UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORii DERECHOS DE AUTOR Yo, FEIJOO ROMERO MARCO PAUL, en calidad de...
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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
Pre Diseño del Pre – Sedimentador de la Planta de tratamiento de Agua, en el
Cantón Santo Domingo de los Colorados
Trabajo de Titulación modalidad Estudio Técnico, previo a la obtención del título de
Ingeniero Civil
Autor:
Feijoo Romero Marco Paul
Tutor: Ing. Jose Fernando Ojeda Nolivos
Quito, 2018
ii
DERECHOS DE AUTOR
Yo, FEIJOO ROMERO MARCO PAUL, en calidad de autor y titular de los derechos
morales y patrimoniales del trabajo de titulación “DISEÑO DEL PRE - SEDIMENTADOR
DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA, EN EL CANTÓN SANTO
DOMINGO DE LOS COLORADOS”, modalidad ESTUDIO TÉCNICO, de conformidad
con el Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS
CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN, concedo a favor de la Universidad
Central del Ecuador una licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para el uso no
comercial de la obra, con fines estrictamente académicos. Conservo a mi favor todos los
derechos de autor sobre la obra, establecidos en la normativa citada. Así mismo, autorizo a la
Universidad Central del Ecuador para que realice la digitalización y publicación de este
trabajo de titulación en el repositorio virtual, de conformidad a lo dispuesto en el Art. 144 de
la Ley Orgánica de Educación Superior.
El autor declara que la obra objeto de la presente autorización es original en su forma de
expresión y no infringe el derecho de autor de terceros, asumiendo la responsabilidad por
cualquier reclamación que pudiera presentarse por esta causa y liberando a la Universidad de
responsabilidad.
………………………………………
Feijoo Romero Marco Paul
C.C. 1721557138
Correo: [email protected]
Telf.: 099882213
iii
APROBACIÓN DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del Trabajo de Titulación, presentado por MARCO PAUL FEIJOO
ROMERO, para optar por el grado de Ingeniero Civil, cuyo título es: DISEÑO DEL PRE -
SEDIMENTADOR DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA, EN EL
CANTÓN SANTO DOMINGO DE LOS COLORADOS, considero que dicho trabajo
reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a la presentación pública y
evaluación por parte del tribunal examinador que se designe.
En la ciudad de Quito, a los 24 días del mes de octubre de 2017.
………………………………………
Ing. Jose Fernando Ojeda Nolivos
DOCENTE-TUTOR
C.C. 0704894060
iv
DEDICATORIA
A mis padres Marco Feijoo y Gladys
Romero, tíos Luis Alberto Feijoo y Nilza De
Souza, amigos, conocidos que siempre han
estado ahí para brindarme una mano y seguir
avanzando.
A todos mis familiares, amigos y
personas cercanas que han sabido brindarme una
amistad y apoyo desinteresado e incondicional,
fundamental en momentos de crisis en los cuales
siempre me han dado la mano.
v
AGRADECIMIENTO
Al Ing. Fernando Ojeda, Director del
presente Estudio Técnico, gracias por su valiosa
orientación y apoyo incondicional. A las
empresas EPMAPS Y EPMAPA-SD y a su
equipo humano que me brindo su colaboración
para el desarrollo de este Estudio Técnico.
A la Universidad Central del Ecuador, a
mis profesores quienes me han brindado los
conocimientos para ser un profesional de bien.
vi
CONTENIDO
DERECHOS DE AUTOR ...................................................................................................... ii
APROBACIÓN DEL TUTOR ............................................................................................... iii
DEDICATORIA ...................................................................................................................... iv
AGRADECIMIENTO ............................................................................................................. v
CONTENIDO ..................................................................................................................... vi-ix
LISTA DE FIGURAS ......................................................................................................... x-xi
LISTA DE TABLAS ....................................................................................................... xii-xiii
LISTA DE GRÁFICOS .................................................................................................. xiv-xv
LISTA DE ECUACIONES .................................................................................................. xvi
LISTA DE ANEXOS ........................................................................................................... xvii
RESUMEN .......................................................................................................................... xviii
ABSTRACT ........................................................................................................................... xix
CAPITULO I ........................................................................................................................... 1
1. GENERALIDADES ............................................................................................................ 1
1.1. ANTECEDENTES ......................................................................................................... 1
1.2. OBJETIVOS .................................................................................................................. 2
1.2.1. Objetivo General ................................................................................................... 2
1.2.2. Objetivos Específicos ........................................................................................... 2
1.3. JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO ............................................................................... 2
1.4. PROBLEMATIZACIÓN ............................................................................................... 3
1.5. ALCANCE ..................................................................................................................... 3
1.6. HIPÓTESIS .................................................................................................................... 3
1.7. UBICACIÓN Y LOCALIZACIÓN DEL ESTUDIO .................................................... 4
1.7.1. Geográfica ............................................................................................................ 4
1.7.2. Demografía ........................................................................................................... 6
1.7.3. Clima .................................................................................................................... 7
1.7.4. Hidrología ............................................................................................................. 8
1.8. MARCO LEGAL Y CONSTITUCIONAL ................................................................... 9
1.8.1. Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108 .............................................................. 9
1.8.2. Texto Unificado de Legislación Secundaria de Ministerio de Ambiente, Libro
Vi. de la Calidad Ambiental ............................................................................................. 9
vii
1.8.3. Constitución de la República del Ecuador .......................................................... 11
1.8.4. Plan Nacional del Buen Vivir ............................................................................. 12
1.8.5. Ley de Gestión Ambiental .................................................................................. 13
1.8.6. Ley Orgánica del Sistema Nacional de Salud .................................................... 13
CAPITULO II ....................................................................................................................... 14
2. DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN ACTUAL DE LA CAPTACIÓN Y DE LOS
PROCESOS DE TRATAMIENTO. ..................................................................................... 14
2.1. CAPTACIÓN ............................................................................................................... 17
2.2. MEZCLA RÁPIDA ..................................................................................................... 20
2.2.1. Dosificación de Químicos .................................................................................. 21
2.2.2. Canal de Filtración Directa ................................................................................. 22
2.3. FLOCULACIÓN ......................................................................................................... 23
2.4. SEDIMENTACIÓN ..................................................................................................... 24
2.5. FILTRACIÓN .............................................................................................................. 27
2.6. DESINFECCIÓN ......................................................................................................... 30
CAPITULO III ...................................................................................................................... 32
3. EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO ...... 32
3.1. MEZCLA RÁPIDA ..................................................................................................... 32
3.1.1. Parámetros Operativos ........................................................................................ 32
3.1.2. Gradiente de Velocidad y Tiempo de Retención ................................................ 33
3.1.3. Análisis de Resultados ........................................................................................ 34
3.2. FLOCULACIÓN ......................................................................................................... 35
3.2.1. Parámetros Operativos ........................................................................................ 35
3.2.2. Tiempo de Retención e Intensidad de Floculación (Gradiente de Velocidad) ... 36
3.2.3. Análisis de Resultados ........................................................................................ 39
3.3. SEDIMENTACIÓN ..................................................................................................... 40
3.3.1. Parámetros Operativos ........................................................................................ 40
3.3.2. Tiempos de Retención y Carga Superficial ........................................................ 40
3.3.3. Gradiente de velocidad en compuerta de entrada ............................................... 42
3.3.4. Recolección del agua sedimentada ..................................................................... 43
3.3.5. Análisis de Resultados ........................................................................................ 44
3.4. FILTRACIÓN .............................................................................................................. 45
3.4.1. Información General de Filtros ........................................................................... 45
3.4.2. Parámetros Operativos ........................................................................................ 45
3.4.3. Velocidad de Lavado .......................................................................................... 48
viii
3.4.4. Tiempo Óptimo de Lavado ................................................................................. 49
3.4.5. Lecho Filtrante .................................................................................................... 51
3.4.6. Análisis de Resultados ........................................................................................ 51
3.5. DESINFECCIÓN ......................................................................................................... 53
3.5.1. Color ................................................................................................................... 54
3.5.2. Turbiedad ............................................................................................................ 56
3.5.3. Cloro Libre Residual .......................................................................................... 58
CAPITULO IV ...................................................................................................................... 59
4. ESTUDIOS PREVIOS PARA EL DISEÑO DEL PRE SEDIMENTADOR ............... 59
4.1. GRANULOMETRÍA ................................................................................................... 59
4.1.1. Sedimentos Totales ............................................................................................. 59
4.1.2. Sedimentos Finos ................................................................................................ 61
4.2. PRUEBA DE JARRAS ................................................................................................ 62
4.2.1. Pruebas sin aplicar Coagulante ........................................................................... 64
4.2.2. Pruebas aplicando Coagulante ............................................................................ 66
4.2.3. Remoción de Sedimentos ................................................................................... 70
4.2.4. Eficiencias .......................................................................................................... 72
4.3. PRUEBAS DE SEDIMENTABILIDAD ..................................................................... 74
4.3.1. Pruebas de Sedimentabilidad sin aplicar Coagulante ......................................... 76
4.3.2. Pruebas de Sedimentabilidad aplicando Coagulante .......................................... 78
4.4. PRUEBAS DE VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN ............................................. 81
4.4.1. Pruebas de Velocidad de Sedimentación sin aplicar Coagulante ....................... 83
4.4.2. Pruebas de Velocidad de Sedimentación aplicando Coagulante ........................ 84
CAPITULO V ....................................................................................................................... 86
5. PRE DISEÑO DE PRE-SEDIMENTADOR .................................................................. 86
5.1. TEORÍA DE LA SEDIMENTACIÓN......................................................................... 86
5.1.1. Sedimentación de partículas discretas ................................................................ 87
5.1.2. Sedimentación de partículas floculentas ............................................................. 87
5.1.3. Tipo de Sedimentación ....................................................................................... 87
5.2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ............................................................................. 89
5.3. PARÁMETROS BÁSICOS PARA EL DISEÑO ........................................................ 90
5.3.1. Caudal de Diseño: ............................................................................................... 90
5.3.2. Velocidad de Sedimentación .............................................................................. 90
5.3.3. Calidad fisicoquímica del agua: ......................................................................... 91
ix
5.3.4. Análisis del Perfil Hidráulico para definir Ubicación de la Estructura del Pre
sedimentador: ................................................................................................................. 93
5.4. CRITERIOS DE DISEÑO ........................................................................................... 95
5.5. DIMENSIONAMIENTO ............................................................................................. 96
5.5.1. Simulaciones ....................................................................................................... 96
5.5.2. Diseño Cámara de Entrada: .............................................................................. 103
5.5.3. Diseño del Canal Repartidor de Caudal: .......................................................... 105
5.5.4. Diseño del Pre Sedimentador ........................................................................... 106
5.5.5. Diseño de la Pantalla Difusora: ........................................................................ 110
5.5.6. Diseño del Canal de Entrada a la Zona de Sedimentación: .............................. 114
5.5.7. Diseño del Canal de Salida de la Zona de Sedimentación: .............................. 116
CAPITULO VI .................................................................................................................... 118
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................ 118
6.1. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 118
6.2. RECOMENDACIONES ............................................................................................ 121
7. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................. 123
ANEXOS .............................................................................................................................. 124
x
LISTA DE TABLAS
TABLA 2.1 Registro de Caudales ........................................................................................... 15
TABLA 2.2 Regulaciones de Caudal....................................................................................... 16
TABLA 2.3 Tubería de Ingreso a la Planta de Tratamiento .................................................... 19
TABLA 3.1 Gradiente de Velocidad en Resalto 1 .................................................................. 33
TABLA 3.2 Gradiente de Velocidad en Resalto 2 .................................................................. 34
TABLA 3.3 Resumen resultados Prueba de Trazadores en Floculador .................................. 37
TABLA 3.4 Geometría Actual del Floculador ........................................................................ 38
TABLA 3.5 Condiciones Hidráulicas Floculador ................................................................... 39
TABLA 3.6 Resumen resultados Prueba de Trazadores en Sedimentador ............................. 41
TABLA 3.7 Tiempos de Retención y Carga Superficial Sedimentadores............................... 42
TABLA 3.8 Gradientes de Velocidad ...................................................................................... 43
TABLA 3.9 Información Filtros .............................................................................................. 45
TABLA 3.10. Tasas Usuales de Filtración en función del nivel de operación ........................ 46
TABLA 3.11 Tasas de Filtración Planta de Tratamiento Convencional ................................. 47
TABLA 3.12 Tiempos de Filtración ........................................................................................ 47
TABLA 3.13 Velocidad de Lavado ......................................................................................... 49
TABLA 3.14 Tiempo Óptimo de Lavado ................................................................................ 50
TABLA 3.15 Capa soporte de grava para viguetas prefabricadas ........................................... 53
TABLA 3.16 Lecho Filtrante doble de arena y antracita ......................................................... 53
TABLA 3.17 Parámetros Básicos ............................................................................................ 54
TABLA 3.18 Color .................................................................................................................. 54
TABLA 3.19 Porcentaje de Remoción de Color ..................................................................... 55
TABLA 3.20. Turbiedad .......................................................................................................... 56
TABLA 3.21 Porcentaje de Remoción de Turbiedad .............................................................. 56
TABLA 3.22. Cloro Libre Residual ........................................................................................ 58
TABLA 4.1 Granulometría, Sedimentos Totales .................................................................... 60
TABLA 4.2 Granulometría Sedimentos Finos ........................................................................ 61
TABLA 4.3 Prueba de Jarras, muestra sin coagulante, turbiedad 2520 NTU ......................... 64
TABLA 4.4 Prueba de Jarras, muestra sin coagulante, turbiedad 5940 NTU ......................... 65
TABLA 4.5 Coagulante ........................................................................................................... 66
TABLA 4.6 Dosificación ......................................................................................................... 66
TABLA 4.7 Prueba de Jarras, Turbiedad 2520 NTU .............................................................. 67
TABLA 4.8 Prueba de Jarras, Turbiedad 5940 NTU .............................................................. 68
xi
TABLA 4.9 Remoción de Sedimentos (Turbiedad 5940 NTU) .............................................. 70
TABLA 4.10 Eficiencias, muestra con coagulante, turbiedad 2520 NTU .............................. 72
TABLA 4.11 Eficiencias, muestra sin coagulante, turbiedad 2520 NTU ............................... 73
TABLA 4.12 Eficiencias, muestra con coagulante, turbiedad 5940 NTU .............................. 73
TABLA 4.13 Eficiencias, muestra sin coagulante, turbiedad 5940 NTU ............................... 74
TABLA 4.14 Prueba de Sedimentabilidad, muestra sin coagulante, turbiedad 2520 NTU .... 76
TABLA 4.15 Prueba de Sedimentabilidad, muestra sin coagulante, turbiedad 5940 NTU .... 77
TABLA 4.16 Dosificación ....................................................................................................... 78
TABLA 4.17 Prueba de sedimentabilidad, turbiedad 2520 NTU ............................................ 79
TABLA 4.18 Prueba de sedimentabilidad, turbiedad 5940 NTU ............................................ 80
TABLA 4.19 Velocidad de Sedimentación sin coagulante ..................................................... 83
TABLA 4.20 Velocidad de Sedimentación con aplicación de coagulante .............................. 84
TABLA 5.1 Alternativas de pre tratamiento de acuerdo a la calidad del agua cruda .............. 86
TABLA 5.2 Velocidad de Sedimentación ............................................................................... 91
TABLA 5.3 Calidad Agua fuente Río Lelia ........................................................................... 92
TABLA 5.4 Diseño Pre Sedimentador, tamaño de partícula 0.20 mm .................................... 97
TABLA 5.5 Diseño Pre Sedimentador, tamaño de partícula 0.167 mm .................................. 97
TABLA 5.6 Diseño Pre Sedimentador, tamaño de partícula 0.100 mm .................................. 98
TABLA 5.7 Diseño Pre Sedimentador, tamaño de partícula 0.095 mm .................................. 98
TABLA 5.8 Diseño Pre Sedimentador, tamaño de partícula 0.08 mm .................................... 99
TABLA 5.9 Diseño Pre Sedimentador, tamaño de partícula 0.05 mm .................................... 99
TABLA 5.10 Dimensionado Pre-Sedimentador .................................................................... 100
xii
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1.1 Planta de Tratamiento de Agua Potable de Santo Domingo ................................ 2
FIGURA 1.2 Mapa Geográfico, Santo Domingo de los Tsáchilas ............................................ 4
FIGURA 1.3. División político administrativa según el Cantón ............................................... 5
FIGURA 1.4. Parroquias Urbanas, Santo Domingo de los Colorados ...................................... 6
FIGURA 1.5. Variaciones de Temperatura ............................................................................... 7
FIGURA 1.6. Tendencias anuales de precipitación ................................................................... 8
FIGURA 1.7. Recursos Hídricos, Sub Cuencas y Micro Cuencas ............................................ 9
FIGURA 2.1 Cámara de Entrada ............................................................................................. 14
FIGURA 2.2 Medición de Caudales (Vertedero Triangular) .................................................. 15
FIGURA 2.3 Captación Río Lelia (Toma Lateral) .................................................................. 17
FIGURA 2.4 Captación Río Lelia ........................................................................................... 17
FIGURA 2.5 Captación, Desarenadores .................................................................................. 18
FIGURA 2.6 Ubicación de Captación y Planta de Tratamiento .............................................. 18
FIGURA 2.7 Diagrama Unifilar (Tuberías de Ingreso a la Planta de Tratamiento) ................ 19
FIGURA 2.8 Mezcla Rápida, Dosificación Coagulante .......................................................... 20
FIGURA 2.9 Canal de Mezcla Rápida .................................................................................... 20
FIGURA 2.10 Aplicación de Coagulante ................................................................................ 21
FIGURA 2.11 Área Dosificación de Químicos ....................................................................... 21
FIGURA 2.12 Canal de Filtración Directa .............................................................................. 22
FIGURA 2.13 Compuerta Canal de Filtración Directa ........................................................... 22
FIGURA 2.14 Floculador ........................................................................................................ 23
FIGURA 2.15 Canales del Floculador Ahogados.................................................................... 24
FIGURA 2.16 Acumulación de algas y lodos en los Canales del Floculador ......................... 24
FIGURA 2.17 Sedimentadores ................................................................................................ 25
FIGURA 2.18 Placas de Madera en los Sedimentadores ........................................................ 25
FIGURA 2.19 Válvula de Compuerta, purga de Lodos........................................................... 26
FIGURA 2.20 Compuertas de entrada a Sedimentadores ....................................................... 26
FIGURA 2.21 Filtros ............................................................................................................... 27
FIGURA 2.22 Acumulación de lodos en Filtros ..................................................................... 28
FIGURA 2.23 Válvula de Compuerta para desagüe de Filtros ............................................... 28
FIGURA 2.24 Bocas de Visita Filtros ..................................................................................... 29
FIGURA 2.25 Galería de Vertederos Filtros ........................................................................... 29
FIGURA 2.26 Desinfección..................................................................................................... 30
xiii
FIGURA 2.27 Cámara de Bombas .......................................................................................... 31
FIGURA 4.1 Homogeneización del agua cruda ...................................................................... 63
FIGURA 4.2 Equipo de Prueba de Jarras ................................................................................ 63
FIGURA 4.3 Pruebas de Sedimentación, Cono Imhoff ........................................................... 75
FIGURA 4.4 Pruebas de Velocidad de Sedimentación ........................................................... 82
FIGURA 5.1 Zonas de un Sedimentador ................................................................................. 88
FIGURA 5.2 Velocidad de Sedimentación .............................................................................. 91
FIGURA 5.3 Opción 1, ubicación Pre sedimentador en la Captación..................................... 93
FIGURA 5.4 Opción 2, ubicación Pre sedimentador en Chigüilpe ......................................... 94
FIGURA 5.5 Opción 3, terrenos junto a Planta de Tratamiento .............................................. 95
xiv
LISTA DE GRAFICOS
GRAFICO 1.1. PEA por sector en el Cantón ............................................................................ 7
GRAFICO 3.1 Tiempo Óptimo de Lavado.............................................................................. 51
GRAFICO 3.2 Color ................................................................................................................ 55
GRAFICO 3.3 Color, Límite Máximo Norma INEN 1108 .................................................... 55
GRAFICO 3.4 Turbiedad......................................................................................................... 57
GRAFICO 3.5 Turbiedad, Límite Máximo Norma INEN 1108 ............................................. 57
GRAFICO 3.6 Cloro Libre Residual, Límite Máximo y Mínimo Norma INEN 1108 .......... 58
GRAFICO 4.1 Curva Granulométrica, Sedimentos Totales .................................................... 60
GRAFICO 4.2 Curva Granulométrica, Sedimentos Finos....................................................... 61
GRAFICO 4.3 Muestra sin Coagulante, Tiempo vs Turbiedad 2520 NTU ............................ 64
GRAFICO 4.4 Muestra sin Coagulante, Tiempo vs Turbiedad 5940 NTU ............................ 65
GRAFICO 4.5 Dosis Óptima de Coagulante, Turbiedad 2520 NTU ...................................... 67
GRAFICO 4.6 Tiempo Óptimo de Coagulación, Turbiedad 2520 NTU ................................. 68
GRAFICO 4.7 Dosis Óptima de Coagulante, Turbiedad 5940 NTU ...................................... 69
GRAFICO 4.8 Tiempo Óptimo de Coagulación, Turbiedad 5940 NTU ................................. 69
GRAFICO 4.9 Remoción de Sedimentos en función de la Turbiedad .................................... 71
GRAFICO 4.10 Remoción de Sedimentos en función del Volumen de Lodos....................... 71
GRAFICO 4.11 Sedimentación sin coagulante, turbiedad 2520 NTU .................................... 77
GRAFICO 4.12 Sedimentación sin coagulante, turbiedad 5940 NTU ................................... 78
GRAFICO 4.13 Sedimentación, Turbiedad 2520 NTU........................................................... 80
GRAFICO 4.14 Sedimentación, Turbiedad 5940 NTU........................................................... 81
GRAFICO 4.15 Prueba de Velocidad de Sedimentación sin aplicar coagulante .................... 83
GRAFICO 4.16 Pruebas de Velocidad de Sedimentación con aplicación de coagulante ....... 85
GRAFICO 5.1 Perfil Hidráulico, Línea de Conducción .......................................................... 93
GRAFICO 5.2 Dimensionamiento, Velocidad de Sedimentación......................................... 100
GRAFICO 5.3 Dimensionado, Volumen ............................................................................... 101
GRAFICO 5.4 Dimensionado, Carga Superficial.................................................................. 101
GRAFICO 5.5 Dimensionado, Tiempo de Retención ........................................................... 102
GRAFICO 5.6 Vertedero Rectangular con contracciones, Corte típico ................................ 103
GRAFICO 5.7 Canal de Conducción, Corte Típico .............................................................. 105
GRAFICO 5.8 Pre Sedimentador, Planta y corte típico ........................................................ 106
GRAFICO 5.9 Pantalla Difusora ........................................................................................... 110
GRAFICO 5.10 Canal de entrada a la Zona de Sedimentación, Corte típico ........................ 114
xv
GRAFICO 5.11 Canal de Salida de la Zona de Sedimentación, Corte típico ....................... 116
GRAFICO 6.1 Capacidad Física de la Planta ........................................................................ 118
GRAFICO 6.2 Volumen de Lodos ........................................................................................ 122
xvi
LISTA DE ECUACIONES
ECUACIÓN 3-1 Gradiente de Velocidad en Mezcla Rápida .................................................. 33
ECUACIÓN 3-2 Gradiente de Velocidad Compuerta Sedimentador ...................................... 42
ECUACIÓN 3-3 Velocidad de Lavado Filtros ........................................................................ 48
ECUACIÓN 5-1 Caudal, Vertedero Rectangular con Contracciones ................................... 103
ECUACIÓN 5-2 Ancho Cámara de Entrada ......................................................................... 104
ECUACIÓN 5-3 Ecuación de Continuidad ........................................................................... 105
ECUACIÓN 5-4 Ecuación de Manning ................................................................................ 105
ECUACIÓN 5-5 Ecuación de Continuidad ........................................................................... 107
ECUACIÓN 5-6 Longitud zona de sedimentación ............................................................... 107
ECUACIÓN 5-7 Volumen Útil del Módulo .......................................................................... 108
ECUACIÓN 5-8 Carga Superficial ....................................................................................... 109
ECUACIÓN 5-9 Tiempo de Retención ................................................................................. 109
ECUACIÓN 5-10 Ecuación de Francis ................................................................................. 110
ECUACIÓN 5-11 Área de orificios ....................................................................................... 110
ECUACIÓN 5-12 Área de orificio ........................................................................................ 111
ECUACIÓN 5-13 Número de orificios ................................................................................. 111
ECUACIÓN 5-14 Altura pantalla con orificios ..................................................................... 112
ECUACIÓN 5-15 Espaciamiento entre filas ......................................................................... 112
ECUACIÓN 5-16 Espaciamiento entre columnas ................................................................. 113
ECUACIÓN 5-17 Sección conducto evacuación de lodos .................................................... 113
ECUACIÓN 5-18 Tiempo de Vaciado .................................................................................. 113
ECUACIÓN 5-19 Ecuación de Continuidad ......................................................................... 114
ECUACIÓN 5-20 Ecuación de Continuidad ......................................................................... 116
ECUACIÓN 5-21 Ecuación de Francis ................................................................................. 117
xvii
LISTA DE ANEXOS
ANEXO 1. REGISTRO DE CAUDALES
ANEXO 2. PRUEBAS CON TRAZADORES
ANEXO 3. PRUEBAS DE TRATABILIDAD
ANEXO 4. ENSAYO DE GRANULOMETRÍA
ANEXO 5. PLANOS
xviii
TEMA: Diseño del Pre – Sedimentador de La Planta de Tratamiento de Agua, en el Cantón
Santo Domingo de los Colorados.
Autor: Marco Paul Feijoo Romero
Tutor: Ing. Jose Fernando Ojeda Nolivos
RESUMEN
El presente Estudio Técnico tiene como objetivo fundamental el pre diseño del Pre
Sedimentador para la Planta de Tratamiento de Agua Potable del cantón Santo Domingo de
los Colorados, cuya administración y operación está a cargo de la Empresa Pública Municipal
de Agua Potable y Alcantarillado de Santo Domingo. En temporada invernal el agua del Río
Lelia presenta turbiedades muy altas, también a la zona climática lluviosa y tropical en la que
se encuentra, lo cual ocasiona que la captación presente deficiencias al igual que los procesos
de tratamiento, el Pre-Sedimentador tiene como objetivo remover sólidos sedimentables y
material flotante para disminuir la concentración de solidos suspendidos y al mismo tiempo
también la turbiedad, al ingreso de la Planta de Tratamiento. Como base para realizar el pre
diseño del Pre Sedimentador, se realizará la descripción actual de la captación y los procesos
que conforman el tratamiento, empleando criterios de diseño hidráulicos – sanitarios, los
cálculos realizados se han efectuado para la evaluación de los procesos que conforman el
Tratamiento y para el dimensionado del Pre Sedimentador. Bajo este contexto, con la
realización de este estudio técnico se conseguirá, que la EPMAPA-SD tenga una base para
los estudios del Pre-Sedimentador y a su vez formular recomendaciones adecuadas que
deberán tomarse para mejorar la calidad del agua cruda que es tratada, optimizar y/o
rehabilitar la Planta de Tratamiento.
PALABRAS CLAVE: PRE SEDIMENTADOR / AGUA POTABLE / CAPTACIÓN /
PLANTA DE TRATAMIENTO / SANTO DOMINGO DE LOS COLORADOS /
EVALUACION DE PLANTAS DE AGUA POTABLE.
xix
THEME: Design of the Pre - Settler of the Water Treatment Plant, in Santo Domingo de los
Colorados Canton.
Author: Marco Paul Feijoo Romero
Tutor: Ing. Jose Fernando Ojeda Nolivos
SUMMARY
The present Technical Study has as main objective the pre design from this settler for
the Drinking Water Treatment Plant in Santo Domingo de los Colorados Canton, whose
administration and operation is in charge about the Municipal Public Water and Sewerage
Company in Santo Domingo. In the winter season the water from the Lelia River presents
very high turbidities, also to the tropical and rainy climatic zone in which it is located, which
causes that the catchment present deficiencies as well as the treatment processes, the Pre-
Settler has as objective remove settling solids and floating material to reduce the
concentration of suspended solids and, at the same time, turbidity, at the entrance of the
Treatment Plant. As a basis for the pre-design of the Pre Settler, the current description of the
catchment and the processes that make up the treatment will be carried out, using hydraulic
design criteria - sanitary, the calculations made have been made for the evaluation of the
processes that make up the Treatment and for the sizing of the Pre Settler. In this context,
with the completion of this technical study, the EPMAPA-SD will have a basis for the studies
from the Pre-Settler and at the same time formulate adequate recommendations that should be
taken to improve the quality of the raw water that is treated, optimize and/or rehabilitate the
Treatment Plant.
KEYWORDS: PRE SEDIMENTADOR / POTABLE WATER / CAPTATION /
TREATMENT PLANT / SANTO DOMINGO DE LOS COLORADOS / EVALUATION OF
DRINKING WATER PLANTS.
1
CAPÍTULO I
1. GENERALIDADES
1.1. ANTECEDENTES
El proyecto se realiza en la ciudad de Santo Domingo de los Colorados, en la Planta
de Tratamiento de Agua Potable, la administración y operación se encuentra a cargo de la
Empresa Pública Municipal de Agua Potable y Alcantarillado de Santo Domingo.
El proceso de tratamiento empieza en la captación del agua cruda en el Río Lelia,
posteriormente el agua captada es transportada mediante dos líneas de conducción hasta la
Planta de Tratamiento en una longitud aproximada de 12 Km y una diferencia de altitud de 70
m, se encuentra ubicada en el Km 7 de la vía Santo Domingo – Aloag. En la actualidad el
tratamiento se realiza mediante tres Plantas:
Convencional (PT1), esta planta fue construida en el año 1976.
Semiautomática (PT2), esta planta fue construida en el año 2005.
Modular (PT3), esta planta fue construida en el año 1999 y fue repotenciada en
el año 2014.
En temporada invernal el agua del Río Lelia presenta turbiedades muy altas, también a
la zona climática lluviosa y tropical en la que se encuentra, lo cual ocasiona que la captación
presente deficiencias al igual que las Plantas de Tratamiento.
Como base para realizar el pre diseño del Pre Sedimentador, se realizará la
descripción actual de la captación y los procesos que conforman el tratamiento, empleando
criterios de diseño hidráulicos – sanitarios se realizará a evaluación de los procesos de
tratamiento.
El Pre-Sedimentador es una estructura auxiliar que precede a la Planta de
Tratamiento, tiene como objetivo remover sólidos en suspensión y material flotante para
disminuir la concentración de solidos suspendidos y al mismo tiempo también la turbiedad, al
ingreso de la Planta de Tratamiento.
2
FIGURA 1.1 Planta de Tratamiento de Agua Potable de Santo Domingo
Fuente: Autor. (2016)
1.2. OBJETIVOS
1.2.1. Objetivo General
Realizar el pre diseño Hidráulico - Sanitario del Pre Sedimentador, para la Planta de
Tratamiento de Agua Potable del cantón Santo Domingo de los Tsáchilas.
1.2.2. Objetivos Específicos
Determinar la calidad del agua cruda que es tratada en la Planta de Tratamiento de
Agua Potable.
Determinar la situación actual de los procesos que conforman la Planta de
Tratamiento de Agua Potable.
Evaluar o diagnosticar los procesos que conforman la Planta de Tratamiento de Agua
Potable.
Formular las recomendaciones adecuadas para que la EPMAPA-SD emprenda
acciones de optimización y/o rehabilitación en la Planta de Tratamiento.
1.3. JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO
La Planta de Tratamiento de Agua Potable de la ciudad de Santo Domingo, presenta
inconvenientes, los cuales están motivando que el tratamiento y abastecimiento de este
3
líquido vital sea deficiente, aspectos como calidad, cantidad, continuidad, presiones, entre
otros.
En temporada invernal el agua del Río Lelia presenta turbiedades muy altas, lo cual
ocasiona que la captación presente deficiencias al igual que los procesos de tratamiento, el
Pre-Sedimentador tiene como objetivo remover sólidos sedimentables y material flotante para
disminuir la concentración de sólidos suspendidos y al mismo tiempo también la turbiedad, al
ingreso de la Planta de Tratamiento.
La situación anotada justifica la necesidad de ejecutar el estudio técnico: PRE
DISEÑO DEL PRE – SEDIMENTADOR DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE
AGUA, EN EL CANTÓN SANTO DOMINGO DE LOS COLORADOS, de forma
prioritaria.
Bajo este contexto, con la realización de este estudio técnico se conseguirá, que la
EPMAPA SD tenga una base para los estudios del Pre-Sedimentador y a su vez conocer las
acciones que deberán tomarse para mejorar la calidad del agua cruda que es tratada.
1.4. PROBLEMATIZACIÓN
¿Qué beneficios se conseguirán a través del pre diseño del Pre Sedimentador en la
Planta de Tratamiento de Agua Potable para la ciudad de Santo Domingo?
1.5. ALCANCE
El alcance del proyecto consiste en la realización del pre diseño hidráulico – sanitario
del Pre Sedimentador para la Planta de Tratamiento de Agua Potable de Santo Domingo.
Como base para el pre diseño del Pre Sedimentador, se realizará la descripción y evaluación
únicamente de la Planta Convencional (PT1), debido a su antigüedad presenta deficiencias
considerables, razón por la cual se necesita optimizar y/o rehabilitar.
1.6. HIPÓTESIS
Mediante el pre diseño del Pre Sedimentador en la Planta de Tratamiento de Agua
Potable para la ciudad de Santo Domingo, aporta soluciones para optimizar eficientemente
los procesos de tratamiento, lo cual influye directamente en mejorar la calidad de vida de sus
habitantes.
4
1.7. UBICACIÓN Y LOCALIZACIÓN DEL ESTUDIO
1.7.1. Geográfica
El presente estudio técnico está ubicado en el cantón Santo Domingo de los
Colorados, perteneciente a la provincia Santo Domingo de los Tsáchilas, es el sector
geográfico donde convergen las provincias de Esmeradas, Manabí, Guayas, Los Ríos y
Cotopaxi, a una altura que va desde 120 m.s.n.m. hasta los 3020 m.s.n.m.
Los límites de la provincia son:
Norte: Provincias de Pichincha y Esmeraldas.
Sur: Provincias de Los Ríos y Cotopaxi.
Este: Provincia de Pichincha
Oeste: Provincia de Manabí
FIGURA 1.2 Mapa Geográfico, Santo Domingo de los Tsáchilas
Fuente: Wikipedia Commons. (2011)
5
La ciudad de Santo Domingo de los Colorados, tiene un área de 7.389,6 Ha.
Geográficamente está ubicada en las coordenadas:
Longitud: 78°40’ este a 79°50’ oeste
Latitud: 0°40’ norte a 1°0’5” sur1
Los Límites cantonales son:
Norte: Cantones Puerto Quito, Pedro Vicente Maldonado, San Miguel de los Bancos
(Provincia de Pichincha) y Cantón La Concordia (Provincia de los Tsáchilas)
Sur: Cantones Valencia y Buena Fe (Provincia de Los Ríos)
Este: Cantones Quito DM y Mejía (Provincia de Pichincha), y Cantones: Sigchos y La Maná
(Provincia de Cotopaxi)
Oeste: Cantón El Carmen (Provincia de Manabí)
FIGURA 1.3. División político administrativa según el Cantón
Fuente: PDOT-SD. (2015)
La provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas consta de dos cantones, Santo
Domingo y La Concordia.
1 Plan de Desarrollo y Ordenamiento Territorial de Santo Domingo. (2015). (pág. 53)
6
Parroquias rurales según el cantón son las siguientes:
San José de Alluriquín, Luz de América, Puerto Limón, San Jacinto del Búa, Valle
Hermoso, Santa María del Toachi, El Esfuerzo y Santo Domingo (ciudad).
Parroquias urbanas según la Ciudad son las siguientes:
Santo Domingo, Chigüilpe, Rio Verde, Bombolí, Zaracay, Abraham Calazacón y Rio
Toachi
FIGURA 1.4. Parroquias Urbanas, Santo Domingo de los Colorados
Fuente: PDOT-SD. (2015)
1.7.2. Demografía
La provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas, según datos obtenidos mediante
proyecciones poblacionales al año 2016, corresponde a una población aproximada de 426.910
habitantes.2
La Población Económicamente Activa es de 285.193 personas, los porcentajes de
quienes se encuentran en desempleo han experimentado un descenso durante estos últimos
años al pasar del 6.2% en el 2010 al 4% en el 2013. De la misma manera el subempleo pasa
del 60.8% en el 2010 al 57.9% en el 2013 y finalmente el nivel de ocupación pasa del 33% en
2 INEC Censo 2010, Proyecciones Poblacionales 2016.
7
el 2010 al 37.9% en el 2013. Adicionalmente, la población económicamente activa el mayor
número corresponde a hombres con 99.244 y mujeres el 50.907.3
GRAFICO 1.1. PEA por sector en el Cantón
Fuente: PDOT-SD. (2015)
1.7.3. Clima
La ciudad de Santo Domingo se encuentra en una zona climática tropical húmeda,
presenta una temperatura que oscila entre 18 °C a 26 °C.
FIGURA 1.5. Variaciones de Temperatura
Fuente: PDOT-SD. (2015)
3 Plan de Desarrollo y Ordenamiento Territorial de Santo Domingo. (2015). (pág. 104)
8
Las precipitaciones mínimas se producen entre los meses de enero a abril, y las
máximas se producen entre los meses de julio y agosto, estas precipitaciones oscilan entre
2.280 mm y 3.500 mm, tiene una media de 9,4 meses es igual a 287 días de lluvias.
FIGURA 1.6. Tendencias anuales de precipitación
Fuente: PDOT-SD. (2015)
La humedad relativa registra periodos de humedad bajos entre los meses de febrero y
marzo con menos de 88.5 %, periodos máximos entre los meses de Septiembre y Octubre en
91 %, el promedio anual de esta humedad se registra en un 90 %.4
1.7.4. Hidrología
Santo Domingo está conformado por varios ríos, esteros y vertientes. Santo Domingo
está rodeado por tres ríos importantes, el Río Toachi al Norte, Río Verde al Sur y Río el Poste
al Oeste. Además, es atravesado por el centro de la ciudad por el Río Pove hacia donde se
descargan las aguas servidas de la ciudad.
4 Plan de Desarrollo y Ordenamiento Territorial de Santo Domingo. (2015). (pág. 64)
9
FIGURA 1.7. Recursos Hídricos, Sub Cuencas y Micro Cuencas
Fuente: PDOT-SD. (2015)
Fuera del casco urbano se encuentran varios ríos, como el Río Chila Chico, Río Chila
Grande, Río Verde, Río Pupusa, Río Nila, Río Peripa, Río El Pózo, Río Chigüilpe y algunos
esteros como el Estero Capiro, Estero Narváez, Estero Chila grande y el Río Cheche. 5
1.8. MARCO LEGAL Y CONSTITUCIONAL
1.8.1. Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108
Esta norma establece los requisitos que se deben cumplir en el agua potable para
consumo humano.6
1.8.2. Texto Unificado de Legislación Secundaria de Ministerio de Ambiente, Libro Vi.
de la Calidad Ambiental
Libro VI. Acuerdo ministerial No. 061, R.O. Edición Especial No. 316 del lunes 4 de
mayo de 2015; se describen procedimientos, regula actividades, responsabilidades
ambientales que están relacionados con el Estudio Técnico presente.
De la Calidad Ambiental, Título I Disposiciones Preliminares:
5 Plan de Desarrollo y Ordenamiento Territorial de Santo Domingo. (2015). (pág. 68)
6 NTE INEN 1108 Quinta Versión 2014 – 01 Agua Potable
10
Art. 1 Ámbito.- El presente Libro establece los procedimientos y regula las
actividades y responsabilidades públicas y privadas en materia de calidad ambiental. Se
entiende por calidad ambiental al conjunto de características del ambiente y la naturaleza que
incluye el aire, el agua, el suelo y la biodiversidad, en relación a la ausencia o presencia de
agentes nocivos que puedan afectar al mantenimiento y regeneración de los ciclos vitales,
estructura, funciones y procesos evolutivos de la naturaleza.
Título II Rectoría y atribuciones en Calidad Ambiental:
Art. 4 Rectoría.- El Ministerio del Ambiente ejerce las potestades de Autoridad
Ambiental Nacional y como tal ejerce la rectoría del Sistema Nacional Descentralizado de
Gestión Ambiental, del Sistema Único de Manejo Ambiental y sus instrumentos, en los
términos establecidos en la Constitución, la legislación ambiental, las normas contenidas en
este Libro y demás normativa secundaria de aplicación.
Título III Del Sistema Único de Manejo Ambiental, Capítulo I Régimen Institucional:
Art. 6 Obligaciones Generales.- Toda obra, actividad o proyecto nuevo y toda
ampliación o modificación de los mismos que pueda causar impacto ambiental, deberá
someterse al Sistema Único de Manejo Ambiental, de acuerdo con lo que establece la
legislación aplicable, este Libro y la normativa administrativa y técnica expedida para el
efecto.
Título III Del Sistema Único de Manejo Ambiental, Capítulo III De la Regularización
Ambiental:
Art. 21 Objetivo general.- Autorizar la ejecución de los proyectos, obras o
actividades públicas, privadas y mixtas, en función de las características particulares de éstos
y de la magnitud de los impactos y riesgos ambientales.
Título III Del Sistema Único de Manejo Ambiental, Capítulo IV De los Estudios
Ambientales:
Art. 27 Objetivo.- Los estudios ambientales sirven para garantizar una adecuada y
fundamentada predicción, identificación, e interpretación de los impactos ambientales de los
proyectos, obras o actividades existentes y por desarrollarse en el país, así como la idoneidad
técnica de las medidas de control para la gestión de sus impactos ambientales y sus riesgos; el
estudio ambiental debe ser realizado de manera técnica, y en función del alcance y la
11
profundidad del proyecto, obra o actividad, acorde a los requerimientos previstos en la
normativa ambiental aplicable.7
1.8.3. Constitución de la República del Ecuador
Según los artículos establecidos en la Constitución de la República del Ecuador,
publicada en el Registro Oficial N° 449 el 20 de octubre de 2008. En el Título II Derechos,
Capitulo II Derechos del Buen Vivir, Sección I Agua y Alimentación, contiene los siguientes
artículos que son relacionados con el presente Estudio Técnico:
Art. 12.- El derecho humano al agua es fundamental e irrenunciable. El agua
constituye patrimonio nacional estratégico de uso público, inalienable, imprescriptible,
inembargable y esencial para la vida.
Lo establecido en el Título VII Régimen del Buen Vivir, Capitulo II Biodiversidad y
Recursos Naturales, Sección I Naturaleza y Ambiente, contiene los siguientes artículos:
Art. 395.- La Constitución reconoce los siguientes principios ambientales:
1. El Estado garantizará un modelo sustentable de desarrollo, ambientalmente
equilibrado y respetuoso de la diversidad cultural, que conserve la biodiversidad y la
capacidad de regeneración natural de los ecosistemas, y asegure la satisfacción de las
necesidades de las generaciones presentes y futuras.
2. Las políticas de gestión ambiental se aplicarán de manera transversal y serán de
obligatorio cumplimiento por parte del Estado en todos sus niveles y por todas las personas
naturales o jurídicas en el territorio nacional.
3. El Estado garantizará la participación activa y permanente de las personas,
comunidades, pueblos y nacionalidades afectadas, en la planificación, ejecución y control de
toda actividad que genere impactos ambientales.
4. En caso de duda sobre el alcance de las disposiciones legales en materia ambiental,
éstas se aplicarán en el sentido más favorable a la protección de la naturaleza.
Lo establecido en el Título VII Régimen del Buen Vivir, Capitulo II Biodiversidad y
Recursos Naturales, Sección VI Agua, contiene los siguientes artículos:
7 Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundaria. Libro VI de la Calidad Ambiental. (2015)
12
Art. 411.- El Estado garantizará la conservación, recuperación y manejo integral de
los recursos hídricos, cuencas hidrográficas y caudales ecológicos asociados al ciclo
hidrológico. Se regulará toda actividad que pueda afectar la calidad y cantidad de agua, y el
equilibrio de los ecosistemas, en especial en las fuentes y zonas de recarga de agua. La
sustentabilidad de los ecosistemas y el consumo humano serán prioritarios en el uso y
aprovechamiento del agua.
Art. 412.- La autoridad a cargo de la gestión del agua será responsable de su
planificación, regulación y control. Esta autoridad cooperará y se coordinará con la que tenga
a su cargo la gestión ambiental para garantizar el manejo del agua con un enfoque eco
sistémico.8
1.8.4. Plan Nacional del Buen Vivir
El presente Estudio Técnico cumplirá con los objetivos planteados del Plan Nacional
del Buen Vivir 2013 – 2017, aprobado el 22 de septiembre de 2017, mediante resolución No.
CNP-003-2017.
Objetivo 1: Garantizar una vida digna con iguales oportunidades para todas las
personas
1.8 Garantizar el acceso a una vivienda adecuada y digna, con pertinencia cultural y a
un entorno seguro, que incluya la provisión y calidad de los bienes y servicios públicos
vinculados al hábitat: suelo, energía, movilidad, transporte, agua y saneamiento, calidad
ambiental, espacio público seguro y recreación.
Objetivo 3: Garantizar los derechos de la naturaleza para las actuales y futuras
generaciones
3.3 Precautelar el cuidado del patrimonio natural y la vida humana por sobre el uso y
aprovechamiento de recursos naturales no renovables.
3.7 Incentivar la producción y consumo ambientalmente responsable, con base en los
principios de la economía circular y bio-economía, fomentando el reciclaje y combatiendo la
obsolescencia programada.9
8 Constitución de la República del Ecuador, 2008.
9 Plan Nacional del Buen Vivir (2017-2021)
13
1.8.5. Ley de Gestión Ambiental
La Ley de Gestión Ambiental establece como instancia rectora, coordinadora y
reguladora, al Ministerio del Ambiente, publicada en el Registro Oficial No. 245 del 30 de
julio de 1999.
Art. 19 al Art. 27 Título III Instrumentos de Gestión Ambiental, Capítulo II, Está
definida la normativa que se debe cumplir para la Evaluación de Impacto Ambiental y del
Control Ambiental.10
1.8.6. Ley Orgánica del Sistema Nacional de Salud
Ley Orgánica de la Salud, Registro Oficial Suplemento 423 de 22 de diciembre de
2006, presenta las siguientes disposiciones relativas al agua potable como las siguientes:
Art. 7. Capítulo III, Derechos y deberes de las personas y del Estado en relación con
la salud: Toda persona, sin discriminación por motivo alguno, tiene en relación a la salud. El
derecho que tienen las personas a vivir en un ambiente sano, ecológicamente equilibrado y
libre de contaminación.
Art. 96. Capítulo I, Del agua para consumo humano: Declárese la prioridad nacional y
de utilidad pública, el agua para consumo humano. Es obligación del Estado, por medio de
las municipalidades, proveer a la población de agua potable de calidad, apta para el consumo
humano.11
10 Ley de Gestión Ambiental, Título III Capítulo II
11 Ley Orgánica de Salud (2006)
14
CAPÍTULO II
2. DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN ACTUAL DE LA CAPTACIÓN Y DE LOS
PROCESOS DE TRATAMIENTO.
Con el objetivo de realizar la descripción de los procesos unitarios que se encuentran
involucrados en la planta de tratamiento, se realizó las siguientes actividades:
Inspecciones y recorridos en la planta y captación de agua cruda.
Entrevistas y recorrido con los responsables de la operación de la planta.
Levantamiento de información de los procesos de la planta.
El agua cruda ingresa a una Cámara de Entrada donde el caudal puede ser regulado
por una válvula de compuerta de 500 mm de diámetro, luego ingresan dos tuberías de tipo
PVC y Hierro Dúctil por la parte inferior a un cajón de entrada de flujo ascendente, donde se
rompe la presión de llegada. Se dispone de una válvula de compuerta para desagüe de 350
mm de diámetro que permite a los operadores disminuir el caudal de ingreso a la planta.
FIGURA 2.1 Cámara de Entrada
Fuente: Autor. (2016)
Para la medición del caudal de ingreso se dispone de un vertedero triangular, este dato
se obtiene en función de la altura que alcanza el nivel de agua que se mide mediante un
piezómetro y una regla colocada a un costado del vertedero.
15
FIGURA 2.2 Medición de Caudales (Vertedero Triangular)
Fuente: Autor. (2016)
Levantamiento de Información
Para el análisis de caudales únicamente se contó con la información del periodo Junio
del 2016 a Mayo del 201712, que consiste en el registro de caudales puntuales con lecturas
tomadas cada dos horas y que se registran físicamente en un formulario y luego son
ingresados a un archivo digital.
Mediante la información del Anexo 1, se ha realizado el siguiente resumen:
TABLA 2.1 Registro de Caudales
Qmin Qmax Qprom Qmin Qmax Qprom
(l/s) (l/s) (l/s) (l/s) (l/s) (l/s)
JUN 329 395 362 285 388 337
JUL 335 466 401 302 496 399
AGO 365 540 453 331 542 437
SEP 352 532 442 326 534 430
OCT 360 562 461 337 551 444
NOV 376 589 483 368 570 469
DIC 363 550 456 353 572 463
ENE 271 501 386 264 484 374
FEB 302 473 388 282 461 371
MAR 308 462 385 284 448 366
ABR 187 502 345 177 426 302
MAY 321 366 343 261 342 302
484 742 613 446 727 587TOTAL
PLANTA DE TRATAMIENTO N°1 (CONVENCIONAL )
PERIODO
AÑO MES
2017
Qentrada Qtratado
2016
Fuente: Autor. (2016)
12 Anexo 1: Registro de Caudales
16
Analizando los datos disponibles de caudales de ingreso (entrada) y salida (tratado) de
la planta de tratamiento, se tiene los siguientes resultados: para los caudales de entrada un
mínimo de 484 l/s, un máximo de 742 l/s y un caudal promedio de 613 l/s; para los caudales
tratados o de salida de la planta, se tiene un mínimo de 446 l/s, un máximo de 727 l/s y un
caudal promedio de 587 l/s, cabe mencionar que estos resultados corresponden para el
periodo junio 2016 a mayo 2017.
En el estudio se evidenció que el “cero” de la regleta donde se realizan las mediciones
está mal encerado debido a que el punto de medición del piezómetro está mal ubicado
respecto de la altura del vertedero triangular que se encuentra en el cajón de entrada, pues no
cumple con la distancia mínima recomendada de 1 m más atrás del vertedero, lo que ocasiona
errores en las lecturas de altura de agua sobre el vertedero y por consiguiente errados valores
de caudal.
Los operadores realizan la medición de las alturas de agua en cada uno de los ocho
vertederos a la salida de los filtros con lo cual mediante tablas obtienen el caudal de cada
filtro y por sumatoria obtienen el caudal total que lo registran como caudal de salida de la
Planta y a este valor le suman un valor constante de 10 l/s, este valor se justifica a las
pérdidas que se producen en todo el trayecto del tratamiento (mezcla rápida, floculación,
sedimentación, filtración).
A continuación, se presentan las regulaciones de caudal, que evidencian valores de
caudal obtenidos por los operadores de EPMAPA-SD (Qa) y por el Autor (Qb), el objetivo de
estas regulaciones de caudal corresponde a identificar si los datos son correctos.
TABLA 2.2 Regulaciones de Caudal
h vert Qa h vert Qb
(cm) (l/s) (cm) (l/s) (l/s) (%)
5/2/2017 10h30 50,00 249,26 42,00 161,19 88,06 35%
6/3/2017 13h00 61,70 421,63 56,90 344,35 77,28 18%
16/4/2017 12h00 63,50 453,06 58,40 367,49 85,56 19%
15/4/2017 12h00 66,50 508,48 62,00 426,77 81,70 16%
AUTOR
FECHA HORAQa-Qb Qa-Qb
EPMAPA-SD
Fuente: Autor. (2016)
En la tabla 2.2, se observa que existe una diferencia de aproximadamente 80 l/s, esto
se debe a que en el vertedero, el cero de la regleta está mal encerado, estas deficiencias
provocan pérdidas económicas al enviar al alcantarillado, agua a la que se ha dosificado
químicos, genera incertidumbre en la determinación de los caudales realmente entregados a la
17
distribución pues no se tiene cuantificado los desagües provocados, en este sentido los
registros de caudales y volúmenes entregados no son confiables.
2.1. CAPTACIÓN
La captación del agua cruda se realiza en el Río Lelia en la cota correspondiente a 720
m.s.n.m. donde se ha construido un azud transversalmente al Río el mismo que permite la
captación lateral con rejilla, ubicada a un metro del lecho del Río, el agua captada circula por
un canal que ingresa a dos desarenadores de tipo convencional, cada uno con un área de
sedimentación de 110 m².
FIGURA 2.3 Captación Río Lelia (Toma Lateral)
Fuente: Autor. (2016)
FIGURA 2.4 Captación Río Lelia
Fuente: Autor. (2016)
18
FIGURA 2.5 Captación, Desarenadores
Fuente: Autor. (2016)
En la figura 2.5 se observa como los desarenadores en temporada invernal no pueden
procesar el agua cruda que es captada, debido a que se presenta la acumulación excesiva de
lodos, también el arrastre de piedras, palos, entre otros.
En la figura 2.6, se observa la ubicación de la Captación y la Planta de Tratamiento
respecto de la ciudad de Santo Domingo de los Colorados:
FIGURA 2.6 Ubicación de Captación y Planta de Tratamiento
Fuente: EPMAPA-SD (2015)
En el año 2003 se instaló la tubería de PVC de 630 mm de diámetro, 12 km de
longitud, desde la captación del Lelia hasta la planta para transportar 450 l/s, esta línea tiene
dos válvulas de regulación de caudal, una a la salida de la captación y otra al ingreso a la
planta.
19
En el año 2013, y 2014, se instaló una línea de 730 mm de diámetro en hierro dúctil,
con una capacidad de conducción de 800 l/s.
Se tiene una cámara de válvulas que permite la salida de dos líneas de conducción
hacia la planta de tratamiento en una diferencia de altitud de 70 m y una longitud aproximada
de 12 Km para las dos. Las líneas tienen las siguientes características:
TABLA 2.3 Tubería de Ingreso a la Planta de Tratamiento
Diámetro Caudal
(mm) (l/s)
PVC 630 470
HIERRO
DÚCTIL730 800
Material
Fuente: Autor. (2016)
En la figura 2.7 se observa la distribución de las dos tuberías de ingreso que conducen
el agua cruda a la Planta de Tratamiento desde la captación:
FIGURA 2.7 Diagrama Unifilar (Tuberías de Ingreso a la Planta de Tratamiento)
Fuente: Autor. (2016)
20
2.2. MEZCLA RÁPIDA
El canal de mezcla rápida tiene las siguientes dimensiones, 13.80 m de longitud, 1.00
m de alto y 0.50 m de ancho, en este se ubican dos resaltos de agua que permiten la
aplicación del modificador de pH (cal), coagulante y polímero más adelante. Luego del canal
de mezcla rápida el agua coagulada es llevada hasta el ingreso del floculador.
La planta se la hace trabajar por sobre su capacidad máxima de 300 l/s, llegando a
tratarse hasta caudales de 480 l/s, razón por la cual se producen desbordes de agua coagulada
desde el canal de mezcla rápida hacia el floculador, para evitar el desborde los operadores
colocan bloques en las paredes del canal, así se observan fuertes cambios en la velocidad de
flujo en el tramo comprendido entre la aplicación del coagulante y la entrada al floculador,
perjudiciales para la formación del microflóculo.
FIGURA 2.8 Mezcla Rápida, Dosificación Coagulante
Fuente: Autor. (2016)
FIGURA 2.9 Canal de Mezcla Rápida
Fuente: Autor. (2016)
21
2.2.1. Dosificación de Químicos
La aplicación del coagulante se lo realiza, sin dilución previa en el segundo resalto del
canal de mezcla rápida y se lo aplica en forma de chorro directamente con manguera, desde
los contenedores de PAC en el canal de mezcla rápida. El punto de aplicación del floculante
se realiza directamente, aproximadamente al finalizar el primer tramo del floculador.
FIGURA 2.10 Aplicación de Coagulante
Fuente: Autor. (2016)
Para el tratamiento del agua cruda se emplean los siguientes insumos:
Coagulante: Policloruro de aluminio (PAC).
Floculante: Polyacrylamida (Riandi); floculante aniónico, Polichem PX.
Actualmente solo está operativo un tanque de preparación de polímero, los demás
equipos e instalaciones están obsoletas.
FIGURA 2.11 Área Dosificación de Químicos
Fuente: Autor. (2016)
22
2.2.2. Canal de Filtración Directa
La Planta dispone de un canal para filtración directa de 28.3 m largo y 0.50 m de
ancho, mediante una compuerta de cierre manual, permite el paso del agua del canal de
mezcla rápida directamente a los filtros, sin pasar por el proceso de floculación y
sedimentación.
FIGURA 2.12 Canal de Filtración Directa
Fuente: Autor. (2016)
Este canal de acuerdo a referencias de los operadores funcionó anteriormente por
mantenimiento del floculador, actualmente la compuerta de entrada se encuentra en mal
estado y presenta un lado de su estructura fracturada.
FIGURA 2.13 Compuerta Canal de Filtración Directa
Fuente: Autor. (2016)
23
2.3. FLOCULACIÓN
El agua coagulada ingresa a un floculador hidráulico de flujo horizontal de 26.85 m de
largo, 18.85 m de ancho promedio y 1.42 m de altura para un volumen de 718.7 m³, que
dispone de tres tramos que generan diferentes gradientes de velocidad. Existe una compuerta
de accionamiento manual que permite el ingreso o corte de agua a la unidad.
FIGURA 2.14 Floculador
Fuente: Autor. (2016)
El primer tramo del floculador, tiene 17 canales, de 0.55 m de ancho medio y de 1.45
m de altura media. El segundo tramo tiene 10 canales, de 0.65 m de ancho y de 1.42 m de
altura media. El tercer tramo igualmente tiene 10 canales de 0.75 m de ancho y 1.24 m de
altura. Entre el séptimo y octavo canal del primer tramo, se realiza la aplicación del polímero
(floculante), que igualmente se lo hace con una manguera que viene directamente del tanque
de preparación de polímero.
El floculador dispone de dos válvulas de fondo de 300 mm de diámetro para evacuar
los lodos y agua de la unidad, una ubicada al costado norte del floculador y otra ubicada a la
salida del mismo.
La compuerta de ingreso al floculador debe ser cambiada ésta se encuentra en mal
estado. Cuando la turbiedad del agua cruda es baja, la planta trabaja por sobre su capacidad
máxima de 300 l/s, llegando a tratarse hasta caudales de 480 l/s, por este motivo los canales
del floculador trabajan ahogados, produciéndose fuertes cortocircuitos hidráulicos y
alterándose totalmente su tiempo de detención, funcionamiento y parámetros hidráulicos de la
unidad que afectan a la formación adecuada del floculo.
24
FIGURA 2.15 Canales del Floculador Ahogados
Fuente: Autor. (2016)
Se observa la presencia de algas en las paredes del floculador y se observa la
acumulación de aproximadamente 0.40 m de lodo (arcilla y limo) en los canales.
FIGURA 2.16 Acumulación de algas y lodos en los Canales del Floculador
Fuente: Autor. (2016)
2.4. SEDIMENTACIÓN
El agua floculada ingresa por un canal repartidor de 42 m de largo, 0.75 m de ancho y
2.10 m de altura a seis sedimentadores de alta tasa de placas inclinadas, los cuales tienen,
cada uno en planta, 2.30 m de ancho, 14.0 m de largo y 3.5 m de profundidad (sin considerar
la altura para lodos) para un volumen útil de 112.7 m³. El ingreso a cada sedimentador se
realiza por una compuerta de operación manual.
25
FIGURA 2.17 Sedimentadores
Fuente: Autor. (2016)
A fin de provocar la remoción de los flóculos, cada unidad, dispone de placas
inclinadas de madera, que es lo usual en sedimentadores de alta tasa, de 1.0 m de alto.
FIGURA 2.18 Placas de Madera en los Sedimentadores
Fuente: Autor. (2016)
El agua sedimentada se recolecta en dos canaletas que disponen de pequeños
vertederos triangulares de 14.00 m de largo y una canaleta transversal de 2.30 m largo y 0.30
m de ancho, para una longitud total de recolección de 32.60 m por cada sedimentador. El
agua sedimentada es recolectada en un canal repartidor transversal a los filtros.
26
Los lodos sedimentados se almacenan en el fondo en una tolva inclinada que permite
el almacenamiento de 48.30 m³ de lodos por cada sedimentador. Cada sedimentador dispone
de una válvula de compuerta de 300 mm de diámetro que permite la purga de lodos
acumulados de cada unidad, el operador tiene que ingresar a una galería subterránea donde se
ubican las válvulas de purga.
FIGURA 2.19 Válvula de Compuerta, purga de Lodos
Fuente: Autor. (2016)
Las compuertas de ingreso de agua floculada a cada uno de los seis sedimentadores se
encuentran en mal estado, razón por la cual no es factible su apertura o cierre, se encuentran
en una posición de apertura fija.
FIGURA 2.20 Compuertas de entrada a Sedimentadores
Fuente: Autor. (2016)
27
El agua floculada ingresa y cae en cascada al sedimentador lo que en forma segura
rompe el flóculo formado en el floculador malogrando todo el proceso de tratamiento previo
a la sedimentación y posterior a la misma. El hormigón de la losa de piso que permite la
fijación de la base soporte de las compuertas se encuentra dañado.
Se observa la acumulación excesiva de lodos en los sedimentadores, provocado por la
falta de purgas debido a la elevada turbiedad del agua cruda. La evacuación de los lodos se lo
hace cuando se da mantenimiento a la unidad y sus placas inclinadas. La falta de purgas de
lodos provoca el levantamiento del floculo que sale con el agua a las canaletas de recolección
para luego pasar a los filtros.
2.5. FILTRACIÓN
La planta de tratamiento cuenta con ocho filtros de dimensiones 3.60 m de ancho,
4.50 m de largo y 5.70 m de altura, para un área de 16.2 m² por filtro y de 129.60 m² en total.
FIGURA 2.21 Filtros
Fuente: Autor. (2016)
El agua que ingresa al filtro atraviesa el lecho filtrante y pasa a una cámara de
recolección a través del fondo falso constituido por vigas de hormigón que disponen de
perforaciones, de esta cámara el agua de cada filtro sale por un vertedero triangular y cae a un
canal de recolección de donde mediante una tubería el agua es llevada a la cisterna de agua
tratada.
Según versiones de los operadores de la Planta, años atrás la capa de arena fue retirada
debido que se presentaban carreras de filtración muy cortas y taponamiento de los filtros,
actualmente solo se observa la capa de grava o capa soporte para el lecho filtrante, en una
altura promedio de 35 a 40 cm.
28
El ingreso y salida del agua de lavado de cada unidad se realiza mediante una
compuerta de doble posición de accionamiento apertura-cierre. Para la recolección del agua
de lavado se tiene una canaleta en U de 0.60 m de ancho y 3.60 m de largo.
FIGURA 2.22 Acumulación de lodos en Filtros
Fuente: Autor. (2016)
En la figura 2.22, se observa como ingresa el agua a las unidades, debido a las altas
precipitaciones y clima en el que se encuentra, ocasionan que el agua presente turbiedades
bastante elevadas, razón por la cual las unidades no funcionan correctamente.
A pesar de que solo se tiene la capa de grava o capa soporte en todos los filtros, aún
después de lavados, sobre la capa de grava se tiene la presencia de una capa compactada de
lodo (arcilla y limo) de un espesor aproximado de 0.05 a 0.10 m.
FIGURA 2.23 Válvula de Compuerta para desagüe de Filtros
Fuente: Autor. (2016)
29
Como se indica en la Figura 2.23, para realizar el drenaje total del cajón del filtro,
cada unidad cada unidad dispone de una válvula de compuerta, las mismas que se encuentran
dañadas y no están funcionando correctamente.
Las tapas de las bocas de visita de los filtros, se encuentran corroídas conjuntamente
con las bisagras que se encuentran dañadas.
FIGURA 2.24 Bocas de Visita Filtros
Fuente: Autor. (2016)
En la galería donde se ubican los vertederos, se han presentado inundaciones, lo que
motivó a cerrar con mampostería, parcialmente las puertas de ingreso a fin de evitar la salida
del agua hacia el exterior. De igual modo se han presentado desbordes en el tanque de agua
tratada.
FIGURA 2.25 Galería de Vertederos Filtros
Fuente: Autor. (2016)
30
2.6. DESINFECCIÓN
Para la desinfección del agua filtrada se utiliza cloro-gas, para su aplicación se
dispone de un sistema de dosificación que comprende:
Un dosificador de vacío.
Una bomba que lleva agua para el dosificador.
Dos plataformas con sensores de peso y monitores digitales para los contenedores de
cloro y gas.
Un tecle que permite el izado y traslado de los contenedores.
Un colector de gas con tuberías, válvulas y accesorios de conexión a los contenedores.
Una tubería que lleva la solución de cloro y agua al tanque de agua tratada de la
planta.
FIGURA 2.26 Desinfección
Fuente: Autor. (2016)
El sistema cuenta con dos colectores de gas para dos contenedores, dos reguladores,
dos secadores de gas, un medidor de cloro residual, un sistema de dosificación automática de
cloro-gas, un cambiador automático y un rotámetro manual.
Se tiene un tanque de contacto que interiormente tiene 5.30 m de ancho, una longitud
de 10.65 m y una altura de agua de 3 m, en cuyo interior se tiene tabiques intermedios
formando canales de 0.90 m de ancho, para obtener el tiempo de contacto, a la salida se tiene
un vertedero.
Se observa que las válvulas de extracción de cloro-gas y las válvulas de cierre del
colector de gas presentan marcas de corrosión.
31
El personal de la Planta, opera en forma manual el sistema de cloración, pese a que los
componentes de este sistema permitirían su operación automática. No se cuenta con:
procedimientos, equipos de respiración autónoma, trajes de protección química y kit de
emergencia. La cámara de dosificación de cloro-gas está ventilada naturalmente y cuenta con
un monorriel para el izado de los contenedores de cloro-gas.
No está calibrada la balanza para el pesaje del cloro, existe oxidación en los
accesorios de acero, se requiere de mantenimiento en las tuberías y no existen cuñas para
sujetar o asegurar los cilindros de cloro, lo cual es un peligro en caso de cualquier
movimiento.
Cámara de Bombas y Tanque de Agua Tratada
El agua filtrada se almacena en un tanque que tiene 4.5 m de ancho, 3.6 m de largo y
4.0 m de altura, con capacidad total de 65 m³, en este tanque se realiza la aplicación de la
solución de cloro y agua, mediante una bomba se da el servicio de llenado de tanqueros.
La cámara de bombas está conformada de los siguientes equipos:
Bomba para servicio de tanqueros.
Bomba para el llenado del tanque elevado de servicio interno.
Bomba para la inyección de agua en los dosificadores de cloro-gas.
FIGURA 2.27 Cámara de Bombas
Fuente: Autor. (2016)
32
CAPÍTULO III
3. EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO
3.1. MEZCLA RÁPIDA
La mezcla rápida se relaciona a las condiciones de intensidad de agitación (gradiente
de velocidad) y tiempo de retención que debe aplicarse al agua cruda al momento en que se
dosifica el coagulante, a fin de que la coagulación sea óptima de acuerdo al mecanismo de
coagulación predominante.
Por tanto, para que ocurra la reacción inmediata del coagulante con el agua es
necesario que el coagulante se mezcle lo más rápido posible con el agua (menos de 0.1 s), a fin
de provocar la desestabilización del coloide. Para cuando las condiciones del agua sean de
bajas turbiedades y se tenga la coagulación por barrido, la formación del hidróxido se
produce en un rango de 1 a 7 segundos, por tanto no es vital disponer de tiempos de
dispersión muy cortos y altas intensidades de mezcla. 13
Para determinación del comportamiento de la unidad de mezcla rápida se va a analizar
lo siguiente:
Determinación del tiempo de mezcla (tiempo de retención)
Determinación de la intensidad de la mezcla (gradiente de velocidad)
3.1.1. Parámetros Operativos
Los parámetros operativos de la mezcla rápida son la intensidad de agitación
(gradiente de velocidad) aplicada a la masa de agua, cuando esta atraviesa un canal,
compuerta, vertedero, orificio, etc., para dispersar al coagulante y el tiempo durante el cual
debe aplicarse esta agitación al agua.
El tiempo de retención es un parámetro que se determina con el propósito de medir la
rapidez o lentitud con la que ocurren las reacciones, en este caso de la mezcla rápida las
reacciones entre el agua cruda y el coagulante aplicado.
13 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual I: Teoría Tomo I.
Capítulo 5: Mezcla Rápida. pág. 227 (2004)
33
La magnitud de estos parámetros dependerá del tipo de coagulación que se va a
realizar: coagulación por adsorción, o coagulación por barrido.
La planta de tratamiento dispone de un canal de mezcla rápida en el cual se tienen dos
caídas de agua donde se genera un resalto hidráulico que causa un gradiente de velocidad, el
mismo que será evaluado para cada uno.
3.1.2. Gradiente de Velocidad y Tiempo de Retención
La determinación el tiempo real de mezcla rápida, se realizó mediante trazadores, para
ello se aplicó en forma instantánea una solución de cloruro de sodio en el canal de mezcla rápida
y mediante mediciones instantáneas con un conductivimetro.
Mediante cotas (nivelación) se obtuvo las pérdidas de carga, con lo cual y aplicando la
ecuación 3.1, se obtiene los tiempos reales de retención y gradientes de velocidad para los
resaltos No 1 y 2.
ECUACIÓN 3-1 Gradiente de Velocidad en Mezcla Rápida
Dónde:
G = Gradiente de Velocidad (s¯¹)
Ɣ= Peso Específico (kg/m³)
µ= Viscosidad (kg.s/m²)
H = perdida de carga (m)
TR = tiempo real de retención (s)
TABLA 3.1 Gradiente de Velocidad en Resalto 1
CAUDAL (m³/s) 0,39
TEMPERATURA (°C) 20,00
COTA MAYOR AGUA (m) 650,54
COTA MENOR AGUA (m) 650,00
PERDIDA DE CARGA Hf (m) 0,54
TIEMPO DE RETENCIÓN (s) 2,50
GRADIENTE DE VELOCIDAD (s¯¹) 1466,00
DATOS
Fuente: Autor. (2016)
34
TABLA 3.2 Gradiente de Velocidad en Resalto 2
CAUDAL (m³/s) 0,39
TEMPERATURA (°C) 20,00
COTA MAYOR AGUA (m) 650,00
COTA MENOR AGUA (m) 649,66
PERDIDA DE CARGA Hf (m) 0,34
TIEMPO DE RETENCIÓN (s) 1,80
GRADIENTE DE VELOCIDAD (s¯¹) 1367,00
DATOS
Fuente: Autor. (2016)
El tiempo de retención recomendado según bibliografía del CEPIS, para unidades de
mezcla rápida de tipo resalto hidráulico es de 1 a 7 segundos y la gradiente de velocidad es de
≈ 1000 (s¯¹)14, los valores se obtuvieron para un caudal de ingreso de 390 l/s, por tanto para el
caudal máximo de operación de la planta de 300 l/s, es de esperarse perdidas de carga
menores pero que generarían tiempos de retención y gradientes de velocidad dentro de los
rangos recomendados, en conclusión los parámetros hidráulicos de la mezcla rápida de la
planta no tienen observaciones.
3.1.3. Análisis de Resultados
Debe instalarse adecuadamente el piezómetro en el vertedero de la cámara de entrada,
con el fin de registrar alturas correctas con las que se obtiene el caudal de entrada.
Debe adecuarse una línea de agua de 12 mm de diámetro que permita aplicar un flujo
continuo de agua sobre la canaleta transversal a fin de que el coagulante sea
uniformemente diluido, antes de su aplicación al agua cruda.
El punto de aplicación del coagulante debe estar ubicado sobre la cresta del segundo
resalto hidráulico del canal de mezcla rápida, esto a fin de garantizar la adecuada mezcla
del coagulante.
Debe elevarse las paredes del canal de mezcla rápida en 0.25 m a fin de evitar los
desbordes de agua coagulada, la longitud de este canal es de 13.80 m.
A fin de que se pueda operar con filtración directa se debe reparar o cambiar la
compuerta de ingreso al canal de mezcla rápida.
14 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual III: Evaluación de
plantas de tecnología apropiada. Capítulo 2: Análisis de flujos y factores que determinan los periodos de
retención. pág. 111 (2005)
35
Se debe habilitar el canal de filtración directa, a fin de que el agua coagulada llegue hasta
los filtros directamente, se deben corregir las fallas que presenta en su estructura e
implementar una tubería de purga y drenaje con su respectiva válvula de compuerta.
3.2. FLOCULACIÓN
El proceso unitario de floculación tiene como finalidad favorecer la aglomeración de
las partículas coaguladas para formar flóculos. En este proceso una vez desestabilizados los
coloides (coagulación), se aplica una agitación prolongada (mezcla lenta) al agua para
favorecer la colisión y aglomeración de las partículas, sin romper los flóculos que se van
formando.
3.2.1. Parámetros Operativos
Un floculador tiene como función la formación de flóculos con determinadas
características de: peso, tamaño y consistencia, para lograrlo, debe trabajar bajo determinados
parámetros que influyen en este proceso, así:
3.2.1.1. Calidad de Agua
La coagulación y floculación son extremadamente sensibles a las características
fisicoquímicas del agua cruda, tales como la alcalinidad, el pH y la turbiedad.
3.2.1.2. Tiempo de Floculación
La velocidad de aglomeración de las partículas es proporcional al tiempo de
floculación. Para cada gradiente de velocidad, existe un tiempo óptimo de floculación que en
general está entre 20 y 40 minutos.15
El tiempo de floculación óptimo se determina mediante pruebas de tratabilidad a nivel
de laboratorio, debe considerarse que si en un floculador se tiene mayor o menor tiempo de
retención (floculación) al óptimo, la eficiencia de la floculación disminuye a medida que se
aleje del tiempo óptimo de floculación.
15 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual I: Teoría Tomo I.
Capítulo 5: Floculación. pág. 284 (2004)
36
3.2.1.3. Gradiente de Velocidad
La velocidad de aglomeración de las partículas se incrementa con el gradiente de
velocidad, pero a medida que los flóculos aumentan de tamaño, crecen también las fuerzas de
corte inducidas por el gradiente de velocidad, así los flóculos pueden crecer hasta un tamaño
máximo, por encima del cual las fuerzas de corte alcanzan una magnitud que los rompe o
destruye.
Para plantas de tratamiento, en general, los valores recomendados de gradientes de velocidad
para la floculación, se encuentran en el rango de 75 a 20 s¯¹.16
3.2.1.4. Variación del Caudal
Al incrementarse o disminuirse el caudal de operación que ingresa a un floculador se
modifican el tiempo de floculación y tiempos de residencia con lo que se altera la eficiencia
del proceso.
3.2.2. Tiempo de Retención e Intensidad de Floculación (Gradiente de Velocidad)
A continuación, se detallan las pruebas que se ejecutaron en la planta para evaluar las
características del proceso de floculación:
Tiempo de Floculación.
Intensidad de Floculación (Gradientes de Velocidad).
Para la determinación del tiempo real de floculación, se realizó una prueba de
evaluación con trazadores para un caudal de 261 l/s, para ello se aplicó en forma instantánea
una solución de cloruro de sodio en el canal de mezcla rápida y mediante mediciones
instantáneas de conductividad y el análisis respectivo.
En la tabla 3.3 se observa el resumen de los principales parámetros característicos
obtenidos en la prueba de trazadores.17
16 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual I: Teoría Tomo I.
Capítulo 6: Floculación. pág. 281 (2004)
17 Anexo 2: Pruebas con Trazadores
37
TABLA 3.3 Resumen resultados Prueba de Trazadores en Floculador
Parámetro Unidad Valor Descripción
ti minutos 38,00Tiempo inicial desde que se aplica trazador hasta que
aparece en el efluente.
t₁₀ minutos 38,00Tiempo correspondiente al paso del 10% de la
cantidad total del trazador
t₅₀ minutos 41,00Tiempo correspondiente al paso del 50% de la
cantidad total del trazador
TRH
experimentalminutos 41,00 Tiempo de retención hidráulico experimental
TRH teórico minutos 39,80 Tiempo de retención hidráulico teórico
t₉₀ minutos 42,50Tiempo correspondiente al paso del 90% de la
cantidad total del trazador
tf minutos 44,00Tiempo transcurre hasta que atraviesa la totalidad del
trazador al reactor
Co s/cm 93,30 Concentración inicial de trazador
Cp s/cm 2500,00 Concentración máxima de trazador
% P % 96,57 Porcentaje de flujo pistón
% M % 3,43 Porcentaje de flujo mezclado
% m % 1,48 Porcentaje de espacios muertos
Im % 1,12 Índice de Morrill
Fuente: Autor. (2016)
Los resultados obtenidos mediante las pruebas de trazadores, evidencian un buen
comportamiento hidráulico del floculador y son los que se esperan ante un buen
funcionamiento de este tipo de unidades, tal como un alto porcentaje de flujo pistón (96,6 %)
y bajo porcentaje de flujo mezclado (3,43 %) y una curva de salida del trazador que refleja un
comportamiento del flujo sin anomalías, zonas muertas (1,5 %) o cortocircuitos importantes.
Mediante nivelación, se obtuvieron las pérdidas de carga en cada uno de los tres
tramos del floculador, con lo cual, se obtuvo los tiempos de retención y gradientes de
velocidad respectivos. Aplicando un modelo matemático de cálculo, se obtuvieron los
resultados de las condiciones hidráulicas ajustadas al caudal de 300 l/s y a la geometría actual
del floculador, los resultados obtenidos se indican en la tabla 3.4.
38
TABLA 3.4 Geometría Actual del Floculador
0,300
15,10
10,30
10,30
0,350
0,305
0,300
1,45
1,42
1,24
18,65
18,85
19,10
0,100
2,00
9,81
20,00
0,013
tramo 1 tramo 2 tramo 3
317,10 188,49 185,40
tramo 1 tramo 2 tramo 3
0,86 0,98 1,00
tramo 1 tramo 2 tramo 3
0,591 0,693 0,806
tramo 1 tramo 2 tramo 3
17 10 10
tramo 1 tramo 2 tramo 3
3,491 3,593 3,706
tramo 1 tramo 2 tramo 3
0,887 1,039 1,210
tramo 1 tramo 2 tramo 3
11,75 7,93 8,80
tramo 1 tramo 2 tramo 3
0,212 0,095 0,089
tramo 1 tramo 2 tramo 3
0,246 0,274 0,270
tramo 1 tramo 2 tramo 3
0,0427 0,0167 0,0162
tramo 1 tramo 2 tramo 3
0,255 0,1115 0,1052
tramo 1 tramo 2 tramo 3
53 42 41
RADIO HIDRAULICO (m) = SECCION CANAL / PERÍMETRO
CANAL
PERDIDA CARGA CANALES (m) = (COEF RUGOCIDAD *
VELOCIDAD TRAMO / RADIO HIDRAULICO^0,667)² *
GRADIENTE DE VELOCIDAD (s¯¹) = √(PESO ESPECÍFICO/VISCOCIDAD)
* √(PERDIDA CARGA/TIEMPO RET)
DESARROLLO CANALES (m) = TIEMPO RET * VEL TRAMO
SECCION CANALES (m²) = CAUDAL / VEL TRAMO
ANCHO DE CANALES (m) = SECCION / ALTURA AGUA
ANCHO EN LAS VUELTAS (m) = 1,5 * ANCHO CANAL
NUMERO DE CANALES = DESARROLLO CANAL / LARGO TRAMO
ANCHO POR TRAMO (m) = NUMERO CANAL * ( ANCHO CANAL
+ ESPESOR LAMINA)
Hf VUELTAS (m) = (COEF VUELTAS*VELOCIDAD² /
2*GRAVEDAD) * NUM. CANALES
PERÍMETRO DE CANALES (m) = 2 * ALTURA AGUA + ANCHO
CANAL
LARGO DEL TRAMO 3 (m)
ESPESOR DE LAMINA (m)
COEF.K DE LAS VUELTAS
GRAVEDAD (m/s²)
TEMPERATURA (°C)
VEL. TRAMO 2 (cm/s)
DATOS:
CALCULOS:
PERDIDA TOTAL POR TRAMO (m) = Hf VUELTAS + PERDIDA
CARGA CANAL
TIEMPO RET. TR1 (min)
CAUDAL DE DISEÑO (m³/s)
TIEMPO RET. TR2 (min)
TIEMPO RET. TR3 (min)
VEL. TRAMO 1 (cm/s)
COEF. DE RUG. (n)
VEL. TRAMO 3 (cm/s)
ALTURA DE AGUA TRAMO 1 (m)
ALTURA DE AGUA TRAMO 2 (m)
ALTURA DE AGUA TRAMO 3 (m)
LARGO DEL TRAMO 1 (m)
LARGO DEL TRAMO 2 (m)
Fuente: Autor. (2016)
39
Las gradientes de velocidad reales con los que está trabajando la unidad, en cada
tramo, son de 53, 42 y 41 s¯¹, se observa que la gradiente no está adecuadamente distribuida
en los tres tramos, según bibliografía del CEPIS, el rango recomendado para la gradiente es
de 75 a 20 s¯¹, igualmente se determinó que el tiempo óptimo de floculación está en el rango
de 25 a 33 minutos18, valor menor al tiempo de retención obtenido mediante trazadores de 41
minutos, situación favorable para una acción de incremento del caudal al floculador.
En la tabla siguiente, se resume los resultados de las condiciones hidráulicas del
floculador, obtenidas con modelo matemático de cálculo para valores de caudal de 300 l/s y
320 l/s.
TABLA 3.5 Condiciones Hidráulicas Floculador
Tiempo
retenciónGradiente
Altura de
agua
Tiempo
retenciónGradiente
Altura de
agua
Tiempo
retenciónGradiente
Altura de
agua
(l/s) (min) (s-1
) (m) (min) (s-1
) (m) (min) (s-1
) (m) (min) (m)
300,00 15,10 53,00 1,45 10,30 42,00 1,42 10,30 41,00 1,24 36,00 1,37
320,00 15,10 53,00 1,65 10,30 42,00 1,62 10,30 41,00 1,40 36,00 1,56
CONDICIONES HIDRÁULICAS AJUSTADAS (Obtenidas con modelo matemático)
Caudal
TRAMO 1 TRAMO 2 TRAMO 3 Tiempo
retención
total
Altura
promedio
agua
Fuente: Autor. (2016)
En la tabla 3.5, se ha determinado que sería factible incrementar la actual capacidad
de la planta de 300 l/s a un caudal de 320 l/s, subiendo las paredes del floculador en 0.25 m,
esto sin variar la geometría en planta del floculador y sin variar el tiempo de retención y
gradientes de velocidad en cada uno de sus tres tramos.
3.2.3. Análisis de Resultados
Es factible incrementar la actual capacidad de la planta de 300 l/s a un caudal de 320 l/s,
subiendo las paredes del floculador en 0.25 m, esto sin variar la geometría en planta del
floculador y sin variar el tiempo de retención y gradientes de velocidad en cada uno de sus
tres tramos, con lo que se evitaría el ahogamiento de las pantallas del floculador cuando se
lo hace trabajar a caudales mayores a 300 l/s. El incremento en la altura de los tabiques del
floculador, en la altura indicada, no comprometería su estructura.
A fin de aliviar la carga de caudal al floculador, cuando la turbiedad del agua cruda es
baja, la planta podría tratar a su capacidad máxima de 300 l/s y desviar un excedente de
200 l/s por el canal de filtración directa.
18 Anexo 3: Pruebas de Tratabilidad
40
Es recomendable que, ante la presencia de turbiedades altas en el agua cruda, se programen
y ejecuten purgas más frecuentes del floculador, mediante las dos válvulas existentes, lo
que evitará la acumulación de lodos en esta unidad.
3.3. SEDIMENTACIÓN
El proceso unitario de sedimentación tiene como fin favorecer la remoción por efecto
de la gravedad de los flóculos, previamente formados en la floculación, y de partículas en
suspensión presentes en el agua.
3.3.1. Parámetros Operativos
Entre los siguientes factores más importantes que influyen en el proceso de
sedimentación, se tienen:
3.3.1.1. Calidad de agua floculada
La eficiencia de la sedimentación depende en buena parte de la calidad del agua cruda
y de la eficiencia de los procesos previos de coagulación y floculación lo que genera la
formación de un floc adecuado para su remoción, si el floc ha ser removido tiene
características livianas y pequeñas, la eficiencia de remoción de las partículas basada en
mediciones de turbiedad será baja.
3.3.1.2. Carga superficial
Es otro factor incidente en la eficiencia de remoción de un sedimentador. En la planta
se dispone de sedimentadores con placas inclinadas que normalmente se recomienda su
operación con cargas superficiales entre 120 y 180 m³/m²·día.19 La eficiencia de un
sedimentador disminuye a medida que se incrementa la carga superficial.
3.3.2. Tiempos de Retención y Carga Superficial
Para la determinación del tiempo real de sedimentación, se realizó una prueba de
evaluación con trazadores para un caudal de 300 l/s, para ello se aplicó en forma instantánea
19 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual I: Teoría Tomo II.
Capítulo 7: Sedimentación. pág. 48 (2004)
41
una solución de cloruro de sodio en el canal de ingreso a los sedimentadores y mediante
mediciones instantáneas de conductividad y el análisis respectivo, se determinó el tiempo real
de sedimentación y otros parámetros con las que está operando la unidad.
A continuación se presenta la tabla con el resumen de los principales parámetros
característicos obtenidos en la prueba de trazadores.20
TABLA 3.6 Resumen resultados Prueba de Trazadores en Sedimentador
Parámetro Unidad Valor Descripción
ti minutos 14,00Tiempo inicial desde que se aplica trazador hasta que
aparece en el efluente.
t₁₀ minutos 20,00Tiempo correspondiente al paso del 10% de la
cantidad total del trazador
t₅₀ minutos 35,00Tiempo correspondiente al paso del 50% de la
cantidad total del trazador
TRH
experimentalminutos 22,00 Tiempo de retención hidráulico experimental
TRH teórico minutos 40,30 Tiempo de retención hidráulico teórico
t₉₀ minutos 66,00Tiempo correspondiente al paso del 90% de la
cantidad total del trazador
tf minutos 93,00Tiempo transcurre hasta que atraviesa la totalidad del
trazador al reactor
Co s/cm 98,00 Concentración inicial de trazador
Cp s/cm 415,00 Concentración máxima de trazador
% P % 48,51 Porcentaje de flujo pistón
% M % 51,49 Porcentaje de flujo mezclado
% m % 3,07 Porcentaje de espacios muertos
Im % 3.30 Índice de Morrill
Fuente: Autor. (2016)
Como conclusiones de los resultados obtenidos en la prueba de trazadores, se tiene
que el sedimentador, presenta fenómenos que no deben presentarse en una unidad de
sedimentación:
El porcentaje de flujo pistón (48.5 %) y flujo mezclado (51.5 %) es casi similar,
cuando en un sedimentador lo mínimo recomendable es un 60 % de flujo pistón y 40
% de flujo mezclado.21
20 Anexo 2: Pruebas con Trazadores
21 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual III: Evaluación de
plantas de tecnología apropiada. Capítulo 2: Análisis de flujos y factores que determinan los periodos de
retención. pág. 84 (2005)
42
Se observa la presencia de cortocircuitos, ya que un 62 % del trazador pasa antes del
tiempo teórico de retención (40.30 min).
Se observa la presencia de un bajo porcentaje de espacios muertos (3.1 %).
La orientación de la curva del trazador hacia la izquierda manifiesta la presencia de
cortocircuitos que pueden deberse a una mala distribución del agua coagulada dentro
del sedimentador, o una de las razones se debe a que el agua coagulada está
ingresando a los sedimentadores por sobre la compuerta y no por la parte inferior.
En el cuadro siguiente se presentan los tiempos teóricos de retención y cargas
superficiales del sedimentador para diferentes caudales de tratamiento.
TABLA 3.7 Tiempos de Retención y Carga Superficial Sedimentadores
6
14,00 m
2,30 m
3,50 m
(l/s) m² m² (m³/m²·día) cm/s m³ min min (m³/m²·día)
280 125 0,14 40,25 -
300 134 0,16 37,57 22,00
320 143 0,17 35,22 -
Numero de Unidades:
Dimensiones:
193,232,20
t retención
teórico
t retención
trazador
Carga
Superficial
113
Velocidad de
Sedimentación
Rango
Recomendado
Volumen Útil
Sedimentación
120-180
Longitud util=
Ancho util=
Altura util=
Área Total de
SedimentaciónQ
Área
Sedimentable
Fuente: Autor. (2016)
Se obtiene que aun para un caudal de tratamiento de 320 l/s la carga superficial de
sedimentación, en estas condiciones es de 143 m³/m²·día.
3.3.3. Gradiente de velocidad en compuerta de entrada
Como ya se dejó indicado, es necesario el cambio de las compuertas de ingreso al
sedimentador, las dimensiones de las aberturas de ingreso son de 2.20 m de alto y 0.80 m de
ancho,
ECUACIÓN 3-2 Gradiente de Velocidad Compuerta Sedimentador
43
Dónde:
G = Gradiente de Velocidad (s¯¹)
n = Coeficiente de rugosidad
Ɣ= Peso Específico (kg/m³)
µ= Viscosidad (kg.s/m²)
RH = Radio hidráulico (m)
V = velocidad (m/s)
TABLA 3.8 Gradientes de Velocidad
CAUDAL DE DISEÑO (m³/s) 0,075
TEMPERATURA (°C) 20,0
ALTURA (m) 0,50
ANCHO (m) 0,80
COEFICIENTE DE RUGOSIDAD (n) 0,013
AREA MOJADA (m²) 0,400
PERIMETRO MOJADO (m) 2,600
RADIO HIDRAULICO (cm) 0,154
VELOCIDAD (m/s) 0,188
GRADIENTE DE VELOCIDAD (s¯¹) 12,31
DATOS
Fuente: Autor. (2016)
El caudal de 75 l/s, corresponde al caudal para un sedimentador, si son 6
sedimentadores, el caudal total de sedimentación con el que se realizó la presente evaluación
de esta unidad corresponde a 450 l/s.
El gradiente de velocidad obtenido en la compuerta de entrada a cada sedimentador es
igual a 12.31 s-1, el CEPIS recomienda que este valor no sea mayor a 15 s-1.22
3.3.4. Recolección del agua sedimentada
A fin de evitar corrientes ascendentes altas hacia los vertederos de salida, se
recomienda que las tasas o cargas lineales de recolección del agua sedimentada, estén en el
rango de 1.3 a 3.0 l/s·m23; aplicando estos valores para la planta y considerando que la
22 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual III: Evaluación de
plantas de tecnología apropiada. Capítulo 3: Evaluación de plantas convencionales y de tecnología apropiada.
pág. 158 (2005)
23 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual III: Evaluación de
plantas de tecnología apropiada. Capítulo 3: Evaluación de plantas convencionales y de tecnología apropiada.
pág. 141 (2005)
44
longitud de recolección es de 32.6 m por cada sedimentador, se tiene que el caudal máximo
de recolección a la salida de los sedimentadores, con los vertederos actuales, es de 97.8 l/s
que equivale a 587 l/s en total para la planta. Si a los floculadores ingresaría 320 l/s, la tasa de
recolección es de 1.63 l/s·m, valor que está dentro del rango antes indicado.
3.3.5. Análisis de Resultados
Se debe realizar, implementar y controlar una programación para la purga diaria de los
sedimentadores en función de la calidad del agua cruda que ingresa al tratamiento.
A fin de facilitar a los operadores la operación de drenaje de lodos de los
sedimentadores, se debe modificar el mecanismo de apertura de las válvulas de purga,
actualmente el operador tiene que bajar a la cámara de válvulas de los sedimentadores
para realizar esta operación, debido a las molestias y peligro que esto implica, las purgas
no se ejecutan, con lo cual el lodo se acumula y consolida en los sedimentadores,
restando volumen útil a la unidad.
Los resultados de la evaluación del sedimentador se concluye que la eficiencia de
remoción de estas unidades es alta y permitiría el incremento del caudal de tratamiento
hasta 320 l/s, para una carga superficial de 143 m3/m2día, este valor está dentro del
rango recomendado de 120 a 180 m³/m²·día.
Se recomienda que al realizar el cambio de las compuertas de ingreso al sedimentador,
en su fabricación se considere que el marco pueda sobresalir por encima del nivel de la
losa peatonal, esto a fin de permitir que la altura mínima del perímetro mojado de la
compuerta sea de 1.80 m, con lo que se aseguraría el gradiente adecuado que recomienda
el CEPIS (menor a 15 s-1), para no romper el floculo al ingreso del sedimentador y que el
ingreso del agua floculada se haga en su totalidad por la parte inferior de la compuerta.
Se debe proceder al reemplazo de algunas placas de madera que se hallan pandeadas.
La carga de recolección de los vertederos de recolección del agua sedimentada de la
planta de tratamiento, para un caudal de 320 l/s es de 1.63 l/sm, valor que está dentro del
rango recomendado para este componente por el CEPIS.
45
3.4. FILTRACIÓN
La filtración es un proceso físico que se fundamenta en el paso del agua a través de un
medio poroso, el cual retendrá las partículas en suspensión y otras impurezas, incluyendo los
flóculos que contiene el agua sedimentada, las partículas pueden incluir limo, arcilla, entre
otras, así como una amplia gama de microorganismos como la Giardia y Cryptosporidium.
Un filtro adecuadamente diseñado, en buenas condiciones físicas y operacionales, que
además es operado conjuntamente con una óptima coagulación, floculación y sedimentación,
asegurará el tratamiento adecuado del agua cruda.
3.4.1. Información General de Filtros
TABLA 3.9 Información Filtros
Número de unidades 8
Tipo de filtro De tasa constante y nivel variable
Dimensiones totales del cajón del filtro 4,5 m x 3,6 m x 5,7 m
Dimensiones de cada filtro 4,5 m x 3,6 m
Área total de filtración (8 unidades) 129,60 m2
Área por filtro 16,20 m2
Tipo de fondo falso Vigas triangulares perforadas
Tasa de filtración con caudal de diseño (m3/m
2·d) 187
Caudal de filtración por unidad (l/s) 37,5
Caudal de filtración total (l/s) 300
Sistema de lavado Autolavado
Número de canaletas por filtro 1
DATOS GENERALES
SISTEMA DE LAVADO
Fuente: Autor. (2016)
3.4.2. Parámetros Operativos
A continuación, se describen los ensayos de evaluación realizados para determinar los
parámetros operativos que permitirán determinar el rendimiento y condiciones de los filtros
de la planta, a saber: velocidad y caudal de filtración, velocidad de lavado y tiempo óptimo de
lavado, lecho filtrante. Para cada variable evaluada, se indicará los resultados y criterios
referenciales con los cuales se realizó la evaluación.
46
3.4.2.1. Velocidad y Caudal de Filtración (Tasa de filtración)
El valor de la tasa de filtración con la que operará un filtro, tiene que considerar la
granulometría del medio filtrante, la calidad del agua que ingresará al filtrado (sedimentada)
y el tipo de pre-tratamiento aplicado. El uso de tasas de filtración más elevadas disminuye la
carrera del filtro en forma inversamente proporcional a la tasa.
Para plantas de tratamiento de agua que traten aguas superficiales de baja calidad o
que tengan controles de operación limitados o poco prolijos y personal no calificado, un
criterio de selección bastante acertado, es el seleccionar tasas de filtración menores a 234
m3/m2·día.24
En los casos en los que se aplique filtración directa, a fin de preservar los filtros ante
una operación o mantenimiento no adecuados, es recomendable que se apliquen tasas de
filtración de 120 a 160 m3/m2·día para el caso de filtros de capa de arena únicamente y de 180
a 240 m3/m2·día en el caso de filtros de lecho doble.25
En la tabla 3.10, se presentan las tasas de filtración, comúnmente empleadas de
acuerdo al nivel de operación y mantenimiento existente en una planta.
TABLA 3.10. Tasas Usuales de Filtración en función del nivel de operación
Tasa de filtración
(m³/m²•día)
a)
De agua decantada, en medio filtrante único de
arena con tamaño efectivo (T.E.) de 0,50 a 0,60
mm y espesor alrededor de 0,80 metros.
120 - 150
b)
De agua foculada o prefloculada, en medio
filtrante grueso y único, con espesor superior a un
metro y uso de polímero como auxiliar. (filtración
directa)
240 - 360
c)
De agua decantada en medio filtrante doble, con
espesor total inferior a 0,80 metros y buen nivel
de operación y mantenimiento.
240 - 360
Filtración rápida descendente con tasa declinante
Discriminación
Fuente: Tratamiento de agua para consumo humano, Evaluación de plantas de tecnología apropiada, Lima
(2005)
24 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual III: Evaluación de
plantas de tecnología apropiada. Capítulo 1: Inspección inicial. pág. 11 (2005)
25 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual II: Diseño de pantas
de tecnología apropiada. Capítulo 5: Baría d filtros de tasa declinante y lavado mutuo. pág. 226 (2004)
47
En la tabla 3.11, se indican las tasas de filtración teóricas calculadas para diferentes
caudales de tratamiento.
TABLA 3.11 Tasas de Filtración Planta de Tratamiento Convencional
8
4,50 m
3,60 m
4,15 m
(l/s) m² m² (m³/m²·día) cm/s (m³/m²·día)
280 187 0,22
300 200 0,23
320 213 0,25
16,20 129,6
Longitud util=
Ancho util=
Altura util=
QÁrea
Filtrante
Área Total de
Filtración
Tasa de
Filtración
Velocidad de
Filtración
Numero de Unidades:
Dimensiones:
Rango
Recomendado
234
Fuente: Autor. (2016)
Para un caudal de 320 l/s, corresponde una tasa de filtración de 213 m3/m2·día, valor
que puede llegarse a obtener y mantener en forma continua en la planta, considerando que se
debe repotenciar y mejorar su operación con un mantenimiento adecuado. Si consideramos
que la filtración directa puede aplicarse en las épocas de verano, el lecho filtrante tiene que
prever estas condiciones operativas, es importante no sobrepasar el valor de la tasa de 234
m3/m2·día. Se tomará como representativos los filtros #2 y #3, teniendo presente que los 8
filtros tienen las mismas dimensiones y cuentan con las mismas características de operación,
los resultados para obtener los tiempos de filtración se presentan en la tabla siguiente:
TABLA 3.12 Tiempos de Filtración
Acumulado Intervalo Acumulado Intervalo
(cm) (m) (s) (s) (s) (s)
0 0 0 0 0 0
10 0,1 18 18 69 69
20 0,1 37 19 137 68
30 0,1 57 20 205 68
40 0,1 77 20 275 70
16,20
0,15
126,00
23,60
Filotro lavado
Área del filtro m²
Filtro 3
Tiempos medidos (s)
Intervalo de descensoAltura
30,00 68,75Tiempo medio de descenso / 10 cm (s)
Velocidad media de filtración (cm/s)
Tasa o Velocidad media de filtración (m³/m²•día)
Caudal de filtración (l/s)
Observaciones:
Filtro 2
0,30
288,00
54,00
Filotro lavado
Fuente: Autor. (2016)
48
Las velocidades de filtración determinadas en las pruebas presentan resultados muy
diferentes entre sí, así para el filtro #2, se tiene una velocidad de filtración de 0.30 cm/s
equivalente a 288 m3/m2·día y para el filtro #3 de 0.15 cm/s, que equivale a 126 m3/m2·día,
para un caudal de filtración de 54 l/s/filtro y 23.6 l/s/filtro respectivamente, conviene indicar
que la prueba se realizó con los filtros lavados.
3.4.3. Velocidad de Lavado
No existe información, instrucciones, criterios o disposiciones para el personal de
operación y mantenimiento, respecto a la forma de operar y controlar los filtros, criterios para
ponerlos y sacarlos de operación, procedimiento para el lavado, duración y etapas del lavado,
entre otros, igualmente no existen registros de operación del proceso de filtración.
La velocidad o tasa de lavado, se determinará conociendo el área del filtro y el caudal
de lavado, registrado en un medidor de flujo, de la siguiente forma:
ECUACIÓN 3-3 Velocidad de Lavado Filtros
VL = QL / AF
Donde:
VL = Velocidad de lavado o tasa de lavado (cm/s) o (m3/m2·día)
QL = Caudal de lavado (m3/día)
AF = Área transversal del filtro (m2)
A fin de tener valores referenciales de la velocidad de lavado que nos permitan
analizar y evaluar los resultados obtenidos en las pruebas de lavado, este valor debe estar en
el rango de 0.70 a 1.0 m/min (1.17 a 1.67 cm/s) para filtros de flujo descendente, con este
rango de velocidad el lecho filtrante debe tener una expansión promedio de 25 % y 30 %.26
En el cuadro siguiente se indican los resultados obtenidos en las pruebas de velocidad
y caudal de lavado.
Se tomará como representativos los filtros #1 y #4, teniendo presente que los 8 filtros
tienen las mismas dimensiones y cuentan con las mismas características de operación, los
resultados para obtener la velocidad de lavado se presentan en la tabla 3.13:
26 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual II: Diseño de pantas
de tecnología apropiada. Capítulo 5: Baría d filtros de tasa declinante y lavado mutuo. pág. 199 (2004)
49
TABLA 3.13 Velocidad de Lavado
Altura Tiempo Altura Tiempo
(cm) (s) (cm/s) (cm) (s) (cm/s)
10 7,2 1,39 10 6,5 1,54
10 7,1 1,41 10 6,6 1,52
10 7,25 1,38 10 6,5 1,54
10 7,5 1,33 10 6,4 1,56
1,38 1,54
16,2 16,2
15 15
223 249
0,207 0,23
201 224
No registra No registra
343 407
Carrera de filtración (h)
Caudal en planta
Velocidad promedio de lavado (cm/s)
Área del filtro (m²)
Tiempo de retrolavado (s)
Caudal de lavado en la prueba (l/s)
Tasa de lavado (m³/m²·día)
Volumen de lavado (m³)
Tiempo de retrolavado (s)
Caudal de lavado en la prueba (l/s)
Tasa de lavado (m³/m²·día)
Volumen de lavado (m³)
Carrera de filtración (h)
Caudal en planta
Filtro 1
Ascenso de nivel
Velocidad promedio de lavado (cm/s)
Área del filtro (m²)
Velocidad de lavado
Filtro 4
Ascenso de nivelVelocidad de lavado
Fuente: Autor. (2016)
La velocidad de lavado obtenida en las pruebas es de 1.38 y 1.54 cm/s, valor que se
ubica dentro del rango recomendado por el CEPIS. Las pruebas permiten determinar que el
volumen promedio de agua necesario o gastado en cada lavado está en alrededor de 200
m3/lavado, para un tiempo de lavado superficial de 15 minutos.
Si se asume una calidad de agua cruda desfavorable que demande que todos los filtros
se laven durante un día, el volumen total necesario de lavado será de 1600 m3/día, lo que
equivale a un caudal de 18.5 l/s necesarios para el lavado, habrá que necesariamente asignar
este caudal de la producción, incluso en situaciones de demanda alta y evitar dar
disposiciones de no lavar los filtros a fin de satisfacer la demanda de la población, este
aspecto atenta contra las condiciones del lecho filtrante que acumula sólidos que luego son
difíciles de eliminar en el lavado.
3.4.4. Tiempo Óptimo de Lavado
El tiempo de duración del lavado, esta relacionando directamente con el volumen total
empleado para lavar el filtro, al extenderse la duración del retrolavado, se removerá una
cantidad mayor de suciedad del medio filtrante, sin embargo, es posible que se obtenga un
lecho filtrante demasiado limpio a costa de utilizar un alto volumen de agua de lavado y
tiempos de lavado demasiado largos, lo que representa un mayor costo por la utilización de
volúmenes de agua que podrían ser enviados a la distribución.
El tiempo que determine la duración del retrolavado del filtro, debe estar basado en
pruebas que determinen el “tiempo óptimo de lavado”, que consiste en medir a intervalos de
tiempo la turbiedad del agua de lavado que sale por las canaletas de recolección.
50
TABLA 3.14 Tiempo Óptimo de Lavado
TiempoTurbiedad
del agua
(min) (NTU)
1 250,00
2 120,00
3 123,00
4 85,10
5 80,50
6 61,40
7 64,70
8 60,70
9 33,00
10 28,20
11 23,10
12 16,50
13 15,20
14 10,50
15 11,10
16 11,50
17 7,43
18 8,81
19 11,20
20 7,51
21 10,40
22 6,76
Agua Filtrada 4,11
PRUEBA DE TIEMPO
ÓPTIMO DE LAVADO
DE FILTROS. Filtro N°3
Fuente: Autor. (2016)
Al graficar los valores de turbiedad del agua de lavado en función del tiempo, se
obtiene una curva que presenta valores elevados de turbiedad en los primeros minutos, que
incluso pueden ser mayores a 200 NTU y conforme avanza el tiempo de lavado la turbiedad
disminuye hasta llegar a un punto de inflexión de 11.10 NTU para 15 minutos, a partir de este
valor la turbiedad decrece a un valor de 6 NTU, para luego tomar una tendencia asintótica
conforme transcurre el tiempo de lavado.
51
GRAFICO 3.1 Tiempo Óptimo de Lavado
1 250,0
2 120,0
3 123,0
4 85,1
5 80,5
6 61,4
7 64,7
8 60,7
9 33,0
10 28,2
11 23,1
12 16,5
13 15,2
14 10,50
15 11,10
16 11,50
17 7,43
18 8,81
19 11,20
20 7,51
21 10,40
22 6,76
Agua filtrada 4,11
Tiempo
(min)
Turbiedad de agua
(NTU)
PRUEBA DE TIEMPO OPTIMO DE
LAVADO DE FILTROS PLANTA N° 1
Filtro N° 3
0
50
100
150
200
250
300
0 5 10 15 20 25
Turb
ied
ad (N
TU)
Tiempo (min)
Tiempo Optimo de Lavado Planta N°1 Filtro N°3
Fuente: Autor. (2016)
Como ya se indicó, los filtros no tienen lecho filtrante y solo se mantiene la capa
soporte de grava, la prueba de lavado indica que las turbiedades iniciales obtenidas no son
altas lo que corrobora que durante la carrera de filtración el filtro no retiene o remueve
turbiedad al contrario la turbiedad se incrementa, tal como se observa en el cuadro siguiente
correspondiente a los resultados de las pruebas de control en planta.
Conviene, recordar dos aspectos más importantes que determinan la eficiencia del
retrolavado que son la velocidad y duración del mismo, debido a la falta de lecho filtrante en
el estudio no se realizó la prueba de expansión del lecho filtrante y los resultados obtenidos
en las pruebas de velocidad de filtración, velocidad de lavado y tiempo optimo están sujetos a
la condicionante de que no existe el medio filtrante.
3.4.5. Lecho Filtrante
Debido a que los filtros de la planta no tienen el lecho filtrante, ya que solamente
cuentan con la capa de grava soporte, no se pueden realizar las pruebas o evaluar la
expansión del mismo. Siendo el lecho filtrante la parte más importante de esta unidad, ya que
es donde se realiza todo el proceso. Todos los demás componentes sirven de base para poder
operar y realizar el mantenimiento adecuado a las unidades de filtros.
3.4.6. Análisis de Resultados
Las comprobaciones realizadas en el presente estudio, determinan que los lechos
filtrantes de esta planta no existen, existe intermezcla de la capa de grava, no se tienen
52
las capas de arena y antracita, existe una capa de lodo, fuertemente consolidada con el
tiempo, que se encuentra en toda la capa soporte de grava y que persiste en la misma a
pesar de los lavados. Estas condiciones demandan la repotenciación urgente de los
filtros.
Es importante capacitar y adiestrar a los operadores en la forma de operar la planta con
filtración, esto permitirá garantizar la buena operación de los filtros cuando estos se
hayan cambiado su lecho filtrante.
De los resultados de control de calidad de los procesos de la planta, realizados en el
presente estudio, se determina que la eficiencia de los filtros es negativa, es decir no
remueven turbiedad al contrario la incrementan, esta condición amerita la rehabilitación
urgente del lecho filtrante y capa soporte de grava.
Se debe incluir en los trabajos de optimización de los filtros la limpieza del fondo falso y
su cámara, revisión y reparación de viguetas de hormigón, pintura del filtro, etc.
La velocidad de lavado obtenida en las pruebas es de 1.38 y 1.54 cm/s, valor que se ubica
dentro del rango recomendado por el CEPIS. Las pruebas permiten determinar que el
volumen promedio de agua necesario o gastado en cada lavado es de 200 m³/lavado, en
un tiempo de lavado superficial de 15 minutos que normalmente aplican los operadores.
Se debe considerar realizar el lavado de los filtros en diferentes días, con el fin de que no
haya deficiencia en la demanda, ya que el caudal necesario para lavar cada filtro es de
200 m3/día, el volumen total necesario de lavado será de 1600 m3/día (18.5 l/s).
En la galería donde se ubican los vertederos, se han presentado inundaciones, lo que
motivo a cerrar con mampostería parcialmente las puertas de ingreso, con el fin de evitar
la salida del agua hacia el exterior. Se recomienda implementar una tubería paralela a la
actual, que une el canal de recolección de agua filtrada y la cisterna de agua tratada.
Se debe implementar el medio filtrante en los filtros, a continuación, las características
que debe tener del Medio Filtrante:
53
Características de la capa soporte de grava:
En el cuadro siguiente, el CEPIS recomiéndalas características que debe tener la capa
soporte de grava:
TABLA 3.15 Capa soporte de grava para viguetas prefabricadas
Capa Espesor (cm) Tamaño
1 7,5 1/8" - 1/4"
2 7,5 1/4" - 1/2"
3 7,5 1/2" - 3/4"
4 10 3/4" - 1 1/2"
Fondo 12,5 1 1/2" - 2"
Total 45
Fuente: Tratamiento de agua para consumo humano, Diseño de plantas de tecnología apropiada, Lima (2004)
Características recomendadas para el medio filtrante:
Considerando las condiciones operativas de la planta, a continuación, se recomiendan las
características del lecho filtrante, con el fin de obtener tasas más altas de filtración, se
recomienda la instalación de un lecho doble de arena y antracita, en la tabla a
continuación se observa las características:
TABLA 3.16 Lecho Filtrante doble de arena y antracita
Características Arena Antracita
Espesor de la capa (m) 0,20 - 0,50 0,40 a 1,00
Tamaño efectivo (mm) 0,50 - 0,83 1,00 - 1,30
Coeficiente de uniformidad ≤ 1,50 ≤ 1,50
Tamaño máximo (mm) 1,41 2,38
Tamaño mínimo (mm) 0,42 0,70
Fuente: Tratamiento de agua para consumo humano, Diseño de plantas de tecnología apropiada, Lima
(2004)
3.5. DESINFECCIÓN
A fin de determinar la eficiencia de los procesos de tratamiento, se realizó en planta,
la evaluación de los parámetros básicos: color, turbiedad y cloro libre residual, las muestras
fueron tomadas en diferentes etapas de la producción de agua y del producto final de las
plantas.
A continuación, se detalla el método y equipo utilizado para determinar los
parámetros de evaluación:
54
TABLA 3.17 Parámetros Básicos
PARÁMETRO UNIDAD MÉTODO EQUIPO
Color UC Pt-Co SM 2120 B. Método de comparación visualComparador de color
ORBECO-HELLIGE
Turbiedad NTU SM 2130 B. Método NefelométricoTurbidímetro HACH
2100Q
Cloro libre residual mg/l SM 4500-Cl G. Método colorimétrico del DPDColorímetro LAMOTTE
1200
Fuente: Autor. (2016)
Los aspectos relevantes que se extraen de los muestreos de calidad y análisis
realizados se presentan a continuación:
3.5.1. Color
El color del agua cruda presentó un promedio de 293 UC Pt-Co, con un valor máximo
de 1000 UC Pt-Co y un valor mínimo de 20 UC Pt-Co, el agua sedimentada presentó un
promedio de 13 UC Pt-Co, con un valor máximo de 14 UC Pt-Co y un valor mínimo de 11
UC Pt-Co, el agua filtrada presentó un promedio de 14 UC Pt-Co, con un valor máximo de
19 UC Pt-Co y un valor mínimo de 9 UC Pt-Co y el agua tratada presentó un promedio de 14
UC Pt-Co, con un valor máximo de 15 UC Pt-Co y un valor mínimo de 10 UC Pt-Co.
TABLA 3.18 Color
CRUDA SEDIMENTADA FILTRADA TRATADA SEDIMENTACIÓN FILTACIÓN
01/04/2017 1000,00 14,00 19,00 15,00 98,60 -35,71
02/04/2017 100,00 11,00 9,00 10,00 89,00 18,18
15/04/2017 50,00 14,00 13,00 15,00 72,00 7,14
16/04/2017 20,00 14,00 13,00 15,00 30,00 7,14
PROMEDIO 293,00 13,00 14,00 14,00 72,40 -0,81
%REMOCIÓNFCHA
COLOR (UC Pt-Co)
Fuente: Autor. (2016)
De acuerdo a los resultados obtenidos en la tabla 3.19, el porcentaje de remoción
promedio en el proceso de sedimentación es de 74.40 % y en la filtración -0.81 % (el valor
negativo representa aumento del parámetro evaluado), evidenciándose remoción en los días
2, 15 y 16 de abril (promedio 10.82 %) y remoción nula e inclusive aumento de color el 01 de
abril, esto es debido a que, solo se tiene la capa de grava o capa soporte en todos los filtros y
sobre la capa de grava se tiene la presencia de una capa compactada de lodo (arcilla y limo).
55
TABLA 3.19 Porcentaje de Remoción de Color
CRUDA SEDIMENTADA FILTRADA TRATADA SEDIMENTACIÓN FILTACIÓN
01/04/2017 1000,00 14,00 19,00 15,00 98,60 -35,71
02/04/2017 100,00 11,00 9,00 10,00 89,00 18,18
15/04/2017 50,00 14,00 13,00 15,00 72,00 7,14
16/04/2017 20,00 14,00 13,00 15,00 30,00 7,14
PROMEDIO 293,00 13,00 14,00 14,00 72,40 -0,81
%REMOCIÓNFCHA
COLOR (UC Pt-Co)
Fuente: Autor. (2016)
Este parámetro presentó un índice de conformidad del 100 %, ya que el límite
máximo permitido es de 15 UC Pt-Co, respecto al cumplimiento de la NTE INEN 1108
Requisitos de Agua Potable vigente.
GRAFICO 3.2 Color
Fuente: Autor. (2016)
En el gráfico 3.3, se observa los valores de la prueba de Color de las muestras en
relación con la Norma INEN 1108.
GRAFICO 3.3 Color, Límite Máximo Norma INEN 1108
Fuente: Autor. (2016)
56
3.5.2. Turbiedad
La turbiedad del agua cruda presentó un promedio de 185.34 NTU, con un valor
máximo de 920.00 NTU y un valor mínimo de 21.60 NTU; el agua sedimentada presentó un
promedio de 9.45 NTU, con un valor máximo de 15.77 NTU y un valor mínimo de 5.04
NTU; el agua filtrada presentó un promedio de 9.68 NTU, con un valor máximo de 13.88
NTU y un valor mínimo de 5.26 NTU y el agua tratada presentó un promedio de 9.80 NTU,
con un valor máximo de 14.30 NTU y un valor mínimo de 5.45 NTU.
TABLA 3.20. Turbiedad
CRUDA SEDIMENATADA FILTRADA TRATADA SEDIMENACIÓN FILTRACIÓN
06/03/2017 33,20 5,30 5,26 5,76 84,00 0,80
31/03/2017 43,40 5,04 5,56 5,45 88,40 -10,30
01/04/2017 920,00 9,30 13,49 12,90 99,00 -45,10
02/04/2017 126,00 9,33 6,78 7,16 92,60 27,30
15/04/2017 32,50 12,86 13,05 14,30 60,40 -1,50
16/04/2017 21,60 12,00 12,34 11,41 44,40 -2,80
06/05/2017 174,00 15,77 13,88 13,80 90,90 12,00
07/05/2017 132,00 6,00 7,09 7,65 95,50 -18,20
PROMEDIO 185,34 9,45 9,86 9,80 81,91 -4,72
FECHATURBIEDAD (NTU) %REMOCIÓN
Fuente: Autor. (2016)
De acuerdo a los resultados obtenidos en la tabla 3.21, el porcentaje de remoción
promedio en el proceso de sedimentación es de 81.91% y en la filtración -4.72% (el valor
negativo representa aumento del parámetro evaluado), evidenciándose remoción únicamente
en los días 6 de marzo, 2 de abril y 6 de mayo (promedio 13.40%) y remoción nula e
inclusive aumento de turbiedad el resto de días de evaluación, esto es debido a que solo se
tiene la capa de grava o capa soporte en todos los filtros y sobre la capa de grava se tiene la
presencia de una capa compactada de lodo (arcilla y limo).
TABLA 3.21 Porcentaje de Remoción de Turbiedad
CRUDA SEDIMENATADA FILTRADA TRATADA SEDIMENACIÓN FILTRACIÓN
06/03/2017 33,20 5,30 5,26 5,76 84,00 0,80
31/03/2017 43,40 5,04 5,56 5,45 88,40 -10,30
01/04/2017 920,00 9,30 13,49 12,90 99,00 -45,10
02/04/2017 126,00 9,33 6,78 7,16 92,60 27,30
15/04/2017 32,50 12,86 13,05 14,30 60,40 -1,50
16/04/2017 21,60 12,00 12,34 11,41 44,40 -2,80
06/05/2017 174,00 15,77 13,88 13,80 90,90 12,00
07/05/2017 132,00 6,00 7,09 7,65 95,50 -18,20
PROMEDIO 185,34 9,45 9,86 9,80 81,91 -4,72
FECHATURBIEDAD (NTU) %REMOCIÓN
Fuente: Autor. (2016)
57
Este parámetro presentó un índice de conformidad del 0%, respecto al cumplimiento
de la NTE INEN 1108 Requisitos de Agua Potable vigente.
GRAFICO 3.4 Turbiedad
Fuente: Autor. (2016)
En el gráfico 3.5, se observa los valores de la prueba de Turbiedad de la muestra en
relación con la Norma INEN 1108.
GRAFICO 3.5 Turbiedad, Límite Máximo Norma INEN 1108
Fuente: Autor. (2016)
58
3.5.3. Cloro Libre Residual
El cloro libre residual del agua tratada, presentó un promedio de 1.53 mg/l, con un
valor máximo de 1.83 mg/l y un valor mínimo de 1.30 mg/l.
TABLA 3.22. Cloro Libre Residual
31/03/2017
01/04/2017
02/04/2017
15/04/2017
16/04/2017
06/05/2017
07/05/2017
PROMEDIO
FECHA
1,47
1,47
1,39
1,53
CLORO LIBRE RESIDUAL(mg/l)
TRATADA
1,50
1,83
1,73
1,30
Fuente: Autor. (2016)
Este parámetro presentó un índice de conformidad del 71.43%, respecto al
cumplimiento de la Norma INEN 1108 Requisitos de Agua Potable vigente.
GRAFICO 3.6 Cloro Libre Residual, Límite Máximo y Mínimo Norma INEN 1108
Fuente: Autor. (2016)
59
CAPÍTULO IV
4. ESTUDIOS PREVIOS PARA EL DISEÑO DEL PRE SEDIMENTADOR
Para realizar el diseño del pre sedimentador son necesarios los estudios que se
enumeran a continuación:
1. Granulometría
2. Prueba de Jarras
3. Pruebas de Sedimentabilidad
4. Pruebas de Velocidad de Sedimentación
Los estudios mencionados anteriormente, cada uno aporta datos de importancia para
el correcto diseño del pre sedimentador, es necesario que estos estudios se realicen en
muestras puntuales de agua que es tratada por la planta de tratamiento.
4.1. GRANULOMETRÍA
Para determinar la granulometría del sedimento que es transportado en el agua cruda
del Río Lelia, y que a su vez es ingresa a la captación, se tomó una muestra puntual de agua
cruda en los desarenadores, esta muestra presentó una turbiedad igual a 5940 NTU, esta
turbiedad corresponde a una condición máxima, presente en crecidas del Río Lelia. Con el fin
de identificar las partículas que son removidas por los desarenadores y las que llegan hasta la
planta de tratamiento.27
4.1.1. Sedimentos Totales
Analizamos todos los sedimentos que contiene la muestra tomada en los
desarenadores, partículas gruesas y finas. Las partículas finas corresponden al mayor
contenido de la muestra, estas partículas tienen características de limos y arcillas, en la tabla
4.1 se presenta la granulometría total de sedimentos.
27 Anexo 4: Ensayo de Granulometría
60
TABLA 4.1 Granulometría, Sedimentos Totales
Tamaño
(µm)
Sedimentos
(%)
Tamaño
(m)
Tamaño
(mm)
Sedimentos
Acumulados
(%)
Total Sedimentos
Acumulados
(%)
83,30 14,02 0,000083 0,08 14,02
166,70 39,62 0,000167 0,17 53,64
250,00 25,38 0,000250 0,25 79,02
333,30 10,75 0,000333 0,33 89,77
416,70 3,82 0,000417 0,42 93,59
500,00 1,36 0,000500 0,50 94,95
583,30 0,71 0,000583 0,58 95,66
666,70 0,36 0,000667 0,67 96,02
750,00 0,37 0,000750 0,75 96,39
833,30 0,32 0,000833 0,83 96,71
916,70 0,41 0,000917 0,92 97,12
1000,00 0,41 0,001000 1,00 97,53
1083,30 0,24 0,001083 1,08 97,77
1166,70 0,42 0,001167 1,17 98,19
1250,00 0,20 0,001250 1,25 98,39
1333,30 0,12 0,001333 1,33 98,51
1416,70 0,33 0,001417 1,42 98,84
1500,00 0,33 0,001500 1,50 99,17
1583,30 0,25 0,001583 1,58 99,42
1666,70 0,08 0,001667 1,67 99,50
1750,00 0,08 0,001750 1,75 99,58
1833,30 0,00 0,001833 1,83 99,58
1916,70 0,00 0,001917 1,92 99,58
2000,00 0,20 0,002000 2,00 99,78
2083,30 0,22 0,002083 2,08 100,00
TOTAL 100,00 27,08
Partículas removidas
DESARENADOR
79,02
Partículas que serán
removidas PRE
SEDIMENTADOR
20,98
Fuente: Autor. (2016)
Con los valores de la tabla 4.1, análisis granulométrico, se obtiene el gráfico a
continuación:
GRAFICO 4.1 Curva Granulométrica, Sedimentos Totales
Fuente: Autor. (2016)
61
En la tabla 4.1, se observa que el 20.98 % de las partículas corresponden a un
diámetro de partículas que son removidas en los desarenadores de la captación, y el 79.02 %
corresponde a partículas que llegan hasta la planta de tratamiento, estas partículas están
dentro del rango de diámetro que serán removidas en el pre-sedimentador.
Analizando el grafico 4.1 de la Curva Granulométrica de Sedimentos Totales, se
observa que el mayor porcentaje de sedimentos (79.02 %) corresponde a sedimentos finos, y
los sedimentos gruesos tienen un menor porcentaje (20.98 %), esto considerando como límite
que el diámetro de la partícula entre sedimentos gruesos y finos se encuentra en el valor de
0.20 mm.
4.1.2. Sedimentos Finos
Analizando únicamente el porcentaje de partículas finas de la tabla 4.1, corresponde al
79.02 %, estas partículas serán removidas por el pre sedimentador, considerando como un
100 % únicamente las partículas finas, se obtiene los valores a continuación:
TABLA 4.2 Granulometría Sedimentos Finos
Tamaño
(mm)
Sedimentos
Finos (%)
Sedimentos Finos
Acumulados (%)
0,08 17,74 17,74
0,17 50,14 67,88
0,25 32,12 100,00
Fuente: Autor. (2016)
Con los valores obtenidos en la tabla 4.2, se obtiene la curva granulométrica
únicamente de los sedimentos finos:
GRAFICO 4.2 Curva Granulométrica, Sedimentos Finos
Fuente: Autor. (2016)
62
Analizando el grafico 4.2 de la Curva Granulométrica de Sedimentos Finos, se realiza
con tres diámetros los mismos que son 0.08 mm, 0.17 mm, 0.25 mm respectivamente, sin
embargo cabe mencionar que el pre-sedimentador se recomienda diseñar para remover
partículas de un tamaño entre 0.05 mm y 0.20 mm.28
4.2. PRUEBA DE JARRAS
La prueba de jarras se realizó en dos muestras puntuales de agua cruda tomadas a la
salida de los desarenadores que se encuentran en la captación del Río Lelia, una muestra para
condiciones de turbiedad alta que es representativa de la temporada invernal y otra muestra
para condiciones de turbiedad baja que representa la temporada de verano.
Para cada muestra se realizaron dos pruebas de jarras, una aplicando coagulante y otra
sin aplicar coagulante.
Procedimiento de la prueba de jarras:
1. Se realiza la toma de muestras puntuales a la salida de los desarenadores que
están ubicados en la captación del Río Lelia, necesariamente un volumen de
agua superior a 12 litros.
2. Las muestras tomadas son transportadas al laboratorio, donde procedemos a
homogenizar la muestra.
3. Iniciamos la prueba de jarras para un volumen de 2 litros de la muestra
homogenizada, para condiciones sin aplicar coagulante, determinamos la
turbiedad con ayuda del turbidimetro y procedemos a registrar el valor
obtenido, para los tiempos establecidos de 5, 10, 20 y 30 min.
4. Para la prueba con aplicación de coagulante, preparamos la dosis de
coagulante que se aplicará a las 6 jarras de la prueba, para un volumen de 2
litros de la muestra homogenizada, las dosis son 2, 5, 10, 15, 20 y 25 mg/l
respectivamente, a continuación, vertemos el agua homogenizada en cada
jarra.
5. Procedemos a preparar el equipo para la prueba de jarras e ingresamos la
velocidad con la que se va a trabajar, una vez que se encienda el equipo,
28 OPS/CEPIS, Guía para el diseño de desarenadores y sedimentadores, Lima, Perú. pág. 4 (2005)
63
rápidamente colocamos la dosis correspondiente en cada jarra, esperamos 1
minuto de mezcla y procedemos apagar el equipo.
6. Una vez apagado el equipo, procedemos a registrar la turbiedad de cada jarra
con ayuda del turbidimetro, para los tiempos establecidos de 5, 10, 20 y 30
minutos.
7. Procedemos a tabular y graficar la información registrada.
Registro fotográfico:
FIGURA 4.1 Homogeneización del agua cruda
Fuente: Autor. (2016)
FIGURA 4.2 Equipo de Prueba de Jarras
Fuente: Autor. (2016)
64
4.2.1. Pruebas sin aplicar Coagulante
Estas pruebas se realizaron en las muestras de agua cruda que se homogenizó
previamente, sin aplicar coagulante.
4.2.1.1. Prueba de Jarras 1, turbiedad 2520 NTU
Para la muestra de agua cruda con una turbiedad de 2520 NTU, se obtuvieron los
siguientes resultados:
TABLA 4.3 Prueba de Jarras, muestra sin coagulante, turbiedad 2520 NTU
0 2520
5 2310
10 2170
20 1910
30 1720
Tiempo de
Sedimentación
(min)
Muestra sin
coagulante
(NTU)
PRUEBA DE JARRAS
Fuente: Autor. (2016)
Los resultados de la tabla 4.3 de la muestra de agua cruda con una turbiedad de 2520
NTU, permite obtener el grafico a continuación:
GRAFICO 4.3 Muestra sin Coagulante, Tiempo vs Turbiedad 2520 NTU
Fuente: Autor. (2016)
65
Analizando el gráfico 4.3, se determina lo siguiente, sin la aplicación de coagulante,
se reduce la turbiedad de la muestra, de un valor de 2520 NTU hasta un valor de 1720 NTU,
durante un periodo de 30 minutos se reduce un 32 % del contenido total de la muestra.
4.2.1.2. Prueba de Jarras 2, turbiedad 5940 NTU
Para la muestra de agua cruda con una turbiedad de 5940 NTU, se obtuvieron los
siguientes resultados:
TABLA 4.4 Prueba de Jarras, muestra sin coagulante, turbiedad 5940 NTU
0 5940
5 5420
10 4350
20 3600
30 2300
Tiempo de
Sedimentación
(min)
Muestra sin
coagulante
(NTU)
PRUEBA DE JARRAS
Fuente: Autor. (2016)
Los resultados de la tabla 4.4 de la muestra de agua cruda con una turbiedad de 5940
NTU, permite obtener el grafico a continuación:
GRAFICO 4.4 Muestra sin Coagulante, Tiempo vs Turbiedad 5940 NTU
Fuente: Autor. (2016)
66
Analizando el gráfico 4.4, se determina lo siguiente, sin la aplicación de coagulante,
se reduce la turbiedad de la muestra, de un valor de 5940 NTU hasta un valor de 2300 NTU,
durante un periodo de 30 minutos se reduce un 61 % del contenido total de la muestra.
4.2.2. Pruebas aplicando Coagulante
Las condiciones operativas que fueron tomadas para la prueba de jarras en muestras
con turbiedades de 2520 NTU y 5940 NTU, son las siguientes:
Mezcla rápida: 100 rpm durante 1 minuto
Utilizando como coagulante: PAC Riandi
Dosis de coagulante: variable entre 2 a 25 mg/l
TABLA 4.5 Coagulante
CoagulanteConcentración
(%)
Densidad
(g/ml)
PAC Riandi 0.8 1.250
Fuente: Autor. (2016)
Dosificación de PAC Riandi utilizada:
TABLA 4.6 Dosificación
JarraDosis
(mg/l)
1 2
2 5
3 10
4 15
5 20
6 25
Fuente: Autor. (2016)
4.2.2.1. Prueba de Jarras 1, turbiedad 2520 NTU
Para la prueba de jarras realizada en la muestra de agua cruda con una turbiedad de
2520 NTU, en la cual se aplicó coagulante, se obtuvieron los siguientes resultados:
67
TABLA 4.7 Prueba de Jarras, Turbiedad 2520 NTU
2 5 10 15 20 25
#1 #2 #3 #4 #5 #6
(min) (NTU) (NTU) (NTU) (NTU) (NTU) (NTU)
5 60 300 650 1140 1200 1220
10 58 250 591 938 1006 1078
20 58 224 533 720 834 860
30 56 152 517 713 801 815
PRUEBA DE JARRAS
Tiempo de
Sedimentación
Dosis (mg/l)
Número de Jarra
Fuente: Autor. (2016)
La prueba de jarras se realizó para diferentes tiempos de sedimentación, igual a 5 min,
10 min 20 min y 30 min; en cada jarra se utilizó dosificación igual a 2 mg/l para la jarra #1, 5
mg/l para la jarra #2, 10 mg/l para la jarra #3, 15 mg/l para la jarra #4, 20 mg/l para la jarra
#5 y 25 mg/l para la jarra #6.
Los resultados de la tabla 4.7 de la prueba de jarras realizada en la muestra de agua
cruda con una turbiedad de 2520 NTU, permiten obtener los gráficos a continuación:
GRAFICO 4.5 Dosis Óptima de Coagulante, Turbiedad 2520 NTU
Fuente: Autor. (2016)
Analizando el grafico 4.5, se determina que la dosis óptima de coagulante para todos
los tiempos de sedimentación corresponde a la dosificación de 2 mg/l, aplicada en la jarra 1.
68
GRAFICO 4.6 Tiempo Óptimo de Coagulación, Turbiedad 2520 NTU
Fuente: Autor. (2016)
Analizando el grafico 4.6, se determina el tiempo óptimo de coagulación, el mismo
que corresponde a 10 minutos, este periodo es el necesario para que se produzca la mayor
disminución de la turbiedad hasta 58 NTU, tiempos mayores no producen remociones
significativas de turbiedad.
4.2.2.2. Prueba de Jarras 2, turbiedad 5940 NTU
Para la prueba de jarras realizada en la muestra de agua cruda con una turbiedad de
5940 NTU, en la cual se aplicó coagulante, se obtuvieron los siguientes resultados:
TABLA 4.8 Prueba de Jarras, Turbiedad 5940 NTU
2 5 10 15 20 25
#1 #2 #3 #4 #5 #6
(min) (NTU) (NTU) (NTU) (NTU) (NTU) (NTU)
5 36 12 17 44 77 664
10 27 3 10 32 69 446
20 21 1 7 26 57 419
30 11 0 3 17 50 394
Tiempo de
Sedimentación
Dosis (mg/l)
PRUEBA DE JARRAS
Número de Jarra
Fuente: Autor. (2016)
69
La prueba de jarras se realizó para diferentes tiempos de sedimentación, igual a 5 min,
10 min 20 min y 30 min; en cada jarra se utilizó dosificación igual a 2 mg/l para la jarra #1, 5
mg/l para la jarra #2, 10 mg/l para la jarra #3, 15 mg/l para la jarra #4, 20 mg/l para la jarra
#5 y 25 mg/l para la jarra #6.
Los resultados obtenidos en la tabla 4.8 de la prueba de jarras realizada en la muestra
de agua cruda con una turbiedad de 5940 NTU, permiten obtener los grafico a continuación:
GRAFICO 4.7 Dosis Óptima de Coagulante, Turbiedad 5940 NTU
Fuente: Autor. (2016)
Analizando el gráfico 4.7, se determina que la dosis óptima de coagulante para todos
los tiempos de sedimentación corresponde a la dosificación de 5 mg/l, aplicada en la jarra 2.
GRAFICO 4.8 Tiempo Óptimo de Coagulación, Turbiedad 5940 NTU
Fuente: Autor. (2016)
70
Analizando el gráfico 4.8, se determina el tiempo óptimo de coagulación, el mismo
que corresponde a 10 minutos, este periodo es el necesario para que se produzca la mayor
disminución de la turbiedad hasta 3 NTU, tiempos mayores no producen remociones
significativas de turbiedad.
4.2.3. Remoción de Sedimentos
El análisis de remoción de sedimentos se realiza para la muestra con turbiedad de
5940 NTU, debido a que son condiciones climáticas de invierno, mediante la prueba de jarras
realizada, se determina que la aplicación de coagulante en dosis bajas son las más eficientes,
además se determinan los valores de remoción de sedimentos en función de la turbiedad total
y en función del volumen de lodos, a continuación los resultados:
TABLA 4.9 Remoción de Sedimentos (Turbiedad 5940 NTU)
V. Lodos Turb. V. Lodos Turb. V. Lodos Turb. #1 #2 #3 #1 #2 #3
(min) (ml/lodo) (NTU) (ml/lodo) (NTU) (ml/lodo) (NTU) (%) (%) (%) (%) (%) (%)
5 90 36 90 12 80 17 99,39 99,80 99,71 36 40 40
10 95 27 95 3 82 10 99,55 99,95 99,83 38 42 41
15 100 24 100 2 86 9 99,60 99,97 99,86 40 44 43
20 105 21 105 1 90 7 99,65 99,98 99,88 42 47 45
25 120 16 110 1 96 5 99,73 99,99 99,92 48 49 48
30 130 11 125 0 105 3 99,81 100,00 99,95 52 56 53
35 150 4 150 0 125 0 99,93 100,00 100,00 60 67 63
40 170 0 175 0 165 0 100,00 100,00 100,00 68 78 83
45 185 225 200 74 100 100
50 250 225 200 100 100 100
55 250 225 200 100 100 100
60 250 225 200 100 100 100
Tiempo de
Sedimentación
Dosis (mg/l)
Número de Jarra
REMOCIÓN en función
de TURBIEDAD
REMOCIÓN
en función del
VOLUMEN
DE LODOS#1 #2 #3
2 5 10
Fuente: Autor. (2016)
Los resultados obtenidos en la tabla 4.9, la remoción de sedimentos en función de la
turbiedad, que se realizó en la muestra de agua cruda con una turbiedad de 5940 NTU,
permite obtener el gráfico a continuación:
71
GRAFICO 4.9 Remoción de Sedimentos en función de la Turbiedad
Fuente: Autor. (2016)
Analizando el gráfico 4.9, se determina que el porcentaje de remoción de sedimentos
está en valores superiores al 90 % para las tres jarras.
La jarra #2 presenta la remoción más alta de turbiedad, desde un valor inicial del
99.80 %, en el tiempo transcurrido de 5 minutos hasta un valor final del 100 %, en un tiempo
transcurrido de 30 minutos, la dosificación aplicada a esta jarra corresponde a 5 mg/l.
Los resultados obtenidos en la tabla 4.9, la remoción de sedimentos en función del
Volumen de Lodos, que se realizó en la muestra de agua cruda con una turbiedad de 5940
NTU, permite obtener el gráfico a continuación:
GRAFICO 4.10 Remoción de Sedimentos en función del Volumen de Lodos
Fuente: Autor. (2016)
72
Analizando el gráfico 4.10, se determina que el porcentaje de remoción de sedimentos
está en valores superiores al 90 % para las tres jarras.
La jarra #2 presenta la remoción más alta de volumen de lodos, desde un valor inicial
del 40 %, en el tiempo transcurrido de 5 minutos hasta un valor final del 100 %, en un tiempo
transcurrido de 45 minutos, la dosificación aplicada a esta jarra corresponde a 5 mg/l
4.2.4. Eficiencias
La determinación de la eficiencia que produce la remoción de turbiedades, se realizó
bajo condiciones sin aplicar coagulante y aplicando coagulante, para las dos muestras con
turbiedades de 2520 NTU y 5940 NTU.
4.2.4.1. Eficiencias, Turbiedad 2520 NTU
La eficiencia obtenida para la muestra de agua con una turbiedad de 2520 NTU, se
obtuvieron los siguientes resultados:
TABLA 4.10 Eficiencias, muestra con coagulante, turbiedad 2520 NTU
#1 efic. #2 efic. #3 efic. #4 efic. #5 efic. #6 efic.
(min) (NTU) (%) (NTU) (%) (NTU) (%) (NTU) (%) (NTU) (%) (NTU) (%)
5 60 98% 300 88% 650 74% 1140 55% 1200 52% 1220 52%
10 58 98% 250 90% 591 77% 938 63% 1006 60% 1078 57%
20 58 98% 224 91% 533 79% 720 71% 834 67% 860 66%
30 56 98% 152 94% 517 79% 713 72% 801 68% 815 68%
Tiempo de
Sedimentación
Dosis (mg/l)
2 5 10 15 20 25
Número de Jarra
CON APLICACIÓN DE COAGULANTE
Fuente: Autor. (2016)
Analizando los valores de eficiencias de la muestra con coagulante, obtenidos en la
tabla 4.10, se determina que la jarra #1, presenta el mejor porcentaje de remoción de
sedimentos igual al 98 %, en el tiempo transcurrido de 5 minutos presenta una turbiedad de
60 NTU, para el tiempo transcurrido de 30 minutos alcanza un valor de turbiedad igual a 56
NTU, la dosificación aplicada a esta jarra corresponde a 2 mg/l.
73
TABLA 4.11 Eficiencias, muestra sin coagulante, turbiedad 2520 NTU
(min) (NTU) (%)
5 2310 8%
10 2170 14%
20 1910 24%
30 1720 32%
Tiempo de
Sedimentación
Muestra sin
aplicar
coagulante
Eficiencia
Fuente: Autor. (2016)
Analizando los valores de eficiencias de la muestra sin aplicar coagulante, obtenidos
en la tabla 4.11, se determina que la remoción de sedimentos es del 32 %, en el tiempo
transcurrido de 30 minutos.
4.2.4.2. Eficiencias, Turbiedad 5940 NTU
La eficiencia obtenida para la muestra de agua con una turbiedad de 5940 NTU, se
obtuvieron los siguientes resultados:
TABLA 4.12 Eficiencias, muestra con coagulante, turbiedad 5940 NTU
#1 efic. #2 efic. #3 efic. #4 efic. #5 efic. #6 efic.
(min) (NTU) (%) (NTU) (%) (NTU) (%) (NTU) (%) (NTU) (%) (NTU) (%)
5 36 99% 12 100% 17 100% 44 99% 77 99% 664 89%
10 27 100% 3 100% 10 100% 32 99% 69 99% 446 92%
20 21 100% 1 100% 7 100% 26 100% 57 99% 419 93%
30 11 100% 0 100% 3 100% 17 100% 50 99% 394 93%
10 15 20Tiempo de
Sedimentación Número de Jarra
Dosis (mg/l)
252 5
CON APLICACIÓN DE COAGULANTE
Fuente: Autor. (2016)
Analizando los valores de eficiencias de la muestra con coagulante, obtenidos en la
tabla 4.12, se determina que la jarra #2, presenta el mejor porcentaje de remoción de
sedimentos igual al 100 %, en el tiempo transcurrido de 5 minutos presenta una turbiedad de
12 NTU, para el tiempo transcurrido de 30 minutos alcanza turbiedad 0 NTU, la dosificación
aplicada a esta jarra corresponde a 5 mg/l.
74
TABLA 4.13 Eficiencias, muestra sin coagulante, turbiedad 5940 NTU
(min) (NTU) (%)
5 5420 9%
10 4350 27%
20 3600 39%
30 2300 61%
Muestra sin
aplicar
coagulante
Tiempo de
SedimentaciónEficiencia
Fuente: Autor. (2016)
Analizando los valores de eficiencias de la muestra sin aplicar coagulante, obtenidos
en la tabla 4.13, se determina que la remoción de sedimentos es del 61 %, en el tiempo
transcurrido de 30 minutos.
4.3. PRUEBAS DE SEDIMENTABILIDAD
El estudio de sedimentabilidad se realizó en dos muestras puntuales de agua cruda
tomadas a la salida de los desarenadores que se encuentran en la captación del Río Lelia, una
muestra para condiciones de turbiedad alta que es representativa de la temporada invernal y
otra muestra para condiciones de turbiedad baja que representa la temporada de verano.
Para cada muestra se realizaron dos pruebas de jarras, una aplicando coagulante y otra
sin aplicar coagulante.
Procedimiento de la prueba de sedimentabilidad:
1. Para la prueba de sedimentación sin aplicar coagulante, realizamos la
homogeneización de la muestra y vertemos en el Cono Imhoff, para un
volumen correspondiente de 1 litro.
2. Procedemos a registrar las lecturas del volumen de lodo acumulado que se va
asentando en el fondo del Cono Imhoff, para los tiempos establecidos de 1
hora en intervalos de 5 minutos.
3. Para la prueba de sedimentación con la aplicación de coagulante, una vez
concluido el registro de los datos de turbiedades obtenidas en la prueba de
75
jarras, realizamos la homogeneización de las 6 jarras, la dosis aplicada en cada
jarra corresponde a 2, 5, 10, 20 y 25 mg/l respectivamente.
4. Procedemos a verter la muestra de agua homogeneizada de cada jarra en el
Cono de Imhoff, para un volumen correspondiente de 1 litro.
5. Procedemos a registrar las lecturas del volumen de lodo acumulado que se
encuentra en el fondo del Cono Imhoff, para los tiempos establecidos de 1
hora en intervalos de 5 minutos.
6. Procedemos a tabular y graficar la información obtenida en las pruebas de
sedimentación.
Registro Fotográfico:
FIGURA 4.3 Pruebas de Sedimentación, Cono Imhoff
Fuente: Autor. (2016)
76
4.3.1. Pruebas de Sedimentabilidad sin aplicar Coagulante
Estas pruebas de sedimentabilidad se realizaron en las muestras de agua cruda que se
homogenizó previamente, sin aplicar coagulante.
4.3.1.1. Prueba de Sedimentabilidad 1, turbiedad 2520 NTU
Para la muestra de agua cruda con una turbiedad de 2520 NTU, se obtuvieron los
siguientes resultados:
TABLA 4.14 Prueba de Sedimentabilidad, muestra sin coagulante, turbiedad 2520 NTU
(min) (ml/lodo)
0 0
5 38
10 42
15 44
20 44
25 45
30 47
35 52
40 58
45 72
50 74
55 76
60 104
Muestra sin
coagulante
Tiempo de
Sedimentación
PRUEBA DE LODOS
Fuente: Autor. (2016)
Los resultados de la tabla 4.14 de la muestra de agua cruda con una turbiedad de 2520
NTU, permite obtener el grafico a continuación:
77
GRAFICO 4.11 Sedimentación sin coagulante, turbiedad 2520 NTU
Fuente: Autor. (2016)
Analizando el gráfico 4.11, se determina lo siguiente, sin la aplicación de coagulante,
se obtiene una sedimentación de 104 ml/lodo, durante un periodo de 60 minutos, de la
muestra con turbiedad de 2520 NTU.
4.3.1.2. Prueba de Sedimentabilidad 2, turbiedad 5940 NTU
Para la muestra de agua cruda con una turbiedad de 5940 NTU, se obtuvieron los
siguientes resultados:
TABLA 4.15 Prueba de Sedimentabilidad, muestra sin coagulante, turbiedad 5940 NTU
(min) (ml/lodo)
0 0
5 96
10 100
15 101
20 102
25 105
30 110
35 125
40 140
45 170
50 175
55 180
60 250
Muestra sin
coagulante
Tiempo de
Sedimentación
PRUEBA DE LODOS
Fuente: Autor. (2016)
78
Los resultados de la tabla 4.15 de la muestra de agua cruda con una turbiedad de 5940
NTU, permite obtener el grafico a continuación:
GRAFICO 4.12 Sedimentación sin coagulante, turbiedad 5940 NTU
Fuente: Autor. (2016)
Analizando el gráfico 4.12, se determina lo siguiente, sin la aplicación de coagulante,
se obtiene una sedimentación de 250 ml/lodo, durante un periodo de 60 minutos, de la
muestra con turbiedad de 5940 NTU.
4.3.2. Pruebas de Sedimentabilidad aplicando Coagulante
La dosificación adoptada para las pruebas de sedimentación en muestras con
turbiedades de 2520 NTU y 5940 NTU, es la siguiente:
Dosificación de PAC Riandi utilizada:
TABLA 4.16 Dosificación
JarraDosis
(mg/l)
1 2
2 5
3 10
4 15
5 20
6 25
Fuente: Autor. (2016)
79
4.3.2.1. Prueba de Sedimentabilidad 1, turbiedad 2520 NTU
Para la prueba de sedimentación realizada en la muestra de agua cruda con una
turbiedad de 2520 NTU, en la cual se aplicó coagulante, se obtuvieron los siguientes
resultados:
TABLA 4.17 Prueba de sedimentabilidad, turbiedad 2520 NTU
2 5 10 15 20 25
#1 #2 #3 #4 #5 #6
(min) (ml/lodo) (ml/lodo) (ml/lodo) (ml/lodo) (ml/lodo) (ml/lodo)
5 32 36 47 28 24 24
10 33 37 56 29 25 25
15 33 37 52 29 25 25
20 33 37 50 29 25 25
25 33 37 48 29 25 25
30 35 38 48 29 26 26
35 38 42 70 31 27 27
40 46 48 70 35 30 30
45 69 70 70 50 40 40
50 69 70 70 50 40 40
55 69 70 70 50 40 40
60 69 70 70 50 40 40
PRUEBA DE LODOS
Tiempo de
Sedimentación
Dosis (mg/l)
Número de Jarra
Fuente: Autor. (2016)
La prueba de sedimentabilidad se realizó para diferentes tiempos de sedimentación,
igual a 5 min, 10 min 20 min y 30 min; en cada jarra se utilizó dosificación igual a 2 mg/l
para la jarra #1, 5 mg/l para la jarra #2, 10 mg/l para la jarra #3, 15 mg/l para la jarra #4, 20
mg/l para la jarra #5 y 25 mg/l para la jarra #6.
Los resultados de la tabla 4.17 de la prueba de sedimentabilidad realizada en la
muestra de agua cruda con una turbiedad de 2520 NTU, permiten obtener el gráfico a
continuación:
80
GRAFICO 4.13 Sedimentación, Turbiedad 2520 NTU
Fuente: Autor. (2016)
Analizando el grafico 4.13, se determina que la jarra #1, presenta las mejores
condiciones de sedimentabilidad, en un periodo de 5 minutos presenta un volumen igual a 32
ml/lodo y a los 60 minutos presenta un volumen igual a 69 ml/lodo, la dosis de coagulante
aplicada a esta jarra corresponde a 2 mg/l.
4.3.2.2. Prueba de Sedimentabilidad 2, turbiedad 5940 NTU
TABLA 4.18 Prueba de sedimentabilidad, turbiedad 5940 NTU
2 5 10 15 20 25
#1 #2 #3 #4 #5 #6
(min) (ml/lodo) (ml/lodo) (ml/lodo) (ml/lodo) (ml/lodo) (ml/lodo)
5 90 90 80 90 110 100
10 95 95 82 95 120 110
15 100 100 86 100 130 115
20 105 105 90 105 140 120
25 120 110 96 120 155 130
30 130 125 105 125 160 140
35 150 150 125 130 175 150
40 170 175 165 140 200 160
45 185 225 200 160 250 175
50 250 225 200 175 250 200
55 250 225 200 215 250 230
60 250 225 200 280 250 325
Número de Jarra
Dosis (mg/l)
Tiempo de
Sedimentación
PRUEBA DE LODOS
Fuente: Autor. (2016)
81
Para la prueba de sedimentación realizada en la muestra de agua cruda con una
turbiedad de 5940 NTU, en la cual se aplicó coagulante, los resultados obtenidos se indican
en la tabla 4.18.
La prueba de sedimentabilidad se realizó para diferentes tiempos de sedimentación,
igual a 5 min, 10 min 20 min y 30 min; en cada jarra se utilizó dosificación igual a 2 mg/l
para la jarra #1, 5 mg/l para la jarra #2, 10 mg/l para la jarra #3, 15 mg/l para la jarra #4, 20
mg/l para la jarra #5 y 25 mg/l para la jarra #6.
Los resultados de la tabla 4.18 de la prueba de sedimentabilidad realizada en la
muestra de agua cruda con una turbiedad de 5940 NTU, permiten obtener el gráfico a
continuación:
GRAFICO 4.14 Sedimentación, Turbiedad 5940 NTU
Fuente: Autor. (2016)
Analizando el grafico 4.14, se determina que la jarra #1, presenta las mejores
condiciones de sedimentabilidad, en un periodo de 5 minutos presenta un volumen igual a 90
ml/lodo y a los 60 minutos presenta un volumen igual a 250 ml/lodo, la dosis de coagulante
aplicada a esta jarra corresponde a 2 mg/l.
4.4. PRUEBAS DE VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN
Para determinar la velocidad de sedimentación, se realizará únicamente en la muestra
puntual de agua cruda tomada a la salida de los desarenadores que se encuentran en la
82
captación del Río Lelia, para condiciones de turbiedad alta que es representativa de la
temporada invernal, de turbiedad 5940 NTU.
Se realizaron dos pruebas de velocidad de sedimentación, una aplicando coagulante y
otra sin aplicar coagulante.
Registro Fotográfico:
FIGURA 4.4 Pruebas de Velocidad de Sedimentación
Fuente: Autor. (2016)
Procedimiento de la prueba de velocidad de sedimentabilidad:
1. Para la prueba de velocidad sin aplicación de coagulante, realizamos la
homogeneización de la muestra, este paso lo realizamos en la misma jarra de
la prueba para un volumen de 2 litros.
2. Procedemos a registrar las lecturas del volumen de lodo que se va asentando
en el fondo de la jarra, para los tiempos establecidos de 1 hora en intervalos de
5 minutos.
3. Para la prueba de velocidad con aplicación de coagulante, una vez concluido el
registro de las mediciones de las turbiedades obtenidas en la prueba de jarras,
realizamos la homogeneización de la muestra para las jarras 1, 2 y 3, con
dosificaciones igual a 2, 5 y 10 mg/l respectivamente, para un volumen de 2
litros cada jarra.
4. Procedemos a registrar las lecturas del volumen de lodo que se va asentando
en el fondo de la jarra, para los tiempos establecidos de 1 hora en intervalos de
5 minutos.
5. Procedemos a tabular y graficar la información obtenida en las pruebas de
velocidad.
83
4.4.1. Pruebas de Velocidad de Sedimentación sin aplicar Coagulante
Para la muestra sin aplicar coagulante, se obtiene los siguientes resultados:
TABLA 4.19 Velocidad de Sedimentación sin coagulante
DistanciaTiempo de
Sedimentación
Velocidad de
Sedimentación
(cm) (min) (cm/min)
3.00 1 3.00
3.60 2 1.80
4.10 3 1.37
5.40 4 1.35
6.00 5 1.20
6.40 6 1.07
6.60 7 0.94
6.80 8 0.85
7.00 9 0.78
7.20 10 0.72
7.60 15 0.51
8.00 20 0.40
8.40 25 0.34
9.00 30 0.30
9.60 35 0.27
10.00 40 0.25
10.50 45 0.23
11.00 50 0.22
11.60 55 0.21
12.00 60 0.20
VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN
Muestra sin Coagulante
Fuente: Autor. (2016)
GRAFICO 4.15 Prueba de Velocidad de Sedimentación sin aplicar coagulante
Fuente: Autor. (2016)
84
Los resultados de la tabla 4.19 de la muestra de agua cruda sin aplicar coagulante,
permite obtener el grafico 4.15.
Analizando el grafico 4.15, se determina que la velocidad de sedimentación se reduce,
distancias cortas y tiempos bastante largos, para el tiempo de 60 minutos, la distancia
corresponde a 12 cm, con una velocidad de sedimentación de 0.20 cm/min, esta prueba se
realizó sin la aplicación de coagulante, mediante el asentamiento de las partículas en el fondo
de la jarra.
4.4.2. Pruebas de Velocidad de Sedimentación aplicando Coagulante
Para la muestra aplicando coagulante, se obtiene los siguientes resultados:
TABLA 4.20 Velocidad de Sedimentación con aplicación de coagulante
DistanciaVelocidad de
SedimentaciónDistancia
Velocidad de
SedimentaciónDistancia
Velocidad de
Sedimentación
(min) (cm) (cm/min) (cm) (cm/min) (cm) (cm/min)
1 9,00 9,00 12,00 12,00 10,00 10,00
2 9,00 4,50 12,00 6,00 10,00 5,00
3 9,00 3,00 12,00 4,00 10,00 3,33
4 9,00 2,25 12,00 3,00 10,00 2,50
5 9,00 1,80 12,00 2,40 10,00 2,00
6 9,00 1,50 13,00 2,17 10,00 1,67
7 9,00 1,29 13,00 1,86 10,00 1,43
8 9,00 1,13 13,00 1,63 10,00 1,25
9 9,00 1,00 13,00 1,44 10,00 1,11
10 10,00 1,00 13,00 1,30 10,00 1,00
15 10,00 0,67 13,00 0,87 11,00 0,73
20 10,00 0,50 13,00 0,65 11,00 0,55
25 10,00 0,40 13,00 0,52 11,00 0,44
30 11,00 0,37 13,00 0,43 11,00 0,37
Número de Jarra
#1 #2 #3
Tiempo de
Sedimentación
VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN
Dosis (mg/l)
2 5 10
Fuente: Autor. (2016)
Los resultados de la tabla 4.20 de la muestra de agua aplicando coagulante, permite
obtener el grafico a continuación:
85
GRAFICO 4.16 Pruebas de Velocidad de Sedimentación con aplicación de coagulante
Fuente: Autor. (2016)
Analizando el grafico 4.16, se determina que la velocidad de sedimentación con
mejores condiciones es la jarra #2, la sedimentación se produce en menor tiempo con una
dosificación aplicada de 5 mg/l, para el tiempo de 30 minutos la velocidad de sedimentación
corresponde 0.43 cm/min.
86
CAPÍTULO V
5. PRE DISEÑO DE PRE-SEDIMENTADOR
Esta unidad considera que las partículas, aun siendo de diferentes tamaños, se
comportan como partículas discretas y aisladas.
El sedimentador tiene como objeto separar del agua cruda partículas inferiores a 0.2
mm y superiores a 0.05 mm, es decir que nos encontramos en régimen laminar. 29
El CEPIS, presenta los siguientes parámetros para escoger las alternativas de pre
tratamiento:
TABLA 5.1 Alternativas de pre tratamiento de acuerdo a la calidad del agua cruda
Turbiedad
(NTU)˂ 250 ˃ 500 ˂ 1000
˂ 1000 / 100 ml Sedimentación Sedimentación Desarenación + Sedimentación
˂ 1000 / 100 ml Sedimentación Sedimentación Desarenación + Sedimentación
Fuente: OPS/CEPIS, Guía para el diseño de desarenadores y sedimentadores, Lima, Perú. (2005)
Para el presente Estudio Técnico, según la tabla 5.1, el tratamiento previo a realizarse
consiste en Desarenación + Sedimentación, debido a las condiciones que presenta el agua
cruda del Río Lelia, turbiedades alrededor de 6000 NTU en temporada invernal y 2000 NTU
en temporada de verano.
Actualmente encontramos el pre tratamiento de Desarenación en la captación, el
mismo que se encuentra funcionando correctamente, razón por la cual solamente es necesario
implementar el proceso de Sedimentación.
5.1. TEORÍA DE LA SEDIMENTACIÓN
Se entiende por sedimentación la remoción por efecto gravitacional de las partículas
en suspensión presentes en el agua. Estas partículas deberán tener un peso específico mayor
que el fluido. La sedimentación es, en esencia, un fenómeno netamente físico y constituye
uno de los procesos utilizados en el tratamiento del agua para conseguir su clarificación. Está
relacionada exclusivamente con las propiedades de caída de las partículas en el agua. Cuando
29 OPS/CEPIS, Guía para el diseño de desarenadores y sedimentadores, Lima, Perú. pág. 4 (2005)
87
se produce sedimentación de una suspensión de partículas, el resultado final será siempre un
fluido clarificado y una suspensión más concentrada. A menudo se utilizan para designar la
sedimentación los términos de clarificación y espesamiento. Se habla de clarificación cuando
hay un especial interés en el fluido clarificado, y de espesamiento cuando el interés está
puesto en la suspensión concentrada.
Las partículas en suspensión sedimentan en diferente forma, dependiendo de las
características de las partículas, así como de su concentración. Es así que podemos referirnos
a la sedimentación de partículas discretas y sedimentación de partículas floculentas.
5.1.1. Sedimentación de partículas discretas
Se llama partículas discretas a aquellas partículas que no cambian de características
(forma, tamaño, densidad) durante la caída. Se denomina sedimentación simple al proceso de
depósito de partículas discretas. Este tipo de partículas y esta forma de sedimentación se
presentan en los desarenadores, en los sedimentadores, en los pre sedimentadores como paso
previo a la coagulación en las plantas de filtración rápida y también en sedimentadores como
paso previo a la filtración lenta.
5.1.2. Sedimentación de partículas floculentas
Partículas floculentas son aquellas producidas por la aglomeración de partículas
coloides desestabilizadas a consecuencia de la aplicación de agentes químicos. A diferencia
de las partículas discretas, las características de este tipo de partículas (forma, tamaño,
densidad) sí cambian durante la caída. Se denomina sedimentación floculenta o decantación
al proceso de depósito de partículas floculentas. Este tipo de sedimentación se presenta en la
clarificación de aguas, como proceso intermedio entre la coagulación-floculación y la
filtración rápida.30
5.1.3. Tipo de Sedimentación
La sedimentación con flujo horizontal se hace en tanques rectangulares o circulares,
en los cuales la masa líquida se traslada de un punto a otro con una velocidad v0, mientras las
partículas caen con una velocidad vs.
30 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual I: Teoría Tomo II.
Capítulo 7: Sedimentación. pág. 3 (2004)
88
FIGURA 5.1 Zonas de un Sedimentador
Fuente: OPS/CEPIS, Teoría, Diseño y control de los procesos de clarificación del agua. Departamento de
Ingeniería y Ciencias del Ambiente. Lima, Perú. (1973) (pág. 202)
Las partículas en la zona de sedimentación de un decantador se asientan
independientemente unas de otras, cuando la concentración de ellas en el flujo no excede de
un determinado límite crítico. Al acercarse las partículas a la zona de lodos, éstas se apoyan
unas sobre otras, formando mallas que se van compactando y la velocidad de sedimentación
se reduce en forma considerable.
Camp lo define como "el decantador hipotético en el cual la sedimentación se realiza
exactamente en la misma manera que en un recipiente de igual profundidad que contenga un
líquido en reposo".
Luego establece tres principios básicos:
1. La dirección del flujo es horizontal y la velocidad es la misma en todos los puntos de la
zona de sedimentación.
2. La concentración de partículas de cada tamaño es la misma en todos los puntos de la
sección vertical, al comienzo de la zona de entrada.
3. Una partícula queda removida cuando llega a la zona de lodos.
Teniendo en cuenta estas simplificaciones se puede decir que una partícula queda
removida cuando tiene una velocidad de caída vsc de forma que, si entra a la zona de
sedimentación a nivel con la superficie del líquido, sale de ella cuando la lámina de agua que
la transportaba pasa de la zona de sedimentación a la de salida. (Línea A-B en figura 5.1).
Esta partícula se llama partícula crítica. Las partículas con velocidad menor que vsc quedarán
89
removidas en proporción vs/vsc (Línea A-C), las de velocidad mayor que vsc quedarán, en
cambio, todas removidas. (Línea A-D).31
5.2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
El objetivo principal de la Pre Sedimentación es reducir la turbiedad y eliminar
partículas en suspensión, mediante un tiempo razonable por acción de la gravedad.
Primordialmente en invierno, el agua del Río Lelia se incrementa considerablemente, lo cual
dificulta que la Captación y la Planta de Tratamiento realicen los procesos de potabilización
correctamente.
El sedimentador estará compuesto de las siguientes partes:
a. Zona de entrada
Está constituida por una cámara de entrada, a esta llegarán dos tuberías que conducen
el líquido desde la captación, de diámetro 630 mm y otra de 730 mm, en esta cámara está
ubicado un vertedero rectangular con contracciones a fin de realizar mediciones de caudal,
esta cámara de entrada tiene una tubería para desagüe de 300 mm, a continuación el líquido
circula por un canal repartidor con pendiente 0.1 % hasta llegar a cada módulo pre
sedimentador.
b. Zona de sedimentación
Se conforma por un canal rectangular y un vertedero, cuya finalidad es distribuir
uniformemente el líquido en el área de sedimentación. Consta de un canal rectangular con
volumen, longitud y condiciones de flujo adecuados para que sedimenten las partículas. La
dirección del flujo es horizontal, circula a través de una pantalla difusora y la velocidad es la
misma en todos los puntos, flujo pistón, condiciones de flujo adecuados para que sedimenten
las partículas.32
c. Zona de salida
Se conforma por un vertedero hacia un canal que tiene una pendiente del 0.15% y
una tubería ubicada al final de diámetro 400 mm, cuya finalidad es, recolectar el efluente sin
31 Teoría, Diseño y control de los procesos de clarificación del agua. Departamento de Ingeniería y
Ciencias del Ambiente. OPS/CEPIS, Lima, Perú. (1973), (pág. 212)
32 OPS/CEPIS, Guía para el diseño de desarenadores y sedimentadores, Lima, Perú. (2005) (pág. 17)
90
perturbar la sedimentación de las partículas depositadas, a continuación esta tubería ingresa
a la planta de tratamiento.
d. Zona de recolección de lodos
Constituida por una tolva en el fondo de cada módulo pre sedimentador con
pendiente igual al 10% y capacidad suficiente para depositar los lodos sedimentados, cada
módulo tiene dos tuberías en la que a cada una de ellas tiene su respectiva área de
recolección, en cada tubería existe una válvula para el control periódico de evacuación, los
lodos recolectados son transportados hacia el sistema de alcantarillado público.
5.3. PARÁMETROS BÁSICOS PARA EL DISEÑO
Como datos de inicio se debe conocer los siguientes criterios:
5.3.1. Caudal de Diseño:
Las unidades en una planta de tratamiento son diseñadas para el caudal máximo
diario. Existen 3 Plantas de Tratamiento, identificadas como:
PT 1, Planta de tratamiento tipo Convencional que procesa un caudal igual a 300 l/s.
PT 2, Planta de Tratamiento Semiautomática que procesa un caudal igual a 500 l/s.
PT 3, Planta de Tratamiento Modular o Automática que procesa un caudal igual a 200 l/s.
El caudal de diseño será considerado de 1000 l/s, procesando a capacidad máxima la
planta; en la actualidad la Planta de Tratamiento está procesando alrededor de 800 l/s33, por
razones de mantenimiento para el caso, cuando esté en operación una sola unidad del pre
sedimentador, se diseñará considerando un 25% de aumento en el caudal de cada unidad, es
decir 100 l/s, con lo cual para cada módulo sería un caudal de 500 l/s.
5.3.2. Velocidad de Sedimentación
El sedimentador tiene como objeto separar del agua cruda partículas inferiores a 0.2
mm y superiores a 0.05 mm, es decir que nos encontramos en régimen laminar.34
33 Anexo 1: Registro de Caudales
34 OPS/CEPIS, (2005), Guía para el diseño de desarenadores y sedimentadores, Lima, Perú. (2005)
91
Se determinará la velocidad de sedimentación, conociendo el diámetro de las
partículas, cuyos diámetros fueron determinados mediante el ensayo de granulometría.35
FIGURA 5.2 Velocidad de Sedimentación
Fuente: CEPIS. (2005)
De acuerdo a la figura 5.2, la velocidad de sedimentación de determinó para 5
diferentes diámetros de partículas, como se indica en la tabla a continuación:
TABLA 5.2 Velocidad de Sedimentación
DiámetroVelocidad de
Sedimentación
(mm) (m/s)
0,200 1,80E-02
0,167 1,10E-02
0,100 9,50E-03
0,095 5,50E-03
0,080 3,80E-03
0,050 1,00E-03
Fuente: Autor (2016)
5.3.3. Calidad fisicoquímica del agua:
35 Anexo 4: Ensayo de Granulometría
92
A continuación, se presenta el análisis fisicoquímico del agua cruda que es captada en
el Rio Lelia:
TABLA 5.3 Calidad Agua fuente Río Lelia
AGUA CRUDA
9/1/2017
Captación Lelia
Color UC 10
Conductividad uS/cm 93,2
Calcio mg/l 11,8
Alcalinidad mg/l 71
Dureza total mg/l 41
Magnesio mg/l 2,8
Turbiedad NTU 2,5
Sólidos totales disueltos mg/l 47
Sulfatos mg/l 4,426
Nitritos mg/l 0
pH mg/l 7,54
Cianuros mg/l < 0,001
Nitratos mg/l 2,357
Fluoruros mg/l 0,201
Cloruros mg/l 1,398
Aluminio mg/l < 0,03
Arsénico mg/l <0,002
Mercurio mg/l <0,001
Plomo mg/l <0,010
Bario mg/l <0,02
Níquel mg/l <0,010
Antimonio mg/l <0,005
Cadmio mg/l <0,002
Cobre mg/l <0,014
Selenio mg/l <0,005
Hierro mg/l 0,123
Cromo total mg/l <0,040
Dimetoato mg/l < 2 *
Cloropyrifos mg/l < 2 *
Coliformes totales NMP/100 ml > 2419
Coliformes fecales
(corresponde a e-coli)NMP/100 ml 344
Plaguicidas Organofosforados
Análisis Microbiológico
Parámetro Unidad
Físico Químicos
Aniones
Metales
Fuente: Autor. (2016)
93
5.3.4. Análisis del Perfil Hidráulico para definir Ubicación de la Estructura del Pre
sedimentador:
Para encontrar la ubicación con mejores características, se realizará el análisis del
perfil hidráulico de la Línea de Conducción, desde la Captación hasta la Planta de
Tratamiento, se analizará 3 posibles opciones en las cuales se puede implantar el Pre
Sedimentador:
GRAFICO 5.1 Perfil Hidráulico, Línea de Conducción
Fuente: EPMAPA-SD
5.3.4.1. Opción 1: En la Captación
La opción de ubicar el pre sedimentador en el sitio donde se encuentra ubicada la
captación, no es factible, ya que no se cuenta con área suficiente para la implantación, debido
a las condiciones topográficas del Río Lelia.
FIGURA 5.3 Opción 1, ubicación Pre sedimentador en la Captación
Fuente: Google Earth. (2016)
Existe área suficiente en la entrada a la captación, tal y como se muestra en la figura
5.2, se encuentra en la cota 698.50 m del terreno y abscisa 0+400.00 m, analizando el perfil
94
hidráulico, la línea de gradiente hidráulico se interrumpe con la topografía, no cuenta con
presión necesaria hasta la Planta de Tratamiento, debido a un punto alto en el perfil
hidráulico, ubicado en la cota 610.17 m del terreno y abscisa 9+346.90 m.
5.3.4.2. Opción 2: En Chigüilpe
FIGURA 5.4 Opción 2, ubicación Pre sedimentador en Chigüilpe
Fuente: Google Earth. (2016)
Esta opción se encuentra ubicada en la cota 610.17 m y abscisa 9+946.60 m, se
consideró este sitio debido a que presenta una cota alta, analizando el perfil hidráulico, la
línea de gradiente hidráulico se interrumpe con la topografía, no cuenta con presión necesaria
hasta la Planta de Tratamiento debido a un punto alto ubicado en la cota 610.17 m del terreno
y abscisa 9+346.90 m.
5.3.4.3. Opción 3: En la Planta de Tratamiento
Esta opción se encuentra ubicada en los terrenos que se encuentran al lado de la Planta
de Tratamiento, se encuentra en la cota 652.46 m y abscisa 11+876.00 m, analizando el perfil
hidráulico, no se interrumpe con la topografía, razón por la cual, es el sitio adecuado para
implantar el Pre Sedimentador.
95
FIGURA 5.5 Opción 3, terrenos junto a Planta de Tratamiento
Fuente: Google Earth. (2016)
5.4. CRITERIOS DE DISEÑO
El CEPIS, sugiere los siguientes criterios de diseño que deben ser tomados en cuenta
para el pre sedimentador:
El periodo de diseño, teniendo en cuenta criterios económicos y técnicos es de 8 a
16 años.
El número de unidades mínimas en paralelo es de dos (2) para efectos de mantenimiento.
El periodo de operación es de 24 horas por día.
El tiempo de retención será entre 2 - 6 horas.
La profundidad del sedimentador será entre 1,5 – 2,5 m.
La relación de las dimensiones de largo y ancho (L/B) será entre los valores de 3 - 6.
La relación de las dimensiones de largo y profundidad (L/H) será entre los valores de 5 - 20.
El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre 5 a 10% para facilitar el
deslizamiento del sedimento.
La velocidad en los orificios no debe ser mayor a 0,15 m/s para no crear
perturbaciones dentro de la zona de sedimentación.
Se debe aboquillar los orificios en un ángulo de 15° en el sentido del flujo.
96
La descarga de lodos se debe ubicar en el primer tercio de la unidad, pues el 80%
del volumen de los lodos se deposita en esa zona.
Se debe efectuar experimentalmente la determinación del volumen máximo que se
va a producir.
El caudal por metro lineal de recolección en la zona de salida debe ser igual o
inferior a 3 l/s.
Se debe guardar la relación de las velocidades de flujo y las dimensiones de largo y
altura.
L / H = VH / VS
La sección de la compuerta de la evacuación de lodos (A2) debe mantener la relación.
Donde t es el tiempo de vaciado.
A2 = (AS * (H) ^2) / (4850*t)
La ubicación de la pantalla difusora debe ser entre 0,7 a 1,00 m de distancia de la
pared de entrada.
Los orificios más altos de la pared difusora están a 1/5 de la altura (H) a partir de la
superficie del agua y los más bajos entre ¼ de la altura (H) a partir de la superficie
del fondo.36
5.5. DIMENSIONAMIENTO
5.5.1. Simulaciones
Se realizó 6 simulaciones de dimensionamientos con diferentes valores de diámetros y
velocidades de sedimentación:
36 OPS/CEPIS, Guía para el diseño de desarenadores y sedimentadores, Lima, Perú. pág. 18 (2005)
97
5.5.1.1. Simulación 1, tamaño de partícula 0.20 mm
TABLA 5.4 Diseño Pre Sedimentador, tamaño de partícula 0.20 mm
1000,00 l/s
1,000 m³/s Tamaño mm
(Vs) velocidad de
sedimentación 1,8E-02 m/s Volumen m³
Periodo de Operación 24 h/dia Carga Superficial 1475,52 m³/m².día
(As) Área de la zona de
sedimentación As= Q/Vs55,56 m²
(B) asumimos ancho del tanque
rectangular3,00 m
(L2) Longitud zona de
sedimentación18,52 m
(L1) Distancia de separación
entre la entrada y la pantalla
difusora (0,60 - 1,00)m
1,00 m OK
L total = L1 + L2 19,52 m
Relación L/B (3-8)m 6,51 m OK
(H) asumimos profundidad
(1,40 - 2,50)m1,40 m OK
Relación L/H (5-20)m 13,23 m OK
distancia que debe cumplir de
la pared de entrada
77,78
0,20
Datos:
(Q) caudal
Fuente: Autor. (2016)
5.5.1.2. Simulación 2, tamaño de partícula 0.167 mm
TABLA 5.5 Diseño Pre Sedimentador, tamaño de partícula 0.167 mm
1000,00 l/s
1,000 m³/s Tamaño mm
(Vs) velocidad de
sedimentación 1,1E-02 m/s Volumen m³
Periodo de Operación 24 h/dia Carga Superficial 910,34 m³/m².día
(As) Área de la zona de
sedimentación As= Q/Vs90,91 m²
(B) asumimos ancho del tanque
rectangular4,00 m
(L2) Longitud zona de
sedimentación22,73 m
(L1) Distancia de separación
entre la entrada y la pantalla
difusora (0,60 - 1,00)m
1,00 m OK
L total = L1 + L2 23,73 m
Relación L/B (3-8)m 5,93 m OK
(H) asumimos profundidad
(1,40 - 2,50)m1,50 m OK
Relación L/H (5-20)m 15,15 m OK
Datos:
(Q) caudal
136,36
0,167
distancia que debe cumplir de la
pared de entrada
Fuente: Autor. (2016)
98
5.5.1.3. Simulación 3, tamaño de partícula 0.100 mm
TABLA 5.6 Diseño Pre Sedimentador, tamaño de partícula 0.100 mm
1000,00 l/s
1,000 m³/s Tamaño mm
(Vs) velocidad de
sedimentación 9,5E-03 m/s Volumen m³
Periodo de Operación 24 h/dia Carga Superficial 783,58 m³/m².día
(As) Área de la zona de
sedimentación As= Q/Vs105,26 m²
(B) asumimos ancho del tanque
rectangular5,00 m
(L2) Longitud zona de
sedimentación21,05 m
(L1) Distancia de separación
entre la entrada y la pantalla
difusora (0,60 - 1,00)m
1,00 m OK
L total = L1 + L2 22,05 m
Relación L/B (3-8)m 4,41 m OK
(H) asumimos profundidad
(1,40 - 2,50)m1,60 m OK
Relación L/H (5-20)m 13,16 m OK
168,42
distancia que debe cumplir de la
pared de entrada
Datos:
(Q) caudal0,100
Fuente: Autor. (2016)
5.5.1.4. Simulación 4, tamaño de partícula 0.095 mm
TABLA 5.7 Diseño Pre Sedimentador, tamaño de partícula 0.095 mm
1000,00 l/s
1,000 m³/s Tamaño mm
(Vs) velocidad de
sedimentación 5,5E-03 m/s Volumen m³
Periodo de Operación 24 h/dia Carga Superficial 457,58 m³/m².día
(As) Área de la zona de
sedimentación As= Q/Vs181,82 m²
(B) asumimos ancho del tanque
rectangular7,00 m
(L2) Longitud zona de
sedimentación25,97 m
(L1) Distancia de separación
entre la entrada y la pantalla
difusora (0,60 - 1,00)m
1,00 m OK
L total = L1 + L2 26,97 m
Relación L/B (3-8)m 3,85 m OK
(H) asumimos profundidad
(1,40 - 2,50)m1,70 m OK
Relación L/H (5-20)m 15,28 m OK
Datos:
(Q) caudal0,095
309,09
distancia que debe cumplir de la
pared de entrada
Fuente: Autor. (2016)
99
5.5.1.5. Simulación 5, tamaño de partícula 0.08 mm
TABLA 5.8 Diseño Pre Sedimentador, tamaño de partícula 0.08 mm
1000,00 l/s
1,000 m³/s Tamaño mm
(Vs) velocidad de
sedimentación 3,8E-03 m/s Volumen m³
Periodo de Operación 24 h/dia Carga Superficial 317,46 m³/m².día
(As) Área de la zona de
sedimentación As= Q/Vs263,16 m²
(B) asumimos ancho del tanque
rectangular9,00 m
(L2) Longitud zona de
sedimentación29,24 m
(L1) Distancia de separación
entre la entrada y la pantalla
difusora (0,60 - 1,00)m
1,00 m OK
L total = L1 + L2 30,24 m
Relación L/B (3-8)m 3,36 m OK
(H) asumimos profundidad
(1,40 - 2,50)m1,90 m OK
Relación L/H (5-20)m 15,39 m OK
500,00
0,08
Datos:
(Q) caudal
distancia que debe cumplir de la
pared de entrada
Fuente: Autor. (2016)
5.5.1.6. Simulación 6, tamaño de partícula 0.05 mm
TABLA 5.9 Diseño Pre Sedimentador, tamaño de partícula 0.05 mm
1000.00 l/s
1.000 m³/s Tamaño mm
(Vs) velocidad de
sedimentación 1.0E-03 m/s Volumen m³
Periodo de Operación 24 h/dia Carga Superficial 168.75 m³/m².día
(As) Área de la zona de
sedimentación As= Q/Vs500.00 m² 2
(B) asumimos ancho del tanque
rectangular12.00 m
(L2) Longitud zona de
sedimentación41.67 m
(L1) Distancia de separación
entre la entrada y la pantalla
difusora (0,60 - 1,00)m
1.00 m OK
L total = L1 + L2 43 m
Relación L/B (3-8)m 3.56 OK
(H) asumimos profundidad
(1,40 - 2,50)m2.40 m OK
Relación L/H (5-20)m 17.78 OK
distancia que debe cumplir de la
pared de entrada
Datos:
(Q) caudal
numero de unidades
0.05
2400.00
Fuente: Autor. (2016)
100
5.5.1.7. Resumen e Interpretación de las Simulaciones
En la tabla 5.10, se presenta el resumen de las simulaciones:
TABLA 5.10 Dimensionado Pre-Sedimentador
DiámetroVelocidad de
SedimentaciónVolumen
Carga
Superficial
Tiempo de
Retención
(mm) (m/s) (m³) (m³/m².día) (min)
1 0.200 1.80E-02 77.78 1475.52 1.30
2 0.167 1.10E-02 136.36 910.34 2.27
3 0.100 9.50E-03 168.42 783.58 2.81
4 0.095 5.50E-03 309.09 457.58 5.15
5 0.080 3.80E-03 500.00 317.46 8.33
6 0.050 1.00E-03 2400.00 168.75 40.00
#
Fuente: Autor. (2016)
De acuerdo a la tabla 5.10, analizaremos los resultados obtenidos en los gráficos a
continuación:
GRAFICO 5.2 Dimensionamiento, Velocidad de Sedimentación
Fuente: Autor. (2016)
De acuerdo al grafico 5.2, determinamos que la velocidad de sedimentación presenta
un crecimiento conforme el tamaño de la partícula aumenta, esto quiere decir que, las
partículas con diámetros pequeños producen velocidades de sedimentación bajas.
101
GRAFICO 5.3 Dimensionado, Volumen
Fuente: Autor. (2016)
De acuerdo al grafico 5.3, determinamos que el volumen presenta un crecimiento
conforme el tamaño de la partícula disminuye, esto quiere decir que, para condiciones de
partículas con diámetros pequeños se obtienen unidades más grandes.
GRAFICO 5.4 Dimensionado, Carga Superficial
Fuente: Autor. (2016)
De acuerdo al grafico 5.4, determinamos que la carga superficial presenta un
crecimiento conforme el tamaño de la partícula aumenta, esto quiere decir que, para
condiciones de partículas con diámetros pequeños se obtienen cargas superficiales bajas.
102
GRAFICO 5.5 Dimensionado, Tiempo de Retención
Fuente: Autor. (2016)
De acuerdo al grafico 5.5, determinamos que el tiempo de retención presenta un
crecimiento conforme el tamaño de la partícula disminuye, esto quiere decir que, para
condiciones de partículas con diámetros pequeños se obtienen tiempos de retención altos.
El dimensionamiento seleccionado para el presente Estudio Técnico, corresponde a la
simulación 6, diámetro de partícula de 0.05 mm, este valor de diámetro corresponde al
tamaño mínimo que sugiere el CEPIS, con lo cual se obtendrá la remoción de partículas en su
totalidad, se justifica mediante el análisis granulométrico realizado en los desarenadores
ubicados en la Captación del Río Lelia.
Los parámetros obtenidos son los siguientes:
La velocidad de sedimentación es 0.001 m/s.
El volumen es 2400 m³.
La carga superficial es 168.75 m³/m²·día.
El tiempo de retención es 40 minutos.
103
A continuación, el diseño realizado bajo los criterios mencionados anteriormente:
5.5.2. Diseño Cámara de Entrada:
GRAFICO 5.6 Vertedero Rectangular con contracciones, Corte típico
Fuente: Autor. (2016)
Se tiene como datos:
b = 1.20 m (asumido)
h = 0.65 m (asumido)
µ = 0.60 (para condiciones de vertedero rectangular)37
w = 0.90 m (asumido)38
5.5.2.1. Caudal:
ECUACIÓN 5-1 Caudal, Vertedero Rectangular con Contracciones
Q = 2/3 * µ * (b - 0.2h) * (2g) 1/2 * h3/2
Donde:
Q: caudal (m³/s)
b: ancho del vertedero (m)
h: altura del agua (m)
B: ancho total del vertedero (m)
µ: Coeficiente de descarga (adimensional)
w: altura de la Cresta del vertedero (m)
R: radio hidráulico (m)
37 Hidráulica General, Sotelo Ávila. Coeficiente de Descarga.
38 Hidráulica General, Sotelo Ávila. Altura de la Cresta.
104
Por lo tanto:
Q = 2/3 * (0.60) * (1.20 m - 0.2*0.65 m) * (2*9.81)1/2 * (0.65 m)3/2
Q = 1.00 m³/s
Debido a que no se puede despejar (h) y calcular directamente de la fórmula de
Vertedero Rectangular con contracciones, se asumen valores de b y h para llegar al caudal de
dato 1.00 m³/s, el valor de h es 0.65 m. Por razones de seguridad se aumenta una distancia de
0.20 m, la altura total del vertedero será de 0.85 m.
5.5.2.2. Ancho de la Cámara de Entrada:
ECUACIÓN 5-2 Ancho Cámara de Entrada
B = b + 1.2 b
B = 1.20 m + 1.2 * (1.20 m)
B = 2.64 m
La altura total del vertedero, se determina aumentando 0.20 m de borde libre por
razones de seguridad, a fin de garantizar que no haya desbordes, esta altura será de 0.85 m.
La altura total de la cámara de entrada, se determina aumentando 0.35 m de borde
libre por razones seguridad, a fin de garantizar el funcionamiento óptimo de la cámara, esta
altura será de 2.10 m, esta cámara de entrada tiene una tubería para desagüe de 300 mm de
diámetro.
Para determinar el largo de la cámara de entrada, se coloca una pantalla disipadora de
energía, con el fin de reducir la carga hidráulica con la que llega el agua a esta unidad, se
colocará a una distancia de 1.20 m desde la parte posterior de la cámara, el agua pasa por
debajo de la pantalla en una distancia de 0.40 m; a continuación hay una distancia de 1.20 m,
para estabilizar el líquido y en la cual es colocada la tubería de 300 mm para desagüe.
105
5.5.3. Diseño del Canal Repartidor de Caudal:
GRAFICO 5.7 Canal de Conducción, Corte Típico
Fuente: Autor. (2016)
Se tiene como datos:
h = 0.80 m (asumido)
b = 1.10 m (asumido)
n = 0.013 (hormigón alisado)39
S = 0.1 %
5.5.3.1. Caudal:
ECUACIÓN 5-3 Ecuación de Continuidad
Q = A * V
ECUACIÓN 5-4 Ecuación de Manning
V = 1/n * Rh2/3 * (S)1/2
Reemplazando la ecuación de Manning en la ecuación de Continuidad, obtenemos la
expresión a continuación:
Q = A * 1/n * Rh2/3 * (S)1/2
Donde:
Q: caudal (m³/s)
A: área (m²)
39 Diseño Hidráulico, Sviatoslav Krochin
106
n: Coeficiente de rugosidad (adimensional)
b: ancho del canal (m)
S: pendiente del canal (%)
Rh: radio hidráulico (m)
Por lo tanto:
Q = (1.10 m*0.80 m) * (1/0.013) * [(1.10 m * 0.80 m) / (1.10 m + 2*0.80 m)]2/3 * (0.1)1/2
Q = 1.01 m³/s
Debido a que no se puede despejar (h) y calcular directamente de la ecuación de
Manning, se asumen valores de b y h para llegar al caudal de dato, el mismo que es 1.00 m³/s,
el valor de h asumido es 0.80 m.
La altura total del canal, se determina aumentando 30 cm como borde libre por
razones de seguridad, a fin de garantizar que no haya desbordes, esta altura será de 1.10 m.
5.5.4. Diseño del Pre Sedimentador
GRAFICO 5.8 Pre Sedimentador, Planta y corte típico
Fuente: Autor. (2016)
Se tiene como datos:
Q = 1000 l/s (1 m³/s)
Ф = 0.05 mm
Vs = 0.001 m/s
107
5.5.4.1. Área de Sedimentación del Módulo:
ECUACIÓN 5-5 Ecuación de Continuidad
Q = As * Vs
Despejamos As de ecuación de Continuidad:
As = Q / Vs
Donde:
Q: caudal (m³/s)
As: área de sedimentación (m²)
Vs: velocidad de sedimentación (m/s)
Por lo tanto:
As = (1.0 m³/s) / (0.001 m/s)
As = 1000 m²
Se diseñarán 2 módulos, con lo cual el área para cada uno será igual a:
As = 500 m²
5.5.4.2. Longitud de la Zona de Sedimentación:
ECUACIÓN 5-6 Longitud zona de sedimentación
L2 = As / B
Donde:
B: ancho del pre sedimentador (m)
As: área de pre sedimentación (m²)
L2: longitud de sedimentación (m)
Por lo tanto:
B = 12.00 m (asumido)
L2 = (500 m²) / (12.00 m)
L2 = 41.67 m
108
5.5.4.3. Distancia de separación entre la Entrada y la Pantalla Difusora:
L1 = 1.00 m
Entonces se tiene como longitud de la unidad: L = L1 + L2 = 42.67 m
Relación L/B = 3.56
5.5.4.4. Profundidad del Sedimentador:
H = 2.40 m (asumido)
Relación L/H = 17.78
5.5.4.5. Volumen Útil del Módulo:
ECUACIÓN 5-7 Volumen Útil del Módulo
V = As * H
Donde:
V: volumen del pre sedimentador (m³)
As: área de sedimentación (m²)
H: altura del pre sedimentador (m)
Por lo tanto:
V = (500 m²) * (2.40 m)
V = 1200 m³
El volumen útil de 2 módulos: V = 2400 m³
Según el CEPIS, la pendiente de fondo es 10 % y la tubería para evacuación de lodos
está colocada en el primer tercio del largo de la unidad, con estos criterios el volumen de
lodos es 749 m³ para cada módulo.
El volumen total de cada módulo será la suma del volumen útil y el volumen de lodos:
V módulo = 1200 m³ + 749 m³
V módulo = 1949 m³
El volumen total será el volumen de la unidad, son 2 módulos V = 3898 m³.
109
5.5.4.6. Carga Superficial:
ECUACIÓN 5-8 Carga Superficial
C = Q / As
Donde:
C: carga superficial (m³/m².día)
Q: caudal (m³/s)
As: área de sedimentación (m²)
Por lo tanto:
C = (1.0 m³/s) / (12.00 m * 42.67 m)
C = 0.00195 m³/m².s
C = 168.74 m³/m².día
5.5.4.7. Tiempo de Retención:
ECUACIÓN 5-9 Tiempo de Retención
To = V / Q
To = H / Vs
Donde:
To: tiempo de retención (min)
Q: caudal (m³/s)
V: volumen del sedimentador (m³)
H: altura del sedimentador (m)
Vs: velocidad de sedimentación (m/s)
Por lo tanto:
To = V / Q
To = (2400 m³) / (1.0 m³/s)
To = 2400 s = 40 min
To = H / Vs
To = (2.4 m) / (0.001 m/s)
To = 2400 s = 40 min
110
5.5.4.8. Tirante sobre vertedero de Entrada a la zona de Sedimentación:
ECUACIÓN 5-10 Ecuación de Francis
hv = (Q / 1.84 * b)2/3
Donde:
hv: altura sobre el vertedero (m)
Q: caudal (m³/s)
b: volumen del sedimentador (m³)
Por lo tanto:
hv = (Q / 1.84*b)2/3
hv = [1.0 m³/s / (1.84 * 12.0 m)]2/3
hv = 0.13 m
5.5.5. Diseño de la Pantalla Difusora:
GRAFICO 5.9 Pantalla Difusora
Fuente: Autor. (2016)
5.5.5.1. Área de orificios:
Se asume una velocidad de paso entre los orificios: Vo = 0,15 m/s.
ECUACIÓN 5-11 Área de orificios
Ao = Q / Vo
Donde:
Ao: área total de orificios (m²)
Q: caudal (m³/s)
111
Vo: velocidad de la partícula en el orificio (m/s)
Por lo tanto:
Ao = (1.0 m³/s) / (0.15 m/s)
Ao = 6.67 m²
5.5.5.2. Área de cada Orificio:
Se asume un diámetro de orificio Фo = 0.1 m
ECUACIÓN 5-12 Área de orificio
ao = π/4 * Фo²
Donde:
ao: área de cada orificio (m²)
Фo: diámetro de cada orificio (m)
Por lo tanto:
ao = π/4 * (0.1 m) ²
ao = 0.0079 m²
5.5.5.3. Número de Orificios
ECUACIÓN 5-13 Número de orificios
n = Ao / ao
Donde:
Ao: área total de orificios (m²)
ao: área de cada orificio (m²)
n: número de orificios (m)
Por lo tanto:
n = (6.67 m²) / (0.0079 m²)
n = 849
112
5.5.5.4. Altura de la pantalla con orificios:
ECUACIÓN 5-14 Altura pantalla con orificios
h = H - 2/5 * H
Donde:
h: altura de la pantalla con orificios (m)
H: altura del pre sedimentador (m)
Por lo tanto:
h = 2.40 m - 2/5 * (2.40 m)
h = 1.44 m
5.5.5.5. Ancho de la pantalla con orificios:
B = 12.00 m
5.5.5.6. Número de filas:
nf = 4 (asumido)
5.5.5.7. Número de columnas:
nc = 25 (asumido)
5.5.5.8. Espaciamiento entre filas:
ECUACIÓN 5-15 Espaciamiento entre filas
a1 = h / nf
Donde:
a1: espaciamiento entre filas (m)
h: altura de la pantalla con orificios (m)
nf: número de filas
Por lo tanto:
a1 = 1.44 m / 4
a1 = 0.36 m
113
5.5.5.9. Espaciamiento entre columnas:
ECUACIÓN 5-16 Espaciamiento entre columnas
a2 = [B - a1*(nc-1)] / 2
Donde:
a2: espaciamiento entre columnas (m)
B: ancho total del pre sedimentador (m)
a1: espaciamiento entre filas (m)
nc: número de columnas
Por lo tanto:
a2 = [12.00 m – 0.36 m * (25-1)] / 2
a2 = 1.68 m
5.5.5.10. Sección del Conducto de Evacuación de Lodos:
Asumimos diámetro para sección del conducto: Ф = 0.40 m
ECUACIÓN 5-17 Sección conducto evacuación de lodos
S = π/4 * Ф²
Donde:
S: sección del conducto (m²)
Ф: diámetro del conducto (m)
Por lo tanto:
S = π/4 * (0.4 m) ²
S = 0.126 m²
5.5.5.11. Tiempo de vaciado del sedimentador:
ECUACIÓN 5-18 Tiempo de Vaciado
t = (As * H1/2) / (4850 S)
Donde:
t: tiempo de vaciado del pre sedimentador (s)
As: área de sedimentación (m²)
114
H: altura del sedimentador (m)
S: sección del conducto (m²)
Por lo tanto:
t = (12.00 m * 43.00 m * (2.40 m)1/2) / (4850 * 0.126 m²)
t = 1.30 horas = 78.09 minutos
5.5.6. Diseño del Canal de Entrada a la Zona de Sedimentación:
GRAFICO 5.10 Canal de entrada a la Zona de Sedimentación, Corte típico
Fuente: Autor. (2016)
Se tiene como datos:
h = 0.80 m (asumido)
b = 1.00 m (asumido)
n = 0.013 (hormigón)
S = 0.15 %
5.5.6.1. Caudal:
ECUACIÓN 5-19 Ecuación de Continuidad
Q = A * V
ECUACIÓN 5.19 Ecuación de Manning
V = 1/n * Rh2/3 * (S)1/2
115
Reemplazando la ecuación de Manning en la ecuación de Continuidad, obtenemos la
expresión a continuación:
Q = A * 1/n * Rh2/3 * (S)1/2
Donde:
Q: caudal (m³/s)
A: área (m²)
n: Coeficiente de rugosidad
b: ancho del canal (m)
S: pendiente del canal (%)
R: radio hidráulico (m)
Por lo tanto:
Q = (1.00 m*0.80 m)*(1/0.013)*(0.80 m)*(0.15)1/2*[(0.80 m*1.00 m)/(0.80 m+2*1.00 m)]2/3
Q = 1.03 m³/s
Debido a que no se puede despejar (h) y calcular directamente de la fórmula de
Manning, se asumen valores de b y h para llegar al caudal de dato el mismo que es 1.00 m³/s,
los valores asumidos, son: h = 0.80 m; b = 1.00 m
La altura total del canal de ingreso a la zona de sedimentación, se determina
aumentando 30 cm como borde libre, por razones de seguridad, a fin de garantizar que no
haya desbordes, esta altura será de 1.10 m.
116
5.5.7. Diseño del Canal de Salida de la Zona de Sedimentación:
GRAFICO 5.11 Canal de Salida de la Zona de Sedimentación, Corte típico
Fuente: Autor. (2016)
Se tiene como datos:
h = 0.80 m (asumido)
b = 1.00 m (asumido)
n = 0.013 (hormigón)
S = 0.15 %
5.5.7.1. Caudal:
ECUACIÓN 5-20 Ecuación de Continuidad
Q = A * V
ECUACIÓN 5.19 Ecuación de Manning
V = 1/n * Rh2/3 * (S)1/2
Reemplazando la ecuación de Manning en la ecuación de Continuidad, obtenemos la
expresión a continuación:
Q = A * 1/n * Rh2/3 * (S)1/2
Donde:
Q: caudal (m³/s)
A: área (m²)
n: Coeficiente de rugosidad
117
b: ancho del canal (m)
S: pendiente del canal (%)
R: radio hidráulico (m)
Por lo tanto:
Q = (1.00 m*0.80 m)*(1/0.013)*(0.80 m)*(0.15)1/2*[(0.80 m*1.00 m)/(0.80 m+2*1.0 m)]2/3
Q = 1.03 m³/s
Debido a que no se puede despejar (h) y calcular directamente de la fórmula de
Manning, se asumen valores de b y h para llegar al caudal de dato el mismo que es 1.00 m³/s,
los valores asumidos, son: h = 0.80 m y b = 1.00 m.
5.5.7.2. Tirante sobre vertedero de Salida de la zona de Sedimentación:
ECUACIÓN 5-21 Ecuación de Francis
hv = (Q / 1.84 * b)2/3
Donde:
hv: altura sobre el vertedero (m)
Q: caudal (m³/s)
b: volumen del sedimentador (m³)
Por lo tanto:
hv = (Q / 1.84*b)2/3
hv = [1.0 m³/s / (1.84 * 12.0 m)]2/3
hv = 0.13 m
La altura total del canal de salida de la zona de sedimentación, se determina sumando
la altura del canal de salida (h=0.80 m) y la altura tirante que se produce sobre el vertedero
(hv = 0.13 m), esta altura es igual a 0.93 m.
118
CAPÍTULO VI
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1. CONCLUSIONES
Mediante el grafico a continuación se determina la capacidad física con la que cuenta
la planta de tratamiento, y a su vez identificamos la capacidad máxima propuesta a la
que se puede llegar, siempre y cuando se considere las observaciones antes
mencionadas.
GRAFICO 6.1 Capacidad Física de la Planta
Fuente: Autor. (2016)
Se determinó la granulometría del sedimento que es transportado en el agua del Río
Lelia, y que a su vez ingresa a la captación, se tomó una muestra puntual de agua
cruda a la salida de los desarenadores, esta muestra presento una turbiedad de 5940
NTU, las partículas presenta una gran variedad de tamaños, correspondientes al 20.98
% un diámetro de partículas superiores a 0.2 mm y un 79.02 % un diámetro de
partículas menores a 0.2 mm; el porcentaje de partículas a ser removido mediante el
pre sedimentador corresponde al 79.02 %, previamente el porcentaje de partículas de
20.98 %, será removido por los desarenadores que se encuentran en la captación.
119
Se observa en el ensayo de granulometría realizado a una muestra puntual de agua
cruda en los desarenadores, que el diámetro de menor tamaño es de 0.08 mm, de
acuerdo a bibliografía el CEPIS recomienda que el diámetro de menor tamaño que
procesará el Pre Sedimentador es de 0.05 mm, estas partículas tienen un contenido de
limos y arcillas, con el fin de garantizar el funcionamiento y operación óptimo, se
diseñó el pre sedimentador con un tamaño de partícula de 0.05 mm, el tamaño de la
partícula (0.05 mm) determina la velocidad de sedimentación de diseño igual a 0.001
m/s.
El Pre Sedimentador se ha diseñado para turbiedades de hasta 6000 NTU, cuando se
presenten turbiedades superiores, se debe usar la dosis de coagulante definida en el
capítulo IV (5 mg/l), con el fin de reducir la turbiedad del agua antes de que ingrese a
la planta de tratamiento, garantizando el funcionamiento óptimo de los procesos
unitarios de la planta (mezcla rápida, floculación, sedimentación, filtración,
desinfección).
La aplicación correcta del coagulante, se realizará aguas abajo del vertedero que se
encuentra en la cámara de entrada, con el fin de garantizar la dilución y uniformidad
del coagulante, deberá ser aplicado mediante una canaleta perforada.
Para la prueba de jarras se determinó que la mezcla lenta no es necesario que se
realice, debido a que la sedimentación se alcanza directamente.
La prueba de jarras realizada para una muestra puntual de agua cruda con turbiedad de
5940 NTU, determina la dosis óptima de aplicación de coagulante es de 5 mg/l, con
una mezcla rápida de 100 rpm durante 1 minuto, se obtiene la remoción del 99.80 %
de la turbiedad total de la muestra en los primeros 5 minutos de tiempo de
sedimentación.
La eficiencia mediante la prueba de jarras obtenida para una muestra puntual de agua
cruda con turbiedad de 5940 NTU, la prueba de jarras determina la remoción del
100% de la turbiedad, reduciendo a 12 NTU a partir de los 5 minutos de tiempo de
sedimentación, lo cual justifica que presentan mayor efectividad la aplicación de dosis
bajas de coagulante.
Las pruebas de sedimentabilidad realizadas para una muestra puntual de agua cruda
con turbiedad de 5940 NTU, mediante la dosificación determinada en la prueba de
120
jarras, el volumen de lodos está en 90 ml/lodo y la remoción de lodos es del 40 %, se
considera un valor óptimo de remoción.
A fin de garantizar la operación y mantenimiento del Pre Sedimentador, el diseño
contempla que esta unidad tenga dos módulos, cada uno con un volumen de 1949 m³,
donde el volumen útil corresponde a 1200 m3 y el volumen de lodos es 749 m3,
cuando se realice mantenimiento en uno de sus módulos, el otro módulo continuará
operando en condiciones normales. Es importante mencionar que cada módulo está
diseñado para condiciones en las cuales solamente esté en operación uno de ellos,
aumentando un 20% al caudal procesado para cada módulo, este caudal de diseño
para cada módulo es igual a 500 l/s.
La implantación del Pre Sedimentador se realizará en el sitio establecido al lado de la
Planta de tratamiento, en la cota 652.46 m y abscisa 11+876.00 m del perfil hidráulico
de la línea de conducción, debido a las características de la topografía y condiciones
de presión es el sitio más adecuado.
El Pre Sedimentador está conformado de las siguientes partes:
Cámara de entrada, Canal repartidor de caudal, Zona de Sedimentación, Zona de
evacuación de lodos, Zona de salida.
La cámara de entrada tiene como función disipar la energía con la pantalla para
estabilizar el flujo que va a circular a través del vertedero, en este vertedero se
realizara la medición del caudal y se optó como sitio de aplicación de coagulante.
El canal repartidor de caudal tiene como función transportar el líquido hasta el pre
sedimentador. |La zona de sedimentación está conformada por un vertedero de ingreso
a la unidad a fin de distribuir uniformemente el caudal transportado, en la zona de
sedimentación el líquido tiene un flujo horizontal y atraviesa una pantalla difusora con
orificios. La zona de evacuación de lodos tiene una tubería de 300 mm y está ubicada
en el fondo del módulo, estos lodos acumulados son transportados hacia el
alcantarillado público.
La zona de salida está conformada por un vertedero que conecta a un canal, en el que
se recolecta el líquido procesado por medio de une tubería de 400 mm.
121
Carga superficial calculada para cada módulo del Pre Sedimentador es de 168.74
m³/m².día, este valor se encuentra en el rango que recomienda el CEPIS (120 y 180
m³/m²·día).
6.2. RECOMENDACIONES
La pantalla disipadora de energía es de vital importancia para el funcionamiento óptimo
del vertedero, en el cual, el agua que llega desde los desarenadores, llega con presiones
bastante altas, en este punto se disipa la energía y se estabiliza el flujo para proceder a
circular por el vertedero y empezar el pre tratamiento.
Para la opción de pre coagulación aplicada al pre sedimentador, este se aplicará en el
lugar donde exista mayor turbulencia, el mismo que se encuentra aguas abajo del
vertedero en la cámara de entrada, debe ser aplicado uniformemente mediante una
canaleta perforada.
Para el caso, cuando el agua cruda del Río Lelia presente turbiedades mayores de 6000
NTU, se recomienda usar la dosis de coagulante definida en el capítulo IV (5 mg/l), con
el fin de reducir la turbiedad del agua antes de que ingrese a la planta de tratamiento,
garantizando el funcionamiento óptimo de los procesos unitarios de la planta (mezcla
rápida, floculación, sedimentación, filtración, desinfección), con esta recomendación se
reducirá la aplicación de coagulante y polímero en la planta, reduciendo la inversión en
productos químicos considerablemente.
La extracción de lodos se debe realizar para cada módulo del pre sedimentador, en el
grafico 6.2, se observa el volumen máximo está calculado en 749 m3, es de mucha
importancia no alcanzar el volumen máximo, ya que la extracción de todo este volumen
de lodo sería complicada manualmente para los operadores, el mantenimiento se debe
realizar de acuerdo a la turbiedad que presente el agua cruda del Río Lelia y el volumen
de lodos acumulado en el módulo.
122
GRAFICO 6.2 Volumen de Lodos
Fuente: Autor. (2016)
El mantenimiento general del pre sedimentador se debe realizar a: válvulas de entrada,
válvulas de desagüe, cámara de entrada, canales, vertedero, módulo sedimentador
considerando el tiempo de vaciado es de 1 hora 18 minutos, pantalla difusora, tubería
evacuación de lodos.
Se debe implementar una rejilla en el canal que se encuentra a continuación de la cámara
de entrada, la función primordial de esta rejilla es de retener material flotante que ha
pasado por los desarenadores, como por ejemplo hojas, madera.
123
7. BIBLIOGRAFÍA
CEPIS. (1973). Teoría, Diseño y control de los procesos de clarificación del agua.
Departamento de Ingeniería y Ciencias del Ambiente. Lima, Perú.
CEPIS; Ing. Cánepa de Vargas Lidia. (2004). Tratamiento de agua para consumo humano,
Plantas de filtración rápida, Manual I: Teoría Tomo I. Lima, Perú.
CEPIS; Ing. Cánepa de Vargas Lidia. (2004). Tratamiento de agua para consumo humano,
Plantas de filtración rápida, Manual II: Diseño de plantas de tecnología apropiada.
Lima, Perú.
CEPIS; Ing. Cánepa de Vargas Lidia. (2005). GUÍA PARA EL DISEÑO DE
DESARENADORES Y SEDIMENTADORES. Lima, Perú.
CEPIS; Ing. Cánepa de Vargas Lidia. (2005). Tratamiento de agua para consumo humano,
Plantas de filtración rápida, Manual III: Evaluación de plantas de tecnología
apropiada. Lima, Perú.
Chow, V. T. (1994). Hidráulica de Canales Abiertos. (M. E. R., Ed.) Colombia: Nomos S.A.
GAD Santo Domingo - Situación. (2015). Recuperado el 20 de 11 de 2016, de GAD
Provincial de Santo Domingo Chilachi'to:
http://www.santodomingo.gob.ec/index.php/la-ciudad/situacion.html
Plan de Desarrollo y Ordenamiento Territorial 2030 "El futuro de Chilachi'to". (2015).
Recuperado el 16 de 11 de 2016, de GAD Municipal de Santo Domingo Chilachi'to:
http://www.santodomingo.gob.ec/docs/transparencia/2015/julio/anexo%20julio/PDO
T%20SANTO%20DOMINGO%202030/1.%20PDOT%202030%20SANTO%20DO
MINGO%202030%20El%20Futuro%20de%20Chilachi%20to.pdf
Proyecciones Poblacionales. (2016). Recuperado el 20 de 11 de 2016, de Instituto Nacional
de Estadistica y Censos: http://www.ecuadorencifras.gob.ec/proyecciones-
poblacionales/
Sotelo Ávila, G. (1997). Hidráulica General. México: Limusa.
SVIATOR, & SVIATOSLAV KROCHIN. (1986). Diseño Hidráulico (Tercera ed.). Quito,
Ecuador: Escuela Politécnica Nacional.
124
ANEXOS
ANEXO 1
VOLUMEN
ENTRADA
CAUDAL
ENTRADA
VOLUMEN
TRATADO
CAUDAL
TRATADO
(m³) (l/s) (m³) (l/s)
01/06/2016 29462 341 29030 336
02/06/2016 30758 356 29462 341
03/06/2016 34128 395 33523 388
04/06/2016 28598 331 28166 326
05/06/2016 28512 330 27734 321
06/06/2016 31882 369 30240 350
07/06/2016 32314 374 25574 296
08/06/2016 33782 391 32746 379
09/06/2016 29117 337 25142 291
10/06/2016 33455 387 31882 369
11/06/2016 30586 354 29462 341
12/06/2016 30931 358 30326 351
13/06/2016 31190 361 26266 304
14/06/2016 31709 367 31018 359
15/06/2016 29808 345 29290 339
16/06/2016 34034 394 32835 380
17/06/2016 32918 381 32486 376
18/06/2016 28426 329 24624 285
19/06/2016 32314 374 31622 366
20/06/2016 33955 393 33233 385
21/06/2016 28426 329 25747 298
22/06/2016 29203 338 27216 315
23/06/2016 33264 385 32746 379
24/06/2016 33869 392 32820 380
25/06/2016 30326 351 29722 344
26/06/2016 30931 358 30154 349
27/06/2016 32141 372 31882 369
28/06/2016 32659 378 28080 325
29/06/2016 33264 385 26006 301
30/06/2016 31795 368 31968 370
TOTAL 943758 10923 891004 10313
01/07/2016 33350 386 30758 356
02/07/2016 34128 395 29808 345
03/07/2016 29462 341 27734 321
04/07/2016 34646 401 32486 376
05/07/2016 35942 416 33782 391
06/07/2016 36115 418 32659 378
07/07/2016 38016 440 34646 401
REGISTRO DE VULUMEN Y CAUDAL, PLANTA DE
TRATAMIENTO CONVENCIONAL
JUNIO
JULIO
DÍA
VOLUMEN
ENTRADA
CAUDAL
ENTRADA
VOLUMEN
TRATADO
CAUDAL
TRATADO
(m³) (l/s) (m³) (l/s)
08/07/2016 39398 456 35510 411
09/07/2016 36288 420 32486 376
10/07/2016 38016 440 34560 400
11/07/2016 31536 365 28253 327
12/07/2016 28944 335 26093 302
13/07/2016 29549 342 27821 322
14/07/2016 33350 386 29894 346
15/07/2016 34301 397 31018 359
16/07/2016 31190 361 29462 341
17/07/2016 34819 403 33178 384
18/07/2016 39398 456 34906 404
19/07/2016 37930 439 33350 386
20/07/2016 31018 359 27389 317
21/07/2016 36115 418 32746 379
22/07/2016 36547 423 33869 392
23/07/2016 38275 443 33955 393
24/07/2016 40262 466 35942 416
25/07/2016 39658 459 34214 396
26/07/2016 36547 423 33350 386
27/07/2016 37238 431 34906 404
28/07/2016 39398 456 35856 415
29/07/2016 36806 426 35078 406
30/07/2016 35078 406 32746 379
31/07/2016 34646 401 33610 389
TOTAL 1097971 12708 1002067 11598
01/08/2016 40262 466 38275 443
02/08/2016 43027 498 40003 463
03/08/2016 46656 540 45101 522
04/08/2016 46051 533 42768 495
05/08/2016 43373 502 42077 487
06/08/2016 42768 495 40262 466
07/08/2016 42077 487 39226 454
08/08/2016 40435 468 37325 432
09/08/2016 37670 436 33955 393
10/08/2016 39658 459 36374 421
11/08/2016 42941 497 40694 471
12/08/2016 40262 466 38534 446
13/08/2016 39398 456 37670 436
14/08/2016 37584 435 35856 415
15/08/2016 35683 413 33178 384
16/08/2016 36806 426 35078 406
DÍA
AGOSTO
VOLUMEN
ENTRADA
CAUDAL
ENTRADA
VOLUMEN
TRATADO
CAUDAL
TRATADO
(m³) (l/s) (m³) (l/s)
17/08/2016 37843 438 34387 398
18/08/2016 35856 415 32314 374
19/08/2016 34128 395 30931 358
20/08/2016 32573 377 29808 345
21/08/2016 34214 396 31622 366
22/08/2016 36806 426 34128 395
23/08/2016 35165 407 33178 384
24/08/2016 39571 458 36720 425
25/08/2016 34214 396 29030 336
26/08/2016 33350 386 31363 363
27/08/2016 33005 382 30240 350
28/08/2016 32054 371 29808 345
29/08/2016 31536 365 28598 331
30/08/2016 33350 386 29981 347
31/08/2016 31968 370 29462 341
TOTAL 1170288 13545 1087949 12592
01/09/2016 30931 358 29290 339
02/09/2016 30413 352 28166 326
03/09/2016 31104 360 28598 331
04/09/2016 34214 396 28339 328
05/09/2016 36115 418 32746 379
06/09/2016 39398 456 34646 401
07/09/2016 37843 438 34128 395
08/09/2016 32486 376 29549 342
09/09/2016 36547 423 33437 387
10/09/2016 39658 459 28426 329
11/09/2016 39917 462 37670 436
12/09/2016 38362 444 36806 426
13/09/2016 41299 478 38966 451
14/09/2016 42250 489 37930 439
15/09/2016 43114 499 41990 486
16/09/2016 41990 486 39226 454
17/09/2016 43459 503 41299 478
18/09/2016 44410 514 42250 489
19/09/2016 42509 492 36202 419
20/09/2016 43027 498 37670 436
21/09/2016 44842 519 41731 483
22/09/2016 43978 509 39398 456
23/09/2016 43200 500 41126 476
24/09/2016 43459 503 35856 415
25/09/2016 45965 532 43546 504
DÍA
SEPTIEMBRE
VOLUMEN
ENTRADA
CAUDAL
ENTRADA
VOLUMEN
TRATADO
CAUDAL
TRATADO
(m³) (l/s) (m³) (l/s)
26/09/2016 45014 521 42854 496
27/09/2016 45446 526 42163 488
28/09/2016 43027 498 38966 451
29/09/2016 44496 515 41126 476
30/09/2016 45187 523 42854 496
TOTAL 1213661 14047 1106957 12812
01/10/2016 48258 559 47340 548
02/10/2016 47154 546 46045 533
03/10/2016 47697 552 47172 546
04/10/2016 46282 536 47421 549
05/10/2016 48029 556 46847 542
06/10/2016 47317 548 46729 541
07/10/2016 46956 543 46281 536
08/10/2016 48189 558 47130 545
09/10/2016 47185 546 45473 526
10/10/2016 48577 562 47597 551
11/10/2016 47197 546 46256 535
12/10/2016 46903 543 46083 533
13/10/2016 46164 534 44489 515
14/10/2016 47930 555 47566 551
15/10/2016 46352 536 44960 520
16/10/2016 45616 528 44649 517
17/10/2016 47312 548 45518 527
18/10/2016 39453 457 38547 446
19/10/2016 44222 512 42760 495
20/10/2016 47239 547 43673 505
21/10/2016 44957 520 42582 493
22/10/2016 38639 447 37458 434
23/10/2016 36149 418 34569 400
24/10/2016 37218 431 36458 422
25/10/2016 34579 400 32934 381
26/10/2016 34241 396 33452 387
27/10/2016 32422 375 33840 392
28/10/2016 33580 389 31694 367
29/10/2016 31093 360 29122 337
30/10/2016 39760 460 38990 451
31/10/2016 41231 477 39191 454
TOTAL 1337899 15485 1302826 15079
01/11/2016 42171 488 41096 476
02/11/2016 42183 488 41169 476
DÍA
NOVIEMBRE
OCTUBRE
VOLUMEN
ENTRADA
CAUDAL
ENTRADA
VOLUMEN
TRATADO
CAUDAL
TRATADO
(m³) (l/s) (m³) (l/s)
03/11/2016 41729 483 40851 473
04/11/2016 38729 448 37693 436
05/11/2016 38999 451 38290 443
06/11/2016 39372 456 38213 442
07/11/2016 43852 508 43013 498
08/11/2016 45520 527 43368 502
09/11/2016 45520 527 44497 515
10/11/2016 45851 531 45555 527
11/11/2016 45991 532 45431 526
12/11/2016 44305 513 43015 498
13/11/2016 49662 575 49282 570
14/11/2016 42831 496 41884 485
15/11/2016 35528 411 34663 401
16/11/2016 41631 482 40009 463
17/11/2016 40931 474 40353 467
18/11/2016 32462 376 31790 368
19/11/2016 44644 517 44024 510
20/11/2016 44873 519 33212 384
21/11/2016 49335 571 49175 569
22/11/2016 47780 553 45196 523
23/11/2016 42703 494 42262 489
24/11/2016 40846 473 35701 413
25/11/2016 44131 511 43127 499
26/11/2016 39272 455 38084 441
27/11/2016 38563 446 37501 434
28/11/2016 44499 515 42503 492
29/11/2016 48133 557 47256 547
30/11/2016 50928 589 49014 567
TOTAL 1292973 14965 1247226 14435
02/12/2016 33382 386 30958 358
03/12/2016 34213 396 33433 387
04/12/2016 39208 454 37470 434
05/12/2016 39088 452 37478 434
06/12/2016 37965 439 36732 425
07/12/2016 37935 439 37166 430
08/12/2016 41713 483 39090 452
09/12/2016 39740 460 39004 451
10/12/2016 43922 508 39185 454
11/12/2016 39841 461 38582 447
12/12/2016 38028 440 36522 423
13/12/2016 31326 363 30540 353
DÍA
DICIEMBRE
VOLUMEN
ENTRADA
CAUDAL
ENTRADA
VOLUMEN
TRATADO
CAUDAL
TRATADO
(m³) (l/s) (m³) (l/s)
14/12/2016 35897 415 31310 362
15/12/2016 32820 380 32116 372
16/12/2016 41151 476 39024 452
17/12/2016 40538 469 39975 463
18/12/2016 40999 475 38819 449
19/12/2016 33073 383 32244 373
20/12/2016 41671 482 40373 467
21/12/2016 45057 521 43802 507
22/12/2016 47483 550 45575 527
23/12/2016 47498 550 46371 537
24/12/2016 42595 493 39894 462
25/12/2016 43854 508 42891 496
26/12/2016 46756 541 44648 517
27/12/2016 45827 530 44892 520
28/12/2016 47071 545 45339 525
29/12/2016 44565 516 43698 506
30/12/2016 46141 534 43935 509
31/12/2016 45478 526 44391 514
TOTAL 1224836 14176 1175457 13605
01/01/2017 43308 501 41814 484
02/01/2017 35499 411 34345 398
03/01/2017 38229 442 36473 422
04/01/2017 39850 461 38996 451
05/01/2017 28108 325 25666 297
06/01/2017 31471 364 30387 352
07/01/2017 29702 344 28708 332
08/01/2017 27373 317 26666 309
09/01/2017 35636 412 33856 392
10/01/2017 26129 302 25241 292
11/01/2017 27422 317 25681 297
12/01/2017 33819 391 33723 390
13/01/2017 31298 362 30050 348
14/01/2017 29921 346 29387 340
15/01/2017 32516 376 31300 362
16/01/2017 30234 350 29435 341
17/01/2017 28886 334 27347 317
18/01/2017 30167 349 29309 339
19/01/2017 29961 347 28539 330
20/01/2017 31069 360 30325 351
21/01/2017 32335 374 31041 359
22/01/2017 31895 369 31216 361
DÍA
ENERO
VOLUMEN
ENTRADA
CAUDAL
ENTRADA
VOLUMEN
TRATADO
CAUDAL
TRATADO
(m³) (l/s) (m³) (l/s)
23/01/2017 32732 379 31148 361
24/01/2017 30093 348 29032 336
25/01/2017 26609 308 24956 289
26/01/2017 28864 334 30282 350
27/01/2017 34231 396 32905 381
28/01/2017 33068 383 27387 317
29/01/2017 27874 323 26597 308
30/01/2017 23456 271 22823 264
31/01/2017 28212 327 27090 314
TOTAL 969969 11226 931725 10784
01/02/2017 35110 406 34181 396
02/02/2017 38557 446 37038 429
03/02/2017 33227 385 32326 374
04/02/2017 26092 302 24332 282
05/02/2017 36806 426 34042 394
06/02/2017 31521 365 30389 352
07/02/2017 31435 364 30688 355
08/02/2017 30532 353 28450 329
09/02/2017 34506 399 29460 341
10/02/2017 29062 336 27689 320
11/02/2017 30406 352 29633 343
12/02/2017 33811 391 32088 371
13/02/2017 33562 388 32857 380
14/02/2017 34950 405 33570 389
15/02/2017 34289 397 33570 389
16/02/2017 36870 427 34374 398
17/02/2017 32456 376 31295 362
18/02/2017 35502 411 33058 383
19/02/2017 40480 469 37327 432
20/02/2017 40567 470 38055 440
21/02/2017 36201 419 35320 409
22/02/2017 32007 370 31030 359
23/02/2017 37053 429 34541 400
24/02/2017 37599 435 36354 421
25/02/2017 35350 409 34255 396
26/02/2017 37559 435 36332 421
27/02/2017 40664 471 39814 461
28/02/2017 40895 473 38997 451
TOTAL 977071 11309 931065 10776
01/03/2017 26834 311 26142 303
DÍA
FEBRERO
MARZO
VOLUMEN
ENTRADA
CAUDAL
ENTRADA
VOLUMEN
TRATADO
CAUDAL
TRATADO
(m³) (l/s) (m³) (l/s)
02/03/2017 30016 347 26876 311
03/03/2017 29073 336 28194 326
04/03/2017 31227 361 30201 350
05/03/2017 26619 308 25435 294
06/03/2017 34128 395 33433 387
07/03/2017 27499 318 26096 302
08/03/2017 30224 350 28828 334
09/03/2017 30077 348 29195 338
10/03/2017 32984 382 30213 350
11/03/2017 31614 366 30154 349
12/03/2017 33005 382 30395 352
13/03/2017 33943 393 31394 363
14/03/2017 35724 413 30986 359
15/03/2017 32975 382 30802 357
16/03/2017 32974 382 31898 369
17/03/2017 33438 387 32467 376
18/03/2017 35927 416 32330 374
19/03/2017 30259 350 28773 333
20/03/2017 35749 414 32654 378
21/03/2017 36261 420 34462 399
22/03/2017 33898 392 30041 348
23/03/2017 39924 462 38715 448
24/03/2017 36315 420 33137 384
25/03/2017 36665 424 35858 415
26/03/2017 37368 432 34924 404
27/03/2017 35062 406 34482 399
28/03/2017 27328 316 24572 284
29/03/2017 27370 317 26158 303
30/03/2017 30745 356 28311 328
31/03/2017 35663 413 31965 370
TOTAL 1010888 11700 949089 10985
01/04/2017 24789 287 22877 265
02/04/2017 26542 307 25399 294
03/04/2017 30418 352 27877 323
04/04/2017 27165 314 26311 305
05/04/2017 26841 311 24333 282
06/04/2017 26327 305 24955 289
07/04/2017 36742 425 31374 363
08/04/2017 43379 502 31358 363
09/04/2017 29789 345 26963 312
10/04/2017 35315 409 30993 359
ABRIL
DÍA
VOLUMEN
ENTRADA
CAUDAL
ENTRADA
VOLUMEN
TRATADO
CAUDAL
TRATADO
(m³) (l/s) (m³) (l/s)
11/04/2017 25828 299 23047 267
12/04/2017 31287 362 27389 317
13/04/2017 29894 346 29325 339
14/04/2017 34141 395 32602 377
15/04/2017 29117 337 26438 306
16/04/2017 39226 454 35078 406
17/04/2017 27921 323 28144 326
18/04/2017 36037 417 33988 393
19/04/2017 38969 451 36460 422
20/04/2017 39424 456 35578 412
21/04/2017 38036 440 36793 426
22/04/2017 36254 420 33558 388
23/04/2017 31738 367 28700 332
24/04/2017 35655 413 33624 389
25/04/2017 36111 418 32767 379
26/04/2017 34387 398 30758 356
27/04/2017 35942 416 34474 399
28/04/2017 16157 187 15293 177
29/04/2017 34214 396 30067 348
30/04/2017 32560 377 30326 351
TOTAL 970205 11229 886851 10264
01/05/2017 30154 349 29030 336
02/05/2017 30739 356 29586 342
03/05/2017 27693 321 22577 261
04/05/2017 27847 322 24627 285
05/05/2017 31611 366 27504 318
06/05/2017 27994 324 24538 284
07/05/2017 28166 326 24106 279
08/05/2017 29030 336 26006 301
09/05/2017 30758 356 28166 326
10/05/2017 30154 349 28598 331
11/05/2017 29462 341 26438 306
12/05/2017 30586 354 28858 334
13/05/2017 30413 352 27734 321
14/05/2017 28426 329 24797 287
15/05/2017 28771 333 25574 296
16/05/2017 29030 336 25488 295
17/05/2017 30326 351 27302 316
18/05/2017 29290 339 24797 287
19/05/2017 29030 336 27043 313
20/05/2017 29203 338 26870 311
MAYO
DÍA
VOLUMEN
ENTRADA
CAUDAL
ENTRADA
VOLUMEN
TRATADO
CAUDAL
TRATADO
(m³) (l/s) (m³) (l/s)
21/05/2017 28944 335 27302 316
22/05/2017 31104 360 27734 321
23/05/2017 28685 332 27389 317
24/05/2017 29462 341 26698 309
25/05/2017 30758 356 28166 326
26/05/2017 31190 361 29462 341
27/05/2017 29203 338 26611 308
28/05/2017 28253 327 25488 295
29/05/2017 28426 329 25229 292
30/05/2017 29117 337 24710 286
31/05/2017 30067 348 27907 323
TOTAL 913893 10577 826339 9564
DÍA
ANEXO 2
PRUEBAS CON TRAZADORES EN LA PLANTA CONVENCIONAL (PT1)
1. DETERMINACIÓN DEL PARÁMETROS HIDRÁULICO TEÓRICOS EN EL
FLOCULADOR
Esta prueba se realizó el 05 de marzo del 2016, en el floculador de la Planta 1 de la
EPMAPA-SD, con un caudal promedio de 261 l/s y utilizando el método de dosificación
instantánea y como trazador sal en grano, el mismo que fue aplicado en solución al ingreso
del floculador y se determinó a la salida del floculador la conductividad del agua desde el
momento de aplicación del trazador.
1.1. VOLUMEN DE FLOCULADOR
Se determinó las dimensiones del floculador de la planta 1 y su respectivo volumen
total, obteniéndose los siguientes datos:
Largo: 26.85 m. (Incluido las 36 paredes (0.10 m) de los canales)
Ancho: 18.85 m
Altura de lámina de agua: 1.42 m
Volumen de agua en el floculador de: 622.66 m3
1.2. TIEMPO DE RETENCIÓN HIDRÁULICO TEÓRICO:
Volumen del floculador: 622.66 m3
Caudal promedio: 0. 261 m3/s
TRHteorico: 39.8 minutos
1.3. DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE TRAZADOR A SER UTILIZADO
Para la determinación del tiempo de retención hidráulico se utilizó la metodología
“dosificación instantánea”, mediante la aplicación de sal en grano como trazador en la
siguiente cantidad:
ECUACIÓN 1 Cantidad de Trazador
P = (V * K * CO) / (I * 1000)
Donde:
P = peso del trazador por añadir al reactor (kg)
V = volumen útil del reactor (m3)
K = constante de corrección
Co = concentración (mg/l)
I = grado de pureza del trazador, fracción de la unidad
Por lo tanto:
P = (622.66 m3 * 1.65 * 50 mg/l) / (1 * 1000) ≈ 51 kg
Se disolvieron aproximadamente 51 Kg de sal en grano en 200 litros de agua y se
aplicó a la entrada del floculador.
1.4. RESULTADOS DEL ENSAYO DE TRAZADORES:
TABLA 1 Ensayo con Trazadores en el Floculador
Tiempo Conductividad
minutos us/cm
1 93,3 0,03 0,0 0,0 0,00 100,00
2 93,3 0,05 0,0 0,0 0,00 100,00
3 93,5 0,08 0,2 0,2 0,00 100,00
4 93,5 0,10 0,2 0,4 0,01 99,99
5 93,5 0,13 0,2 0,6 0,01 99,99
6 93,5 0,15 0,2 0,8 0,01 99,99
7 93,5 0,18 0,2 1,0 0,01 99,99
8 93,6 0,20 0,3 1,3 0,02 99,98
9 93,6 0,23 0,3 1,6 0,02 99,98
10 93,6 0,25 0,3 1,9 0,02 99,98
11 93,6 0,28 0,3 2,2 0,03 99,97
12 93,5 0,30 0,2 2,4 0,03 99,97
13 93,5 0,33 0,2 2,6 0,03 99,97
14 93,5 0,35 0,2 2,8 0,04 99,96
15 93,5 0,38 0,2 3,0 0,04 99,96
16 93,5 0,40 0,2 3,2 0,04 99,96
17 93,5 0,43 0,2 3,4 0,04 99,96
18 93,5 0,45 0,2 3,6 0,05 99,95
19 93,5 0,48 0,2 3,8 0,05 99,95
20 93,5 0,50 0,2 4,0 0,05 99,95
21 93,5 0,53 0,2 4,2 0,06 99,94
22 93,5 0,55 0,2 4,4 0,06 99,94
23 93,5 0,58 0,2 4,6 0,06 99,94
24 93,4 0,60 0,1 4,7 0,06 99,94
25 93,5 0,63 0,2 4,9 0,06 99,94
26 93,5 0,65 0,2 5,1 0,07 99,93
27 93,5 0,68 0,2 5,3 0,07 99,93
28 93,6 0,70 0,3 5,6 0,07 99,93
29 93,5 0,73 0,2 5,8 0,08 99,92
30 93,4 0,75 0,1 5,9 0,08 99,92
31 93,4 0,78 0,1 6,0 0,08 99,92
32 93,5 0,80 0,2 6,2 0,08 99,92
33 93,6 0,83 0,3 6,5 0,09 99,91
34 93,9 0,86 0,6 7,1 0,09 99,91
35 94,5 0,88 1,2 8,3 0,11 99,89
36 95,1 0,91 1,8 10,1 0,13 99,87
37 97,9 0,93 4,6 14,7 0,19 99,81
38 181,6 0,96 88,3 103,0 1,35 98,65
39 1014,0 0,98 920,7 1023,7 13,45 86,55
40 2100,0 1,01 2006,7 3030,4 39,82 60,18
41 2500,0 1,03 2406,7 5437,1 71,45 28,55
42 1592,0 1,06 1498,7 6935,8 91,14 8,86
43 522,0 1,08 428,7 7364,5 96,78 3,22
44 224,0 1,11 130,7 7495,2 98,49 1,51
45 141,9 1,13 48,6 7543,8 99,13 0,87
46 109,3 1,16 16,0 7559,8 99,34 0,66
47 104,4 1,18 11,1 7570,9 99,49 0,51
48 101,5 1,21 8,2 7579,1 99,60 0,40
49 99,3 1,23 6,0 7585,1 99,67 0,33
50 98,5 1,26 5,2 7590,3 99,74 0,26
51 97,5 1,28 4,2 7594,5 99,80 0,20
52 96,6 1,31 3,3 7597,8 99,84 0,16
53 96,0 1,33 2,7 7600,5 99,88 0,12
54 95,7 1,36 2,4 7602,9 99,91 0,09
55 94,8 1,38 1,5 7604,4 99,93 0,07
56 95,1 1,41 1,8 7606,2 99,95 0,05
57 94,8 1,43 1,5 7607,7 99,97 0,03
58 94,6 1,46 1,3 7609,0 99,99 0,01
59 93,9 1,48 0,6 7609,6 100,00 0,00
60 93,5 1,51 0,2 7609,8 100,00 0,00
61 93,4 1,53 0,1 7609,9 100,00 0,00
62 93,3 1,56 0,0 7609,9 100,00 0,00
63 93,3 1,58 0,0 7609,9 100,00 0,00
C-CoΔConductividad
AcumuladaF(t) 1-F(t)T/To
Tiempo Conductividad
minutos us/cm
1 93,3 0,03 0,0 0,0 0,00 100,00
2 93,3 0,05 0,0 0,0 0,00 100,00
3 93,5 0,08 0,2 0,2 0,00 100,00
4 93,5 0,10 0,2 0,4 0,01 99,99
5 93,5 0,13 0,2 0,6 0,01 99,99
6 93,5 0,15 0,2 0,8 0,01 99,99
7 93,5 0,18 0,2 1,0 0,01 99,99
8 93,6 0,20 0,3 1,3 0,02 99,98
9 93,6 0,23 0,3 1,6 0,02 99,98
10 93,6 0,25 0,3 1,9 0,02 99,98
11 93,6 0,28 0,3 2,2 0,03 99,97
12 93,5 0,30 0,2 2,4 0,03 99,97
13 93,5 0,33 0,2 2,6 0,03 99,97
14 93,5 0,35 0,2 2,8 0,04 99,96
15 93,5 0,38 0,2 3,0 0,04 99,96
16 93,5 0,40 0,2 3,2 0,04 99,96
17 93,5 0,43 0,2 3,4 0,04 99,96
18 93,5 0,45 0,2 3,6 0,05 99,95
19 93,5 0,48 0,2 3,8 0,05 99,95
20 93,5 0,50 0,2 4,0 0,05 99,95
21 93,5 0,53 0,2 4,2 0,06 99,94
22 93,5 0,55 0,2 4,4 0,06 99,94
23 93,5 0,58 0,2 4,6 0,06 99,94
24 93,4 0,60 0,1 4,7 0,06 99,94
25 93,5 0,63 0,2 4,9 0,06 99,94
26 93,5 0,65 0,2 5,1 0,07 99,93
27 93,5 0,68 0,2 5,3 0,07 99,93
28 93,6 0,70 0,3 5,6 0,07 99,93
29 93,5 0,73 0,2 5,8 0,08 99,92
30 93,4 0,75 0,1 5,9 0,08 99,92
31 93,4 0,78 0,1 6,0 0,08 99,92
32 93,5 0,80 0,2 6,2 0,08 99,92
33 93,6 0,83 0,3 6,5 0,09 99,91
34 93,9 0,86 0,6 7,1 0,09 99,91
35 94,5 0,88 1,2 8,3 0,11 99,89
36 95,1 0,91 1,8 10,1 0,13 99,87
37 97,9 0,93 4,6 14,7 0,19 99,81
38 181,6 0,96 88,3 103,0 1,35 98,65
39 1014,0 0,98 920,7 1023,7 13,45 86,55
40 2100,0 1,01 2006,7 3030,4 39,82 60,18
41 2500,0 1,03 2406,7 5437,1 71,45 28,55
42 1592,0 1,06 1498,7 6935,8 91,14 8,86
43 522,0 1,08 428,7 7364,5 96,78 3,22
44 224,0 1,11 130,7 7495,2 98,49 1,51
45 141,9 1,13 48,6 7543,8 99,13 0,87
46 109,3 1,16 16,0 7559,8 99,34 0,66
47 104,4 1,18 11,1 7570,9 99,49 0,51
48 101,5 1,21 8,2 7579,1 99,60 0,40
49 99,3 1,23 6,0 7585,1 99,67 0,33
50 98,5 1,26 5,2 7590,3 99,74 0,26
51 97,5 1,28 4,2 7594,5 99,80 0,20
52 96,6 1,31 3,3 7597,8 99,84 0,16
53 96,0 1,33 2,7 7600,5 99,88 0,12
54 95,7 1,36 2,4 7602,9 99,91 0,09
55 94,8 1,38 1,5 7604,4 99,93 0,07
56 95,1 1,41 1,8 7606,2 99,95 0,05
57 94,8 1,43 1,5 7607,7 99,97 0,03
58 94,6 1,46 1,3 7609,0 99,99 0,01
59 93,9 1,48 0,6 7609,6 100,00 0,00
60 93,5 1,51 0,2 7609,8 100,00 0,00
61 93,4 1,53 0,1 7609,9 100,00 0,00
62 93,3 1,56 0,0 7609,9 100,00 0,00
63 93,3 1,58 0,0 7609,9 100,00 0,00
C-CoΔConductividad
AcumuladaF(t) 1-F(t)T/To
Fuente: Autor. (2016)
1.4.1. Análisis de Resultados obtenidos
Para el análisis de los resultados obtenidos se determinó, el TRH, los tiempos de
inicio y final de aparición del trazador, el porcentaje de flujo pistón y mezclado mediante el
método de WOLF-RESNICK y la determinación del Índice de Morrill. Como se parecían en
los siguientes gráficos:
GRAFICO 1 Prueba con Trazadores en el Floculador (parte 1)
Fuente: Autor. (2016)
GRAFICO 1 Prueba con Trazadores en el Floculador (parte 2)
Fuente: Autor. (2016)
GRAFICO 2 Tiempos de Retención en el Floculador (parte 1)
Fuente: Autor. (2016)
GRAFICO 3 Tiempos de Retención en el Floculador (parte 2)
Fuente: Autor. (2016)
1.4.2. Resumen de datos obtenidos
TABLA 2 Resultados obtenidos Prueba de Trazadores en el Floculador
Parámetro Unidad Valor Descripción
ti minutos 38,00Tiempo inicial desde que se aplica trazador hasta que
aparece en el efluente.
t₁₀ minutos 38,00Tiempo correspondiente al paso del 10% de la
cantidad total del trazador
t₅₀ minutos 41,00Tiempo correspondiente al paso del 50% de la
cantidad total del trazador
TRH
experimentalminutos 41,00 Tiempo de retención hidráulico experimental
TRH teórico minutos 39,80 Tiempo de retención hidráulico teórico
t₉₀ minutos 42,50Tiempo correspondiente al paso del 90% de la
cantidad total del trazador
tf minutos 44,00Tiempo transcurre hasta que atraviesa la totalidad del
trazador al reactor
Co s/cm 93,30 Concentración inicial de trazador
Cp s/cm 2500,00 Concentración máxima de trazador
% P % 96,57 Porcentaje de flujo pistón
% M % 3,43 Porcentaje de flujo mezclado
% m % 1,48 Porcentaje de espacios muertos
Im % 1,12 Índice de Morrill
Fuente: Autor. (2016)
1.4.3. Conclusión:
El floculador de tipo horizontal de la Planta 1 de la EPMAPA-SD, presenta un TRH
teórico de 39.8 minutos y un TRH experimental de 41 minutos, presentando un 1.48 % de
espacios muertos, un 96.57 % de flujo pistón, un 3.43 % de flujo mezclado y un índice de
Morrill de 1.118, que indica que la mayor parte del flujo en el floculador es de tipo pistón.
2. DETERMINACIÓN DEL PARÁMETROS HIDRÁULICO TEÓRICO EN EL
SEDIMENTADOR 2
Esta prueba se realizó el 19 de marzo del 2016, en el sedimentador # 2 de la Planta 1
de la EPMAPA-SD, con un caudal promedio de 280 l/s. Se realizó la técnica de dosificación
instantánea, utilizando como trazador sal en grano, el mismo que se coloca en el canal de
ingreso al sedimentador y se determinó la conductividad del agua en cada una de las
canaletas de salida a las que aporta el sedimentador. El sedimentador previo a la realización
de esta prueba fue lavado por parte del personal de la EPMAPA-SD.
2.1. VOLUMEN DEL SEDIMENTADOR # 2
Se determinó las dimensiones del sedimentador rectangular # 2 de la planta 1 y su
respectivo volumen total, obteniéndose los siguientes datos:
Largo: 14 m.
Ancho: 2.30 cm
Altura de lámina de agua: 3.5 m
Caudal por cada sedimentador = 47 l/s
Volumen de agua en cada sedimentador de: 112.7 m3
Volumen de agua total en sedimentadores: 676.20 m3
2.2. TIEMPO DE RETENCIÓN HIDRÁULICO TEÓRICO:
Volumen del sedimentador: 112.7 m3
Caudal promedio: 0. 280 m3/s
TRHteorico: 40.3 minutos
2.3. DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE TRAZADOR A SER UTILIZADO
Para la determinación del tiempo de retención hidráulico se utilizó la metodología
“dosificación instantánea”, mediante la aplicación sal en grano como trazador en la
siguiente cantidad:
ECUACIÓN 2 Cantidad de Trazador
P = (V * K * CO) / (I * 1000)
Donde:
P = peso del trazador por añadir al reactor (kg)
V = volumen útil del reactor (m3)
K = constante de corrección
Co = concentración (mg/l)
I = grado de pureza del trazador, fracción de la unidad
Por lo tanto:
P = (100.14 m3 * 1.65 * 50 mg/l) / (1 * 1000) ≈ 9 kg
Se disolvieron aproximadamente 10 Kg de sal en grano en 100 litros de agua y se
aplicó a la entrada del sedimentador
2.4. RESULTADOS DEL ENSAYO DE TRAZADORES:
TABLA 3 Ensayo con Trazadores en el Sedimentador
Canaleta 1 Canaleta 2
Conductividad Conductividad
minutos us/cm us/cm us/cm 100 us/cm us/cm
1 99 98,0 98,5 0,02 0,0 0,0 0,00 100,00
2 100 99,0 99,5 0,05 1,0 1,0 0,02 99,98
3 100 98,0 99,0 0,07 0,5 1,5 0,02 99,98
4 105 100,0 102,5 0,10 4,0 5,5 0,09 99,91
5 104 98,0 101,0 0,12 2,5 8,0 0,13 99,87
6 102 101,0 101,5 0,15 3,0 11,0 0,17 99,83
7 108 103,1 105,6 0,17 7,1 18,1 0,29 99,71
8 108 97,4 102,7 0,20 4,2 22,3 0,35 99,65
9 104 101,9 103,0 0,22 4,5 26,7 0,42 99,58
10 105 103,2 104,1 0,25 5,6 32,3 0,51 99,49
11 105 103,4 104,2 0,27 5,7 38,0 0,60 99,40
12 105 103,7 104,4 0,30 5,8 43,9 0,69 99,31
13 106 98,2 102,1 0,32 3,6 47,5 0,75 99,25
14 109 105,0 107,0 0,35 8,5 56,0 0,88 99,12
15 110 107,7 108,9 0,37 10,4 66,3 1,05 98,95
16 120 125,0 122,5 0,40 24,0 90,3 1,43 98,57
17 126 128,0 127,0 0,42 28,5 118,8 1,88 98,12
18 145 160,8 152,9 0,45 54,4 173,2 2,74 97,26
19 171 224,0 197,5 0,47 99,0 272,2 4,30 95,70
20 197 275,0 236,0 0,50 137,5 409,7 6,48 93,52
21 233 325,0 279,0 0,52 180,5 590,2 9,33 90,67
22 490 340,0 415,0 0,55 316,5 906,7 14,34 85,66
23 276 356,0 316,0 0,57 217,5 1124,2 17,78 82,22
24 320 310,0 315,0 0,60 216,5 1340,7 21,20 78,80
25 319 317,0 318,0 0,62 219,5 1560,2 24,67 75,33
26 303 320,0 311,5 0,65 213,0 1773,2 28,04 71,96
27 329 308,0 318,5 0,67 220,0 1993,2 31,52 68,48
28 307 281,0 294,0 0,69 195,5 2188,7 34,61 65,39
29 281 251,0 266,0 0,72 167,5 2356,2 37,26 62,74
30 296 275,0 285,5 0,74 187,0 2543,2 40,22 59,78
31 258 238,0 248,0 0,77 149,5 2692,7 42,58 57,42
32 275 255,0 265,0 0,79 166,5 2859,2 45,21 54,79
33 256 253,0 254,5 0,82 156,0 3015,2 47,68 52,32
34 271 200,0 235,5 0,84 137,0 3152,2 49,85 50,15
35 232 240,0 236,0 0,87 137,5 3289,7 52,02 47,98
36 172 238,0 205,0 0,89 106,5 3396,2 53,71 46,29
37 232 223,0 227,5 0,92 129,0 3525,2 55,75 44,25
38 224 143,0 183,5 0,94 85,0 3610,2 57,09 42,91
39 194 231,0 212,5 0,97 114,0 3724,2 58,89 41,11
40 220 221,0 220,5 0,99 122,0 3846,2 60,82 39,18
41 186 230,0 208,0 1,02 109,5 3955,7 62,55 37,45
42 147 229,0 188,0 1,04 89,5 4045,2 63,97 36,03
43 178 223,0 200,5 1,07 102,0 4147,2 65,58 34,42
44 150 225,0 187,5 1,09 89,0 4236,2 66,99 33,01
45 173 167,0 170,0 1,12 71,5 4307,7 68,12 31,88
46 166 206,0 186,0 1,14 87,5 4395,2 69,50 30,50
47 161 207,0 184,0 1,17 85,5 4480,7 70,86 29,14
48 155 206,0 180,5 1,19 82,0 4562,7 72,15 27,85
49 157 197,8 177,4 1,22 78,9 4641,6 73,40 26,60
50 155 197,8 176,4 1,24 77,9 4719,5 74,63 25,37
51 156 190,3 173,2 1,27 74,7 4794,2 75,81 24,19
52 155 178,1 166,6 1,29 68,1 4862,2 76,89 23,11
53 152 172,7 162,4 1,32 63,9 4926,1 77,90 22,10
54 149 170,0 159,5 1,34 61,0 4987,1 78,86 21,14
55 145 172,4 158,7 1,36 60,2 5047,3 79,81 20,19
56 146 174,0 160,0 1,39 61,5 5108,8 80,79 19,21
57 143 164,4 153,7 1,41 55,2 5164,0 81,66 18,34
58 142 170,0 156,0 1,44 57,5 5221,5 82,57 17,43
59 142 168,0 155,0 1,46 56,5 5278,0 83,46 16,54
60 143 144,3 143,7 1,49 45,2 5323,1 84,18 15,82
61 140 161,1 150,6 1,51 52,1 5375,2 85,00 15,00
62 142 153,7 147,9 1,54 49,4 5424,5 85,78 14,22
63 139 156,5 147,8 1,56 49,3 5473,8 86,56 13,44
64 137 153,5 145,3 1,59 46,8 5520,5 87,30 12,70
65 136 148,5 142,3 1,61 43,8 5564,3 87,99 12,01
66 133 153,8 143,4 1,64 44,9 5609,2 88,70 11,30
67 135 149,9 142,5 1,66 44,0 5653,1 89,40 10,60
68 128 149,1 138,6 1,69 40,1 5693,2 90,03 9,97
69 130 150,5 140,3 1,71 41,8 5734,9 90,69 9,31
70 129 147,4 138,2 1,74 39,7 5774,6 91,32 8,68
71 120 147,6 133,8 1,76 35,3 5809,9 91,88 8,12
72 119 144,6 131,8 1,79 33,3 5843,2 92,40 7,60
73 123 143,4 133,2 1,81 34,7 5877,9 92,95 7,05
74 120 141,2 130,6 1,84 32,1 5910,0 93,46 6,54
75 116 128,6 122,3 1,86 23,8 5933,8 93,83 6,17
76 116 130,5 123,3 1,89 24,8 5958,6 94,23 5,77
77 108 128,9 118,5 1,91 20,0 5978,5 94,54 5,46
78 110 112,5 111,3 1,94 12,8 5991,3 94,74 5,26
79 117 116,1 116,6 1,96 18,1 6009,3 95,03 4,97
80 111 118,2 114,6 1,99 16,1 6025,4 95,28 4,72
81 103 111,8 107,4 2,01 8,9 6034,3 95,42 4,58
82 105 108,7 106,9 2,03 8,3 6042,7 95,56 4,44
83 106 83,5 94,8 2,06 -3,8 6038,9 95,50 4,50
84 115 118,2 116,6 2,08 18,1 6057,0 95,78 4,22
85 118 121,2 119,6 2,11 21,1 6078,1 96,12 3,88
86 117 124,7 120,9 2,13 22,4 6100,5 96,47 3,53
87 116 127,8 121,9 2,16 23,4 6123,9 96,84 3,16
88 114 122,9 118,5 2,18 20,0 6143,8 97,16 2,84
89 115 124,7 119,9 2,21 21,4 6165,2 97,49 2,51
90 112 117,5 114,8 2,23 16,3 6181,4 97,75 2,25
91 112 123,2 117,6 2,26 19,1 6200,5 98,05 1,95
92 114 114,9 114,5 2,28 16,0 6216,5 98,30 1,70
93 114 114,2 114,1 2,31 15,6 6232,1 98,55 1,45
94 113 116,7 114,9 2,33 16,4 6248,4 98,81 1,19
95 112 117,1 114,6 2,36 16,1 6264,5 99,06 0,94
96 109 112,8 110,9 2,38 12,4 6276,9 99,26 0,74
97 109 112,1 110,6 2,41 12,1 6288,9 99,45 0,55
98 112 104,7 108,4 2,43 9,8 6298,8 99,61 0,39
99 110 108,5 109,3 2,46 10,8 6309,5 99,78 0,22
100 110 115,4 112,7 2,48 14,2 6323,7 100,00 0,00
F(t) 1-F(t)Tiempo
Promedio de
canaletasT/To C-Co
ΔConductividad
Acumulada
Canaleta 1 Canaleta 2
Conductividad Conductividad
minutos us/cm us/cm us/cm 100 us/cm us/cm
1 99 98,0 98,5 0,02 0,0 0,0 0,00 100,00
2 100 99,0 99,5 0,05 1,0 1,0 0,02 99,98
3 100 98,0 99,0 0,07 0,5 1,5 0,02 99,98
4 105 100,0 102,5 0,10 4,0 5,5 0,09 99,91
5 104 98,0 101,0 0,12 2,5 8,0 0,13 99,87
6 102 101,0 101,5 0,15 3,0 11,0 0,17 99,83
7 108 103,1 105,6 0,17 7,1 18,1 0,29 99,71
8 108 97,4 102,7 0,20 4,2 22,3 0,35 99,65
9 104 101,9 103,0 0,22 4,5 26,7 0,42 99,58
10 105 103,2 104,1 0,25 5,6 32,3 0,51 99,49
11 105 103,4 104,2 0,27 5,7 38,0 0,60 99,40
12 105 103,7 104,4 0,30 5,8 43,9 0,69 99,31
13 106 98,2 102,1 0,32 3,6 47,5 0,75 99,25
14 109 105,0 107,0 0,35 8,5 56,0 0,88 99,12
15 110 107,7 108,9 0,37 10,4 66,3 1,05 98,95
16 120 125,0 122,5 0,40 24,0 90,3 1,43 98,57
17 126 128,0 127,0 0,42 28,5 118,8 1,88 98,12
18 145 160,8 152,9 0,45 54,4 173,2 2,74 97,26
19 171 224,0 197,5 0,47 99,0 272,2 4,30 95,70
20 197 275,0 236,0 0,50 137,5 409,7 6,48 93,52
21 233 325,0 279,0 0,52 180,5 590,2 9,33 90,67
22 490 340,0 415,0 0,55 316,5 906,7 14,34 85,66
23 276 356,0 316,0 0,57 217,5 1124,2 17,78 82,22
24 320 310,0 315,0 0,60 216,5 1340,7 21,20 78,80
25 319 317,0 318,0 0,62 219,5 1560,2 24,67 75,33
26 303 320,0 311,5 0,65 213,0 1773,2 28,04 71,96
27 329 308,0 318,5 0,67 220,0 1993,2 31,52 68,48
28 307 281,0 294,0 0,69 195,5 2188,7 34,61 65,39
29 281 251,0 266,0 0,72 167,5 2356,2 37,26 62,74
30 296 275,0 285,5 0,74 187,0 2543,2 40,22 59,78
31 258 238,0 248,0 0,77 149,5 2692,7 42,58 57,42
32 275 255,0 265,0 0,79 166,5 2859,2 45,21 54,79
33 256 253,0 254,5 0,82 156,0 3015,2 47,68 52,32
34 271 200,0 235,5 0,84 137,0 3152,2 49,85 50,15
35 232 240,0 236,0 0,87 137,5 3289,7 52,02 47,98
36 172 238,0 205,0 0,89 106,5 3396,2 53,71 46,29
37 232 223,0 227,5 0,92 129,0 3525,2 55,75 44,25
38 224 143,0 183,5 0,94 85,0 3610,2 57,09 42,91
39 194 231,0 212,5 0,97 114,0 3724,2 58,89 41,11
40 220 221,0 220,5 0,99 122,0 3846,2 60,82 39,18
41 186 230,0 208,0 1,02 109,5 3955,7 62,55 37,45
42 147 229,0 188,0 1,04 89,5 4045,2 63,97 36,03
43 178 223,0 200,5 1,07 102,0 4147,2 65,58 34,42
44 150 225,0 187,5 1,09 89,0 4236,2 66,99 33,01
45 173 167,0 170,0 1,12 71,5 4307,7 68,12 31,88
46 166 206,0 186,0 1,14 87,5 4395,2 69,50 30,50
47 161 207,0 184,0 1,17 85,5 4480,7 70,86 29,14
48 155 206,0 180,5 1,19 82,0 4562,7 72,15 27,85
49 157 197,8 177,4 1,22 78,9 4641,6 73,40 26,60
50 155 197,8 176,4 1,24 77,9 4719,5 74,63 25,37
51 156 190,3 173,2 1,27 74,7 4794,2 75,81 24,19
52 155 178,1 166,6 1,29 68,1 4862,2 76,89 23,11
53 152 172,7 162,4 1,32 63,9 4926,1 77,90 22,10
54 149 170,0 159,5 1,34 61,0 4987,1 78,86 21,14
55 145 172,4 158,7 1,36 60,2 5047,3 79,81 20,19
56 146 174,0 160,0 1,39 61,5 5108,8 80,79 19,21
57 143 164,4 153,7 1,41 55,2 5164,0 81,66 18,34
58 142 170,0 156,0 1,44 57,5 5221,5 82,57 17,43
59 142 168,0 155,0 1,46 56,5 5278,0 83,46 16,54
60 143 144,3 143,7 1,49 45,2 5323,1 84,18 15,82
61 140 161,1 150,6 1,51 52,1 5375,2 85,00 15,00
62 142 153,7 147,9 1,54 49,4 5424,5 85,78 14,22
63 139 156,5 147,8 1,56 49,3 5473,8 86,56 13,44
64 137 153,5 145,3 1,59 46,8 5520,5 87,30 12,70
65 136 148,5 142,3 1,61 43,8 5564,3 87,99 12,01
66 133 153,8 143,4 1,64 44,9 5609,2 88,70 11,30
67 135 149,9 142,5 1,66 44,0 5653,1 89,40 10,60
68 128 149,1 138,6 1,69 40,1 5693,2 90,03 9,97
69 130 150,5 140,3 1,71 41,8 5734,9 90,69 9,31
70 129 147,4 138,2 1,74 39,7 5774,6 91,32 8,68
71 120 147,6 133,8 1,76 35,3 5809,9 91,88 8,12
72 119 144,6 131,8 1,79 33,3 5843,2 92,40 7,60
73 123 143,4 133,2 1,81 34,7 5877,9 92,95 7,05
74 120 141,2 130,6 1,84 32,1 5910,0 93,46 6,54
75 116 128,6 122,3 1,86 23,8 5933,8 93,83 6,17
76 116 130,5 123,3 1,89 24,8 5958,6 94,23 5,77
77 108 128,9 118,5 1,91 20,0 5978,5 94,54 5,46
78 110 112,5 111,3 1,94 12,8 5991,3 94,74 5,26
79 117 116,1 116,6 1,96 18,1 6009,3 95,03 4,97
80 111 118,2 114,6 1,99 16,1 6025,4 95,28 4,72
81 103 111,8 107,4 2,01 8,9 6034,3 95,42 4,58
82 105 108,7 106,9 2,03 8,3 6042,7 95,56 4,44
83 106 83,5 94,8 2,06 -3,8 6038,9 95,50 4,50
84 115 118,2 116,6 2,08 18,1 6057,0 95,78 4,22
85 118 121,2 119,6 2,11 21,1 6078,1 96,12 3,88
86 117 124,7 120,9 2,13 22,4 6100,5 96,47 3,53
87 116 127,8 121,9 2,16 23,4 6123,9 96,84 3,16
88 114 122,9 118,5 2,18 20,0 6143,8 97,16 2,84
89 115 124,7 119,9 2,21 21,4 6165,2 97,49 2,51
90 112 117,5 114,8 2,23 16,3 6181,4 97,75 2,25
91 112 123,2 117,6 2,26 19,1 6200,5 98,05 1,95
92 114 114,9 114,5 2,28 16,0 6216,5 98,30 1,70
93 114 114,2 114,1 2,31 15,6 6232,1 98,55 1,45
94 113 116,7 114,9 2,33 16,4 6248,4 98,81 1,19
95 112 117,1 114,6 2,36 16,1 6264,5 99,06 0,94
96 109 112,8 110,9 2,38 12,4 6276,9 99,26 0,74
97 109 112,1 110,6 2,41 12,1 6288,9 99,45 0,55
98 112 104,7 108,4 2,43 9,8 6298,8 99,61 0,39
99 110 108,5 109,3 2,46 10,8 6309,5 99,78 0,22
100 110 115,4 112,7 2,48 14,2 6323,7 100,00 0,00
F(t) 1-F(t)Tiempo
Promedio de
canaletasT/To C-Co
ΔConductividad
Acumulada
Canaleta 1 Canaleta 2
Conductividad Conductividad
minutos us/cm us/cm us/cm 100 us/cm us/cm
1 99 98,0 98,5 0,02 0,0 0,0 0,00 100,00
2 100 99,0 99,5 0,05 1,0 1,0 0,02 99,98
3 100 98,0 99,0 0,07 0,5 1,5 0,02 99,98
4 105 100,0 102,5 0,10 4,0 5,5 0,09 99,91
5 104 98,0 101,0 0,12 2,5 8,0 0,13 99,87
6 102 101,0 101,5 0,15 3,0 11,0 0,17 99,83
7 108 103,1 105,6 0,17 7,1 18,1 0,29 99,71
8 108 97,4 102,7 0,20 4,2 22,3 0,35 99,65
9 104 101,9 103,0 0,22 4,5 26,7 0,42 99,58
10 105 103,2 104,1 0,25 5,6 32,3 0,51 99,49
11 105 103,4 104,2 0,27 5,7 38,0 0,60 99,40
12 105 103,7 104,4 0,30 5,8 43,9 0,69 99,31
13 106 98,2 102,1 0,32 3,6 47,5 0,75 99,25
14 109 105,0 107,0 0,35 8,5 56,0 0,88 99,12
15 110 107,7 108,9 0,37 10,4 66,3 1,05 98,95
16 120 125,0 122,5 0,40 24,0 90,3 1,43 98,57
17 126 128,0 127,0 0,42 28,5 118,8 1,88 98,12
18 145 160,8 152,9 0,45 54,4 173,2 2,74 97,26
19 171 224,0 197,5 0,47 99,0 272,2 4,30 95,70
20 197 275,0 236,0 0,50 137,5 409,7 6,48 93,52
21 233 325,0 279,0 0,52 180,5 590,2 9,33 90,67
22 490 340,0 415,0 0,55 316,5 906,7 14,34 85,66
23 276 356,0 316,0 0,57 217,5 1124,2 17,78 82,22
24 320 310,0 315,0 0,60 216,5 1340,7 21,20 78,80
25 319 317,0 318,0 0,62 219,5 1560,2 24,67 75,33
26 303 320,0 311,5 0,65 213,0 1773,2 28,04 71,96
27 329 308,0 318,5 0,67 220,0 1993,2 31,52 68,48
28 307 281,0 294,0 0,69 195,5 2188,7 34,61 65,39
29 281 251,0 266,0 0,72 167,5 2356,2 37,26 62,74
30 296 275,0 285,5 0,74 187,0 2543,2 40,22 59,78
31 258 238,0 248,0 0,77 149,5 2692,7 42,58 57,42
32 275 255,0 265,0 0,79 166,5 2859,2 45,21 54,79
33 256 253,0 254,5 0,82 156,0 3015,2 47,68 52,32
34 271 200,0 235,5 0,84 137,0 3152,2 49,85 50,15
35 232 240,0 236,0 0,87 137,5 3289,7 52,02 47,98
36 172 238,0 205,0 0,89 106,5 3396,2 53,71 46,29
37 232 223,0 227,5 0,92 129,0 3525,2 55,75 44,25
38 224 143,0 183,5 0,94 85,0 3610,2 57,09 42,91
39 194 231,0 212,5 0,97 114,0 3724,2 58,89 41,11
40 220 221,0 220,5 0,99 122,0 3846,2 60,82 39,18
41 186 230,0 208,0 1,02 109,5 3955,7 62,55 37,45
42 147 229,0 188,0 1,04 89,5 4045,2 63,97 36,03
43 178 223,0 200,5 1,07 102,0 4147,2 65,58 34,42
44 150 225,0 187,5 1,09 89,0 4236,2 66,99 33,01
45 173 167,0 170,0 1,12 71,5 4307,7 68,12 31,88
46 166 206,0 186,0 1,14 87,5 4395,2 69,50 30,50
47 161 207,0 184,0 1,17 85,5 4480,7 70,86 29,14
48 155 206,0 180,5 1,19 82,0 4562,7 72,15 27,85
49 157 197,8 177,4 1,22 78,9 4641,6 73,40 26,60
50 155 197,8 176,4 1,24 77,9 4719,5 74,63 25,37
51 156 190,3 173,2 1,27 74,7 4794,2 75,81 24,19
52 155 178,1 166,6 1,29 68,1 4862,2 76,89 23,11
53 152 172,7 162,4 1,32 63,9 4926,1 77,90 22,10
54 149 170,0 159,5 1,34 61,0 4987,1 78,86 21,14
55 145 172,4 158,7 1,36 60,2 5047,3 79,81 20,19
56 146 174,0 160,0 1,39 61,5 5108,8 80,79 19,21
57 143 164,4 153,7 1,41 55,2 5164,0 81,66 18,34
58 142 170,0 156,0 1,44 57,5 5221,5 82,57 17,43
59 142 168,0 155,0 1,46 56,5 5278,0 83,46 16,54
60 143 144,3 143,7 1,49 45,2 5323,1 84,18 15,82
61 140 161,1 150,6 1,51 52,1 5375,2 85,00 15,00
62 142 153,7 147,9 1,54 49,4 5424,5 85,78 14,22
63 139 156,5 147,8 1,56 49,3 5473,8 86,56 13,44
64 137 153,5 145,3 1,59 46,8 5520,5 87,30 12,70
65 136 148,5 142,3 1,61 43,8 5564,3 87,99 12,01
66 133 153,8 143,4 1,64 44,9 5609,2 88,70 11,30
67 135 149,9 142,5 1,66 44,0 5653,1 89,40 10,60
68 128 149,1 138,6 1,69 40,1 5693,2 90,03 9,97
69 130 150,5 140,3 1,71 41,8 5734,9 90,69 9,31
70 129 147,4 138,2 1,74 39,7 5774,6 91,32 8,68
71 120 147,6 133,8 1,76 35,3 5809,9 91,88 8,12
72 119 144,6 131,8 1,79 33,3 5843,2 92,40 7,60
73 123 143,4 133,2 1,81 34,7 5877,9 92,95 7,05
74 120 141,2 130,6 1,84 32,1 5910,0 93,46 6,54
75 116 128,6 122,3 1,86 23,8 5933,8 93,83 6,17
76 116 130,5 123,3 1,89 24,8 5958,6 94,23 5,77
77 108 128,9 118,5 1,91 20,0 5978,5 94,54 5,46
78 110 112,5 111,3 1,94 12,8 5991,3 94,74 5,26
79 117 116,1 116,6 1,96 18,1 6009,3 95,03 4,97
80 111 118,2 114,6 1,99 16,1 6025,4 95,28 4,72
81 103 111,8 107,4 2,01 8,9 6034,3 95,42 4,58
82 105 108,7 106,9 2,03 8,3 6042,7 95,56 4,44
83 106 83,5 94,8 2,06 -3,8 6038,9 95,50 4,50
84 115 118,2 116,6 2,08 18,1 6057,0 95,78 4,22
85 118 121,2 119,6 2,11 21,1 6078,1 96,12 3,88
86 117 124,7 120,9 2,13 22,4 6100,5 96,47 3,53
87 116 127,8 121,9 2,16 23,4 6123,9 96,84 3,16
88 114 122,9 118,5 2,18 20,0 6143,8 97,16 2,84
89 115 124,7 119,9 2,21 21,4 6165,2 97,49 2,51
90 112 117,5 114,8 2,23 16,3 6181,4 97,75 2,25
91 112 123,2 117,6 2,26 19,1 6200,5 98,05 1,95
92 114 114,9 114,5 2,28 16,0 6216,5 98,30 1,70
93 114 114,2 114,1 2,31 15,6 6232,1 98,55 1,45
94 113 116,7 114,9 2,33 16,4 6248,4 98,81 1,19
95 112 117,1 114,6 2,36 16,1 6264,5 99,06 0,94
96 109 112,8 110,9 2,38 12,4 6276,9 99,26 0,74
97 109 112,1 110,6 2,41 12,1 6288,9 99,45 0,55
98 112 104,7 108,4 2,43 9,8 6298,8 99,61 0,39
99 110 108,5 109,3 2,46 10,8 6309,5 99,78 0,22
100 110 115,4 112,7 2,48 14,2 6323,7 100,00 0,00
F(t) 1-F(t)Tiempo
Promedio de
canaletasT/To C-Co
ΔConductividad
Acumulada
Fuente: Autor. (2016)
2.4.1. Análisis de Resultados obtenidos
Para el análisis de los resultados obtenidos se determinó, el TRH, los tiempos de
inicio y final de aparición del trazador, el porcentaje de flujo pistón y mezclado mediante el
método de WOLF-RESNICK y la determinación del Índice de Morrill. Como se parecían en
los siguientes gráficos:
GRAFICO 4 Prueba con Trazadores en el Sedimentador (parte 1)
Fuente: Autor. (2016)
GRAFICO 5 Prueba con Trazadores en el Sedimentador (parte 2)
Fuente: Autor. (2016)
GRAFICO 6 Tiempos de Retención en el Sedimentador (parte 1)
Fuente: Autor. (2016)
GRAFICO 7 Tiempos de Retención en el Sedimentador (parte 2)
Fuente: Autor. (2016)
2.4.2. Resumen de datos obtenidos
TABLA 4 Resultados obtenidos Prueba de Trazadores en el Sedimentador
Parámetro Unidad Valor Descripción
ti minutos 14,00Tiempo inicial desde que se aplica trazador hasta que
aparece en el efluente.
t₁₀ minutos 20,00Tiempo correspondiente al paso del 10% de la
cantidad total del trazador
t₅₀ minutos 35,00Tiempo correspondiente al paso del 50% de la
cantidad total del trazador
TRH
experimentalminutos 22,00 Tiempo de retención hidráulico experimental
TRH teórico minutos 40,30 Tiempo de retención hidráulico teórico
t₉₀ minutos 66,00Tiempo correspondiente al paso del 90% de la
cantidad total del trazador
tf minutos 93,00Tiempo transcurre hasta que atraviesa la totalidad del
trazador al reactor
Co s/cm 98,00 Concentración inicial de trazador
Cp s/cm 415,00 Concentración máxima de trazador
% P % 48,51 Porcentaje de flujo pistón
% M % 51,49 Porcentaje de flujo mezclado
% m % 3,07 Porcentaje de espacios muertos
Im % 3.30 Índice de Morrill
Fuente: Autor. (2016)
2.4.3. Conclusión:
El sedimentador 2 de la Planta 1, corresponde a uno de seis estructuras existentes de
iguales características, presenta un TRH teórico de 40,3 minutos y un TRH experimental de
22 minutos, presentando un 3,07 % de espacios muertos, un 48.51 % de flujo pistón, un 51.49
% de flujo mezclado y un índice de Morrill de 3.30, el mismo que indica un buen porcentaje
de flujo mezclado en el sedimentador.
ANEXO 3
ESTUDIO DE TRATABILIDAD DEL AGUA CRUDA
Los estudios para la tratabilidad del agua cruda ingresante a la planta de
potabilización de la EPMAPA-SD, se realizaron los días 18, 19 y 20 de febrero del 2016, las
pruebas se realizaron en las instalaciones del laboratorio de la EPMAPA-SD y se utilizó el
equipo de jarras, provisto con jarras cuadradas de 2 litros de capacidad. Para estas pruebas se
utilizaron diferentes coagulantes para la determinación de la dosis óptima.
1. DOSIS ÓPTIMA DE COAGULANTE
El estudio consistió en determinar las dosis óptimas tanto del coagulante como del
ayudante de floculación (polímero) y la concentración optima de coagulante, para lo cual se
definieron como parámetros de prueba inicial los siguientes valores:
Mezcla rápida: 100 rpm durante 1 minuto.
Mezcla lenta: 40 rpm durante 20 minutos.
Sedimentación: 0 rpm durante 15 minutos.
Para la determinación de la dosis óptima se utilizaron los siguientes coagulantes:
TABLA 1 Tipo de Coagulante
Concentración Densidad
(%) (g/ml)
PAC Riandi 1 1.250
Sulfato de Aluminio 1 1.314
PAC Polichem 1 1.250
PAC PANFLOC 1 1.280
PAC Nacional 1 1.310
Coagulante
Fuente: Autor. (2016)
Para la realización de las pruebas de tratabilidad para el coagulante PAC Riandi, el
agua cruda presentó las siguientes características:
TABLA 2 Características Agua Cruda
PARÁMETRO UNIDAD VALOR
Turbiedad NTU 34.6
Color aparente UC Pt-Co 20
pH 7.45
Temperatura del agua °C 21
Alcalinidad mg/l 56
Fuente: Autor. (2016)
Se obtuvieron los siguientes resultados:
GRAFICO 1 Dosis Óptima de Coagulante, PAC Riandi
Fuente: Autor. (2016)
Para el análisis de la dosis óptima de los diferentes coagulantes utilizados, se tomará
el siguiente criterio: se considera óptima la dosis de cada coagulante que permita obtener
turbiedades menores a 1 NTU, este criterio se fundamenta en los resultados de control
operativo de la planta, evidenciado durante el periodo de evaluación.
Del análisis de los resultados gráfico 1, se obtuvo una dosis óptima de coagulante de
20 mg/l, con una turbiedad residual de 0.76 NTU y color de 5 UC Pt-Co, valores que son
aceptables como aguas resultantes de la sedimentación.
Las características del agua cruda que se utilizó para la realización de las pruebas de
tratabilidad con el resto de coagulantes mencionados en la tabla 1, son mencionadas a
continuación:
TABLA 3 Características Agua Cruda
PARÁMETRO UNIDAD VALOR
Turbiedad NTU 34.6
Color aparente UC Pt-Co 20
pH 7.45
Temperatura del agua °C 21
Alcalinidad mg/l 56
Fuente: Autor. (2016)
Mediante las pruebas de tratabilidad realizadas se obtiene los siguientes resultados:
GRAFICO 2 Dosis Óptima de Coagulante, Sulfato de Aluminio
Fuente: Autor. (2016)
Del análisis de los resultados del gráfico 2, se obtuvo una dosis óptima de coagulante
de 32.5 mg/l, con una turbiedad residual de 0.78 NTU y color de 5 UC Pt-Co, valores que son
aceptables como aguas resultantes de la sedimentación.
GRAFICO 3 Dosis Óptima de Coagulante, PAC Polichem
Fuente: Autor. (2016)
Del análisis de los resultados del gráfico 3, se obtuvo una dosis óptima de coagulante
de 20 mg/l, con una turbiedad residual de 0.75 NTU y color de 5 UC Pt-Co, valores que son
aceptables como aguas resultantes de la sedimentación.
GRAFICO 4 Dosis Óptima de Coagulante, PAC PANFLOC
Fuente: Autor. (2016)
Del análisis de los resultados del gráfico 4, se obtuvo una dosis óptima de coagulante
de 20 mg/l, con una turbiedad residual de 0.62 NTU y color de 5 UC Pt-Co, valores que son
aceptables como aguas resultantes de la sedimentación.
GRAFICO 5 Dosis Óptima de Coagulante, PAC Nacional
Fuente: Autor. (2016)
Del análisis de los resultados grafico 5, se obtuvo una dosis óptima de coagulante de
10 mg/l, con una turbiedad residual de 0.73 NTU y color de 5 UC Pt-Co, valores que son
aceptables como aguas resultantes de la sedimentación.
2. DOSIS ÓPTIMA DEL AYUDANTE DE FLOCULACIÓN
Se realizó la siguiente prueba de tratabilidad utilizando un polímero catiónico
denominado SUPERFLOC y como coagulante el sulfato de aluminio al 1%, con una
densidad de 1.314 g/ml, con el fin de definir la necesidad o no de un ayudante de floculación,
se aplicaron dosis de coagulante de 30, 32.5 y 35 mg/l, obteniéndose los siguientes
resultados:
Las características del agua cruda para la prueba realizada para la realización de esta
prueba son las siguientes:
TABLA 4 Características del agua cruda
PARÁMETRO UNIDAD VALOR
Turbiedad NTU 34.6
Color aparente UC Pt-Co 20
pH 7.45
Temperatura del agua °C 21
Alcalinidad mg/l 56
Fuente: Autor. (2016)
Obteniéndose los siguientes resultados:
GRAFICO 6 Dosis Sulfato de Aluminio 30 mg/l
Fuente: Autor. (2016)
GRAFICO 7 Dosis Sulfato de Aluminio 32.5 mg/l
Fuente: Autor. (2016)
GRAFICO 8 Dosis Sulfato de Aluminio 35 mg/l
Fuente: Autor. (2016)
Para analizar el efecto generado por el polímero SUPERFLOC, se indica la influencia
de aplicación del mismo al utilizar diferentes concentraciones de sulfato de aluminio:
TABLA 5 Concentración de Sulfato de Aluminio
Turbiedad Color Turbiedad Color
mg/l NTU UC Pt-Co NTU UC Pt-Co
30 0.15 1.52 5 0.69 5
32.5 0.075 0.78 5 0.65 5
35 0.075 0.69 5 0.57 5
Dosis de
sulfato de
aluminio
Dosis
optima de
polímero
Con Sulfato de
Aluminio
Con Sulfato de Aluminio +
Polímero SUPERFLOCC
Fuente: Autor. (2016)
De acuerdo a los resultados obtenidos, la dosis donde se presenta una mayor
disminución en la turbiedad por efecto del polímero utilizado, es en la dosis 30 mg/l de
sulfato de aluminio. En tanto que la remoción de color no se ve afectada por la dosificación
del polímero utilizado.
3. CONCENTRACIÓN ÓPTIMA DE COAGULANTE
Se realizó la prueba de concentración óptima de coagulante, utilizando sulfato de
aluminio con una dosis de 35 mg/l, con las características de agua cruda que se muestran en
la siguiente tabla:
TABLA 6 Características del agua cruda (35 mg/l)
PARÁMETRO UNIDAD VALOR
Turbiedad NTU 17,5
Color aparente UC Pt-Co 30
pH 7,41
Temperatura del agua °C 24,9
Alcalinidad mg/l 45
Fuente: Autor. (2016)
Obteniéndose los siguientes resultados:
GRAFICO 9 Concentración Óptima Sulfato de aluminio (35 mg/l)
Fuente: Autor. (2016)
Del análisis de los resultados del grafico 9, se puede apreciar que la concentración del
coagulante entre el 0.1 y el 2.0 %, no presenta una diferencia significativa en los resultados
de turbiedad obtenidos.
4. GRADIENTES Y TIEMPOS DE FLOCULACIÓN
Para la definición de los gradientes y tiempos óptimos de floculación se realizaron
pruebas de jarras con diferentes tiempos (7, 13, 20, 27, 33 y 40 minutos) y un tiempo de
sedimentación de 15 minutos.
Estas pruebas se realizaron bajo las condiciones establecidas a continuación:
Gradientes de velocidad:
TABLA 7 Gradientes de Velocidad
PARÁMETRO UNIDADGradiente
20 (sˉ¹)
Gradiente
35 (sˉ¹)
Gradiente
50 (sˉ¹)
Gradiente
65 (sˉ¹)
Turbiedad NTU 14,7 21.1 16.2 17.8
Color aparente UC Pt-Co 30 30 30 30
pH 7.45 7.59 7.60 7.65
Temperatura del agua °C 25 25 25 25
Alcalinidad mg/l 45 45 45 45
Fuente: Autor. (2016)
Tipo de mezcla y tiempos:
TABLA 8 Mezcla y Tiempos
Etapa
Mezcla rápida
(tiempo 1 minuto)
Gradiente
(segˉ¹)
Velocidad
(rpm)
20 27
35 40
50 52
65 61
Tiempos de Floculación
Tiempo de Sedimentación
Parámetro
100rpm
Mezcla Lenta
7, 13, 20, 27,33 y
15 minutos
Fuente: Autor. (2016)
Obteniéndose los siguientes resultados:
TABLA 9 Pruebas con diferentes Gradientes de Velocidad
Fecha: 19/02/2016
Hora: 11h40N°
Coagulante
(mg/l)
Floculante
(mg/l)
Tiempo
floculación
(min)
Tipo de Floc
(IW)
Turbiedad
(NTU)Tf/To
Color
(UC Pt-Co)pH
1 35 0,15 7 2 5,54 0,38 15 7,22
Tempetratura: 25°C 2 35 0,15 13 2 1,92 0,13 7,5 7,11
pH: 7,45 3 35 0,15 20 4 1,34 0,09 5 7,10
Turbiedad: 14,7 NTU 4 35 0,15 27 8 1,01 0,07 5 7,09
Color: 30 UC Pt-Co 5 35 0,15 33 8 0,89 0,06 5 7,14
6 35 0,15 40 8 0,52 0,04 5 7,11
Fecha: 19/02/2016
Hora: 15h45N°
Coagulante
(mg/l)
Floculante
(mg/l)
Tiempo
floculación
(min)
Tipo de Floc
(IW)
Turbiedad
(NTU)
Color
(UC Pt-Co)pH
1 35 0,15 7 4 2,10 0,10 10 7,33
Tempetratura: 25°C 2 35 0,15 13 6 1,52 0,07 5 7,21
pH: 7,59 3 35 0,15 20 6 0,54 0,03 5 7,18
Turbiedad: 21,1 NTU 4 35 0,15 27 8 0,34 0,02 5 7,14
Color: 30 UC Pt-Co 5 35 0,15 33 8 0,33 0,02 5 7,18
6 35 0,15 40 8 0,23 0,01 5 7,18
Fecha: 19/02/2016
Hora: 16h45N°
Coagulante
(mg/l)
Floculante
(mg/l)
Tiempo
floculación
(min)
Tipo de Floc
(IW)
Turbiedad
(NTU)
Color
(UC Pt-Co)pH
1 35 0,15 7 6 1,05 0,06 10 7,29
Tempetratura: 25°C 2 35 0,15 13 6 0,84 0,05 5 7,19
pH: 7,60 3 35 0,15 20 6 0,81 0,05 5 7,14
Turbiedad: 16,2 NTU 4 35 0,15 27 8 0,35 0,02 5 7,13
Color: 30 UC Pt-Co 5 35 0,15 33 8 0,34 0,02 10 7,19
6 35 0,15 40 8 0,29 0,02 5 7,19
Fecha: 19/02/2016
Hora: 18h20N°
Coagulante
(mg/l)
Floculante
(mg/l)
Tiempo
floculación
(min)
Tipo de Floc
(IW)
Turbiedad
(NTU)
Color
(UC Pt-Co)pH
1 35 0,15 7 6 1,16 0,07 7,5 6,90
Tempetratura: 25°C 2 35 0,15 13 6 0,99 0,06 5 7,05
pH: 7,65 3 35 0,15 20 6 0,67 0,04 5 7,09
Turbiedad: 17,8 NTU 4 35 0,15 27 6 0,71 0,04 5 7,11
Color: 30 UC Pt-Co 5 35 0,15 33 6 0,69 0,04 5 7,13
6 35 0,15 40 6 0,30 0,02 5 7,11
Coagulante:
Sulfato de aluminio al 1%
Floculante:
Polímero Superfloc al 0,05%
PRUEBA N°4: GRADIENTE 65 S-1
Observaciones
Coagulante:
Sulfato de aluminio al 1%
Floculante:
Polímero Superfloc al 0,05%
PRUEBA N°2: GRADIENTE 35 S-1
Observaciones
Coagulante:
Sulfato de aluminio al 1%
Floculante:
Polímero Superfloc al 0,05%
PRUEBA N°3: GRADIENTE 50 S-1
Observaciones
Coagulante:
Sulfato de aluminio al 1%
Floculante:
Polímero Superfloc al 0,05%
PRUEBA N°1: GRADIENTE 20 S-1
Observaciones
Fuente: Autor. (2016)
De los resultados obtenidos se observa que para las condiciones de agua cruda con la
que se realizó la prueba, se puede apreciar que existen mejores condiciones de remoción de
turbiedad para mayores gradientes de floculación.
GRAFICO 10 Tiempos de Floculación (20, 35, 50 y 65 s-1)
Fuente: Autor. (2016)
Los gradientes 35, 50, 65 s-1, presentan un comportamiento similar con respecto a la
remoción de turbiedad, en función de los diferentes tiempos de floculación, se puede apreciar
que para la calidad de agua cruda con la que se realizó la prueba, a mayores tiempos de
floculación se obtienen mejores resultados de remoción de turbiedad
GRAFICO 11 Tiempos de Floculación (35, 50 y 65 s-1)
Fuente: Autor. (2016)
Para realizar el análisis comparativo de los diferentes gradientes de floculación, se
tomó como criterio de comparación los gradientes y tiempos necesarios para obtener
turbiedades menores a 1 NTU, este criterio se tomó en base del registro operativo de la planta
de tratamiento que se está evaluando, de lo cual se pudo apreciar: con los gradientes de 50 y
65 s-1, se consiguen turbiedades menores a 1 NTU, a partir de los 13 minutos de floculación,
en tanto que para el gradiente de 35 s-1, se observa turbiedades menores a 1 NTU, a partir de
los 20 minutos de floculación. En tanto que para los gradientes de 20 s-1, se obtiene
turbiedades menores a 1 NTU, a partir de los 33 minutos de floculación.
Considerando valores menores de 1 NTU como adecuados para un residual posterior a
la sedimentación, se podrían aceptar las siguientes condiciones de floculación:
TABLA 10 Gradientes de Velocidad y Tiempos de Floculación
Tiempo
(min)13 20 33
Gradiente
(seg ˉ¹)50 35 20
Fuente: Autor. (2016)
Como se puede apreciar en el grafico 10 y evidenciar para el tiempo de 7 segundos se
tiene turbiedades mayores a 1 NTU, para todos los gradientes considerados en la prueba.
Para el tiempo de 13 minutos se tienen turbiedades menores a 1 NTU, con gradientes
superiores a 50 s-1. Para el tiempo de 20 minutos se tienen turbiedades menores a 1 NTU, con
gradientes superiores a 35 s-1. Para el tiempo de 27 minutos se tienen turbiedades menores a 1
NTU, con gradientes superiores a 35 s-1. Para el tiempo de 33 minutos se tienen turbiedades
menores a 1 NTU, con todos los gradientes probados. Para el tiempo de 40 minutos se tienen
turbiedades menores a 1 NTU, con todos los gradientes probados.
Analizando el sector de la gráfica 11 con mejores resultados en la remoción de
turbiedad, se tiene que para gradientes mayores a 35 s-1, las curvas tienden a ser asintóticas
con un aumento en la eficiencia de remoción de turbiedad a mayores tiempos de floculación
El resumen de los tiempos en los cuales para diferentes gradientes de velocidad se
tiene turbiedades menores a 1 NTU:
TABLA 11 Gradientes de Velocidad y Tiempos de Floculación
Tiempo
(min)7 13 20 27 33 40
Gradiente
(seg ˉ¹)
No
presenta35 35 35
Todos los
gradientes
Todos los
gradientes
Fuente: Autor. (2016)
Los valores obtenidos en la tabla 11, se presentan en el grafico a continuación:
GRAFICO 12 Tiempos Floculación (7, 13, 20, 27, 33 y 40 min)
Fuente: Autor. (2016)
5. CONCLUSIONES DEL ESTUDIO DE TRATABILIDAD
El agua cruda proveniente del río Lelia es tratable de acuerdo a los análisis de calidad
realizados. Con respecto al pH se considera que no es necesario modificarlo si se
utilizaría como coagulante sulfato de aluminio, ya que el pH del agua cruda se
encuentra en el rango óptimo de coagulación de este producto.
Se realizaron pruebas de tratabilidad para las condiciones de agua cruda de ese
momento en la Planta, con los productos indicados en la tabla 1 (concentración del
1%), utilizando como criterio de determinación de dosis optima, valores obtenidos de
turbiedad menores a 1 NTU, esto permite realizar una comparación entre los diferentes
productos evaluados, en la tabla a continuación se indica las dosis óptimas obtenidas:
TABLA 12 Coagulante
Dosis Óptima
(mg/l)
PAC Riandi 20
Sulfato de Aluminio 32.5
PAC Polichem 20
PAC PANFLOC 20
PAC Nacional 10
Coagulante
Fuente: Autor. (2016)
Con la aplicación del ayudante de floculación SUPERFLOC, se puede apreciar que se
obtiene una mayor remoción de la turbiedad al aplicarse una dosis de 30 mg/l de sulfato
de aluminio, no se pudo apreciar una mejor remoción del color del agua al dosificar
este polímero en diferentes dosis.
De acuerdo a la calidad de agua cruda con las que se realizaron las pruebas de
gradientes de velocidad y tiempos de floculación, considerando la distribución del
floculador en tres secciones, se puede obtiene los siguientes criterios:
Gradiente de Floculación: 35 a 55 s -1
Tiempo de floculación: 25 a 33 minutos
Dosis optima de coagulante: 20 a 32.5 mg/l
Dosis óptima de ayudante de floculación: 0.075 a 0.15 mg/l
ANEXO 4
ANEXO 5
550.0555.0560.0565.0570.0575.0580.0585.0590.0595.0600.0605.0610.0615.0620.0625.0630.0635.0640.0645.0650.0655.0660.0665.0670.0675.0680.0685.0690.0695.0700.0705.0710.0
ABSCISA
DISTANCIA (m)
DISTACIA
ACUMULADA (m)
COTA PROYECTO
(msnm)
PRESION RESIDUAL
(mca)
0+
40
0.0
04
00
.0
06
94
.9
1
0+
80
0.0
08
00
.0
06
83
.7
5
1+
20
0.0
01
20
0.0
06
77
.2
3
1+
60
0.0
01
60
0.0
06
95
.3
9
2+
00
0.0
02
00
0.0
06
66
.1
4
2+
40
0.0
02
40
0.0
06
58
.1
9
2+
80
0.0
02
80
0.0
06
50
.3
9
3+
20
0.0
03
20
0.0
06
55
.6
3
3+
60
0.0
03
60
0.0
06
36
.0
3
4+
00
0.0
04
00
0.0
06
32
.5
1
4+
40
0.0
04
40
0.0
06
27
.0
9
4+
80
0.0
04
80
0.0
06
21
.0
1
5+
20
0.0
05
20
0.0
06
15
.9
7
5+
60
0.0
05
60
0.0
06
13
.4
5
6+
00
0.0
06
00
0.0
06
06
.4
9
6+
40
0.0
06
40
0.0
05
99
.5
9
6+
80
0.0
06
80
0.0
06
05
.8
0
7+
20
0.0
07
20
0.0
05
98
.5
9
7+
60
0.0
07
60
0.0
05
95
.3
7
8+
00
0.0
08
00
0.0
05
90
.5
7
8+
40
0.0
08
40
0.0
05
83
.0
1
8+
80
0.0
08
80
0.0
05
72
.7
8
9+
20
0.0
09
20
0.0
05
80
.3
8
9+
60
0.0
09
60
0.0
05
74
.6
0
10
+0
00
.0
01
00
00
.0
06
09
.6
7
10
+4
00
.0
01
04
00
.0
06
15
.8
6
10
+8
00
.0
01
08
00
.0
06
42
.1
1
11
+2
00
.0
01
12
00
.0
06
55
.2
1
11
+6
00
.0
01
16
00
.0
06
53
.4
2
11
+8
76
.0
01
18
76
.0
06
47
.6
1
0+
00
0.0
00
.0
07
03
.9
2
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
27
6.0
0
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
40
0.0
0
LÍNEA GRADIENTE HIDRÁULICO 3.78‰
5.0
5
15
.0
9
20
.7
2
4.3
2
29
.1
1
36
.4
5
42
.1
6
54
.7
5
56
.3
8
59
.9
9
54
.5
0
67
.6
1
70
.4
4
74
.4
7
80
.1
8
73
.0
8
76
.4
9
79
.4
4
83
.0
4
89
.3
6
96
.9
9
88
.3
6
94
.1
7
55
.6
0
49
.8
9
20
.6
4
5.6
6
5.4
1
7.7
1
0.0
0
35
.9
7
COTA TERRENO
69
8.5
0
68
6.9
5
67
9.8
69
4.6
9
66
8.3
9
65
9.5
4
65
2.3
2
65
6.9
9
63
6.7
0
63
3.6
0
62
8.4
0
63
2.4
2
61
7.8
0
61
3.4
5
60
7.9
1
60
0.6
9
60
6.2
8
60
1.3
5
59
6.8
9
59
1.7
8
58
3.9
5
57
4.8
1
58
1.9
2
57
4.6
0
61
1.6
6
61
5.8
6
64
3.6
0
65
7.0
6
65
5.8
0
65
2.4
6
70
5.0
6
Tubería de Hierro Dúctil Ø=700mm 3.20MPa ISO 2531 (Clase K-9); Longitud =11.876,00m.; Caudal=800 l/s; Velocidad=2,08m/s
DATOS
HIDRÁULICOS
I
COTA 705.06 msnm
L.G.H(+)705.06 msnm
CAPTACIÓN RIÓ LELIA
L.G.H(+) 660.17
(+)652.46 msnm
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE
(msnm)
I
D
A
Abscisas 3+634.95- 3+662.95
D
I
A
D
A
I
DA
I
D
A
A
ABS : 0+000
COTA: 703.92
ABS : 1+077
COTA: 674.56
ABS : 1+593.70
COTA: 693.61
ABS : 1+739.20
COTA: 687.33
ABS : 3+689.10
COTA: 633.39
ABS : 3+686.8
COTA: 632.52
ABS : 6+157.10
COTA: 607.98
ABS 6+395.70
COTA: 599.48
ABS : 6+800.00
COTA: 605.80
ABS : 6+806.20
COTA: 605.78
ABS : 9+040.50
COTA: 567.25
ABS : 9+393.90
COTA: 592.95
ABS : 9+398.50
COTA: 592.81
ABS : 9+673.90
COTA: 571.29
ABS : 9+946.60
COTA: 610.17
ABS : 11+160.40
COTA: 654.27
Puente Sector Rio Lelia
Abscisas 1+602.90 - 1+628.31
Puente Sector Rio Tahuasa
Puente Sector Rio Tanti
Abscisas 5+601.80 - 5+625.40
Puente Sector Estero Tanti
Abscisas 6+811.76 - 6+829.77
Puente Sector Rio Guarrasil
Abscisas 9+604.49 - 9+617.97
Puente Sector Estero sin Nombre
Abscisas 10+374.37 - 10+402.31
PERFIL HIDRÁULICO DE LÍNEA DE CONDUCCIÓN
NOTA
-Simbología (DCI= Hierro Dúctil.) (L.G.H.= Línea Gradiente Hidráulico) (msnm = Metros sobre nivel del mar) ( Ø = Diámetro)
(Mpa = Megapascal) (ISO = Norma ISO) ( m = metro) ( l/s = Litros por segundo) ( m/s = metros por segundo)
( mca = metros de columna de gua) 1 de 5
TEMA DE TESIS: FECHA:
CONTIENE: ESCALA:
H=1:35000v=1:3500
Perfil HidráulicoLínea de Conducción
Diseño del pre-sedimentador de laplanta de tratamiento de agua, en elcantón Santo Domingo de losTsáchilas.
OCT 2017
TESISTA:Marco Paúl Feijóo RomeroUNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
LAMINA:
UBICACION:
Santo Domingo de losTsáchilasDIRECTOR DE TESIS:
Ing. Fernando Ojeda
SEDIMENTADORFLOCULADOR FILTROS
647.86
651.498
651.238
651.788
650.74
650.345
649.95
649.34
649.33
648.93
648.92
649.786
649.74
649.42
649.42
649.42
649.42
650.86
650.04
MEZCLA RAPIDA
CAJON DE
ENTRADA
CASETA DE
MEDIDOR DE
CAUDAL
648.58
645.62
649.11
643.47
646.72
649.95
648.95
648.74
648.70
647.72
646.72
648.33
645.22
643.74
642.90
645.73
648.76
648.76
647.54
8.13
3.18
2.65
1.77
3.92
2.19
4.53
3.73
2.90 4.15 3.70 0.98 5.30 4.40 4.30 19.17 18.50 8.30 2.50
2 de 5
TEMA DE TESIS: FECHA:
CONTIENE: ESCALA:
1: 250Perfil HidráulicoPlanta de Tratamiento 1
Diseño del pre-sedimentador de laplanta de tratamiento de agua, en elcantón Santo Domingo de losTsáchilas.
OCT 2017
TESISTA:Marco Paúl Feijóo RomeroUNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
LAMINA:
UBICACION:
Santo Domingo de losTsáchilasDIRECTOR DE TESIS:
Ing. Fernando Ojeda
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AREA QUE SE RESERVA EL MOP.
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6
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m
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Descarga hasta el
Alcantarillado
Público
Tubería de Ingreso Planta 1
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2
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s
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P
la
n
ta
3
Pendiente 10%
Pendiente 10%
Pendiente 10%
Pendiente 10%
3 de 5
TEMA DE TESIS: FECHA:
CONTIENE: ESCALA:
1:500ImplantaciónPre-Sedimentador
Diseño del pre-sedimentador de laplanta de tratamiento de agua, en elcantón Santo Domingo de losTsáchilas.
OCT 2017
TESISTA:Marco Paúl Feijóo RomeroUNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
LAMINA:
UBICACION:
Santo Domingo de losTsáchilasDIRECTOR DE TESIS:
Ing. Fernando Ojeda
MÓDULO SEDIMENTADOR 2
MÓDULO SEDIMENTADOR 1
DETALLE CAJADE REVISION (CR1)DETALLE CAJA
DE REVISION (CR2)
DETALLE TUBERÍA RECOLECCIÓNAGUA SEDIMENTADA CR1
1.20
1.20
2.50
2.50
1.20
1.20
1.20
1.20
CR1
CR1
CR1
CR1
CR1
CR1
CR1
CR2
CR3
DETALLE CAJADE REVISION (CR3)
2.00
2.00
Tubería H.G. 730mmViene desde Captación
Válvula deCompuerta
Válvula deCompuerta
Tubería PVC 400mmRecolección aguaSedimentada
Válvula deCompuerta
Tubería PVC 400mmEvacuación de Lodos
Tubería PVC 400mm
Tubería PVC 400mmRecolección aguaSedimentadaIngreso a Planta deTratamiento
Tubería PVC 630mmViene desde Captación
Válvula deCompuerta
ESC= 1:100
ESC= 1:100
ESC= 1:100
ESC= 1:100
2.00
2.00
Depósito paraRecolección deLodos
Depósito paraRecolección deLodos
Tubería PVC 400mmRecolección aguaSedimentadaIngreso a Planta deTratamiento
Válvula deCompuerta
Válvula deCompuerta
Pantalla difusora
Pendie
nte
10%
Tuberia PVC 400mm
Evacuación de lodos
Vertedero
Pantalla disipadora de energía
Tubería para desagüe Ф=300mm
Vertedero de
salida de la unidad
Vertedero de
ingreso a la unidad
Canal de circulación
Canal de circulación
647.61
646.56647.06
648.46
646.51
647.31
647.88
644.78
641.37
646.25
647.18
647.05
648.21
647.46
648.11
Tubería PVC 400mm
Recolección Agua Sedimentada
Pendiente 10%
Pendiente 10%
Pendiente 10%
Pendiente 10%
5.15
2.55 6.74 1.80 11.59 1.20
11.79
2.00
2.10
4 de 5
TEMA DE TESIS: FECHA:
CONTIENE: ESCALA:
INDICADAPerfil hidráulicoPre-Sedimentador
Diseño del pre-sedimentador de laplanta de tratamiento de agua, en elcantón Santo Domingo de losTsáchilas.
OCT 2017
TESISTA:Marco Paúl Feijóo RomeroUNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
LAMINA:
UBICACION:
Santo Domingo de losTsáchilasDIRECTOR DE TESIS:
Ing. Fernando Ojeda
5.50
5.50
5.50
5.50
6.733.50
Canal de circulación
Vertedero de entrada
Sedimentador
Sedimentador
1.10
Canal de circulación
Canal de circulación
1
1'
43.00
12.00
12.00
ESC= 1: 200
CORTE 1-1'
ESC= 1: 250
PRE-SEDIMENTADOR
91.60
2.25
2.64
2.94
1.20
0.85
0.65
0.72
2.10
4.85
2.10
0.50
2.55
1.75
0.90
Pendie
nte
10%
Pendiente 10%
Pendiente 10%
Vertedero de
salida de la unidad
Canal de salida
VERTEDERO DE ENTRADA
CANAL DE CIRCULACIÓN
Vertedero de
ingreso a la unidad
Canal de entrada
CANAL DE SALIDA DEL
MÓDULO SEDIMENTADOR
CANAL DE ENTRADA AL
MÓDULO SEDIMENTADOR
12.00
5.50
5.50
5.50
5.50
6.733.50
ESC= 1:50
ESC= 1:50
ESC= 1:50
ESC= 1: 250
1.40
1.10
1.40
1.00
1.20
1.80
2.05
1.20
1.13
1.00
1.40
1.00
MÓDULO SEDIMENTADOR 1
0.80
1.10
0.80
0.93
0.80
Pantalla difusora
Canal de circulación
Vertedero de entrada
Módulo Sedimentador 1
Módulo Sedimentador 2
1.10
43.00
Tuberia PVC 400mm
Evacuación de lodos
5 de 5
TEMA DE TESIS: FECHA:
CONTIENE: ESCALA:
INDICADASPre-Sedimentador
Diseño del pre-sedimentador de laplanta de tratamiento de agua, en elcantón Santo Domingo de losTsáchilas.
OCT 2017
TESISTA:Marco Paúl Feijóo RomeroUNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
LAMINA:
UBICACION:
Santo Domingo de losTsáchilasDIRECTOR DE TESIS:
Ing. Fernando Ojeda
Vertedero de
ingreso a la unidad
Vertedero de
salida de la unidad
Pantalla difusora
ESC= 1: 250
CORTE 1-1'
1
1'
Canal de circulación
Canal de circulación
2
2'
3
3'
ESC= 1: 100
CORTE 3-3' CORTE 2-2'
PANTALLA DIFUSORA
ESC= 1: 100
1.35
Vertedero con
Contracciones
Pantalla disipadora de energía
Tubería PVC 300mm para desagüe
0.10
DETALLE ORIFICIOS
ABOQUILLADOS
15°
15°
ESC= 1: 20
2.40
12.00
Tuberia PVC 400mm
Evacuación de lodos
Tuberia PVC 400mm
Evacuación de lodos
Tubería PVC 400mm
Recolección Agua Sedimentada
Tubería PVC 400mm
Recolección Agua
Sedimentada
Vertedero con
Contracciones