memoria descriptiva plantas tratamiento

Diseño de planta de tratamiento de aguas ´MUNCIPIO DE QUILLACOLLO´

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE

1. MEMORIA DESCRIPTIVA

Introducción.

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

Hace aproximadamente 7000 años en Jericó, el agua almacenada en los pozos se utilizaba como fuente de recursos de agua, además se empezó a desarrollar los sistemas de transporte y distribución del agua. Este transporte se realizaba mediante canales sencillos, excavados en la arena o las rocas y mas tarde se comenzarían a utilizar tubos huecos. Por ejemplo en Egipto se utilizan árboles huecos de palmera mientras en China y Japón utilizan troncos de bambú y mas tarde, se comenzó a utilizar cerámico, madera y metal. En Persia la gente buscaba recursos subterráneos. El agua pasaba por los agujeros de las rocas a los pozos.

Alrededor del año 3000 a.C., la ciudad de Mohenjo-Daro (Pakistán) utilizaba instalaciones y necesitaba un suministro de agua muy grande. En esta ciudad existían servicios de baño público, instalaciones de agua caliente y baños.

En la antigua Grecia el agua de escorrentía, agua de pozos y agua de lluvia eran utilizadas en épocas muy tempranas. Debido al crecimiento de la población se vieron obligados al almacenamiento y distribución (mediante la construcción de una red de distribución) del agua.

El agua utilizada se retiraba mediante sistemas de aguas residuales, a la vez que el agua de lluvia. Los griegos fueron de los primeros en tener interés en la calidad del agua. Ellos utilizaban represas de aireación para la purificación del agua.

LILIAN ZUBIRTA VALENCIA Página 1


OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Evaluar cada una de las fuentes de agua, a través de estudios de laboratorio e

inspecciones, llevados a cabo en diferentes puntos del sistema, para obtener

información específica de los posibles problemas potenciales, y así establecer un

lineamiento de corrección de acuerdo a las características de las fuentes, las cuales

están destinadas al uso domestico del municipio de Quillacollo y proponer un sistema

de purificación del agua para la población después de un tratamiento adecuado, apta

para el consumo humano y no produzca ningún efecto perjudicial para la salud.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinar la calidad del agua a tratar Establecer las unidades operativas de tratamiento. Dimensionar las unidades de tratamiento. Caracterizar los efluentes de cada una de las fuentes, mediante parámetros

físicos, químicos y microbiológicos.

Cuantificar valores de caudal de cada una de las fuentes.

Realizar una interpretación de los resultados obtenidos de los análisis.

Identificar las áreas cercanas a las fuentes que son vulnerables a la

contaminación y que representan riesgo para la salud de la población.

Plantear alternativas de solución a los problemas particulares de cada fuente.

Realizar pruebas de campo, con el propósito de obtener: valores de la demanda

de cloro y reducción de parámetros físico-químicos individuales (reducción de la

dureza).

Carecer de contaminantes tanto físicos, biológicos (microbios y / o gérmenes patógenos), químicos, tóxicos (orgánicos o inorgánicos).

ANTECEDENTES.-

Una de las bases en el que se sustenta el desarrollo humano de una comunidad, o un

país entero, es la salud de sus habitantes, esto significa que toda sociedad en un país



en desarrollo debe preocuparse en proporcionar a sus habitantes, las condiciones

adecuadas de subsistencia en cada uno de los hogares, base esencial de la sociedad

que conforma una nación.

El resguardo de la salud de los habitantes de una comunidad, esta basada en la

prevención de las afecciones que promueven enfermedades de gran riesgo para la

vida del ser humano, consiguientemente, es de gran necesidad de promover soluciones

integrales en función de los requerimientos de cada región. De esta forma una de las

bases que requiere poner énfasis de mejoramiento, es la de brindar servicio eficiente

de abastecimiento de agua, como: un líquido elemento indispensable en la salud de las

personas.

Desde hace mas de 30 años cuando fueron creados a través del gobierno central,

instituciones de desarrollo de las regiones, de manera gradual pero lenta fueron

construidos pequeños sistemas de abastecimiento de agua en los principales centros

poblados del área rural, es decir, se incluyo en dichos planes a comunidades con

poblaciones mayores a 2500 habitantes, que en nuestro caso corresponderían a las

capitales de provincia y algunas poblaciones que estén en este marco. Con el

transcurrir de los años se han implementado proyectos de este rubro en beneficio de

comunidades de menor población al indicado, como necesidad social y con apoyo de

programas extranjeros, a través de los cuales fueron implementados innumerable

cantidad de proyectos en cada uno de los departamentos fundamentalmente del sector

andino.3

UBICACIÓN GEOGRÁFICA.-

Quillacollo es una de las varias capitales de provincia que se encuentra alrededor de la ciudad de Cochabamba. Quillacollo se conecta a la ciudad de Cochabamba por medio de la Avenida Blanco Galindo, Avenida Capitan Victor Ustariz, Avenida Reducto.

La provincia de Quillacollo, se divide en cinco secciones municipales:

Primera Sección: Quillacollo

Segunda Sección: SipeSipe



Tercera Sección: Tiquipaya

Cuarta Sección: Vinto

Quinta Sección: Colcapirhua

El cantón de SipeSipe se halla actualmente constituido por 37 Organizaciones Territoriales de Base (OTB`s), cada una con su respectiva resolución tanto Municipal como Prefectural, que están organizadas en Sindicatos Agrarios, comunidades campesinas y juntas vecinales.

El cantón de Mallco Rancho de igual forma, se halla constituido por 12 Organizaciones Territoriales de Base (OTB`s), organizadas en Sindicatos Agrarios, comunidades campesinas y juntas vecinales.

El cantón de Itapaya se halla actualmente constituido por 16 Organizaciones Territoriales de Base (OTB`s), organizadas en Sindicatos Agrarios, comunidades campesinas y juntas vecinales.

Tiene una población de 131,606 habitantes según el censo de 2001

El aumento de la población hace que Quillacollo sea la segunda ciudad en crecimiento demográfico después de la ciudad de El Alto

Según el Censo Nacional de Población y Vivienda realizado el año 2001 por el Instituto Nacional de Estadística (INE), el Municipio de SipeSipe cuenta con una población total de 31.337, correspondiendo al sector rural el 65 % de la población y al sector urbano el 35 %. (INE-2001).

CUADRO Nº 4: POBLACIÓNURBANO – RURAL

SECCION MUNICIPAL

POBLACION URBANA RURAL

TOTAL URBANA (%) RURAL (%)

SIPE SIPE 31.337 10967.95 35.00 20369.05 65.00

FIG. 1.1 MAPA DE UBICACIÓN DE LA PROVINCIA



VÍAS DE ACCESO Y ESQUEMA DE ACCESO VIAL.-

La red vial que une Cochabamba con Quillacollo, se constituye en el eje principal del acceso y salida de la capital de departamento hacia el interior, principalmente a los departamentos de La Paz y Oruro. Y los sub sectores que contemplan con vías secundarias importantes hacia distintas comunidades del municipio que en un 10 % son caminos asfaltados, 30 % empedrados y un 60 % son caminos de tierra que son transitados durante todo el año con movilidades de alto tonelaje que transportan productos desde y hacia las comunidades mas alejadas que pertenecen al municipio.

CLIMATOLOGÍA.-

La temperatura media anual es de 14 ºC según datos de las estaciones de Parotani y Viloma. Debido a las diferentes alturas que se tienen dentro el municipio, el clima es muy variado a cortas distancias. La zona cordillerana presenta una temperatura frígida y con mayores precipitaciones fluviales. A medida que disminuye la altitud, el clima va siendo más templado, presentando brisa fresca y saludable, la temperatura varia entre 16ºC – 22ºC la humedad relativa en promedio es de 46%.

Las temperaturas medias de las estaciones de primavera, verano y otoño son medianas, es por ello la denominación de mesotermo siempre pasan, los 15° grados, durante el invierno las temperaturas bajan y se registran heladas, las lluvias fluctúan desde los 380 hasta los 700 mm./año. Las lluvias son escasas e irregulares, los estiajes se registran en las postrimerías del invierno. Los inviernos son secos, el grado higrométrico durante la mañana alcanza un 60 % para luego bajar por la tarde hasta el 5 %.

La vegetación es pobre en especies, el tapiz vegetal está poblado de gramíneas, dominan las plantas espinosas, cactáceas y plantas suculentas, hay desequilibrio



hídrico, las poblaciones se surten en forma deficitaria. El clima por lo, general es suave y benigno.

A mayor altura disminuyen las temperaturas y aumentan las precipitaciones,presentándose un cambio gradual a un clima más frío y más húmedo.

Por lo general, las precipitaciones, la humedad relativa del aire y la velocidad del viento se incrementan con la altitud, mientras la temperatura, la presión atmosférica, la presión de vapor y la evapotranspiración disminuyen.

En las partes bajas entre 2500 y 2800 m.s.n.m. es templado y semiárido, la presión barométrica fluctúa muy poco entre las diferentes zonas de SipeSipe, mostrando un promedio anual de 750 Mb.(Milibares) En tanto en la humedad relativa en la zona baja varía entre 40 % hasta 65 % con extremos de aproximadamente 10 % y 100 %, aumentando en las alturas, donde decrece la humedad absoluta (GEOBOL-NNUU, 1978).

ALTITUD.-

La temperatura ambiente varia desde los 16º y 24º C. Alcanzado una media anual de 20ºC, con excepción en la zona de la cordillera donde la temperatura es frígida; existiendo un clima templado en la cabecera de valle por una brisa fresca en las mañanas y noches de invierno, que se caracteriza por las heladas que bajan de la quebrada de la zona de la llave, situada al pie de la cordillera del Tunari, cuya topografía muestra una ancha, larga y suave gradiente, y al centro un profundo hundimiento de unos 50 mts.

Dentro la jurisdicción del municipio se puede distinguir tres pisos altitudinales: el primero que se encuentra a una altitud de entre los 2430 y 2750 msnm, en el que se encuentran la mayoría de las comunidades de los cantones SipeSipe y Mallco Rancho.

El segundo está comprendido entre los 2750 y 3050 msnm, en el que se encuentran la mayoría de las comunidades ubicadas a las laderas de las colinas, las comunidades de Milloma, Mallacaba, Tajra, Tamaca y otras. En el tercer piso altitudinal se encuentra a más de 3050 msnm y entre las comunidades que se encuentran en este piso tenemos a Villa Bolívar, Jankoaje, UchuUchu, Laphiani, Escalerani, Toncoma y otras.

En general, el municipio, goza de un clima templado y de una hoya hidrológica especial que es aprovechada por los agricultores y que les permite sembrar hasta cuatro veces por año (dependiendo de la zona). Su magnifico clima permite una excelente producción agrícola variada.



TOPOGRAFÍA.-

La cordillera de la región alcanza aprox. 4035 m.s.n.m. y la región del valle se encuentra a una altura de 2437 m.s.n.m. el municipio de Quillacollo tiene una extensión de 1650 km2. y se encuentra a 2450 m.s.n.m.

Se pueden distinguir tres zonas Geomorfológicos diferenciadas: la zona montañosa que comprende la Cordillera del Tunari descendiendo hasta la planicie en la que a medida que desciende presenta cinturones de pedimentos desarrollados debido a la erosión de rocas paleozoicas. Zona de desnivel constituye la llanura aluvial, bordea principalmente la cordillera, son materiales de alta permeabilidad hidráulica. Zona de la llanura que está constituida por los depósitos fluvio lacustres en la cual existe predominancia de materiales finos ubicados en la parte central de las cuencas1.

La topografía del municipio es muy variada ya que se pueden distinguir lugares con pendientes de 0º y otros con pendientes de hasta 75º. Esto se debe a la topografía tan diversa que se tiene a lo largo y ancho del municipio.

RECURSOS HÍDRICOS.-

En razón de la variada composición de los sedimentos que corresponden a los abanicos aluviales en las cuencas del Valle de SipeSipe formada por rocas no consolidadas, desarrollados durante el cenozoico, cuya característica es la de presentar condiciones favorables para la existencia de reservorios de aguas subterráneas, por tal motivo el municipio, cuenta con mayores recursos hídricos, por este conocimiento existe una gran cantidad de vertientes en las diferentes comunidades; Estos acuíferos catalogados como extensos y productivos son de mayor importancia para el aprovechamiento de las aguas subterráneas tanto para el consumo humano como para riego.

La disponibilidad y aprovechamiento de los recursos hídricos del Municipio de SipeSipe depende principalmente de los ríos, vertientes y pozos como se detalla en los siguientes cuadros.

El Cantón de SipeSipe, el 77% de las comunidades tienen acceso a algún río, el 59% tiene acceso a una vertiente y el 41% se provee de agua de algún pozo. La mayoría de las fuentes subterráneas son utilizadas para consumo humano, mientras que las superficiales generalmente para riego. Es importante mencionar que el agua proveniente del Rió Rocha que tiene sus orígenes en la provincia Cercado llega contaminada, la misma que es utilizada con fines de riego.

1



En el Cantón Mallco Rancho, el 92% de las comunidades se prevén de agua de pozos, de vertientes un 17% y tienen acceso a ríos un 58%.

Un 93% de las comunidades del Cantón Itapaya tiene acceso al Río Tapacarí, también tienen como fuente de agua vertientes en un 57%. Si bien estas fuentes naturales les permiten disponer de agua, la falta de sistemas de almacenaje de los recursos hídricos superficiales y de pozos en la zona hace que durante la época seca exista un déficit significativo para sus pobladores.

Cuencas, Subcuencas y Rios

Los valles de SipeSipe están compuestos por cinco cuencas principales las cuales tienen fuentes de agua superficiales y aguas subterráneas, cuyas características son las siguientes:

CUENCA VILOMA, existen seis ríos, que son el río Viloma, Santus Mayu y Laphiani, UchuUchu, K`eraya, Chutu Mayu. EL río Viloma es el más importante, ya que beneficia a 32 comunidades (más de 10.000 habitantes); sus aguas son continuas durante todo el año, variando el caudal de acuerdo a los períodos de lluvia y estiaje; cuenta con tres tipos de aguas: riadas, aguas comunes y aguas de mita; en cuanto al uso de estas aguas, las prioridades son el riego y el uso doméstico. Los ríos Santus Mayu y Chutu Mayu son temporales, con escaso caudal, una sola comunidad es beneficiada por sus aguas.

CUENCA HUALLAQUEA, está formada por los ríos Charinco e Higuerani; ambos ríos tienen tres tipos de derechos de agua: riadas y aguas comunes en temporada de lluvias, y aguas de mita en temporada de estiaje. El río Higuerani es el más pequeño, y sólo beneficia a dos comunidades, en cambio, el río Charinco abastece a seis comunidades.

CUENCA PANCURUMA, El Chaco o Pancuruma es el único río; tiene tres tipos de derechos de agua: en temporada de lluvias las riadas y aguas comunes, y en temporada de estiaje las aguas de mita. Abarca ocho comunidades, con una población aproximada a 1.000 beneficiarios, siendo sus mayores usos el riego y el uso doméstico.

CUENCA DEL RÍO GRANDE (ROCHA), corresponde a la descarga de todas las aguas de los ríos y aguas servidas comprendidas entre los municipios de Sacaba, Cochabamba, Quillacollo, Vinto y SipeSipe. En la jurisdicción de SipeSipe, este río beneficia a diez comunidades; los tipos de derechos de aguas son de aguas comunes y de aguas de mita, dependiendo de la época del año, y son destinadas exclusivamente al riego. Los usuarios sobrepasan el millar de personas.

CUENCA DEL RÍOTAPACARÍ, que es depositario de muchos afluentes menores en su curso. Una característica especial de esta fuente es que sólo cuenta con aguas de demanda libre durante todo el año, con excepción de años de sequía; las comunidades



beneficiadas son Parotani, Itapaya y pequeños valles en el curso del río, cuya población beneficiada es de alrededor de 2.000 habitantes; esta aguas son exclusivamente destinadas al riego, ya que las comunidades de la cuenca cuentan con servicio de agua potable de otras fuentes.

Fuentes de vertientes

Otro tipo de fuentes de agua superficial en SipeSipe son las vertientes, afloraciones de agua con caudales que varían de un lugar a otro. La cuenca Viloma cuenta con diez vertientes, que benefician a seis comunidades, de las cuales dos son utilizadas sólo en agua potable, siete son de uso para riego y una es aprovechada como abrevadero.

En la cuenca Pancuruma existen once vertientes, de las cuales nueve son utilizados en agua potable y dos en riego. Estas vertientes, en su mayoría, benefician al pueblo de SipeSipe.

Las vertientes usadas como agua potable cuentan con un estanque revestido para almacenamiento y tuberías para la conducción hasta el centro de distribución comunitaria; en cambio, las vertientes utilizadas en riego, sólo cuentan con estanques de tierra y su infraestructura de conducción son canales de tierra.

Fuentes subterráneas, Galerías filtrantes y Tajamares

Los tajamares o galerías filtrantes constituyen fuentes que captan las aguas infiltradas en los lechos de los ríos por medio de una obra hidráulica. En SipeSipe se cuenta con once tajamares, los cuales presentan diferentes características por su ubicación, población beneficiada y uso deL agua. En el río Viloma, no se tiene un tajamar; sino pozas excavadas (a dos kilómetros aguas debajo de la bocatoma) de dos metros de diámetro por un metro y medio de profundidad, en los cuales afloran las aguas infiltradas del río, que son conducidas hasta los canales comunitarios.

En la cuenca Pancuruma, se tiene cinco tajamares, siendo el más importante el "Primer Tajamar", por su envergadura y oferta de agua de 18 lt./seg. durante todo el año, beneficiando a cinco comunidades. Otro tajamar se está realizando a 200 metros aguas abajo del primero, que beneficiará a cinco comunidades. También están los cuatro restantes tajamares en proceso de consolidación, ubicadas en los pies de quebradas, beneficiando a un número limitado de comunidades y su destino es fundamentalmente el consumo humano.

Fuentes de agua subterráneas: sistemas de pozos

EL agua de pozos constituye otra de las fuentes importantes de aprovisionamiento de agua. El inicio de explotación y uso de este tipo de agua data de 1960, habiendo sido continua la práctica de perforación de pozos hasta nuestros días, como alternativa a la escasez de agua. La profundidad de estos pozos oscila entre 60 y 130 metros; la



extracción en los primeros casos, se daba por presión natural (pozos surgentes) y, posteriormente, con el uso de bombas sumergibles.

La mayor cantidad de estas fuentes se encuentran concentradas en la cuenca Viloma, con aproximadamente 76 pozos, los cuales se hallan distribuidos en 19 comunidades; del total, 49 son utilizadas exclusivamente en riego, 14 en agua potable, 9 en riego y agua potable combinados, y, finamente, 4 en granjas industriales.

En la cuenca Pancuruma, se tiene ocho pozos en tres comunidades, de los cuales cinco pozos son destinados al riego y tres al agua potable.

Con esta información podemos afirmar que SipeSipe es rico en recursos hídricos, contando con diversas fuentes que dan a sus valles una identidad agropecuaria. A ello se puede añadir las grandes potencialidades que posee la zona y por tanto la necesidad de optimizar el uso de esas fuentes dé agua para el consumó humano y riego.

AEREACIONExisten diferentes tipos de unidades entre las cuales, se ha escogido:

La de uso mas generalizado. Construcción más simple.AEREADOR DE GRADAS

TÉRMINOS DE REFERENCIA PARA EL CÁLCULO EFICIENTE.

Capacidad: 200 a 500 m3/día-m2

Numero de escalones: 2 a 5

Espesor de lamina de agua:

0.05 m

Dimensiones de cada escalón:

Altura (CH):0.20 a 0.40 m

Ancho (H): 0.25 a 0.45 m

Material: Concreto.

Madera.



Perdida de carga: 1.00 m

Velocidad: 1.0 a 1.20 m/s.

Debe preverse una pestaña o saliente en los escalones para evitar la adherencia de la vena liquida.

Remoción de gas sulfhídrico

Tiempo mínimo: 3 seg.

Remoción de Fe y Mn (Teóricamente)

140 gr. De O2 precipitan 1000 gr. De Fe.

124 gr. De O2 precipitan 1000 gr. De Mn.

ECUACIONES DE DISEÑO

Ecc. Conservación de la masa

Longitud útil del aereador

Calculo de los escalones


A=QV

A=B∗e

Lutil=V∗t

Lesc=H+CH


Numero de escalones

Remoción de hierro

Cantidad de oxigeno

Altura de caída

Oxigeno absorbido

ALTURA DE CAÍDA (m)

OXIGENO ABSORBIDO (gr./m3)

0.10 1.21

0.20 1.79

0.50 2.52

1.00 6.50

2.00 7.33

MEZCLA RAPIDA

En este mecanismo de coagulación, las interacciones se producen entre loscoloides del agua y la voluminosa formación de precipitado de hidróxido de hierroo aluminio.

Para que se produzca la desestabilización de las partículas mediante elmecanismo de neutralización de cargas o adsorción, tiene que haber transporte ocolisión entre los coloides y los productos de las reacciones hidrolíticas en incipiente


Nesc=Lutil

Lesc

CFe=Cmuestra−Cnorma

CO2=

CFe¿280

1000

H cai=Nesc∗(CH−e )


formación.Este tipo de coagulación con dosis bajas de sustancias químicas producenormalmenteflóculos desestabilizados muy pequeños.

Tomando como base conocidos modelos de floculación de partículas encampos turbulentos, se ha desarrollado un modelo específico para la desestabilización.Consideremos una concentración (n1) de partículas de diámetro (d1). Seagregan a esta suspensión coagulantes químicos con un pH muy bajo (sulfato dealuminio). Se forman especies hidrolíticas cargadas positivamente, las cuales sonarrastradas rápidamente por los remolinos de la turbulencia de dimensiones amicroescala con el fin de que interactúen con las partículas de la suspensión coloidalde diámetro (d1). Las colisiones entre los coloides cargados negativamente ylasmicroespecies cargadas positivamente causan la desestabilización de los primeros (FIG)

La estructura conceptual presentada implica una nucleación homogénea con formación de microsólido, a lo cual siguen las interacciones con los coloides para la desestabilización de partículas. Como la nucleación heterogénea puede ocurrir en un sistema con coloides, las ideas propuestas se pueden modificar fácilmente para tales



sistemas, suponiendo que las especies oxidadas solubles o los iones son transportados mediante los remolinos de la turbulencia que interactúan con los coloides para formar un precipitado en la superficie de las partículas coloidales.

METODOLOGIA

o Con mezcladores hidráulicos 2

o Con retromezcladores (Agitadores).El diseño que se plantea para la adición de la sustancia química, es:un canal rectangular con vertederoque tenga contracciones laterales y un obstáculo en forma derampa.

ECUACIONES DE DISEÑO

Teorema. De Bernoulli(Conservación de energía)

q:caudal especifico


E1=EO=V

12

2∗g+h1

q=QBq=V i∗hi

h1=Q

B∗V 1

= qV 1

EO=V

12

2∗g+

qV 1

V 1=2∗√ 2∗g∗EO

3*cos

θ3


Numero de Froude en la sección

Para que ocurra el resalto, es necesario que las profundidades del agua inmediatamente antes y después, h1 y h2 satisfagan la relación:

Pérdida de energía en el resalto, se puede calcular por la formula de Belanger

La longitud del resalto L, para resalto estable, se calcula por la formula de Smetana:

El tiempo de mezcla T < 1s.

VERTEDEROSIMPLE DE PARED DELGADA CON CONTRACCIONES LATERALES

Se obtendrán las consideraciones más favorables de exactitud, si se cumplen las siguientes condiciones:

Mínimo contacto de la lamina de agua (ho=5 a 10 cm.) Que el pelo de agua este 6-60 cm. Cuando se trata de vertederos con contracciones laterales debe verificarse

que:


4 .5≤Fr≤9

Fr1=V 1

√ g∗h1

Δh=(h2−h1)3

4∗h1∗h2

h2=h1

2∗(√1+8∗Fr

12−1)

L=6∗(h2−h1)G=√ g∗Δh

ν∗T=√ ρ∗g∗Δh

μ∗T=√ γ∗Δh

μ∗T

T= 2∗LV 1+V 21000≤G≤2000⇒ s−1


Longitud del canal de aproximación

Punto de medición

TRATAMIENTO QUIMICO

Hidróxido de Calcio (Ca(OH)2)Cal Hidratada Características Físicas.-

Polvo blanco de alta finuraTamaño de partícula 99% Malla 100.

Características QuímicasContenido de Hidróxido de calcio: 80 - 95%Contenido de Oxido de magnesio: 2% máx.Contenido de Silicatos: 2% máx.Contenido de óxidos metálicos: 0.5% máx.

Carbonato de sódio (Na2CO3). Características Físicas.- Sal blanca y translúcida Usada en la fabricación de jabón, vidrio y tintes. Es conocido comúnmente como barrilla, natrón, soda y sosa Características Químicas

Solubilidad en agua: 10,9 g por cada 100 g de agua.


a≥2 .5∗hB≥3∗hP≥2 .5∗h

LC=4 .5∗B

PM= 4 a 7 de h


COAGULACION

La coagulación se consigue añadiendo un coagulante mediante una difusión rápida de las sustancias coagulantes en el agua objeto del tratamiento, empleando medios de agitación rápida. Tras la neutralización de las partículas coloidales, es decir una vez conseguida la desestabilización coloidal, las partículas formadas están en disposición de aglomerarse, esta aglomeración de las partículas descargadas, ayudadas ahora por una agitación lenta, es el objetivo de la floculación. La floculación está relacionada con los fenómenos de transporte de las partículas dentro del líquido, que son los que ocasionan el contacto de las partículas coaguladas.

DOSIS DE COAGULANTE

QDOSIS REQUERIDA

QDOSIS REQUERIDA

Ca(OH)2 Na2CO3 Ca(OH)2 Na2CO3

(l/s) g/s kg/s g/s kg/s (l/s) g/s kg/s g/s kg/s8 3,03 0,003 11,01 0,011 26 9,85 0,0099 35,78 0,03589 3,41 0,0034 12,39 0,0124 27 10,23 0,0102 37,16 0,037210 3,79 0,0038 13,76 0,0138 28 10,61 0,0106 38,54 0,038511 4,17 0,0042 15,14 0,0151 29 10,99 0,011 39,91 0,039912 4,55 0,0045 16,52 0,0165 30 11,37 0,0114 41,29 0,041313 4,93 0,0049 17,89 0,0179 31 11,75 0,0117 42,66 0,042714 5,31 0,0053 19,27 0,0193 32 12,13 0,0121 44,04 0,04415 5,68 0,0057 20,64 0,0206 33 12,51 0,0125 45,42 0,045416 6,06 0,0061 22,02 0,022 34 12,88 0,0129 46,79 0,046817 6,44 0,0064 23,4 0,0234 35 13,26 0,0133 48,17 0,048218 6,82 0,0068 24,77 0,0248 36 13,64 0,0136 49,55 0,049519 7,2 0,0072 26,15 0,0261 37 14,02 0,014 50,92 0,050920 7,58 0,0076 27,53 0,0275 38 14,4 0,0144 52,3 0,052321 7,96 0,008 28,9 0,0289 39 14,78 0,0148 53,67 0,053722 8,34 0,0083 30,28 0,0303 40 15,16 0,0152 55,05 0,055123 8,72 0,0087 31,65 0,0317 41 15,54 0,0155 56,43 0,056424 9,1 0,0091 33,03 0,033 42 15,92 0,0159 57,8 0,057825 9,47 0,0095 34,41 0,0344 43 16,3 0,0163 59,18 0,0592



DOSIS REQUERIDA SEGÚN CAUDAL

Na2CO3

Ca(OH)2

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43

CAUDAL (l/s)

CU

AG

UL

AN

TE

(q

/s)

Cantidad de reactivo requerido para Q=38 l/s

Reactivo (Kg.) 1 Hr 1 Día 1 Semanas 1 Mes

Hidróxido de Calcio

51.84 1244.16 8709.12 34836.48

Carbonato de Sodio

188.28 4518.72 31631.04 126524.16

FLOCULACION (RAPIDA)

La coagulación y la floculación tienen lugar en sucesivas etapas, de forma que una vez desestabilizadas las partículas, la colisión entre ellas permita el crecimiento del micro Fóculos, apenas visibles a simple vista, hasta formar flóculos. Al observar el agua que rodea a los micro lóculos, esta debería estar clara, si esto no ocurre, lo más probable, es que todas las cargas de las partículas no han sido neutralizadas y por tanto la coagulación no se ha completado, en este caso será necesario añadir más coagulante.

La floculación es la segunda etapa de la mezcla.

Consiste en la agitación de la masa de agua:

Permitir el crecimiento y aglomeración de los flóculos:



o Aumentar el tamaño,

o Y el peso para sedimentar.

Un mezclado demasiado intenso los rompe y raramente se vuelven a formar en su tamaño y fuerza óptimos.

Los objetivos básicos que se persiguen son:

Formar partículas mayores con peso específico superior al agua.

CONSIDERACIONES DE DISEÑO.-

En el caso particular del proyecto se utilizara

“FLOCULADORES HIDRÁULICOS DE FLUJO HORIZONTAL CON PLACAS O BAFLES DEFLECTORAS DE MADERA, EN ZIGZAG”.

FLOCULADOR DE FLUJO HORIZONTAL.-

Tanque de concreto para Q<100 l/s

Es más práctico utilizar floculadores hidráulicos por que:

No requieren equipo mecánico.

Alimentación continua por gravedad.

Plantas de tratamiento medianas que tratan 10 000 m3/día.1

Limitaciones de los floculadores hidráulicos:

No se acomodan cambios bruscos en la calidad del agua cruda.

Los parámetros de la floculación hidráulicos son una función del caudal y no puede ajustarse independientemente con la coagulación.



La perdida de carga es a menudo apreciable.

La limpieza puede resultar difícil.

Tres características esenciales deben estudiarse:

☼ La forma de producir la agitación.

☼ El gradiente de velocidad.

☼ El tiempo de detención.

☼ El gradiente de velocidad

☼ El tiempo de detención.

Velocidades de flujo no deben ser:

< 0.1 m/s

> 0.6 m/s



Numero de compartimientos mínimo 3 (Según NB – 689)

TIPO G (S-1) Remoción de turbiedad y color, sin recirculación de sólidos.

20-100

Remoción de turbiedad y color con recirculación de sólidos.

75-125

Ablandadores y reactores de contacto de sólidos.

430-200

FLOCULACION (LENTA)

El tiempo de detención

Calculo de longitudes de los canales:

i = 1, 2, 3

Altura total del floculador mínimo de 1 metro

Volúmenes de las secciones:

Ancho del floculador

Ancho del floculador:

Numero de compartimientos en cada sección:


T f =T r 1+T r 2+T r 3 15≤T f ≤30 min

dist i=Veli∗¿ Tri

¿

1≤HT ≤3m

Q=Voli

T ri

⇔Voli=Q∗Tri Volt=Vol1+Vol2+Vol3

W T =VolT

LT∗HT

W i=W T

Nº de sec ciones

n={[ 2∗μ∗Tri

ρ∗(1 . 44+ f ) ]∗[ HT∗LT∗Gi

Q ]2}

13


Espaciamiento entre deflectores:

Control de Velocidades :


1

2

3

e i=LT

ni

V i=Q

HT∗e i


SEDIMENTACION

La misión de la de la decantación es eliminar partículas, ya sea por sedimentación o flotación, partículas que en el caso del tratamiento del agua pueden proceder de sustancias disueltas, que por la vía de la oxidación han pasado a insolubles ( es el caso del hierro y manganeso disueltos, que por oxidación pasan a su estado oxidado insoluble ) o por las propias partículas coloidales en suspensión existentes en el agua bruta, la mayoría de las cuales por coagulación -floculación han pasado a ser sedimentadles. Otras sustancias disueltas pueden quedar adheridas o adsorbidas por los coágulos-flóculos y son eliminadas de esta forma.

METODOLOGIA

PARA LA ELABORACIÓN DEL PROYECTO SE ESCOGIÓ: “SEDIMENTADOR DE TANQUE RECTANGULAR PLACAS PARALELAS DE FLUJO LAMINAR CON TOLVAS DE RECOLECCION Y ALMACENAMIENTO DE LODOS”.

Las unidades de decantación de flujo laminar o de alta tasa pueden: Tratar caudales mayores en un área y estructura menor. Su eficiencia es superior. No requieren energía eléctrica para su operación. Bien diseños pueden alcanzar hasta el 95% de remoción. Adaptabilidad a condiciones variables del agua cruda como cambios repentinos

de turbiedad, incremento de caudal. Considerada como tecnología apropiada para países en desarrollo.

Para optimizar el funcionamiento de estas unidades, debemos considerar: Estructuras de entrada. Zona de decantación. Estructuras de salida. Almacenamiento y extracción de lodos.

Tanque de sedimentación


ZONADE

ENTRADA

ZONADE

SEDIMENTACIÓN

ZONADE

SALIDA

ZONA DE LODOS

TANQUE DESEDIMENTACIÓN


Retienen partículas en suspensión o disolución (floculación previa).

ECUACIONES Y CRITERIOS DE DISEÑO.-

VELOCIDAD CRITICA DE ASENTAMIENTO

TIPO DESCRIPCIÓN VSC Tr

(m3/m2/día) (Horas)

A

Instalaciones pequeñas con operaciones precarias (pueblos rurales).

20-30 03-Abr

B

Instalaciones planeadas con tecnologías modernas y operaciones razonables (Capitales de provincia).

30-40 2.5-3.5

C

Instalaciones planeadas con tecnologías modernas y buena operación (Ciudades con laboratorios Ej.: Cochabamba, La Paz, Santa Cruz)

35-45 02-Mar

D

Grandes instalaciones con excelente operación.

40-60 1.5-2.5

Altura del tanque sedimentador (H):

Volumen del sedimentador (Vol.):


Vel= DistT

⇒V SC= HT r

⇔ H=V SC∗T r

24

2 .5≤H≤5 . 5→Aconsejable⇒3 .5−4 m


Área del sedimentador (A):

Relaciones convenientes en las dimensiones de un sedimentador:

2.5 Unid. pequeñas. 5.0 Unid. unidades grandes.

Es más importante, para prevenir cortocircuitos (ARBOLEDA VALENCIA)El propósito es:

Evitar chorros de agua que provoquen movimientos rotacionales Disipar la energía que trae el agua. Evitar altas velocidades que puedan perturbar los sedimentos del fondo.

SE OPTA POR EL DISEÑO DE TABIQUES DIFUSORE EN LA ZONA DEENTRADA.


Q=VolT

⇒Vol=Q∗T r

24

Vol=A∗H → A=VolH

LW

=2 .5a 5 . 0


Debe hacerse un gran número de orificios pequeños. Conservar el mismo gradiente de velocidad de la última parte del

floculador. La velocidad en los orificios 0,2-0,3 (m/s)

Los sedimentadores de flujo laminar consisten en tanques: De poca profundidad. Tiempo de retención menor a 15 min.

Numero de reynolds (Re): Recomendado Re=250.

Tiempo de retensión (Tr): 15 a 25 min.

MODELO DE YAO


MODELO DE YAO

Re=V 0∗d

ν

Re<500


Velocidad critica de sedimentación o carga superficial (Vsc):

TIPO

DESCRIPCIÓN

VSC Tr

(m3/m2/día)

(Horas)

B

Instalaciones planeadas con tecnologías modernas y operaciones razonables (Capitales de provincia).

30-40 2.5-3.5

Angulo de inclinación de las placas: >60º<45º

Longitud relativa del sedimentador (L): Preferible L=20 a 40

Longitud útil dentro de las placas (LC):

Longitud de transición (L’):

Velocidad promedio del fluido en el sedimentador (VO):


φ

L= ld

Lc=L−L'

L '=0. 013∗Re


Área superficial de la unidad (AS):

Longitud de sedimentación (LS):

Numero de placas por modulo (N):

Placas planas de ASBESTO CEMENTO:

Espesor (e)= 6 mm. Alto (l)= 1.2 m. Largo (b)= 2.4 m. Separación entre placas (d)=5 cm.

SE ELIGIO UN SISTEMA DE RECOLECCIÓN EN BASE A TUBERÍAS PERFORADAS Y UN CANAL DE RECOGIDA DE AGUA SEDIMENTADA.


AS=Q

V 0∗sen φ

LS=AS

b

N=LS∗sen φ+d

d+e


En un decantador de placas existen dos zonas de lodos: La que se forma dentro de las placas mismas. La que hay en el fondo del tanque que las alberga.

PARA ESTE CASO, SE PRETENDE EL DISEÑO DE UN SISTEMA RECOLECCIÓN DE LODOS CON TOLVAS CONTINUAS Y MÚLTIPLE ASPIRADOR. DE LOSOS

Para el diseño de las tolvas se considero tres aspectos:a. Pendiente de las paredes.-

55 a 60º Lo que ha demostrado que rara vez permite adhesión de fangos a las

paredes.b. Número, diámetro y espaciamiento de orificios de drenaje.-

Debe cumplir con los siguientes objetivos: Que se recoja la gran mayoría de lodo asentado no solo junto al orificio sino

entre orificios. Que todos los orificios trabajen prácticamente con el mismo flujo (No mas del

10% de diferencia entre el primero y el ultimo).

R: Relación de Velocidades (0.4 – 0.45). n: Numero de orificios. AO: Área individual de los orificios (m2)Am: Sección del múltiple (m2).

ZONA DE DEPÓSITO Y EXTRACCIÓN DE LODOS

Diámetro de los orificios:


R=n∗Ao

Am

=n∗ π∗d2

4π∗D2

4

=n∗d2

D2

d=D√ Rn


Distancia X a la cual la velocidad mínima de arrastre fijada se cumple:

Va= 1 a 3 cm./s).

El valor de X debe ser sensiblemente igual o ligeramente mayor que: Para longitudes: 2 - 3.5 m, D = 0.10 m (4”). 3.5 - 6.5 m, D = 0.15 m (6”). 6.5 - 12 m, D = 0.20 m (8”).

ZONA DE DEPÓSITO Y EXTRACCIÓN DE LODOSVolumen de lodosEs necesario conocer:

El volumen de lodos para:

Poder dimensionar tanto su forma y capacidad. Número de descargas por día. Mantener el nivel de fangos dentro de los limites.

MANEJO DE LODOS.- Aspecto más críticos De los lodos producidos:

Sedimentadores ( 60-70% de los sólidos totales) Filtros (30-40%).

Debe además distinguirse entre: Los lodos líquidos que involucran el agua de arrastre. Los lodos concentrados a los que se les ha sacado, por sedimentación u otro

método similar.

LODOS DE ABLANDAMIENTO.-El ablandamiento con cal y soda produce un residuo de:

Carbonato de calcio.


X=1. 162∗d∗√ H12

V a

X=Ln


hidróxido de magnesio y cal no reactiva.En general, estos lodos son estables, densos e inertes (Romero Rojas).

CARACTERÍSTICAS DE LODOS DE ABLANDAMIENTO

SÓLIDOS 2%-15%

DBO Muy baja

DQO Baja

Color Blanco

Olor Inodoro

Conteo bacterial

Bajo

Sedimentabilidad

50% en una semana

SECADO HIDRÁULICO DE LODOS.-Secado gravitacional en lechos de secado.

Es el menos mecanizado pero el que requiere mayor área. El periodo de secado teórico es de dos semanas. El lodo seco puede removerse fácilmente a mano y ser transportados al sitio de

disposición.

RECOMENDACIONES.- Lodo en capas de 15 a 30 cm. Mínimo dos lechos de secado. El drenaje en tuberías perforadas de 4”. Capa de arena de 15 a 25 cm. de espesor, con tamaño efectivo de 0.3 mm a

1.2 mm.



Lecho de grava de 20 a 30 cm de espesor.

El lodo se ha aplicado a:

Tierras de cultivo. Áreas de minería abandonadas. Como material de cobertura de rellenos sanitarios. De esta manera se obtiene la disposición final del lodo y, además, se

modifican las propiedades del suelo y se reciclan materiales útiles del lodo.Los lodos pueden modificar:

Favorablemente el pH. La capacidad de retención de agua del suelo. La adición periódica de cal a suelos agrícolas para prevenir su acidificación es

una práctica muy usada en diferentes lugares; por ello, la aplicación de lodos de ablandamiento con cal sobre tierras cultivadas se ha utilizado hace más de 50 años.

FILTRACION

Esquema sencillo del mecanismo de separación por filtración angular, un método especial de filtración en el que un medio filtrante, habitualmente una membrana polimérica, permite dividir una corriente de fluido y sólidos (feed), en otra de fluido limpio (permeate) y una mezcla concentrada (retentate). Este tipo de mecanismos es utilizado, por ejemplo, en la purificación de agua para consumo humano o en la fabricación de vinos y cervezas.

Se denomina filtración al proceso de separación de sólidos en suspensión en un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del líquido.[1]

Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas, encontrándose en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la vida doméstica como de la industria general, donde son particularmente importantes aquellos procesos industriales que requieren de las técnicas químicas.

La filtración se ha desarrollado tradicionalmente desde un estudio de arte práctico, recibiendo una mayor atención teórica desde el siglo XX. La clasificación de los procesos de filtración y los equipos es diverso y en general, las categorías de clasificación no se excluyen unas de otras.

La variedad de dispositivos de filtración o filtros es tan extensa como las variedades de materiales porosos disponibles como medios filtrantes y las condiciones particulares de cada aplicación: desde sencillos dispositivos, como los filtros domésticos de café o los embudos de filtración para separaciones de laboratorio, hasta grandes sistemas complejos de elevada automatización como los empleados en las industrias



petroquímicas y de refino para la recuperación de catalizadores de alto valor, o los sistemas de tratamiento de agua potable destinada al suministro urbano.

METODOLOGIA

Separar las partículas y microorganismos objetables, que no han quedado retenidos.1

VARIABLES PRINCIPALES EN EL DISEÑO DE FILTROS.- Características del medio filtrante: Porosidad del lecho filtrante Profundidad del lecho filtrante. Tasa de filtración. Perdida de carga disponible. Características del afluente.

El proceso completo de la filtración consta de dos fases principales: Filtración. Lavado.

La filtración se identifica por la velocidad de pasaje del agua.

CLASIFICACION DE LOS FILTROS:

a) Por su funcionamiento.

b) Por el sentido de flujo.

c) Según el tipo de lecho filtrante.

d) Por su fuerza impulsora.

e) Según la tasa de filtración.

BATERIAS DE FILTROS RAPIDOS POR GRAVEDAD DE TASA DECLINANTE Y LAVADO MUTUO

Se consideran como tecnología apropiada debido a siguientes ventajas:


q F= QA F


No requieren una carga hidráulica muy grande..

No tienen galería de tubos.

No se requiere tanque elevado.

El lavado se produzca en forma automática.

No se requiere instrumental sofisticado

La batería de filtros opera bajo el principio de vasos comunicantes.

DESCRIPCIÓN DE UNA BATERÍA.

Caja del filtro.

Canal de distribución de agua decantada.

Canal de desagüe de agua de retrolavado.

Canal de aislamiento.

Canal de interconexión de la batería.

Geometría de la batería .-

Área de un filtro


N=AT

A f

AT =Qq

A f=QV a


Área total de filtración

Número de filtros

Va= 0,70 (m/min) Velocidad de Lavado o ascensional (NB-689)

Tasas de filtración.-Depende de varios factores:

Drenaje, capa soporte de grava y falso fondo .-

Drenaje .-Viguetas prefabricadas de concreto de forma triangular.

Numero de viguetas del drenaje (N1)

Falso fondo.-Laaltura mínima es de 0,40 m y orificios de ¾”

Capa soporte de grava.


qm=Q∗86400N∗A f

N1=Bb


Granulometría de la capa soporteAltura de cada capa (mm)

Diámetro (mm)

75 2,4 - 4,8 75 4,8 - 12,6

7512,7 - 19,0

7519,1 - 38,0

10038,1 - 50,0

Lecho filtrante .- La parte más importante de esta unidad, donde se realiza el proceso.

El dimencionamiento de la batería de filtros debe empezar por la búsqueda del banco de arena mas cercano.

La antracita debe seleccionarse en función de las características de la arena.

Características de la arena

Características de la antracita

1 2 3 4Espesor de la

0,3 Espesor de la

0,45



capa (m) capa (m)Tamaño efectivo (mm) 0,56

Tamaño efectivo (mm) 0,84

CU 1,4 CU 1,5Tamaño máximo (mm) 1,41

Tamaño máximo (mm) 1,68

Tamaño mínimo (mm) 0,42

Tamaño mínimo (mm) 0,7

CALCULO DE LA EXPANSIÓN DEL LECHO FILTRANTE

Valores constantes de a y m según el material

Material a mArena 0,5321 0,554Antracita 0,2723 0,6133

Valores constantes de b y q según el material

Material b q Arena 0,1254 0,1947Antracita 0,1813 0,1015

Diámetropromedio

Nº de Galileo

Nº de Reynolds

Velocidad de sedimentación

Porosidad del lecho expandido


d i=√d1∗d2

Ga=g∗( ρi−1 ) d

i3

ν2

Re=α∗Gam

Vs=υ *Red i

ε e=(VaVs )

β *Reθ


Porosidad expandido de cada material

Porcentaje de expansión del lecho expandido

Perdida de carga en el lecho filtrante expandido

Nº de canaletas de recolección de agua de lavado (n=2)

Caudal de diseño (Qc):

Ancho de las canaletas de lavado (W):

Altura total de canaletas de lavado (H):

Altura del borde de la canaleta de lavado con respecto al fondo del filtro:

Pérdida de carga en el lecho filtrante:

Pérdida de carga total:

Pérdida de carga en los orificios del drenaje:


Pe=1−[ 1

Σx i

(1−ξ i ) ]ξ= Pe−P 0

1−Pe

Le=Xarena∗(1+ξarena)+Xantracita∗(1+ξantracita)

QC=1,3∗Qn

W =QC

82 ,5∗h03/2

H=1,5∗h0+0 ,10

HC=H1+ H2+Le+H

h f =(1−P0 )( ρi−ρagua

ρagua)∗Xi

h f 2=q

02

2∗g∗(Cd∗A0 )2

h f 1=hf +h¿f


Pérdida de carga en el falso fondo durante el retrolavado:

Pérdida de carga en la compuerta de salida durante el retrolavado:

Altura de agua sobre las canaletas de recolección:

Pérdida de carga total durante el retrolavado:

Nivel del vertedero que controla la altura del borde de la canaleta:

Determinación de la ecuación para el calculo de la carga hidráulica que requiere la batería

Pérdida de carga en la capa de arena y antracita (Hf0):

Pérdida de carga en el drenaje (Hf01):

Pérdida de carga en la compuerta de entrada (Hf02):

Altura de agua en el vertedero de salida (Hf03):


h f 3=k∗V

FF2

2∗g

h f 4=K∗V

C 22

2∗g

h f 5 = 1,3∗Q2/3

(1 , 84∗A∗2∗n )

h flavado=hf 1+hf 2+hf 3+hf 4+h f 5

hc=HC+h flavado

hF 0=150∗ν

g[ (1−P0 )2

P0

3 ]∗( 1Ce2 )∗X∗( Σxi

di2 )∗q

H f 01=(q0∗q )2

2∗Cd∗A0

2∗g

H f 02=q2∗A

f2∗K

AC2∗2∗g

H f 03=( Q1 ,84∗L )

2/3


La tasa de filtración promedio (q) y la máxima (qmax) no sea mayor a 1,5 :

Determinación de la ecuación para el calculo de la carga hidráulica que requiere la batería para operar con tasa declinante.

Carga disponible para el proceso (HT):

(A) Suma de los constantes correspondientes a las perdidas de carga para la compuerta de entrada y los orificios del drenaje.

(E) Constantes correspondientes a las perdida de carga en la arena y/o antracita.

(G) Constantes correspondientes a la altura de agua en el vertedero de salida de la batería.

CONCLUSIONES

1. El poblador del Municipio de SipeSipe se abastece de agua para su consumo de fuentes de pozos, vertientes y superficiales, provenientes del Rio Rocha y Tapacarí. El agua solo tiene un proceso de decantación, no cuenta con un sistema de potabilización.

2. El tipo de planta de tratamiento propuesto, para un modulo de vivienda rural del


qmax≤1,5∗q

HT =A (q )2+ E (q )+GHT =ΣH f


Municipio de SipeSipe, está conformado por un desarenador, floculador, sedimentador, filtro y reservorio de almacenamiento. Se ha seleccionado esta alternativa por las condiciones de un tratamiento completo y puede ser operada por los pobladores de la zona con la capacitación necesaria.

3. Para el diseño y construcción de la planta de tratamiento se ha considerado la utilización de materiales de la zona, como agregados, piedra base y madera, permitiendo un menor costo en su construcción.

RECOMENDACIONES

- Desarrollar programas de control y vigilancia para los cursos de agua superficiales, por las entidades competentes y grupos comunitarios, a fin de frenar el deterioro actual de la calidad del recurso hídrico.

- Capacitar al poblador rural en el manejo de la pequeña planta de tratamiento de agua y garantizar su operatividad y mantenimiento.

- Diseñar y ejecutar campañas educativas en la comunidad rural del valle de Tacna, relacionadas con la problemática de salud y el consumo de agua no potable.

- A través de la cooperación internacional, gestionar el financiamiento para la construcción de pequeñas plantas de tratamiento en el medio rural de Tacna.

- Cambio del carbón coker como mínimo cada 6 meses.

- La planta debe colocarse en un sitio plano que no presente niveles, se recomienda una placa en hormigón para que se pueda anclar.

- Retro lavado del filtro como mínimo una vez a la semana.

- No saturar el clorador de pastillas de cloro, aplicar solo lo necesario.

- El proceso de operación y mantenimiento de la planta dependen de la

manipulación de los registros



2. MEMORIA DE CÁLCULO

POBLACION Y CAUDAL DE DISEÑO



DATOS SOCIOECONOMICOS ( CORAMARCA - OTAWI) - PDM

1º de Mayo 220 3,2 Junta Vecinal

Ankoaje 63 4,5 Junta Vecinal

Caramarca Otavi 101 5,2 Junta Vecinal

Chaupi Suyo 77 4,5 Comunidad Campesina

Coachaca Chico 123 3,2 Junta Vecinal

Escalerani 33 3,4 Sindicato Agrario

Huañacahua 191 2,8 Junta Vecinal

Laphiani 120 3,5 Sindicato Agrario

Lok´o Lok´oni 125 3,8 Sindicato Agrario

Mallco Ch’api 198 4,5 Junta Vecinal

Mallco Rancho 267 3,4 Junta Vecinal

Payacollo 190 4,2 Junta Vecinal

Quiroz Rancho 326 4,7 Junta Vecinal

Sauce Rancho 223 3,8 Junta Vecinal

Toncoma 50 3,1 Sindicato Agrario

Uchu Uchu 52 3,5 Comunidad Campesina

Villa Bolivar 55 2,6 Comunidad Campesina

Vinto Chico 269 3,5 Junta Vecinal

Vinto Chico Crucero 140 2,7 Junta Vecinal

1. Indice de crecimineto poblacional

Los datos de poblacion del PDM, son del 2008

En el Cantón de Mallco Rancho se tiene un mayor número de familias en las zonas aledañas a la comunidad, debido a que se encuentran en una zona peri - urbana y cercana a la primera sección Quillacollo, el promedio de miembros por familia disminuye por que sus pobladores tienen más acceso a los centros de

salud, por lo tanto realizan un mejor control en la planificación familiar.

CUADRO Nº 14: Cantón Mallco Rancho, numero de familias y promedio de miembros.

El diseno las plantas detratamiento, se tomara encuenta para toda la poblacion, tenga o no agua potable, porque en el futuro se abastecera

de agua potable a toda la poblacion.

Comunidad Nº de FamiliasPromedio miembros

por FamiliaTipo de Organización

La tasa anual de crecimiento para el periodo intercensal 1992 – 2001 es de 4,85%. Esta tasa es baja debido a la constante emigración temporal y definitiva, debido a la falta de

fuentes de trabajo, esta es una estrategia que le permite a las familias y pobladores mejorar sus ingresos y por lo tanto la calidad de vida (INE-2001). La tasa de crecimiento

intercensal es muy pareja tanto en el área urbana como rural teniendo las tasas de crecimiento de 4,68 y 4,87 respectivamente.



Municipio Area Urbana Area Rural Total

Censo 1992 2.033 17.974 20.007

Censo 2001 3134 28.203 31.337

Tasa Anual

de crecimento

Fuente: Elaboración propia en base a datos CNPV INE 2001

CONTANDO LAS CASAS POR MEDIO DEL GOOGLE HEART, SACAMOS 255 CASAS

i: indice de crecimiento ADEMAS EXISTEN UN PROMEDIO DE 5 PERSONAS POR VIVIENDA.

n: numero de anos ESTO NOS GENERA UNA POBLACION DIFERENTE AL PDMPf: Poblacion final POR LO TANTO LA POBLACION DE CARAMARCA OTAVI ES:Pi: Poblacion inicial Pi(2011)= 1275DATOS

i(1992-2001): 4,85 % n: 30 anosPi(2008)= 526 Hab.Pi(2011)= 603 Hab. Pf (hab)= 5463Pi(2041)= 1481 Hab.

ARITMETICO GEOMETRICOEXPONENCIA

L

2011 2021 4,85 10 1275 1893 2047 20712021 2031 4,85 10 2071 3075 3325 33632031 2041 4,85 10 3363 4995 5401 5463

30

PARAMETROS DE DISEÑO

AÑO i (%)

TIEMPO (años)

POBLACION ACTUAL

POBLACION FUTURA SEGÚN MET. :

Tomamos encuenta el crecimiento aritmetico

4,68 4,87 4,85

2. Proyectamos la poblacion al 2011

CUADRO Nº 17: Tasa Anual de crecimiento IntercensalTasa de crecimiento del municipio de Sipe Sipe

Pfൌ��ܲ݅�� ሺͳכ ܲ݅�*n)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

2020 2025 2030 2035 2040 2045

ARITMETICO

GEOMETRICO

EXPONENCIAL



DOTACION MEDIA DIARIA(lit/hab/dia)= 100

<500501-2000

2001-50005001-20000

20001-100000

>100000

ALTIPLANO

30-50 30-70 50-80 80-100 100-150 150-250

VALLE 50-70 70-90 70-100 100-140 150-200 200-300LLANO 70-90 70-110 90-120 120-130 200-250 250-350

NOTAS:

DOTACIÓN FUTURA .- 1.1 % (según NB 689 varia del 0.05-2 %)

139

CAUDALES DE DISEÑOCAUDAL MEDIO DIARIO

Qmed(l/s)= 8,7883979K1= 1,2 a 1,5

CAUDAL MAXIMO DIARIO

Qmax-d(l/s)= 12,303757 …...Qdiseño

CAUDAL MAXIMO HORARIO

Qmax-d(l/s)= 22,146763

VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO

266Vol. = 25% del caudal máximo diario(m3) =

De 10 001 a 100 000Mas de 100 000

COEFICIENTE K2

2.20 – 2.002.00 – 1.801.80 – 1.50

1.50

Df(lit/hab/dia)=

POBLACIÓN Hasta 2000

De 2001 a 10 000

ZONAPOBLACIÓN (HABITANTES)

(1) Justificar a través de un estudio social.

(2) Justificar a través de un estudio socio-económico

t

f

dDD

1001*0

86400

* ffmd

DPQ

md1d-max Q *k Q

d-max2h-max Q *k Q



Finalmente el volumen del tanque de almacenamiento adoptado será:VOLUMEN(m3)= 270

§ DIMENSIONAMIENTO.-

Se proyecta un tanque de tres secciones de 90 m3 teniendo cada sección las siguientes dimensiones:

A(m)= 6B(m)= 3H(m)= 5

90

CAUDAL DISPONIBLE DE LA FUENTE DE AGUAQ ( l/s)= 30

Para sistemas por gravedad, el volumen del tanque de regulación debe estar entre el 15% a 30% del consumo máximo diario.



DISEÑO DEL AEREADOR

AEREADOR DE GRADAS

DATOS UNIDAD ECUACIONRESULTAD

OUNIDA

DOBSERVACIONES

Caudal de ingreso:

Q = 38 l/s

0.038 m3/s A = 0.0380 m2 A=Seccion del canal

Velosidad (Asumida):

V = 1.0 m/s Velosidad debe estar comprendida entre

1-1,2 (m/s)

Cantidad de hierro de la nuestra de agua:

Resultado del analisis de

laboratorioCmuestra = 0.3 mg/l

0.3 g/m3

Espesor de lamina de agua:

e = 0.05 m

Ancho total:

B = m B = 0.76 m

Tiempo de retencion(Asumido):

t = 3 s Generalmente es de 1,5 s

Longitud util:

Lutil = m Lutil= 3.00 m

Dimenciones del escalon (Asumida):


V

QA

eBA

tVLutil


H = 0.7 m comprendida 0,25-0,45 m

CH = 0.5 m comprendida 0,2-0,4 m

Sección optima del canal:

Longitud del escalón:

Lesc =

mLesc =

1.2 m

Numero de escalones:

Debe tomarse el doble de los valores de oxigeno indicados

Nesc =

Nesc

=3

Nesc

=5

DATOS UNIDAD ECUACIONRESULTAD

OUNIDAD OBSERVACIONES

Remoción de hierro: 1000 g de Fe

SE REMUEBE CON 280G O2

Admisible de hierro (Norma): 0.3 g/m3 Según NB-512

Cantidad de fierro:CFe = g/m3

CFe

=0.00 g/m3 Según analisis realizado

Cantidad de oxigeno: g/m3 0.00 g/m3 De oxigeno

Altura de caída:

Hcai =

m

Hcai

= 1.125 m

Adicion de oxigeno(Aireador de gravedad)Datos de Oesten

Altura de caída (m)

Oxigeno absorbido

(g/m3) Interpolar valores de altura de caida para Hcai =1.13 m Según tabla de adicion de oxigeno

0.10 1.21


CHHLesc

esc

utilesc L

LN

1000

2802

Fe

O

CC

2OC

normamuestraFe CCC

eCHH cai escN

112

12

1 YYYXX

XXY


0.20 1.79 0.50 2.521.00 6.52.00 7.33 RANGO DE VALORES:

(X) (Y) X = 1.125 Y1 =2.52 Este valor debe ser mayor a:

X1 = 0.5 Y2 = 6.5

X2 = 1 Y = 7.50 CUMPLE

0.05Acotacion (m)

0.5 0.76

0.7


CH = B =

e =

H =

2OC


DISEÑO DE MEZCLA RAPIDA

MEZCLA RAPIDA CON RESALTO HIDRAULICO EN UN CANAL RECTANGULAR (con contracciones laterales y obstaculo en forma de rampa)

Q = 38 l/s

Caudal de diseñoQ = 0.038 m3/sEo = 0.35 m Altura asumida

Tº = 10 ºC Temperatura

. =1.31E-06

m2/sViscosidad cinetica

W = 0.45 m Ancho del canal

. = 1000Kg/m3 Peso especifico

g = 9.81 m/s2

DATOSUNIDA

DECUACION RESULTADO

UNIDAD

OBSERVACIONES

Caudal especifico: i = 1,2 De:

q = m/s/m q = 0.08

Carga hidraulica disponible: Parte de ecuacion de conservacion de energia

q = º q = 103.8 º

Velocidad en la seccion 1:

V1 = m/s V1 = 2.49 m/s

Altura de agua en la seccion 1: h1 = h1 = 0.034 m

Numero de Froude en la seccion 1: Fr1 =

Fr1 =

Para un resalto estable:

4.32

Altura de agua en la seccion 2:


AVQ *hWA *

ii hVq *

2

3

3

**2

*cos

OEg

qgq

q q

3cos*

3

**2*21

qOEgV 1

21

1 *2 V

q

g

VEE O

11 V

qh

95.4 Fr

1

11

* hg

VFr

1*81*

22

11

2 Frh

h

W

Qq


h2 = m h2 = 0.19 m

Velocidad en la seccion 2: V2 =

V2 =

m/s 0.44 m/s Perdida de carga que se produce en

el resalto hidraulico: m

0.15 m Según Belanger

Longitud del resalto: L = m L = 0.94 m Ecuacion de Smetana.

Tiempo de mezcla o contacto:

T = s T = 0.64 s

Gradiente de velocidad:

s-1

G = s-1 G = 1321.1 s-1

VERTEDERO

DATOSUNIDA

DECUACION RESULTADO

UNIDAD

OBSERVACIONES

Altura del vertedero (asumido):

P = 0.25 m

Largo de la rampa:

l = 1 m

Ancho de la contraccion del vertedero:

a = 0.13 m

Altura de la plancha de acero:

h0 = 0.05 m 5-10 cm RECOMENDADO

Ancho del vertedero o canal:

B =0.19 0.15 CUMPLE

Altura del pelo de agua: h = m h = 0.05 m cm


22 h

qV

h h

21

312

**4 hh

hhh

12*6 hhL

21

*2

VV

LT

T

hgG

*

*

20001000 G

00 hPEh 606 hBaW *2

hB *3 h*3


Ancho total del canal: W = m W = 0.45 m

Longitud del canal de aproximacion: Lc = m Lc = 2.03 m

Punto de medicion: PM = PM = 0.30 m PM = 4 a 7 de h

CONDICIONES A CUMPLIR:

0.125 CUMPLE

0.125 CUMPLE

Borde libre:

BL = 0.2 m


h*5.2

hP *5.2

ha *5.2

h*5.2

hPM *6BLC *5.4


PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA (a 1 Atmosfera).TEMPERATURA DENSIDAD PESO

ESPECIFICOVISCOSIDAD DINAMICA

VISCOSIDAD CINEMATICA

ºC Kg/m2 KN/m2 Pa.s m2/s0 999,842 9,805 1,787 1,7873,98 1000,00 9,807 1,567 1,5675 999,967 9,807 1,519 1,51910 999,703 9,804 1,307 1,30712 999,500 9,802 1,235 1,23615 999,103 9,798 1,139 1,14017 998,778 9,795 1,081 1,08218 998,599 9,793 1,053 1,05419 998,408 9,791 1,027 1,02920 998,207 9,789 1,002 1,00421 997,996 9,787 0,998 1,00022 997,774 9,785 0,955 0,95723 997,542 9,783 0,932 0,93424 997,300 9,781 0,911 0,91325 997,048 9,778 0,890 0,89326 996,787 9,775 0,870 0,87327 996,516 9,773 0,851 0,85428 996,236 9,770 0,833 0,83629 995,650 9,767 0,815 0,81830 995,650 9,764 0,798 0,80135 994,035 9,749 0,719 0,72340 992,219 9,731 0,653 0,65345 990,216 9,711 0,596 0,60250 988,039 9,690 0,547 0,55460 983,202 9,642 0,466 0,47470 977,773 9,589 0,404 0,41380 971,801 9,530 0,355 0,36590 965,323 9,467 0,315 0,326100 958,366 9,399 0,282 0,294



DISEÑO DEL CANAL DE ENTRADA A LA PLANTA

CANAL DE ENTRADA A LA PLANTA

DATOS UNIDAD ECUACION RESULTADO UNIDAD OBSERVACIONES

Caudal de ingreso:

Q = 38 l/s

0.038 m3/s A = 0.04 m2 A=Seccion del canal

Velosidad:

V = 1 m/s

n = 0.011 n = Numero de maning para el concreto

y = 0.14 m

Seccion optima del canal: b = 0.28 m

Borde libre: BL = m BL= 0.45 m

Altura total del canal: h = m

h= 0.59 m

Pendiente del canal: S =

S= 4.8E-04 S= 0.000005 %


V

QA

yb 2

2

Ay

ybA

yBL 5.1

yBLh 2

3

2

2

1

yA

nQS


0.45

0.590.14

0.0000050.28


h=

BL=

y=

b=S= %


DISEÑO DEL FLOCULADOR

FLOCULADOR DE FLUJO HORIZONTAL CON BAFFLES DE MADERA MOVILES

DATOSUNIDA

DECUACION RESULTADO

UNIDAD

OBSERVACIONES

Caudal de ingreso:

Q = 38 l/s

Q = 0.038 m3/s

Q = 3283.20 m3/dia Minimo recomendable (3)

(NB-689/Pag109)Número de secciones de igual volumen: 3 Unid.

Gradiente hidraulico para compartimientos (Secciones):

Seccion 1 G1 = 75 s-1

Seccion 2 G2 = 35 s-1

Gradiente de velocidadSeccion 3 G3 =25

s-1

G = 135 s-1

Tiempos de retencion por secciones:

El tiempo de floculacion

total varia de 15 a 30 minutos

(NB-689/Pag110)

Tr1 = 7 min

Tr2 = 8 min

Tr3 = 10 min

Tiempo total de floculacion: ok

Tf = min Tf = 25 min

Volumenes de las secciones:


h= BL=y=b=S= %


Vol1 = m3Vol1= 15.96 m3

Vol2 = m3Vol2= 18.24 m3

Vol3 = m3Vol3= 22.80 m3

Volumen total:Volt =

m3

Volt=57.00 m3

Temperatuta promedio de la zona de estudio:

Temp = 20 ºC

DATOSUNIDA

DECUACION RESULTADO

UNIDAD

OBSERVACIONES

Longitudes del floculador (Asumida):

LT =m

LT= 12.0m No cuenta el espesor de los

tabiques

Altura de agua: HT =m HT=

0.40 m

Altura de construccion:

Borde libre (Asumido): BL = m BL= 0.60 m

Altura total del floculador: HTC = HTC= 1.00 Adoptada pàra todo el tanque

Min 1 mAncho del floculador:

WT = m WT= 11.88 m

Ancho de cada seccion:

b1 =

m b1=3.96 m

No cuentan los muros de separacion b2 = m b2= 3.96 m

b3 = m b3= 3.96 m


11 rTQVol

22 rTQVol

33 rTQVol

321 VolVolVolVol t

i

i V

QA

i

ii b

Ay ii yBL 5.1

ii yBLH

321 bbbWT

cionesdeN

WW T

i secº

BLHH TTC

TT

TT HL

VolW


Numero de compartimientos en cada seccion:

Seccion 1 i = 1,2,3

HT = 0.4 m Profundidad del agua en el tanque

LT = 12.0 m Largo del tanque

G1 = 50.0 s-1 Gradiente de velocidad

Q =0.038 m3/s Caudal de diseño

Tr1 = 420.0 s Tiempo de retencion o floculacion

. =0.00101 Kg/m*s Viscosidad dinamica

. = 998.2 Kg/m3 Densidad del agua

f = 0.30 Coeficiente de friccion de los baffles(madera=0,3)

, =9792.34 Kg/m*s2 Peso especifico del agua a

temperatura dada.

n1=

26.9 58SECCION 1

DATOSUNIDA

DECUACION RESULTADO

UNIDAD

OBSERVACIONES

Seccion 2


Tr2 = 480.0 s Tiempo de retencion

n2 =22.2 47

SECCION 2

Seccion 3


Pág. 182

31

2**

*44.1

2

Q

GLH

f

Tn iTTri



Tr3 = 600.0 s Tiempo de retencion

n3 =19.1 41

SECCION 3

Perdidas de carga:

Seccion 1 m

0.108 mCriterio de diseño Gradiente de

velocidad para floculadores hidraulicosSeccion 2 m 0.061 m

Seccion 3 m 0.039 m

Perdidas de carga Total: m 0.21 m

Espaciamiento entre deflectores:

e1 =

m e1=

0.2 m

e2 = m e2= 0.3 m

e3 = m e3= 0.3 m

Material de los defectores: Madera Espesor de los defectores: 0.02 m

Espesor de los muros divisorios:

15 cm

DATOSUNIDA

DECUACION RESULTADO

UNIDAD

OBSERVACIONES

Control de Velosidades: i = 1,2,3

V1 =

m/s V1=

0.46 m/s ok

V2 = m/s V2= 0.37 m/s ok

V3 = m/s V3= 0.32 m/s ok

Velocidades comprendidas entre 0,1-0,6 m/s


Pág. 183

riii

TGh

2 1h 1h

2h 2h 3h 3h Th Th

321 hhhhT

iTi eH

QV

i

Ti n

Le


Espaciamiento entre la punta del tabique y la pared:

d1 = m d1 = 0.31 m

d2 = m d2 = 0.38 m

d3 = m d3 = 0.44 m

Ancho del tabique:

W1 =m W1 =

3.65 m

W2 = m W2 = 3.58 m

W3 = m W3 = 3.52 m

Longitud adicional por el espesor de los tabiques:

l1 = m l1 = 1.16 m

l2 =m

l2 =0.94 m

l3 = m l3 = 0.82 m

0.20.3 0.3

Acotacion en (m)

3.95827

11.9 22 3.958

3.95819

12.0


2

1

3

TL

TW

1b

2b

3b3n

2n

1n

1e 3e2e

3e

2e

1e

ii ed 5.1

iii dbW

sdeflectoreii Espesornl *


DISEÑO DEL SEDIMENTADOR

SEDIMENTADOR CLASICO - PRE SEDIMENTADOR"DIMENCIONAMIENTO DE LA ZONA DE SEDIMENTACION"

Q =38 l/s

Caudal de diseño0.038 m3/s3283.2 m3/dia

Tr = 2.5 hr. Tiempo de retencion

Vs = 0.39 mm/s Asumimos el H de prof.(m)= 3.5

f = 1.3 Factor de afectacion a la velocidad de sedimentacion (por: vientos, temperatura, corto circuitos y perturbaciones de flujo)


Velocidad critica de asentamiento ó carga superficial de sedimentacion:

VSC = mm/s VSC = 0.300 mm/s f =1,1- 1,3

Volumen del sedimentador:

Vol = m3 Vol = 342 m3

Altura del sedimentador: Remondado 3,5-4 m

H = m H = 2.70 m

Area del sedimentador:

A = m2 A = 126.67 m2


H

VolA

rTQVol *

rSC TVH *

84 aB

L

f

VV S

SC


Ancho del sedimentador:

B = m B = 5.63 m

Longitud del sedimentador: Guia tecnica para sistemas de agua potable (2005) L = m L = 22.5 m

Borde libre:

BL = 0.45 m

Relaciones convenientes: B = 5.60 m Ancho L = 22.50 m Largo H = 2.70 m Nivel de agua

HT = 3.15 m Altura total


BLA *

BL *44

AB


DIMENSIONAMIENTO DE UN DECANTADOR DE PLACAS PARALELAS"CALCULO DE EN EL DIMENCIONAMIENTO DEL CANAL CENTRAL DE RECOLECCION DE AGUA

SEDIMENTADA"

Nq X hx AREA VJ

VL REAL

m3/s m m m2 m/s m/s

1 0.019 0.00 0.93 0.37 0.051 0.20 1.330 0.752 0.0082 0.015 0.24 0.80 0.32 0.048 0.19 1.327 0.754 0.0083 0.011 0.48 0.66 0.26 0.043 0.17 1.323 0.756 0.0074 0.008 0.72 0.52 0.21 0.036 0.15 1.317 0.759 0.0065 0.004 0.96 0.39 0.15 0.025 0.10 1.310 0.763 0.0046 0.000 1.20 0.25 0.10 0.000 0.00 1.304 0.767 0.000

4.55


bb1

b1

b1

L

J

V

V


SEDIMENTADOR CLASICO - PRE SEDIMENTADOR"SISTEMA DE RECOLECCION DE LODOS CON MULTIPLE ASPIRADOR"

Va =

2.0 cm/sVelocidad de arrastre en los orificios Varia 1-3 cm/s

0.02 m/s

H = 3 m Altura total de agua

DATOS UNIDAD ECUACION RESULTADO UNIDAD OBSERVACIONESLongitud del multiple proyectado:

Lm =3 m

Longitud real del multiple

Relacion del multiple a cumplir: 15

R = 0.4220 Varia 0,4-0,45

Diametro del multiple: D = 6 Pulg. D = 0.15 m

Numero de orificios: n = 15 unid. Valor supuesto

Diametro de los orificios: d = m d = 0.0255 m

Diametro comercial: d =1 Pulg. 1.00 Pulg

0.0254 m Nuevo valor de R: R = 0.417 Ok

Distancia X a la cual la velocidad minima de arrastre fijada se cumple:

X = m X = 0.27 cm Numero real de orificios:

nR = unid. nR = 11 unid. nR = n nR = 15 unid. ok

Pendiente minima:


n

RDd

2

2*

D

dnR

aV

HdX

2

1

**162.1

X

Ln m

R


S = 1 %

DIAMETRO COMERCIAL DE BROCAS.

DISEÑO DEL FILTRADOR

DIMENSIONAMIENTO DE LA BATERIA DE FILTROS

Q = 0.038 m3/s Caudal de diseño

Q = 3283.2 m3/dia

0.8 m/min Velocidad ascensional de lavado

0.0133333 m/seg

q = 288 m³/m²-d Tasa de Filtración


Area de cada filtro Af m2 Af = 2.850 m2

Tasa media de filtración

q = m³/m²-d q = 288 m³/m²-d

0.003 m3/m2-s

Area total de filtraciónATf =

m2 ATf =

11.400 m2


aV

aV

af V

QA

q

QAT

f

T

A

AN

aV

fAN

Qq

*

86400*

aV


Número de filtros N = N = 4 4 Son 4 filtros

CALCULO DE LA EXPANSIÓN DEL LECHO FILTRANTE, SELECCIÓN DE LA VELOCIDAD DE LAVADO

Y UBICACIÓN DE LAS CANALETAS DE LAVADO

Q = 0.038 m3/s Caudal de diseño Valores constantes de y m según el material

1000 Kg/m3

Peso específico del agua

1.4 gr/cm3Densidad de la antracita Material m

2.65 gr/cm3

Densidad de la arenaArena 0.5321 0.5554

Tº = 20 ºC Temperatura Antracita 0.2723 0.6133

. = 1.01E-06 m2/s Viscosidad absoluta del agua

. = 1.01E-02 cm2/seg Valores constantes de y según el material

g = 9.81 m/s2Gravedad específica

g = 981 cm/s2 Material

0.8 m/min Velocidad ascensional de lavado

Arena 0.1254 0.1947

1.333333 cm/seg Antracita 0.1813 0.1015

P0arena= 0.4 Porosidad de la arena

P0antracita= 0.55 Porosidad de la antracita

xarena 0.3 m Espesor de la arena

xantracita 0.45 m Espesor de la antracita


agua

arena

antracita

a

a

b q

b q

aVq

q


DATOSUNIDA

DECUACION RESULTADO

UNIDAD

OBSERVACIONES

Porosidad expandida de la arena P0= Pe=0.5730492

8 Porosidad expandida promedio

Porosidad expandida de antracita P0= Pe=0.6687511

3

Porosidad expandida promedio de la capa de arena

y la capa de antracita

Porcentaje de expansión arena 0.405314 40.5 %



DATOSUNIDA

DECUACION RESULTADO

UNIDAD

OBSERVACIONES

Porcentaje de expansion 0.35849

5 35.8 %

de antracita Altura del lecho filtrante

expandido Le = Le =1.03291

7 m

Caudal de diseño 2.28 m3/min


Pe

PPe

1

0

e e

i

ie x

P

1

11

0

0

)1(*)1(* antracitaantracitaarenaarenae XXL


Numero de canaletas de

recoleccion del agua de lavado QC = 1.482 m3/min Caudal que recolecta cada

n = 2 canaleta

Altura útil de las canaletas de

lavado

h0 = 0.15 m W =0.30921

3 m Ancho de las canaletas de

0.3 m lavado

H = 0.325 m Altura total de canaletas de lavado

más losa de fondo

Altura del falso fondo

H1 = 0.5 m

Altura del drenaje mas la grava HC= 2.3 m Altura del borde de la canaleta

H2 = 0.47 m de lavado con respecto al fondo

del filtro

Altura del lecho filtrante

Hf= 0.75 m


n

QQC

*3,1

2/30*5,82 h

QW C

10,0*5,1 0 hH

HLHHH eC 21




Cálculo de la expansión de la arena

di min di max di Ga Re Vs Re e xi xi/(1- )

[cm] [cm] [cm] [cm/s]

0.117 0.141 0.12844 33899.0625 174.6061 13.67393 0.34263 0.4504 0.04 0.0728

0.1 0.117 0.10817 20246.9224 131.1430 12.19519 0.32406 0.4881 0.09 0.1758

0.083 0.1 0.09110 12097.5483 98.5198 10.87729 0.30650 0.5255 0.21 0.4426

0.07 0.083 0.07622 7085.0746 73.1938 9.65879 0.28927 0.5639 0.26 0.5962

0.059 0.07 0.06427 4246.2475 55.0792 8.62082 0.27370 0.6000 0.24 0.6000

0.05 0.059 0.05431 2563.3815 41.6148 7.70679 0.25916 0.6347 0.1 0.2737

0.042 0.05 0.04583 1539.6045 31.3531 6.88188 0.24526 0.6686 0.06 0.1811

1 2.3422

Cálculo de la expansión de la antracita


e


di min di max di Ga Re Vs Re e xi xi/(1- )

[cm] [cm] [cm] [cm/s]

0.2 0.238 0.21817 40277.8892 181.6917 8.37660 0.30741 0.5684 0.05 0.1158

0.165 0.2 0.18166 23250.2262 129.7112 7.18219 0.29707 0.6064 0.15 0.3811

0.141 0.165 0.15253 13762.9287 94.0414 6.20160 0.28753 0.6428 0.29 0.81180.117 0.141 0.12844 8217.9545 68.5444 5.36792 0.27845 0.6785 0.28 0.8710

0.1 0.117 0.10817 4908.3448 49.9687 4.64667 0.26966 0.7142 0.16 0.55970.083 0.1 0.09110 2932.7390 36.4356 4.02276 0.26115 0.7495 0.07 0.2794

1 3.0189


e


º



DETERMINACION DE LA ECUACIÓN PARA CALCULAR LA CARGA HIDRAULICA QUE REQUIERE LABATERIA PARA OPERAR CON TASA DECLINANTE

di min di max di2 Xi xi/di2

[cm] [cm] [cm]

1.17 1.41 1.65 0.04 24.247

1 1.17 1.17 0.09 76.9230.83 1 0.83 0.21 253.0120.7 0.83 0.58 0.26 447.504

0.59 0.7 0.41 0.24 581.114

0.5 0.59 0.30 0.1 338.983

0.42 0.5 0.21 0.06 285.7141 2007.497

Cálculo de para la capa de antracita

di min di max di2 Xi xi/di2

[cm] [cm] [cm]

2 2.38 4.76 0.05 10.5042

1.65 2 3.3 0.15 45.4545

1.41 1.65 2.33 0.29 124.6508

1.17 1.41 1.65 0.28 169.7278

1 1.17 1.17 0.16 136.7521


2/ dix


0.83 1 0.83 0.07 84.3373

1 571.4268



DISEÑO – DESINFECCION

PROCESO DE CALCULO DEL SISTEMA DE DOSIFICACION EN SOLUCIONQ = 38 l/s Caudal de diseño

Solucion preparada con HTH: D = 1.7 mg/l Dosis promedio de la solucion r = 65 % Porcentaje de cloro activo en el reactivo

C =10 %

Concentracion de la solucion liquida del HTH

Cant.: 1 Kg Parametro en peso que se utilizara para disificar.(frasco)

DATOS UNIDAD ECUACION RESULTADO UNIDAD OBSERVACIONESConsumo promedio horario:

P = g/hr

P = 228.46 g/hr

Consumo promedio del HTH comercial:

Pc= g/hr Pc= 351.47 g/hr

Calculo de la demanda horaria de la solucion liquida:

qs= l/hr qs= 0.976 l/sSe concidera que la solucion

de hipoclorito tiene una densidad de 1 g/l

qs= 3514.7 l/hr

qs= 0.00098 m3/hr

qs= 0.0234 m3/dia

Tiempo al cual se colocara la nueva solucion: Según al personal disponible

generalmente es de 8 HrsT = 0.56 hr

Volumen minimo del tanque de preparacion de la solucion:

Vol = m3 Vol = 0.00054 m3


DQP *

100*r

PPC

C

Pq C

S

TqVol S *


Consumo del tanque, por cada valor de T:

PO=Kg

PO= 0.20 Kg

Número de bolsas o baldes comeciales a colocar al tanque de solucion:

Nº= bolsas Nº= 0.20 bolsas

PROCESO DE CALCULO DEL SISTEMA DE DOSIFICACION EN SOLUCION

DISEÑO DEL HIPOCLORADORDATOS UNIDAD ECUACION RESULTADO UNIDAD OBSERVACIONES

Volumen comercial del tanque:

Volc= 2000 litros Se considerara el 5% del

volumen para almacenamiento de

impuresas.

Volumen de acumulacion de impuresas en el tanque:

2 %

Tiempo a la que de añade HTH al tanque:

t = Hr t = 0.56 Hr Se añade HTH cada tiempo dado t = 33.46 min

CAMARA O TANQUE DE CONTACTO:

Tiempo de contacto: 30 min Min 30 minVolumen del tanque de distribucion: 53 m3 Volumen según tiempo de contacto minimo:


TPP CO *

.º

Cant

PN O

t

Volq C

S

C

Cont

t

VolQ


Volcont = m3

Volcont=68.4

m3

MAL

Tiempo de contacto real: 23.2 min 0.39 Hr

Se añade al tanque de solucion: 196 g de HTH cada 0.6 Hr.

PROCESO DE CALCULO DEL SISTEMA DE DOSIFICACION - AREA DEL ALMACEN

Q =38 l/s

Caudal de diseño

3283.2 m3/dia

Solucion preparada con HTH:

D = 1.7 mg/l Dosis promedio de la solucion

T = 65 dias Porcentaje de cloro activo en el reactivo

W =45

KgPeso neto de un balde de HTH

comercial

DATOSUNIDA

DECUACION RESULTADO

UNIDAD

OBSERVACIONES

Peso de cloro requerido en el periodo de almacenamiento seleccionado:

Ecc. Balance de masas

q: Caudal de solucion de cloro. C: Concentracion de la solucion.P = Kg P = 362.8 Kg

Numero de baldes que se almacenaran:


Contque VolVol tan

CqDQP **

TDQP *)*(

W

PN


N = unid. N = 8 unid.

Dimenciones del balde:

Altura (h): 60 cm

Diametro (d):40

cm

Area que ocupa un balde: Ab = m2 Ab = 0.13 m2

Area total acupada:

AT = m2 AT = 1.26 m2Conciderando un 25% mas

DIMENCIONES DEL DEPOSITO

H = 1.9 m NH = 3.2 3Numero de baldes que

se acomodan al a dimencio dada.A = 1.6 m NA = 4.0 4

B = 1.60 m

1ª Fila: 12 3

Se puede almacenar: 135 Kg

Que equivale a un consumo continuo: 16.00 dias

0.53 meses


2*4

dAb

NAA bT **25.1


3. PLANOSLos planos contienen los siguientes detalles de acuerdo a los términos de referencia:

Plano de ubicación de la planta de tratamiento. Plano general de la planta de tratamiento de agua

potable Plano a detalle del sedimentador para tratar agua

potable Plano a detalle del filtro Plano general de la planta de tratamiento de agua

residual


memoria descriptiva plantas tratamiento

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