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DIAGNÓSTICO Y EVALUACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DE GUATEQUE EN EL DEPARTAMENTO DE
BOYACÁ-COLOMBIA.
ZAIDA CAMILA PÉREZ CUADROS
FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL MODALIDAD TRABAJO DE GRADO
BOGOTÁ D.C. 2016
DIAGNÓSTICO Y EVALUACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DE GUATEQUE EN EL DEPARTAMENTO DE
BOYACÁ-COLOMBIA.
ZAIDA CAMILA PÉREZ CUADROS - CODIGO: 503120
Proyecto de Trabajo de Grado para optar al título de Ingeniero Civil
Director: Ingeniero Civil Jesús Ernesto Torres Quintero Magister Recursos Hidráulicos
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL MODALIDAD TRABAJO DE GRADO
BOGOTÁ D.C. 2016
Nota de Aceptación
________________________
________________________
________________________
________________________
________________________
_________________________________________ Firma del presidente del jurado
_________________________________________ Firma del jurado
_________________________________________ Firma del jurado
Bogotá D.C, octubre, 2016
DEDICATORIA Y AGRADECIMIENTOS
A Dios
Este trabajo lo dedicó, por brindarme la capacidad y sabiduría necesaria para sobreponerme con tenacidad a todas las adversidades
que se han presentado en el transcurso de mi vida y haberme dado salud para lograr mis objetivos, además de su infinita bondad y amor.
A mi madre Luz Marina. Por haberme apoyado en todo momento y todo concepto, por sus
consejos, sus valores, por la motivación constante, por creer en mí, pero más que nada, por su amor y sacrificio.
A mi abuela Etelvina.
Por los ejemplos de disciplinay constancia que la caracterizan y que me ha infundado siempre, por el valor mostrado para salir adelante y por
su amor y apoyo incondicional.
A mi familia Por preocuparse de mí desde el momento en que llegué a este mundo, me
han ayudado a formar, no me alcanzan las palabras para expresar el orgullo y lo bien que me siento por tener una familia tan asombrosa
A mi Novio Alex. Por apoyarme y alentarme para continuar, cuando parecía que me iba a
rendir.
A mis Amigos. Por estar en todo momento de este proceso en las buenas y en las malas.
A mis Profesores. Por enseñarme, aconsejarme e ilustrarme en este proceso.
ZAIDA CAMILA PEREZ CUADROS
“La dicha de la vida consiste en tener siempre algo que hacer, alguien a quien amar y alguna cosa que esperar”. Thomas Chalmers.
Tabla de Contenido
INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 15
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ......................................................... 16
2. JUSTIFICACIÓN ......................................................................................... 17
3. OBJETIVOS ................................................................................................ 18
3.1. OBJETIVO GENERAL .................................................................................... 18
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................... 18
4. MARCO REFERENCIAL ............................................................................. 19
4.1. MARCO TEORICO ........................................................................................ 19
4.2. MARCO CONCEPTUAL ............................................................................... 21
4.3. MARCO NORMATIVO .................................................................................. 24
4.4. MARCO CONTEXTUAL ................................................................................ 27
4.4.1. Localización General ................................................................................... 27
4.4.2. Marco Económico ........................................................................................ 30
4.4.3. Marco Demográfico ...................................................................................... 30
4.4.4. Marco Hidrográfico ....................................................................................... 32
5. DISEÑO METODOLÓGICO ........................................................................ 33
5.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN ........................................................................... 33
5.2. METODOLOGÍA ........................................................................................... 33
5.2.1. Fase N°1 - Proyección De La Población Con Base En Los Censos De Los
Años 1993 Y 2005, Y Los Criterios Del Reglamento Técnico Del Sector De
Agua Potable Y Saneamiento Básico Ras-2000. ........................................ 35
5.2.2. Fase N°2- Análisis Del Consumo De Agua Potable Según Criterios Del
Reglamento Técnico Del Sector De Agua Potable Y Saneamiento Básico
Ras-2000, Y Elementos De Diseño Para Acueductos Y Alcantarillados. .... 37
5.2.3. FASE N°3 - TRABAJO DE CAMPO ............................................................ 39
5.2.3.1 Descripción De La Ptap Guateque Boyacá ................................................ 40
5.2.3.2. Material, Diámetros Y Capacidad Del Tanque De Almacenamiento ......... 47
5.2.3.3. Funcionamiento De Los Componentes De La Planta De Tratamiento De
Agua Potable ........................................................................................... 49
5.2.4. Fase N°4 -Diagnostico De Las Obras Hidráulicas De La Ptap .................... 61
6. RESULTADOS ............................................................................................ 75
6.1. RESULTADOS FASE N°1 - PROYECCIÓN DE LA POBLACIÓN URBANA
PARA EL MUNICIPIO DE GUATEQUE- BOYACÁ ..................................... 75
6.1.1. Método Aritmético ....................................................................................... 75
6.1.2. Método Exponencial O Logarítmico ............................................................ 75
6.1.3. Método Geométrico .................................................................................... 76
6.1.4 Análisis De Resultados, Proyección De Población Para El Municipio De
Guateque-Boyacá ....................................................................................... 76
6.2. RESULTADOS FASE N°2 - ANÁLISIS DEL CONSUMO DE AGUA
POTABLE PARA EL MUNICIPIO DE GUATEQUE-BOYACÁ .................... 77
6.2.1 Dotación Neta .............................................................................................. 77
6.2.2. Dotación Bruta ............................................................................................. 77
6.2.3. Caudal Medio Diario .................................................................................... 78
6.2.4. Caudal Máximo Diario .................................................................................. 78
6.2.5. Caudal Máximo Horario ............................................................................... 78
6.2.6. Caudal De Diseño ........................................................................................ 79
6.3. RESULTADOS FASE N°4–CÁLCULO DE LAS OBRAS HIDRÁULICAS DE
LA PTAP (EVALUACIÓN ) DEL MUNICIPIO DE GUATEQUE- BOYACÁ .. 80
6.3.1. Canaleta Parshall ........................................................................................ 80
6.3.2. Floculador Horizontal .................................................................................. 81
6.3.3 Sedimentador .............................................................................................. 82
6.3.4. Filtro Lento ................................................................................................... 83
7. ANÁLISIS DE PARÁMETROS EN LAS UNIDADES EXISTENTES
EN LA PTAP ............................................................................................. 84
8. ALTERNATIVA DE MEJORAMIENTO .................................................. 85
8.1. DESCRPCION DE LA ALTERNATIVA ......................................................... 85
8.1.2. DISEÑO MEZCLA RÁPIDA ......................................................................... 85
8.1.3. DISEÑO UNIDAD DE FILTRACION NUEVA ............................................... 87
9. CONCLUSIONES ........................................................................................ 88
10. RECOMENDACIONES ............................................................................... 89
BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... 90
ANEXOS .................................................................. ¡Error! Marcador no definido.
LISTA DE TABLAS
Tabla1.Nivel De Complejidad................................................................................. 20
Tabla 2 Requisitos De Tratamiento ....................................................................... 21
Tabla 3 Población Por Área De Residencia, Municipio De Guateque .................... 31
Tabla 4.Proyecciones Poblacióndane 2005, 2015, 2020 ....................................... 31
Tabla5. Inventario Ptap Guateque ......................................................................... 40
Tabla 6. Dimensiones Tanque De Almacenamiento .............................................. 47
Tabla 7.Inventario Laboratorio De La Ptap. ........................................................... 48
Tabla 8. Descripción Acueducto Urbano Municipio Guateque. .............................. 49
Tabla9.Requerimientos De Sumergencia .............................................................. 61
Tabla 10.Determinación Del Ancho W De La Parshall En Función Del Caudal .... 63
Tabla 11 Dimensiones Típicas De Medidores Parshall ......................................... 64
Tabla 12.Valores De K Y N .................................................................................... 65
Tabla 13.Criterios De Diseño Para Mezcladores Rápidos ..................................... 65
Tabla 14.Asignación Del Nivel De Complejidad ..................................................... 77
Tabla 15.Dotación Por Habitantes Según El Nivel De Complejidad ...................... 77
Tabla 16. Resumen Cálculo Canaleta Parshall ...................................................... 80
Tabla 17. Resumen Cálculos Floculador ............................................................... 81
Tabla 18. Resumen Cálculos Sedimentador .......................................................... 82
Tabla 19. Resumen Cálculos Filtro ........................................................................ 83
Tabla 20 Análisis De Parámetros En Las Unidades Existentes ................. 84
Tabla 21. Resumen Cálculo Nueva Canaleta Parshall ......................................... 86
Tabla 22. Cálculo Nueva Unidad De Filtración ..................................................... 87
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Localización Geográfica Del Municipio De Guateque .............................. 27
Figura 2 Localización General Del Municipio De Guateque. .................................. 28
Figura 3.División Política Administrativa Y Limites, Municipio De Guateque ......... 29
Figura 4. Nivel De Complejidad ............................................................................ 35
Figura 5. Canaleta Parshall ................................................................................... 41
Figura 6. Dosificador .............................................................................................. 42
Figura 7. Floculador Hidráulico Flujo Horizontal .................................................... 43
Figura 8. Sedimentadores De Flujo Ascendente .................................................... 44
Figura 9. Filtros ...................................................................................................... 45
Figura 10.Sistema De Desinfección ....................................................................... 46
Figura 11. Tanques Ptap ....................................................................................... 47
Figura 12 .Laboratorio De La Ptap. ........................................................................ 48
Figura 13. Válvula De Retención……………….……………………………………..50
Figura 14.Válvula De Retención A Horizontal ........................................................ 50
Figura 15. Válvula De Compuerta .......................................................................... 51
Figura 16.Válvula De Aguja ................................................................................... 51
Figura 17 Válvula Reguladora De Presión ............................................................ 52
Figura 18 Válvula De Alivio .................................................................................... 52
Figura 19.Bomba Centrifuga .................................................................................. 53
Figura 20.Dimensiones De La Canaleta Parshall .................................................. 62
Figura 21. Floculador Hidraulico Flujo Horizontal .................................................. 69
Figura 23. Cálculo Método Aritmético .................................................................... 75
Figura 24. Cálculo Método Exponencial ................................................................ 75
Figura 25. Cálculo Método Exponencial ................................................................ 76
Figura 26. Resultados Proyección De Población ................................................... 76
LISTA DE ANEXOS
Anexo A Cálculo Canaleta Parshall Existente .................................................................... 93
Anexo B Cálculo Floculador ............................................................................................... 97
Anexo C Cálculo Sedimentador ....................................................................................... 101
Anexo D Cálculo Filtro ...................................................................................................... 103
Anexo E Cálculo Alternativa Mezcla Rapida ................................................................... 109
Anexo F Cálculo Nuevo Filtro .......................................................................................... 113
Anexo G Planos Nueva Canaleta Parshally Filtro Rapido ................................................ 119
Anexo H Calidad De Agua Para Consumo Humano Y Uso Recreativo Municipio De
Guateque Boyaca ............................................................................................................. 124
GLOSARIO
AGUA CRUDA:Es el agua natural que no ha sido sometida a proceso de
tratamiento para su potabilización.
AGUA POTABLE: O para consumo humano es aquella que por concluir las
características físicas, químicas y microbiológicas, en las condiciones señaladas
en el decreto 475 del 98 y demás normas de reglamento es apta para el consumo
humano.
AFLUENTE: Denominación que se le da al agua que proviene de la unidad
anterior.
CARGA SUPERFICIAL: Velocidad con la cual sedimenta la partícula critica.
CARRERA DE FILTRACIÓN: Tiempo que transcurre entre lavado y lavado de una
unidad de filtración.
COAGULANTE: Sustancia química que induce el aglutinamiento de las partículas.
COLOIDE: Sólidos finamente divididos (que no disuelven) que permanecen
dispersos en un líquido debido a su menor diámetro y a la presencia de una carga
eléctrica en su superficie.
CORTOCIRCUITO: Condición que ocurre en los tanques cuando parte del agua
pasa a una velocidad mayor que el resto del fluido, disminuyendo el tiempo de
residencia medio de la masa líquida en el reactor.
CLORO RESIDUAL LIBRE: Concentración de cloro existente en cualquier punto
del sistema de abastecimiento de agua, después de un tiempo de contacto.
DEMANDA DE CLORO:Cantidad de cloro que reacciona y se consume en la
oxidación de materia orgánica y sustancias químicas.
DESINFECCIÓN: Proceso físico o químico que permite la eliminación o
destrucción de los organismos patógenos presentes en el agua.
EFLUENTE: Agua que sale de la unidad respectiva.
GRADIENTE DE VELOCIDAD: Máximo esfuerzo cortante que puede resistir el
floc sin romperse.
GRANULOMETRÍA: Técnica para la medida del tamaño de los granos o partículas
y estudio de la distribución de los mismos en el medio poroso.
LECHO FILTRANTE: Medio constituido por material poroso por el cual se hace
percolar el flujo.
PÉRDIDA DE CARGA: Disminución de la energía de un fluido debido a la
resistencia que encuentra a su paso.
PRUEBA DE JARRAS:Ensayo de laboratorio que simula las condiciones en que
se realizan los procesos de, coagulación, floculación y sedimentación en la planta.
RATA DE FILTRACIÓN: Velocidad con que pasa el agua a través del medio
filtrante.
RESUMEN
TITULOD EL PROYECTO: DIAGNÓSTICO Y EVALUACIÓN DE LA PLANTA DE
TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DE GUATEQUE EN EL
DEPARTAMENTO DE BOYACÁ-COLOMBIA.
AUTOR: Zaida Camila Pérez Cuadros.
PALABRAS CLAVE: Planta de tratamiento, evaluación, diagnóstico, Guateque,
floculación, coagulación.
El objetivo principal era observar el funcionamiento operacional y de
mantenimiento que se maneja para cada unidad y equipo de la planta. La
información respectiva, se recopilo siguiendo el recorrido del agua en la planta,
mediante la observación subjetiva del funcionamiento de los equipos y unidades
de tratamiento junto con la colaboración de las operadoras de turno que hicieron
más preciso el informe con sus comentarios respecto de las actividades que
deben sortear para realizar la clarificación del agua, debido al estado de la
infraestructura existente.
En el diagnostico se resaltaron las falencias y el estado del funcionamiento de
cada una de las unidades de tratamiento y de los equipos utilizados para el normal
proceso en la planta. De la información obtenida en la planta, se hacen las
respectivas recomendaciones, con el fin de que se pongan en práctica para hacer
la operación en la planta mas técnica y con controles definidos que permitan
siempre mejorar la calidad del agua producida y reducir los costos de producción.
El documento está dividido en ocho capítulos.
ABSTRACT
TITULOD THE PROJECT: DIAGNOSIS AND EVALUATION OF TREATMENT
PLANT OF THE MUNICIPALITY OF DRINKING WATER IN GUATEQUE´-
BOYACÁ OF COLOMBIA.
AUTHOR: Zaida Camila Pérez Cuadros.
KEY WORDS: Plant treatment, assessment, diagnosis, Guateque, flocculation,
coagulation.
The main objective was to observe the operational performance and maintenance
is handled for each unit and plant equipment. The respective information was
compiled following the route of the water in the plant, by the subjective observation
of the operation of equipment and treatment units with the collaboration of the
operators on duty that made more accurate the report with its comments on
activities they must overcome to make water clarification due to the state of the
existing infrastructure.
The shortcoming in the diagnosis and the operating status of each of the treatment
units and equipment used for the normal process in the plant is stressed. From the
information obtained on the ground, the respective recommendations are made in
order to be implemented for operation in the most technical plant and defined
controls that allow always improve the quality of water produced and reduce costs
production.
The document is divided into eight chapters.
15
INTRODUCCIÓN
El documento es realizado con el fin de evaluar y diagnosticar la Planta de
Tratamiento de Agua Potable (PTAP) ubicada en municipio de Guateque
(Boyacá), identificar cuáles son los problemas que impiden su debido
funcionamiento, para esto se analizara el funcionamiento y comportamiento
hidráulico de cada una de sus partes que la conforman, teniendo en cuenta que el
solo hecho de que un sistema de abastecimiento de agua se encuentre bien
concebido y sus elementos estén claramente definidos, no es garantía de la
efectividad de su funcionamiento.
Con el desarrollo social y económico que se viene presentando en el municipio es
importante contar con un conjunto de estructuras optimas que permitan el
abastecimiento de agua potable a los ciudadanos, razón por la que se
implementan en los planes de desarrollo municipales programas y proyectos para
el sector de agua potable y saneamiento básico.
El objetivo de una planta de tratamiento, es transformar el agua cruda en potable,
acta para el consumo humano, en la cual cada proceso debe funcionar
eficientemente. Por esta razón se debe pensar en dar el mejor manejo a la planta
y funcionar siempre con controles de operación para dejar de lado un tratamiento
rudimentario y pasar a realizar los procesos de forma más técnica y controlada.
Para la ejecución del proyecto y los estudios de diseños necesarios, se ejecutara
una propuesta teniendo en cuenta los parámetros y criterios dados en el
Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS).
16
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
¿Cómo con el análisis del funcionamiento y comportamiento hidráulico de los
componentes de PTAP de Guateque Boyacá se puede mejorar su funcionamiento,
con respecto a su operación actual?
17
2. JUSTIFICACIÓN
La investigación promueve el buen funcionamiento de PTAP de Guateque Boyacá,
para brindar un buen servicio a los habitantes de dicho municipio y evitar
problemas de salud pública.
El documento plantea un precedente en la investigación, diagnostico y evaluación
de la panta de tratamiento del agua potable con la que cuenta municipio, el
análisis y estado de sus componentes como, sea Sedimentadores, filtros,
floculadores, insumos, etc., para el proceso de purificación del agua.
A través del desarrollo de procesos académicos pertinentes para la solución a l
problema de la eficiencia de la PTAP del municipio se hace necesario una
propuesta de solución con idea práctica.
A partir de este trabajo de investigación, la propuesta busca mejorar el
funcionamiento pasa así mitigar el impacto negativo y generara una mejor calidad
de vida a sus habitantes traducido en progreso, bienestar y articulado a la misión
institucional, La línea de investigación que relaciona con el saneamiento de
comunidades.
18
3. OBJETIVOS
3.1. OBJETIVO GENERAL
Realizar la evaluación y diagnóstico de la planta de tratamiento de agua potable
del municipio de Guateque Boyacá y proponer la solucione para la mejora en la
operación de la planta y poder mejorar el servicio a los suscriptores.
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Evaluar y Analizar el estado actual de la PTAP, con el objeto de reconocer las
falencias y prioridades del tratamiento.
Realizar los procedimientos de cálculos necesarios para identificar loscriterios
de diseño estipulados en el RAS, que se cumplen y los que no, en las
respectivas estructuras de la PTAPy así poder brindar un diagnostico.
Proponer alternativa para el mejoramiento de la Planta de Tratamiento de
Agua Potable del municipio.
19
4. MARCO REFERENCIAL
4.1. MARCOTEORICO
La purificación del agua es uno de los problemas de las ingenierías civil y
ambiental de más urgente solución. El objetivo inmediato es proveer a toda la
sociedad de agua potable, porque de esta manera cada comunidad satisface un
requerimiento fundamental para su bienestar y comodidad.
4.1.1 TIPOS DE PLANTAS DE PURIFICACIÓN
La calidad del agua cruda oscila grandemente de una fuente a otra: por ello el tipo
de tratamiento requerido para producir agua potable también varía. Dependiendo
de la calidad de agua cruda, el grado de complejidad del tratamiento es diferente.
El diseño de una planta de tratamiento eficiente y económico requiere un estudio
de ingeniería cuidadoso basado en la calidad de la fuente y en la selección
apropiada de los procesos y operaciones de tratamiento más adecuados y
económicos para producir agua de la calidad requerida. Como no existe una
norma o fórmula que permita determinar el tipo de planta requerido para tratar un
agua, es necesario realizar los estudios de trazabilidad. Se han formulado criterios
generales de tratamiento de agua cruda, según la calidad de la fuente, los cuales
sirven como guía. En la tabla.1.1 resume las recomendaciones sobre requisitos
de tratamiento del USPHS en relación con la calidad bacteriológica dela gua
cruda.1
4.1.2. SISTEMA DE POTABILIZACIÓN
Conjunto de procesos unitarios para purificar el agua y que tienen por objeto
hacerla apta para el consumo humano.
1 Romero Rojas, Jairo Alberto. Potabilización del agua. 3ed.bogota: editorial Escuela Colombiana
de Ingeniería, 2003. Pág. 15.
20
De acuerdo con la normatividad nacional vigente (RAS 2000 – Título C) los
sistemas de potabilización en Colombia deben contemplar los siguientes
componentes: desarenadores, prefiltros, microtamices, trampas de grasas y
aceites, aireador, unidades de mezcla rápida y floculación, sedimentación,
flotación, filtración, desinfección, estabilización, ablandamiento, adsorción sobre
carbón activado, desferrización, desmanganetización, manejo de lodos, floculación
lastrada, flotación, tanque de almacenamiento del agua tratada, dispositivos de
control de las unidades de la planta e instrumentación, laboratorio, sala de
dosificación y almacenamiento de los productos.2Es importante aclarar que de
acuerdo con la calidad del agua en la fuente y con el nivel de complejidad del
sistema se requerirá de diferentes alternativas y combinaciones de las estructuras
mencionadas anteriormente. En la siguiente tabla se presentan los niveles de
complejidad normalizados por el RAS 2000.
Nivel de complejidad
Habitantes
Bajo 2500
Medio 2501 – 12500
Medio alto 12501 – 60000
Alto 60000
Tabla1.Nivel de complejidad //Fuente. RAS 2000
GRUPO TIPO DE TRATAMIENTO CONTENIDO DE BACTERIAS COLIFORMES
I Ninguno Limitado a aguas subterráneas no sujetas a ningún tipo de contaminación.
II Cloración Promedio en cualquier mes 50/100mL.
III Complemento con filtración rápida en arena y poscloración
Promedio en cualquier mes 5000/100mL sin exceder este valor en más del 20% de las muestras examinadas en cualquier mes.
IV Tratamiento adicional: presedimentación y precloración
Promedio en cualquier mes 5000/100mL pero excediendo este valor en 20% de las muestras examinadas en cualquier mes, y sin exceder 20000/100mL en más del 5%
2RAS 2000[En linea]. [Ref 27 de abril de 2016]. Disponible en: : <http://www.cra.gov.co/>
21
de las muestras examinadas en cualquier mes.
Tabla 2 Requisitos de tratamiento //Fuente. Potabilización del agua
4.2. MARCO CONCEPTUAL
Ellos son algunos significados utilizados para el desarrollo del proyecto.
FUENTE DE ABASTECIMIENTO DE AGUA. Depósito o curso de agua superficial
o subterráneo, natural o artificial, utilizado en un sistema de suministro de agua.3
PRETRATAMIENTO. En la etapa de pretratamiento se plantean los procesos
encaminados a Remoción del material flotante, Remoción del material suspendido
y procesos de oxidación, es importante tener en cuenta que estos se pueden
realizar por medio de tecnologías físicas y/o mecánicas.En cuanto a la remoción
de material se pueden utilizar diferentes procesos entre los que se cuenta con
rejillas, mallas y las trampas de grasa y aceite.
TRATAMIENTO – CLARIFICACIÓN-COAGULACIÓN. La coagulación se refiere
al proceso de desestabilización de las partículas suspendidas de modo que se
reduzcan las fuerzas de separación entre ellas. Consecuente con lo anterior para
este proceso se requiere de la aplicación al agua, de compuestos químicos que
permitan las reacciones necesarias, en Colombia se utilizan como coagulantes:
sulfato de aluminio, aluminato de sodios, sales de hierro, cloruro férrico y sulfato
ferroso4
AGITACIÓN HIDRÁULICA.Movimiento obtenido al aprovechar la energía del agua
para producir turbulencia.
3 RAS 200 [En linea]. [Ref 27 de junio de 2016]. Disponible en: : <http://www.cra.gov.co/>
4Literal C.8.4.1 del Título C. RAS 2000.. [En linea]. [Ref 27 de junio de 2016]. Disponible en: :
http://datateca.unad.edu.co/
22
AGITACIÓN MECÁNICA. Movimiento obtenido mediante dispositivos mecánicos
(paletas, aspas, etc.) para producir turbulencia.
AGUA DURA. Agua que contiene cationes divalentes y sales disueltas en
concentraciones tales que interfieren con la formación de la espuma del jabón.
AGUA POTABLE. Agua que por reunir los requisitos organolépticos, físicos,
químicos y microbiológicos, en las condiciones señaladas en el Decreto 475 de
1998.
ALCALINIDAD. Capacidad del agua para neutralizar los ácidos. Esta capacidad
se origina en el contenido de carbonatos (CO32-), bicarbonatos (HCO3 -),
hidróxidos (OH-) y ocasionalmente boratos, silicatos y fosfatos. La alcalinidad se
expresa en miligramos por litro de equivalente de carbonato de calcio (CaCO3).
ANÁLISIS FÍSICO-QUÍMICO DEL AGUA.Pruebas de laboratorio que se efectúan
a una muestra para determinar sus características físicas, químicas o ambas.
ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO DEL AGUA: Pruebas de laboratorio que se
efectúan a una muestra para determinar la presencia o ausencia, tipo y cantidad
de microorganismos.
ANÁLISIS ORGANOLÉPTICO.Se refiere a olor, sabor y percepción visual de
sustancias y materiales flotantes y/o suspendidos en el agua.
CARBÓN ACTIVADO.
Forma de carbón altamente adsorbente, usada para remover material orgánico
disuelto causante del mal sabor, color y olor del agua.
CAUDAL DE DISEÑO. Caudal estimado con el cual se diseñan los equipos,
dispositivos y estructuras de un sistema determinado.
COAGULACIÓN. Aglutinación de las partículas suspendidas y coloidales
presentes en el agua mediante la adición de coagulantes.
COAGULANTES. Sustancias químicas que inducen el aglutinamiento de las
partículas muy finas, ocasionando la formación de partículas más grandes y
pesadas.
23
DESARENADOR. Componente destinado a la remoción de las arenas y sólidos
que están en suspensión en el agua, mediante un proceso de sedimentación.
Dosificación. Acción mediante la cual se suministra una sustancia química al agua.
ESCHERICHIACOLI (E-COLI). Bacilo aerobio gram-negativo que no produce
esporas, pertenece a la familia de los enterobacteriaceas y se caracteriza por
poseer las enzimas Galactosidasa y Glucoroanidasa.
FILTRACIÓN. Proceso mediante el cual se remueven las partículas suspendidas y
coloidales del agua al hacerlas pasar a través de un medio poroso.
FLOCULACIÓN. Aglutinación de partículas inducida por una agitación lenta de la
suspensión coagulada.
MEZCLA RÁPIDA. Agitación violenta para producir dispersión instantánea de un
producto químico en la masa de agua.
MEZCLA LENTA. Agitación suave del agua con los coagulantes, con el fin de
favorecer la formación de los flóculos.
NÚMERO DE FROUDE. Relación entre las fuerzas inerciales y la fuerza de
gravedad. Fr = V2/ (L*g) donde V es la velocidad, L la longitud característica y g la
constante de la gravedad.
NÚMERO DE REYNOLDS. Relación entre las fuerzas inerciales y las fuerzas de
fricción.
PÉRDIDA DE CARGA. Disminución de la energía de un fluido debido a la
resistencia que encuentra a su paso.
PERÍODO DE DISEÑO. Tiempo para el cual se diseña un sistema o los
componentes de éste, en el cual su(s) capacidad(es) permite(n) atender la
demanda proyectada para este tiempo.
PRUEBA DE JARRAS. Ensayo de laboratorio que simula las condiciones en que
se realizan los procesos de oxidación química, coagulación, floculación y
sedimentación en la planta.
PUNTO DE MUESTREO. Sitió específico destinado para tomar una muestra
representativa del cuerpo de agua.
24
RESALTO HIDRÁULICO. Discontinuidad de la superficie del agua en la cual el
flujo pasa de una manera abrupta de un régimen rápido (supercrítico) a un
régimen tranquilo (subcrítico) y depende del número de Froude.
SEDIMENTACIÓN. Proceso en el cual los sólidos suspendidos en el agua se
decantan por gravedad, previa adición de químicos coagulantes.5
4.3. MARCO NORMATIVO
Las normas en Colombia que rigen el estudio, diseño y construcción de un sistema
de alcantarillado, plantas de tratamiento de aguas residuales, están sujetas al
Reglamento Técnico del Sector de Aguas Potable y Saneamiento Básico (RAS-
2000).RAS – 2000. Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y
Saneamiento Básico. Sección II. TÍTULO B Sistemas de Acueducto.
Las disposiciones legales nacionales aplicables al proyecto son las siguientes: 4.3.1. CONSTITUCIÓN POLÍTICA
Artículo 366. El bienestar general y el mejoramiento de la calidad de vida de la
población son finalidades sociales del Estado. Será objetivo fundamental de su
actividad la solución de las necesidades insatisfechas de salud, de educación, de
saneamiento ambiental y de agua potable.
Artículo 367. La ley fijará las competencias y responsabilidades relativas a la
prestación de los servicios públicos domiciliarios, su cobertura, calidad y
financiación, y el régimen tarifario que tendrá en cuenta además de los criterios de
costos, los de solidaridad y redistribución de ingresos. Los servicios públicos
domiciliarios se prestarán directamente por cada municipio cuando las
características técnicas y económicas del servicio y las conveniencias generales lo
permitan y aconsejen, y los departamentos cumplirán funciones de apoyo y
coordinación.La ley determinará las entidades competentes para fijar las tarifas.
5 REPÚBLICA DE COLOMBIA, MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento
Técnico Del Sector De Agua Potable y Saneamiento Básico RAS – 2000. SeccionII. Título C. Sistemas de potabilización., p 7.
25
Artículo 370. Corresponde al Presidente de la República señalar, con sujeción a
la ley, las políticas generales de administración y control de eficiencia de los
servicios públicos domiciliarios y ejercer por medio de la Superintendencia de
Servicios Públicos Domiciliarios, el control, la inspección y vigilancia de las
entidades que los presten.
4.3.2. RECURSO AGUA
Ley 373 de 1997. Por la cual se establece el programa para el uso eficiente y
ahorro del agua. Modificada por la Ley 812 de 2003, publicada en el Diario Oficial
No. 45.231, de 27 de junio de 2003, "Por la cual se aprueba el Plan Nacional de
Desarrollo 2003-2006, hacia un Estado comunitario".
Decreto 1541 de 1978. Por el cual se reglamenta la Parte III del Libro II del
Decreto - Ley 2811 de 1974: "De las aguas no marítimas" y parcialmente la Ley 23
de 1973.
Decreto 155 de 2004. Por el cual se reglamenta el artículo 43 de la Ley 99 de
1993 sobre tasas por utilización de aguas y se adoptan otras disposiciones.
Resolución 240 de 2004. Por la cual se definen las bases para el cálculo de la
depreciación y se establece la tarifa mínima de la tasa por utilización de aguas
Ley 9 de 1979. Por la cual se dictan Medidas Sanitarias.
Decreto 4742 de 2005. Por el cual se modifica el artículo 12 del Decreto 155 de
2004 mediante el cual se reglamenta el artículo 43 de la Ley 99 de 1993 sobre
tasas por utilización de aguas.
Resolución 2115 de 2007. 6Resolución del Ministerio de Ambiente, Vivienda y
Desarrollo Territorial por medio de la cual se señalan características, instrumentos
básicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para la calidad del agua
para consumo humano.
6MINISTERIO DE LA PROTECCIÓN SOCIAL, MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y
DESARROLLO TERRITORIAL. Resolución número 2115
de2007..http://www.minproteccionsocial.gov.co/VBeContent/NewsDetail.asp
26
Decreto 1575 de 2007. Decreto del Ministerio de Protección Social por el cual se
establece el sistema para la protección y control de la calidad del agua para
consumo humano.
Decreto 3930 de 2010. Por el cual se reglamenta parcialmente el Título I de la Ley
9ª de 1979, así como el Capítulo II del Título VI -Parte III- Libro II del Decreto-ley
2811 de 1974 en cuanto a usos del agua y residuos líquidos y se dictan otras
disposiciones.
4.3.3. SERVICIOS PÚBLICOS
Ley 99 de 1993: Creación del ministerio del medio ambiente y reorganización del
sector público encargado del manejo del medio ambiente.
Ley142 de 1994.Por la cual se establece el régimen de los servicios públicos
domiciliarios y se dictan otras disposiciones.
Ley 715 de 2001. Por la cual se dictan normas orgánicas en materia de recursos y
competencias de conformidad con los artículos 151, 288, 356 y 357 (Acto
Legislativo 01 de 2001) de la Constitución Política y se dictan otras disposiciones
para organizar la prestación de los servicios de educación y salud, entre otros.
Resolución 2320 de 2009, Ministerio De Ambiente Vivienda Y Desarrollo
Territorial: Por la cual se modifica parcialmente la Resolución número 1096 de
2000 que adopta el Reglamento Técnico para el sector de Agua Potable y
Saneamiento Básico RAS.
4.3.4. NIVEL LOCAL ACUERDO No. 009 – 2016-20197 .Por medio del cual se
adopta el plan de desarrollo del municipio de guateque.
7ALCALDIA MUNICIPAL GUATEQUE-BOYACA, Plan de Desarrollo Municipal 2016-2019
disponible en:<http://www.guatequeciudaddeluz.gov.co
27
4.4. MARCO CONTEXTUAL
4.4.1. Localización General
El municipio de Guateque se localiza en la cordillera Oriental, considerada el
centroprovincial de oriente. Limita con los municipios de Guayatá, La Capilla,
Somondoco,Sutatenza, Tenza, Tibirita y Manta. Su ubicación en coordenadas
geográficas es 5°0´15” de latitud norte y 73° 29´0” de longitud oeste, cuenta con
una temperaturamedia: 20º C, altitud de la cabecera municipal de 1815 m.s.n.m,
su distancia dereferencia de la capital del departamento Tunja es de 125 Km y de
la capital del país112 Km.
Figura 1 Localización Geográfica del Municipio de Guateque
Fuente; // http://www.boyaca.gov.co
Guateque está dividido en 20 veredas: Gaunza Arriba, Gaunza Abajo, Piedra Parada,Munantá, Chorro de Oro, Mortiño, Juntas, Pozos, Ubujuca, Sibatá, Chorro Tinto,Cantoras, Tincachoque, Rosales, Suaitoque, Llano Grande, Gotera, Puentes, Chinquica,Siravita y el centro urbano con una extensión total de 38.04 Km².
28
El municipio hace parte de la Corporación Autónoma Regional de
ChivorCORPOCHIVOR,con sede en el municipio de Garagoa, junto con otros 24
municipios de esa zona delDepartamento de Boyacá.8
NIT: 800.013.683-9
Código DANE: 15322
Gentilicio: Guatecanos
Otros nombres que ha recibido el municipio:
Guateque, ciudad de luzsede nacional puerta de oro del valle de tenza,
capital de oriente.
Extensión total: 36.04 Km2
Extensión área urbana: 1.82 Km2
Extensión área rural: 34.22 Km2
Altitud de la cabecera municipal (metros sobre el nivel del mar): 1815
Temperatura media: 20º C.9
Figura 2 Localización general del Municipio de Guateque. Fuente; // Google Earth
8MAPA DE RIESGO DE LA CALIDAD DEL AGUA PARA CONSUMO HUMANO DE LA
QUEBRADA LA TÓCOLA, FUENTE ABASTECEDORA DEL ACUEDUCTO URBANO DEL MUNICIPIO DE GUATEQUE - BOYACÁ. [En linea]. [Ref 27 de junio de 2016]. Disponible en web:http://www.boyaca.gov.co/SecSalud/images/Documentos/Salud_Publica/Ano_2014/AGUA_CONSUMO_HUMANO/MAPA_RIESGO/MAPA%20DE%20RIESGO%20DE%20GUATEQUE.pdf> 9ALCALDIA MUNICIPAL GUATEQUE-BOYACA, Plan de Desarrollo Municipal 2016-2019.{En
línea}. {25de abril de 2016} disponible en:<http://www.guatequeciudaddeluz.gov.co
29
Figura 3.División política administrativa y limites, municipio de Guateque Fuente; //Planeación Municipal Guateque
30
4.4.2. Marco Económico
El Municipio se sustenta fundamentalmente en las actividades agrícolas,
ganadería. La agricultura se presenta principalmente en los renglones de café,
papa, yuca, naranja, mandarina, tomate, chirimoya y maíz.10
En los últimos años el municipio de guateque ha tenido un crecimiento significativo
e importante en el tema del turismo, muchas familias buscan un descanso, una
forma de recreación, y este por ser un clima cálido es muy apetecido por estas
personas.
4.4.3. Marco Demográfico
La población total del municipio de Guateque según información 2015 es de 9603
habitantes 417 habitantes menos del año inmediatamente anterior lo que se
evidencia una disminución del 4.1% Comparando la población del municipio con el
Departamento corresponde a un 7.7%.
Densidad poblacional por kilómetro cuadrado
La densidad poblacional del municipio de Guateque es de 260 habitantes por Km
cuadrado. Este dato es importante para el desarrollo del municipio ya que muestra
la importancia de crear estrategias a nivel urbano que tiendan mejorar las
condiciones de vida y por ende se logre un bienestar a nivel social de toda la
comunidad11.
Población por área de residencia urbano/rural.
En la tabla que se presenta a continuación se registra una diferencia notable entre
la población urbana y rural mostrando que la mayoría de la población se concentra
en el casco urbano con un total de 74.7%, en cambio en la zona rural encontramos
un porcentaje de 25% bastante inferior teniendo en cuenta la expansión geográfica
con la que cuenta el municipio.
10
ALCALDIA MUNICIPAL GUATEQUE – BOYACA ,op. Cit, p. 24 11
ALCALDIA MUNICIPAL GUATEQUE – BOYACA ,op. Cit, p. 27
31
Municipio Población cabecera municipal
Población rest
Población total
Grado de urbanización
Población Porcentaje Población Porcentaje
7.176 74,7% 2.427 25% 9.603 74.7%
Tabla 3 Población por área de residencia, Municipio de Guateque // fuente:DANE
Índice
Demográfico 2005 2015 2020
Población total 10.171 9.603 9.294
Población Masculina
4.973 4.754 4.631
Población femenina
5.198 4.849 4.663
Relación hombres/mujer
95,67 98,04 99
Razón niños/mujer
37 32 33
Índice de infancia
30 24 21
Índice de juventud
21 22 21
Índice de vejez 14 17 20
Índice de envejecimiento
47 74 92
Índice demográfico de dependencia
66,57 56,81 55,16
Índice de dependencia infantil
49,38 36,90 33,29
Índice de dependencia mayores
17,20 19,91 21,87
Índice de Friz 150,72 131,76 122,41
Tabla 4 Proyecciones PoblaciónDane 2005, 2015, 2020 //Fuente: Dane
32
4.4.4. Marco Hidrográfico
La hidrografía en el municipio de guateque cuenta con un amplio recurso
hidráulico, por sus abundantes cuerpos de agua, entre los más importantes
encontramos la quebradaTocola (fuente de abastecimiento del acueducto), la el rio
Sunuba.12 Las redes de drenaje del municipio en general hacen parte del sistema
hídrico del embalse la esmeralda.
12
ALCALDIA MUNICIPAL GUATEQUE – BOYACA ,op. Cit, p. 30
33
5. DISEÑO METODOLÓGICO
5.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN
Se precisa un tipo de investigación cuantitativo-experimental, por su análisis de
información, con lo cual se definen los diseños para los principales elementos de
la PTAP del municipio de Guateque.
5.2. METODOLOGÍA
La metodología para el diagnóstico y evaluación de la PTAP del municipio de
Guateque, va ser guiada por los siguientes parámetros:
Inspección de la PTAP :
Revisión de dimensiones, materiales, estado de las unidades componentes de
la PTAP, correcto funcionamiento de las unidades.
Recopilación de información técnica de la PTAP :
Estudio del diseño actual de la planta, teniendo en cuenta los planos e
información adicional, compilación de datos poblacionales actuales y cálculo
de la población futura con el método expuesto en el ras 2000
Recopilación de información de las unidades y normatividad :
Compilación de información relativa a las unidades de tratamiento de agua
potable y normatividad vigente en cuanto a calidad de agua.
Determinación de puntos críticos y unidades a reformar :
Análisis de unidades o puntos críticos del sistema de tratamiento de agua
potable.
34
Con el desarrollo de esta metodología de busca poder dar una evaluación y
diagnostico que permita el mejoramiento en el funcionamiento de la PTAP del
municipio de Guateque
Fase N°1: Proyección de la población, con base en los censos de los años 1993 y
2005, y los criterios del Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y
Saneamiento Básico RAS-2000.
Método Geométrico
Método Exponencial o Logarítmico
Método Aritmético
Fase N°2: Análisis del consumo de agua potable, según criterios del Reglamento
Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico RAS-2000, y
elementos de diseño para acueductos y alcantarillados.
Caudal Medio Diario (Qmd)
Caudal Máximo Diario (QMD)
Caudal Máximo Horario (QMH)
Fase N°3: Visita de campo
Recolección de información
Medición, identificación y descripción de los componentes de la PTAP del
municipio.
Fase N°4:Diagnostico de las obras hidráulicas de la PTAP.
Canaleta Parshall, Floculador, Sedimentador, Filtros
35
5.2.1. Fase N°1 - Proyección De La PoblaciónCon Base En Los Censos De
Los Años 1993 Y 2005, Y Los Criterios Del Reglamento Técnico Del
Sector De Agua Potable Y Saneamiento Básico Ras-2000.
El DANEnos brinda valiosa información como lo son los censos de población de
los años 1993 y 2005 del municipio de guateque, los cuales son de gran ayuda al
momento del cálculo de la proyección, el censo 2005 está señalado en la tabla
No.4.
Para la proyección de la población se establece inicialmente el nivel de
complejidad, el cual depende de la cantidad de habitantes y volumen económico
de la región o municipio, mencionado en la tabla A.3.1 del RAS-2000.
Posterior a esto se fija el periodo de diseño, el cual viene dado por el nivel de
complejidad del sistema, indicado en la tabla B.4.2 del RAS-2000.
Con los valores obtenidos anteriormente se analiza la proyección de la población
por los siguientes métodos:
FIGURA 4. NIVEL DE COMPLEJIDAD //fuente: RAS-2000
Método Geométrico: Es útil en poblaciones que muestren una importante
actividad económica, que genera un apreciable desarrollo y que poseen
importantes áreas de expansión las cuales pueden ser dotadas de servicios
públicos sin mayores dificultades. La ecuación que se emplea es la siguiente:
36
𝑃𝑓 = 𝑃𝑢𝑐(1 + 𝑟)𝑇𝑓−𝑇𝑢𝑐
Dónde:
r= Tasa de crecimiento anual
𝑟 = 𝑃𝑢𝑐𝑃𝑐𝑖
1
𝑇𝑢𝑐 −𝑇𝑐𝑖
− 1
Pf= Población correspondiente al año al que se requiere realizar la proyección.
Puc= Población correspondiente a la proyección del DANE (habitantes).
Pci= Población correspondiente al censo inicial con información (habitantes).
Tuc= Año correspondiente al último año proyectado por el DANE.
Tf= Año al cual se requiere proyectar la población.13
Método Exponencial o Logarítmico: Requiere conocer por lo menos tres
censos para poder determinar el promedio de la tasa de crecimiento de la
población, en donde el último censo corresponde a la proyección el DANE. Se
recomienda su aplicación a poblaciones que muestren apreciable desarrollo y
posean abundantes áreas de expansión, La ecuación que se emplea es la
siguiente:
𝑃𝑓 = 𝑃𝑐𝑖 ∗ 𝑒𝐾(𝑇𝑓−𝑇𝑐𝑎 )
Dónde:
K= Es la tasa de crecimiento de la población la cual se calcula como el promedio
de las tasas calculadas para cada par de censos.
𝐾 =𝐿𝑛𝑝𝑐𝑝 − 𝐿𝑛𝑃𝑐𝑎
𝑇𝑐𝑝 − 𝑇𝑐𝑎
Pcp= Población del censo posterior (proyección del DANE).
13
REGLAMENTO TECNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMINETOBASICO. Titulo B Sistema de Acueducto.RAS-2000. Bogotá: 2000. P. 27-28.
37
Pca= Población del censo anterior (habitantes).
Tcp= Año correspondiente al censo posterior.
Tca= Año correspondiente al censo anterior.
Pf= Año al cual se requiere proyectar la información.
Método Aritmético: Supone en crecimiento vegetativo balanceado por la
mortalidad y la emigración, La ecuación que se emplea es la siguiente:
𝑃𝑓 = 𝑃𝑢𝑐 +𝑃𝑢𝑐 − 𝑃𝑐𝑖
𝑇𝑢𝑐 − 𝑇𝑐𝑖∗ (𝑇𝑓 − 𝑇𝑢𝑐)
Dónde:
Pf= Población correspondiente al año para el que se requiere realizar la
proyección (habitantes).
Puc= Población correspondiente a la proyección del DANE (habitantes).
Pci= Población correspondiente al censo inicial con información (habitantes).
Tuc= Año correspondiente al último año proyectado por el DANE.
Tf= Año al cual se requiere proyectar la población.14
5.2.2. Fase N°2- Análisis Del Consumo De Agua PotableSegún Criterios Del
Reglamento Técnico Del Sector De Agua Potable Y Saneamiento
Básico Ras-2000, Y Elementos De Diseño Para Acueductos Y
Alcantarillados.
De acuerdo con los resultados de la fase 1 del proyecto, se calcularan los valores
de los caudales máximo diario (Qmd), caudal máximo diario (QMD), caudal
máximo horario (QMH), para lo cual nos basaremos en los criterios suministrados
por el RAS-2000.
14
REGLAMENTO TECNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMINETOBASICO, op. Cit, P. 27-28
38
Dotación Neta: Corresponde a la cantidad mínima de agua requerida para
satisfacer las necesidades básicas de un suscriptor o de un habitante.
Dependiendo de la forma de proyección de la demanda de agua, sin considerar
las pérdidas que ocurran en el sistema de acueducto, para lo cual utilizaremos la
Tabla B.2.3 del reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento
básico RAS-2000, donde dependiendo del nivel de complejidad y clima de la
región, nos arroja un valor de dotación neta en (L/hab*dia).
Dotación Bruta: Para el cálculo de la dotación bruta nos basaremos en la
siguiente ecuación (B.2.8):
𝑑𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 =𝑑𝑛𝑒𝑡𝑎
1 − %𝑝
Dónde:
𝑑𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 =Dotación Bruta
𝑑𝑛𝑒𝑡𝑎 =Dotación Neta
%p = Perdidas máximas admisibles (El porcentaje de perdidas máximas
admisibles no deberá superar el 25%).15
Caudal Medio Diario: Es el caudal calculado para la población proyectada (fase
1) teniendo en cuenta la dotación bruta asignada, la cual se calcula con la
siguiente ecuación (B.2.12):
𝑄𝑚𝑑 =𝑝 ∗ 𝑑𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎
86400
Dónde:
P= Número de habitantes proyectado
𝑑𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 = Dotación Bruta(L/hab*dia).
15
REGLAMENTO TECNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMINETOBASICO,op. Cit, p. 30-37
39
Caudal Máximo Diario: Este caudal corresponde al consumo máximo registrado
durante 24 horas a lo largo de un periodo de un año. Se calcula a partir de la
siguiente ecuación (B.2.10):
𝑄𝑀𝐷 = 𝑄𝑚𝑑 ∗ 𝑘1
Dónde:
QMD =Caudal Máximo Diario
𝑄𝑚𝑑 =Caudal Medio Diario
k1 = Coeficiente de consumo Diario
Caudal Máximo Horario: El caudal máximo horario corresponde al consumo
máximo registrado durante una hora en un periodo de un año sin tener en cuenta
el caudal de incendio y se calcula con la siguiente ecuación (B.2.11):
𝑄𝑀𝐻 = 𝑄𝑀𝐷 ∗ 𝑘2
Dónde:
QMH =Caudal Máximo Horario
𝑄𝑚𝑑 =Caudal Medio Diario
k1 = Coeficiente de consumo Máximo Horario16
5.2.3. FASE N°3 - TRABAJO DE CAMPO
Para el trabajo de campose realizaron las siguientes actividades:
Recolección de información
Medición, identificación de los componentes de la PTAP del municipio.
Medición del caudal de entrada a la planta de tratamiento
16
REGLAMENTO TECNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMINETOBASICO, op. Cit, p. 38,39
40
5.2.3.1 Descripción De La Ptap Guateque Boyacá
El sistema de tratamiento de la Planta de Tratamiento de Agua Potable –PTAP
corresponde a una planta convencional, construida aproximadamente hace 15
años, posee una capacidad de 48 l/s, funciona 24 horas al día con un consumo
poblacional de 480 m3, la planta consta de las siguientes partes.
PARTES UNIDADES
Cloradores 2
Dosificadores de Sulfato 1
Dosificadores de Cal 1
Medidores de Caudal 1
Canaleta Pasrhall 1
Floculadores de 72 paletas 1
Sedimentadores 2
Filtros lentos 2
Tanques de almacenamiento de agua 250m3
1
Tanques de almacenamiento de agua 500 m3
1
Motobomba 1
Tabla5.INVENTARIOPTAPGUATEQUE //fuente: autor
41
MEZCLA RAPIDA (Canaleta Parshall):Estructura en concreto reforzado, cuenta
con una tubería de entrada del agua cruda de 8* pulgadas de diámetro en material
PVC, cuenta con dos secciones la llegada del agua sin tratar de la Quebrada La
Tócola, por medio de una tubería de PVC a 8*, donde se efectúa la mezcla rápida
por medio del dosificador, la segunda sección es la salida del agua con la adición
del coagulante de Sulfato de Aluminio tipo B A12(SO)4, dosis
Según turbiedad se realiza gramos por minuto o por partes por millón, realizado
mediante pruebas de jarras cada dos horas según la variación de turbiedad.
La Canaleta Parshall 0-83 m tiene una sección 8.15 m de largo, 1.10 m de ancho y
una profundidad de 0.8 m.
Figura 5. Canaleta Parshall //Fuente: El Autor
42
DOSIFICACIÓN DE SUSTANCIAS QUÍMICAS:Se cuenta con estructura para la
realización de la dosificación química, para ello se realiza pruebas de jarras en el
laboratorio, con el fin de determinar la dosis óptima de coagulante.
Figura 6. Dosificador
//Fuente: El Autor
43
COAGULACIÓN Y FLOCULACIÓN: La estructura de Floculación es de tipo
hidráulico de flujo horizontal (canales verticales en concreto), presentan las
siguientes dimensiones: 18.90 m de largo, 3.50 m de ancho y 1,2 m de profundo,
Cada módulo tiene 0.20 m de ancho y 3.21 de largo, con espaciamientos entre sí
de 0.15 m, el sistema de floculación presenta en total 74 paletas.
En la actualidad la estructura se encuentra en regulares condiciones ya que en
varios tramos, las paletas presentan deterioro por despicado y agrietamientos, lo
anterior presume que la eficiencia en este proceso se reduce.
Figura 7. FloculadorHidráulico flujo horizontal
//Fuente: El autor
44
SEDIMENTADORES: (Convencional) , la sedimentación se lleva a cabo en una
zona central donde el agua ingresa a la unidad a través de un canal que la
distribuye mediante orificio por medio de un vertedero y posteriormente se instala
secciones donde se expulsa las partículas en suspensión para luego repartir
uniformemente el caudal pasando a dos tanques de sedimentación, donde existen
secciones de zona de lodos; zona de agua sedimentada realizada por medio de
vertedero a todo lo ancho de los tanques de sedimentación, cada tanque de
sedimentación presenta las siguientes dimensiones: 4 m de ancho, 18 m de largo
,5.8 m de profundo con 60º de inclinación.
Figura 8. Sedimentadores de flujo ascendente
//Fuente: El autor
45
FILTRACIÓN:Estructura en concreto, su filtración es lenta de flujo ascendente con
reto lavado, presenta dos filtros compuesto por antracita, capa de arena fina, capa
de grava, un sistema de drenaje ubicado en el fondo de los filtros por donde pasa
el agua filtrada por medio de una tubería, para ser llevada al proceso de
desinfección.
Figura 9. Filtros //Fuente: El autor
46
DESINFECCIÓN: La desinfección se realiza por medio de Cloración, este se
aplica en forma gaseosa garantizando Cloro Residual en el afluente de la planta,
es un cilindro de cloro, mediante un clorador conectado a un tubo de ½” , por el
cual conduce agua filtrada para luego con el contacto y la dosis de cloro se mezcla
con el agua tratada que sale para la red de distribución; la dosis de cloro gaseoso
se da en los tipos de agua y el valor residual del cloro, caudal y lo que determine
las pruebas de laboratorio, para la PTAP se aplica 1.5 mg/l aproximadamente.
Figura 10.Sistema de Desinfección
//Fuente: El autor
ALMACENAMIENTO: Comprende cuatro tanques con capacidad total de 177m3,
los cuales representan las siguientes dimensiones:
47
5.2.3.2. Material, Diámetros Y Capacidad Del Tanque De Almacenamiento
NO TIPO FORMA MATERIAL DIMENSIONES(m) OBSERVACIO
NES
1 Enterrado Cuadrado Concreto 15.50x15,50x2.30 Fuera de servicio
2 Enterrado Rectangular Concreto 10.90x6.90x2,90 Municipio Guateque
3 Semienterrado
Cuadrado Concreto 14.0x14.0x2.55 Barrio la Quinta
4 Elevado Cuadrado Concreto 5.0x5.0x2.50 Esta utilizado para mantenimiento de la PTAP.
Tabla 6. Dimensiones Tanque De Almacenamiento
Figura 11. Tanques PTAP
//Fuete :El autor
48
MACRO MEDIDORES. El único instrumento de medida es la Canaleta Parshall a
la entrada de la planta.
Laboratorio de la ptap
El laboratorio está integrado de la siguiente manera:
ELEMENTOS UNIDADES
Equipo para ensayo de jarras 2
Turbidimetro 1
Espectrofotómetro 2
Conductivimetro 1
Plancha agitadora 1
Equipo de filtración 1
Manifold 1
Contador de colonias 1
Potenciómetro o peachimetro 1
Destilador 1
Autoclave 1
Esterilizador de horno seco 1
Incubadora 1
Balanza analítica 1
Vidriería (pipetas, bureta, beaker, balón de destilación, probeta, balón aforado)
Reactivos
Tabla 7.Inventario Laboratorio de la PTAP.
Figura 12.Laboratorio de la PTAP.
//fuente: el autor
49
DISTRIBUCIÓN.
Sistema de suministro Por Gravedad
Tipo de fuente Superficial
Nombre de la fuente Quebrada La Tócola
Componentes del sistema Bocatoma, línea de aducción, desarenador, línea de conducción, plana de tratamiento, línea de distribución conexiones domiciliarias.
Tipo de planta de agua potable Convencional
Procesos desarrollados en la Planta de Agua Potable
Coagulación, floculación, sedimentación, filtración y desinfección.
Caudal de diseño 45 lps
Material red de distribución GRESS, PVC Y Asbesto Cemento
Cobertura 96%
Tabla 8. Descripción acueducto urbano Municipio Guateque.
5.2.3.3. Funcionamiento De Los Componentes De La Planta De Tratamiento
De Agua Potable
CAPTACIÓN Y CONDUCCIÓN DEL AGUA La captación de agua para abastecimiento se realiza desde la fuente superficial quebrada La Tocola mediante un sistema de suministro por gravedad según la ubicación de la fuente con respecto a la población.17 Rejillas La rejilla sirve para impedir el paso de los materiales flotantes o sumergidos en las captaciones. Los tipos de rejillas más usados son los siguientes: rejillas de barras, de mallas y láminas con orificios. Son confiables y pueden ser de limpieza manual u operarse mediante equipos mecánicos auxiliares que retiran los residuos sólidos retenidos. Las rejillas de barras están fabricadas con acero, están soldadas en ambos lados y se dividen en finas, medias y anchas. Las de mallas se fabrican con alambre tejido de acero inoxidable, resistentes a la corrosión
17
OFICICINA SERVICIOS PUBLICOS GUATEQUE BOYACA 2016.
50
Válvulas
Todo fluido, al ser transportado por medio de tuberías, requiere un control de flujo,
un método que impida su retorno y que libere el exceso de presión cuando esta
sobrepase ciertos límites de seguridad,
Para cumplir esas funciones se utilizan las válvulas.
La elección de las válvulas es simple. Se debe tener en cuenta su capacidad, la
clase de fluido, la temperatura del fluido, la clase y tipo de tubería en la cual se
debe instalar, la forma de realizar las conexiones, la manera como se va a operar
y finalmente las facilidades para su buen manejo.
Entre las distintas variedades de válvulas están las siguientes:
Válvulas de retención o válvula de check. La función principal de esta válvula
es evitar el cambio de dirección del fluido que se conduce a través de la tubería.
Hay de dos tipos distintos, conocidos como válvulas de retención a bisagra y de
retención horizontal.
Figura 13. Válvula de retención a bisagraFigura 14.Válvula de retención a horizontal //Fuente: http://www.sapiensman.com/ //Fuente: http://www.sapiensman.com/
51
Válvula de compuerta. Permite el paso del flujo en posición completamente
abierta y lo restringe en la posición completamente cerrada, con la mínima
perdida de carga posible. Cuando la válvula está en posición abierta, no solo
facilita el paso del fluido en línea recta sino que, además, la sección mantiene la
misma área de la tubería a la cual está unida.
Figura 15. Válvula de compuerta
//fuente: http://procesosbio.wikispaces.com/Valvulas
Válvula de globo. Las válvulas de globo sirven para regular o limitar el paso del
fluido. Están construidas de tal modo que cuando el fluido pasa, producen un
cambio en la dirección e incrementan su resistencia al paso en forma gradual,
según la posición de cierre.
Para diámetros mayores de 12 pulgadas, estas válvulas son poco usadas, debido
al gran esfuerzo que requieren para ser operadas bajo alta presión.
En diámetros menores a una pulgada, para regular el flujo con mayor precisión, se
usa una versión de la válvula de globo, que tiene un vástago de forma cónica. Este
es muy alargado y se conoce con el nombre de válvula de aguja.
Figura 16.Válvula de aguja //fuente: http://procesosbio.wikispaces.com/Valvulas
52
Válvulas reguladoras de presión. Se utilizan cuando es necesario reducir la
presión, manteniéndola en valores prefijados, al margen de la cantidad de fluido
que pasa a través de ellas.
Figura 17Válvula reguladora de presión
//fuente: http://procesosbio.wikispaces.com/Valvulas
Válvulas reguladoras de caudal. Las válvulas reguladoras de caudal funcionan
de manera similar a las reguladoras de presión, reduciendo y manteniendo el
caudal de salida. En las plantas de tratamiento, estas válvulas son muy utilizadas
en diámetros mayores de seis pulgadas para mantener constante el caudal de
operación de los filtros rápidos de este tipo.
Válvulas de alivio de presión. Se utilizan en tanques de presión, calderos,
etcétera, donde es necesario evitar que un exceso de presión pueda causar daño
en las instalaciones. Están reguladas para una determinada presión de apertura.
Permanecen cerradas en funcionamiento normal y solo se abren si el fluido
sobrepasa la presión requerida, liberando el exceso.
Figura 18Válvula de Alivio //fuente: http://procesosbio.wikispaces.com/Valvulas
53
Válvula reguladora de altitud. Se utiliza principalmente para mantener el nivel
del agua en los reservorios, de modo que el ingreso se interrumpa apenas el nivel
llegue a la altura deseada.
Válvula de purga de aire. El aire acumulado en los puntos altos provoca la
reducción del fluido del agua, produciendo un aumento de pérdida de carga y una
disminución del caudal.
Para evitar esta acumulación es necesario instalar válvulas de aire, Estas pueden
ser de accionamiento automático o manual.
Bomba
Es una máquina que tiene como función impulsar el agua a través de tuberías, a
distancias o niveles diferentes.
Su mecanismo es sencillo: dentro de ella, se produce un vacío que permite
succionar el agua de una fuente o suministro para luego impulsarla.
Debido a sus múltiples aplicaciones, las bombas se han construido en gran
variedad de diseños y tamaños. Las más conocidas son las siguientes: las
bombas centrífugas (cinéticas) y las de desplazamiento positivo del tipo
reciprocante (de pistón).
Figura 19.Bomba Centrifuga
//fuente:Él autor
54
Bomba centrífuga. Consiste en una carcasa de fundición en cuyo interior, que
forma una cámara. Se monta un impulsador de rodete
La bomba centrífuga es apropiada para impulsar grandes volúmenes de agua. Es
de bajo costo y muy segura, Es una bomba de alta velocidad de rotación, lo cual
permite su conexión directa con un motor eléctrico.
Bombas de desplazamiento positivo del tipo reciprocante(de pistón).Consiste
en un cilindro de fundición dentro del cual se adapta perfectamente un pistón, que
impulsa el agua mediante movimientos de ida y vuelta.
Las bombas de desplazamiento positivo tienen la ventaja de suministrar
volúmenes constantes para alturas diferentes.
Motores
Los motores son máquinas que entregan energía mecánica, Los más utilizados
son: motor diesel, el motor a gasolina y el motor eléctrico.
Motor Diesel. Es una máquina térmica que entrega energía mecánica mediante la
combustión de aire y combustible (petróleo).
El petróleo se introduce a la cámara de combustión mediante una bomba de
inyección que eleva la presión para después pulverizarlo mediante inyectores.
Es costoso. Su instalación requiere mucho espacio y su funcionamiento produce
mucho ruido.
Motor a gasolina: Es una máquina térmica donde la mezcla aire combustible
ingresa a los cilindros, y mediante una chispa proveniente de una bujía, se
55
produce el encendido de la mezcla. La alimentación de esa se realiza por medio
del carburador, y últimamente mediante la inyección electrónica de gasolina.
Este motor trabaja con mucha velocidad, la cual se puede regular con el
carburador.
Motor eléctrico: Es una máquina motriz que entrega energía de manera simple y
eficiente.
Su principal ventaja reside en el reducido peso y tamaño. No contamina el
ambiente, produce menos ruido que los anteriores y puede ser puesto en
funcionamiento en cualquier dirección.
Entre los motores eléctricos se tiene los siguiente tipos: los síncronos, los
asíncronos y los de corriente directa.
Los motores asíncronos son los más utilizados y se dividen en motor con rotor de
jaula de ardilla y motor con rotor de anillo deslizante.
Medidores
En un sistema de tratamiento de agua, los medidores funcionan para determinar
caudales, velocidades, pérdidas de carga, expansión de arena, etcétera.
Medidores de Caudal. Las agujas superficiales que arrastran gran cantidad de
sólidos en su corriente generalmente no pueden medirse con instrumentos
convencionales, debido a la fuerte erosión y al rápido atascamiento que sufren sus
partes vitales, lo que motiva que estos instrumentos pronto quedan inutilizados o
fuera de servicio.
56
Para medir con exactitud el caudal se utiliza la canaleta Parshall.
Canaleta Parshall. Utiliza el principio de Venturi, adaptado para medir con
exactitud los caudales que fluyen en canales abiertos, Una sección del canal se
construye de igual forma que el tubo de Venturi; es decir: con una reducción
gradual de la sección del canal; a continuación de la garganta, hay un
ensanchamiento.
Para la indicación y registros de los datos de caudal, se emplean instrumentos
conectados mecánicamente con un flotador a través de un cable o cinta flexible de
acero inoxidable.
Dosificadores
Los dosificadores son dispositivos capaces de descargar del agua cantidades
prefijadas de sustancias químicas en una determinada unidad de tiempo.
Dosificadores en seco: Usados para la dosificación de productos químicos en
seco como sulfato de aluminio granular, cal, sales, etcétera.
Se clasifican según la forma en que miden las cantidades de productos químicos.
Gravimétricos: Tipo tolva oscilante.
En los dosificadores gravimétricos la medida de la cantidad de producto químico
dosificado se determina pesando el material o sobre la base de una pérdida de
peso constante del material depositado en la tolva.
Dosificador en seco gravimétrico de tipo pérdida de peso.estos dosificadores
miden la cantidad de material para dosificar según la diferencia de peso de una
tolva que contiene el material y que se apoya en una balanza equilibrada por un
57
contra peso móvil. El contrapeso se desplaza de manera proporcional a la
dosificación deseada.
Dosificadores de gas: La dosificación de gas se efectúa mediante el uso de
aparatos que se regulan independientemente de las condiciones variables, la
presión del gas que se va a usar o la presión necesaria para introducir el gas en el
agua. Se clasifican en dos tipos:
Directo
De solución al vacío.
Dosificadores de gas de tipo directo. Generalmente son dosificadores
compactos en los cuales la presión del cloro proveniente del cilindro se reduce en
el aparato, que regula la cantidad por dosificar mediante un rotámetro, Luego el
cloro se envía al punto de aplicación por presión. La aplicación se efectúa por
medio de un difusor colocado dentro de una masa líquida que va a hacer
desinfectada.
.
Coagulación
La sustancia química coagulante debe ser agregada a la masa de agua en
turbulencia para que se produzca una mezcla instantánea y uniforme. Esta mezcla
anulará la carga eléctrica de las partículas. Este proceso se realiza en las
denominadas cámaras de mezcla rápida.
Para la formación del floc, es necesario que el agua pase luego a las cámaras de
mezcla lenta (floculación).
Cámaras de mezcla rápida. Es el proceso de mezcla violenta del agua cruda con
la solución de coagulante, aplicada de tal forma que estos se distribuyan de
58
manera uniforme para formar el microflóculo y dar inicio al proceso de floculación,
mediante una agitación lenta gradualmente decreciente.
Estos instrumentos se clasifican, según el mecanismo usado, en los siguientes
tipos:
Hidráulicos.
Mezcladores hidráulicos. La mezcla rápida se produce cuando el flujo de un
líquido pasa de un régimen rápido un régimen lento, acompañado de agitación y
grandes pérdidas de energía. La estructura más usada en las plantas de
tratamiento de aguas para este fin es la de resalto hidráulico, que puede obtenerse
mediante una canaleta Parshall, rampa y vertederos.
Cámaras de mezcla lente: Floculadores, Tienen como finalidad dar ala agua una
agitación lente y decreciente para completar la formación de un flóculo
suficientemente grande y pesado como para que pueda ser removido fácilmente
en los procesos de sedimentación y filtración.
Dependiendo del tipo de energía utilizado para agitar el agua, los floculadores se
clasifican en los siguientes tipos:
Floculadores hidráulicos
Floculadores de pantallas
De flujo horizontal
De flujo vertical
Floculadores de tipo Cox y Alabama
Floculadores de medios porosos
Los floculadores hidráulicos pueden ser de flujo horizontal o vertical.
59
La agitación lenta se imparte mediante un conveniente diseño hidráulico, después
de haber seleccionado en el laboratorio los parámetros que el agua requiere para
formar un buen flóculo. La unidad está compuesta por una gran cantidad de
canales o compartimentos, con interconexiones convenientemente ubicadas, a
través de las cuales el agua se confina el tiempo necesario con una intensidad de
agitación gradualmente decreciente, para optimizar la formación del flóculo.
La diferencia entre la unidad horizontal y vertical está en la dirección del flujo. En
ambas es muy importante conservar la especial distribución dada a las pantallas
en su construcción para que los parámetros de diseño se cumplan y la eficiencia
se mantenga.
Sedimentación
Es el proceso mediante el cual las partículas o flóculos se depositan debido a la
acción de la gravedad, para permitir la clarificación del agua.
Este proceso se realiza en los sedimentaderos o Sedimentadores, que se
clasifican según el tipo de flujo.
a) Sedimentadores estáticos
De flujo horizontal
De flujo vertical
De flujo helicoidal
b) Sedimentadores dinámicos
De suspensión hidráulica
De suspensión mecánica
c) Sedimentadores laminares.
60
Sedimentadores estáticos. En este tipo de unidades se produce la
sedimentación o decantación, normalmente en caída libre de las partículas.
Entre los Sedimentadores estáticos están los desarenadores y Sedimentadores
de flujo horizontal (rectangular, circular y cuadrado) y los de flujo vertical.
Sedimentadores dinámicos. Se aplican al tratamiento de agua que requiere alta
concentración de partículas para incrementar las posibilidades de contacto.
Se clasifican de acuerdo con las características de la zona de formación de lodos,
en unidades de tipo hidráulico o mecánico.
Sedimentadores laminares. Son poco profundos y están formados por una serie
de placas paralelas (planas u onduladas) o tubos (circulares, cuadrados u
octagonales), entre las cuales circula el agua con flujo laminar, lo cual produce la
separación del material particulado.
Filtración
La filtración, de manera general, consiste en hacer que el agua pase a través de
un medio poroso, para retener el material suspendido que no quedó en el
decantador. Su labor es especialmente importante en la remoción de
microorganismos,
61
5.2.4. Fase N°4 -Diagnostico De Las Obras Hidráulicas De La Ptap
CÁLCULO MEZCLA RAPIDA (CANALETA PARSHALL).
La canaleta Parshall cumple un doble propósito en las plantas de tratamiento de
agua, de servir de medidor de caudales y en la turbulencia que se genera a la
salida de la misma, servir de punto de aplicación de coagulantes. Es uno de los
aforadores críticos más conocidos, introducida en 1920 por R.L. Parshall. En
la Fig.20, se muestra esquemáticamente la canaleta, la cual consta de una
contracción lateral que forma la garganta (W), y de una caída brusca en el fondo,
en la longitud correspondiente a la garganta, seguida por un ascenso gradual
coincidente con la parte divergente.18
La introducción de la caída en el piso de la canaleta produce flujo supercrítico a
través de la garganta. La canaleta debe construirse de acuerdo con las
dimensiones de la Tabla 11, para satisfacer correctamente la ecuación de cálculo.
La canaleta Parshall es auto limpiante, tiene una pérdida de energía baja y opera
con mucha exactitud en caudales bastante variables, requiriendo sólo una lectura
de lámina de agua (Ha), en flujo libre.
A fin de que pueda utilizarse la canaleta con el propósito de mezclador rápido,
debe cumplir los siguientes requisitos:Que no trabaje ahogada, o sea que la
relación Hb/Ha no exceda los siguientes valores:
Ancho de garganta Máxima sumergencia (Hb/Ha)
7.5 (3”) a 22.9 (9”) 0.6
30.5 (1’) a 244 (8’) 0.7
305 (10’) a 1525 (50’) 0.8
Tabla9.Requerimientos de sumergencia //Fuente: (Ministerio de Desarrollo Económico, 2000)
18
WILLIAM RIVAS LOZANO ,potabilización del agua ,ed 1 Pag,154
62
Que la relación Ha/W este entre 0,4 y 0,8. La razón para esta condición es la de
que la turbulencia del resalto no penetra en profundidad dentro de la masa de
agua, dejando una capa, bajo el resalto, en que el flujo se transporta con un
mínimo de agitación, como se ha podido constatar en experimentos de laboratorio.
Al bajar Ha el espesor de esta capa se minimiza. El concepto de gradiente de
velocidad de Camp no tiene aplicación en este caso.19
Que él numero de Froude esté comprendido entre estos dos rangos 1.7 a 2.5 o 4.5
a 9.0. Debe evitarse números entre 2.5 y 4.5 que producen un resalto inestable el
cual no permanece en su posición, sino que siempre está cambiando de sitio, lo
que dificulta la aplicación de coagulantes.
Figura 20.Dimensiones de la canaleta Parshall //Fuente; Romero Rojas
El análisis hidráulico teórico de la canaleta Parshall para saber si cumple con
estas condiciones, esta solo parcialmente resuelto. Las ecuaciones que definen el
19
ROMERO ROJAS JAIRO ALBERTO. Potabilización del agua. 3ed.bogota: Escuela Colombiana
de Ingeniería, 2003. Pág 63,
63
resalto hidráulico en canales rectangulares, no se puede aplicar a este caso sin un
cierto margen de error debido a que el efecto de la constricción de la garganta se
suma al de los cambios de pendiente.
Diseño canaleta Parshall
Para el diseño de una canaleta Parshall como mezclador, se utiliza el siguiente
procedimiento. Acevedo Netto, partir de estudios empíricos determinaron
diferentes limites de caudal en función del ancho de garganta de la canaleta,
La Tabla 11, nos permite determinar el ancho de la garganta dentro de los rangos
de caudales máximos y mínimos, esta determinación nos sirve cuando utilicemos
la canaleta Parshall como aforador ya que como mezclador estará sujeta a la
comprobación de la relación Ha /W.
Ancho W Límites de caudal (l/s)
Q Mínimo Q Máximo
1’’ 0.28 5.67
2’’ 0.57 14.15
3’’ 0.85 28.31
6’’ 1.42 110.44
9’’ 2.58 252.00
12’’ 3.11 455.90
18’’ 4.24 696.50
24’’ 11.90 937.30
36’’ 17.27 1427.20
48’’ 36.81 1922.70
60’’ 45.31 2424.00
72’’ 73.62 2931.00
Tabla 10.Determinación del ancho W de la Parshall en función del caudal //Fuente: (Romero Rojas)
64
La Tabla 11 nos presenta las dimensiones típicas de medidores Parshall, a partir
del ancho de garganta (W), calculado en la Tabla 10.
W (Cm) A B C D E F G K N
1” 2.5 36.6 35.6 9.3 16.8 22.9 7.6 20.3 1.9 2.9
3” 7.6 46.6 45.7 17.8 25.9 38.1 15.2 30.5 2.5 5.7
6” 15.2 62.1 61.0 39.4 40.3 45.7 30.5 61.0 7.6 11.4
9” 22.9 88.0 86.4 38.0 57.5 61.0 61.0 45.7 7.6 22.9
1’ 30.5 137.2 134.4 61.0 84.5 91.5 61.0 91.5 7.6 22.9
11/2’ 45.7 144.9 142.0 76.2 102.6 91.5 61.0 91.5 7.6 22.9
2’ 61.0 152.5 149.6 91.5 120.7 91.5 61.0 91.5 7.6 22.9
3’ 91.5 167.7 164.5 122.0 157.2 91.5 61.0 91.5 7.6 22.9
4’ 122.0 183.0 179.5 152.2 193.8 91.5 61.0 91.5 7.6 22.9
5’ 152.5 198.3 194.1 183.0 230.3 91.5 61.0 91.5 7.6 22.9
6’ 183.0 213.5 209.0 213.5 266.7 91.5 61.0 91.5 7.6 22.9
7’ 213.5 228.8 224.0 244.0 303.0 91.5 61.0 91.5 7.6 22.9
8’ 244.0 244.0 239.2 274.5 340.0 91.5 61.0 91.5 7.6 22.9
10’ 305.0 274.5 427.0 366.0 475.9 122.0 91.5 183.0 15.3 34.3
Tabla 11 Dimensiones típicas de Medidores Parshall (cm) (tomada de Acevedo)
//Fuente: Azevedo&Alvarez, 1976)
Condiciones Hidráulicas de entrada
En donde K y N se determinan con la Tabla 12.
65
Unidades Métricas
W K N
3” 0.176 1.547
6” 0.381 1.580
9” 0.535 1.530
1’ 0.690 1.522
1 ½’ 1.054 1.538
2’ 1.426 1.550
3’ 2.182 1.566
4’ 2.935 1.578
5’ 3.728 1.587
6’ 4.515 1.595
7’ 5.306 1.601
8 6.101 1.606
Tabla 12. Valores de K y n //Fuente: (Romero Rojas)
Criterios de diseño.
La Tabla 13, resume los criterios de diseño en cuanto a tiempo de retención y a
gradiente de velocidad de la AWWA y del RAS 2000.
Criterio Tiempo de Rétention Gradiente de velocidad (s-1
)
Awwa 20 1000
30 900
40 790
>40 700
RAS 2000 ≤ 60 500 – 2000
Tabla 13. Criterios de diseño para mezcladores rápidos Fuente: Viceministerio de Agua y Saneamiento Básico, 2010)
66
Además de estos criterios la RAS 2000, recomienda tener en cuenta los siguientes
parámetros de diseño20:
La velocidad mínima en la garganta debe ser mayor de 2 m/s.
La velocidad mínima del efluente debe ser aproximadamente 0.75 m/s.
Ha/w debe estar entre 0.4 y 0.8. Donde Ha es la altura del agua y w es el
ancho de la canaleta.
Su grado sumergencia por debajo 60% para w 6``o menores, y mayor
60%para w 9``
Punto de aplicación del coagulante.
Gradiente entre 1000 y 2000 s-1
La aplicación de la solución de coagulante debe realizarse en el punto de mayor
turbulencia.
Determinaciones La Lámina De Agua
𝑎 =𝑄
𝐾
1𝑛
Cálculo De La Canaleta En La Sección Media
𝑊𝑎 =2
3 𝐷 −𝑊 + 𝑊
D=(Tabla 11).
Cálculo De La Velocidad En La Sección Media
𝑉𝑎 =𝑄
𝑊𝑎 ∗ 𝑎
20
ROMERO ROJAS JAIRO ALBERTO. Potabilización del agua. 3ed.bogota: Escuela Colombiana
de Ingeniería, 2003. Pág 93
67
Cálculo De La Energía Total Disponible
Sección 1-1 aplicando bernoulli
𝐸1 =𝑉𝑎2
2𝑔+ 𝑎 + 𝑁
N(Tabla.12)
Cálculo De La Velocidad Antesdel Resalto Hidraulico
Sección 2-2 (Inmediatamente antes del resalto). aplicando bernoulli
𝐸2 =𝑉22
2𝑔+ 2
𝑉2 =𝑄
𝑊 ∗ 2
Igualamos E1=E2 (despreciando las perdidas por fricción)
𝑉23 − 2𝐺 ∗ 𝑉2 ∗ 𝐸1 = −2𝑄𝑔
𝑊
Rresolviendo tenemos la V2
Determinación De La Lámina De Agua Antes Resalto
2 =𝑄
𝑊 ∗ 𝑉2
Determinación De La Lámina De Agua En Resalto
𝑏 = 2 − 𝑁
Chequeo Grado De Sumergencia
𝑆 =𝐻𝑏
S<0,6 cumple
CÁLCULO DE NUMERO DE FRODE
Sección 3-3
68
𝐹2 = 𝑉22
2 ∗ 𝑔
F2 oscila 1,7-2,5 o 4,5-9. En caso de que no se encuentre en este intervalo, se
recomienda colocar abajo una persina que se pueda graduar por un operario hasta
lograr la estabilidad requerida, aunque se puede presentar rompimiento del micro
flóculo formado previamente en el resalto de la canaleta.
Cálculo De La Lámina De Agua Al Fina Del Trecho Divergente
3 =2
2( 1 + 8𝐹22 − 1)
Cálculo De La Lámina De Agua Al Fina De La Canaleta
h4=h3-(N-K)
Cálculo Del Tiempo Medio De La Mezcla
𝑡𝑑 =𝐺`
𝑉𝑚
𝑉𝑚 =𝑉3 + 𝑉4
2
𝑉3 =𝑄
𝑊 ∗ 3
𝑉4 =𝑄
𝐶 ∗ 4
G` y C(tabla12)
Cálculo Del Gradiente De Velocidad21
𝐺 = 𝛾 ∗ ∆
𝜇 ∗ 𝑡𝑑
Cálculo De La Perdida De Carga ∆𝒉
Aplicando los principios de Bernoulli
21
http://datateca.unad.edu.co/ Diseno_de_Plantas_Potabilizadoras/leccin_20_canaleta_parshall.html
69
𝐸1 = 𝐸4 + ∆
∆ =𝑉𝑎2
2𝑔+ 𝑎 + 𝑁 −
𝑉42
2𝑔− 4 − (𝑁 − 𝐾)
Longitud De Desarrollo Del Resalto, L
L=6(h3-h2)
CALCULO FLOCULADOR HIDRAULICO FLUJO HORIZONTAL
Figura 21. Floculador Hidraulico flujo horizontal //fuente:Romero Rojas
Criterios de diseño del RAS 200022
El tiempo de detención y el gradiente de velocidad deben determinarse a
través de pruebas de laboratorio. El gradiente medio de velocidad ( G - ) debe
estar entre 20 s-1 y 70 s-1 y el tiempo de detención (td) entre 20 y 30 minutos,
deben determinarse en base a las pérdidas de carga y la longitud de
trayectoria del flujo.
El floculador debe diseñarse de manera que la velocidad del agua a través del
tanque de 0.2 m/s a 0.6 m/s.
22
REGLAMENTO TECNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMINETOBASICO TITULO C pag. 46
70
Cálculo De De La Camara De Entrada23
𝐴 = 𝑄/𝑉
Q=CAUDAL
V=velocidad de entrada (0,2 m/s)
Nivel Del Agua En El Canal De Entrada
= (𝑄 ∗ 𝐶𝐹.𝑀𝐴𝑁𝐼𝑁𝐺
𝑆1
2 )
Cof. Maning= 0,013
S=Pendiente
Por seguridad se aumenta (10%-30%de h)
Ancho
𝑏 = 𝐴/
Longitud Total
LF=V*T
Area De Los Canales
𝐴 = 𝑄/𝑉
Separacion Entre Tabiques
𝑎 =𝐴
− 𝐵. 𝐿
B.L= Borde libre
h= altura de placa
23WILLIAM RIVAS LOZANO ,potabilización del agua pag, 198
71
Espaciamiento Entre Los Extremos
𝑒 = 𝑎 ∗ 1,5
Longitud Efectiva Del Canal
𝐿 = 𝐴𝑛𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎 − 𝑒
Numero De Canales
𝑁 =𝐿𝑐
𝐿
Radio Hidraulico
𝑅 =𝐴
2( − 𝐵. 𝐿) + 𝑎
Calculo De Perdidas
Perdidas Localizadas
K= constante empirica =3
N=numero de tabiques
Perdidas Totales
𝑡 = 1 + 2
Gradiente De Velocidad24
24
Floculadoreshttp://datateca.unad.edu.co/http://datateca.unad.edu.co/
Diseno_de_Plantas_Potabilizadoras/leccin_20_canaleta_parshall.html
72
𝐺 = 𝛾 ∗ 𝑡
𝜇 ∗ 𝑡
CÁLCULO SEDIMENTADOR
Criterios de diseño del RAS 200025
Sedimentador de flujo ascendente
Carga superficial. La carga superficial, como fue considerada anteriormente,
es la relación entre el caudal que ingresa al sedimentador, Q y el área
superficial A , esto es:La carga superficial debe estar entre 15 m3 /(m2 .día) y
30 m3 /(m2 .día)
𝐶𝑠 =𝑄
𝐴
Período de retención. t de 2 – 4 horas.
Las profundidades fluctúan entre 4 y 5 m.
Forma de los sedimentadores. Para tanques rectangulares, la relación entre
longitud a ancho (L/B) entre 3:1 y 5:1.
El sedimentador de flujo horizontal debe diseñarse de forma que permita una
velocidad horizontal del flujo de agua de máximo 1 cm/s. Para el caso de que
se utilice sulfato de aluminio, la velocidad horizontal optima podría ser
alrededor de 0.5 cm/s o menos.
Pendiente longitudinal: La pendiente longitudinal del fondo debe ser mayor al
2%.
Número de unidades: En una planta deben existir por lo menos dos unidades.
Para los niveles bajo y medio de complejidad, la planta de tratamiento debe
tener como mínimo dos unidades.
25
REGLAMENTO TECNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMINETOBASICO TITULO C pag. 50
73
Carga Superficial
𝐶𝑠 =𝑄
𝐴
Tiempo De Retención
𝑇𝑅𝐻 =𝐴 ∗ 𝐻
𝑄
Velocidad Horizontal De Flujo
𝑉 =𝑄
𝐻 ∗ 𝐵
CÁLCULO FILTROSRAPIDOS
Criterios de diseño del RAS 200026
La tasa de filtración de la unidad debe estar entre 120 - 300 m/d
Velocidad óptima de lavado 0.6 – 1.2 m/min13 – 20 mm/s
Numero mínimo de unidades 2
Borde libre 0.2-0.3 (m)
Capa de agua 1-1.5 (m)
Profundidad del medio 0,4-0,6(m) de antracita y 0.15-0.30(m) de arena
Altura del drenaje 0.3-0.5 (m)
Tasa De Filtración De Filtraciòn
𝑉𝑓 =𝑄
𝐴
Numero De Filtros
26
http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358040/Contenido_en_linea_Diseno_de_Plantas_Potabilizadoras/leccin_44_parmetros_de_diseo.html
74
𝑁 = 0,044 𝑄
Velocidad De Labado
𝑉𝑏 = 0,1 ∗ 𝑉𝑠
75
6. RESULTADOS
6.1. RESULTADOS FASE N°1 - PROYECCIÓN DE LA POBLACIÓN URBANA PARA EL MUNICIPIO DE GUATEQUE- BOYACÁ
A continuación se presenta los cálculos de la proyección poblacional para cada método:
6.1.1. Método Aritmético
PF = PUC +Puc − Pci
Tui − Tci∗ (𝑇𝑓 − 𝑇𝑢𝑐)
PF = 10171 +10171 − 9794
2005 − 1993∗ (2020 − 2005)
PF=10642
Figura 22. Cálculo Método Aritmético //fuente: el autor
6.1.2. Método Exponencial O Logarítmico
Figura 23. Cálculo Método Exponencial //Fuente: El Autor
𝑃𝑓 = 𝑃𝑐𝑖 ∗ 𝑒𝑘 𝑇𝑓−𝑇𝑐𝑎
PF = PUC +Puc − Pci
Tui − Tci∗ (𝑇𝑓 − 𝑇𝑢𝑐)
76
Donde k es la tasa de crecimiento de población la cual se calcula como el
promedio de las tasas calculadas para cada censo.
6.1.3. Método Geométrico
Figura 24. Cálculo Método Exponencial //Fuente: El Autor
6.1.4 Análisis De Resultados, Proyección De Población Para El Municipio De
Guateque-Boyacá
Figura 25. Resultados Proyección De Población
//Fuente. El Autor
Luego de tener los resultados de la proyección poblacional se determina en nivel
de complejidad, para ello entramos a la Tabla A.3.1 (Asignación del nivel de
complejidad) con el número de habitantes calculado (14309hab) nos arroja un
nivel de complejidad Medio y una capacidad económica Baja.
𝑃𝑓 = 𝑃𝑢𝑐 1 + 𝑟 𝑇𝑓−𝑇𝑢𝑐
𝑟 = 𝑃𝑢𝑐𝑃𝑐𝑖
1 𝑇𝑢𝑐−𝑇𝑐𝑖
− 1
77
Tabla 14.Asignación Del Nivel De Complejidad //Fuente: Ras-2000
6.2. RESULTADOS FASE N°2 - ANÁLISIS DEL CONSUMO DE AGUA
POTABLE PARA EL MUNICIPIO DE GUATEQUE-BOYACÁ
6.2.1 Dotación Neta La dotación neta está dada por el nivelde complejidad y el clima de la región
donde se está haciendo el estudio, para este caso el nivel de complejidad es
medio y el clima es cálido, por lo cual arroja una dotación neta de 135 (L/hab*dia).
Esta información la suministra el por el RAS-2000 Tabla B.2.3.
Tabla 15.Dotación Por Habitantes Según El Nivel De Complejidad
//Fuente: Ras-2000
6.2.2. Dotación Bruta La dotación bruta la obtenemos de la relación de la Dotación neta ya antes
calculada (135 L/hab*dia) entre las perdidas máximas admisibles, para este caso
tenemos un %p del 25%.
78
𝑑𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 =𝑑𝑛𝑒𝑡𝑎
1 − %𝑝
𝑑𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 = 135
L
hab∗ dia
1 − 0,25= 180
L
hab∗ dia
6.2.3.Caudal Medio Diario Para el cálculo de caudal medio diario (Qmd), se utiliza la proyección poblacional
promedio de los métodos anteriormente mencionados y se aproxima al número
mayor, este cálculo se hace para cada una de las poblaciones y al final se genera
una tabla con los valores resultantes.
𝑄𝑚𝑑 =𝑝 ∗ 𝑑𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎
86400
𝑄𝑚𝑑2016 =14309𝑎𝑏 ∗ 180(𝐿/𝑎𝑏 ∗ 𝑑𝑖𝑎)
86400= 29
𝐿
𝑆𝑒𝑔
6.2.4. Caudal Máximo Diario Para el cálculo del caudal máximo diario (QMD) se utilizaron los resultados del
cálculo del caudal medio diario (Qmd), para este caso tenemos un coeficiente de
consumo (k1), igual a 1,3, y se generaron los siguientes resultados:
𝑄𝑀𝐷 = 𝑄𝑚𝑑 ∗ 𝑘1
𝑄𝑀𝐷 = 29 𝐿𝑆𝑒𝑔 ∗ 1,3 = 38 𝐿
𝑆𝑒𝑔
6.2.5.Caudal Máximo Horario Para el cálculo del caudal máximo horario (QMH) repetimos el procedimiento del
punto anterior pero utilizando los resultados del caudal máximo diario (QMD), para
79
este caso tenemos un coeficiente de consumo (k2), igual a 1,7, y se generaron los
siguientes resultados:
𝑄𝑀𝐻 = 𝑄𝑀𝐷 ∗ 𝑘2
𝑄𝑀𝐻 = 38𝐿
𝑠𝑒𝑔∗ 1,7 = 66 𝐿
𝑆𝑒𝑔
6.2.6.Caudal De Diseño
Perdida aducción=5%Qmd
Consumo PTAT=3.5%Qmd
𝑄𝑑 = 𝑄𝑀𝐷 + 5%𝑄𝑚𝑑 + 3.5%𝑄𝑚𝑑
𝑄𝑑 = 39 + 20 0.05 + 29 0.05 = 41𝐿
𝑆𝑒𝑔
Qd=0.041 m3/Seg
80
𝑆 =𝐻𝑏
6.3. RESULTADOS FASE N°4–CÁLCULO DE LAS OBRAS HIDRÁULICAS DE LA PTAP (EVALUACIÓN ) DEL MUNICIPIO DE GUATEQUE- BOYACÁ
6.3.1. Canaleta Parshall En los cálculos de diseño de la canaleta Parshall se pueden medir los siguientes
parámetros, ver diseño completo en Anexo A:
Tabla 16. Resumen Cálculo Canaleta Parshall //Fuente: El Autor
En la tabla 22. Se hace una comparación de estos parámetros obtenidos,y los
especificados en el capítulo 5 numeral 2,4.
𝐹2 = 𝑉22
2 ∗ 𝑔
𝑉𝑎 =𝑄
𝑊𝑎 ∗ 𝑎
81
6.3.2. Floculador Horizontal
En los cálculos de diseño del Floculadorse pueden medir los siguientes
parámetros, ver diseño completo en Anexo B:
Tabla 17. Resumen Cálculos Floculador //Fuente: El Autor
En la tabla 22. Se hace una comparación de estos parámetros obtenidos, y los
especificados en el capítulo 5 numeral 2,4.
𝐺 = 𝛾 ∗ 𝑡
𝜇 ∗ 𝑡
82
6.3.3Sedimentador En los cálculos de diseño del Floculador se pueden medir los siguientes
parámetros, ver diseño completo en Anexo C:
Tabla 18. Resumen Cálculos Sedimentador
//Fuente: El Autor
En la tabla 22. Se hace una comparación de estos parámetros obtenidos, y los
especificados en el capítulo 5 numeral 2,4.
83
6.3.4. Filtro Lento En los cálculos de diseño del las unidades de filtración se pueden medir los
siguientes parámetros, ver diseño completo en Anexo D:
Tabla 19. Resumen Cálculos Filtro //Fuente:El Autor
En la tabla 22. Se hace una comparación de estos parámetros obtenidos, y los
especificados en el capítulo 5 numeral 2,4.
84
7. ANÁLISIS DE PARÁMETROS EN LAS UNIDADES EXISTENTES EN
LA PTAP
UNIDAD PARAMETRO CUMPLE NO CUMPLE
ÁNALISIS
CANALETA PARSHALL
NUMERO DE FRODE
X Esta unidad no proporciona una mezcla rápida apropiada para en buen funcionamiento de la PTAT su mejoramiento es importante.
VELOCIDAD X
RELACIÓN HA/W
X
SUMERGENCIA
X
GRADIENTE X
FLOCULADOR HORIZONTAL
GRADIENTE DE VELOCIDAD
X El floculador actual cumple con los parámetros de diseño sin embargo se evendincio un deterioro en su estructura.
TIEMPO DE RETENCIÓN
X
VELOCIDAD X
SEDIMENTADOR CARGA SUPERFICIAL
X Las condiciones que no cumplen el sedimentador de flujo horizontal, no son un factor que dependan el funcionamiento hidraulico o imida el buendesarrollo de la purificación del agua .
PERIODO DE RETENCION
X
PROFUNDIDAD
X
RELACION (L/B)
X
VELOCIDAD X
NUMERO DE UNIDADES
X
FILTRO TASA DE FILTRACION
X Se evidenció que con el número de filtros actuales de cubre la tasa de filtración cumpliendo sus condiciones hidráulicas.
Nº FILTROS X
VELOCIDAD DE LAVADO
X
Tabla 20Análisis De Parámetros En Las Unidades Existentes Fuente: El Autor
85
8. ALTERNATIVA DE MEJORAMIENTO
8.1.DESCRIPCIÓN DE LA ALTERNATIVA
En la tabla 20 se analizólos parámetros de diseño de cada unidad actual de
ptapdonde se evidencio un funcionamiento nulo en el proceso de la mezcla rápida
debidoal mal dimensionamiento de la estructura; se propone el diseño una nueva
canaleta Parshall con un ancho de garganta que permita la optimización de este
proceso, en las unidades de filtración se cumple los parámetros que regulan su
buen funcionamiento hidráulico, pero se propone el diseño de un filtro más y asi
aliviar el trabajo de las unidades existentes y también dar cumplimiento al criterio
de números de filtros necesarios para el nivel de complejidad de la población de
Guateque Boyacá .
8.1.2.DISEÑOMEZCLA RÁPIDA
Se propone un diseño de una canaleta Parshall con un ancho de garganta de 9´´
pues con la ampliación de esta se dará cumplimiento al parámetro de gradiente
de velocidad que en la canaleta actual es nulo, con la generación óptima del
gradiente se garantiza un proceso de mezcla rápida efectivo para todo en sistema
de potabilización.
86
𝑆 =𝐻𝑏
Canaleta Parshall
Esta opción es la se recomienda para la optimización en la mezcla rápida
En los cálculos de la propuesta para el mejoramiento de la mezcla rápida están
en Anexo E:
Tabla 21. Resumen Cálculo Nueva Canaleta Parshall //Fuente: El Autor
Según los parámetros especificados en el capítulo 5 numeral 2,4.Este nuevo
diseño es una alternativa adecuada.
𝐹2 = 𝑉22
2 ∗ 𝑔
𝑉𝑎 =𝑄
𝑊𝑎 ∗ 𝑎
87
8.1.3. DISEÑO UNIDAD DE FILTRACION NUEVA
Se recomienda implementar un filtro adicional para aliviar el trabajo de las dos
unidades actuales con este nuevo filtro se busca bajar la tasa de filtración actual
que aunque es admitida está muy cerca al límite máximo permitido.
Filtro Rápido Esta opción es la se recomienda para el mejoramiento de la unidad de filtración.
En los cálculos de la propuesta para el mejoramiento de la filtración se demostrara
cuanto reduce la tasa de filtración al implementar un filtro rápido mas, con este la
unidad trabajaría con 3 filtros rápidos garantizando una buena tasa de filtración
hasta cuando salga de funcionamiento algún filtro para su limpieza. Los cálculos
completos están en Anexo F.
Tabla 22. Cálculo Nueva Unidad De Filtración //Fuente: El Autor
88
9. CONCLUSIONES
Con el diagnóstico y evolución del estado actual de la PTAP, se identificaron
las falencias y prioridades del tratamiento de agua potable del municipio de
Guateque –Boyacá.
Se identificó que los cálculos realizados para el diseño actual de la canaleta
Parshall existente no cumplen con el número de Froude, la velocidad
establecida ni la relación ha/W en el RAS 2000,
El Floculador hidráulico cumple con los criterios de diseño estipulados por el
RAS 2000 sin embargo se ve un deterioro en algunos tabiques, Se evidencia
deterioro en el floculador de la PTAP en su estructura de concreto por el pasar
de los años y no poder hacer arreglos necesarios pues solo cuenta con una
unidad, si se interviene se afecta el suministro de agua a la población
La PTAP trabaja con un caudal mayor al caudal de diseño hallado con la
proyección hacia el año 2041 el caudal de la actualidad es de 48 l/s el caudal
esta sobre diseñado y el proyectado es de 41 l/s.
El sedimentador de flujo horizontal no cumple con el criterio de tiempo de
retención ni con el de velocidad del flujo dada por el RAS 2000, Las
condiciones que no cumplen el sedimentador de flujo horizontal, no son un
factor que dependan el funcionamiento hidráulico o impida el buen desarrollo
de la purificación del agua .
El implementar un filtro más a la unidad de filtración actual mejora el trabajo de
la misma pues reduce su tasa de filtración en un 35%.
Teniendo en cuenta las caracterizaciones, pruebas hidráulicas y eficiencias de
las unidades se puede concluir que la planta de la Planta de Tratamiento de
Agua Potable del municipio se encuentra en un deterioro.
Se evaluó y recomendó la alternativa de mejoramiento de la Planta de
Tratamiento de Agua Potable más viable con base en criterios económicos y
ambientales del municipio de Guateque-Boyacá.
89
10. RECOMENDACIONES
Se sugiere rehabilitarla, realizando mantenimiento general a todas las
unidades actuales, como floculadores, sedimentadores y filtros, sustituyendo
algunos elementos eléctricos y dotando a la planta de los equipos de
laboratorio para control de procesos y equipos para suministro de coagulante y
desinfectante.
Se recomienda, la construcción de una nueva canaleta Parshall para
garantizar el proceso de eficiente en la unidad de mezcla rápida.
Se sugiere el mejoramiento de la unidad de filtración.
Disminuir la cantidad de agua captada verificando el sistema de acueducto.
Realizar un mantenimiento periódico de los macro medidores y registrar sus
lecturas continuamente.
Realizar capacitaciones al operario para que pueda llevar un control de la
calidad de agua captada y tratada.
Brindar elementos de seguridad ocupacional al operario de la PTAP.
Realizar un mantenimiento exhaustivo de las unidades hidráulicas de la PTAP.
90
BIBLIOGRAFIA
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Escuela Colombiana de Ingeniería, 2003. Pág. 15.
2. RAS 2000 [En linea]. [Ref 27 de abril de 2016]. Disponible en: :
<http://www.cra.gov.co/>
3. RAS 2000[En linea]. [Ref 2 de julio de 2016]. Disponible en: :
<http://www.cra.gov.co/>
4. Literal C.8.4.1 del Título C. RAS 2000.. [En linea]. [Ref 7 julio de 2016].
Disponible en: : http://datateca.unad.edu.co/
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ECONÓMICO. Reglamento Técnico Del Sector De Agua Potable y
Saneamiento Básico RAS – 2000. SeccionII. Título C. Sistemas de
potabilización., p 7.
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VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. Resolución número 2115 de
2007..http://www.minproteccionsocial.gov.co/VBeContent/NewsDetail.asp?I
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HUMANO DE LAQUEBRADA LA TÓCOLA, FUENTE ABASTECEDORA
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[En linea]. [Ref 27 de junio de 2016]. Disponible en
web:http://www.boyaca.gov.co/SecSalud/images/Documentos/Salud_Public
a/Ano_2014/AGUA_CONSUMO_HUMANO/MAPA_RIESGO/MAPA%20DE
%20RIESGO%20DE%20GUATEQUE.pdf>
91
9. ALCALDIA MUNICIPAL GUATEQUE-BOYACA, Plan de Desarrollo
Municipal 2016-2019.{En línea}. {25de abril de 2016} disponible
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10. ALCALDIA MUNICIPAL GUATEQUE – BOYACA ,op. Cit, p. 24
11. ALCALDIA MUNICIPAL GUATEQUE – BOYACA ,op. Cit, p. 27
12. ALCALDIA MUNICIPAL GUATEQUE – BOYACA ,op. Cit, p. 30
13. REGLAMENTO TECNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y
SANEAMINETOBASICO. Titulo B Sistema de Acueducto.RAS-2000.
Bogotá: 2000. P. 27-28.
14. REGLAMENTO TECNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y
SANEAMINETOBASICO, op. Cit, P. 28-29
15. REGLAMENTO TECNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y
SANEAMINETOBASICO,op. Cit, p. 30-37
16. REGLAMENTO TECNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y
SANEAMINETOBASICO, op. Cit, p. 38,39
17. OFICICINA SERVICIOS PUBLICOS GUATEQUE BOYACA 2016.
18. LOZANO RIVAS WILLIAM ,potabilización del agua ,1ed. BogotáUniversidad
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19. ROMERO ROJAS JAIRO ALBERTO. Potabilización del agua. 3ed.bogota,
Escuela Colombiana de Ingeniería, 2003. Pág 63,
20. ROMERO ROJAS JAIRO ALBERTO. Potabilización del agua. 3ed.bogota:
Escuela Colombiana de Ingeniería, 2003. Pág93
21. Canaleta Parshall[En linea]. [Ref 13 julio de 2016]. Disponible
en:http://datateca.unad.edu.co/Diseno_de_Plantas_Potabilizadoras/leccin_2
0_canaleta_parshall.html
22. REGLAMENTO TECNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y
SANEAMINETOBASICO TITULO C pag. 46
23. LOZANO RIVAS WILLIAM,potabilización del agua , 1ed. Bogotá, Universidad piloto de Colombia Alfaomega 2015 ,pag, 198
92
24. Floculadores[En linea]. [Ref 16 julio de 2016]. Disponible en:
http://datateca.unad.edu.co/http://datateca.unad.edu.co/
Diseno_de_Plantas_Potabilizadoras/leccin_20_canaleta_parshall.html
25. REGLAMENTO TECNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y
SANEAMINETOBASICO TITULO C pag. 50
26. Diseño de plantas potabilizadoras[En linea]. [Ref 17 noviembre de 2016].
Disponible en: http://datateca.unad.edu.co/http://datateca.unad.edu.co/
Diseno_de_Plantas_Potabilizadoras/leccin_44_parmetros_de_diseo.html
27. AGUA_CONSUMO_HUMANO/AGUAS.pdf En linea]. [Ref 18 de noviembre
de 2016 Disponible en : http://www.boyaca.gov.co
93
ANEXO A CALCULO CANALETA PARSHALL EXISTENTE
94
95
96
97
ANEXO B CALCULO FLOCULADOR
98
99
100
101
ANEXO C CALCULO SEDIMENTADOR
102
103
ANEXO D CALCULO FILTRO
104
105
106
107
108
109
ANEXO E CALCULO ALTERNATIVA MEZCLA RAPIDA
110
111
112
113
ANEXO F CALCULO NUEVO FILTRO
114
115
116
117
118
119
ANEXO G PLANOS NUEVA CANALETA PARSHALLY FILTRO RAPIDO
ANEXO H CALIDAD DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO Y USO RECREATIVO MUNICIPIO DE GUATEQUE BOYACA
ZONA URBANA
ZONA RURAL
