“AÑO DE LA INTEGRACIÓN NACIONAL Y DEL RECONOCIMIENTO DE NUESTRA DIVERSIDAD”

UNIVERSIDAD CÉSAR VALLEJO

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INEGNIERÍA CIVIL

ASIGANTURA : MECANICA DE FLUIDOS

DOCENTE : BENJAMIN LOPEZ CAHUASA

TEMA : VISITA DE CAMPO

ALUMNO : POOL PIERO VALERA ESPINO

SEMESTRE : 2012 – I

CICLO : V

FECHA : 19/ 07 / 2012

TARAPOTO – PERÚ

DEDICATORIA

El presente trabajo está dedicado a nuestros padres, por ser grandes ejemplos de Responsabilidad, fortaleza y perseverancia, y por todo lo me están brindando hasta el momento, de las cuales la mejor herencia por parte de ellos es darme una profesión.

Al Ing. MANUEL RAMIREZ GARCIA docente de la Universidad César Vallejo del curso de Análisis Estructural I, por su dedicada labor de contribuir con nosotros, en la enseñanza, investigación y mucho más para ayudarnos a formarnos como verdaderos profesionales de

calidad y competitividad.

AGRADECIEMIENTO

Agradezco a Dios en primer lugar como la razón fundamental en nuestra vida.

A mis queridos Padres por darme la mejor herencia, “La Educación Superior”, para realizarme como persona y ser profesional de bien.

VISITA DE CAMPO: PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA – EMAPA SAN MARTIN

I. INTRODUCCIÓN

Como futuros ingenieros civiles, en la asignatura de mecánica de fluidos nos brindan conocimientos teóricos y casos prácticos de la vida diaria, la cual complementamos con la visita de campo a la planta de tratamiento de la entidad prestadora de servicios de saneamiento de agua potable y alcantarillado EMAPA SAN MARTIN la cual presta estos servicios a la población de Tarapoto, Morales y La Banda de Shilcayo. el fin de la vista fue conocer y analizar los procesos y las etapas de tratamiento del agua potable.

II. OBJETIVOS

El objetivo de las visita fue conocer las instalaciones de la empresa y de esta manera entender con mayor claridad los procesos de tratamiento del agua potable que consumimos.

Analizar y comprender el proceso de tratamiento y los diferentes componentes de cada sistema de tratamiento del agua.

Conocer la importancia del curso para la solución de los problemas y el desarrollo de la sociedad.

III. HISTORIA DEL TRATAMIENTO DEL AGUA

Los seres humanos han almacenado y distribuido el agua durante siglos. En la época en que el hombre era cazador y recolector el agua utilizada para beber era agua del río. Cuando se producían asentamientos humanos de manera continuada estos siempre se producen cerca de lagos y ríos. Cuando no existen lagos y ríos las personas aprovechan los recursos de agua subterráneos que se extrae mediante la construcción de pozos. Cuando la poblaciónhumana comienza a crecer de manera extensiva, y no existen suficientes recursos disponibles de agua, se necesita buscar otras fuentes diferentes de agua.

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 y distribución del agua. Este transporte se realizaba mediante canales sencillos, excavados en la arena o las rocasy mas 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 mas 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. 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 represas de aireación para la purificación del agua.

Residencia para el baño en Mohenjo-Daro, Pakistán

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 construyeron 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.

Acueducto Romano

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 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 ingles 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.

IV. NECESIDADES DEL TRATAMIENTO DEL AGUA COMPOSICIÓN DEL AGUA

Cuando abrimos el grifo de agua potable, agua limpia y de buen sabor fluye por el grifo. Antes el agua debe pasar por varias etapas de purificación.  

El agua que es usada para la producción de agua potable contiene moléculas de agua además de otras substancias. De echo una de las propiedades esenciales del agua es que puede disolver fácilmente ciertas substancias. El agua que cae a la tierra por la lluvia disuelve una gran variedad de substancias en el agua, partículas y gases como el oxigeno, que puede encontrarse en el aire. También los contaminantes presentes en el aire se disuelven por el agua de lluvia. Cuando el agua de escorrentía fluye por la tierra también disuelve gran cantidad de compuestos como son partículas de arena, materia orgánica, microorganismos y minerales. El agua que se filtra en el suelo y forma las aguas subterráneas como el agua contenida en acuíferos, generalmente tienen una gran cantidad de minerales disueltos, como resultado del contacto con el suelo y las rocas. Las actividades humanas, como son la agricultura y la industria generan gran cantidad de contaminantes que luego se descargan a las aguas residuales.

CAPACIDAD DE AUTO PURIFICACIÓN DEL AGUA.

El agua tiene la capacidad de autodepurarse. Los contaminantes son eliminados del agua mediante procesos biológicos. Cuando el agua sedimenta en la tierra o las capas subterráneas se produce la filtración natural del agua. Los contaminantes se descomponen, o se mantendrán en las capas subterráneas. La capacidad de auto-depuración del agua no es suficiente para producir agua apta para consumo humano. Además existen gran cantidad de contaminantes introducidos en las aguas debido a las actividades agrícolas o industriales.

En 1970 se descubrió que las emisiones y descargas de aguas residuales industriales y agrícolas eran las fuentes causantes de la contaminación. Después se empezaron a aplicar medidas de control y prevención de la contaminación. Las aguas residuales deben de cumplir con ciertos requerimientos y estándares legales antes de su descarga por esta razón el agua debe de ser tratada antes de su descarga.

A pesar de estas medidas el agua generalmente necesita tratarse para poder ser agua apta para consumo humano, y cumplir con las exigencias legales que regulan la materia, desde el punto de vista de estándares físicos, bacteriológicos y químicos. El agua no debería de contener olores o sabores, y debe de ser agua clara y químicamente estable (ej. sin compuestos corrosivos).

El tipo de tratamiento que necesita el agua, depende en gran medida de la composición y calidad del agua. El tratamiento del agua se basa fundamentalmente en estos dos procesos: eliminación física de partículas sólidas, y principalmente minerales y materia orgánica y desinfección química para matar los microorganismos existentes en el agua.

SIGNIFICADO DE DESINFECCIÓN DEL AGUA.

La desinfección del agua significa la extracción, desactivación o eliminación de los microorganismos patógenos que existen en el agua. La destrucción y/o desactivación de los microorganismos supone el final de la reproducción y crecimiento de esto microorganismos. Si estos microorganismos no son eliminados el agua no es potable y es susceptible de causar enfermedades. El agua potable no puede contener estos microorganismos.

MEDIOS PARA LA DESINFECCION DEL AGUA.

La desinfección se logra mediante desinfectantes químicos y/o físicos. Estos agentes también extraen contaminantes orgánicos del agua, que son nutrientes o cobijo para los microorganismos. Los desinfectantes no solo deben matar a los microorganismos sino que deben además tener un efecto residual, que significa que se mantienen como agentes activos en el agua después de la desinfección para prevenir el crecimiento de los microorganismos en las tuberías provocando la recontaminación del agua.

Compuestos químicos para la desinfección del agua:

- Cloro (Cl)

- Dióxido de Cloro (ClO2)

- Hipoclorito (OCl-)

- Ozono (O3)

- Halógenos: Bromo (Br2), Iodo (I)

- Cloruro de Bromo (BrCl)

- Metales: cobre (Cu2+), plata (Ag+)

- Permanganato potasico (KMnO4)

- Fenoles

- Alcoholes

- Jabones y detergentes

- Sales de amonio

- Peroxido de Hidrogeno

- Distintas ácidos y bases

Compuestos físicos para la desinfección del agua:

- Luz Ultravioleta (UV)

- Radiación electrónica

- Rayos Gamma

- Sonido

FUNCIÓN DE LA DESINFECCIÓN

La inactivación química de los contaminantes microbiológicos en agua natural o no tratada es normalmente

uno de los pasos finales de la purificación para la reducción d microorganismos patógenos en el agua. La combinación de diferentes pasos para la purificación del agua (oxidación, coagulación, sedimentación, desinfección, filtración) se utiliza para la producción de agua potable y segura para la salud. Como medida

adicional en muchas plantas de tratamiento utilizan un método secundario de desinfección del agua, para evitar y proteger las aguas de la contaminación biológica que se pudiera producir en la red de distribución. Normalmente se utilizan un tipo de desinfectante diferente al que se utilizo en el proceso de purificación durante etapas previas. El tratamiento secundario de desinfección asegura que las bacterias no se multiplican en el sistema de distribución del agua. Esto es necesario porque las bacterias pueden permanecer en el sistema y en el agua a pesar de un tratamiento primario de desinfección, o pueden aparecer posteriormente durante procesos de retrolavado o por mezcla de aguas contaminadas (ej. por inclusión de bacterias en las procedentes de aguas subterráneas que se introducen debido a grietas en el sistema de tuberías o distribución).

MECANISMO DE DESINFECCIÓN

La desinfección normalmente provoca la corrosión de la pared celular de los microorganismos, o cambios en la permeabilidad de la célula, cambios en la actividad de protoplasma celular o actividad encimatica (debido al cambio estructural de las encimas). Estos problemas en la célula evitan la multiplicación de los microorganismos. Los desinfectantes también provocan la oxidación y destrucción de la materia orgánica que son generalmente nutrientes y fuente de alimentación de los microorganismos.

V. DESARROLLO DE LA VISITA DE CAMPO

La visita se comenzó a las 07:30 a.m. del día 16 de julio de 2012 con el docente a cargo Ing. BENJAMIN LOPEZ CAHUASA en conjunto con los alumnos de mecánica de fluidos.

La planta de tratamiento EMAPA SAN MARTIN el departamento de San Martín, distrito de San Martín.

En las instalaciones del la planta de saneamiento de agua potable y alcantarillado EMAPA SAN MARTIN. Una vez en las instalaciones nos dieron una breve reseña histórica de la planta de tratamiento.

RESEÑA HISTÓRICA

La Empresa Municipal de Servicios de Agua Potable y Alcantarillado de San Martín Sociedad Anónima – EMAPA SAN MARTÍN S.A., es una Sociedad Prestadora de Servicios de Saneamiento, de derecho privado, reconocida como tal por la Superintendencia Nacional de Servicios de Saneamiento – SUNASS.

Se rige por lo establecido en su Estatuto, en la Ley General de Sociedades y en las disposiciones aplicables a las empresas de la Actividad Empresarial del Estado y Entidades Prestadoras de Servicios de Saneamiento, en virtud a lo dispuesto por la Ley N° 26338 – Ley General de Servicios de Saneamiento y su Reglamento aprobado por Decreto Supremo N° 09-95-PRES y modificado por D.S. N° 016-2005-VIVIENDA.

Comienza sus operaciones a fines de enero de 1991, cuando por Decreto Supremo N° 027-91-PCM se decreta la transferencia de los servicios de agua potable y alcantarillado que venía siendo administrado en aquel entonces por la empresa “Servicio Nacional de Abastecimiento de agua potable y alcantarilladlo” – SENAPA. El argumento de estas transferencias está descrito en el artículo 10 °. 36°. y 58° de la ley N° 23853; así como en los Artículos 84° y 85°, Tercera y Octava disposición complementaria de la ley N° 24948, de las normas legales que definen y señalan el proceso de la

transferencia con los decretos Legislativos N° 574 y 601 complementados con el Decreto Supremo N° 030-90-PCM.

Las localidades del ámbito de su responsabilidad fueron las Provincias de San Martin, Moyobamba, Lamas, Mariscal Caceres, Huallaga y Rioja, por sus respectivos Concejos Provinciales, posteriormente se conforma la EMPRESA MUNICIPAL DE SERVICIOS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DE SAN MARTIN (EMAPA SAN MARTIN S.A.), con autonomía administrativa y financiera, encargada de ejecutar el desarrollo, control, operación y mantenimiento de los servicios de agua potable y alcantarillado de San Martin, con funciones especificas para este fin en los aspectos de planeamiento, programación, financiación, normatividad, preparación de proyectos, ejecución de obras, asesoría y asistencia técnica y celebrar todos los actos y contratos para el cumplimiento de sus objetivos, conforme a sus estatutos y reglamentos.

Cuando se Decreta el D.S. N° 027-91-PCM, la información financiera consolidado comprendía los servicios de Tarapoto, Lamas y Rioja que venían siendo administradas por la Ex – Unidad Operativa de SENAPA – San Martín. Las administraciones de Juanjuí y Moyobamba habían sido transferidas en calidad de encargo a sus respectiva Municipalidad Provincial, en tanto que la de Saposoa había sido tomada por su Municipalidad Provincial.

A convocatoria de la alcaldía del Concejo Provincial de San Martín de fecha 16 de Agosto de 1991, se instala la Junta Empresarial. El día 24 de Setiembre se aprueban los Estatutos de la Empresa.

Actualmente EMAPA SAN MARTÍN cuenta con:

Sistema SHILCAYOConsta de un sistema de captación de las aguas del rio Shilcayo, linea de conducción de 2.4 km, planta de tratamiento de tipo compacto construida en dos etapas: la primera con una capacidad de 60 lts./seg. en 1965 y la segunda con una capacidad de 60 lts./seg. en 1978, dos reservorios de 1,256 y 900 m3 de capacidad y red de distribución que abastece a los usuarios de cercado y barrio Huayco de Tarapoto. 

Sistema CACHIYACUConsta de un sistema de captación de las aguas del rio Cachiyacu, linea de conducción de 11.0 km, planta de tratamiento de tipo convencional (Filtración Rápida) construida con una capacidad de 145 lts./seg. en 1995, dos reservorios de 2,500 y 540 m3 de capacidad y red de distribución que abastece a los usuarios de Partido Alto y sector Circumvalación, CPM "09 de Abril" y Morales. 

Sistema AHUASHIYACUConsta de un sistema de captación de las aguas del rio Ahuashiyacu, linea de conducción de 2.4 km, planta de tratamiento de tipo convencional (Filtración Rápida) construida con una capacidad de 120 lts./seg. en 2006, dos reservorios de 2,800 y 120 m3 de capacidad y red de distribución que abastece a los usuarios de Banda de Shilcayo y parte del barrio Huayco de Tarapoto.

Lugo de conocer la historia de la planta tratamiento de la entidad prestadora de servicios de saneamiento de agua potable y alcantarillado EMAPA SAN MARTIN, procedimos a atender la explicación del docente a cargo Ing. BENJAMIN LOPEZ CAHUASA gerente general de la expresa.

PROCESO DE TRATAMIENTO DEL AGUA POTABLE

Los Ríos de donde viene el agua: Las tres plantas de Tarapoto captan de tres ríos, Shilcayo, Cachiyacu, y Ahuashiyacu, que nacen en las cumbres de la Cordillera “Cerro Escalera”. En sus trayectos pasan por terrenos muy agrestes y difíciles de escalar. En épocas de lluvias, los ríos son muy caudalosos y arrastran todo material que a su paso encuentran (troncos, piedras, arena, limo, hojas, etc).

Captación: La captación es el punto inicial del sistema de abastecimiento. Allí, el agua de los ríos ingresa por bocatomas, atravesando rejillas que impiden el ingreso de troncos, hojas, etc. En el caso de Cashiyacu, la captación está ubicada a 11Km de la planta de tratamiento y está diseñada para un caudal de 160Lps. En el caso de Shilcayo y Ahuashiyacu, las captaciones están diseñadas para una capacidad de 120Lps.

Desarenación: En los desarenadores, se desacelera la corriente y asi se produce la separación natural de la arena por acción de la gravedad y de la disminución de la velocidad del agua. En el sistema Cachiyacu, el desarenador, de forma rectangular, está ubicado al ingreso de la planta y tiene una cámara de 25m3 de capacidad, con 10 minutos de retención. A diferencia de los sistemas Shilcayo y Ahuashiyacu, los desarenadores están ubicados cerca de las captaciones.

Predecantación: en épocas de lluvias, el agua tiene un alto nivel de turbiedad. Por esta razón las plantas Shilcayo y Ahuashiyacu tienen predecantadores. El de Shilcayo es de forma circular y el de Ahuashiyacu está constituido de 2 unidades rectangulares. En estos predecantadores se produce la sedimentación simple quedándose retenidas las partículas de mayor tamaño, las mismas que Sedimentan por acción de la gravedad.

Dosificación: Cada planta tiene una unidad donde se dosifica los insumos químicos que se utilizan para la potabilización del agua (sulfato de aluminio como coagulante y cloro como desinfectante). El dosificador de sulfato de aluminio sirve para la aplicación por volumen del coagulante esco en granula pequeña y el equipo dosificador de cloro para el desinfectante que será aplicado al final del proceso.

Coagulación: el coagulante dosificado en la casa de química se agrega al agua en la entrada del canal de mezcla rápida. En las plantas Cachiyacu y Ahuashiyacu, consiste en un canal rectangular donde se ubica una rampa. En la planta Shilcayo, la dosificación de los agentes químicos y la mezcla rápida se realizan en la misma cámara de distribución. Este coagulante, disperso en el agua, permite que las partículas se adhieran y aumenten su tamaño.

Floculacion: en los floculadores, el agua circula lentamente durante 20 a 30 minutos. Este periodo está determinado por el nivel de turbiedad de las aguas. Durante este tiempo, con el efecto del coagulante que recibió el agua antes de pasar

por la mezcla rápida, las partículas finas producidas por la turbiedad se aglomeran formando floculos pesados y voluminosos que son fácilmente sedimentables. La planta Cachiyacu tiene dos unidades de floculación de flujo horizontal, cada una contando con 7 celdas y ha sido diseñada para tratar 75Lps en cada unidad. La planta Ahuashiyacu por su parte está conformado por tres unidades de flujo vertical. En la planta Shilcayo, existen cuatro flóculo-decantadores circulares que juntan los procesos de floculación y decantación.

Decantación: En los decantadores, los elementos que han alcanzado peso y tamaño suficiente por acción de los agentes químicos se depositan al fondo de los estanques. Así, las partículas de tierra se quedan en el fondo y solo el agua limpia llega a la superficie, discurriendo a un canal que se va a los filtros.

Filtracion: En los filtros, el agua se infiltra a través de capas de grava y arena, que retiene partículas mas pequeñas que los poros entre los granos de arena, produciendo una importante reducción de la turbiedad y el contenido bacterial del agua. La planta Cachiyacu tiene una batería de 5 filtros rapidos, Ahuashiyacu 7 filtros y Shilcayo 12 filtros.

Desinfección: En la cámara de salida del agua filtrada, se aplica cloro que elimina toda contaminación que puede haber quedado después de todos los procesos anteriores. Esta desinfección deja un residuo de cloro suficiente para una protección contra posibles contaminaciones en las tuberías de distribución.

Almacenamiento: Antes de ser distribuida a través de una red de tuberías a los usuarios, el agua se almacena en reservorios. Asi, cada planta tiene sus reservorios (cachiyacu de 2,500 m3 y 540m3; shilcayo de 1,256m3 y 900m3; y Ahuashiyacu de 2,800m3 y 120m3).

Después de la explicación del proceso de tratamiento del agua potable y de haber conocido la planta de EMAPA SAN MARTIN concluyó la visita de campo.

VI. CONCLUSIONES

Conocí las instalaciones de la empresa y de esta manera entiendo con mayor claridad los procesos de tratamiento del agua potable que consumimos.

Comprendo el proceso de tratamiento y los diferentes componentes de cada sistema de tratamiento del agua.

Conozco la importancia del curso para la solución de los problemas y el desarrollo de la sociedad.

VII. ANEXOS