en planta sedimentador ............................................................ 30
Ilustración 16. Planta de tratamiento de agua potable compacta .............................. 31
Ilustración 17. Filtros discontinuos ............................................................................ 32
Ilustración 18. Módulo ultravioleta ............................................................................. 33
Ilustración 19. Panel de control ptap portatil ............................................................. 34
Ilustración 20. Diagrama de procesos ptap ............................................................... 35
Ilustración 22. Contaminación por residuos sólidos. ................................................. 42
Ilustración 23. Cuarto de químicos ............................................................................ 45
RESUMEN
Este proyecto pretende el mejoramiento de la planta de tratamiento de agua potable - PTAP de la
Escuela de logística del Ejército Nacional, a partir del análisis de la información obtenida de
inspecciones técnicas y operativas a la PTAP permitiendo identificar las necesidades y prioridades
de la planta potabilizadora.
Actualmente la Escuela Logística cuenta con una planta de tratamiento de agua portátil, este
sistema tiene capacidad de 20 m3/s y atiende aproximadamente 1100 personas, ésta presenta una
operación favorable, pero presenta falencias en el cumplimiento con la legislación ambiental
colombiana.
A partir de esto se propondrá un diseño de alternativas de mejoramiento de las operaciones y
procesos unitarios de tal manera que garanticen un adecuado funcionamiento del sistema
atendiendo los criterios y parámetros contemplados en la normatividad vigente, con el cual se
pretenderá no solo mejorar la calidad de vida de la población de la escuela, si no también evitar
gastos innecesarios en cuanto a operación y mantenimiento de la planta y así mismo evitar posibles
multas o sanciones por incumplimientos frente a la normativa, haciendo un buen uso del recurso
consiguiendo un sistema de agua potable que perdure en el tiempo y tenga la capacidad de
abastecer los usuarios con un agua potable de alta calidad.
Palabras clave: Evaluación, alternativas de mejoramiento, potabilización.
ABSTRACT
This project aims to improve the potable water treatment plant - PTAP of the National Army
Logistics School, from the analysis of the information obtained from technical and operational
inspections to the PTAP allowing to identify the needs and priorities of the water treatment plant.
Currently the Logistics School has a portable water treatment plant, this system has a capacity of
20 m3/s and serves approximately 1100 people, this one has a favorable operation, but it has
shortcomings in compliance with Colombian environmental legislation. From this we will propose
a design of alternatives to improve the operations and unit processes in such a way that they
guarantee an adequate functioning of the system, taking into account the criteria and parameters
contemplated in the current regulations, which will aim to not only improve the quality of life of
the population of the school, if not also avoid unnecessary expenses in terms of operation and
maintenance of the plant and likewise avoid possible fines or penalties for non-compliance with
the regulations, making good use of the resource by getting a potable water system that lasts over
time and has the ability to supply users with high quality drinking water.
Keywords: Evaluation, improvement alternatives, potabilization.
1
1. INTRODUCCIÓN
El siguiente proyecto propone el diseño de una serie alternativas para mejorar la calidad de
vida de la población de la Escuela de Logística a través del mejoramiento de su planta de
tratamiento de agua potable (PTAP), ya que según la recopilación de información realizada,
el índice de riesgo por la calidad de agua (IRCA) es en promedio ALTO, debido a esto surge
la necesidad de mejorar los procesos técnicos y operativos para entregar un suministro de
agua potable que cumpla con los estándares de calidad establecidos en la normatividad
sanitaria vigente.
Este documento describe y evalúa cada uno de los componentes del sistema de
potabilización, adicionalmente parte de análisis fisicoquímicos de las fuentes de captación,
punto final de la planta de tratamiento y red suministro, permitiendo identificar falencias y
así proponer acciones y/o alternativas ingenieriles destinadas al mejoramiento de la planta.
Según la evaluación y diagnóstico previo se identificaron los procesos unitarios de la planta
de tratamiento para agua potable (PTAP), identificando las falencias que presentaban durante
el tratamiento, encontrando como puntos a enfocar el mejoramiento a: Granulometría de los
lechos filtrantes, coagulante utilizado y cantidad suministrada, inconsistencias en la
dosificación de cloro añadido, la calidad del agua a lo largo de la red de distribución se ve
alterada presuntamente debido al material y edad de la red y falta de implementos de
laboratorio que permitan una verificación diaria de parámetros criterio.
Se espera finalmente Escuela Logística del Ejército Nacional adopte lo estipulado en este
trabajo y se logre un mejor funcionamiento de la planta, entregando un agua potable de
calidad.
2
2. OBJETIVOS
2.1 General
Realizar una evaluación técnica y operativa a la planta de tratamiento de agua potable (PTAP)
de la Escuela logística del Ejército Nacional para el posterior diseño de alternativas
destinadas al mejoramiento de la planta.
2.2 Específicos
Efectuar una inspección general a todas las estructuras y componentes del sistema de
potabilización con el fin de hacer la descripción de cada uno de los procesos
determinando falencias y prioridades del tratamiento.
Elaborar el Manual de operación y mantenimiento de la Planta de agua potable de la
Escuela Logística del Ejército.
Plantear alternativas para el mejoramiento de la planta potabilizadora que permitan
superar las falencias encontradas y contribuyan en la entrega de agua apta para
consumo humano.
3
3. DESCRIPCION DEL PROBLEMA
La Escuela Logística del Ejército se encuentra localizada en el sur oriente de la ciudad de
Bogotá, en la localidad de San Cristóbal, UPZ 32, el sistema de acueducto de esta Institución
militar funciona desde 1966, dentro del sistema se encontraba un sistema de tratamiento
conformado por bocatoma, canaleta parshall, sedimentador rectangular, floculador hidráulico
horizontal y acometida.
ILUSTRACIÓN 1. FLOCULADOR HORIZONTAL
ILUSTRACIÓN 2. CANALETA PARSHALL
Estos procesos se vieron interrumpidos por continuas fallas en el año 2005, a partir de esto
el Ejército Nacional decide abrir un proceso de licitación para la renovación de la planta de
tratamiento; Para esta contratación no existieron estudios de pre factibilidad y factibilidad
debido al escaso rubro presupuestal con el que se contaba, finalmente para el año 2006 se
hizo una renovación al sistema mediante la instalación de una planta de tratamiento de agua
potable compacta conformada por: módulo ultravioleta, tanque de cloración ,tanque de
coagulación, tanque de floculación y 4 módulos de filtros percoladores. En la actualidad la
planta se encuentra ubicada en una de las zonas altas del predio de la escuela lo que permite
el suministro por gravedad, la planta tiene 19.88 m de longitud, 2,8 m de altura, 2 m de ancho
4
para un área total de ocupación de 1000 m2, la entrada de agua se hace a través de una tubería
de diámetro de 3 pulgadas, la cual proviene de una fuente del Río Fucha y de una quebrada
superficial.
ILUSTRACIÓN 3. PTAP COMPACTA
ILUSTRACIÓN 4. FILTROS PERCOLADORES
La planta de agua potable se encuentra en funcionamiento y hasta el momento ha prestado el
servicio con algunos contratiempos en temporada de lluvia debido a que el caudal que ingresa
sobrepasa al caudal de diseño de la planta y el sistema colpsa, adicionalmente el histórico
desde su instalación ha mostrado incumplimiento con los parámetros de turbiedad y fosfatos
de acuerdo a los valores máximos permisibles establecidos en la resolución 2115 del 2007,
para la a cobertura del servicio no existe un manejo adecuado y racional del líquido debido a
que el consumo no es regulado y existen perdidas por infiltración en toda la red detectadas
mediante un Geófono HL – 5000 HYDROLUX SEBA KMT (estudio realizado en enero del
2018 por la Secretaria Distrital de Salud) aproximadamente del 28 % causadas por la edad y
material de las tuberías que adicionalmente no cumplen con la NTC 3664, el mantenimiento
y controles internos no se hacen bajo un protocolo de operación por ende no hay garantía de
que el agua que se está entregando a los usuarios cumpla con los parámetros contemplados
5
en la normatividad. Es por ello que se hace evidente solucionar el problema del suministro
de agua utilizando un sistema funcional en su captación, conducción, tratamiento,
almacenamiento y distribución, mediante la formulación de alternativas que brinden
opciones de mejoramiento al sistema actual.
6
4. MARCO REFERENCIAL
4.1 Marco teórico
4.1.1Tipos de plantas de tratamiento de agua potable:
4. 1.1.1 Convencionales:
Es un sistema de tratamiento integrado que incluye todos los procesos para la obtención de
agua potable, como los son: coagulación, mezcla rápida, floculación, sedimentación,
clarificación, filtrado y desinfección. Dependiendo de las características del agua podemos
obtener un sistema de filtración simple o doble el cual es recomendable cuando el agua tiene
alto color o contenidos altos de hierro y manganeso. Cada planta se debe diseñar de acuerdo
al análisis de agua y trazabilidad y se debe hacer con sistema modular que incorpore las
etapas del tratamiento. Estas debe tener su tanque en acero o fibra de vidrio y contener lechos
filtrantes para la grava, arena, antracita, carbón activado y/o resinas especializadas. Si el agua
tiene alto contenido de hierro se requiere un tratamiento de oxidación previo hecho mediante
torres de aireación o pre-cloración. (Bautista, 2017)
4.1.1.2 Compactas:
La planta modular es un sistema integrado de tratamientos en varias etapas que incluye todos
los procesos requeridos para obtener agua potable. Ocupan poco espacio y se pueden ampliar
fácilmente añadiendo módulos de clarificación y de filtración. Adecuadas para: aguas de
pozo profundo con alto contenido de color, hierro y manganeso; y muy eficientes con aguas
de quebradas de montaña con parámetros que van de mediano a bajo contenido de sólidos en
suspensión (SST) y con contenidos de color, que presentan picos pasajeros de alta turbiedad
y color cuando hay lluvias fuertes. De acuerdo con las características del agua a tratar, se
7
incorpora procesos de preaireación y oxidación, arenas especiales para eliminar hierro y
manganeso o posttratamiento con carbón activado cuando hay elementos orgánicos.
4.1.2. Operaciones unitarias para el tratamiento del agua potable
4.1.2.1 Coagulación
Los procesos que se llevan a cabo en esta etapa del tratamiento del agua potable son la
dosificación y la mezcla rápida. Una vez adicionados los coagulantes y auxiliares de la
coagulación deben dispersarse rápida y homogéneamente en el cuerpo de agua, para lo cual
deben emplearse las unidades de mezcla rápida.
Estos equipos pueden ser hidráulicos o mecánicos. Entre las unidades hidráulicas de mezcla
rápida que pueden usarse se encuentran el resalto hidráulico, los vertederos, los mezcladores
estáticos y los difusores; entre las unidades mecánicas de mezcla rápida que pueden
emplearse se encuentran los mezcladores mecánicos. Para los niveles de complejidad de
sistema bajo y medio, no ser recomienda el empleo de mezcladores mecánicos sino
hidráulicos. (Ministero de vivienda, 2015)
4.1.2.2 Floculación
Clasificación de los procesos
En el proceso de floculación pueden emplearse los floculadores hidráulicos, mecánicos o
hidromecánicos.
Floculadores hidráulicos: Los floculadores hidráulicos utilizan el cambio de dirección de
flujo del agua, inducido por diferentes mecanismos, para producir la turbulencia necesaria
para promover la formación del floc y derivan su energía de la carga de velocidad que el
8
líquido adquiere en su tránsito por un conducto. Entre los floculadores hidráulicos que
pueden ser implementados están los de:
a. Flujo horizontal.
b. Flujo vertical.
c. El floculador Alabama.
d. Flujo helicoidal.
e. El floculador de lechos porosos.
B. Floculadores mecánicos: Los floculadores mecánicos son aquellos que requieren de un
equipo electromecánico para mover un agitador de paletas o álabes. En el nivel de
complejidad del sistema Bajo, se deben evitar en lo posible este tipo de floculadores.
Clasificados como floculadores mecánicos están:
Giratorios, en donde la agitación se produce por el giro de paletas alrededor de un eje
horizontal o vertical.
De turbina, en donde la agitación se produce mediante grupos de álabes o turbinas dispuestos
a lo largo de un eje horizontal que se instalan en tanques alargados y pueden comunicar un
movimiento de rotación a la masa de agua a diferentes velocidades.
Reciprocantes, en donde la agitación se produce por desplazamiento vertical hacia arriba y
abajo de unas parrillas dentro del agua.
C. Floculadores hidromecánicos: Los floculadores hidromecánicos utilizan la energía
hidráulica a la entrada del floculador para mover una turbina de impulso similar a la rueda o
turbina Pelton la cual puede girar con baja cabeza hidráulica. Esta rueda trasmite su
movimiento de rotación a su eje el cual va colocado en posición horizontal, y este a su vez a
través de poleas y correas de poliuretano, trasmiten su movimiento
9
4.1.2.3 Sedimentación
Clasificación de los procesos: El proceso de sedimentación debe realizarse siempre que se
tiene que producir coagulación de barrido o por adsorción, para poder remover la turbiedad.
En otros casos es opcional de acuerdo con los ensayos de laboratorio o planta piloto. La
unidad de sedimentación deben constar de:
a) zona de entrada, b) zona de sedimentación, c) zona de salida y d) zona de
recolección de lodos.
Los sedimentadores que pueden emplearse son el de flujo horizontal y flujo vertical.
También puede realizarse la sedimentación en unidades con manto de lodos, los que a su vez
se dividen en sedimentadores de manto de lodos de suspensión hidráulica y sedimentadores
de manto de lodos de suspensión mecánica. Puede además emplearse los sedimentadores de
alta tasa. Para los niveles de complejidad de sistema bajo y medio se acepta el empleo del
sedimentador de flujo horizontal o de alta tasa. En estos niveles no se aceptan en ningún caso
los sedimentadores de manto de lodos, de suspensión mecánica o hidráulica.
Número de unidades de sedimentación: Independientemente del nivel de complejidad del
sistema, todos los sistemas de decantación deben tener por lo menos 2 unidades en servicio
así sea en la primera etapa.
Dispositivo de recolección del agua sedimentada: El agua sedimentada puede recolectarse
mediante un sistema de tubos perforados sumergidos, canaletas o vertederos de rebose,
organizados de modo que garanticen un caudal uniforme a lo largo de estos. La proporción
de desborde del flujo sobre el vertedero debe ser de 6 a 12 m3/h por metro lineal. Los valores
más bajos dentro de este rango hacen que el vertedero sea más eficiente. El nivel máximo del
agua en el interior de la canaleta debe estar a una distancia mínima de 5 cm abajo del borde
10
libre de la canaleta. No deben emplearse canaletas lisas, todas deben ser dentadas o con
orificio.
Acceso a la unidad: Todos los sistemas de sedimentación deben tener escaleras permanentes
o escalones en las paredes interiores sobre el nivel del agua, con el fin de tener acceso al
fondo de la unidad. Por razones de seguridad deben incluirse barandas perimetrales en todas
las zonas de paso.
4.1.2.4 Filtración
Fuente: RAS 2000. Titulo C. (Ministero de vivienda, 2015)
ILUSTRACIÓN 5. ESPECTRO DE FILTRACIÓN
El cuadro expuesto presenta el espectro de la filtración utilizado hoy en día en las plantas de
tratamiento de agua para consumo humano, en donde se indican el tamaño relativo de las
partículas de materiales comunes suspendidos o disueltos en el agua, así como el de los
microorganismos frecuentes en ella. También los diferentes procesos de separación en
11
función del tamaño de los espacios por donde el agua transporta las partículas que van a ser
retenidas o separadas, los cuales van disminuyendo desde los intersticios de un medio
filtrante granular convencional, hasta los poros de una membrana filtrante de ósmosis
inversa. Las medidas se dan en micras y en unidades Angstrom.
Clasificación de los procesos: En el proceso convencional la filtración puede ser rápida o
lenta. La filtración rápida se divide en filtración ascendente o descendente y puede filtrarse
por gravedad o por presión. El lavado del medio filtrante puede ser intermitente o continuo.
También puede emplearse la filtración lenta sola o con diversas etapas de prefiltración. El
medio filtrante granular convencional puede estar constituido por arena, antracita, arena de
alta densidad, granate, ilmenita o carbono activado granular, generalmente dispuesto sobre
un lecho de grava En caso de emplear algún equipo o procedimiento de filtración distinto a
los mencionados en este título, se debe soportar frente al interventor y la persona prestadora
la eficiencia y efectividad de dicho proceso, ya sea por resultados obtenidos a nivel
internacional o nacional, por investigaciones reconocidas internacionalmente, por trabajos de
laboratorio y/o planta piloto.
Sistemas de control del flujo: A continuación se establecen los principales métodos que
pueden emplearse para controlar la tasa de filtración.
1. Filtración de tasa constante: Es el tipo de control tradicional de los filtros rápidos
convencionales. Debe emplearse un controlador variable que mantenga una pérdida de carga
total constante al abrirse gradualmente la válvula, a medida que el lecho se colmata. Requiere
medida de la pérdida de carga. El controlador puede ser de diafragma operado por contrapeso,
de sifón, o de válvula de mariposa operada por un flotador, que mantiene un nivel constante
de agua en el filtro, o por sistemas electrónicos.
12
2. Filtración con afluente igualmente distribuido y nivel variable El caudal debe
distribuirse por igual mediante un orificio o vertedero de entrada sobre cada filtro. El
vertedero de control debe quedar en un nivel superior al nivel máximo en el filtro. La unidad
debe ser bastante profunda para permitir una variación del nivel de por lo menos 2.0 m.
Debe introducirse un sistema de disipación de energía a la entrada del flujo para no disturbar
el medio filtrante. No requiere medida de la pérdida de carga.
3. Pérdida de carga variable, nivel variable, tasa declinante con vertedero de Control. El
afluente debe entrar al filtro por debajo del nivel de la canaleta de lavado. Debe contar con
un vertedero de control, un orificio o una válvula que evite el vaciado del filtro al comienzo
de las carreras. No requiere medida de la pérdida de carga.
4.1.2.5 Desinfección
Es obligatorio en todos los niveles de complejidad del sistema, desinfectar el agua sin
importar el tipo de tratamiento previo que se haya realizado para su potabilización, y aun en
ausencia de éste si se cumplen los requisitos del literal. Entre los procesos de desinfección
que pueden realizarse está primordialmente la cloración, incluidos sus derivados el dióxido
de cloro, los hipocloritos y procedimientos como el de la cloraminación. Como desinfectantes
complementarios se tienen el ozono y los rayos ultravioleta. Estos procesos se describen con
más detalle en este capítulo. Para la desinfección por cloración, deben emplearse tanques de
contacto en los niveles de complejidad de sistema medio alto y alto; en los otros niveles es
opcional. El tanque debe proporcionar el tiempo necesario que garantice la desinfección del
agua. No se recomienda el uso de cloro gaseoso en el nivel de complejidad de sistema bajo.
Para este nivel se recomienda el empleo de compuestos en estado sólido o líquido, como: cal
clorada, hipoclorito de calcio e hipoclorito de sodio. Todas las recomendaciones que aquí se
13
dan son aplicables a los cuatro niveles de complejidad del sistema, a no ser que se especifique
lo contrario.
1-Cloración: La desinfección con cloro gaseoso o mediante sales de cloro conocidas como
hipocloritos sigue siendo la mejor garantía de un agua microbiológicamente apta para el
consumo humano debido a su relativamente bajo costo, pero principalmente por su efecto
germicida residual. La cloración puede ser empleada en los siguientes casos:
a. Desinfección de las aguas.
b. Control de olores y sabores
c. Prevención del crecimiento de algas y microorganismos.
d. Desinfección preventiva buscando el efecto residual del cloro en el agua.
2- Ozonización: El mecanismo de desinfección del ozono (O3), un gas alótropo del oxígeno,
es su alto poder oxidante que lo convierte en un eficiente destructor de bacterias y la evidencia
de su efectividad para atacar virus, quistes y hongos. Debido a su baja capacidad residual
germicida, se recomienda que después de la ozonización se haga una desinfección secundaria
inmediata con cloro, lo cual permitirá una elevada reducción en la formación de THM.
3- Rayos ultravioleta: Se recomienda la radiación ultravioleta cuando el contenido de materia
orgánica y la turbiedad del agua son muy bajos. La desinfección por radiación ultravioleta se
ha venido utilizando ampliamente en los sistemas de abastecimiento de agua de pequeños
establecimientos como hospitales, industrias de alimentos y bebidas y hoteles. Recientemente
se ha incrementado su uso como desinfectante de pequeños y medianos sistemas de
potabilización que tratan caudales hasta 300.000 m3/día. No producen subproductos de la
desinfección pero no otorgan ningún residual desinfectante al agua tratada.
4- Yodo: El yodo es un halógeno, que al disolverse en el agua forma ácido hipoyodoso (HOI),
sin embargo una parte se mantiene como yodo (I2). Ambos son buenos desinfectantes,
14
eliminando esporas, quistes y virus. El menor potencial de oxidación y menor reactividad del
yodo, hace que sea más estable y genere menos THMs Totales que los otros desinfectantes.
Se pueden utilizar soluciones desde 1 hasta 8 mg/L, con tiempos de contacto de 30 minutos.
Se debe tener en cuenta que a concentraciones mayores de 1 mg/L produce un sabor
medicinal en el agua. Para desinfectar el agua se puede utilizar yodo al 7% adicionando dos
gotas por litro de agua a desinfectar. Concentraciones mayores a. una dosis de 0.5 mg/L
produce la inactivación del 99.99% (Log 4) de E. Coli en 1 minuto. El yodo se ha utilizado
como tratamiento de desinfección del agua en volúmenes pequeños y para casos de
emergencia en periodos cortos de aplicación. En el país su utilización en forma continua y
permanente en sistemas municipales de tratamiento de agua para consumo humano, está
restringido por las autoridades sanitarias únicamente como medida excepcional para atender
eventualmente situaciones de emergencia y por corto tiempo para la eliminación de bacterias,
en menor grado parásitos y por último virus. La razón específica es que el yodo, por razones
médicas, se viene aplicando a la sal de cocina en una dosis controlada por el Instituto
Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos – INVIMA como práctica para evitar
el bocio o hipotiroidismo. Una sobredosis puede causar el efecto contrario.
5-Plata coloidal: Solamente se recomienda su uso en filtros domésticos. En caso de emplear
otro producto químico distinto a los aquí mencionados para la desinfección, debe solicitarse
autorización al Ministerio de Salud y Protección Social para su aplicación. Además se debe
probar su eficiencia, ya sea por resultados obtenidos a nivel internacional o nacional, por
investigaciones, trabajos a nivel laboratorio y/o planta piloto donde se demuestre su
efectividad.
b. Selección del desinfectante
15
En la selección del desinfectante deben satisfacerse los siguientes criterios:
1. Debe destruir o inactivar, dentro de un tiempo dado, las clases y número de
microorganismos patógenos que pueden estar presentes en el agua que se va a desinfectar.
2-El análisis para determinar la concentración de desinfectante en el agua debe ser exacto
sencillo, rápido y apropiado para hacerlo tanto en el terreno como en el laboratorio.
3. El desinfectante debe ser confiable para usarse dentro del rango de condiciones que
pueden encontrarse en el abastecimiento de agua.
4. Debe poder mantener una concentración residual adecuada en el sistema de distribución
de agua para evitar la recontaminación o que los microorganismos se reproduzcan.
5. De ser posible no debe introducir ni producir sustancias tóxicas, o en caso contrario éstas
deben mantenerse bajo los valores guía o los exigidos
6. Debe poder medirse la concentración del desinfectante en el agua con rapidez y facilidad.
7. El desinfectante debe ser razonablemente seguro y conveniente de manejar y aplicar en las
situaciones en que se requiera su uso.
8. El personal debe estar calificado para manejar el agente desinfectante o si se requiere debe
tenerse en cuenta la capacitación que debe suministrarse al personal.
9. El costo del equipo, su instalación, operación, mantenimiento y reparación, así como la
adquisición y el manejo de los materiales requeridos para sustentar permanentemente una
dosificación eficaz, debe ser razonable.
10. No dejar olor, sabor o color en el agua.
4.2 Marco conceptual
Aducción: Es la conducción o transporte de agua desde la cuenca hasta la planta de
tratamiento, tanque de regulación o directamente a la red ya sepa por tubería, canal o túnel.
16
Agua Bruta: Agua que no ha recibido tratamiento de ningún tipo o agua que entra en una
planta para su tratamiento.
Agua Potable: es el agua que puede ser consumida por personas y animales sin riesgo de
contraer enfermedades.
Análisis físico-químico del agua: Pruebas de laboratorio que se efectúan a una muestra para
determinar sus características físicas, químicas o ambas. (RAS, 2000)
Bocatoma: las bocatomas son estructuras hidráulicas construidas sobre un rio o canal con el
objeto de captar o extraer parte de la totalidad del caudal de la corriente principal.
Calidad del agua: Conjunto de características organolépticas, físicas, químicas y
microbiológicas propias del agua. (RAS, 2000)
Captación: Recolección y almacenamiento de agua proveniente de diferentes fuentes para
su uso benéfico.
Coagulación: Proceso de desestabilización química de las partículas coloidales que se
producen al neutralizar las fuerzas que los mantienen separados, por medio de la adición de
los coagulantes químicos y la aplicación de la energía de mezclado.
Conducción: Conjunto integrado por tuberías y dispositivos de control que permiten el
transporte del agua, en condiciones adecuadas de calidad, cantidad y presión desde la fuente
de abastecimiento hasta su destino.
Cloración: Aplicación de cloro al agua, generalmente para desinfectar o para oxidar
compuestos indeseables. (RAS, 2000)
Cloro residual: Concentración de cloro existente en cualquier punto del sistema de
abastecimiento de agua, después de un tiempo de contacto determinado. (RAS, 2000)
Desinfección: Destrucción de los microorganismos patógenos.
Efluente: Líquido que sale de una planta de tratamiento de aguas.
17
Filtración: Mecanismo de tamizado o micro-cribado por acción conjunta de aspectos físicos,
químicos y hasta biológicos.
Floculación: Es el proceso que sigue a la coagulación, que consiste en la agitación de la
masa coagulada que sirve para permitir el crecimiento y aglomeración de los flóculos recién
forados con la finalidad de aumentar el tamaño y peso necesarios para sedimentar con
facilidad.
Planta de Tratamiento de Agua Potable (PTAP): Se denomina estación de tratamiento de
agua potable (ETAP) al conjunto de estructuras en las que se trata el agua de manera que se
vuelva apta para el consumo humano.
Parámetros de diseño: Criterios preestablecidos con los que se diseñan y construyen cada
uno de los equipos de la planta de tratamiento. (RAS, 2000)
Red de distribución: Conjunto de tuberías, accesorios y estructuras que conducen el agua
desde el tanque de almacenamiento o planta de tratamiento hasta los puntos de consumo.
(RAS, 2000).
Sedimentación: Proceso natural por el cual las partículas más pesadas que el agua, que se
encuentran en suspensión, son removidas por la acción de la gravedad.
Valor admisible: Valor establecido para la concentración de un componente o sustancia, que
garantiza que el agua de consumo humano no representa riesgo para la salud del consumidor.
(RAS, 2000)
4.3 Marco Histórico
4.3.1 Historia tratamiento de agua potable
Hace aproximadamente 7000 años en Jericó el agua almacenada en los pozos se utilizaba
como fuente de recursos de agua, además se empezó a desarrollar los sistemas de transporte
18
y distribución del agua. Este transporte se realizaba mediante canales sencillos, excavados
en la arena o las rocas y más tarde se comenzarían a utilizar tubos huecos. Por ejemplo, en
Egipto se utilizan árboles huecos de palmera mientras en China y Japón utilizan troncos de
bambú y más tarde, se comenzó a utilizar cerámico, madera y metal. En Persia la gente
buscaba recursos subterráneos. El agua pasaba por los agujeros de las rocas a los pozos.
Alrededor del año 3000 a.C., la ciudad de Mohenjo-Daro (Pakistán) utilizaba instalaciones y
necesitaba un suministro de agua muy grande. En esta ciudad existían servicios de baño
público, instalaciones de agua caliente y baños. En la antigua Grecia el agua de escorrentía,
agua de pozos y agua de lluvia eran utilizadas en épocas muy tempranas. (Bautista, 2017)
Debido al crecimiento de la población se vieron obligados al almacenamiento y distribución
(mediante la construcción de una red de distribución) del agua. El agua utilizada se retiraba
mediante sistemas de aguas residuales, a la vez que el agua de lluvia. Los griegos fueron de
los primeros en tener interés en la calidad del agua. Ellos utilizaban embalses de aireación
para la purificación del agua. Los romanos fueron los mayores arquitectos en construcciones
de redes de distribución de agua que ha existido a lo largo de la historia. Ellos utilizaban
recursos de agua subterránea, ríos y agua de escorrentía para su aprovisionamiento. Los
romanos construyan presas para el almacenamiento y retención artificial del agua. El sistema
de tratamiento por aireación se utilizaba como método de purificación. El agua de mejor
calidad y por lo tanto más popular era el agua proveniente de las montañas.
Los acueductos son los sistemas utilizados para el transporte del agua. A través de los
acueductos el agua fluye por miles de millas. Los sistemas de tuberías en las ciudades utilizan
cemento, roca, bronce, plata, madera y plomo. Las fuentes de agua se protegían de
contaminantes externos. Después de la caída del imperio Romano, los acueductos se dejaron
de utilizar. Desde el año 500 al 1500 d.C. hubo poco desarrollo en relación con los sistemas
19
de tratamiento del agua. Durante la edad media se manifestaron gran cantidad de problemas
de higiene en el agua y los sistemas de distribución de plomo, porque los residuos y
excrementos se vertían directamente a las aguas. La gente que bebía estas aguas enfermaba
y moría. Para evitarlo se utilizaba agua existente fuera de las ciudades no afectada por la
contaminación. Esta agua se llevaba a la ciudad mediante los llamados portadores.
El primer sistema de suministro de agua potable a una ciudad completa fue construido en
Paisley, Escocia, alrededor del año 1804 por John Gibb. En tres años se comenzó a
transportar agua filtrada a la ciudad de Glasgow. En 1806 Paris empieza a funcionar la mayor
planta de tratamiento de agua. El agua sedimenta durante 12 horas antes de su filtración. Los
filtros consisten en arena, carbón y su capacidad es de seis horas. En 1827 el inglés James
Simplón construye un filtro de arena para la purificación del agua potable. Hoy en día todavía
se considera el primer sistema efectivo utilizado con fines de salud pública.
4.3.2 Escuela de Logística del Ejército Nacional:
Fue creada como Escuela de Apoyo de Servicios para el Combate mediante la Disposición
No. 013 de fecha 21 de diciembre 1966 del Comando del Ejército, la cual fue aprobada
posteriormente mediante la Resolución No. 08311 de fecha 30 de diciembre de 1966 del
Ministro de Defensa Nacional con base al Artículo 33 del Decreto1707 de 1960, su activación
se produjo el 02 de enero de 1967, Posteriormente mediante Resolución No 0019 del 01 de
octubre de 1983 se denominó con el nombre que aún conserva hoy de ESCUELA DE
LOGÍSTICA, disposición 015, actualmente cuenta con un régimen especial en conformidad
con el Artículo 137 de la Ley 30 de 1992 y está facultada por el Ministerio de Educación
Nacional para ofrecer programas de educación superior siendo el carácter académico de la
Escuela de INSTITUCIÓN DE EDUCACION SUPERIOR.
20
4.3.3Planta de tratamiento de agua potable de la Escuela Logística del Ejército
La planta de tratamiento de agua potable actual está en funcionamiento desde el 2016, fue
adquirida a la empresa N&F por valor $143.000.000 de pesos colombianos, la planta es de
tipo compacto cuenta con módulos de coagulación, floculación, desinfección, unidades
ultravioleta y 4 filtros percoladores. El mantenimiento anual tiene un rubro asignado por la
unidad centralizadora CENAC Usaquén de 20.400.000 pesos colombianos. La instalación
fue realizada por el operario que actualmente maneja los procesos de la misma y en
colaboración con los soldados que prestaban servicio en esa temporada.
ILUSTRACIÓN 6. INSTALACIÓN VÁLVULA BYPASS
ILUSTRACIÓN 7. INSTALACIÓN PLANTA
COMPACTA
4.4 Marco geográfico
La localidad de San Cristóbal se ubica al sur oriente de la ciudad, limita al norte con la
localidad de Santa Fe; al sur con la localidad de Usme; al oriente con el municipio de Ubaque
y al occidente con las localidades de Rafael Uribe Uribe y Antonio Nariño. Como figura en
el siguiente cuadro, San Cristóbal tiene una extensión total de 4.910 hectáreas (ha), 1.648 ha
21
están clasificadas como suelo urbano y 3.262 ha. Han sido definidas como suelo rural, cifra
que equivale al 66,4% del total de la superficie de la localidad. (Orozco, 2009)
Tabla 1. Extensión y tipo de suelo localidad de San Cristóbal
Localidad Área
total
(ha)
Área urbana Área rural
Suelo
urbana
Áreas
protegidas
Total Suelo
rural
Áreas
protegidas
Total
San
Cristóbal
4910 1442 206 1648 - 3262 3262
Fuente: SDP, Decreto 190 del 2004, Bogotá D. C.
Fuente: SDP, Decreto 190 del 2004, Bogotá D. C
ILUSTRACIÓN 8. LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA SAN CRISTÓBAL
La localidad de San Cristóbal está localizada en la cordillera Oriental de los Andes
colombianos, sobre un altiplano de 2.600 metros sobre el nivel del mar (msnm), rodeado por
cadenas montañosas que superan los 3.500 msnm; la localidad se extiende sobre las montañas
del eje principal de la cordillera, contra los cerros del páramo Cruz Verde. Los pisos térmicos
que tiene van desde una altitud cercana a los 2.600 msnm hasta los 3.500 msnm, en donde
22
nacen un gran número de quebradas y existen bosques nativos y montunos.3 2.3 Localidad
de San Cristóbal en el plan de ordenamiento Territorial POT La localidad se encuentra
irrigada por los ríos San Cristóbal y Tunjuelo. Entre las principales quebradas se destacan
San Blas y Rama que irrigan al río San Cristóbal y otras como Chiguaza Alta.
4.5 Marco legal
Tabla 2. Marco legal
NORMA/LEY FECHA DE EXPEDICIÓN ESTABLECE
Resolución 151 de la
Comisión de Regulación de Agua
Potable 2011
Enero 23 del 2011
Regulación integral de los
servicios públicos de Acueducto,
Alcantarillado y Aseo
Ley 689 del 2011- Congreso
de la República de Colombia.
Agosto del 2011
Por la cual se modifica
parcialmente la Ley 142 de 1994.
Resolución 151 de la
Comisión de Regulación de Agua
Potable 2011
Enero 23 del 2011
Regulación integral de los
servicios públicos de Acueducto,
Alcantarillado y Aseo
Decreto 302 del Ministerio de
Desarrollo Económico y su
Decreto Modificatorio 229 de
2000.
Febrero 25 2000
Por el cual se reglamenta la
Ley 142 de 1994, en materia de
prestación de los servicios
públicos domiciliarios de
acueducto y alcantarillado.
Ley 09 –Congreso de la
República de Colombia
Enero 24 de 1979 Código Sanitario
Resolución 2115 del 2007.
Ministerio de la protección social
Junio 22 de 2007
Por medio de la cual se
señalan características,
23
ministerio de ambiente, vivienda
y desarrollo territorial
instrumentos básicos y
frecuencias del sistema de control
y vigilancia para la calidad del
agua para consumo humano
Resolución 0330 del 2017.
Ministerio de vivienda, ciudad y
territorio.
Junio 08 de 2017
Por la cual se adopta el
reglamento técnico para el sector
de agua potable y saneamiento
básico RAS
Decreto 1575 de 2007 Mayo 09 del 2007
Por el cual se establece el
Sistema para la Protección y
Control de la Calidad del Agua
para Consumo Humano.
Tabla 3. Normas técnicas colombianas
GTC 2
Manual de métodos analíticos para el control de
calidad del agua (1994-10-19)
GTC 25
Gestión ambiental. Calidad del agua. Muestreo.
Técnicas generales de muestreo para estudios
biológicos (1995-11-29)
24
5. METODOLOGÍA
Tabla 4. Metodología
ACTIVIDAD DESCRIPCIÓN CRONOGRAM RECURSOS
RESPONSABLES HU Mat. Tec FF
Recopilación de
información teórica
Solicitud de información de
la planta de agua potable a
las diferentes unidades
militares
Semana 1 x x
Escuela logística-
Comando de
ingeniería- Pasante
Visita a la planta de
tratamiento de agua
potable
Evaluación del diseño actual
de la
planta, teniendo en cuenta
los
planos e información
adicional,
verificación de procesos,
funcionamiento de
estructuras, dosificaciones y
componentes del sistema.
Semana 1 x x
Pasante- Personal
encargado de
PTAP
Análisis de
información
recolectada
Compilación de información
relativa a las unidades de
tratamiento de agua potable
y normatividad vigente en
cuanto a calidad de agua.
Semana 2 x x Pasante
Realizar una
caracterización
según parámetros
criterio del agua
cruda y agua tratada
Comparar resultados
obtenidos con Res 2115 de
2007 y resultados IRCA
mensual2017-2018
Semana 3 x x x Pasante
Determinación de los
puntos críticos y
puntos a mejorar
Análisis de los diferentes
procesos unitarios,
determinando puntos
críticos del sistema de
tratamiento de agua potable.
Semana 4-5 x x x
Pasante-Director
interno y externo
de pasantía
Elaboración de
propuestas de
mejoramiento
Realizar según resultados
obtenidos una serie de
propuesta que permitan el
cumplimiento de los
parámetros criterio
Semana 6-10 x x x
Pasante-Director
interno y externo
de pasantía
Elaboración de
Manual de
procedimientos y
mantenimiento de la
PTAP
Documentar el Manual de
Procedimientos y
mantenimiento para definir
e implementar
una metodología unificada,
regulada y organizada de
trabajo.
Semana 11-13 x x x x
Pasante-Director
interno y externo
de pasantía
Consolidación de
documento final
Elaboración de documento
final. Semana 13 x x
Pasante-Director
interno y externo
de pasantía
25
6. RESULTADOS
6.1 Recopilación de la información
En las visitas realizadas no se encontró ningún registro de información, la planta actual no
cuenta con planos, no hay registro de los procesos de operación y mantenimiento, ni de los
cuidados que se deben tener con las unidades compactas, así mismo no hay un catastro de
redes.
Se encontraron planos del 2005 correspondientes a las unidades que operaban años atrás,
estas unidades se encuentran dentro del área donde se efectúan las labores de potabilización
actualmente, en el 2017 se realizó un levantamiento topográfico de la Escuela Logística
elaborado por el Comando de Ingenieros. Hay registros del Índice de riego de la calidad del
agua (IRCA) que datan desde el 2014 y dan en promedio un nivel ALTO de riesgo.
6.2 Descripción general de la planta de agua potable
ILUSTRACIÓN 9. UBICACIÓN DE LA PTAP
26
La planta de tratamiento de agua potable está ubicada en las coordenadas 4°34'18.1"N
74°04'06.2"W, 4.571687, -74.068383, el área de la planta es de 12.86m2, la longitud es de
19.88m, la altura de 2.8m y el área de ocupación es de 1000 m2. El sistema de tratamiento de
agua potable consiste en una planta de tipo compacta, la cual incluye procesos y operaciones
unitarias.
ILUSTRACIÓN 10. VISTA EN PLANTA PTAP
A continuación se presenta una descripción del sistema:
6.2.1 Captación
La fuente de abastecimiento es el río Fucha este nace en la reserva forestal El Delirio en el
páramo Cruz Verde espacio protegido del nivel nacional, declarado desde el 1977 por el
Ministerio de Agricultura y que es administrada por la CAR Cundinamarca y cuyos predios
pertenecen a la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá (EAAB-ESP) la cuenca
27
tiene una extensión de 175 km2 de la cual es captado un caudal de 14 m3/s. El caudal que
recibe la planta proviene de dos bocatomas.
Bocatoma 1. Quebrada Batallón Polvorines donde se capta el 60 por ciento del recurso
hídrico. Coordenadas: Norte 99707535 Este 1001161.33. El caudal es de 31 m3/s y la
velocidad de entrada al canal es de 3,45 m/s
ILUSTRACIÓN 11. REJILLA O VENTANA DE CAPTACIÓN
Cota A = 2775,20 m
Cota B = 2774,65 m
Cota C = 2774,05 m
Cota D = 2774,90 m
Cota E = 2774,90 m
28
ILUSTRACIÓN 12. BOCATOMA 1. BATALLÓN POLVORINES
Bocatoma 2. Quebrada superficial, se capta el 40 por ciento del caudal. Coordenadas Norte
997306.79 Este 1001054.92. El caudal de entrada es de 18 m3/s y la velocidad 3,45 m3/s.
Cota A = 2778,71 m
Cota B = 2778,51 m
Cota C = 2777,81 m
Cota D = 2778,58 m
Cota E = 2778,60 m
ILUSTRACIÓN 13. BATALLÓN POLVORINES
29
El agua se capta mediante una bocatoma superficial sobre la cota a 2720 msnm, las rejillas
en la bocatoma 1, tienen 21 barrotes, el espacio entre barrotes es de 2,07 cm, el ancho total
de la ventana de captación es de 4,2 m el agua captada por la bocatoma 1 pasa por una cámara
de caída y la bocatoma 2 tiene 5 barrotes, el ancho total de la ventana de captación es de 1,1
m y el espacio total entre barrotes es de 0,50 cm.
El agua es llevada por medio de tuberías de 4 y 3 pulgadas respectivamente, a un tanque de
sedimentación.
6.2.2Aducción
La conducción del agua captada desde la bocatoma hasta el sedimentador se realiza por
medio de:
La aducción desde la bocatoma 1 se hace mediante una tubería de PVC de 3/2 pulgadas, con
una pendiente media de 0.28 % con una longitud aproximada de 6 km hasta el sedimentador.
La profundidad de la tubería se encuentra a la altura del terreno mediante un sistema de canal
abierto.
La aducción en la bocatoma 2 se realiza mediante una tubería de PVC de 2 pulgadas con
pendiente de 0.12 %, la longitud aproximada de 1.5 km. La profundidad de la tubería se
encuentra a la altura del terreno mediante un sistema de canal abierto.
6.2.3 Sedimentación
ILUSTRACIÓN 14. TANQUE SEDIMENTADOR
30
La sedimentación se realiza en un tanque rectangular con capacidad de 180 m3 de concreto,
el agua es transportada a la siguiente unidad a través de una tubería de PVC de 3 pulgadas,
el agua ingresa al tanque a través de orificios. Se adiciona para el procesos de coagulación
Aluminio (Al) cuando se acciona mecánicamente o Hipoclorito de calcio al 70% Ca(ClO)2
Fuente: (Mañunga, 2005)
ILUSTRACIÓN 15. VISTA EN PLANTA SEDIMENTADOR
A. Zona de entrada: Distribuye de manera uniforme las líneas dos líneas de flujo que llegan
a la unidad, uniformizando a su vez la velocidad.
B. Zona de desarenación: Realiza el proceso de depósito de partículas por acción de la
gravedad.
Material: Concreto
Medidas 3.50 x 1.80
D. Zona de depósito y eliminación de la arena sedimentada: Constituida por una tolva con
pendiente de 10% permite el deslizamiento de la arena hacia el canal de limpieza de los
sedimentos
31
6.2.4 Planta de tratamiento de agua potable compacta
Fuente. (NYF Ingeniería , 2015)
ILUSTRACIÓN 16. PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE COMPACTA
La planta de tratamiento cuenta con un tanque de 22 L en el que se desarrolla la coagulación,
en este proceso se logra la sedimentación de los coloides a partir de la adición de Cloruro de
Calcio (CaCl2) en el agua, este producto es capaz de neutralizar la carga de los coloides,
generalmente electronegativos, presentes en el agua y formar un precipitado.
La capacidad de un coagulante para desestabilizar una suspensión coloidal es función de su
carga. Así, los electrolitos capaces de aportar cationes trivalentes, que neutralizan las cargas
negativas del coloide, presentan una mayor capacidad coagulante (teoría de Schulze-Hardy).
Seguido a esto el caudal ingresa a un tanque de 22 L destinado para el proceso de floculación
al que diariamente se le adicionan 20 mg de Aluminio (Al), en este tanque se forma una masa
de agua coagulada mediante la agitación lenta aplicando velocidades decrecientes, para
promover el crecimiento de los flóculos y su conservación, (Centro Panamericano de
Ingeniería Sanitria y Ciencias del Ambiente. CEPIS) hasta que la suspensión de agua y
flóculos sale de la unidad y fluye a través de cámaras de células de flujo que contienen
electrodos, en donde corrientes de bajo voltaje (3.5 voltios) se envían a través del agua a
medida que fluye, permitiendo liberar iones metálicos positivos, que destruyen las células de
32
los contaminantes cargados negativamente, tales como bacterias, hongos y algas existentes
en el agua.
En seguida mediante una tubería de PVC de 2 pulgadas, el caudal es distribuido
homogéneamente a los 4 filtros discontinuos en donde el agua ingresa por la parte superior y
mediante efecto de gravedad son llevadas a la parte inferior del tanque en donde las partículas
son atrapadas en el interior de los medios filtrante, esta separación surge a partir de una
mezcla de sólidos y fluidos que incluye el paso de la mayor parte del fluido a través de un
medio poroso, que retiene la mayor parte de la partículas sólidas contenidas en la mezcla.
El medio filtrante está conformado por 3 capas de piedras del Río Sinu de diferente
granulometría como se muestra en la Ilustración 17, estas barreras permiten que pase el
líquido, mientras retiene la mayor parte de los sólidos (Agua energía y medio ambiente
(AEMA), 2014). El retrolavado es automático, esta operación se realiza una vez por semana
por lo general los días lunes, en este proceso se cierra la compuerta de ingreso regular del
agua, y se abra la válvula de ingreso por la parte inferior, el agua es impulsada a la parte
superior por donde sale el agua usada para la limpieza de los filtros.
Fuente: (NYF Ingeniería , 2015)
ILUSTRACIÓN 17. FILTROS DISCONTINUOS
El agua tratada retorna a la caseta de operaciones mediante una tubería de 2 pulgadas material
PVC e ingresa a un módulo de luz ultravioleta por el cual las ondas cortas de la radiación
33
ultravioleta inciden sobre el material genético (ADN) de los microorganismos y los virus, y
los destruye en corto tiempo, sin producir cambios físicos o químicos notables en el agua
tratada.
La inactivación por luz ultravioleta se produce mediante la absorción directa de la energía
ultravioleta por el microorganismo y una reacción fotoquímica intracelular resultante que
cambia la estructura bioquímica de las moléculas que son esenciales para la supervivencia
del microorganismo. (Centro Panaméricano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias Naturales
CEPIS)
Fuente: (Centro Panaméricano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias Naturales CEPIS)
ILUSTRACIÓN 18. MÓDULO ULTRAVIOLETA
En el proceso de desinfección con ultravioleta no se le agrega ninguna sustancia al agua, por
lo que no hay riesgos de formación de SPD y la luz ultravioleta no altera el sabor ni el olor
del agua tratada.
Finalmente pasa por un módulo de 22 L destinado a la cloración que permite desinfectar el
agua y hacerla potable, mediante la adición de Hipoclorito de Sodio (100 mg diarios), este
producto clorado al tener contacto con el agua mata los microorganismos en ella contenidos.
Normalmente, tras un tiempo de actuación de unos 30 minutos, el agua pasa a ser potable.
34
Gracias al efecto remanente del cloro, continúa siéndolo durante horas o días (en función de
las condiciones de almacenamiento).
El sistema es impulsado mediante una bomba con potencial de 3 HP y la operación del
sistema puede ser accionado mecánicamente o manualmente según las necesidades del
operario a través del panel de control.
Fuente: (NYF Ingeniería , 2015)
ILUSTRACIÓN 19. PANEL DE CONTROL PTAP PORTATIL
El agua tratada sale a través de una tubería de 3 pulgadas material PVC y es dirigida a un
tanque de concreto cuadrado de 70 m3, luego ingresa mediante tubería de PVC de 3 pulgadas
a un tanque de reserva con capacidad de 500 m3 este tanque es de material concreto. A partir
de este punto el agua es distribuida a través de 3 redes de 6 pulgadas (el diámetro de la tubería
varia a lo largo de la entrega hasta llegar finalmente al usuario).
1. La primera red la cual distribuye aproximadamente el 30% del caudal tratado es
destinado a casas fiscales, la guardia y la CECIM.
2. La segunda red entrega suministro al Castillo y los alojamientos, este caudal
corresponde al 40% del caudal tratado por el sistema.
3. La tercera red brinda su servicio a los alojamientos y caninos, del total de caudal tratado
suministra un 30%
35
El sistema está compuesto por varias válvulas que se encargan de controlar y medir el caudal.
Tiene integrado un sistema de bypass, para permitir la circulación durante el mantenimiento
de la tubería principal.
El conducto de abastecimiento presenta a lo largo del recorrido, grietas en la tubería debido
a la edad de la tubería, adicionalmente los aditamentos o accesorios hidráulicos que pérdidas.
El desperdicio de líquido es evidente, pues el suelo se ve empantanado en la extensión de
territorio cercana al sistema hidráulico.
6.3 Diagnostico técnico
A continuación se muestra el esquema general de procesos de la PTAP de la Escuela
Logística.
ILUSTRACIÓN 20. DIAGRAMA DE PROCESOS PTAP
Se relaciona en la tabla 5 la descripción general de los componentes de la planta de
tratamiento de agua potable:
Fuente
Bocatoma de fondo. Polvorines
Bocatoma 2. Captación
superficial Quebrada
Rejillas Sedimentador horinzontalCoagulación
(Tanque compacto)
Floculación (Tanque compacto)
IonizaciónFiltros percoladores de flujo ascendente
Desinfección ultravioleta Desinfección cloración
36
Tabla 5. Resumen componentes ptap
COMPONENTES DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE
Continuidad 24 horas Nivel de complejidad medio
Componentes
del sistema
Tipo de
infraestructura
Edad de la
infraestructura
Material de la
infraestructura
Ubicación
geográfica
Fuente de
abastecimiento Río Fucha
Páramo Cruz
verde. Quebrada
las delicias
Captación Tubería 6 años Concreto
Escuela
logística del
Ejército. Batallón
polvorines.
Aducción Tubería a presión 6 años
PVC –
Concreto
Escuela
logística del
Ejército
Sedimentador
Estructura en
concreto,
sedimentador de
flujo horizontal 45 años
Concreto
reforzado
Escuela
logística del
Ejército
Planta de
tratamiento de
agua potable
Planta de
tratamiento de agua
potable portátil 3 años PVC
Escuela
logística del
Ejército
Redes de
distribución
Tuberías a
presión 45 años PVC
Escuela
logística del
Ejército
Tanques de
almacenamiento
Almacenamiento/
compensación 15 años
Escuela
logística del
Ejército
En la Tabla 6 se puede observar un análisis resumido de los principales procesos de la PTAP:
Tabla 6. Análisis general
DESCRIPCION ANÁLISIS
Vida útil 30 años
Capacidad instalada 20 m3/s
Capacidad utilizada 14 m3/s
Tubería de distribución 6 pulgadas
Mantenimiento preventivo Si
Mantenimiento correctivo No
Ficha técnica de equipos No
Programa de micro y macro medición No
Personal administrativo
1
Personal operativo 1 operador
37
6.3.1 Caracterización del afluente
La Escuela Logística del Ejército, se abastece de dos fuentes de abastecimiento del Río Fucha
esta corriente se forma a partir de manantiales o afloramiento natural. Las muestras fueron
recolectadas por personal de Secretaria de Salud Distrital (SDS) y analizadas por el Instituto
nacional de salud (INS). En la siguiente tabla se relacionan los tres puntos de muestreo
TABLA 7. PUNTOS DE MUESTREO
PUNTO DE
MUESTREO
FECHA HORA MUESTREO REGISTRO FOTOGRÁFICO
Ingreso a la
primera unidad
de la PTAP
(Sedimentador
22
Febrero
del 2018
10: 45
am
Puntual
Salida de la
PTAP
22
Febrero
del 2018
11: 22
am
Puntual
Punto de
muestro
“CESIN”
22
Febrero
del 2018
11:54
am
Puntual
A continuación se presentan las caracterizaciones realizadas:
TABLA 8. INGRESO A LA PLANTA
PARÁMETRO
ANALIZADO
VALOR
REPORTADO
UNIDADES CUMPLIMIENTO
SEGÚN LA RES
2115/2007
38
Alcalinidad
total
10,51 mg/L –
CaCO3
SI
Cloro residual
libre
0 mg/L –Cl2 NO
Cloruros <3,52 mg/L –Cl SI
Coliformes
totales
0 NMPC en
100 cm3
SI
Color aparente 6 UPC SI
Conductividad 43.7 µS/cm SI
Dureza total 51,63 mg/L –
CaCO3
SI
E. Coli 0 NMPC en
100 cm 3
SI
Hierro total 11.24 mg/L – Fe NO
pH 8.32 Unidades de
pH
SI
Turbiedad 3.87 NTU NO
Fosfatos 3.21 mg/L – PO4 NO
Manganeso 0 mg/L SI
TABLA 9. SALIDA DE LA PTAP
PARÁMETRO
ANALIZADO
VALOR
REPORTADO
UNIDADES CUMPLIMIENTO
SEGÚN LA RES
2115/2007
Alcalinidad
total
10,30 mg/L –
CaCO3
SI
Cloro residual
libre
1,55 mg/L –Cl2 SI
Cloruros <3,48 mg/L –Cl SI
Coliformes
totales
0 NMPC en
100 cm3
SI
Color aparente 5 UPC SI
Conductividad 43 µS/cm SI
Dureza total 22,20 mg/L –
CaCO3
SI
39
E. Coli 0 NMPC en
100 cm 3
SI
Hierro total <0.075 mg/L – Fe SI
Ph 7,37 Unidades de
pH
SI
Turbiedad 2,98 NTU NO
Fosfatos 2,28 mg/L – PO4 NO
Manganeso 0 mg/L SI
TABLA 10. PUNTO DE MUESTREO CESIM
PARÁMETRO
ANALIZADO
VALOR
REPORTADO
UNIDADES CUMPLIMIENTO
SEGÚN LA RES
2115/2007
Alcalinidad
total
16.96 mg/L –
CaCO3
SI
Cloro residual
libre
0,2 mg/L –Cl2 NO
Cloruros <3,66 mg/L –Cl SI
Coliformes
totales
5 NMPC en
100 cm3
NO
Color aparente 6.71 UPC SI
Conductividad 43.97 µS/cm SI
Dureza total 21,81 mg/L –
CaCO3
SI
E. Coli 2 NMPC en
100 cm 3
NO
Hierro total 0.31 mg/L – Fe NO
pH 9.75 Unidades de
pH
NO
Turbiedad 4.46 NTU NO
Fosfatos 3.81 mg/L – PO4 NO
Manganeso 0 mg/L SI
6.3.2. IRCA
En el artículo 14, de la resolución 2115 del 2007 se hace referencia a las características que
deben considerarse para el cálculo del IRCA por parte de las personas prestadoras del servicio
40
público de agua potable, las cuales fundamentaron las caracterizaciones realizadas. Para ellos
se aplica la siguiente ecuación:
𝐼𝑅𝐶𝐴 = ∑ `𝑃𝑢𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜 𝑎𝑠𝑖𝑔𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑎 𝑙𝑎𝑠 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟í𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎𝑠 𝑛𝑜 𝑎𝑐𝑒𝑝𝑡𝑎𝑏𝑙𝑒𝑠
∑ 𝑃𝑢𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜 𝑎𝑠𝑖𝑔𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑎 𝑡𝑜𝑑𝑎𝑠 𝑙𝑎𝑠 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟í𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎𝑠 𝑎𝑛𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎𝑠∗ 100
Ecuación 1. Calculo IRCA.
TABLA 11. RESULTADOS IRCA
Punto de muestreo Índice de riesgo de la calidad del
agua IRCA (%)
Ingreso a la planta (Agua cruda) Alto
Salida de la última unidad de la PTAP Medio
Punto de muestreo red de distribución
–Punto más alejado (CESIM)
Muy Alto
Las características que cumplen con los valores permitidos tienen un índice de riesgo de cero
lo que demuestra la efectividad del tratamiento
Según las caracterizaciones realizadas el suministro de agua potable presenta un nivel de
riesgo ALTO según el promedio del IRCA, por lo tanto es necesario adoptar medidas
necesarias para mejorar la calidad del suministro y evitar posibles afectaciones a la salud de
la población
Los resultados de laboratorio no muestran registro de cloro residual respecto al valor
aceptable que en cualquier punto de la red de distribución del agua para consumo humano
deberá estar comprendido entre 0,3 y 2,0 mg/L.
Los resultados pueden deberse a que la dosis de cloro por aplicar para la desinfección del
agua y asegurar el residual libre fue concretada empíricamente por el operario y no a partir
de pruebas frecuentes de demanda de cloro. (Ministerio de la protección social. Ministerio
de ambiente, vivienda y desarrollo territorial, 2007)
41
Con lo dicho anteriormente se deduce que se requiere de pruebas en la que se determine
dosificación exacta de cloro y así promover la diminución de microorganismos.
Adicionalmente se puede presumir que los valores de hierro y pH incrementan a lo largo de
la red de distribución esto puede deberse a que la tubería es galvanizada y tiene una edad
considerable de uso.
El caudal total de la quebrada 1 es de 31 m3/s y de la quebrada 2 es de 18 m3/s, estos valores
fueron calculados a través de planillas de cálculo mediante las cotas del terreno sacadas del
levantamiento topográfico realizado por el Comando de Ingenieros y consideraciones
técnicas registradas en campo.
Durante el diagnostico se evidencio que la bocatoma capta mucha más agua de la que se
entrega para consumo, esto debido a pérdidas durante todo el recorrido de potabilización ya
que hay secciones de la red de distribución que tipo canal abierto y durante su recorrido se
ven obstruidas por residuos sólidos. Paralelo a esto se suma que las redes de alcantarillado
no tienen tapa y se evidencia que a menos de 1 metro se encuentra el canal de agua bruta lo
que representa una potencial amenaza por contaminación cruzada.
Teniendo en cuenta la captación que se realiza actualmente en la fuente se concluyó que ésta
es capaz de abastecer a la población de la Escuela Logística del Ejército, tanto en temporadas
alta y baja precipitación.
Se ha podido evidenciar que a lo largo de la red de distribución se producen pérdidas
significativas debido a la edad y material de la red de distribución, aunque es importante
reconocer las pérdidas que se tienen en la red no es objeto de discusión o mejoramiento dentro
de este proyecto de investigación.
42
ILUSTRACIÓN 21. CONTAMINACIÓN
POR RESIDUOS SÓLIDOS.
ILUSTRACIÓN 23. RED DE ALCANTARILLADO Y
CANAL DE AGUA BRUTA.
6.3.3 Eficiencia de remoción
A partir de los datos obtenidos en la caracterización de agua, es posible determinar la
eficiencia que tienen las unidades en términos de remoción de carga contaminante, para
efectos del cálculo se tomaron como base los datos obtenidos de Turbiedad dados en
Unidades Nefelométricas de Turbiedad (NTU)
La turbiedad se analizó de la siguiente manera por medio de caracterizaciones puntuales:
En la unidad de entrada de la planta, para conocer las condiciones del recurso hídrico a tratar,
posteriormente se tomaron muestras a la salida de la planta y en un punto de la red de
distribución, ya que es importante para la evaluación de la eficiencia, ya que en este punto el
agua ha pasado por el tanque de almacenamiento y por un recorrido extenso a través de la
red que puede alterar características relacionadas con la turbiedad. (Orozco Cerón & Bernal,
2016)
La eficiencia de remoción de partículas en el agua, se determinó con base en la siguiente
ecuación:
43
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑁𝑇𝑈 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 − 𝑁𝑇𝑈 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎
𝑁𝑇𝑈 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑥 100
Ecuación 2. Eficacia Turbiedad
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑐𝑖ó𝑛 = 3.87 − 4.46
3.87 𝑥 100
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑐𝑖ó𝑛 = −15.2 %
Se puede evidenciar entonces que, aunque hay remoción de turbiedad durante los procesos
que se realizan en la PTAP, durante el proceso de distribución este parámetro aumenta.
En cuanto a la turbidez para este caso, se puede analizar que es causado por el tiempo de uso
de la red y la distancia que eta presenta la presencia, generado un aumento del parámetro de
hierro en la muestra; dado que el hierro a demostrado en ambas caracterizaciones es un factor
que se encuentra por fuera de los límites permitidos y teóricamente es una causa principal de
turbidez en aguas superficiales, y por otro lado la turbidez también es causada por presencia
de partículas orgánicas que impiden la eliminación de microorganismos por desinfección.
(Velazques Restrepo, 2008)
6.3.4 Filtros
Estas 4 unidades tienen 3 capas, las cuales retienen solidos e impurezas además de cambiar
las condiciones del agua acorde a sus características , con base en los resultados reflejados
en la caracterización se puede establecer que las condiciones del agua en cuanto a su
turbiedad mejora, pero no alcanza a cumplir con el valor permisible, por lo cual se puede
establecer que no cumple a cabalidad con la función que tiene, aun así es fundamental realizar
el mantenimiento adecuado del cual no se tiene control ni certeza de su implementación y
cambiar la granulometría, material o número de capas.
44
Adicionalmente se puede evidenciar que el color aparente del agua también cambia después
de ingresad a cada unidad de filtración, estas unidades cuentan con una tubería de 2 pulgadas
por el cual ingresa el flujo de agua en la parte superior, para así descender por medio de las
capas compuestas por piedras del Río Sinú de diferentes dimensione, tiene un alto de 0.50
m , donde 1.50 metros son ocupados por las capas y 1,20 metros son ocupados por el recurso
hídrico el cual posteriormente pasa al proceso de desinfección.
Para la determinación de la eficiencia debe obtenerse la eficiencia de filtración de la unidad,
para lo cual debe emplearse la siguiente expresión:
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎(%) = (3.87 − 2.98
3.87) 𝑥 100
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎(%) = 22.36 %
6.3.5 Procesos químicos
Para el diagnóstico de este tipo de procesos es necesario realizar la medición de parámetros
seleccionados mediante la implementación de la normatividad actual que rige para agua
potable y teniendo en cuenta el origen del recurso hídrico además de las condiciones a las
que se encuentra expuesto, con el fin de establecer el comportamiento de estos parámetros
para determinar el estado de los procesos de potabilización.
6.3.5.1 Coagulación y floculación
Los procesos de coagulación y floculación son indispensables en el desarrollo del proceso
de potabilización, por lo cual se debe tener en cuenta las diversas fallas que se producen en
este proceso debido a la falta de conocimiento por parte del operador de la planta.
45
El coagulante implementado en la planta de tratamiento es el cloruro de calcio al 70% y es
agregado por el operador de la planta sin ninguna base de cálculos , por lo tanto la cantidad
adicionada no está respaldada bajo ningún fundamento teórico que sostenga la correcta
dosificación de dicha sustancia química mediante la implementación del test de jarras, el cual
será específicamente explicado en el manual de operación con el fin de brindar una base para
el desarrollo de este tipo de procesos .
Aun así contando con dicho fundamento la planta no cuenta con un laboratorio en donde se
puedan realizar los análisis correspondientes para cada uno de los procesos de potabilización.
Por esto mismo no es posible hacer ningún tipo de ensayo que corrobore diariamente la
calidad del agua suministrada
Según los resultados de las diferentes caracterizaciones se puede establecer que es importante
tener un laboratorio en donde se realicen los análisis básicos para garantizar la calidad del
recurso, entre ellos a tener en cuenta la aplicación del test de jarras para la dosificación del
coagulante ideal ya que las condiciones del recurso hídrico presentan cambios continuamente
lo que hace necesario realizar mediciones y registros continuos del comportamiento de la
turbiedad en el agua, ya que es el parámetro que indica la efectividad de la planta en este tipo
de procesos.
ILUSTRACIÓN 22. CUARTO DE QUÍMICOS
46
6.3.6 Desinfección
Mediante los análisis de cloro residual se estableció que no se está cumplimiento los
parámetros instaurados por la normatividad para la calidad del recurso hídrico para consumo
humano. La desinfección del agua se hace mediante luz ultravioleta y es reforzado mediante
el uso de hipoclorito de sodio, el cual es indispensable en el proceso de desinfección, aun así
es impórtate resaltar que no se está efectuando ningún tipo de dosificación para la aplicación
de esta sustancia química, lo cual es necesario ya que el exceso o escases de esta sustancia
puede provocar afectaciones a la salud de los usuarios del servicio.
Además se realizaron análisis de Coliformes totales donde los resultados en donde se
presenciaron Coliformes en el último punto de muestreo lo cual nos muestra que proceso de
desinfección no está siendo optimo y por ende el recurso hídrico no es apto para el consumo
humano.
Así mismo, el efecto residual que debe quedar en el agua no está cumpliendo lo estipulado
en la resolución 2115, para efectos de protegerla durante el transporte desde el sistema de
potabilización hasta el usuario final, a través de las conducciones, tanques, red de distribución
y red hidráulica interna
En la planta se trabaja con sustancias químicas, que hacen parte de los procesos de
potabilización, estos compuestos se encuentran mezclados generando un riesgo químico
importante, el lugar de almacenamiento no cuenta con ningún tipo de señalización, los
compuestos son puestos en el piso, lo cual puede generar cambios en la calidad del recurso
hídrico además de quedar expuestos a cualquier persona que se encuentre cerca al lugar. No
se cuenta con ningún tipo de registro sobre las sustancias químicas que se llevan a la planta ,
además de observar la falta de conocimiento por parte del operario sobre el rombo de
seguridad ,que indica el grado de riesgo que puede generar la sustancia en cuanto a su salud,
47
la reactividad de la sustancia , la inflamabilidad y los cuidados especiales que debe tener el
operario al momento de manipular este tipo de sustancias en los procesos de potabilización ,
su correcto almacenamiento y la disposición final de los depósitos que contienen este tipo de
sustancias
6.2.7 Diagnostico administrativo
Mediante el diagnóstico administrativo se busca establecer el estado actual de la organización
administrativa de la planta de agua potable de la Escuela Logística del Ejército, con el fin de
observar sus condiciones y su influencia en la prestación del servicio y las condiciones de
calidad del recurso hídrico.
El sistema de potabilización no cuenta con ningún tipo respaldo profesional que tenga
conocimiento sobre las características y requisitos de la planta, fundamentándose en el
desarrollo de funciones en la planta que fueron establecidos, con base en procesos empíricos,
lo cual puede producir un deterioro en las funciones de la planta, perjudicando los procesos
que se desarrollan allí y que puedan afectar la calidad del recurso hídrico.
EL fontanero es el encargado de la parte operativa de la planta , el funcionario realiza los
procesos sin ningún fundamento teórico sobre las actividades que se efectúan , por lo cual es
absolutamente necesario la implementación de un manual que establezca los procesos
desarrollados en la planta, con el fin de realizar dichos procesos con base en un fundamento
teórico , ya que actualmente el fontanero realiza este tipo de procesos con dosis o cantidades
fijadas según el criterio de él, y estas dosificaciones no tienen en cuenta que las condiciones
del recurso hídrico cambian continuamente y se deben tener presentes en el momento de
realizar los procesos de potabilización en la planta , lo cual puede traer graves consecuencias
48
que afecten la calidad del recurso hídrico y consecuentemente la salud de los usuarios. (Lopez
Nuñez & Jimenez Sabogal, 2016)
Como se mencionaba la planta cuenta con un solo operario, el cual es el encargado de realizar
todas las funciones establecidas en la planta, es importante destacar que no cuenta con ningún
tipo de capacitación sobre tratamientos de potabilización, por lo cual desarrolla las
actividades de la planta con respecto a lineamientos establecidos por operadores antiguos de
la planta, los cuales se encuentran totalmente desactualizados ya que no se realiza un
seguimiento constante a los procesos que se llevan a cabo en la planta y son necesarios para
desarrollar los procesos de potabilización , ya que estos varían acorde a las condiciones de
entrada del recursos hídrico.
Es importante destacar la necesidad de personal de respaldo en la planta, ya que al momento
de presentarse una dificultad o ausencia por parte del fontanero no existe otra persona, la cual
en caso de que esto suceda pueda ejecutar las funciones de la planta, volviendo indispensable
la contratación de personal de respaldo capacitado que pueda ejercer las funciones del
fontanero en caso de producirse algún tipo de ausencia por parte de este.
Adicionalmente el funcionario trabaja 8 horas diarias de lunes a viernes, por lo que la planta
se debe accionar en modo automático durante su ausencia, durante ese lapso de tiempo no
hay adición de productos químicos alterando la calidad del agua en esos días pues las
sustancias químicas implementadas en los procesos de potabilización deben actuar de forma
continua. Esta persona tiene además otras funciones de mantenimiento de otras áreas por lo
cual es necesario establecer horarios de trabajo exclusivos para la planta
Condiciones de higiene en la planta: En la planta no se cuenta con ningún tipo de medidas
higiénicas que garanticen la correcta implementación de las actividades , ya que todos los
procesos que se realizan allí son ejecutados sin ningún tipo de medida , y no se cuenta con
49
ninguna instalación que pueda utilizarse como lugar de trabajo para el operador , ya que todas
las actividades se realizan al aire libre, además de observar la falta de un depósito de los
residuos que puedan generarse en el transcurso de las operaciones , debido a que la planta se
encuentra en un lugar de difícil acceso complica el desarrollo de este tipo de medidas
higiénicas que pueden facilitar las actividades realizadas por el operador.
6.2.8 Cálculos
En los anexos se describen los cálculos para cada una de las unidades y verificación de los
diseños actuales de la planta de tratamiento de agua potable, teniendo en cuenta que la
población a abastecer será 1144 para el año 2046 teniendo como año cero (0) el 2016 y el
método seleccionado es el aritmético debido a que es una población que no tiene tendencia
de crecimiento.
Tabla 12. Proyección de la población
Año Métodos propuestos Res 03030
Método aritmético Método geométrico Método exponencial
2015 1100 1100 1100
2016 1101 1101 1121
2017 1103 1103 1124
2018 1104 1104 1126
2019 1106 1106 1128
2020 1107 1107 1130
2021 1109 1109 1133
2022 1110 1110 1135
2023 1111 1112 1137
2024 1113 1113 1140
2025 1114 1114 1142
2026 1116 1116 1144
2027 1117 1117 1147
2028 1118 1119 1149
2029 1120 1120 1151
50
2030 1121 1122 1153
2031 1123 1123 1156
2032 1124 1125 1158
2033 1126 1126 1161
2034 1127 1128 1163
2035 1128 1129 1165
2036 1130 1131 1168
2037 1131 1132 1170
2038 1133 1134 1172
2039 1134 1135 1175
2040 1135 1137 1177
2041 1137 1138 1179
2042 1138 1140 1182
2043 1140 1141 1184
2044 1141 1143 1187
2045 1143 1144 1189
2046 1144 1146 1191
Según la proyección de la población el nivel de complejidad asignado según la resolución
0330 del 2017 es Bajo.
Teniendo en cuenta que la Escuela Logística se localiza en una altitud promedio de 260000
msnm, su temperatura varía entre 20°C y 21°, su nivel de complejidad es bajo, se obtienen
los siguientes consumos y caudales:
TABLA 13. CÁLCULOS GENERALES
DATOS INICIALES DEL PROYECTO
Población año 1991 1993
Población año 2001 2307
Población año 2010 2461
Período de Diseño (años) 30
Coeficiente de pico Máximo Diario (α1) 1,3
Coeficiente de pico Máximo Horario (α2) 1,5
Habitantes por vivienda 4
Dotacion neta (l/hab*día) 140
51
Agua no Contabilizada (% IANC) 28
Dotacion bruta (l/hab*día) 194,4444444
Consumo Institucional (% del consumo residencial) 15
TABLA 14. CAUDALES PTAP
COBERTURA Y POBLACIÓN
SERVIDA
UND 2017 2018 2046 2047 2048 2049
Población Total (PT) (hab) 2588 2606 3187 3210 3233 3256
Suscriptores (U) 647 652 797 802 808 814
AGUA POTABLE UND 2017 2018 2046 2047 2048 2049
Consumo medio residencial de agua
potable
(m3/día) 503 507 620 624 629 633
Consumo medio usuarios no residenciales (m3/día) 75 76 93 94 94 95
Caudal Medio Diario de agua potable
(Qmd)
(m3/día) 579 583 713 718 723 728
Caudal Máximo Diario de Agua Potable
(QMD)
(m3/día) 752 758 926 933 940 947
Caudal Máximo Horario de Agua Potable
(QMH)
(m3/día) 1128 1137 1390 1400 1410 1420
El cálculo que se realizó para el diseño de la planta de tratamiento arroja el resultado de un
caudal de diseño de 713 m3/s (año 2046), si se compara con el cálculo empírico que se maneja
actualmente se ve una diferencia de 13 m3/s, esto causado por las modificaciones en el RAS
2000 y la Resolución 0330 del 2017.
Al manejar un caudal mayor al caudal diseñado no existe ningún inconveniente con las
dimensiones de las unidades propuestas aquí, ya que se podría tomar un porcentaje de
sobredimensionamiento.
6.2.8.1 Canaleta parshall: Se identificó que los cálculos realizados para el diseño actual de
la canaleta Parshall, cumple con los parámetros establecidos como se muestra a continuación
TABLA 15. CUMPLIMIENTO CANALETA PARSHALL
Parámetros Resolución 0330 del 2017
Ha/W 0,4-0,8 0,651 Cumple
Froude 1,7-2,5; 4,5-9,0 2,271 Cumple
Sumergencia <0,6 0,321 Cumple
Gradiente 1000-2000 S-1 1038 Cumple
52
Es por ello que se puede volver hacer uso de esta unidad para fortalecer los procesos de
coagulación y medición de caudales en la PTAP.
6.2.8.2 Sedimentador:
Tabla 16. Parámetros de diseño sedimentador
CRITERIOS VALORES
ADMISIBLES
CUMPLIMIENTO
Tiempo de detención 1.5 – 2.5 Cumple
Profundidad 4 y 5.5 m No Cumple
Carga superficial 80 – 120 m3/(m2-día) Cumple
Número de Reynolds (Re) <500, se recomienda un
Re <250
Cumple
Número mínimo de unidades 2 No cumple
Los cálculos que se muestran a continuación son tomados del diseño de la PTAP antigua ya
que los cálculos y dimensiones actuales cumplen con los parámetros establecidos en el CEPIS
“Sedimentadores” y Resolución 0330 del 2017 se puede concluir que la profundidad es
menor (3.48m) que la establecida.
6.2.8.3 Filtros
La filtración permite una remoción o eliminación de sólidos suspendidos, es decir ayuda a
eliminar los sólidos que se encuentran presentes en el agua. Esta es una de las principales
causas de la turbiedad y el color en efluentes hídricos. Según Romero Rojas, es la etapa del
proceso en la que más elimina estos problemas del agua. En la planta de tratamiento de agua
de la Escuela del Ejército Nacional el proceso de filtración se encuentra posterior al de
clarificación del agua es decir que el agua que llega a los filtros contiene trazas o partes de
flóculos que se encuentran enlazados según el coagulante utilizado en el proceso. En
53
consecuencia el trabajo que los filtros desempeñan, se relaciona directamente con la
eficiencia de los procesos anteriores a este. Los filtros con los que cuenta actualmente la
PTAP es del tipo a presión es decir un recipiente cerrado, en acero inoxidable y cuyo interior
se encuentra provisto de múltiples capas filtrantes, al final del filtro hay un falso fondo en el
cual se sostiene el lecho filtrante y la última parte donde se recoge el agua filtrada.
Para determinar la eficiencia de estos, se verifico a partir del muestro realizado la verificación
del cumplimiento de los lechos filtrantes, identificando la tasa de filtración para cada unidad
de filtración, arrojando el siguiente valor:
𝑇 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑄
𝐴=
14 𝑚3/𝑠
0.50
𝑇 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =𝑄
𝐴=
14𝑚3
𝑠0.52 𝑚2
= 26.923 𝑚3𝑚2 − 𝑑í𝑎
Con lo anterior se concluye que los filtros cumplen con la tasa de filtración (máx. 300 m3/
(m2*día)), siempre y cuando se asegure una repartición del caudal equitativa.
6.4 Diseño de alternativas
Hacer uso de la canaleta parshall existente para medir el caudal que ingresa dado que la planta
abastase una población significativa, y para la evaluación de todos los procesos que allí se
efectúan es importante saber la cantidad de agua que circula en cada una de las unidades. Así
mismo para prevenir fenómenos de desabastecimiento o saturación del sistema.
Cambio de coagulante: Según los resultados obtenidos de los muestreos realizados durante
esta pasantía a la fuente, se ha reconocido que hay un alto valor en fosfatos y las pruebas
realizadas con el coagulante sulfato férrico demuestran una mayor formación de flocs,
54
disminución de fosfatos y por lo tanto una mejor eficiencia en este proceso, en comparación
con la prueba de jarras realizada para el coagulante Hipoclorito de calcio (70%) los flocs
formados con este coagulante no son tan grandes y toman más tiempo en formarse que los
flocs formados con el sulfato férrico.
Adecuar el lecho filtrante y la granulometría del medio con antracita, arena fina, y grava. Se
realizaron pruebas en el laboratorio de Calidad del agua de la Universidad Distrital,
evaluando la filtración por medio de análisis de turbidez y color, se logró identificar que este
es el lecho filtrante que generara un mayor porcentaje de remoción de las características
críticas del agua. Obteniendo así un lecho filtrante, evaluado a nivel laboratorio, el cual pueda
ser implementado en la planta de potabilización. Este proceso se realizó mediante un filtro al
vacío, el cual mediante la fuerza resultante entre el vacío del sistema y la presión atmosférica
permite que el líquido atraviese el lecho filtrante, simulando de la manera más cercana los
equipos de filtración reales con los que cuenta la planta. En el anexo 3 se describe brevemente
el modo en el que se llevó a cabo esta técnica y resultados de esta prueba.
Instalar un difusor de cloro para controlar y la dosificación de cloro requerida y cumplir con
la resolución 2115 de 2007.
Completar dotación de laboratorio de calidad de agua según requerimientos de la lista de
equipos mínimos de laboratorio, test de jarras, demanda de cloro, pH, turbiedad y color
estipulados en el numeral C.14.4.7.3 del RAS – 2000, teniendo así equipos que permitan la
verificación diaria de la calidad de agua.
55
El presupuesto dado en pesos colombianos para cada una de las alternativas presentadas son
expuestas en el Anexo 4, es importante tener en cuenta que varios Ítems tienen un valor de
$0 ya que no fueron cobrados los servicios por el uso del laboratorio y materiales de la
Universidad Distrital Francisco José de Caldas.
56
7. CONCLUSIONES
Teniendo en cuenta las caracterizaciones, pruebas hidráulicas y eficiencias de las unidades
se diseñaron alternativas para el mejoramiento de la Planta de Tratamiento de Agua Potable
de la Escuela Logística del Ejército se elaboraron alternativas de mejoramiento que
contribuyen con el buen funcionamiento de la planta, con una mejor calidad de agua y con
un mejor aprovechamiento del recurso; estas son:
1. Conexión a la canaleta parshall
2. Cambio de coagulante
3. Instalar difusor de cloro
4. Adecuación de lecho filtrante
5. Adquisición de equipo de laboratorio
Los resultados obtenidos de calidad de agua del efluente y afluente dejan ver que el agua
captada no es óptima, adicionalmente debido a las condiciones de la red de distribución y
falta de implementación de procesos estandarizados de laboratorio el agua entregada presenta
riesgo a la salud pública, presentando valores significativos en los parámetros de pH,
turbiedad y color principalmente.
Las alternativas de mejoramiento propuestas cumplen con el objetivo del proyecto, mejorar
la calidad de vida del personal de la Escuela Logística. Adicionalmente con la
implementación de un macromedidor se lograra medir las pérdidas técnicas de la planta, que
permitirán a los operadores del servicio calcular consumos reales.
57
Con la implementación del difusor con orificios se permitirá hacer un mayor control en la
dosificación y así permitir el cumplimiento con la resolución 2115 de 2007 en las que
establece que el cloro residual debe estar entre 0.3 y 2.0 mg/L.
Se presenta el Manual de operación y mantenimiento para estandarizar las actividades
ejecutadas dentro de la planta de tratamiento de agua potable, permitiendo así el
mejoramiento de las prácticas técnicas y operativas para garantizar la entregar un recurso
hídrico de calidad.
58
8. RECOMENDACIONES
1. Instalar macro medidores y registrar sus lecturas continuamente, para regular el
consumo de agua en las diferentes unidades militares abastecidas.
2. Certificar al operario en la NCL 1802N/A2 de operación de sistemas de tratamiento
de agua potable, así como brindar capacitaciones continuas para que pueda llevar un
control de la calidad de agua captada y tratada.
3. Realizar mantenimiento periódico al sistema de acuerdo al manual de operación y
mantenimiento anexado. En la que se incluye un cronograma de mantenimiento a las
unidades de la planta potabilizadora.
4. Realizar la hoja de vida de cada uno de los equipos que constituyen la planta de agua
potable.
5. Cambiar la tubería de distribución para que garantice el cumplimiento con la NTC
3664.
6. Realizar un plan de prevención y contingencia por eventualidades climáticas.
7. La caracterización del agua cruda a tratar debe realizarse sobre muestras
representativas de por lo menos un ciclo hidrológico anual, con el fin de analizar todas
las posibles calidades de agua cruda que se puedan presentar histórica mente durante
ese periodo; es decir, cambios en la turbiedad, color, características microbiológicas,
demanda de cloro, temperatura, pH, alcalinidad, contenido de algas, hierro y
manganeso, cambios en el sabor y olor, entre otros. De no ser esto posible, acudir a
registros históricos de calidades de agua existentes en Corporaciones Regionales,
Secretarías de Salud y sistemas que se abastezcan de las mismas fuentes.
59
8. . Realizar carreras de filtración verificando la capacidad de carga de los filtros
verificando que no se colmaten o la generación de turbiedad en el agua planta.
9. Se recomienda verificar información disponible de la planta de tratamiento compacta
adquirida para contar con planos e información adicional que ayude a mejorar la
operación de las unidades.
10. Hacer un catastro de redes para contar con una base de datos técnicos que contengan
información real y oportuna del sistema de agua potable y alcantarillado, con el fin
de controlar y visualizar el inventario real del sistema.
60
9. REFERENCIAS
Agua energía y medio ambiente (AEMA). (2014). Fichas técnincas filtro en continuo.
Bautista, W. T. (2017). Evaluación y optimización de la planta de tratamiento de agua
potable del Minicipio de Tena en el Departamento de Cundinamarca. Bogotá:
Universidad Católica de Colombia.
Centro Panaméricano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias Naturales CEPIS. (s.f.). Radiación
ultravioleta. CEPIS.
Centro Panamericano de Ingeniería Sanitria y Ciencias del Ambiente. CEPIS. (s.f.).
Floculadores. Organización mundial de la Salud.
Diaz Bautista, W. T. (2017). Evaluación y optimización de la planta de tratamiento de
agua potable del municipio de Tena en el departamento de Cundinamarca. Bogotá:
Universidad Católica de Colmbia .
Lopez Nuñez, A., & Jimenez Sabogal, B. (2016). Manual de operación y mantenimiento
Planta de tratamiento de agua potable San Antonio- Asociación Sucunets. Bogotá:
Universidad Distrital Francisco José de Caldas.
Mañunga, T. (2005). Mejoramiento sistema de acueducto y alcantarillado suministro e
instalacion planta de tratamiento de agua potable . Bogotá : Comando de
ingenieros .
Ministerio de la protección social. Ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial.
(2007). Resolución 2115. Bogotá.
Ministerio de vivienda, c. y. (2017). Resolución 0330. Bogotá: ACODAL.
Ministero de vivienda. (2015). Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y
Saneamiento Básico - RAS. Bogotá: Título C.
61
NYF Ingeniería . (2015). Modulos del sistema de agua potable. Barranquilla.
Orozco Cerón , J. C., & Bernal, D. F. (2016). Evaluación y propuesta para el mejoramiento
del sistema de potabilización en el acuerdo rural de la vereda la Tribuna Municipio
de Facatativa, Cundinamarca. Bogotá: Universidad de la Salle.
Orozco, M. J. (2009). Diagnostico de los aspectos físicos demográficos y socioeconómicos.
Bogotá.
Sanchez Pulido, C., & Alonso Rios, J. (2017). Propuesta de mejora para la planta de agua
potable de la empresa de Fertilizantes Colombianos S.A. Bogotá: Fundación
Universitaria de América.
Valencia, J. W. (1996). Teórica y práctica de la purificación del agua . Bogotá: Mc Graw
Hill.
Velazques Restrepo, J. S. (2008). Propuesta para el mejoramiento del sistema de
tratamiento de agua de la empresa de servicios públicos Tribunas Corcega E.S.P
en los procesos de coagulación, filtración y desinfección. Pereira: Universidad
Tecnológica de Pereira .
62
ANEXO 1
PLANOS
Canaleta Parshall
Sedimentador
63
64
ANEXO 2
MEMORIA DE CÁLCULO
Proyección de población PTAP Escuela Logística del Ejército Nacional Demanda de agua TABLA 17. DATOS INICIALES DEL PROYECTO
DATOS INICIALES DEL PROYECTO
Población año 1991 1993
Población año 2001 2307
Población año 2010 2461
Período de Diseño (años) 30
Coeficiente de pico Máximo Diario (α1) 1,3
Coeficiente de pico Máximo Horario (α2) 1,5
Habitantes por vivienda 4
Dotacion neta (l/hab*día) 140
Agua no Contabilizada (% IANC) 28
Dotacion bruta (l/hab*día) 194,4444444
Consumo Institucional (% del consumo residencial) 15
TABLA 18. COBERTURA Y POBLACIÓN SERVIDA
COBERTURA Y POBLACIÓN
SERVIDA
UND 2017 2018 2046 2047 2048 2049
Población Total (PT) (hab) 2588 2606 3187 3210 3233 3256
Suscriptores (U) 647 652 797 802 808 814
AGUA POTABLE UND 2017 2018 2046 2047 2048 2049
Consumo medio residencial de agua
potable
(m3/día) 503 507 620 624 629 633
Consumo medio usuarios no residenciales (m3/día) 75 76 93 94 94 95
Caudal Medio Diario de agua potable
(Qmd)
(m3/día) 579 583 713 718 723 728
Caudal Máximo Diario de Agua Potable
(QMD)
(m3/día) 752 758 926 933 940 947
Caudal Máximo Horario de Agua Potable
(QMH)
(m3/día) 1128 1137 1390 1400 1410 1420
65
Rejillas
Donde;
H= Carga de Agua Sobre la Cresta. del vertedero.
Y1= Elevación de la Cresta Sobre el Fondo Aguas Arriba.
Y2= Elevación de la Cresta Sobre el Fondo Aguas Abajo.
Z= Perdida de carga.
Hn= Elevación del agua bajo el vertedero sobre la cresta aguas abajo
H= Tirante normal del canal aduptor
K= Coeficiente de corrección a la contracción lateral debido a la ubicación de los barrotes
Cálculo para el 60% del caudal
H
V. Frontal
B
B
b
a
Y1
Y YCota D
Cota ACota B
Cota C
Cota E Y2
hnY
PA
RE
DPA
RE
DY1
h
z
CORTE B-B
Cota A = 2775,20 m Q = 31,00 m3/sg
Cota B = 2774,65 m Db= 0,10 NO CUMPLE
Cota C = 2774,05 m Ab = 0,10 m
Cota D = 2774,90 m Vec = 3,45 m/sg
Cota E = 2774,90 m Gravedad = 9,81 m/sg
K = 0,85
Y1 = -0,85
H = 1,15
Z = 0,55
Y2 = -0,85
hn = 0,60
h = -0,25 = -0,25 CONFORME
66
1,- Hallando Factor (M)
KONOVALOF
M = 11,915
BAZIN
M = 14,495
2,- Para considerar sumergido el vertedero debe de cumplir las siguientes condiciones:
A.- h > Y2
-0,25 > -0,85 CUMPLE Y EXISTE SUMERSION
B,- Z/Y2 < 0,70
-0,65 < 0,70 CUMPLE Y EXISTE SUMERSION
Cota A = 2778,71 m Q = 18,00 m3/sg
Cota B = 2778,51 m Db= 0,10 NO CUMPLE
Cota C = 2777,81 m Ab = 0,10 m
Cota D = 2778,58 m Vec = 3,45 m/sg
Cota E = 2778,60 m Gravedad = 9,81 m/sg
K = 0,85
Y1 = -0,77
H = 0,90
Z = 0,20
Y2 = -0,79
hn = 0,70
h = -0,09 = -0,09 CONFORME
67
68
Cálculo para el 40 % del caudal
4,- Cálculo (b) sin barrotes.
b= 0,60 m = 0,6
5,- Número de Espacios de la Ventana (Ne)
Ne = 6,05
6,00
Espacios tendra nuestro diseño.
6,- Número de Barrotes (Nb)
Nb = 5
7,- Espacio Total de Barrotes (Eb).
Eb = Nb * Ab
Eb = 0,50
1,- Hallando Factor (M)
KONOVALOF
M = 51,489
BAZIN
M = 54,788
2,- Para considerar sumergido el vertedero debe de cumplir las siguientes condiciones:
A.- h > Y2
-0,09 > -0,79 CUMPLE Y EXISTE SUMERSION
B,- Z/Y2 < 0,70
-0,25 < 0,70 CUMPLE Y EXISTE SUMERSION
3,- Existe Sumerción, hallamos factor (S).
S = 0,7487
69
8,- Ancho Total de la Ventana de Captación (B).
B = 1,1 m.
9,- Las Medidas de la Ventana seran:
a = 4,74
Área del Diseño:
A = 5,22 m2
a =
4,74
B = 1,10
10,- Se puede Mejorar el Diseño.
Para Mejorar el diseño se tanteara
b = 1,50 Ingresa Valor
a = 3,48
Nota Importante.
Será de acuerdo a la Altura del Azud.
a=Mejorado
3,48
b=mejorado
1,50
Área de Diseño Mejorado.
A = 5,22 m2 CONFORME
70
71
72
TABLA 19. DIMENSIONES CANALETA PARSHALL
Dimensiones Estandarizadas de los medidores Parshall
W A B C D E F G K N
Pulgadas (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm)
1" 2,5 36,3 35,6 9,3 16,8 22,9 7,6 20,3 1,9 2,9
3" 7,6 46,6 45,7 17,8 25,9 45,7 15,2 30,5 2,5 5,7
6" 15,2 61 62 39,4 40,3 61 30,5 61 7,6 11,4
9" 22,9 88 86,4 38 57,5 76,3 30,5 45,7 7,6 11,4
1' 30,5 137,2 134,4 61 84,5 91,5 61 91,5 7,6 22,9
11/2' 45,7 144,9 142 76,2 102,6 91,5 61 91,5 7,6 22,9
2' 61 152,5 149,6 91,5 120,7 91,5 61 91,5 7,6 22,9
3' 91,5 167,7 164,5 122 157,2 91,5 61 91,5 7,6 22,9
4' 122 183 179,5 152,5 193,8 91,5 61 91,5 7,6 22,9
5' 152,5 198,3 194,1 183 230,3 91,5 61 91,5 7,6 22,9
6' 183 213,5 209 213,5 266,7 91,5 61 91,5 7,6 22,9
7' 213,5 228,8 224 244 303 91,5 61 91,5 7,6 22,9
8' 244 244 239,2 274,5 340 91,5 61 91,5 7,6 22,9
10' 305 274,5 427 366 475,9 122 91,5 183 15,3 34,4
TABLA 20. VALORES K Y M CANALETA
PARSHALL
Valores de K y m
Ancho de la garganta del Parshall (w) k m
Pulgadas Metros
3" 0,075 3,704 0,646
6" 0,15 1,842 0,636
9" 0,229 1,486 0,633
1' 0,305 1,276 0,657
11/2' 0,46 0,966 0,65
2' 0,61 0,795 0,645
3' 0,915 0,608 0,639
4' 1,22 0,505 0,634
5' 1,525 0,436 0,63
6' 1,83 0,389 0,627
8' 2,44 0,324 0,623
TABLA 21. PARÁMETROS RAS
Parámetros RAS
Ha/W 0,4-0,8 0,651 Cumple
Froude 1,7-2,5; 4,5-9,0 2,271 Cumple
Sumergencia <0,6 0,321 Cumple
Gradiente 1000-2000 S-1 1038 Cumple
73
TABLA 22. CÁLCULO CANALETA PARSHALL
Datos Criterio Calculo Resultado
Q (m3/s) 0,34085
Ho = KQ^m 0,39708
Altura del
agua en la
sección de
medición
W 0,61
K 0,795
m 0,645
D 1,207 D'=2/3(D-W)+W 1,10967
Ancho de
la sección
de
medición
Vo= Q/D'Ho 0,77357 Velocidad
s.m
q= Q/W 0,55878 Caudal
especi.
Eo=(Vo^2/2g)+Ho+N 0,65661
Carga
hidarulica
disponible
COS ɵ =-
qg/(2/3gEo)^1,5
-0,61632
2,23485 ɵ radianes
128,048 ɵ grados
V1=2(2gEo/3)^0,5 *
Cos ɵ/3 3,04515
Velocidad
antes del
resalto
h1=q/V1 0,1835
Altura del
agua antes
del resalto
F1=V1 / Raiz (gh1) 2,27081 Numero
de Froude
h2= h1/2[
/1+8F1^2)^0,5-1] 0,50464
Altura del
resalto
V2=Q/Wh2 1,10729
Velocidad
en el
resalto
K' 0,076
h3= h2-(N-K') 0,35164
Altura en
la sec. De
Salida N 0,229
C 0,915 V3=Q/Ch3 1,05938
74
Velocidad
Sec.
Salida
hp=Ho+K-h3 0,12144 Perdida de
carga
G' 0,915 T= 2G'/(V2+V3) 0,84461 Tiempo
de mezcla
Raiz
(ƴ/µ) 2736,53 G= (ƴ/µ) * (hp/T) 1037,65
Gradiente
de
velocidad
75
Sedimentador
TABLA 23. CÁLCULOS SEDIMENTADOR
Valor
Calculad
o
Ecuación
Caudal de diseño (Qmáx) m3/día 637 N.A N.A N.A Dato
Número de unidades (Nund) N.A 1 N.A N.A N.A Adoptado
Caudal de diseño por unidad
(Qmax)m3/día 636,774048 N.A N.A N.A Dato
Carga superficial (Cs) m3/m2*día 100 80-120 N.A N.A Adoptado
Tiempo de retención (t) h 2 1.5-2.5 N.A N.A Adoptado
Temperatura ºC 20 N.A N.A N.A Dato
Factor multiplicador (f) N.A 1 N.A 2,371.82+EXP(-
0.03*T)Calculado
Volumen (vol) m3 53,06 N.A 53,06 (Q*f*t)/24 Calculado
Área superficial (As) m2 6,37 N.A 6,37 Q/Cs Calculado
Diametro (D) m 2,85 N.A 2,85RAIZ((4*As)/
PI())Calculado
Altura del liquido (h) m 2,33 N.A 8,33 V/As Calculado
Altura de borde libre (hext) m 0,5 0.3-0.5 N.A N.A Adoptado
Altura total m 3,48 N.A 5,18 h+hext Calculado
Porcentaje de diametro de la
campana (dcamp)% 20
15-20% del
diámetro
total
0,2 N.A Adoptado
Diámetro de la campana
(dcamp)m 0,57 N.A 0,57 D*%dcamp Calculado
Profundidad de la campana m 1,5 1-2.5 N.A N.A Adoptado
Pendiente de fondo (i) m 0,08 0.05-0.1 N.A N.A Adoptado
Constante empírica para
DBO (a)N.A 0,018 N.A N.A N.A Adoptado
Constante empírica para
DBO (b)N.A 0,02 N.A N.A N.A Adoptado
% de remocion esperado de
DBO% 34,4827586 30-40 34,48276 t(a+b*t) Calculado
Constante empírica para SST
(a)N.A 0,0075 N.A N.A N.A Adoptado
Constante empírica para SST
(b)N.A 0,014 N.A N.A N.A Adoptado
% de remocion esperado de
SST (%resst) % 56,338 50-65 56,338 t(a+b*t) Calculado
SEDIMENTADOR PRIMARIO
Ítem Unidades Valor Referencia
Ecuación
Criterio
76
ANEXO 3
PROCEDIMIENTO SELECCIÒN LECHO FILTRANTE
Propuesta de lechos filtrantes: Se evaluaron posibles materiales de lechos filtrantes comunes
en el mercado:
Arena: Por ser un material económico es el medio filtrante más comúnmente usado. En
filtros rápidos de arena la profundidad de lecho es de 60-70 cm, con un tamaño de partícula
entre 0,45 y 0,55 m y coeficiente de uniformidad entre 1,2-1,743 .
Antracita: Es el carbón mineral más metamórfico, se clasifica de carácter antárctico
cuando es no aglomerante y tiene una composición de metaantracita máximo de 2%, antracita
entre 2 y 8% y semiantracita entre 8 y 14%. Según la norma AWWA B100-72, el material
granular de antracita debe cumplir con ser limpia, de dureza mayor a 2,7 en la escala de
MOHS, y una uniformidad menor a 1,7. Suele utilizarse en lechos entre 60 y 70 cm de
profundidad, con un tamaño efectivo de 0,70 mm o mayor.
Carbón activado: Es un material altamente poroso por lo cual es usado en procesos de
filtración, normalmente para la eliminación de color y olor. Sin embargo deja residuos que
no son convenientes.
Grava: Es el principal material de soporte utilizado para los lechos filtrantes, usualmente
se utiliza con un incremento uniforme en tamaño desde el techo hasta el fondo.
Materiales de ensayo: El material necesario para llevar a cabo la filtración al vacío es un
embudo Büchner, pinzas, bomba (Fuente de Vacío), tapón, erlenmeyer con desprendimiento
77
lateral y manguera. Adicional a esto se tomó una muestra de agua a la salida del tanque de
almacenamiento de agua. Para cada una de las pruebas se decidió filtrar 200 ml de muestra.
TABLA 24. LECHOS FILTRANTES SELECCIONADOS
Tipo de filtro Componente Composición
Lecho filtrante 1 Rápido de arena Arena Media –
Grava
Arena Media 9
cm Grava 1,5 cm
Lecho filtrante 2 Medio dual Antracita-Arena
FinaGrava
Antracita 4,5 cm
Arena Fina 2 cm
Grava 4 cm
Lecho filtrante 3 Medio dual Antracita-Arena
Media-Grava
Antracita 4,5 cm
Arena Media 2 cm
Grava 4 cm
Lecho filtrante 4 Monocapa Carbón activado 10.5 cm
Procedimiento: Se une el embudo Büchner con el tapón para de esta forma garantizar el
vacío del sistema al unirse con el Erlenmeyer. Posteriormente se conecta el Erlenmeyer a la
bomba mediante una manguera y se distribuye el lecho filtrante en el embudo Büchner.
Luego se enciende la bomba y se adiciona la muestra de agua previamente tomada y separada
para las distintas pruebas, en el centro del embudo Büchner. Se deja el sistema conectado al
vacío hasta que se filtre la totalidad de la muestra de agua, en este punto se toma la muestra
de agua filtrada y se evalúan los parámetros de turbiedad y color. (Sanchez Pulido & Alonso
Rios, 2017)
Resultados. De cada prueba experimental se obtienen datos de turbidez y color del agua
filtrada. En las tablas de a continuación se muestran los resultados experimentales de color
del agua filtrada por cada lecho filtrante
78
TABLA 25. RESULTADOS PRUEBA DE FILTROS- COLOR
COLOR UPC Porcentaje de
remoción (%) Entrada Salida
Lecho filtrante 1 6 2.75 54.16
Lecho filtrante 2 6 1.08 82
Lecho filtrante 3 6 2.02 66.6
Lecho filtrante 4 6 3.44 74.41
TABLA 26. RESULTADOS PRUEBA DE FILTROS TURBIEDAD
TURBIEDAD Porcentaje de
remoción (%) Entrada Salida
Lecho filtrante 1 3.87 1.67 56.84
Lecho filtrante 2 3.87 0.23 94.05
Lecho filtrante 3 3.87 0.56 85.52
Lecho filtrante 4 3.87 2.327 39.87
Lo que permite concluir que el filtro con mayor eficiencia para disminuir la turbiedad y el
color es el lecho filtrante 3.
79
ANEXO 4
PRESUPUESTO ALTERNATIVAS DE MEJORAMIENTO
TABLA 27. PRESUPUESTO ALTERNATIVAS DE MEJORAMIENTO
PRESUPUESTO ALTERNATIVAS DE MEJORAMIENTO
No ALTERNATIVA Ítem Descripción Valor unitario
1 Conexión a la
canaleta parshall Mantenimiento
Mano de obra 65.000
Pintura industrial
bituminosa blanca
impermeable de 4.5
Galones
72.300
Conexión 0
Estucado 49.000
Costo total 186.300
2 Cambio de
coagulante
Materiales
laboratorio
Test de jarras 0
Coagulante Sulfato
férrico 123.000
Costo total 123.000
3 Instalación de
difusor de cloro
Difusor de cloro
Difusor de cloro
automático de
pastillas (en línea)
con válvula de
control 2 kg y de
4Kg. Máxima presión
50 psi
390.000
Agente
desinfectante
Hipoclorito de calcio
al 70%. 1 caneca de
45 K
134.000
Instalación
Mano de obra por
instalación de equipo 76.000
Costo total 600.000
4 Adecuación de
lecho filtrante
Pruebas
laboratorio
Instalaciones 0
Vidriería 0
Lecho filtrante
Antracita 1 K 120.000
Grava 145.000
Arena fina 1 K 81.200
Mano de obra 0
Costo total 346.200
80
5
Adquisición de
equipos de
laboratorio
Equipos
Test de jarras 523.000
Turbiedad 277.000
Color 51.000
Demanda de cloro 78.000
PH 73.000
Adecuación
Laboratorio
Materiales
mantenimiento 213.000
Mano de obra total 230.000
Extintor
multipropósito 10 lb 62.000
Botiquín industrial 187.000
Señalización 43.000
Costo total 1.737.000
TOTAL 2.992.500
