1. Antecedentes

El diseño de lagunas consiste no solamente en determinar la superficie y profundidad sino, particularmente, en resolver un sinnúmero de detalles de construcción y especificaciones que aseguraran un funcionamiento y estabilidad adecuado de la unidad a lo largo de su vida útil.

Muchos informes acerca de lagunas existentes demuestran una serie de defectos en su funcionamiento, averías en las estructuras y molestias resultantes de una pobre ingeniería. Un buen diseño minimiza malos funcionamientos tales como manchas anaeróbicas en una laguna facultativa, carencia de efluente por infiltración excesiva hacia el fondo, diques erosionados, crecimiento excesivo de maleza, proliferación de mosquitos, débil efecto de mezcla inducido por el viento, acumulación de sedimentos alrededor de la entrada y otras penosas circunstancias.

Además, una buena ingeniería trae como consecuencia, casi siempre, la reducción en los costos por la minimización en el revestimiento y la optimización de la excavación y el relleno.

Hay muchas buenas razones para no descuidar la ingeniería y detalles de construcción. 

2. Movimiento de tierra

2.1 Volumen mínimo de movimiento de tierra

En un terreno llano es suficiente realizar una excavación poco profunda para conseguir el material requerido para la construcción de los diques. Dos condiciones son obligatorias:

a.El nivel de agua en la laguna debe quedar situado debajo del nivel de la solera del último tramo de la alcantarilla de   llegada si es por gravedad.

b.El suelo removido debe ser adecuado para la compactación y mantener una cohesión cuando es humedecido. 

La tierra orgánica y la arena no son adecuadas para la construcción de diques. Normalmente, un buen material se encuentra debajo de la superficie del suelo. Este terreno más adecuado puede ser utilizado para formar el núcleo impermeable y estable del dique y el sobrante utilizarse para completar el dique y para formar el talud. Ver figura 1. 

De no haber tierra disponible en el lugar de la obra, la misma deberá ser transportada de otro lugar. En este caso, pueden surgir problemas económicos. Los suelos compresibles o plásticos pueden afectar considerablemente el costo de la construcción, lo que haría que la alternativa de lagunas de estabilización como medio de tratamiento no sea económica.

Ante la presencia de un terreno adecuado, el material excavado es apilado en capas y compactado sucesivamente. La condición más económica surge cuando toda la tierra requerida para construir las represas proviene de la excavación del fondo de la laguna. Partiendo de un punto de vista puramente geométrico, el volumen excavado debe igualar al apilado. Debe hacerse una compensación adicional por la expansión durante la excavación y la reducción durante la compactación. Dependiendo de la compresibilidad de la tierra, contenido de humedad y otros factores, por lo general el volumen de suelo que entra en la conformación del dique es menor al excavado.

En condiciones ideales, una laguna cuadrada con una superficie de cuatro hectáreas, una profundidad en el agua de 2 m, parte libre de 0.5 m, 2 m de ancho en la coronación y pendientes de 1:3 en el lado húmedo y 1:1.5 en el otro lado, requeriría una excavación de 0.4 m de profundidad.

El sondeo del suelo con un horadador manual puede ayudar a identificar el material disponible para estimar los costos de construcción. 

 

Figura 1Balance entre relleno y excavación

Si el terreno no es parejo, el propósito debe ser el mismo: tener el relleno igual a la excavación más la compensación.

Construcción de lagunas en terrenos agrícolas con alto contenido orgánico como raíces y ramas deben ser removidas y no empleadas en las obras de arte porque una vez que el material orgánico se descompone puede dar lugar a la formación de tubificaciones que expondrían a la estructura a un alto riesgo. 

2.2 Geometría del dique 

Con la finalidad de mantener al mínimo la erosión causada por olas provocadas por el viento, la pendiente del dique en el lado húmedo debe ser suave, mas o menos 1 en la parte vertical a 3 en la parte horizontal. Los taludes mas empinados pueden ser adoptados en el caso de suelos muy duros y si se utiliza un revestimiento protector.

En el lado seco el declive es usualmente 1:1.5 o mas empinado.

El talud en el lado seco y la faja sobre el nivel del agua en el lado húmedo deberán protegerse con césped contra la erosión. El tipo de césped utilizado para este propósito tiene una marcada influencia en los costos de mantenimiento.

Si el césped llega por debajo de la superficie del agua, esto creará un hábitat para lardas, caracoles y otros tipos de animales. Una angosta faja desnuda, de alrededor de 0.2 m, deberá mantenerse entre el césped y el nivel del agua.

La coronación del dique debe ser hecha lo suficientemente ancha como para permitir el fácil tráfico de camionetas o camiones en grandes instalaciones, considerando que en instalaciones pequeñas todo lo que se necesita es un sendero de 1 m de ancho y de por lo menos 3.0 m en instalaciones mayores para el acceso de vehículos. La parte de la coronación debe consolidarse adecuadamente para evitar su deterioro como consecuencia del tránsito y tener una geométrica curva que evite la acumulación del agua de lluvia.

Después de terminar el movimiento inicial de la tierra, los taludes son afinados a mano o mecánicamente por medio de una motoniveladora. Luego se siembra el césped siempre que se disponga de personal suficiente, y del equipo para su manutención. 

3. Revestimiento

El revestimiento es mas una excepción que una regla.

Su aplicación aumenta considerablemente el costo y, por esta razón, sólo se debe utilizar en circunstancias en que no pueda evitarse.  

3.1 Impermeabilización del fondo

Si la tierra es muy permeable teóricamente puede suceder que la laguna nunca complete su llenado debido a la infiltración a través del fondo. En este caso, el nivel del agua se mantiene en un punto donde la carga estática, encima del fondo, es suficiente para lograr la entrada del fluido en la tierra porosa subyacente. En la práctica, esta situación se supera con facilidad durante la puesta en marcha de las lagunas anaeróbicas o primarias. La retención se torna más difícil en el caso de lagunas secundarias o de maduración por la naturaleza de los sólidos suspendidos presentes en las aguas residuales tratadas.

En muchos casos pueden evitarse sorpresas desagradables por medio de un análisis granulométrico del suelo y pruebas de infiltración, pero a pesar de ello, los resultados obtenidos son frecuentemente engañosos y las fallas pueden ser detectadas algunas veces sólo después de que los trabajos se han completado.

De cualquier modo, si se decide construir una laguna en tierra relativamente porosa, la superficie de la unidad debe ser hecha impermeable por medio de una capa compacta de 0.10 m de tierra arcillosa transportada de un sitio cercano. A primera vista no parece mucho, pero una hectárea requiere 1,000 m de revestimiento de arcilla.

Algunos diseñadores recomiendan capas más delgadas, por debajo de 0.05 m, pero se entiende que un revestimiento tan reducido difícilmente puede ser uniforme y es propenso a presentar fallas tales como grietas, derrumbes por lavado, subversión, adhesión pobre al suelo original, etc.

Los revestimientos de polietileno y de vinilo han sido utilizados en algunas ocasiones pero el costo es relativamente alto en países en desarrollo. Si esta clase de impermeabilización es utilizada, usualmente debe revestirse tanto el fondo como los taludes. Los bordes del forro avanzan hacia la cima del dique donde deben ser fijados por los medios más adecuados. Los recubrimientos de plástico se utilizan por lo general en unidades relativamente pequeñas y más que nada en lagunas aeradas mecánicamente.

Aparentemente, ésta constituye una alternativa factible en lugar del revestimiento con arcilla, particularmente si ésta debe ser transportada desde una gran distancia. En el caso de suelos con más de 70% de material granular por peso (grava o arena), el uso de suelo-cemento es una solución económica.

El suelo, cemento es preparado manualmente con el material extraído en el lugar, mezclándolo con 8-11% de cemento Portland, basado en sólidos secos. El suelo es aflojado manualmente con un rastrillo a una profundidad de cerca de 50 mm y se deja secar. La cantidad exacta de cemento es colocada sobre la arena en pequeñas cantidades iguales (8 a 10 kg/m ), y distribuidos uniformemente. A continuación se mezcla bien con el suelo sin moverlo del lugar a fin de asegurar una capa uniforme. Finalmente se compacta. Si la tierra se ha dejado secar mucho como para presentar una cohesión pobre, una cantidad mínima de agua se añade cuidadosamente por medio de un envase para regar. El cuidado de curado es similar al utilizado para el concreto.

Parece ser que una cantidad de 8 kg de cemento Portland por m2 de fondo de laguna es competitiva, en costo, con cualquier otro medio de revestimiento, aún a un costo de mano de obra mucho mayor.

3.2 Revestimiento de taludes

En términos generales, el revestimiento de un talud suave es innecesario. Para este propósito se recomienda pendientes de 1 en la vertical y 3 ó 4 en la horizontal. En este caso las olas que resultan de la fricción del viento reventarán en el talud aligerándose, pero ello no significa que no dañe el talud.

En caso de pendientes más pronunciadas el revestimiento puede hacerse obligatorio.

Aparentemente, el revestimiento de piedra es lo más recomendable para el talud, siempre y cuando el material rocoso se pueda adquirir a bajo costo, colocándose una parte por encima y otra por debajo del nivel del agua. Las piedras de diferentes tamaños y formas se acomodan

manualmente sin unirlas con argamasa. El empedrado es un medio efectivo contra la erosión y la maleza.

El área empedrada deberá tener 0.15 m de espesor y su altura ser mayor a la prevista para las olas. El ancho mínimo recomendable es de 1 m, siendo 0.5 m por encima y 0.5 m por debajo del nivel de las aguas cuando están tranquilas.

Es probable que el empedrado acumule grasa y otros materiales flotantes. Por este motivo algunas personas se inclinan a usar losas de concreto o un revestimiento de ladrillo, a pesar de ser más costosos, a fin de lograr una superficie más plana. Ver figura 2.

Es importante recalcar que el plantar árboles de gran envergadura en las cercanías de la laguna puede, hasta cierto punto, reducir la fricción causada por el viento. El efecto de mezcla y de difusión del oxígeno fotosintético en las capas subterráneas depende en su mayor parte de las corrientes inducidas por el viento. Por lo tanto, el viento resulta, más que un perjuicio, un beneficio.

3.3 Revestimiento y polución

Parece existir un interés general en el tema de la polución del agua subterránea por causa de las infiltraciones. Gran parte del temor se debe a la carencia de información acerca de la propiedad de autopurificación del agua subterránea durante su migración a través de los constituyentes del suelo. La escasa literatura existente sobre el tema conduce a las siguientes conclusiones:

La contaminación bacterial desaparece completamente, en la mayoría de los casos, a un par de metros del punto de infiltración de las aguas residuales.

La salinidad se reduce en gran parte mediante su dilución y difusión en las grandes masas de agua subterránea.

La materia coloidal orgánica mineral se elimina completamente. La materia orgánica soluble se conserva prácticamente intacta por períodos prolongados. El nitrógeno orgánico cuando varia a nitrato no sufre un cambio marcado y puede usarse

como indicador del movimiento de las aguas subterráneas.

Figura 2Protección de Dique

En cualquier caso, la naturaleza de la polucion es química y puede no existir problemas de salud excepto en circunstancias muy especiales, tales como cuando se presentan suelo cavernosos, tuberías de suministro de agua potable ubicadas junto a las instalaciones de la laguna u otros.

4. Otros detalles de construcción

4.1  Estructura de ingreso

Existe bastante controversia en cuanto si la tubería de entrada a una laguna debe ir sumergida o sobre el nivel del agua (fig.3). Los argumentos a favor de las tuberías sumergidas son su bajo costo y sencillos métodos de construcción. Los argumentos en su contra son: el asentamiento de lodo en caudales bajos con la consecuente obstrucción de la tubería y la aparición de material asentado alrededor de la desembocadura.

Los argumentos a favor de las tuberías elevadas son la ausencia de obstrucciones con caudales bajos porque se aseguran velocidades mínimas mediante secciones del flujo parcial, mientras que los canales sumergidos están siempre llenos. El efecto se mezcla y las condiciones de dispersión del afluente en el cuerpo de agua se aseguran debido a la turbulencia originada por la caída del afluente. El control visual de los caudales aproximados es posible desde cualquier punto de la coronación del dique. Los argumentos en contra son: costos más altos debido a los soportes para las tuberías (por ejemplo pilares de albañilería) y exposición al vandalismo.

Las tuberías de entrada, tanto sumergidas como elevadas, deberán distar de los bordes. En lagunas cuadradas la tubería de entrada generalmente termina en el centro. En lagunas rectangulares termina en un punto de la línea central más larga, equidistante de tres de los lados. Esto evita que las aguas crudas lleguen hasta los bordes.

Figura 3Entradas sumergida y elevada

Algunos autores recomiendan tuberías de entrada sumergidas terminando en una pequeña pieza vertical apuntada hacia arriba a fin de que la boca no tome contacto con el material sedimentado. Esta práctica ofrece mayor riesgo de obstrucción.

Otros indican que es preferible colocar la tubería al nivel del suelo, prolongándola unos 2 m o más por encima de una depresión circular, de 0.5 m de profundidad y los m o más de diámetro, donde se acumulará la arena por muchos años sin interferir con la boca del canal.

Con frecuencia las tuberías de entrada descargan sobre una losa de concreto de aproximadamente 1 m de diámetro cuando van sumergidas y en el caso ingresos sobre el nivel del agua descarga sobre un revestimiento de piedra de aproximadamente 1 x 2 m justo debajo de la boca de la tubería para evitar la socavación del fondo de la laguna durante la fase de llenado.

4.2 Estructura de salida

La estructura de salida de una laguna determina el nivel del agua dentro de ella y podrá colocarse en cualquier punto del borde, ordinalmente al pie del dique y opuesto a la tubería de entrada.

Hay muchos tipos de salidas. La mayoría contempla el tendido de un tubería en el fondo de la laguna que atraviesa el dique. Esto permite vaciar completamente la lagua en caso necesario.

El dispositivo de salida más sencillo consta de una tubería vertical cuyo extremo superior alcanza el punto del nivel de agua deseado. El extremo inferior se conecta a la tubería de descarga.

Las tuberías de descarga que atraviezan los diques deberán instalarse con anterioridad a la construcción de los mismo a fin de evitar cortes y rellenos en una obra recién construida, corriéndose el peligro de debilitar algún punto.

Las estructuras de salida más convenientes son aquellas con dispositivos para variar el nivel del agua con fines operativos. Por ejemplo, disminuyendo el nivel en 0.50 m se facilitará enormemente la eliminación de maleza y reparación de los taludes erosionados por el choque de las olas.

Tal dispositivo de salida puede consistir simplemente de una caja cuadrada vertical cuya base repose sobre el fondo, al pie del dique, y su extremo superior sobresalga sobre el nivel del agua. Uno de los lados de esta caja se construye parcialmente y se colocan planchas de contención, que pueden ponerse o quitarse a voluntad, a manera de un vertedero de altura variable (Fig.4).

Actualmente se recomienda la instalación de una pantalla alrededor del dispositivo de salida para impedir que penetre materia flotante y espuma en el efluente y la consiguiente salida de huevos y quistes de parásitos.

4.3 Medidores de caudal

Deberán instalarse dos medidores de caudal en cada laguna: uno en la entrada y otro en la salida.

Es mejor instalar el medidor de caudal de entrada al ingreso del sistema de tratamiento. En este caso los medidores adecuados son el canal de Parshall o el medidor Bowlus y Palmer.

El medidor de caudal de salida puede ser la misma estructura de salida, si tiene la forma de un vertedero rectangular. De otro modo, se puede instalar en la tubería de descarga, por el lado exterior del dique.

Figura 6Estructura de salida

La comparación entre los flujos de entrada y salida da una idea de la magnitud de la evaporación e infiltración, así como del efecto de dilución de la precipitación pluvial. Además, es un medio correcto de evaluar el desempeño de una laguna.

4.4 Tuberias de interconexión

Las tuberías de interconexión se utilizan para transferir el efluente de una laguna a otra en casos donde se operan dos o más unidades en serie, tal como de una laguna anaeróbica conectada a una facultativa o una facultativa conectada a una de maduración.

En muchos casos una tubería que atravieza el dique, bajo el nivel del espejo de agua, es suficiente para establecer una interconexión adecuada. En esta circunstancia el nivel del agua en ambas lagunas mostrará una diferencial igual a la pérdida de carga causada por la tubería de interconexión.

Suponiendo que ambas lagunas deban mantener niveles de agua distintos, la estructura de salida de la primera laguna debe empezar con algún dispositivo que le asegure un nivel constante a ella.

Si la tubería interconectada está un tanto por debajo del nivel del agua en ambos extremos, digamos a 0.30 m o más, no es necesaria ninguna protección especial para evitar que el material flotante penetre en la segunda laguna.

Algunas personas agregan a la boca de entrada una curva acodada vuelta hacia abajo, a fin de que llegue hasta una capa más profunda. Este dispositivo puede utilizarse para corregir fácilmente cualquier error relacionado con la altura en que la composición del contenido de la primera laguna es adecuada para su transferencia a la segunda.

Con frecuencia la tubería de entrada a la segunda laguna se prolonga hacia abajo a lo largo de la pendiente hasta que alcanza el pie del terraplén.

Algunas veces el medidor de caudal se instala en la tubería de transferencia. La mejor ubicación es en el lado de ingreso, colocado en una caja que penetre ligeramente en el dique (Fig. 5)

Figura 5Tubería de Interconexión

Las tuberías de interconexión de una laguna anaeróbica y una facultativa deberá estar protegida en todo momento contra la penetración de materia flotante.

5. Revisión del diseño de la alcantarilla afluente (Aductor)

Al tratar sobre la remoción de suelos se mostró que es más económico utilizar la tierra excavada. De esta manera se obtiene una marcada elevación del fondo y, por tanto, del nivel del agua el cual la mayor parte de las veces afecta el diseño del emisor en el tramo final. Tal situación puede corregirse rediseñando la alcantarilla afluente, la que probablemente fue diseñada por mientras que sería interesante sacarlas gradualmente del suelo mediante la reducción de la pendiente e instalarlas sobre un terraplén conducente a la parte superior del dique de la laguna.

Si éste no fuera el caso, se deberá efectuar una comparación de costos incluyendo una estación de bombeo, previa decisión de ahondar la laguna.

6. Instalaciones y equipos de las lagunas

6.1 Preliminares

El tratamiento de aguas residuales por medio de lagunas de estabilización es un proceso natural de tratamiento biológico. Se las ha desarrollado aguas receptoras a bajo costo y utilizando mano de obra no calificada. Por otro lado, después que el diseñador ha dimensionado el sistema de tratamiento los procesos de estabilización, prácticamente quedarán a merced de las fuerzas naturales y, por lo tanto, es muy poco lo que se puede hacer además de mantener la laguna en buenas condiciones. Consecuentemente, la denominación "operación de lagunas" es un tanto inadecuada puesto que darle mantenimiento es casi todo lo que se puede hacer.

Por esta razón, las instalaciones, servicios y equipos de la laguna deberán ser mínimos a fin de no interferir con su simplicidad. Si se considera absolutamente indispensable una planta de bombeo, el caso cambia y la operaión se hace obligatoria. En estas ocasiones existe la ventaja de realizar algún tipo de pretratamiento ya que, de cualquier forma, habrá un operador permanente.

El pretratamiento podría abarcar tan solo la remoción de arena, material grueso y flotantes. En el caso de desechos industriales, un ajuste adicional del pH y la adicción de nutrientes podrían ser necesarios.

6.2 Estaciones de bombeo

Si es imposible conducir el agua servida hasta la laguna por gravedad habrá que instalar una estación de bombeo. Esto deberá evitarse cada vez que sea posible resideñando, la alcantarilla de entrada con una pendiente más pequeña o trasladando la ubicación de las lagunas a un lugar más favorable.

El inconveniente de las estaciones de bombeo es que requieren una línea de transmisión eléctrica, constante asistencia y un operador capacitado. Las bombas sufren obstrucciones, desgaste, fugas. Inclusive cuando funcionan normalmente son blanco de sospechas por posibles desperfectos. Es más, las bombas centrífugas baten los flóculos ya formados en el afluente hasta transformarlos en turbiedad, obstaculizando así su asentamiento en el fonde de la laguna. Además se requiere de

mano de obra calificada para su mantenimiento. Las bombas de tornillo de Arquímedes presentan menos desventajas y son unidades de flujo variable con ajute automático. El caudal aguas arriba es igual al caudal aguas abajo. Las bombas de tornillo cuestan más que las bombas centrífugas pero menos que las bombas centrífugas de velocidad variable. No necesitan de una cámara de succión y frecuentemente presciden de la rejilla para materiales gruesos (Fig. 6)

De cualquier modo, una estación de bombeo es fuente de innumerables problemas y por lo tanto vale la pena intentar eliminarla.

Figura 8Planta de bombeo con bomba de tornillo y bomba centrífuga

6.3 Rejas

Si se incluye una estación de bombeo, deberá instalarse una rejilla de barras delante de las bombas a fin de evitar su obstrucción.

En ausencia de una estación de bombeo, las opiniones en cuanto a la conveniencia de instalar una rejilla se dividen: hay quienes están a favor de equipar la entrada con este dispositivo a fin de eliminar el aspecto antiestético que ofrece el desecho flotante. Otros, por el contrario, están en contra de las rejillas porque requieren atención constantemente. Es más, el material retenido se compone de material grueso, sin importar que flote o se asiente y, en este último caso, es conveniente dejar el material más pesado en el afluente.

De cualquier forma, el material flotante se puede remover fácilmente mediante una desnatadora de mango largo tan pronto como éste se acerque al borde de la laguna impulsado por el viento.

El material cribado o flotante que se retira de las lagunas deberá quemarse o enterrarse.

Las rejillas se construyen de barras paralelas rectas o curvas y pueden limpiarse, ya sea en forma manual o mecánica, por medio de rastrillos. Para instalaciones más pequeñas, de hasta 50 L/s por

ejemplo, son adecuadas las rejillas de limpieza manual. Por encima de los 150 L/s generalmente se prefieren las rejillas de limpieza mecánica. Entre los 50 y 150 L/s habrá que elegir tomando en cuenta los argumentos en pro y en contra.

6.4 Desarenadores

Algunas autoridades en el tema recomiendan desarenadores como medio para minimizar la acumulación de sedimentos en la laguna. Se han reportado casos de acumulación de arena hasta tal punto severos que surgió una isla en medio de una laguna de relativamente poca profundidad. Tales casos son excepcionales y la acumulación de materiales asentados no se debe únicamente a la arena puesto que intervienen todo tipo de sedimentos (lodos).

Si el sistema de alcantarillado es del tipo separativo, se puede esperar muy poca arena, aproximadamente 1 a 3 L per cápita anualmente. En lagunas cuyo lecho tiene un área de 2 m por persona servida esto significaría una capa de 1 mm anual si se esparce uniformement. Aún centuplicando este valor, tomarían 20 años llenar completamente una laguna de 2 m de profundidad.

Bajo condiciones normales es un hecho que el material granular constituye aproximadamente el 5% del peso del material asentado y, en estos casos, remover la arena ofrece muy pocas ventajas.

La figura cambia si el sistema de alcantarillado es del tipo combinado en el cual las aguas pluviales pueden contener considerable cantidad de materia arenosa. En estas circunstancias el uso de un desarenador puede resultar ventajoso. Algunos desechos industriales contienen arena en cantidades apreciables, como son los que provienen del lavado de raíces y tubérculos, del pulimento de vidrio y mármol, etc. Estas aguas residuales pueden ocasionar depósitos perjudiciales en las lagunas. En estas ocasiones los desarenadores pueden ser útiles para la remoción de los desperdicios.

Excepto en los casos mencionados, se debe evitar el uso de desarenadores porque aumentan innecesariamente el número de horas-hombre requeridas para la operación y mantenimiento de las instalaciones de la laguna.

Hay varios tipos de desarenadores. Los de uso más frecuente son del tipo de limpieza manual. La más simple consiste en un canal largo y recto dotado de un vertedero adecuado y con sección transversal de tal forma que el agua residual fluya a una velocidad constante de aproximadamente 0.3 m/s, independientemente del caudal. Una buena combinación es un canal trapezoide con canal Parshall.

La arena removida podrá contener materia putrescible en alta proporción que, por lo tanto, debe ser enterrada.

Los desarenadores se pueden reemplazar por una depresión en el lecho de la laguna, justo debajo del extremo de la tubería de entrada. Esta excavación deberá tenerse suficiente volumen para almacenar materia asentada durante un par de años. 

6.5 Vivienda del operador

Se recomienda que el operador habite junto a la laguna a fin de que tome interés en la buena marcha de las instalaciones y vele porque no se produzcan inmundicias. En este caso un solo hombre será suficiente para realizar el trabajo relacionado con la operación y el mantenimiento de una laguna de mediano tamaño. No hay mucho que hacer y con frecuencia habrá tiempo de sobra para otras tareas fuera del sitio de la laguna tales como desobstruir alcantarillas y ayudar al personal de mantenimiento del sistema de alcantarillado. 

6.6 Suministro de agua

Se deberá instalar algún medio de abastecimiento de agua en el sitio de la laguna, especialmente si hay una vivienda para el operador. De cualquier modo, el operador necesita, por lo menos, lavar

sus manos y las herramientas con agua inobjetablemente limpia. La mejor solución es conectar la instalación de agua al servicio público, pero si esto no es posible por razones económicas o técnicas, se podrá proveer un suministro local similar a los que se utilizan en granjas alejadas, obteniendo agua subterránea mediante un molino de viento, por ejemplo. Si el operador no reside junto a la laguna, un pozo con torno será suficiente en instalaciones pequeñas.

No debe olvidarse que el tratamiento por lagunas de estabilización es una solución de índole económica. Por lo tanto, incluir aparatos costosos en sus instalaciones equivale a desperdiciar dinero valioso. 

6.7 Instalación eléctrica

Si se va a instalar una estación de bombeo o una vivienda para el operador, deberá suministrarse energía eléctrica: Generalmente no es difícil traer un cable eléctrico pero, en caso contrario, se puede instalar un generador diesel.

La energía eléctrica se usa, entonces, para hacer funcionar las bombas y los artefactos domésticos. En este caso es aconsejable iluminar lugares tales como construcciones; veredas, puntos de muestreo y medición de caudal, entradas y salidas, cercas, rejas, etc. Esto contribuye a la seguridad.

Si no se cuenta con una estación de bombeo o vivienda para, el operador, la energía eléctrica es de poca utilidad, aun si se instala un pequeño laboratorio, ya que las instalaciones de la laguna deben ser baratas. 

6.8 Laboratorio

En países en vías de desarrollo no se puede esperar mucho del operador, quien se encarga generalmente de la operación y el mantenimiento de. la laguna. Un laboratorio razonable requiere de un profesional del grado medio por lo menos. A no ser que exista interés por efectuar trabajos de investigación, no vale la pena contratar personal altamente remunerado.

Sin embargo, hay pruebas simples que un obrero no calificado puede realizar después de un breve entrenamiento, determinaciones sencillas tales como leer un termómetro, un medidor de caudal, un cono Imhoff, un papel indicador del pH o identificar olores y colores. Este trabajo ayuda a mantener al operador contento y a que se sienta importante y que no se aburra o fastidie con la monotonía de su trabajo.

El laboratorio de la laguna debe limitarse a cumplir pruebas rudimentarias. Más aún, las instalaciones para la recolección y preservación de muestras pueden incluirse si las pruebas se van a hacer en el laboratorio principal. En este caso el operador estará a cargo de recolectar y etiquetar las muestras y se le deberá entrenar para, desempeñar estas funciones correctamente. 

6.9 Estación meteorológica

Una vez más, en caso de existir interés por trabajos de investigación, se pueden instalar instrumentos meteorológicos a fin de mejorar los conocimientos sobre la influencia de las condiciones climáticas locales. La estación puede contar con un anenómetro, termómetro, evaporímetro, higrómetro, pluviómetro, actinómetro, etc. Normalmente no lo maneja el operador de la laguna, salvo casos muy especiales. 

6.10 Acciones de emergencia: teléfono, alarmas, primeros auxilios

Pueden suscitarse accidentes en el lugar de la laguna. Los operadores, visitas y extraños están sujetos a contingencias, pudiendo resultar heridos, caerse a la laguna y hasta ahogarse. A fin de reducir al mínimo las consecuencias de estos infortunados hechos, habrá de tenerse a la mano ciertos artefactos de emergencia, ya que generalmente las lagunas están distantes de las Areas urbanas de las cuales se puede obtener ayuda.

El teléfono es un medio relativamente barato y sumamente efectivo para lograr el tipo adecuado de ayuda.

Una alarma, como por ejemplo una sirena, puede utilizarse para atraer la atención de personas que se encuentran cerca cuando el operador se halla solo, mal herido y sus movimientos están obstaculizados, o si esta socorriendo a un herido o ahogado y no puede dejarlo solo.

Tanto los chalecos salvavidas como los botiquines de primeros auxilios deben hallarse accesibles para casos menos severos. 

6.11 Otras facilidades

Otras facilidades podrían ser: veredas, caminos, estacionamientos, servicios higiénicos, armario para implementos y herramientas, sala del operador, etc. Las áreas desocupadas deberán cubrirse con césped y flores. Deberá seleccionarse Arboles, plantas ornamentales y arbustos que no pierdan demasiadas hojas.

Algunas especies de pasto reducen al mínimo la conservación y poda del césped. Se deberá preferir estas y existen estudios realizados por operadores de lagunas en el sentido que se pueden reducir considerablemente los costos de mantenimiento seleccionando sensatamente la especie de pasto a sembrar. 

6.13 Implementos y herramientas de mantenimiento

La mayoría de las instalaciones se mantienen mediante simples operaciones.

Lo adecuado es contar, por ejemplo, con desnatadoras, implementos de jardinería tales como rastrillo, azada, zapapico, pala, grua de tijeras, guadana, y herramientas tales como llave de manguera, llave para tubos, serrucho, desarmador, martillo, cortadora, taladro, alicates, tijeras, prendas protectoras, cascos, botas y guantes de jebe, etc.

Un bote pequeño o bote salvavidas serán de utilidad para recolectar muestras.

Con estas ayudas el operador puede efectuar pequeñas reparaciones de compuertas de madera, tuberías, accesorios y otros dispositivos así como mantener las instalaciones en buen estado.

DESARENADORES

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Los desarenadores son estructuras hidráulicas que tienen como función remover las partículas de cierto tamaño que la captación de una fuente superficial permite pasar

Se utilizan en tomas para acueductos, en centrales hidroeléctricas (pequeñas), plantas de tratamiento y en sistemas industriales.

 

Tipos de desarenadores:

- Tipo Detritus (son los más conocidos y utilizados)

 

Convencional: Es de flujo horizontal, el más utilizado en nuestro medio. Las partículas se sedimentan al reducirse la velocidad con que son transportadas por el agua. Son generalmente de forma rectangular y alargada, dependiendo en gran parte de la disponibilidad de espacio y de las características geográficas. La parte esencial de estos es el volumen útil donde ocurre la sedimentación.

Desarenadores de flujo vertical: El flujo se efectúa desde la parte inferior hacia arriba. Las partículas se sedimentan mientras el agua sube. Pueden ser de formas muy diferentes: circulares, cuadrados o rectangulares. Se construyen cuando existen inconvenientes de tipo locativo o de espacio. Su costo generalmente es más elevado. Son muy utilizados en las plantas de tratamiento de aguas residuales.

Desarenadores de alta rata: Consisten básicamente en un conjunto de tubos circulares, cuadrados o hexagonales o simplemente láminas planas paralelas, que se disponen con un ángulo de inclinación con el fín de que el agua ascienda con flujo laminar. Este tipo de desarenador permite cargas superficiales mayores que las generalmente usadas para desarenadores convencionales y por tanto éste es más funcional, ocupa menos espacio, es más económico y más eficiente.

 

- Tipo Vórtice: Los sistemas de desarenación del tipo vórtice se basan en la formación de un vórtice (remolino) inducido mecánicamente, que captura los sólidos en la tolva central de un tanque circular. Los sistemas de desarenador por vórtice incluyen dos diseños básicos: cámaras con fondo plano con abertura pequeña para recoger la arena y cámaras con un fondo inclinado y una abertura grande que lleva a la tolva. A medida que el vórtice dirige los sólidos hacia el centro, unas paletas rotativas aumentan la velocidad lo suficiente para levantar el material orgánico más liviano y de ese modo retornarlo al flujo que pasa a través de la cámara de arena.

 

Zonas de un desarenador

 

Zona de entrada

Cámara donde se disipa la energía del agua que llega con alguna velocidad de la captación. En esta zona se orientan las líneas de corriente mediante un dispositivo denominado pantalla deflectora, a fin de eliminar turbulencias en la zona de sedimentación, evitar chorros que puedan provocar movimientos rotacionales de la

masa líquida y distribuir el afluente de la manera más uniforme posible en el área transversal.

En esta zona se encuentran dos estructuras:

1. Vertedero de exceso: Se coloca generalmente en una de las paredes paralelas a la dirección de entrada del flujo y tiene como función evacuar el exceso de caudal que transporta la línea de aducción en épocas de aguas altas. Si no se evacua el caudal excedente, por continuidad, aumenta el régimen de velocidad en la  zona de sedimentación y con ello se disminuye la eficiencia del reactor.

Se debe diseñar para evacuar la totalidad del caudal que pueda transportar la línea de aducción, cuando se de la eventualidad de tener que evacuar toda el agua presente.

2. Pantalla deflectora: Separa la zona de entrada y la zona de sedimentación, en ella se realizan   ranuras u orificios, de acuerdo con el diseño, a través de los cuales el agua pasa con un régimen de velocidades adecuado para que ocurra la sedimentación, no debe sobrepasar de 0.3m/s. Los orificios pueden ser circulares, cuadrados o rectangulares, siendo los primeros los más adecuados.

 

 

 

 

Zona de sedimentación

Sus características de régimen de flujo permiten la remoción de los sólidos del agua. La teoría de funcionamiento de la zona de sedimentación se basa en las siguientes suposiciones:

Asentamiento sucede como lo haría en un recipiente con fluido en reposo de la misma profundidad.

La concentración de las partículas a la entrada de la zona de sedimentación es homogénea, es decir, la concentración de partículas en suspensión de cada tamaño es uniforme en toda la sección transversal perpendicular al flujo.

La velocidad horizontal del fluido está por debajo de la velocidad de arrastre de los lodos, una vez que la partícula llegue al fondo, permanece allí. La velocidad de las partículas en el desarenador es una línea recta.

En esta zona se encuentra la siguiente estructura:

Cortina para sólidos flotantes: Es una vigueta que se coloca en la zona de sedimentación, cuya función es producir la precipitación al fondo del desarenador

de las partículas o sólidos como hojas y palos que pueden escapar a la acción desarenadora del reactor.

 

Zona de lodos

Recibe y almacena los lodos sedimentados que se depositan en el fondo del desarenador. Entre el 60% y el 90% queda almacenado en el primer tercio de su longitud. En su diseño deben tenerse en cuenta dos aspectos: la forma de remoción de lodos y la velocidad horizontal del agua del fondo, pues si esta es grande las partículas asentadas pueden ser suspendidas de nuevo en el flujo y llevadas al afluente.

 

Zona de salida

Esta zona tiene por objeto mantener uniformemente distribuido el flujo a la salida de la zona de sedimentación, para mantener uniforme la velocidad.

El tipo de estructura de salida determina en buena parte la mayor o menor proporción de partículas que pueden ser puestas en suspensión en el flujo.

Existe una gran variedad de estructuras de salida, las cuales podríamos clasificar en: vertederos de rebose, canaletas de rebose, orificios (circulares o cuadrados)

 

Acueducto veredal Santa Elena

El caudal máximo diario es de 14.52 l/s, las dimensiones del desarenador son: Ancho: 1.20m, largo: 4.80m, Profundidad, 2.20m.

 

Desarenadores del proyecto hidroeléctrico del Río Piedras

Las obras de derivación:

Azud de control en concreto a filo de agua. Ancho: 24,0 m Altura: 5,5 m Con una bocatoma de fondo y un vertedero para evacuación de crecientes. Un canal de aducción. Un desarenador con dos celdas de 7,5 m de ancho y 38,0 m de longitud.

 

Desarenadores de la planta de tratamiento de aguas residuales de San Fernando

Para retirarla se cuenta  con tres desarenadores tipo vórtice de forma circular (uno de reserva) con

6 metros de diámetro.

El agua ingresa tangencialmente

y el material pesado se concentra en el fondo, de allí es bombeado hasta el lugar destinado para su lavado. Para el bombeo hay dos bombas (solo una trabaja)

 

      Diseño patentado  Greeley and Hanse y Cía Colombiana de Consultores SA Tamaño mínimo: Malla 100

      Caudal: Normal 1.8m3/s   Máximo 3.6m3/s

Se produce  1m3/día  de arena

 

Problemas:

Según los manuales de los desarenadores, estos deben funcionar durante ciclos pero se encontró que estos se atascaban, por esto se opto en operarlos continuamente