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Planta de tratamientopor filtracin lenta

Diseo, operacin y

mantenimientoMEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE PARALA PARROQUIA DE NAZON Y VARIAS COMUNIDADES

RURALES, CANTON BIBLIAN, PROVINCIA DE CAAR

El principal objetivo de este trabajo es difundir los procesos de tratamiento de

agua potable que se han identificado como los ms apropiados para el medio

rural.

2012

PABLO FAREZ GUALLPAUNIVERSIDAD CATOLICA AZOGUES

13/04/2012


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Objeto de Proyecto:

MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE PARA LAPARROQUIA DE NAZON Y VARIAS COMUNIDADES RURALES, CANTONBIBLIAN, PROVINCIA DE CAAR

Planta detratamiento por

filtracin lenta

Diseo, operacin y mantenimiento


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1. PresentacinEl principal objetivo de este trabajo es difundir los procesos de tratamiento de aguapotable que se han identificado como los ms apropiados para el medio rural.

2. IntroduccinLos reducidos montos de inversin en el tratamiento de agua potable en zonas rurales seexplican en parte por el alto costo de los sistemas de tratamiento. Como resultado de esto, en

la mayora de comunidades rurales se sigue consumiendo agua superficial que no cumple conlos requisitos de calidad, lo que origina graves problemas sanitarios.

En muchos casos, el alto costo de los sistemas de tratamiento y la mala calidad del aguadesalientan incluso la inversin en simples sistemas de conduccin de agua por gravedad y sintratamiento. Ello agrava an ms la situacin sanitaria y obliga a los pobladores, en especial olas mujeres y nios a trasladar desde largas distancias agua de peor calidad que la que sepodra obtener por conduccin desde puntos elevados de la cabecera de los ros.

Una solucin tcnicamente viable para el tratamiento de agua es la instalacin de sistemas defiltracin lenta en arena. Sin embargo, la implementacin de la tecnologa y la operacin del

sistema todava presentan una serie de dificultades. Adems, su costo directo de construccines relativamente alto. Un gran porcentaje de estos sistemas se encuentra paralizado yabandonado porque:

Los diseos resultan inapropiados, pues no toman en cuenta las variaciones de lacalidad del agua en las diferentes pocas del ao. Los encargados de su operacin, normalmente pobladores de la comunidad, no hansido capacitados adecuadamente en el manejo del sistema. Las instituciones responsables no llevan a cabo un seguimiento de las instalaciones. Los materiales de repuesto no se encuentran disponibles en la regin. La arena del lecho filtrante no se repone cuando se llega al espesor mnimo despus

de varios raspados.

La principal caracterstica de la filtracin lenta es que, por efecto de lo actividad biolgica,permite la remocin de organismos patgenos del agua cruda, en particular de las bacterias yvirus responsables de la transmisin de enfermedades relacionadas con el agua. Adems, nonecesita la adicin de productos qumicos ni una supervisin altamente cualificada y continua.Sin duda, la filtracin lenta es la tecnologa ms adecuada para el medio rural. No obstante,para evitar algunos de los problemas descritos es necesario aplicar soluciones que tomen encuenta las capacidades locales, tanto tcnicas como econmicas, de modo que este sistemapueda cumplir realmente con su objetivo: abastecer de agua potable a las poblaciones rurales.

El tratamiento por filtracin lenta que consiste en la instalacin de unidades modificadas deprefiltracin en grava, filtracin lenta y desinfeccin adaptadas a la realidad rural. Adems de


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los criterios de diseo, se detallan las tareas de operacin y mantenimiento necesarias paraque estas unidades operen eficazmente, y se proporciona una gua metodolgica dirigida a losequipos de capacitacin de los encargados de planta.

3. NOMBRE DEL PROYECTO

MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE PARA LA PARROQUIA DE NAZON Y VARIAS

COMUNIDADES RURALES, CANTON BIBLIAN, PROVINCIA DE CAAR

4. FUENTE DE ABASTECIMIENTO.

Las aguas provenientes de la fuente denominada NAZON ALTO, es la fuente que actualmente

se encuentra abasteciendo al sistema de agua existente, las mismas que para su captacin se

ha sido construido hace aproximadamente 3 aos, Las obra civil construida capta un caudal de

9.00 litros por segundo, las mismas que son conducidas mediante tuberas PVC de dimetros

de 90mm y 63mm en una longitud aproximada de aproximada de 6 Km.

Se conducen las aguas hasta el tanque de almacenamiento, que luego de su desinfeccin se

realiza la distribucin del agua a los 2500 usuarios del sistema, mediante redes de distribucin

por gravedad, ramales abiertos e instalaciones domiciliarias.

4.1.Estudio de la fuente.

De los resultados de los anlisis fsicos-qumicos y bacteriolgicos de las fuentes se puede

concluir que la calidad del agua est dentro de los parmetros permisibles para la

potabilizacin del agua, indicados en las Normas y Diseos para Sistemas de Agua Potable.

4.2.INTERPRETACION DE LOS ANALISIS FISICO-QUIMICO Y BACTERIOLOGICO.

Para efectuar los anlisis correspondientes a esta parte del Proyecto, se tomaron muestras de

aguas de las fuentes existentes.

El resultado del anlisis fsico - qumico y bacteriolgico de las muestras de aguas tomadas en

la captacin y considerando los parmetros: deseable; tolerable y mximo permisible.

LIMITE LIMITE MAX.PARAMETROS DESEABLE PERMISIBLE MUESTRA 1 MUESTRA 2

TURBIEDAD ( UNT ) 5,00 20,00 0,98 7,14CLORO RESIDUAL ( mg/l ) 0,50 0,30 - 1,00 0,00 0,00

PH 7,0 - 8,50 6,50 - 9,50 7,40 7,42

PARAMETROS IFUENTE PAILONES


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Colif. Totales ( NMP/100 CM3 ) ausencia ausencia 6,10 6,80

Color ( UC Pt-Co ) 5,00 30,00 28,00 39,00OLOR ausencia ausencia ausencia ausenciaSABOR inobjetable inobjetable inobjetable inobjetable

PARAMETROS I IFUENTE PAILONES


Dureza ( mg/l ; Ca CO3 ) 120,00 300,00 16,00 38,14

Sol.Totales Disueltos (mg/l) 500,00 1000,00 18,50 69,00Hierro ( mg/l ) 0,20 0,50 0,14 0,14Manganeso ( mg/l ) 0,05 0,30 0,00 0,00

Nitratos ( mg/l ; NO3 ) 10,00 40,00 0,12 0,12Sulfatos ( mg/l ) 50,00 400,00 0,30 0,30

Fluoruros Tabla 4.4 Tabla 4.4 - -

PARAMETROS I I IFUENTE PAILONES

Promedio anual de Temperatura LIMITE LIMITE MAX.

del aire en C DESEABLE PERMISIBLE MUESTRA 1 MUESTRA 2

10,00 - 12,00 1,27 - 1,17 1,7012,10 - 14,60 1,17 - 1,06 1,50

14,70 - 17,60 1,06 - 0,96 1,30

17,70 - 21,40 0,96 - 0,86 1,20

21,50 - 26,20 0,86 - 0,76 0,80

26,30 - 32,60 0,76 - 0,65 0,80

TABLA 4.4 - CONCENTRACION DE FLUORUROS ( mg / l )

FUENTE PAILONES

Los parmetros correspondientes a PLAGUICIDAS (PARAMETROS IV); SUBSTANCIAS TOXICAS Y

METALES PESADOS (PARAMETROS V), no se encuentran en los resultados obtenidos luego de

los anlisis de agua de la fuente de abastecimiento NAZON ALTO.

Considerando las recomendaciones del Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda entidad

rectora en el rea de saneamiento en la que indica que:

Para vigilar la calidad del agua deber mantenerse controles peridicos en la red, de

los PARAMETROS I.

Cuando la Turbiedad y/o el cloro residual sobrepasen los lmites permitidos, deben

controlarse los PARAMETROS II.

Cuando se observe un deterioro de la calidad del agua atribuible a substancias

qumicas, se controlarn los PARAMETROS III.

Si la fuente est localizada en una zona agrcola, se controlar o se monitorear los


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PARAMETROS IV, por lo menos una vez al ao.

Si se observa afectos negativos en la poblacin, atribuibles a metales pesados, se

controlaran los PARAMETROS V.

Del resultado del anlisis fsico - qumico y bacteriolgico de las muestras de aguas tomadas en

la captacin denominada NAZON ALTO se determina que el valor correspondiente a color

aparente se encuentran mayores que los limites deseables, debido a la presencia de slidos

disueltos en el agua, los mismos que deben ser eliminados mediante tratamientos fsicos, que

pueden ser mediante el tratamiento de filtracin en mltiples etapas. Luego de este proceso

se recomienda desinfectar el agua mediante la utilizacin de cloro granular o hipoclorito de

sodio producido en la misma planta de potabilizacin, con lo que se eliminarn los coliformes

presentes en el agua, el sistema objeto del presente estudio ser administrado por la

comunidad, los mismos que no se encuentran en capacidad de contar con personal tcnico

especializado permanente, para realizar el tratamiento del agua mediante floculacin,

sedimentacin, filtracin rpida, etc. en el presente estudio se tratar de facilitar los trabajos

de operacin y mantenimiento del sistema y para realizar la retencin de slidos disueltos en

el agua, que ocasionan turbiedad y color, se est planteando un sistema que sea de fcil

manejo su operacin y mantenimiento, el mismo que no requiera de mayor capacitacin para

realizar estas labores.

5. BASES DE DISEO

5.1.PERODO DE DISEO.

Lapso durante el cual una obra o estructura puede funcionar sin necesidad de ampliaciones.

Al disear un sistema de abastecimiento de agua debe fijarse la vida til (lapso despus del

cual una obra o estructura puede ser reemplazada por inservible) de las partes que lo

constituyen, proyectndolas para un funcionamiento correcto y que satisfaga las necesidades

futuras de la localidad.

Se considerar adems la posibilidad de incorporar nuevas construcciones al sistema. De sta

manera y para realizar, en forma econmica, estos aspectos, es necesario fijar perodos de

diseo para cada parte del sistema, tomndose como referencia de las Normas del exIEOS,

los siguientes:

De lo anotado y acogiendo las recomendaciones de las Normas, para este trabajo asumimos

veinte aos como perodo de diseo.

5.2.POBLACIN ACTUAL

Es el nmero total de personas que se encuentran habitando una determinada poblacin al


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momento de ejecutar el estudio.

De acuerdo a las estadsticas de la parroquia, la poblacin actual est repartida de la siguiente

forma:

Localidad Nmero De Viviendas Poblacin Actual

NAZON 500 2500

TOTAL 500 2500

5.3.POBLACIN FUTURA

Nmero de habitantes que se tendr al final del perodo o etapa de diseo.

Con el objeto de determinar las demandas futuras para una poblacin y prever en el diseo las

exigencias requeridas por cada una de las unidades del sistema, es necesario estimar la

poblacin futura tomando en consideracin, aspectos econmicos, geopolticos y sociales en

base al perodo de diseo adoptado.

Para el clculo de la poblacin futura utilizaremos el mtodo geomtrico, el cual es

recomendado y se acerca ms a la realidad de nuestra serrana ecuatoriana, por tener una

estabilidad en sus estadsticas.

Partes del Sistema Vida til (aos)Obras de captacin 25 - 50

Diques grandes y tneles 50 - 100

Pozos 10 - 25Conducciones de hierro dctil 40 - 50Conducciones Plsticas PVC 20 - 25Planta de Tratamiento 30 - 40Tanques de almacenamiento 30 - 40Red de Distribucin (hierro dctil) 40 - 50Red de Distribucin (AC o PVC) 20 - 25

Considerando que, en la zona motivo del presente estudio, al mantener similares condiciones

que el resto del sector rural del Pas, el crecimiento poblacional no es alto debido a factores

socio-econmicos, que inciden en este parmetro como son: La migracin (factor muy

representativo, especialmente por las actuales condiciones econmicas que vivimos los

ecuatorianos), la mortalidad infantil, etc. Se cree adecuado utilizar como factor de crecimiento

poblacional el recomendado por las normas del Ex IEOS (1.0%) para la construccin de Obras

de Saneamiento en el Pas.

Dentro de la parroquia Nazn existen una escuela y un colegio, por lo cual esto se va a tener

en cuenta incrementado una poblacin estudiantil que es igual a 0,15Pa.

Pf = (Pa+Pe)(1+i)^n


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Pf = Poblacin futura

Pa = Poblacin actual = 2500 Hab

Pe = Poblacin estudiantil = 375 Hab

i = Tasa de crecimiento = 1 %

n = nmero de aos para el diseo = 20 aos

20

Pf = ( 2500 + 375 )* ( 1 + 0,01 )^

Pf = 3508 HabLa poblacin de Diseo de 3508 habitantes se considera para realizar el estudio y diseo de

todas las unidades componentes de la Planta de Tratamiento y red de distribucin del sistema

de agua potable que atiende a las viviendas que se encuentran dentro del sector de Nazn.

5.4.DOTACIN FUTURA (q).

Caudal de agua potable consumido diariamente, en promedio, por cada habitante, expresado

en l/hab/da, al final del perodo de diseo.

Los consumos que registra el Sistema Actual en la Junta Administradora de Agua Potable de

Nazn, corresponden a:

Consumo mnimo = 8 m3Consumo medio = 10 m3

Consumo mximo = 12 m3Esto significa que:

Poblacin Futura Clima DotacinFutura

Hasta 5000 Fro 120 - 150Templado 130 - 160Clido 170 - 200

5000 - 50000 Fro 180 - 200Templado 190 - 220Clido 200 - 230

Ms de 50000 Fro >200

Templado >220Clido >230


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Relacionando la realidad de Nazn con las recomendaciones del exIEOS, para poblaciones de

hasta 5000 habitantes y clima fro, determinamos una dotacin de 120 lts/hab/da; recalcando

que como profesionales debemos inculcar en nuestras comunidades el mejor

aprovechamiento de ste recurso, ya que conforme transcurre el tiempo, ste se vuelve ms

escaso y a la par debemos ir bajando las dotaciones.

DOTACION.

120 litros por habitante y por da.

5.5. DEMANDA Y FACTORES QUE AFECTAN LA DEMANDA.

5.5.1. Consumo Medio Anual Diario. (qmd).

Es el promedio aritmtico de los consumos diarios registrados en un ao.

El consumo medio anual diario, se obtiene multiplicando el factor de fugas por la dotacin

media futura por la poblacin al final del perodo y se debe calcular por la siguiente frmula.

Qmd=f*q*N/86400

Qmd=1,20*120*3508/86400=5.85 Lts/s

Qmd=5.85 lts/s

5.5.2. Consumo Mximo Diario. (QMD).

Caudal registrado en el da de mximo consumo.

El consumo mximo diario futuro se obtiene multiplicando el consumo medio diario al final del

perodo de diseo, por un coeficiente de mayoracin cuyo valor flucta entre 1.30 y 1.50.

QMD=Kmx.dia*qmd

QMD= 1.30*5.85= 7.61 Lts/s

QMD= 7.61 Lts/s

5.5.3. Consumo Mximo Horario. (QMH).

Caudal registrado en la hora de mximo consumo.

El consumo mximo horario futuro se determina multiplicando el consumo medio diario por

un coeficiente de variacin horaria cuyo valor mnimo es de 2.0 y cuyo mximo es de 2.3.

El coeficiente de variacin horaria se determina en funcin de la posibilidad de que un grupo

entero de usuarios consuma agua simultneamente en un momento dado, en cuyo caso el

volumen total consumido representar el consumo simultneo mximo.

Estudios y observaciones realizadas en varios lugares, indican que para las comunidades

consideradas en estas normas, es recomendable utilizar un coeficiente de variacin horaria

igual a 2.0 con el cual se puede cubrir los consumos simultneos mximos ms frecuentes y,


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adems, garantizar el abastecimiento de agua para atender el consumo debido al crecimiento

de las comunidades y al aumento del consumo futuro.

QMH=Kmx.hor*qmd

QMH= 2*5.85= 11.70 Lts/s

QMH= 11.70 Lts/s

5.6.CAUDALES DE DISEO.

Caudal necesario para atender la demanda al final del perodo de diseo.

Para el diseo de las diferentes unidades que conforman el presente sistema de

abastecimiento de agua potable, se tomarn los siguientes caudales:

Para este estudio se disearan con los siguientes caudales:

U N I D A D CAUDALES DE DISEO

(l/seg.)

Captacin QMD +20% = 9.13

Conduccin QMD +10% = 8.37

Red de distribucin QMH = 11.70

Planta de Tratamiento QMD +10% = 8.37

5.7. VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO (VA).

Segn las Normas para Sistemas de Agua Potable Rurales, el tanque de almacenamiento para

compensar las variaciones horarias de consumo, en funcin del consumo medio diario futuro,

ser:

a.- Para poblaciones menores a 5000 hab = 30 %

b.- Para poblaciones mayores a 5000 hab = 25 %

El ex-IEOS, en poblaciones o comunidades hasta 5000 habitantes en la sierra y 3000 en la costa

no considera volumen de proteccin contra incendios ni volumen de emergencia.

V(reserva)=q *Pf*30% ( 30% Impuesto por eventualidad)

V= 120*3508*0.30/1000= 126.30 m3

Asumimos V= 130 m3


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6. DISEO HIDRULICO DE LAS UNIDADES COMPONENTES DE LA PLANTA DE

TRATAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE PARA LA PARROQUIA NAZON.

De lo analizado, para el mejoramiento del sistema de agua potable y considerando los

resultados de los anlisis fsico, qumico y bacteriolgico del agua que actualmente se

encuentra abasteciendo a la Parroquia NAZON, la Planta de Tratamiento contar con las

siguientes unidades: Cajn Recolector de llegada; Dos unidades de Prefiltrado de grava; Dos

unidades de filtracin lenta de arena; Desinfeccin del agua (incorporar un equipo productor

de cloro), Almacenamiento y Distribucin, todas estas unidades deben encontrarse

protegidas por un cerramiento perimetral de malla, para evitar que ingresen o tengan fcil

acceso a las mismas, personas ajenas al sistema de agua potable.

6.1.CAJON RECOLECTOR DE LLEGADA:

Es necesario la construccin de esta unidad, la misma que tendr dos funciones bsicas, la

primera de recibir el agua proveniente de las fuentes de abastecimiento, la misma que tendr

un tiempo de retencin y aquietamiento, el agua llega en su estado natural es decir con los

sedimentos o slidos suspendidos, por lo que la segunda funcin de esta unidad ser de

repartir los caudales en partes iguales, los mismos que sern procesados en las unidades de

prefiltrado, en esta unidad tambin se puede realizar la medicin del caudal de agua que est

llegando a la Planta de Tratamiento, para lo cual se instalarn vertederos triangulares que

servirn para repartir y medir el caudal de agua que se tratar diariamente.

6.2.FILTRACION GRUESA DE FLUJO ASCENDENTE

Estas unidades de Prefiltrados pueden funcionar ya sea de flujo horizontal o de flujo

ascendente o filtracin ascendente en serie, que pueden ser construidos en tanques

rectangulares de Hormign Armado o en tanques circulares de ferro cemento, de las

experiencias de Plantas de Tratamiento construidas en nuestro medio, se puede indicar que la

aplicacin en la construccin en tanques circulares de ferro cemento resultan ms econmicas

que otro tipo de construccin y la obra se realiza en menor tiempo, por lo tanto para el

presente diseo se lo realiza en unidades circulares de ferro cemento cuyo dimensionamiento

est indicado en el clculo correspondiente a cada una de las unidades.

La calidad del agua superficial contaminada es mejorada significativamente cuando se filtra a

travs de capas de grava y arena, la filtracin se hace ms efectiva para la remocin de slidos

puesto que la distancia de sedimentacin se reduce drsticamente, por efecto del material del

lecho filtrante.

Los filtros gruesos usualmente consisten de material filtrante de diferentes tamaos que


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decrecen sucesivamente en tamao, en la direccin del flujo, es decir los slidos ms gruesos

son retenidos o separados por el medio filtrante ms grueso, que se localiza a la entrada del

agua. Los subsiguientes medios filtrantes mediano y fino reducen adicionalmente las

concentraciones de slidos suspendidos y gradualmente el contenido de microorganismos

indicadores de contaminacin fecal. El medio filtrante est compuesto de material grueso que

oscila entre los 20 y los 3mm, en el presente diseo se considera con grava como material del

lecho filtrante, el mismo que se controlar para que su funcionamiento sea operado a bajas

velocidades de filtracin, lo optimo sera contar con un flujo laminar para conseguir una

sedimentacin mayor.

La limpieza de estas unidades se ejecuta manualmente o hidrulicamente, dependiendo como

se encuentren acumulados los slidos en el filtro. El material slido acumulado en los filtros

gruesos es eliminado peridicamente por medio de una limpieza hidrulica, indicando que la

sedimentacin est identificada como el principal mecanismo de remocin de slidos en la

filtracin gruesa, de las experiencias se puede definir que el filtro grueso de grava acta como

un tanque de sedimentacin de almacenamiento mltiple, debido a su gran rea superficial

para acumular el material sedimentado.

Para la recuperacin de los lechos filtrantes se puede mejorar drenando peridicamente la

unidad, durante el lavado del filtro, los slidos retenidos en el lecho filtrante, son

transportados hacia el fondo, a medida que el nivel del agua del filtro desciende. Con un

diseo hidrulico adecuado, se pueden conseguir altas velocidades de drenaje o desages, de

tal manera que posibiliten la remocin de la mayor parte de los slidos disueltos que se

encuentran acumulados en el filtro, siempre en los diseos se plantean como alternativas de

tratamiento.

El filtro grueso de flujo ascendente es considerado como la segunda etapa del tratamiento,

est orientado a minimizar el nmero de partculas gruesas y a disminuir la concentracin de

las ms pequeas. En este sentido se producen remociones importantes en slidos

suspendidos, Turbiedad; color real, al igual que en hierro, manganeso y coliformes fecales, en

este tipo de unidades.

EFICIENCIAS TPICAS DE TRATAMIENTO PARA FILTROS GRUESOS ASCENDENTES

a.- Slidos Suspendidos: Alcanza hasta el 95%, siendo 90% el valor comnmente

reportado en fuentes superficiales con alto contenido de materiales suspendidos, en el rango

de 50 a 200 mg/l.

b.- Turbiedad: Entre el 50 y el 80% en fuentes superficiales de zonas planas (valles),

siendo mayores para los Filtros Gruesos Ascendentes (FGAS). En fuentes superficiales de

ladera, la remocin est en el rango de 50 al 90%.


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c.- Color Real: Remociones entre el 20 y 50%.

d.- Hierro y Manganeso: Remociones alrededor del 50%.

e.- Coniformes Fecales:

Reducciones entre 0.65 y 2.50 unidades Log. Siendo mayor para Filtros Gruesos Ascendentes

(FGAS) tratando agua con contaminacin bacteriolgica en el rango de 20.000 a 100.000

UFC/100 ml y contenido de slidos suspendidos entre 20 y 200mg/l.

6.3.FILTRACION LENTA.

Mediante este proceso se separan bacterias y partculas, as como tambin micro partculas

que no han sido detenidas en el proceso de Filtracin Gruesa de flujo Ascendente - FGAS.

Se consigue este objetivo, haciendo pasar el agua a travs de un medio poroso y en la mayora

de los casos constituye arena de determinada granulometra y dimetro efectivo.

Para el presente proyecto, se han diseado dos unidades de filtracin del tipo lento

descendente, sus paredes y losa de fondo se han determinado para su construccin en ferro

cemento.

El sistema de drenaje diseado est constituido por tubos de cloruro de polivinilo (PVC),

semirgido perforados, tipo flauta, con una tubera de dimetro de 110mm, que constituye el

colector central y tuberas de 63mm que conforman los colectores laterales.

Para ubicacin y detalles constructivos de los filtros se recomienda ver los planos respectivos

(tipo Ex-IEOS).

A-1 PRINCIPIO DE LA FILTRACION LENTA

La filtracin lenta es un proceso de purificacin del agua que consiste en hacerla pasar a travs

del lecho poroso de un medio filtrante. Durante este paso la calidad del agua mejora

considerablemente por reduccin del nmero de micro-organismos (bacterias, virus y quistes),

eliminacin de materias en suspensin, de materia coloidal y cambios en la composicin

qumica.

En la parte superior del lecho, se ha formado una capa gelatinosa constituida de algas y

microorganismos biolgicamente muy activos, que descomponen la materia orgnica,

mientras que parte de la materia inorgnica en suspensin queda retenida por accin de

"colado". Se produce un principio de floculacin del agua y por ello retienen la turbidez

existente en el agua.

A.2 LIMPIEZA DEL FILTRO


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A medida que se va formando lentamente esa capa gelatinosa en la parte superior, se va

produciendo el atascamiento del lecho filtrante lo que se traduce en una prdida de carga.

Cuando la prdida alcanza el valor fijado (1.00 - 1.50m) se procede en este sistema de filtros, a

remover la capa superior del lecho (1.00 - 3.00cm) y contina la filtracin, indicando que este

material debe ser lavado previo a volver a utilizarlo.

Este procedimiento debe continuar en la misma forma hasta que el espesor del lecho de arena

se reduzca a 0.60m y en este momento se completa el espesor inicial de un metro, con la

arena que se ha removido, la cual se debe someter a un proceso de lavado y limpieza.

La carrera normal de este tipo de filtros flucta entre lmites mximos y mnimos de 60 y 20

das siendo la ms normal de 30 das, debiendo indicar que esto depender de la estacin que

se este cursando, en poca invernal el lavado del filtro deber ser ms continuo, carrera de

filtracin se considera al tiempo que dura entre un lavado y el siguiente, que lo optimo debe

ser de 60 das.

A.3 ELEMENTOS DE UN FILTRO LENTO DE ARENA

Una unidad de filtracin lenta de arena, consta de un tanque abierto, en cuyo interior existe

un lecho de arena con un espesor de 0.80 a 1.00m, la parte superior del filtro tiene una capa

de agua que fluye a gravedad a travs del lecho de arena. La arena utilizada es relativamente

fina con un tamao efectivo entre 0.15 y 0.30mm, este lecho filtrante se encuentra sobre

material grueso (grava) que generalmente se coloca el mismo material utilizado en los

prefiltros que sirve como material soportante del lecho de arena, en su parte baja se

encuentra el sistema de drenaje que cuenta con un tubo PVC perforado como colector

principal y tubos PVC perforados transversales como colectores secundarios, adems cuenta

con un sistema de regulacin y control del filtro, los mismos que son accionados para realizar

las actividades de operacin y mantenimiento de las unidades de filtracin lenta.

A.3.1 CAPA DE AGUA

Esta capa cumple dos objetivos:

a.- Proporcionar una carga de agua suficiente para hacer que el agua cruda pase a travs

del lecho del medio filtrante.

b.- Originar un tiempo de retencin de varias horas del agua cruda a ser tratada, tiempo

durante el cual las partculas pueden asentarse y/o aglomerarse, o ser sometidas a cualquier

otro proceso fsico o (bio) qumico.

A.3.2 MEDIO FILTRANTE

El medio filtrante est compuesto por material granular inerte y durable, normalmente se

utiliza arena, preferentemente exenta de materia orgnica y sin arcilla.

El medio filtrante se caracteriza por su dimetro efectivo, es decir el tamao en milmetros de


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la malla que deja pasar un 10%; que se recomienda de 0.15 a 0.35mm y por su coeficiente de

uniformidad que es la relacin de los tamaos de las mallas que dejan pasar un 60% y un 10 %,

o sea que:

Coeficiente de uniformidad (Cu) = Tamao deja pasar 60%

Tamao deja pasar 10%

Se recomienda el CU entre 2 y 3.

A.3.3 SISTEMA DE DRENAJE

Este sistema sirve para dos propsitos: Permitir un paso libre para la recoleccin de agua

tratada y dar soporte al lecho del medio filtrante, de modo que se asegure una velocidad de

filtracin uniforme sobre toda el rea del filtro.

El sistema de drenaje puede tener diversas configuraciones, ya sea una capa de grava gruesa o

piedra triturada, o estructuras de drenes principales y laterales constituidas de tuberas

perforadas o separadas, bloques o ladrillos de concreto.

La grava se tiende en capas, comenzando con los granos mayores en el fondo y reduciendo

progresivamente el dimetro hacia arriba.

La grava impide que el material granular del lecho del filtro sea acarreado hacia el sistema de

drenaje.

Incluidas las capas de grava, el sistema de drenaje debe tener un espesor de 0.40m (Rango =

0.4 - 0.7m).

A.3.4 DISPOSITIVOS DE REGULACION Y CONTROL DEL FILTRO

Se enumeran a continuacin las operaciones ms importantes a ser reguladas y controladas

por medio de vlvulas, vertederos y otros dispositivos.

1).- Entrada de agua cruda al reservorio hasta un nivel constante dentro del tanque del filtro.

2).- Eliminacin del exceso de agua y de la nata (algas).

3).- Drenaje del agua antes de efectuar la limpieza del filtro.

4).- Drenaje del agua en la capa superior del lecho filtrante.

5).- Medida del caudal del agua efluente.

6).- Regulacin de la tasa de filtracin.

7).- Dispositivo de prevencin de presiones negativas en el lecho filtrante.

8).- Ingreso de agua limpia para llenar en forma ascendente el lecho filtrante despus de la

limpieza.

9).- Descarga del agua tratada a los tanques de almacenamiento o al desage.

A.3.5 VELOCIDAD DE FILTRACION

Se recomienda un valor promedio de 2.4 m3/m2/da, pudiendo variar entre 2 y 5 m3/m2/da.

(Norma Ex -IEOS).


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La tasa de filtracin normal est comprendida entre 0.01 - 0.104 L/seg/m2 y es la que se

utiliza en el diseo de plantas de purificacin de aguas.

La tasa de filtracin normalmente est comprendida entre 2.5 y 7.5 m3/m2/da, dependiendo

de las caractersticas del agua cruda, principalmente de la turbiedad.

A.3.6 NMERO DE UNIDADES

De acuerdo con las Normas Ex-IEOS, se recomienda como mnimo dos unidades

dimensionadas para que cada una pueda trabajar al 65 % del caudal, considerando como

condiciones ms crticas. Para el presente diseo se consideran dos unidades de filtracin.

A.3.7 CLCULO DE LOS FILTROS

El clculo correspondiente a estas unidades se encuentra detallado en el anexo N 02.

6.4.DESINFECCION.

El agua filtrada debe ser sometida al respectivo proceso de desinfeccin, que para el presente

proyecto se plantea lo siguiente:

6.4.1.- DESINFECCION MEDIANTE HIPOCLORITO DE SODIO.

Con la finalidad de abaratar costos de operacin y mantenimiento del sistema de agua

potable, se considera ms conveniente que la desinfeccin del agua se debe realizar con

hipoclorito de sodio, que mediante el proceso de electrlisis se produce en la misma planta el

cloro necesario para el tratamiento de stas aguas, para lo cual se requiere de un equipo

productor de cloro, de acuerdo al siguiente anlisis considerando los parmetros de diseo

requeridos para ste Sistema:

- Caudal de diseo (Qd) : 8,37 l/s

- Caudal diario a tratar (Qd) : 723168 m3/da

- Concentracin de cloro (Ck) : 12.500(Constante de fca.)

- Dosificacin de cloro residual(c ) : 3ppm

- Volumen de cloro necesario por da (Cl) : c*Qd/Ck = 174 lt/da

Cantidad de sal Necesaria

Sal = 3732.48 gr

Sal = 4.00 Kg / da

Por lo tanto es necesario adquirir dos equipos productores de cloro de 90 litros diarios, para

producir la cantidad antes indicada de cloro se requiere de 4 kilos de sal yodada, ms la

utilizacin de 4.5 Kw. de energa elctrica. Indicndose que los equipos producirn cloro todos

los das.

Haciendo un anlisis de costos mensual, se obtiene lo siguiente:

Sal comn $ 0.35 x 15 das = $ 5.25


17/30

Energa elctrica $ 0.091x16x 15 das = $ 21.84

==============

Costo total por mes = $ 27.09

Por lo tanto el consultor sugiere que se adquiera un equipo productor de cloro tipo Clorid

modelo CL 90LT. Por ser de mayor conveniencia para los intereses de la comunidad.

6.4.2 VELOCIDAD DE INYECCION

En el hipoclorador tipo Ex-IEOS de 250 litros, se enrasar hasta los 200 litros con la solucin

clorada:

Q = v/t = 0.20 m3/86400 seg

Q = 2.32 x 10E-06 m3/seg

Dimetro de la tubera de polietileno para la inyeccin de la solucin:

Q = v * A A = Q/v asumimos v = 1.0 m/seg

D = ((4 * Q)/(v * 3.14))^0.5

D = 0.0017 m = 1.70 mm

Adoptamos un dimetro de 1/2 pulg = 12.7 cm

Velocidad real de inyeccin:

v = 4 * Q/3.14 * d^2 = 4 * 2.32x 10E-06/3.14 * 0.0127^2

v = 0.018 m/seg.

6.5.RESERVA

La finalidad de la reserva, es la de compensar las variaciones de consumo que se producen en

el da de mximo consumo; as como las de mantener las presiones adecuadas. Para encontrar

la capacidad total de las reservas, solamente se ha previsto el volumen de regulacin, debido a

que se trata de una poblacin menor a 5000 habitantes. En consecuencia para este proyecto

se requiere un almacenamiento de 130 m3.

7. PRESUPUESTO DE LA CONSTRUCCION.

Tomando como base los precios de los materiales existentes en el mercado local; los costos de

los equipos - herramientas que se utilizan en la construccin de un sistema de agua potable y

considerando los costos de mano de obra calificada y no calificada ms el transporte de los

materiales necesarios para la construccin; se procede a la elaboracin de los respectivos

precios unitarios; en los mismos que se consideran los Costos Directos; Costos Indirectos; valor

del IVA (12%) e Imprevistos; el resultante del producto de los precios unitarios por los

volmenes de obra necesarias para la obra, determinan el Presupuesto General del Proyecto y


18/30

en base de los rendimientos de ejecucin de cada uno de los rubros especificado en el

presupuesto se determina el tiempo de ejecucin de la Obra.

El presupuesto general del Proyecto viene expresado en dlares de los Estados Unidos de

Norte Amrica.

Se presenta un cronograma de actividades de los rubros a ejecutarse en cada una de las

unidades componentes de la Planta de Tratamiento.

8. ANALISIS TARIFARIO

Para fijar el costo mensual del consumo del agua se realiza el clculo tarifario, para lo cual se

consideran bsicamente cuatro parmetros que son:

1.- COSTOS POR UTILIZACION DE CLORO

2.- COSTOS POR OPERACIN Y MANTENIMIENTO

3.- COSTO DEL OPERADOR, y

4.- FONDO DE CAPITALIZACIN.

A continuacin se realiza el anlisis de costos para determinar los valores de cada uno de los

rubros que fijaran el valor de la tarifa mensual por el consumo del agua.


19/30

9. CAPTACIN.

Una obra de captacin se puede definir como una estructura destinada a captar o extraer una

determinada cantidad de agua de una fuente.

9.1.Tipos de Captacin.

Dependiendo de las fuentes, el tipo de captacin vara, con el objeto de aprovechar las aguas

econmicamente, incorporndolas a estructuras estables y fciles de operar y mantener. Para

1,- COSTOS DE HIPOCLORITO DE CALCIO.

Por 8,37 litros por segundo de agua a desinfectar se utiliza33,48 onzas de cloro granular diarioCaudal que ingresa a la planta 8,37 lt/seg.Cantidad de cloro:(1onza por cada litroq' ingresa) 33,48 onzas

4603,5 gr.Caudal diario a desinfectar: 723,17 m3

Dosificacin real de H. de calcio: 6,37 gr./ m3

Costo de tambor de cloro 350 dlares X 45KGTransporte 40 dlares

390 dlares por 45 KG de cloro8,67 dolares por kilo

0,0087 dlares por gr.

Costo de cloro por m3 de agua: 0,055170 Dlares / M3.

2,- COSTOS DE MANTENIMIENTO:

Gastos de Recaudador 100 dlaresGastos contador 120 dlaresPago de secretaria 180 dlaresPago vehiculos y combustible 160 dlaresGastos operacionales 250 dlaresCompra de materiales y herramientas 200 dlaresOficios a instituciones 50 dlaresMateriales de oficina pago luz y telefono 200 dlares

SUMAN 1260,00 Dlares por mesCaudal a desinfectar en un mes 21.695,04 m3 por un mes

Costo de mantenimiento por M3 de Agua: 0,058078 Dlares / M3

3,- COSTOS DE OPERADOR:Jornal diario acordado: 13,33Remuneracin anual del Operador 400 Dlares por mesComo tenemos un caudal por tratar de: 21.695,04 m3 por ao

Costo de Operador por M3 de Agua: 0,018437 Dlares / M3

RESUMEN DE COSTOS POR METRO CUBICO DE AGUA:

1.- CLORO 0,055170 Dlares / M32.- MANTENIMIENTO 0,058078 Dlares / M33.- OPERADOR 0,018437 Dlares / M3

TOTAL 0,1317 Dlares / M3

TARIFAS A UTILIZAR: SE CONSIDERA UN 45% ADICIONAL PARA FONDO DE CAPITALIZACION

TARIFA A COBRAR$ / MES.

1,32 1,91

DE 10M3 EN DELANTE DE CONSUMO; EL COBRO SE REALIZARA DEACUERDO A LO ESTIPULADO EN EL REGLAMENTO INTERNO

VOLUMEN M3$ / M3

TARIFA CALCULADA

0 - 10


20/30

las captaciones se consideran dos tipos de fuentes claramente establecidas:

9.2. Captacin De Aguas Superficiales.- Estas fuentes deben ser captadas en obras

estables y permanentes, evitando que los fenmenos naturales las daen o destruyan. Las

obras de captacin deben evitar la entrada de materias que puedan obstruir las lneas de

conduccin.

La captacin se ubicar en los tramos rectos o en la orilla exterior de las curvas cuando se trate

de cursos de agua evitando los lugares donde se formen bancos de arena y, de tal manera que

la corriente no amenace la seguridad de la estructura.

Debern estar libres de toda contaminacin evitando el posible acceso de personas o animales

a los alrededores de la fuente.

De acuerdo a las "Normas tentativas para el Diseo de Sistemas de Agua Potable Rurales"

dadas por el ex-IEOS, las obras de captacin dentro de este tipo de fuente, pueden clasificarse

en:

a. Bocatoma De Fondo.- Consiste en una estructura estable localizada

perpendicularmente a la corriente de agua y provista de una rejilla metlica que

permite el paso del agua y retiene los materiales de acarreo de cierto tamao.

La rejilla ser de hierro fundido, de barras paralelas entre s, colocadas en el sentido de

la corriente y espaciadas de 1 a 2 cm. La velocidad de llegada a la rejilla ser tal que no

permita sedimentacin ni acumulacin de materias extraas a ella.

b. Captacin Lateral.- Consiste en un muro ubicado en forma perpendicular a la

direccin de la corriente, de manera que todo el caudal del curso vierta por su

coronamiento. Constar de dispositivos de regulacin y medida del caudal de entrada.

Se colocar una rejilla de proteccin y en la presa de derivacin una compuerta de

limpieza del material retenido.

c. Captacin De Aguas Subterrneas.- Previamente se investigar las fuentes, a fin de

tener la capacidad necesaria y las muestras respectivas de las aguas para los anlisis

fsico-qumicos y bacteriolgicos

9.3.Eleccin del Tipo de Captacin.

La eleccin del tipo de captacin depende de diversos factores, en nuestro caso especfico o

sea desde el punto de vista de la Ingeniera Civil, las captaciones pueden plantearse para

diversos usos, en esta forma su diseo depender de las condiciones naturales del lugar y de la

naturaleza del aprovechamiento requerido.


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La obra de captacin en Nazon, al igual que otras estructuras de hormign existentes,

actualmente se encuentra en aceptables condiciones y aptas para formar parte del nuevo

Sistema de Agua Potable, siendo necesario nicamente darles una limpieza y un peridico

mantenimiento.

La obra de toma para las aguas de Nazn ser: Captacin de aguas superficiales tipo toma

lateral en un sitio estratgico donde ya se haya reunido un caudal considerable, en un tramo

de aproximadamente 1 Km de afloramiento de aguas.

10.Diseo de Captacin.

De acuerdo a las Normas del ex-IEOS, las obras hidrulicas de captacin deben disearse para

garantizar:

- La derivacin desde la fuente de las cantidades de agua previstas y su entrega ininterrumpida

a los usuarios;

- La proteccin del sistema de abastecimiento contra el ingreso a la conduccin de sedimentos

gruesos, cuerpos flotantes, basuras, plantas acuticas, etc;

- El no ingreso de peces desde los reservorios y ros;

- Evitar que entre el agua a la conduccin durante los perodos de mantenimiento y en casos

de averas y daos en la misma.

Debido a facilidad constructiva y por el nmero de pobladores y consumo, se ha optado por

una captacin superficial de toma laterial TIPO, cuyas dimensiones y materiales a utilizar se

pueden apreciar en el plano respectivo (anexo L).

11.CONDUCCIN.

La lnea de conduccin es la parte del sistema constituido por el conjunto deconductos, obras

de arte y accesorios destinados a transportar el agua procedentede la fuente de

abastecimiento, desde el lugar de la captacin hasta la plantapotabilizadora y/o tanque de

almacenamiento.

11.1. Tipos de Conducciones.

Los sistemas de transporte del agua pueden dividirse en dos grupos: conducciones a presin y

conducciones a gravedad.

- Conducciones a Presin.- Se consideran conducciones a presin a las que impulsan el

agua mediante un sistema de bombeo. Esto se da cuando un punto cualquiera con

presin igual a "0", se localiza en una cota inferior a otro considerado como paso

obligado de la conduccin.

- Conducciones a Gravedad.- Las conducciones a gravedad pueden ser con flujo a

lmina libre o con flujo a presin (a tubo lleno). Esta forma de conduccin es la ms

econmica.


22/30

11.1.1 Eleccin del Tipo de Conduccin.

La eleccin del mtodo de conduccin, debe definirse en base a estudios de calidad del agua;

tipo de fuente de abastecimiento; distancia entre la fuente y el sitio a servir; condiciones

topogrficas, geolgico-geotcnicas y cantidad de agua a transportar.

Esto no excluye que en determinados casos pueda utilizarse la combinacin de los dos

sistemas, establecindose tramos del uno y del otro, especialmente por consideraciones

vinculadas con el relieve del terreno.

De acuerdo a las caractersticas topogrficas de este proyecto, nuestra lnea de conduccin

ser diseada en su totalidad a gravedad y con flujo a presin (tubo lleno).

11.2 Diseo del Sistema de Conduccin.

En un sistema de conduccin, los conductos debern seleccionarse adecuadamente para que

no se deteriore el agua captada, por agentes externos o por la accin misma del agua sobre

ciertos materiales con los cuales tiene contacto en el transporte.

En lo posible la conduccin ha de ser cerrada y a presin, entendindose por conduccin los

conductos que dan paso al agua desde la fuente de abastecimiento hasta la planta de

potabilizacin.

Debern evitarse deficiencias de operacin y mantenimiento de los conductos, que traigan

como consecuencia la reduccin de su capacidad de transporte de agua.

Entre la variedad existente de tuberas para conduccin de agua potable tenemos:

- Tuberas de acero.

- Tuberas de hierro fundido.

- Tuberas de asbesto cemento.

- Tuberas plsticas de PVC (Cloruro de Polivinilo), etc.

Las tuberas plsticas de PVC (cloruro de polivinilo), se puede decir que son nuevas en el

mercado; han ingresado con gran aceptacin debido a sus reconocidas propiedades y ventajas

sobre otros materiales, tales como: liviana, paredes lisas, resistencia al impacto, resistencia a la

corrosin, inmune a la electrlisis, rigidez, autoextinguibles, no comunica olor ni sabor,

facilidad de instalacin, y economa.

Las tuberas ms afectadas por las cargas externas son las de acero, en menor grado las de

asbesto cemento y la de menor preocupacin es la tubera de PVC. Para agua y suelos

normales no se requiere ningn tipo de proteccin a diferencia de otras como las de hierro

fundido que en ocasiones inclusive presentan el fenmeno de la tuberculizacin.

Es prctica muy recomendable que el agua que se conduzca a de estar exenta de slidos que

puedan causar dao a la pared interior del tubo, la cual es siempre vulnerable a tal efecto; si es


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posible la eliminacin de esos slidos, la velocidad del agua deber reducirse hasta los lmites

aceptables segn el material de acarreo. La superficie interior de las tuberas debe ser inmune

a la corrosin y a las incrustaciones, por lo tanto no habr aumento de la rugosidad ni

reduccin de la seccin.

11.2.1 FORMULA PARA EL CLCULO DE TUBERAS

FORMULA DE HAZEN-WILLIAMS.-

Esta frmula cuyos autores son el Ing. Allen Hazen y el profesor de Hidrulica Gadner S.

Williams, tiene gran aceptacin por las confirmaciones experimentales.

Los autores de la frmula establecen que: "Si los exponentes pudieran seleccionarse en

absoluta concordancia con los hechos, el valor de C dependera de la rugosidad y esta

permanecera constante; sin embargo en la realidad esta consideracin no es posible alcanzar

por que los exponentes no son exactamente los mismos en dimetros grandes que en los

pequeos ni para las inclinaciones fuertes que para las muy bajas, de todas maneras bien se

puede elegir un valor de C que represente aproximadamente las condiciones medias de tal

manera que el valor de C pueda considerarse prcticamente constante".

En donde:

Q = Caudal (m/s).

D = Dimetro interior del tubo (m).

J = Gradiente Hidrulico (m/m).

C = Coeficiente de Hazen-Williams (adimensional).

Para tuberas de PVC se toma un valor de C=150, pero por seguridad asumiremos 140. Este

coeficiente se ha demostrado que permanece constante con el tiempo. Considerando que

nuestra conduccin no necesita de codos verticales ni horizontales, por no tener cambios

bruscos en su trayecto, no se ha tomado en cuenta el clculo de stas prdidas.

12. Diseo de Obras Especiales.

Para garantizar el funcionamiento hidrulico de la conduccin se aaden obras accesorias

como: vlvulas de aire, vlvulas de desage, tanques rompe-presiones; tambin, se proceder

a la colocacin de reducciones si el caso fuera necesario.

Estos accesorios se incluirn en razn a la topografa del terreno por dnde va la lnea de

conduccin, los cuales requerirn de una inspeccin para su correcto funcionamiento.

Las vlvulas de aire y desage, al igual que los tanques rompe presiones son de tipo ex-IEOS,

los cuales han servido de modelo para el diseo de varios proyectos que en la actualidad


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trabajan muy bien. A continuacin y tambin en los planos respectivos observaremos con

claridad el diseo de la conduccin.

13.TRATAMIENTO.

Una planta de tratamiento es el conjunto de obras, equipos y materiales necesarios para

efectuar los procesos y operaciones unitarias que permitan obtener agua potable a partir de

agua cruda de fuentes superficiales o subterrneas.

Una planta de tratamiento debe ser considerada como una industria en la cual la materia

prima es el agua natural y el producto obtenido es el agua potable; por consiguiente debe

aplicarse en sus diseos criterios y conocimientos que permitan realizar procesos eficientes

fciles de controlar y operar a fin de que los costos de produccin resulten los ms bajos

posibles.

13.1 Seleccin del Tipo de Tratamiento.

Generalmente las aguas naturales que se seleccionan como fuente de aprovisionamiento para

agua potable, no cumplen con las normas de calidad para considerarlas como tal; y contienen

elementos o substancias objetables que deben ser removidas, modificadas o eliminadas, para

que estn dentro de los lmites tolerables ya indicados.

En muchas ocasiones podemos encontrar agua que con una simple desinfeccin, normalmente

una adicin de cloro, estn ya aptas para el consumo domstico; mientras que en otras

condiciones u ocasiones, ser necesario contar con procesos de tratamiento completos y

complejos que modifiquen las caractersticas del agua, para que sta sea: higinicamente

segura, estticamente atractiva y econmicamente satisfactoria.

Los procesos de tratamiento u operacin unitaria que a continuacin se describen, se los

aplicar y disear, ya sea en forma independiente como nica medida de tratamiento o ya

sea combinando entre ellas para conseguir una potabilizacin total:

a.- Intercambio de gases o aireacin.

b.- Paso de agua a travs de rejillas.

c.- Sedimentacin.

d.- Flotacin.

e.- Coagulacin qumica.

f.- Precipitacin qumica.

g.- Intercambio inico.

h.- Contacto y adsorcin qumica.

i.- Filtracin.

j.- Desinfeccin.

k.- Fluoracin.


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l.- Control de olores y sabores.

En resumen, estas son las operaciones unitarias que aisladas o en conjunto se usan para

potabilizar las aguas.

Las aguas que alimentarn al presente proyecto, han sido sometidas a los respectivos anlisis

fsico-qumico, con cuyos resultados se concluye que las aguas para su aprovechamiento en el

uso domstico y consumo humano, deben ser nicamente desinfectadas utilizando hipoclorito

de calcio que acta como decolorante y a la vez desinfectante. Con el propsito de corregir los

ndices de Langelier, Agresividad y Ryznar; se recomienda subir un poco el pH mediante

lechadas de cal en proporcin 1 ppm.

Adicionalmente, como unidad de tratamiento incorporaremos un filtro en caso eventual o de

prevencin contra lluvias exageradas que podran alterar las condiciones naturales en las zonas

de captacin de aguas.

El tanque de filtracin as como la caseta de cloracin obedecen a diseos Tipo, estructurales

y arquitectnicos, ms no de sus componentes.

13.2 Justificacin del Tratamiento Adoptado.

13.2.1 Filtracin.

Operacin unitaria en la cual tiene lugar simultneamente el colado, la sedimentacin y la

adsorcin o contacto interfacial tendientes a retener partculas sumamente pequeas. Se

emplea para remocin de turbiedad, de color, de Fe y Mn, y para la disminucin de la dureza

del agua, disminuye tambin las bacterias mediante remocin.

Puede efectuarse en muchas formas, a baja rata o filtros lentos, a alta rata o filtros rpidos;

puede usarse medios porosos (pastas, arcillas, papel de filtro), o medios granulares (arena,

antracita, granate, o combinaciones de estos materiales); el flujo puede ser ascendente,

descendente o mixto; puede trabajar a gravedad o presin. Por su bajo valor de turbiedad ( 0,30m/s.

Siendo la velocidad superior a los 0.30 m/seg. de velocidad permisible, es necesario aumentar

el nmero de orificios

Aorf = rea de los orificios = 0,00011 m2

A orf = (D3**2)*3.1416/4 = 0,00023 m2

Numero de orificios

NUM. ORIFICIOS = AREA LATERAL/ AREA DE ORIFI. = 23 U

Velocidad de paso

V = Q/ A= 0,26806 m/seg. CUMPLE CONDICION


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Pag. 1 de 2No. UNIDAD CRITERIOS CALCULOS RESULTADOS UNIDAD

1 CALCULO DEL AREA DEL PREFILTRO

VELOCIDAD DE FILTRACION Vf= 0,400 m/hora

CAUDAL DE DISEO Q = 8,370 l/seg A1 = Q/N*Vf 37,67 AREA DEL PREFILTRO m2

TURBIEDAD MAXIMA T = 0,980 NTU

NUMERO DE UNIDADES N = 2,000 U

2 CALCULO DEL RADIO

R = RADIO DEL PREFILTRO CIRCULAR mts R = (A1/3.1416)**0.5 3,46 RADIO DEL PREFILTRO A TOMARSE = 3.50 m

3 ESPECIFICACIONES DEL LECHO FILTRANTE

DIAMETRO DE LA GRAVA DE 19 A 25 mm H1 = ALTURA DEL MEDIO FILTRANTE 0,30 LECHO INFERIOR mts

DIAMETRO DE LA GRAVA DE 13 A 19 mm H2 = ALTURA DEL MEDIO FILTRANTE 0,30 LECHO INTERMEDIO mtsDIAMETRO DE LA GRAVA DE 6 A 13 mm H3 = ALTURA DEL MEDIO FILTRANTE 0,30 LECHO INTERMEDIO mts

DIAMETRO DE LA GRAVA DE 3 A 6 mm H4 = ALTURA DEL MEDIO FILTRANTE 0,30 LECHO INTERMEDIO mts

DIAMETRO DE LA GRAVA DE 1.6 A 3 mm H5 = ALTURA DEL MEDIO FILTRANTE 0,30 LECHO SUPERIOR mts

H1 = ALTURA TOTAL DEL LECHO mts 1,50 ALTURA DEL MEDIO FILTRANTE mts

4 CLCULO DEL SISTEMA DE DRENAJE PRINCIPAL (PARA EL DISEO SE HA CONSIDERADO LA CONDICION MS DESFAVORABLE QUE ES LA DEL LAVADO DEL PREFILTRO)

TUBERIA PRINCIPAL 250 mm PVC-1,25mpa. mm DIAMETRO REAL 226,00 DIAMETRO INTERIOR COMERCIAL mm

Cd = COEFICIENTE DE DESCARGA 0,65 ASIMETRICO

S = SECCION DE LA TUBERIA m2 S = (D**2)*3.1416/4 0,0401 AREA DE TUBERIA DEL DREN PRINCIPAL m2

H = CARGA HIDRAULICA REAL (H2 - 0,20%H2) m H = CARGA TOTAL - PERDIDAS (20% DE H2) 1,68 CARGA HIDRAULICA EFECTIVA m

Q= CAUDAL DE DESCARGA l/seg Q = Cd*S*(2*G*H)**0.5 149,62 CAUDAL QUE DESCARGA POR EL DREN PRINCIPAL lts/seg

H2 = CARGA HIDRAULICA TOTAL mts (MEDIO FILTRANTE + 60cm DE AGUA) 2,10 H=2.30m ALTURA TOTAL DEL TANQUE.

5 CALCULO DE VELOCIDAD Y TIEMPO DE VACIADO

HR = CARGA REAL mts HR = H - PERDIDAS DE CARGA (20%) 1,68 ALTURA HIDRAULICA REAL m

u = VISCOSIDAD 0,56 COEFICIENTE - ASIMETRICO

V = VELOCIDAD DE VACIADO m/seg V = Q/S 3,73 VELOCIDAD DE VACIADO DEL PREFILTRO m/segt = TIEMPO DE VACIADO seg t = 2*A1*(H**0.5)/(u*S*G) 443,51 TIEMPO DE VACIADO DEL PREFILTRO seg

PLANTA DE TRATAMIENTO: NAZON.

DATOS

DISE O DEL PREFILTRO DE FLUJO ASCENDENTE

Pag. 2 de 2No. UNIDAD CRITERIOS CALCULOS RESULTADOS UNIDAD

6 CALCULO DE LATERALES SISTEMA DE DRENAJE

N1 = NUMERO DE TUBOS LATERALES u 8

q = CAUDAL DE CADA LATERAL q = Q/N1 18,70 CAUDAL A SER VACIADO POR C/LATERAL lts/seg

S1 = AREA DE CADA LATERAL m2 S1 = (D1**2)*3.1416/4 0,0164 AREA DE CADA LATERAL m2

Cd1 = COEFICIENTE DE DESCARGA DE CADA LATERAL 0,65 ASIMETRICO

D1 = DIAMETRO DE CADA LATERAL 160 mm PVC- 1.25 MPA. mm (DIAMETRO REAL) 144,6 DIAMETRO INTERIOR mm

7 CALCULO DE LOS ORIFICIOS DE DESCARGA

D3 = DIAMETRO DE LOS ORIFICIOS mm 14 14 DIAMETRO INTERIOR mm

Aorf = AREA DE LOS ORIFICIOS m2 A orf = (D3**2)*3.1416/4 0,00015 AREA REAL ORIFICIOS m2

Cd3 = COEFICIENTE DE DESCARGA 0,45 ASIMETRICO

q orf = CAUDAL DE DESCARGA DE CADA ORIFICIO lts/seg q orf = Cd3*Aorf *(2*G*H)**0.5 0,40 CA UDA L QUE DESCA RGA POR CA DA ORIFICIO lts /s eg

8 CALCULO DEL NUMERO DE ORIFICIOS

N3 = NUMERO DE ORIFICIOS u q/qorf 47

9 CONDICIONES A CUMPLIRSE

Ro = AREA DE ORIFICIOS / AREA DEL FILTRO ENTRE 0.001 - 0.005 0,0015 CUMPLE CONDICIONR1 = AREA DE ORIFICIOS / AREA DE LATERALES ENTRE 0.3 - 0.6 0,441 CUMPLE CONDICIONRp = AREA DEL LATERAL / AREA DE DREN PRINCIPAL ENTRE 0.3 - 0.5 0,409 CUMPLE CONDICIONESPACIAMIENTO ENTRE ORIFICIOS CADA 16 cm

ESPACIAMIENTO ENTRE LATERALES CADA 39 cm

PLANTA DE TRATAMIENTO: NAZON.

DATOS

DISE O DEL PREFILTRO DE FLUJO ASCENDENTE

EN DEFINITIVA SE COLOCARAN 23 ORIFICIOS REPARTIDOS UNIFORMEMENTE EN LOS DOS COSTADOS

DE LOS TUBOS POR CADA LATERAL.

14.2 DISEO DEL PREFILTRO DE FLUJO ASCENDENTE


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LONGITUD DE LATERALES: # LATER ORIFICIOS EN LATERALESL1 1,90 2 U 9,5 31L2 2,80 2 U 14 46L3 3,25 2 U 16,25 54L4 3,45 2 U 17,25 57L5 3,45 2 U 17,25 57L6 3,25 2 U 16,25 54L7 2,80 2 U 14 46L8 1,90 2 U 9,5 31L9 0,00 2 U 0 0

L10 0,00 2 U 0 0L11 0,00 2 U 0 0L12 0,00 2 U 0 0

LONGITUD PARCIAL DE LATERALES 22,80LONGITUD TOTAL DE LATERALES 45,60

NUMERO DE ORIFICIOS 376MERO DE ORIFICIOS TOTAL DE UN PREF. 0,12 SEPARACION ENTRE AGUJEROS

NOTA: EL CAUDAL DE CADA LATERAL TIENE QUE SER DESCARGADO POR EL NUMERO DE ORIFICIOS QUE DA EL CALCULOEN ESTE CASO INDICA 16 ORIFICIOS EN CADA LATERAL, PERO SE DEBE CONSIDERAR LA LONGITUD TOTAL DE LOS LATERALESPOR LO TANTO SE DEBE COMPARTIR EL NMERO DE ORIFICIOS DE ACUERDO A LA LONGITUD DE CADA LATERAL.

UNA FORMA DE COMPROBAR EL NUMERO DE ORIFICIOS TOTAL ES, CONSIDERANDO EL CAUDAL TOTALA DESCARGAR DEL PREFILTRO DIVIDIDO PARA EL CAUDAL DE DESCARGA DE CADA ORIFICIO

EN ESTE CASO SE TIENE 376 ORIFICIOS TOTALES, LOS MISMOS QUE TIENE QUE SER PERFORADOS CONSIDERANDOLA LONGITUD TOTAL DE LOS LATERALES DIVIDIDO PARA EL NUMERO TOTAL DE PERFORACIONES 0,12POR LO TANTO LAS PERFORACIONES SE REALIZARN CADA 0,13

PARA LA SEPARACION ENTRE LATERALES SE CONSIDERA EL DIAMETRO ASUMIDO DEL TANQUE, DIVIDIDO PARA EL NUMERO DE LATERALES.PARA EL PRESENTE CASO EL DIAMETRO = 7.00M PARA 8 LATERALES TENEMOS UNA SEPARACION 83 CENTIMETROS ENTRE CADA LATERAL


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ANEXOS- Datos hidrulicos- Diseo de prefiltro- Diseo de filtro- Presupuesto- Anlisis tarifario- Accesorios

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