universidad central del ecuadorii derechos de autor yo, feijoo romero marco paul, en calidad de...

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

Pre Diseño del Pre – Sedimentador de la Planta de tratamiento de Agua, en el

Cantón Santo Domingo de los Colorados

Trabajo de Titulación modalidad Estudio Técnico, previo a la obtención del título de

Ingeniero Civil

Autor:

Feijoo Romero Marco Paul

Tutor: Ing. Jose Fernando Ojeda Nolivos

Quito, 2018

ii

DERECHOS DE AUTOR

Yo, FEIJOO ROMERO MARCO PAUL, en calidad de autor y titular de los derechos

morales y patrimoniales del trabajo de titulación “DISEÑO DEL PRE - SEDIMENTADOR

DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA, EN EL CANTÓN SANTO

DOMINGO DE LOS COLORADOS”, modalidad ESTUDIO TÉCNICO, de conformidad

con el Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS

CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN, concedo a favor de la Universidad

Central del Ecuador una licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para el uso no

comercial de la obra, con fines estrictamente académicos. Conservo a mi favor todos los

derechos de autor sobre la obra, establecidos en la normativa citada. Así mismo, autorizo a la

Universidad Central del Ecuador para que realice la digitalización y publicación de este

trabajo de titulación en el repositorio virtual, de conformidad a lo dispuesto en el Art. 144 de

la Ley Orgánica de Educación Superior.

El autor declara que la obra objeto de la presente autorización es original en su forma de

expresión y no infringe el derecho de autor de terceros, asumiendo la responsabilidad por

cualquier reclamación que pudiera presentarse por esta causa y liberando a la Universidad de

responsabilidad.

………………………………………

Feijoo Romero Marco Paul

C.C. 1721557138

Correo: [email protected]

Telf.: 099882213

mailto:[email protected]

iii

APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del Trabajo de Titulación, presentado por MARCO PAUL FEIJOO

ROMERO, para optar por el grado de Ingeniero Civil, cuyo título es: DISEÑO DEL PRE -

SEDIMENTADOR DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA, EN EL

CANTÓN SANTO DOMINGO DE LOS COLORADOS, considero que dicho trabajo

reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a la presentación pública y

evaluación por parte del tribunal examinador que se designe.

En la ciudad de Quito, a los 24 días del mes de octubre de 2017.

………………………………………

Ing. Jose Fernando Ojeda Nolivos

DOCENTE-TUTOR

C.C. 0704894060

iv

DEDICATORIA

A mis padres Marco Feijoo y Gladys

Romero, tíos Luis Alberto Feijoo y Nilza De

Souza, amigos, conocidos que siempre han

estado ahí para brindarme una mano y seguir

avanzando.

A todos mis familiares, amigos y

personas cercanas que han sabido brindarme una

amistad y apoyo desinteresado e incondicional,

fundamental en momentos de crisis en los cuales

siempre me han dado la mano.

v

AGRADECIMIENTO

Al Ing. Fernando Ojeda, Director del

presente Estudio Técnico, gracias por su valiosa

orientación y apoyo incondicional. A las

empresas EPMAPS Y EPMAPA-SD y a su

equipo humano que me brindo su colaboración

para el desarrollo de este Estudio Técnico.

A la Universidad Central del Ecuador, a

mis profesores quienes me han brindado los

conocimientos para ser un profesional de bien.

vi

CONTENIDO

DERECHOS DE AUTOR ...................................................................................................... ii

APROBACIÓN DEL TUTOR ............................................................................................... iii

DEDICATORIA ...................................................................................................................... iv

AGRADECIMIENTO ............................................................................................................. v

CONTENIDO ..................................................................................................................... vi-ix

LISTA DE FIGURAS ......................................................................................................... x-xi

LISTA DE TABLAS ....................................................................................................... xii-xiii

LISTA DE GRÁFICOS .................................................................................................. xiv-xv

LISTA DE ECUACIONES .................................................................................................. xvi

LISTA DE ANEXOS ........................................................................................................... xvii

RESUMEN .......................................................................................................................... xviii

ABSTRACT ........................................................................................................................... xix

CAPITULO I ........................................................................................................................... 1

1. GENERALIDADES ............................................................................................................ 1

1.1. ANTECEDENTES ......................................................................................................... 1

1.2. OBJETIVOS .................................................................................................................. 2

1.2.1. Objetivo General ................................................................................................... 2

1.2.2. Objetivos Específicos ........................................................................................... 2

1.3. JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO ............................................................................... 2

1.4. PROBLEMATIZACIÓN ............................................................................................... 3

1.5. ALCANCE ..................................................................................................................... 3

1.6. HIPÓTESIS .................................................................................................................... 3

1.7. UBICACIÓN Y LOCALIZACIÓN DEL ESTUDIO .................................................... 4

1.7.1. Geográfica ............................................................................................................ 4

1.7.2. Demografía ........................................................................................................... 6

1.7.3. Clima .................................................................................................................... 7

1.7.4. Hidrología ............................................................................................................. 8

1.8. MARCO LEGAL Y CONSTITUCIONAL ................................................................... 9

1.8.1. Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108 .............................................................. 9

1.8.2. Texto Unificado de Legislación Secundaria de Ministerio de Ambiente, Libro

Vi. de la Calidad Ambiental ............................................................................................. 9

vii

1.8.3. Constitución de la República del Ecuador .......................................................... 11

1.8.4. Plan Nacional del Buen Vivir ............................................................................. 12

1.8.5. Ley de Gestión Ambiental .................................................................................. 13

1.8.6. Ley Orgánica del Sistema Nacional de Salud .................................................... 13

CAPITULO II ....................................................................................................................... 14

2. DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN ACTUAL DE LA CAPTACIÓN Y DE LOS

PROCESOS DE TRATAMIENTO. ..................................................................................... 14

2.1. CAPTACIÓN ............................................................................................................... 17

2.2. MEZCLA RÁPIDA ..................................................................................................... 20

2.2.1. Dosificación de Químicos .................................................................................. 21

2.2.2. Canal de Filtración Directa ................................................................................. 22

2.3. FLOCULACIÓN ......................................................................................................... 23

2.4. SEDIMENTACIÓN ..................................................................................................... 24

2.5. FILTRACIÓN .............................................................................................................. 27

2.6. DESINFECCIÓN ......................................................................................................... 30

CAPITULO III ...................................................................................................................... 32

3. EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO ...... 32

3.1. MEZCLA RÁPIDA ..................................................................................................... 32

3.1.1. Parámetros Operativos ........................................................................................ 32

3.1.2. Gradiente de Velocidad y Tiempo de Retención ................................................ 33

3.1.3. Análisis de Resultados ........................................................................................ 34

3.2. FLOCULACIÓN ......................................................................................................... 35


3.2.2. Tiempo de Retención e Intensidad de Floculación (Gradiente de Velocidad) ... 36


3.3. SEDIMENTACIÓN ..................................................................................................... 40


3.3.2. Tiempos de Retención y Carga Superficial ........................................................ 40

3.3.3. Gradiente de velocidad en compuerta de entrada ............................................... 42

3.3.4. Recolección del agua sedimentada ..................................................................... 43


3.4. FILTRACIÓN .............................................................................................................. 45

3.4.1. Información General de Filtros ........................................................................... 45


3.4.3. Velocidad de Lavado .......................................................................................... 48

viii

3.4.4. Tiempo Óptimo de Lavado ................................................................................. 49

3.4.5. Lecho Filtrante .................................................................................................... 51


3.5. DESINFECCIÓN ......................................................................................................... 53

3.5.1. Color ................................................................................................................... 54

3.5.2. Turbiedad ............................................................................................................ 56

3.5.3. Cloro Libre Residual .......................................................................................... 58

CAPITULO IV ...................................................................................................................... 59

4. ESTUDIOS PREVIOS PARA EL DISEÑO DEL PRE SEDIMENTADOR ............... 59

4.1. GRANULOMETRÍA ................................................................................................... 59

4.1.1. Sedimentos Totales ............................................................................................. 59

4.1.2. Sedimentos Finos ................................................................................................ 61

4.2. PRUEBA DE JARRAS ................................................................................................ 62

4.2.1. Pruebas sin aplicar Coagulante ........................................................................... 64

4.2.2. Pruebas aplicando Coagulante ............................................................................ 66

4.2.3. Remoción de Sedimentos ................................................................................... 70

4.2.4. Eficiencias .......................................................................................................... 72

4.3. PRUEBAS DE SEDIMENTABILIDAD ..................................................................... 74

4.3.1. Pruebas de Sedimentabilidad sin aplicar Coagulante ......................................... 76

4.3.2. Pruebas de Sedimentabilidad aplicando Coagulante .......................................... 78

4.4. PRUEBAS DE VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN ............................................. 81

4.4.1. Pruebas de Velocidad de Sedimentación sin aplicar Coagulante ....................... 83

4.4.2. Pruebas de Velocidad de Sedimentación aplicando Coagulante ........................ 84

CAPITULO V ....................................................................................................................... 86

5. PRE DISEÑO DE PRE-SEDIMENTADOR .................................................................. 86

5.1. TEORÍA DE LA SEDIMENTACIÓN......................................................................... 86

5.1.1. Sedimentación de partículas discretas ................................................................ 87

5.1.2. Sedimentación de partículas floculentas ............................................................. 87

5.1.3. Tipo de Sedimentación ....................................................................................... 87

5.2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ............................................................................. 89

5.3. PARÁMETROS BÁSICOS PARA EL DISEÑO ........................................................ 90

5.3.1. Caudal de Diseño: ............................................................................................... 90

5.3.2. Velocidad de Sedimentación .............................................................................. 90

5.3.3. Calidad fisicoquímica del agua: ......................................................................... 91

ix

5.3.4. Análisis del Perfil Hidráulico para definir Ubicación de la Estructura del Pre

sedimentador: ................................................................................................................. 93

5.4. CRITERIOS DE DISEÑO ........................................................................................... 95

5.5. DIMENSIONAMIENTO ............................................................................................. 96

5.5.1. Simulaciones ....................................................................................................... 96

5.5.2. Diseño Cámara de Entrada: .............................................................................. 103

5.5.3. Diseño del Canal Repartidor de Caudal: .......................................................... 105

5.5.4. Diseño del Pre Sedimentador ........................................................................... 106

5.5.5. Diseño de la Pantalla Difusora: ........................................................................ 110

5.5.6. Diseño del Canal de Entrada a la Zona de Sedimentación: .............................. 114

5.5.7. Diseño del Canal de Salida de la Zona de Sedimentación: .............................. 116

CAPITULO VI .................................................................................................................... 118

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................ 118

6.1. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 118

6.2. RECOMENDACIONES ............................................................................................ 121

7. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................. 123

ANEXOS .............................................................................................................................. 124

x

LISTA DE TABLAS

TABLA 2.1 Registro de Caudales ........................................................................................... 15

TABLA 2.2 Regulaciones de Caudal....................................................................................... 16

TABLA 2.3 Tubería de Ingreso a la Planta de Tratamiento .................................................... 19

TABLA 3.1 Gradiente de Velocidad en Resalto 1 .................................................................. 33

TABLA 3.2 Gradiente de Velocidad en Resalto 2 .................................................................. 34

TABLA 3.3 Resumen resultados Prueba de Trazadores en Floculador .................................. 37

TABLA 3.4 Geometría Actual del Floculador ........................................................................ 38

TABLA 3.5 Condiciones Hidráulicas Floculador ................................................................... 39

TABLA 3.6 Resumen resultados Prueba de Trazadores en Sedimentador ............................. 41

TABLA 3.7 Tiempos de Retención y Carga Superficial Sedimentadores............................... 42

TABLA 3.8 Gradientes de Velocidad ...................................................................................... 43

TABLA 3.9 Información Filtros .............................................................................................. 45

TABLA 3.10. Tasas Usuales de Filtración en función del nivel de operación ........................ 46

TABLA 3.11 Tasas de Filtración Planta de Tratamiento Convencional ................................. 47

TABLA 3.12 Tiempos de Filtración ........................................................................................ 47

TABLA 3.13 Velocidad de Lavado ......................................................................................... 49

TABLA 3.14 Tiempo Óptimo de Lavado ................................................................................ 50

TABLA 3.15 Capa soporte de grava para viguetas prefabricadas ........................................... 53

TABLA 3.16 Lecho Filtrante doble de arena y antracita ......................................................... 53

TABLA 3.17 Parámetros Básicos ............................................................................................ 54

TABLA 3.18 Color .................................................................................................................. 54

TABLA 3.19 Porcentaje de Remoción de Color ..................................................................... 55

TABLA 3.20. Turbiedad .......................................................................................................... 56

TABLA 3.21 Porcentaje de Remoción de Turbiedad .............................................................. 56

TABLA 3.22. Cloro Libre Residual ........................................................................................ 58

TABLA 4.1 Granulometría, Sedimentos Totales .................................................................... 60

TABLA 4.2 Granulometría Sedimentos Finos ........................................................................ 61

TABLA 4.3 Prueba de Jarras, muestra sin coagulante, turbiedad 2520 NTU ......................... 64

TABLA 4.4 Prueba de Jarras, muestra sin coagulante, turbiedad 5940 NTU ......................... 65

TABLA 4.5 Coagulante ........................................................................................................... 66

TABLA 4.6 Dosificación ......................................................................................................... 66

TABLA 4.7 Prueba de Jarras, Turbiedad 2520 NTU .............................................................. 67

TABLA 4.8 Prueba de Jarras, Turbiedad 5940 NTU .............................................................. 68

xi

TABLA 4.9 Remoción de Sedimentos (Turbiedad 5940 NTU) .............................................. 70

TABLA 4.10 Eficiencias, muestra con coagulante, turbiedad 2520 NTU .............................. 72

TABLA 4.11 Eficiencias, muestra sin coagulante, turbiedad 2520 NTU ............................... 73

TABLA 4.12 Eficiencias, muestra con coagulante, turbiedad 5940 NTU .............................. 73

TABLA 4.13 Eficiencias, muestra sin coagulante, turbiedad 5940 NTU ............................... 74

TABLA 4.14 Prueba de Sedimentabilidad, muestra sin coagulante, turbiedad 2520 NTU .... 76

TABLA 4.15 Prueba de Sedimentabilidad, muestra sin coagulante, turbiedad 5940 NTU .... 77

TABLA 4.16 Dosificación ....................................................................................................... 78

TABLA 4.17 Prueba de sedimentabilidad, turbiedad 2520 NTU ............................................ 79

TABLA 4.18 Prueba de sedimentabilidad, turbiedad 5940 NTU ............................................ 80

TABLA 4.19 Velocidad de Sedimentación sin coagulante ..................................................... 83

TABLA 4.20 Velocidad de Sedimentación con aplicación de coagulante .............................. 84

TABLA 5.1 Alternativas de pre tratamiento de acuerdo a la calidad del agua cruda .............. 86

TABLA 5.2 Velocidad de Sedimentación ............................................................................... 91

TABLA 5.3 Calidad Agua fuente Río Lelia ........................................................................... 92

TABLA 5.4 Diseño Pre Sedimentador, tamaño de partícula 0.20 mm .................................... 97

TABLA 5.5 Diseño Pre Sedimentador, tamaño de partícula 0.167 mm .................................. 97





TABLA 5.10 Dimensionado Pre-Sedimentador .................................................................... 100

xii

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1.1 Planta de Tratamiento de Agua Potable de Santo Domingo ................................ 2

FIGURA 1.2 Mapa Geográfico, Santo Domingo de los Tsáchilas ............................................ 4

FIGURA 1.3. División político administrativa según el Cantón ............................................... 5

FIGURA 1.4. Parroquias Urbanas, Santo Domingo de los Colorados ...................................... 6

FIGURA 1.5. Variaciones de Temperatura ............................................................................... 7

FIGURA 1.6. Tendencias anuales de precipitación ................................................................... 8

FIGURA 1.7. Recursos Hídricos, Sub Cuencas y Micro Cuencas ............................................ 9

FIGURA 2.1 Cámara de Entrada ............................................................................................. 14

FIGURA 2.2 Medición de Caudales (Vertedero Triangular) .................................................. 15

FIGURA 2.3 Captación Río Lelia (Toma Lateral) .................................................................. 17

FIGURA 2.4 Captación Río Lelia ........................................................................................... 17

FIGURA 2.5 Captación, Desarenadores .................................................................................. 18

FIGURA 2.6 Ubicación de Captación y Planta de Tratamiento .............................................. 18

FIGURA 2.7 Diagrama Unifilar (Tuberías de Ingreso a la Planta de Tratamiento) ................ 19

FIGURA 2.8 Mezcla Rápida, Dosificación Coagulante .......................................................... 20

FIGURA 2.9 Canal de Mezcla Rápida .................................................................................... 20

FIGURA 2.10 Aplicación de Coagulante ................................................................................ 21

FIGURA 2.11 Área Dosificación de Químicos ....................................................................... 21

FIGURA 2.12 Canal de Filtración Directa .............................................................................. 22

FIGURA 2.13 Compuerta Canal de Filtración Directa ........................................................... 22

FIGURA 2.14 Floculador ........................................................................................................ 23

FIGURA 2.15 Canales del Floculador Ahogados.................................................................... 24

FIGURA 2.16 Acumulación de algas y lodos en los Canales del Floculador ......................... 24

FIGURA 2.17 Sedimentadores ................................................................................................ 25

FIGURA 2.18 Placas de Madera en los Sedimentadores ........................................................ 25

FIGURA 2.19 Válvula de Compuerta, purga de Lodos........................................................... 26

FIGURA 2.20 Compuertas de entrada a Sedimentadores ....................................................... 26

FIGURA 2.21 Filtros ............................................................................................................... 27

FIGURA 2.22 Acumulación de lodos en Filtros ..................................................................... 28

FIGURA 2.23 Válvula de Compuerta para desagüe de Filtros ............................................... 28

FIGURA 2.24 Bocas de Visita Filtros ..................................................................................... 29

FIGURA 2.25 Galería de Vertederos Filtros ........................................................................... 29

FIGURA 2.26 Desinfección..................................................................................................... 30

xiii

FIGURA 2.27 Cámara de Bombas .......................................................................................... 31

FIGURA 4.1 Homogeneización del agua cruda ...................................................................... 63

FIGURA 4.2 Equipo de Prueba de Jarras ................................................................................ 63

FIGURA 4.3 Pruebas de Sedimentación, Cono Imhoff ........................................................... 75

FIGURA 4.4 Pruebas de Velocidad de Sedimentación ........................................................... 82

FIGURA 5.1 Zonas de un Sedimentador ................................................................................. 88

FIGURA 5.2 Velocidad de Sedimentación .............................................................................. 91

FIGURA 5.3 Opción 1, ubicación Pre sedimentador en la Captación..................................... 93

FIGURA 5.4 Opción 2, ubicación Pre sedimentador en Chigüilpe ......................................... 94

FIGURA 5.5 Opción 3, terrenos junto a Planta de Tratamiento .............................................. 95

xiv

LISTA DE GRAFICOS

GRAFICO 1.1. PEA por sector en el Cantón ............................................................................ 7

GRAFICO 3.1 Tiempo Óptimo de Lavado.............................................................................. 51

GRAFICO 3.2 Color ................................................................................................................ 55

GRAFICO 3.3 Color, Límite Máximo Norma INEN 1108 .................................................... 55

GRAFICO 3.4 Turbiedad......................................................................................................... 57

GRAFICO 3.5 Turbiedad, Límite Máximo Norma INEN 1108 ............................................. 57

GRAFICO 3.6 Cloro Libre Residual, Límite Máximo y Mínimo Norma INEN 1108 .......... 58

GRAFICO 4.1 Curva Granulométrica, Sedimentos Totales .................................................... 60

GRAFICO 4.2 Curva Granulométrica, Sedimentos Finos....................................................... 61

GRAFICO 4.3 Muestra sin Coagulante, Tiempo vs Turbiedad 2520 NTU ............................ 64

GRAFICO 4.4 Muestra sin Coagulante, Tiempo vs Turbiedad 5940 NTU ............................ 65

GRAFICO 4.5 Dosis Óptima de Coagulante, Turbiedad 2520 NTU ...................................... 67

GRAFICO 4.6 Tiempo Óptimo de Coagulación, Turbiedad 2520 NTU ................................. 68

GRAFICO 4.7 Dosis Óptima de Coagulante, Turbiedad 5940 NTU ...................................... 69

GRAFICO 4.8 Tiempo Óptimo de Coagulación, Turbiedad 5940 NTU ................................. 69

GRAFICO 4.9 Remoción de Sedimentos en función de la Turbiedad .................................... 71

GRAFICO 4.10 Remoción de Sedimentos en función del Volumen de Lodos....................... 71

GRAFICO 4.11 Sedimentación sin coagulante, turbiedad 2520 NTU .................................... 77

GRAFICO 4.12 Sedimentación sin coagulante, turbiedad 5940 NTU ................................... 78

GRAFICO 4.13 Sedimentación, Turbiedad 2520 NTU........................................................... 80

GRAFICO 4.14 Sedimentación, Turbiedad 5940 NTU........................................................... 81

GRAFICO 4.15 Prueba de Velocidad de Sedimentación sin aplicar coagulante .................... 83

GRAFICO 4.16 Pruebas de Velocidad de Sedimentación con aplicación de coagulante ....... 85

GRAFICO 5.1 Perfil Hidráulico, Línea de Conducción .......................................................... 93

GRAFICO 5.2 Dimensionamiento, Velocidad de Sedimentación......................................... 100

GRAFICO 5.3 Dimensionado, Volumen ............................................................................... 101

GRAFICO 5.4 Dimensionado, Carga Superficial.................................................................. 101

GRAFICO 5.5 Dimensionado, Tiempo de Retención ........................................................... 102

GRAFICO 5.6 Vertedero Rectangular con contracciones, Corte típico ................................ 103

GRAFICO 5.7 Canal de Conducción, Corte Típico .............................................................. 105

GRAFICO 5.8 Pre Sedimentador, Planta y corte típico ........................................................ 106

GRAFICO 5.9 Pantalla Difusora ........................................................................................... 110

GRAFICO 5.10 Canal de entrada a la Zona de Sedimentación, Corte típico ........................ 114

xv

GRAFICO 5.11 Canal de Salida de la Zona de Sedimentación, Corte típico ....................... 116

GRAFICO 6.1 Capacidad Física de la Planta ........................................................................ 118

GRAFICO 6.2 Volumen de Lodos ........................................................................................ 122

xvi

LISTA DE ECUACIONES

ECUACIÓN 3-1 Gradiente de Velocidad en Mezcla Rápida .................................................. 33

ECUACIÓN 3-2 Gradiente de Velocidad Compuerta Sedimentador ...................................... 42

ECUACIÓN 3-3 Velocidad de Lavado Filtros ........................................................................ 48

ECUACIÓN 5-1 Caudal, Vertedero Rectangular con Contracciones ................................... 103

ECUACIÓN 5-2 Ancho Cámara de Entrada ......................................................................... 104

ECUACIÓN 5-3 Ecuación de Continuidad ........................................................................... 105

ECUACIÓN 5-4 Ecuación de Manning ................................................................................ 105

ECUACIÓN 5-5 Ecuación de Continuidad ........................................................................... 107

ECUACIÓN 5-6 Longitud zona de sedimentación ............................................................... 107

ECUACIÓN 5-7 Volumen Útil del Módulo .......................................................................... 108

ECUACIÓN 5-8 Carga Superficial ....................................................................................... 109

ECUACIÓN 5-9 Tiempo de Retención ................................................................................. 109

ECUACIÓN 5-10 Ecuación de Francis ................................................................................. 110

ECUACIÓN 5-11 Área de orificios ....................................................................................... 110

ECUACIÓN 5-12 Área de orificio ........................................................................................ 111

ECUACIÓN 5-13 Número de orificios ................................................................................. 111

ECUACIÓN 5-14 Altura pantalla con orificios ..................................................................... 112

ECUACIÓN 5-15 Espaciamiento entre filas ......................................................................... 112

ECUACIÓN 5-16 Espaciamiento entre columnas ................................................................. 113

ECUACIÓN 5-17 Sección conducto evacuación de lodos .................................................... 113

ECUACIÓN 5-18 Tiempo de Vaciado .................................................................................. 113

ECUACIÓN 5-19 Ecuación de Continuidad ......................................................................... 114

ECUACIÓN 5-20 Ecuación de Continuidad ......................................................................... 116

ECUACIÓN 5-21 Ecuación de Francis ................................................................................. 117

xvii

LISTA DE ANEXOS

ANEXO 1. REGISTRO DE CAUDALES

ANEXO 2. PRUEBAS CON TRAZADORES

ANEXO 3. PRUEBAS DE TRATABILIDAD

ANEXO 4. ENSAYO DE GRANULOMETRÍA

ANEXO 5. PLANOS

xviii

TEMA: Diseño del Pre – Sedimentador de La Planta de Tratamiento de Agua, en el Cantón

Santo Domingo de los Colorados.

Autor: Marco Paul Feijoo Romero


RESUMEN

El presente Estudio Técnico tiene como objetivo fundamental el pre diseño del Pre

Sedimentador para la Planta de Tratamiento de Agua Potable del cantón Santo Domingo de

los Colorados, cuya administración y operación está a cargo de la Empresa Pública Municipal

de Agua Potable y Alcantarillado de Santo Domingo. En temporada invernal el agua del Río

Lelia presenta turbiedades muy altas, también a la zona climática lluviosa y tropical en la que

se encuentra, lo cual ocasiona que la captación presente deficiencias al igual que los procesos

de tratamiento, el Pre-Sedimentador tiene como objetivo remover sólidos sedimentables y

material flotante para disminuir la concentración de solidos suspendidos y al mismo tiempo

también la turbiedad, al ingreso de la Planta de Tratamiento. Como base para realizar el pre

diseño del Pre Sedimentador, se realizará la descripción actual de la captación y los procesos

que conforman el tratamiento, empleando criterios de diseño hidráulicos – sanitarios, los

cálculos realizados se han efectuado para la evaluación de los procesos que conforman el

Tratamiento y para el dimensionado del Pre Sedimentador. Bajo este contexto, con la

realización de este estudio técnico se conseguirá, que la EPMAPA-SD tenga una base para

los estudios del Pre-Sedimentador y a su vez formular recomendaciones adecuadas que

deberán tomarse para mejorar la calidad del agua cruda que es tratada, optimizar y/o

rehabilitar la Planta de Tratamiento.

PALABRAS CLAVE: PRE SEDIMENTADOR / AGUA POTABLE / CAPTACIÓN /

PLANTA DE TRATAMIENTO / SANTO DOMINGO DE LOS COLORADOS /

EVALUACION DE PLANTAS DE AGUA POTABLE.

xix

THEME: Design of the Pre - Settler of the Water Treatment Plant, in Santo Domingo de los

Colorados Canton.

Author: Marco Paul Feijoo Romero


SUMMARY

The present Technical Study has as main objective the pre design from this settler for

the Drinking Water Treatment Plant in Santo Domingo de los Colorados Canton, whose

administration and operation is in charge about the Municipal Public Water and Sewerage

Company in Santo Domingo. In the winter season the water from the Lelia River presents

very high turbidities, also to the tropical and rainy climatic zone in which it is located, which

causes that the catchment present deficiencies as well as the treatment processes, the Pre-

Settler has as objective remove settling solids and floating material to reduce the

concentration of suspended solids and, at the same time, turbidity, at the entrance of the

Treatment Plant. As a basis for the pre-design of the Pre Settler, the current description of the

catchment and the processes that make up the treatment will be carried out, using hydraulic

design criteria - sanitary, the calculations made have been made for the evaluation of the

processes that make up the Treatment and for the sizing of the Pre Settler. In this context,

with the completion of this technical study, the EPMAPA-SD will have a basis for the studies

from the Pre-Settler and at the same time formulate adequate recommendations that should be

taken to improve the quality of the raw water that is treated, optimize and/or rehabilitate the

Treatment Plant.

KEYWORDS: PRE SEDIMENTADOR / POTABLE WATER / CAPTATION /

TREATMENT PLANT / SANTO DOMINGO DE LOS COLORADOS / EVALUATION OF

DRINKING WATER PLANTS.

1

CAPÍTULO I

1. GENERALIDADES

1.1. ANTECEDENTES

El proyecto se realiza en la ciudad de Santo Domingo de los Colorados, en la Planta

de Tratamiento de Agua Potable, la administración y operación se encuentra a cargo de la

Empresa Pública Municipal de Agua Potable y Alcantarillado de Santo Domingo.

El proceso de tratamiento empieza en la captación del agua cruda en el Río Lelia,

posteriormente el agua captada es transportada mediante dos líneas de conducción hasta la

Planta de Tratamiento en una longitud aproximada de 12 Km y una diferencia de altitud de 70

m, se encuentra ubicada en el Km 7 de la vía Santo Domingo – Aloag. En la actualidad el

tratamiento se realiza mediante tres Plantas:

Convencional (PT1), esta planta fue construida en el año 1976.

Semiautomática (PT2), esta planta fue construida en el año 2005.

Modular (PT3), esta planta fue construida en el año 1999 y fue repotenciada en

el año 2014.

En temporada invernal el agua del Río Lelia presenta turbiedades muy altas, también a

la zona climática lluviosa y tropical en la que se encuentra, lo cual ocasiona que la captación

presente deficiencias al igual que las Plantas de Tratamiento.

Como base para realizar el pre diseño del Pre Sedimentador, se realizará la

descripción actual de la captación y los procesos que conforman el tratamiento, empleando

criterios de diseño hidráulicos – sanitarios se realizará a evaluación de los procesos de

tratamiento.

El Pre-Sedimentador es una estructura auxiliar que precede a la Planta de

Tratamiento, tiene como objetivo remover sólidos en suspensión y material flotante para

disminuir la concentración de solidos suspendidos y al mismo tiempo también la turbiedad, al

ingreso de la Planta de Tratamiento.

2

FIGURA 1.1 Planta de Tratamiento de Agua Potable de Santo Domingo

Fuente: Autor. (2016)

1.2. OBJETIVOS

1.2.1. Objetivo General

Realizar el pre diseño Hidráulico - Sanitario del Pre Sedimentador, para la Planta de

Tratamiento de Agua Potable del cantón Santo Domingo de los Tsáchilas.

1.2.2. Objetivos Específicos

Determinar la calidad del agua cruda que es tratada en la Planta de Tratamiento de

Agua Potable.

Determinar la situación actual de los procesos que conforman la Planta de

Tratamiento de Agua Potable.

Evaluar o diagnosticar los procesos que conforman la Planta de Tratamiento de Agua

Potable.

Formular las recomendaciones adecuadas para que la EPMAPA-SD emprenda

acciones de optimización y/o rehabilitación en la Planta de Tratamiento.

1.3. JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO

La Planta de Tratamiento de Agua Potable de la ciudad de Santo Domingo, presenta

inconvenientes, los cuales están motivando que el tratamiento y abastecimiento de este

3

líquido vital sea deficiente, aspectos como calidad, cantidad, continuidad, presiones, entre

otros.

En temporada invernal el agua del Río Lelia presenta turbiedades muy altas, lo cual

ocasiona que la captación presente deficiencias al igual que los procesos de tratamiento, el

Pre-Sedimentador tiene como objetivo remover sólidos sedimentables y material flotante para

disminuir la concentración de sólidos suspendidos y al mismo tiempo también la turbiedad, al

ingreso de la Planta de Tratamiento.

La situación anotada justifica la necesidad de ejecutar el estudio técnico: PRE

DISEÑO DEL PRE – SEDIMENTADOR DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE

AGUA, EN EL CANTÓN SANTO DOMINGO DE LOS COLORADOS, de forma

prioritaria.

Bajo este contexto, con la realización de este estudio técnico se conseguirá, que la

EPMAPA SD tenga una base para los estudios del Pre-Sedimentador y a su vez conocer las

acciones que deberán tomarse para mejorar la calidad del agua cruda que es tratada.

1.4. PROBLEMATIZACIÓN

¿Qué beneficios se conseguirán a través del pre diseño del Pre Sedimentador en la

Planta de Tratamiento de Agua Potable para la ciudad de Santo Domingo?

1.5. ALCANCE

El alcance del proyecto consiste en la realización del pre diseño hidráulico – sanitario

del Pre Sedimentador para la Planta de Tratamiento de Agua Potable de Santo Domingo.

Como base para el pre diseño del Pre Sedimentador, se realizará la descripción y evaluación

únicamente de la Planta Convencional (PT1), debido a su antigüedad presenta deficiencias

considerables, razón por la cual se necesita optimizar y/o rehabilitar.

1.6. HIPÓTESIS

Mediante el pre diseño del Pre Sedimentador en la Planta de Tratamiento de Agua

Potable para la ciudad de Santo Domingo, aporta soluciones para optimizar eficientemente

los procesos de tratamiento, lo cual influye directamente en mejorar la calidad de vida de sus

habitantes.

4

1.7. UBICACIÓN Y LOCALIZACIÓN DEL ESTUDIO

1.7.1. Geográfica

El presente estudio técnico está ubicado en el cantón Santo Domingo de los

Colorados, perteneciente a la provincia Santo Domingo de los Tsáchilas, es el sector

geográfico donde convergen las provincias de Esmeradas, Manabí, Guayas, Los Ríos y

Cotopaxi, a una altura que va desde 120 m.s.n.m. hasta los 3020 m.s.n.m.

Los límites de la provincia son:

Norte: Provincias de Pichincha y Esmeraldas.

Sur: Provincias de Los Ríos y Cotopaxi.

Este: Provincia de Pichincha

Oeste: Provincia de Manabí

FIGURA 1.2 Mapa Geográfico, Santo Domingo de los Tsáchilas

Fuente: Wikipedia Commons. (2011)

5

La ciudad de Santo Domingo de los Colorados, tiene un área de 7.389,6 Ha.

Geográficamente está ubicada en las coordenadas:

Longitud: 78°40’ este a 79°50’ oeste

Latitud: 0°40’ norte a 1°0’5” sur1

Los Límites cantonales son:

Norte: Cantones Puerto Quito, Pedro Vicente Maldonado, San Miguel de los Bancos

(Provincia de Pichincha) y Cantón La Concordia (Provincia de los Tsáchilas)

Sur: Cantones Valencia y Buena Fe (Provincia de Los Ríos)

Este: Cantones Quito DM y Mejía (Provincia de Pichincha), y Cantones: Sigchos y La Maná

(Provincia de Cotopaxi)

Oeste: Cantón El Carmen (Provincia de Manabí)

FIGURA 1.3. División político administrativa según el Cantón

Fuente: PDOT-SD. (2015)

La provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas consta de dos cantones, Santo

Domingo y La Concordia.

1 Plan de Desarrollo y Ordenamiento Territorial de Santo Domingo. (2015). (pág. 53)

6

Parroquias rurales según el cantón son las siguientes:

San José de Alluriquín, Luz de América, Puerto Limón, San Jacinto del Búa, Valle

Hermoso, Santa María del Toachi, El Esfuerzo y Santo Domingo (ciudad).

Parroquias urbanas según la Ciudad son las siguientes:

Santo Domingo, Chigüilpe, Rio Verde, Bombolí, Zaracay, Abraham Calazacón y Rio

Toachi

FIGURA 1.4. Parroquias Urbanas, Santo Domingo de los Colorados


1.7.2. Demografía

La provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas, según datos obtenidos mediante

proyecciones poblacionales al año 2016, corresponde a una población aproximada de 426.910

habitantes.2

La Población Económicamente Activa es de 285.193 personas, los porcentajes de

quienes se encuentran en desempleo han experimentado un descenso durante estos últimos

años al pasar del 6.2% en el 2010 al 4% en el 2013. De la misma manera el subempleo pasa

del 60.8% en el 2010 al 57.9% en el 2013 y finalmente el nivel de ocupación pasa del 33% en

2 INEC Censo 2010, Proyecciones Poblacionales 2016.

7

el 2010 al 37.9% en el 2013. Adicionalmente, la población económicamente activa el mayor

número corresponde a hombres con 99.244 y mujeres el 50.907.3

GRAFICO 1.1. PEA por sector en el Cantón


1.7.3. Clima

La ciudad de Santo Domingo se encuentra en una zona climática tropical húmeda,

presenta una temperatura que oscila entre 18 °C a 26 °C.

FIGURA 1.5. Variaciones de Temperatura



8

Las precipitaciones mínimas se producen entre los meses de enero a abril, y las

máximas se producen entre los meses de julio y agosto, estas precipitaciones oscilan entre

2.280 mm y 3.500 mm, tiene una media de 9,4 meses es igual a 287 días de lluvias.

FIGURA 1.6. Tendencias anuales de precipitación


La humedad relativa registra periodos de humedad bajos entre los meses de febrero y

marzo con menos de 88.5 %, periodos máximos entre los meses de Septiembre y Octubre en

91 %, el promedio anual de esta humedad se registra en un 90 %.4

1.7.4. Hidrología

Santo Domingo está conformado por varios ríos, esteros y vertientes. Santo Domingo

está rodeado por tres ríos importantes, el Río Toachi al Norte, Río Verde al Sur y Río el Poste

al Oeste. Además, es atravesado por el centro de la ciudad por el Río Pove hacia donde se

descargan las aguas servidas de la ciudad.


9

FIGURA 1.7. Recursos Hídricos, Sub Cuencas y Micro Cuencas


Fuera del casco urbano se encuentran varios ríos, como el Río Chila Chico, Río Chila

Grande, Río Verde, Río Pupusa, Río Nila, Río Peripa, Río El Pózo, Río Chigüilpe y algunos

esteros como el Estero Capiro, Estero Narváez, Estero Chila grande y el Río Cheche. 5

1.8. MARCO LEGAL Y CONSTITUCIONAL

1.8.1. Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108

Esta norma establece los requisitos que se deben cumplir en el agua potable para

consumo humano.6

1.8.2. Texto Unificado de Legislación Secundaria de Ministerio de Ambiente, Libro Vi.

de la Calidad Ambiental

Libro VI. Acuerdo ministerial No. 061, R.O. Edición Especial No. 316 del lunes 4 de

mayo de 2015; se describen procedimientos, regula actividades, responsabilidades

ambientales que están relacionados con el Estudio Técnico presente.

De la Calidad Ambiental, Título I Disposiciones Preliminares:


6 NTE INEN 1108 Quinta Versión 2014 – 01 Agua Potable

10

Art. 1 Ámbito.- El presente Libro establece los procedimientos y regula las

actividades y responsabilidades públicas y privadas en materia de calidad ambiental. Se

entiende por calidad ambiental al conjunto de características del ambiente y la naturaleza que

incluye el aire, el agua, el suelo y la biodiversidad, en relación a la ausencia o presencia de

agentes nocivos que puedan afectar al mantenimiento y regeneración de los ciclos vitales,

estructura, funciones y procesos evolutivos de la naturaleza.

Título II Rectoría y atribuciones en Calidad Ambiental:

Art. 4 Rectoría.- El Ministerio del Ambiente ejerce las potestades de Autoridad

Ambiental Nacional y como tal ejerce la rectoría del Sistema Nacional Descentralizado de

Gestión Ambiental, del Sistema Único de Manejo Ambiental y sus instrumentos, en los

términos establecidos en la Constitución, la legislación ambiental, las normas contenidas en

este Libro y demás normativa secundaria de aplicación.

Título III Del Sistema Único de Manejo Ambiental, Capítulo I Régimen Institucional:

Art. 6 Obligaciones Generales.- Toda obra, actividad o proyecto nuevo y toda

ampliación o modificación de los mismos que pueda causar impacto ambiental, deberá

someterse al Sistema Único de Manejo Ambiental, de acuerdo con lo que establece la

legislación aplicable, este Libro y la normativa administrativa y técnica expedida para el

efecto.

Título III Del Sistema Único de Manejo Ambiental, Capítulo III De la Regularización

Ambiental:

Art. 21 Objetivo general.- Autorizar la ejecución de los proyectos, obras o

actividades públicas, privadas y mixtas, en función de las características particulares de éstos

y de la magnitud de los impactos y riesgos ambientales.

Título III Del Sistema Único de Manejo Ambiental, Capítulo IV De los Estudios

Ambientales:

Art. 27 Objetivo.- Los estudios ambientales sirven para garantizar una adecuada y

fundamentada predicción, identificación, e interpretación de los impactos ambientales de los

proyectos, obras o actividades existentes y por desarrollarse en el país, así como la idoneidad

técnica de las medidas de control para la gestión de sus impactos ambientales y sus riesgos; el

estudio ambiental debe ser realizado de manera técnica, y en función del alcance y la

11

profundidad del proyecto, obra o actividad, acorde a los requerimientos previstos en la

normativa ambiental aplicable.7

1.8.3. Constitución de la República del Ecuador

Según los artículos establecidos en la Constitución de la República del Ecuador,

publicada en el Registro Oficial N° 449 el 20 de octubre de 2008. En el Título II Derechos,

Capitulo II Derechos del Buen Vivir, Sección I Agua y Alimentación, contiene los siguientes

artículos que son relacionados con el presente Estudio Técnico:

Art. 12.- El derecho humano al agua es fundamental e irrenunciable. El agua

constituye patrimonio nacional estratégico de uso público, inalienable, imprescriptible,

inembargable y esencial para la vida.

Lo establecido en el Título VII Régimen del Buen Vivir, Capitulo II Biodiversidad y

Recursos Naturales, Sección I Naturaleza y Ambiente, contiene los siguientes artículos:

Art. 395.- La Constitución reconoce los siguientes principios ambientales:

1. El Estado garantizará un modelo sustentable de desarrollo, ambientalmente

equilibrado y respetuoso de la diversidad cultural, que conserve la biodiversidad y la

capacidad de regeneración natural de los ecosistemas, y asegure la satisfacción de las

necesidades de las generaciones presentes y futuras.

2. Las políticas de gestión ambiental se aplicarán de manera transversal y serán de

obligatorio cumplimiento por parte del Estado en todos sus niveles y por todas las personas

naturales o jurídicas en el territorio nacional.

3. El Estado garantizará la participación activa y permanente de las personas,

comunidades, pueblos y nacionalidades afectadas, en la planificación, ejecución y control de

toda actividad que genere impactos ambientales.

4. En caso de duda sobre el alcance de las disposiciones legales en materia ambiental,

éstas se aplicarán en el sentido más favorable a la protección de la naturaleza.

Lo establecido en el Título VII Régimen del Buen Vivir, Capitulo II Biodiversidad y

Recursos Naturales, Sección VI Agua, contiene los siguientes artículos:

7 Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundaria. Libro VI de la Calidad Ambiental. (2015)

12

Art. 411.- El Estado garantizará la conservación, recuperación y manejo integral de

los recursos hídricos, cuencas hidrográficas y caudales ecológicos asociados al ciclo

hidrológico. Se regulará toda actividad que pueda afectar la calidad y cantidad de agua, y el

equilibrio de los ecosistemas, en especial en las fuentes y zonas de recarga de agua. La

sustentabilidad de los ecosistemas y el consumo humano serán prioritarios en el uso y

aprovechamiento del agua.

Art. 412.- La autoridad a cargo de la gestión del agua será responsable de su

planificación, regulación y control. Esta autoridad cooperará y se coordinará con la que tenga

a su cargo la gestión ambiental para garantizar el manejo del agua con un enfoque eco

sistémico.8

1.8.4. Plan Nacional del Buen Vivir

El presente Estudio Técnico cumplirá con los objetivos planteados del Plan Nacional

del Buen Vivir 2013 – 2017, aprobado el 22 de septiembre de 2017, mediante resolución No.

CNP-003-2017.

Objetivo 1: Garantizar una vida digna con iguales oportunidades para todas las

personas

1.8 Garantizar el acceso a una vivienda adecuada y digna, con pertinencia cultural y a

un entorno seguro, que incluya la provisión y calidad de los bienes y servicios públicos

vinculados al hábitat: suelo, energía, movilidad, transporte, agua y saneamiento, calidad

ambiental, espacio público seguro y recreación.

Objetivo 3: Garantizar los derechos de la naturaleza para las actuales y futuras

generaciones

3.3 Precautelar el cuidado del patrimonio natural y la vida humana por sobre el uso y

aprovechamiento de recursos naturales no renovables.

3.7 Incentivar la producción y consumo ambientalmente responsable, con base en los

principios de la economía circular y bio-economía, fomentando el reciclaje y combatiendo la

obsolescencia programada.9

8 Constitución de la República del Ecuador, 2008.

9 Plan Nacional del Buen Vivir (2017-2021)

13

1.8.5. Ley de Gestión Ambiental

La Ley de Gestión Ambiental establece como instancia rectora, coordinadora y

reguladora, al Ministerio del Ambiente, publicada en el Registro Oficial No. 245 del 30 de

julio de 1999.

Art. 19 al Art. 27 Título III Instrumentos de Gestión Ambiental, Capítulo II, Está

definida la normativa que se debe cumplir para la Evaluación de Impacto Ambiental y del

Control Ambiental.10

1.8.6. Ley Orgánica del Sistema Nacional de Salud

Ley Orgánica de la Salud, Registro Oficial Suplemento 423 de 22 de diciembre de

2006, presenta las siguientes disposiciones relativas al agua potable como las siguientes:

Art. 7. Capítulo III, Derechos y deberes de las personas y del Estado en relación con

la salud: Toda persona, sin discriminación por motivo alguno, tiene en relación a la salud. El

derecho que tienen las personas a vivir en un ambiente sano, ecológicamente equilibrado y

libre de contaminación.

Art. 96. Capítulo I, Del agua para consumo humano: Declárese la prioridad nacional y

de utilidad pública, el agua para consumo humano. Es obligación del Estado, por medio de

las municipalidades, proveer a la población de agua potable de calidad, apta para el consumo

humano.11

10 Ley de Gestión Ambiental, Título III Capítulo II

11 Ley Orgánica de Salud (2006)

14

CAPÍTULO II

2. DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN ACTUAL DE LA CAPTACIÓN Y DE LOS

PROCESOS DE TRATAMIENTO.

Con el objetivo de realizar la descripción de los procesos unitarios que se encuentran

involucrados en la planta de tratamiento, se realizó las siguientes actividades:

Inspecciones y recorridos en la planta y captación de agua cruda.

Entrevistas y recorrido con los responsables de la operación de la planta.

Levantamiento de información de los procesos de la planta.

El agua cruda ingresa a una Cámara de Entrada donde el caudal puede ser regulado

por una válvula de compuerta de 500 mm de diámetro, luego ingresan dos tuberías de tipo

PVC y Hierro Dúctil por la parte inferior a un cajón de entrada de flujo ascendente, donde se

rompe la presión de llegada. Se dispone de una válvula de compuerta para desagüe de 350

mm de diámetro que permite a los operadores disminuir el caudal de ingreso a la planta.

FIGURA 2.1 Cámara de Entrada


Para la medición del caudal de ingreso se dispone de un vertedero triangular, este dato

se obtiene en función de la altura que alcanza el nivel de agua que se mide mediante un

piezómetro y una regla colocada a un costado del vertedero.

15

FIGURA 2.2 Medición de Caudales (Vertedero Triangular)


Levantamiento de Información

Para el análisis de caudales únicamente se contó con la información del periodo Junio

del 2016 a Mayo del 201712, que consiste en el registro de caudales puntuales con lecturas

tomadas cada dos horas y que se registran físicamente en un formulario y luego son

ingresados a un archivo digital.

Mediante la información del Anexo 1, se ha realizado el siguiente resumen:

TABLA 2.1 Registro de Caudales

Qmin Qmax Qprom Qmin Qmax Qprom

(l/s) (l/s) (l/s) (l/s) (l/s) (l/s)

JUN 329 395 362 285 388 337

JUL 335 466 401 302 496 399

AGO 365 540 453 331 542 437

SEP 352 532 442 326 534 430

OCT 360 562 461 337 551 444

NOV 376 589 483 368 570 469

DIC 363 550 456 353 572 463

ENE 271 501 386 264 484 374

FEB 302 473 388 282 461 371

MAR 308 462 385 284 448 366

ABR 187 502 345 177 426 302

MAY 321 366 343 261 342 302

484 742 613 446 727 587TOTAL

PLANTA DE TRATAMIENTO N°1 (CONVENCIONAL )

PERIODO

AÑO MES

2017

Qentrada Qtratado

2016


12 Anexo 1: Registro de Caudales

16

Analizando los datos disponibles de caudales de ingreso (entrada) y salida (tratado) de

la planta de tratamiento, se tiene los siguientes resultados: para los caudales de entrada un

mínimo de 484 l/s, un máximo de 742 l/s y un caudal promedio de 613 l/s; para los caudales

tratados o de salida de la planta, se tiene un mínimo de 446 l/s, un máximo de 727 l/s y un

caudal promedio de 587 l/s, cabe mencionar que estos resultados corresponden para el

periodo junio 2016 a mayo 2017.

En el estudio se evidenció que el “cero” de la regleta donde se realizan las mediciones

está mal encerado debido a que el punto de medición del piezómetro está mal ubicado

respecto de la altura del vertedero triangular que se encuentra en el cajón de entrada, pues no

cumple con la distancia mínima recomendada de 1 m más atrás del vertedero, lo que ocasiona

errores en las lecturas de altura de agua sobre el vertedero y por consiguiente errados valores

de caudal.

Los operadores realizan la medición de las alturas de agua en cada uno de los ocho

vertederos a la salida de los filtros con lo cual mediante tablas obtienen el caudal de cada

filtro y por sumatoria obtienen el caudal total que lo registran como caudal de salida de la

Planta y a este valor le suman un valor constante de 10 l/s, este valor se justifica a las

pérdidas que se producen en todo el trayecto del tratamiento (mezcla rápida, floculación,

sedimentación, filtración).

A continuación, se presentan las regulaciones de caudal, que evidencian valores de

caudal obtenidos por los operadores de EPMAPA-SD (Qa) y por el Autor (Qb), el objetivo de

estas regulaciones de caudal corresponde a identificar si los datos son correctos.

TABLA 2.2 Regulaciones de Caudal

h vert Qa h vert Qb

(cm) (l/s) (cm) (l/s) (l/s) (%)

5/2/2017 10h30 50,00 249,26 42,00 161,19 88,06 35%

6/3/2017 13h00 61,70 421,63 56,90 344,35 77,28 18%

16/4/2017 12h00 63,50 453,06 58,40 367,49 85,56 19%

15/4/2017 12h00 66,50 508,48 62,00 426,77 81,70 16%

AUTOR

FECHA HORAQa-Qb Qa-Qb

EPMAPA-SD


En la tabla 2.2, se observa que existe una diferencia de aproximadamente 80 l/s, esto

se debe a que en el vertedero, el cero de la regleta está mal encerado, estas deficiencias

provocan pérdidas económicas al enviar al alcantarillado, agua a la que se ha dosificado

químicos, genera incertidumbre en la determinación de los caudales realmente entregados a la

17

distribución pues no se tiene cuantificado los desagües provocados, en este sentido los

registros de caudales y volúmenes entregados no son confiables.

2.1. CAPTACIÓN

La captación del agua cruda se realiza en el Río Lelia en la cota correspondiente a 720

m.s.n.m. donde se ha construido un azud transversalmente al Río el mismo que permite la

captación lateral con rejilla, ubicada a un metro del lecho del Río, el agua captada circula por

un canal que ingresa a dos desarenadores de tipo convencional, cada uno con un área de

sedimentación de 110 m².

FIGURA 2.3 Captación Río Lelia (Toma Lateral)


FIGURA 2.4 Captación Río Lelia


18

FIGURA 2.5 Captación, Desarenadores


En la figura 2.5 se observa como los desarenadores en temporada invernal no pueden

procesar el agua cruda que es captada, debido a que se presenta la acumulación excesiva de

lodos, también el arrastre de piedras, palos, entre otros.

En la figura 2.6, se observa la ubicación de la Captación y la Planta de Tratamiento

respecto de la ciudad de Santo Domingo de los Colorados:

FIGURA 2.6 Ubicación de Captación y Planta de Tratamiento

Fuente: EPMAPA-SD (2015)

En el año 2003 se instaló la tubería de PVC de 630 mm de diámetro, 12 km de

longitud, desde la captación del Lelia hasta la planta para transportar 450 l/s, esta línea tiene

dos válvulas de regulación de caudal, una a la salida de la captación y otra al ingreso a la

planta.

19

En el año 2013, y 2014, se instaló una línea de 730 mm de diámetro en hierro dúctil,

con una capacidad de conducción de 800 l/s.

Se tiene una cámara de válvulas que permite la salida de dos líneas de conducción

hacia la planta de tratamiento en una diferencia de altitud de 70 m y una longitud aproximada

de 12 Km para las dos. Las líneas tienen las siguientes características:

TABLA 2.3 Tubería de Ingreso a la Planta de Tratamiento

Diámetro Caudal

(mm) (l/s)

PVC 630 470

HIERRO

DÚCTIL730 800

Material


En la figura 2.7 se observa la distribución de las dos tuberías de ingreso que conducen

el agua cruda a la Planta de Tratamiento desde la captación:

FIGURA 2.7 Diagrama Unifilar (Tuberías de Ingreso a la Planta de Tratamiento)


20

2.2. MEZCLA RÁPIDA

El canal de mezcla rápida tiene las siguientes dimensiones, 13.80 m de longitud, 1.00

m de alto y 0.50 m de ancho, en este se ubican dos resaltos de agua que permiten la

aplicación del modificador de pH (cal), coagulante y polímero más adelante. Luego del canal

de mezcla rápida el agua coagulada es llevada hasta el ingreso del floculador.

La planta se la hace trabajar por sobre su capacidad máxima de 300 l/s, llegando a

tratarse hasta caudales de 480 l/s, razón por la cual se producen desbordes de agua coagulada

desde el canal de mezcla rápida hacia el floculador, para evitar el desborde los operadores

colocan bloques en las paredes del canal, así se observan fuertes cambios en la velocidad de

flujo en el tramo comprendido entre la aplicación del coagulante y la entrada al floculador,

perjudiciales para la formación del microflóculo.

FIGURA 2.8 Mezcla Rápida, Dosificación Coagulante


FIGURA 2.9 Canal de Mezcla Rápida


21

2.2.1. Dosificación de Químicos

La aplicación del coagulante se lo realiza, sin dilución previa en el segundo resalto del

canal de mezcla rápida y se lo aplica en forma de chorro directamente con manguera, desde

los contenedores de PAC en el canal de mezcla rápida. El punto de aplicación del floculante

se realiza directamente, aproximadamente al finalizar el primer tramo del floculador.

FIGURA 2.10 Aplicación de Coagulante


Para el tratamiento del agua cruda se emplean los siguientes insumos:

Coagulante: Policloruro de aluminio (PAC).

Floculante: Polyacrylamida (Riandi); floculante aniónico, Polichem PX.

Actualmente solo está operativo un tanque de preparación de polímero, los demás

equipos e instalaciones están obsoletas.

FIGURA 2.11 Área Dosificación de Químicos


22

2.2.2. Canal de Filtración Directa

La Planta dispone de un canal para filtración directa de 28.3 m largo y 0.50 m de

ancho, mediante una compuerta de cierre manual, permite el paso del agua del canal de

mezcla rápida directamente a los filtros, sin pasar por el proceso de floculación y

sedimentación.

FIGURA 2.12 Canal de Filtración Directa


Este canal de acuerdo a referencias de los operadores funcionó anteriormente por

mantenimiento del floculador, actualmente la compuerta de entrada se encuentra en mal

estado y presenta un lado de su estructura fracturada.

FIGURA 2.13 Compuerta Canal de Filtración Directa


23

2.3. FLOCULACIÓN

El agua coagulada ingresa a un floculador hidráulico de flujo horizontal de 26.85 m de

largo, 18.85 m de ancho promedio y 1.42 m de altura para un volumen de 718.7 m³, que

dispone de tres tramos que generan diferentes gradientes de velocidad. Existe una compuerta

de accionamiento manual que permite el ingreso o corte de agua a la unidad.

FIGURA 2.14 Floculador


El primer tramo del floculador, tiene 17 canales, de 0.55 m de ancho medio y de 1.45

m de altura media. El segundo tramo tiene 10 canales, de 0.65 m de ancho y de 1.42 m de

altura media. El tercer tramo igualmente tiene 10 canales de 0.75 m de ancho y 1.24 m de

altura. Entre el séptimo y octavo canal del primer tramo, se realiza la aplicación del polímero

(floculante), que igualmente se lo hace con una manguera que viene directamente del tanque

de preparación de polímero.

El floculador dispone de dos válvulas de fondo de 300 mm de diámetro para evacuar

los lodos y agua de la unidad, una ubicada al costado norte del floculador y otra ubicada a la

salida del mismo.

La compuerta de ingreso al floculador debe ser cambiada ésta se encuentra en mal

estado. Cuando la turbiedad del agua cruda es baja, la planta trabaja por sobre su capacidad

máxima de 300 l/s, llegando a tratarse hasta caudales de 480 l/s, por este motivo los canales

del floculador trabajan ahogados, produciéndose fuertes cortocircuitos hidráulicos y

alterándose totalmente su tiempo de detención, funcionamiento y parámetros hidráulicos de la

unidad que afectan a la formación adecuada del floculo.

24

FIGURA 2.15 Canales del Floculador Ahogados


Se observa la presencia de algas en las paredes del floculador y se observa la

acumulación de aproximadamente 0.40 m de lodo (arcilla y limo) en los canales.

FIGURA 2.16 Acumulación de algas y lodos en los Canales del Floculador


2.4. SEDIMENTACIÓN

El agua floculada ingresa por un canal repartidor de 42 m de largo, 0.75 m de ancho y

2.10 m de altura a seis sedimentadores de alta tasa de placas inclinadas, los cuales tienen,

cada uno en planta, 2.30 m de ancho, 14.0 m de largo y 3.5 m de profundidad (sin considerar

la altura para lodos) para un volumen útil de 112.7 m³. El ingreso a cada sedimentador se

realiza por una compuerta de operación manual.

25

FIGURA 2.17 Sedimentadores


A fin de provocar la remoción de los flóculos, cada unidad, dispone de placas

inclinadas de madera, que es lo usual en sedimentadores de alta tasa, de 1.0 m de alto.

FIGURA 2.18 Placas de Madera en los Sedimentadores


El agua sedimentada se recolecta en dos canaletas que disponen de pequeños

vertederos triangulares de 14.00 m de largo y una canaleta transversal de 2.30 m largo y 0.30

m de ancho, para una longitud total de recolección de 32.60 m por cada sedimentador. El

agua sedimentada es recolectada en un canal repartidor transversal a los filtros.

26

Los lodos sedimentados se almacenan en el fondo en una tolva inclinada que permite

el almacenamiento de 48.30 m³ de lodos por cada sedimentador. Cada sedimentador dispone

de una válvula de compuerta de 300 mm de diámetro que permite la purga de lodos

acumulados de cada unidad, el operador tiene que ingresar a una galería subterránea donde se

ubican las válvulas de purga.

FIGURA 2.19 Válvula de Compuerta, purga de Lodos


Las compuertas de ingreso de agua floculada a cada uno de los seis sedimentadores se

encuentran en mal estado, razón por la cual no es factible su apertura o cierre, se encuentran

en una posición de apertura fija.

FIGURA 2.20 Compuertas de entrada a Sedimentadores


27

El agua floculada ingresa y cae en cascada al sedimentador lo que en forma segura

rompe el flóculo formado en el floculador malogrando todo el proceso de tratamiento previo

a la sedimentación y posterior a la misma. El hormigón de la losa de piso que permite la

fijación de la base soporte de las compuertas se encuentra dañado.

Se observa la acumulación excesiva de lodos en los sedimentadores, provocado por la

falta de purgas debido a la elevada turbiedad del agua cruda. La evacuación de los lodos se lo

hace cuando se da mantenimiento a la unidad y sus placas inclinadas. La falta de purgas de

lodos provoca el levantamiento del floculo que sale con el agua a las canaletas de recolección

para luego pasar a los filtros.

2.5. FILTRACIÓN

La planta de tratamiento cuenta con ocho filtros de dimensiones 3.60 m de ancho,

4.50 m de largo y 5.70 m de altura, para un área de 16.2 m² por filtro y de 129.60 m² en total.

FIGURA 2.21 Filtros


El agua que ingresa al filtro atraviesa el lecho filtrante y pasa a una cámara de

recolección a través del fondo falso constituido por vigas de hormigón que disponen de

perforaciones, de esta cámara el agua de cada filtro sale por un vertedero triangular y cae a un

canal de recolección de donde mediante una tubería el agua es llevada a la cisterna de agua

tratada.

Según versiones de los operadores de la Planta, años atrás la capa de arena fue retirada

debido que se presentaban carreras de filtración muy cortas y taponamiento de los filtros,

actualmente solo se observa la capa de grava o capa soporte para el lecho filtrante, en una

altura promedio de 35 a 40 cm.

28

El ingreso y salida del agua de lavado de cada unidad se realiza mediante una

compuerta de doble posición de accionamiento apertura-cierre. Para la recolección del agua

de lavado se tiene una canaleta en U de 0.60 m de ancho y 3.60 m de largo.

FIGURA 2.22 Acumulación de lodos en Filtros


En la figura 2.22, se observa como ingresa el agua a las unidades, debido a las altas

precipitaciones y clima en el que se encuentra, ocasionan que el agua presente turbiedades

bastante elevadas, razón por la cual las unidades no funcionan correctamente.

A pesar de que solo se tiene la capa de grava o capa soporte en todos los filtros, aún

después de lavados, sobre la capa de grava se tiene la presencia de una capa compactada de

lodo (arcilla y limo) de un espesor aproximado de 0.05 a 0.10 m.

FIGURA 2.23 Válvula de Compuerta para desagüe de Filtros


29

Como se indica en la Figura 2.23, para realizar el drenaje total del cajón del filtro,

cada unidad cada unidad dispone de una válvula de compuerta, las mismas que se encuentran

dañadas y no están funcionando correctamente.

Las tapas de las bocas de visita de los filtros, se encuentran corroídas conjuntamente

con las bisagras que se encuentran dañadas.

FIGURA 2.24 Bocas de Visita Filtros


En la galería donde se ubican los vertederos, se han presentado inundaciones, lo que

motivó a cerrar con mampostería, parcialmente las puertas de ingreso a fin de evitar la salida

del agua hacia el exterior. De igual modo se han presentado desbordes en el tanque de agua

tratada.

FIGURA 2.25 Galería de Vertederos Filtros


30

2.6. DESINFECCIÓN

Para la desinfección del agua filtrada se utiliza cloro-gas, para su aplicación se

dispone de un sistema de dosificación que comprende:

Un dosificador de vacío.

Una bomba que lleva agua para el dosificador.

Dos plataformas con sensores de peso y monitores digitales para los contenedores de

cloro y gas.

Un tecle que permite el izado y traslado de los contenedores.

Un colector de gas con tuberías, válvulas y accesorios de conexión a los contenedores.

Una tubería que lleva la solución de cloro y agua al tanque de agua tratada de la

planta.

FIGURA 2.26 Desinfección


El sistema cuenta con dos colectores de gas para dos contenedores, dos reguladores,

dos secadores de gas, un medidor de cloro residual, un sistema de dosificación automática de

cloro-gas, un cambiador automático y un rotámetro manual.

Se tiene un tanque de contacto que interiormente tiene 5.30 m de ancho, una longitud

de 10.65 m y una altura de agua de 3 m, en cuyo interior se tiene tabiques intermedios

formando canales de 0.90 m de ancho, para obtener el tiempo de contacto, a la salida se tiene

un vertedero.

Se observa que las válvulas de extracción de cloro-gas y las válvulas de cierre del

colector de gas presentan marcas de corrosión.

31

El personal de la Planta, opera en forma manual el sistema de cloración, pese a que los

componentes de este sistema permitirían su operación automática. No se cuenta con:

procedimientos, equipos de respiración autónoma, trajes de protección química y kit de

emergencia. La cámara de dosificación de cloro-gas está ventilada naturalmente y cuenta con

un monorriel para el izado de los contenedores de cloro-gas.

No está calibrada la balanza para el pesaje del cloro, existe oxidación en los

accesorios de acero, se requiere de mantenimiento en las tuberías y no existen cuñas para

sujetar o asegurar los cilindros de cloro, lo cual es un peligro en caso de cualquier

movimiento.

Cámara de Bombas y Tanque de Agua Tratada

El agua filtrada se almacena en un tanque que tiene 4.5 m de ancho, 3.6 m de largo y

4.0 m de altura, con capacidad total de 65 m³, en este tanque se realiza la aplicación de la

solución de cloro y agua, mediante una bomba se da el servicio de llenado de tanqueros.

La cámara de bombas está conformada de los siguientes equipos:

Bomba para servicio de tanqueros.

Bomba para el llenado del tanque elevado de servicio interno.

Bomba para la inyección de agua en los dosificadores de cloro-gas.

FIGURA 2.27 Cámara de Bombas


32

CAPÍTULO III

3. EVALUACIÓN DE LOS PROCESOS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO

3.1. MEZCLA RÁPIDA

La mezcla rápida se relaciona a las condiciones de intensidad de agitación (gradiente

de velocidad) y tiempo de retención que debe aplicarse al agua cruda al momento en que se

dosifica el coagulante, a fin de que la coagulación sea óptima de acuerdo al mecanismo de

coagulación predominante.

Por tanto, para que ocurra la reacción inmediata del coagulante con el agua es

necesario que el coagulante se mezcle lo más rápido posible con el agua (menos de 0.1 s), a fin

de provocar la desestabilización del coloide. Para cuando las condiciones del agua sean de

bajas turbiedades y se tenga la coagulación por barrido, la formación del hidróxido se

produce en un rango de 1 a 7 segundos, por tanto no es vital disponer de tiempos de

dispersión muy cortos y altas intensidades de mezcla. 13

Para determinación del comportamiento de la unidad de mezcla rápida se va a analizar

lo siguiente:

Determinación del tiempo de mezcla (tiempo de retención)

Determinación de la intensidad de la mezcla (gradiente de velocidad)

3.1.1. Parámetros Operativos

Los parámetros operativos de la mezcla rápida son la intensidad de agitación

(gradiente de velocidad) aplicada a la masa de agua, cuando esta atraviesa un canal,

compuerta, vertedero, orificio, etc., para dispersar al coagulante y el tiempo durante el cual

debe aplicarse esta agitación al agua.

El tiempo de retención es un parámetro que se determina con el propósito de medir la

rapidez o lentitud con la que ocurren las reacciones, en este caso de la mezcla rápida las

reacciones entre el agua cruda y el coagulante aplicado.

13 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual I: Teoría Tomo I.

Capítulo 5: Mezcla Rápida. pág. 227 (2004)

33

La magnitud de estos parámetros dependerá del tipo de coagulación que se va a

realizar: coagulación por adsorción, o coagulación por barrido.

La planta de tratamiento dispone de un canal de mezcla rápida en el cual se tienen dos

caídas de agua donde se genera un resalto hidráulico que causa un gradiente de velocidad, el

mismo que será evaluado para cada uno.

3.1.2. Gradiente de Velocidad y Tiempo de Retención

La determinación el tiempo real de mezcla rápida, se realizó mediante trazadores, para

ello se aplicó en forma instantánea una solución de cloruro de sodio en el canal de mezcla rápida

y mediante mediciones instantáneas con un conductivimetro.

Mediante cotas (nivelación) se obtuvo las pérdidas de carga, con lo cual y aplicando la

ecuación 3.1, se obtiene los tiempos reales de retención y gradientes de velocidad para los

resaltos No 1 y 2.

ECUACIÓN 3-1 Gradiente de Velocidad en Mezcla Rápida

Dónde:

G = Gradiente de Velocidad (s¯¹)

Ɣ= Peso Específico (kg/m³)

µ= Viscosidad (kg.s/m²)

H = perdida de carga (m)

TR = tiempo real de retención (s)

TABLA 3.1 Gradiente de Velocidad en Resalto 1

CAUDAL (m³/s) 0,39

TEMPERATURA (°C) 20,00

COTA MAYOR AGUA (m) 650,54

COTA MENOR AGUA (m) 650,00

PERDIDA DE CARGA Hf (m) 0,54

TIEMPO DE RETENCIÓN (s) 2,50

GRADIENTE DE VELOCIDAD (s¯¹) 1466,00

DATOS


34

TABLA 3.2 Gradiente de Velocidad en Resalto 2

CAUDAL (m³/s) 0,39


COTA MAYOR AGUA (m) 650,00

COTA MENOR AGUA (m) 649,66

PERDIDA DE CARGA Hf (m) 0,34

TIEMPO DE RETENCIÓN (s) 1,80


DATOS


El tiempo de retención recomendado según bibliografía del CEPIS, para unidades de

mezcla rápida de tipo resalto hidráulico es de 1 a 7 segundos y la gradiente de velocidad es de

≈ 1000 (s¯¹)14, los valores se obtuvieron para un caudal de ingreso de 390 l/s, por tanto para el

caudal máximo de operación de la planta de 300 l/s, es de esperarse perdidas de carga

menores pero que generarían tiempos de retención y gradientes de velocidad dentro de los

rangos recomendados, en conclusión los parámetros hidráulicos de la mezcla rápida de la

planta no tienen observaciones.

3.1.3. Análisis de Resultados

Debe instalarse adecuadamente el piezómetro en el vertedero de la cámara de entrada,

con el fin de registrar alturas correctas con las que se obtiene el caudal de entrada.

Debe adecuarse una línea de agua de 12 mm de diámetro que permita aplicar un flujo

continuo de agua sobre la canaleta transversal a fin de que el coagulante sea

uniformemente diluido, antes de su aplicación al agua cruda.

El punto de aplicación del coagulante debe estar ubicado sobre la cresta del segundo

resalto hidráulico del canal de mezcla rápida, esto a fin de garantizar la adecuada mezcla

del coagulante.

Debe elevarse las paredes del canal de mezcla rápida en 0.25 m a fin de evitar los

desbordes de agua coagulada, la longitud de este canal es de 13.80 m.

A fin de que se pueda operar con filtración directa se debe reparar o cambiar la

compuerta de ingreso al canal de mezcla rápida.

14 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual III: Evaluación de

plantas de tecnología apropiada. Capítulo 2: Análisis de flujos y factores que determinan los periodos de

retención. pág. 111 (2005)

35

Se debe habilitar el canal de filtración directa, a fin de que el agua coagulada llegue hasta

los filtros directamente, se deben corregir las fallas que presenta en su estructura e

implementar una tubería de purga y drenaje con su respectiva válvula de compuerta.

3.2. FLOCULACIÓN

El proceso unitario de floculación tiene como finalidad favorecer la aglomeración de

las partículas coaguladas para formar flóculos. En este proceso una vez desestabilizados los

coloides (coagulación), se aplica una agitación prolongada (mezcla lenta) al agua para

favorecer la colisión y aglomeración de las partículas, sin romper los flóculos que se van

formando.


Un floculador tiene como función la formación de flóculos con determinadas

características de: peso, tamaño y consistencia, para lograrlo, debe trabajar bajo determinados

parámetros que influyen en este proceso, así:

3.2.1.1. Calidad de Agua

La coagulación y floculación son extremadamente sensibles a las características

fisicoquímicas del agua cruda, tales como la alcalinidad, el pH y la turbiedad.

3.2.1.2. Tiempo de Floculación

La velocidad de aglomeración de las partículas es proporcional al tiempo de

floculación. Para cada gradiente de velocidad, existe un tiempo óptimo de floculación que en

general está entre 20 y 40 minutos.15

El tiempo de floculación óptimo se determina mediante pruebas de tratabilidad a nivel

de laboratorio, debe considerarse que si en un floculador se tiene mayor o menor tiempo de

retención (floculación) al óptimo, la eficiencia de la floculación disminuye a medida que se

aleje del tiempo óptimo de floculación.


Capítulo 5: Floculación. pág. 284 (2004)

36

3.2.1.3. Gradiente de Velocidad

La velocidad de aglomeración de las partículas se incrementa con el gradiente de

velocidad, pero a medida que los flóculos aumentan de tamaño, crecen también las fuerzas de

corte inducidas por el gradiente de velocidad, así los flóculos pueden crecer hasta un tamaño

máximo, por encima del cual las fuerzas de corte alcanzan una magnitud que los rompe o

destruye.

Para plantas de tratamiento, en general, los valores recomendados de gradientes de velocidad

para la floculación, se encuentran en el rango de 75 a 20 s¯¹.16

3.2.1.4. Variación del Caudal

Al incrementarse o disminuirse el caudal de operación que ingresa a un floculador se

modifican el tiempo de floculación y tiempos de residencia con lo que se altera la eficiencia

del proceso.

3.2.2. Tiempo de Retención e Intensidad de Floculación (Gradiente de Velocidad)

A continuación, se detallan las pruebas que se ejecutaron en la planta para evaluar las

características del proceso de floculación:

Tiempo de Floculación.

Intensidad de Floculación (Gradientes de Velocidad).

Para la determinación del tiempo real de floculación, se realizó una prueba de

evaluación con trazadores para un caudal de 261 l/s, para ello se aplicó en forma instantánea

una solución de cloruro de sodio en el canal de mezcla rápida y mediante mediciones

instantáneas de conductividad y el análisis respectivo.

En la tabla 3.3 se observa el resumen de los principales parámetros característicos

obtenidos en la prueba de trazadores.17


Capítulo 6: Floculación. pág. 281 (2004)

17 Anexo 2: Pruebas con Trazadores

37

TABLA 3.3 Resumen resultados Prueba de Trazadores en Floculador

Parámetro Unidad Valor Descripción

ti minutos 38,00Tiempo inicial desde que se aplica trazador hasta que

aparece en el efluente.

t₁₀ minutos 38,00Tiempo correspondiente al paso del 10% de la

cantidad total del trazador

t₅₀ minutos 41,00Tiempo correspondiente al paso del 50% de la


TRH

experimentalminutos 41,00 Tiempo de retención hidráulico experimental

TRH teórico minutos 39,80 Tiempo de retención hidráulico teórico

t₉₀ minutos 42,50Tiempo correspondiente al paso del 90% de la


tf minutos 44,00Tiempo transcurre hasta que atraviesa la totalidad del

trazador al reactor

Co s/cm 93,30 Concentración inicial de trazador

Cp s/cm 2500,00 Concentración máxima de trazador

% P % 96,57 Porcentaje de flujo pistón

% M % 3,43 Porcentaje de flujo mezclado

% m % 1,48 Porcentaje de espacios muertos

Im % 1,12 Índice de Morrill


Los resultados obtenidos mediante las pruebas de trazadores, evidencian un buen

comportamiento hidráulico del floculador y son los que se esperan ante un buen

funcionamiento de este tipo de unidades, tal como un alto porcentaje de flujo pistón (96,6 %)

y bajo porcentaje de flujo mezclado (3,43 %) y una curva de salida del trazador que refleja un

comportamiento del flujo sin anomalías, zonas muertas (1,5 %) o cortocircuitos importantes.

Mediante nivelación, se obtuvieron las pérdidas de carga en cada uno de los tres

tramos del floculador, con lo cual, se obtuvo los tiempos de retención y gradientes de

velocidad respectivos. Aplicando un modelo matemático de cálculo, se obtuvieron los

resultados de las condiciones hidráulicas ajustadas al caudal de 300 l/s y a la geometría actual

del floculador, los resultados obtenidos se indican en la tabla 3.4.

38

TABLA 3.4 Geometría Actual del Floculador

0,300

15,10

10,30

10,30

0,350

0,305

0,300

1,45

1,42

1,24

18,65

18,85

19,10

0,100

2,00

9,81

20,00

0,013

tramo 1 tramo 2 tramo 3

317,10 188,49 185,40


0,86 0,98 1,00


0,591 0,693 0,806


17 10 10


3,491 3,593 3,706


0,887 1,039 1,210


11,75 7,93 8,80


0,212 0,095 0,089


0,246 0,274 0,270


0,0427 0,0167 0,0162


0,255 0,1115 0,1052


53 42 41

RADIO HIDRAULICO (m) = SECCION CANAL / PERÍMETRO

CANAL

PERDIDA CARGA CANALES (m) = (COEF RUGOCIDAD *

VELOCIDAD TRAMO / RADIO HIDRAULICO^0,667)² *

GRADIENTE DE VELOCIDAD (s¯¹) = √(PESO ESPECÍFICO/VISCOCIDAD)

* √(PERDIDA CARGA/TIEMPO RET)

DESARROLLO CANALES (m) = TIEMPO RET * VEL TRAMO

SECCION CANALES (m²) = CAUDAL / VEL TRAMO

ANCHO DE CANALES (m) = SECCION / ALTURA AGUA

ANCHO EN LAS VUELTAS (m) = 1,5 * ANCHO CANAL

NUMERO DE CANALES = DESARROLLO CANAL / LARGO TRAMO

ANCHO POR TRAMO (m) = NUMERO CANAL * ( ANCHO CANAL

+ ESPESOR LAMINA)

Hf VUELTAS (m) = (COEF VUELTAS*VELOCIDAD² /

2*GRAVEDAD) * NUM. CANALES

PERÍMETRO DE CANALES (m) = 2 * ALTURA AGUA + ANCHO

CANAL

LARGO DEL TRAMO 3 (m)

ESPESOR DE LAMINA (m)

COEF.K DE LAS VUELTAS

GRAVEDAD (m/s²)

TEMPERATURA (°C)

VEL. TRAMO 2 (cm/s)

DATOS:

CALCULOS:

PERDIDA TOTAL POR TRAMO (m) = Hf VUELTAS + PERDIDA

CARGA CANAL

TIEMPO RET. TR1 (min)

CAUDAL DE DISEÑO (m³/s)



VEL. TRAMO 1 (cm/s)

COEF. DE RUG. (n)

VEL. TRAMO 3 (cm/s)

ALTURA DE AGUA TRAMO 1 (m)






39

Las gradientes de velocidad reales con los que está trabajando la unidad, en cada

tramo, son de 53, 42 y 41 s¯¹, se observa que la gradiente no está adecuadamente distribuida

en los tres tramos, según bibliografía del CEPIS, el rango recomendado para la gradiente es

de 75 a 20 s¯¹, igualmente se determinó que el tiempo óptimo de floculación está en el rango

de 25 a 33 minutos18, valor menor al tiempo de retención obtenido mediante trazadores de 41

minutos, situación favorable para una acción de incremento del caudal al floculador.

En la tabla siguiente, se resume los resultados de las condiciones hidráulicas del

floculador, obtenidas con modelo matemático de cálculo para valores de caudal de 300 l/s y

320 l/s.

TABLA 3.5 Condiciones Hidráulicas Floculador

Tiempo

retenciónGradiente

Altura de

agua

Tiempo

retenciónGradiente

Altura de

agua

Tiempo

retenciónGradiente

Altura de

agua

(l/s) (min) (s-1

) (m) (min) (s-1

) (m) (min) (s-1

) (m) (min) (m)

300,00 15,10 53,00 1,45 10,30 42,00 1,42 10,30 41,00 1,24 36,00 1,37

320,00 15,10 53,00 1,65 10,30 42,00 1,62 10,30 41,00 1,40 36,00 1,56

CONDICIONES HIDRÁULICAS AJUSTADAS (Obtenidas con modelo matemático)

Caudal

TRAMO 1 TRAMO 2 TRAMO 3 Tiempo

retención

total

Altura

promedio

agua


En la tabla 3.5, se ha determinado que sería factible incrementar la actual capacidad

de la planta de 300 l/s a un caudal de 320 l/s, subiendo las paredes del floculador en 0.25 m,

esto sin variar la geometría en planta del floculador y sin variar el tiempo de retención y

gradientes de velocidad en cada uno de sus tres tramos.


Es factible incrementar la actual capacidad de la planta de 300 l/s a un caudal de 320 l/s,

subiendo las paredes del floculador en 0.25 m, esto sin variar la geometría en planta del

floculador y sin variar el tiempo de retención y gradientes de velocidad en cada uno de sus

tres tramos, con lo que se evitaría el ahogamiento de las pantallas del floculador cuando se

lo hace trabajar a caudales mayores a 300 l/s. El incremento en la altura de los tabiques del

floculador, en la altura indicada, no comprometería su estructura.

A fin de aliviar la carga de caudal al floculador, cuando la turbiedad del agua cruda es

baja, la planta podría tratar a su capacidad máxima de 300 l/s y desviar un excedente de

200 l/s por el canal de filtración directa.

18 Anexo 3: Pruebas de Tratabilidad

40

Es recomendable que, ante la presencia de turbiedades altas en el agua cruda, se programen

y ejecuten purgas más frecuentes del floculador, mediante las dos válvulas existentes, lo

que evitará la acumulación de lodos en esta unidad.

3.3. SEDIMENTACIÓN

El proceso unitario de sedimentación tiene como fin favorecer la remoción por efecto

de la gravedad de los flóculos, previamente formados en la floculación, y de partículas en

suspensión presentes en el agua.


Entre los siguientes factores más importantes que influyen en el proceso de

sedimentación, se tienen:

3.3.1.1. Calidad de agua floculada

La eficiencia de la sedimentación depende en buena parte de la calidad del agua cruda

y de la eficiencia de los procesos previos de coagulación y floculación lo que genera la

formación de un floc adecuado para su remoción, si el floc ha ser removido tiene

características livianas y pequeñas, la eficiencia de remoción de las partículas basada en

mediciones de turbiedad será baja.

3.3.1.2. Carga superficial

Es otro factor incidente en la eficiencia de remoción de un sedimentador. En la planta

se dispone de sedimentadores con placas inclinadas que normalmente se recomienda su

operación con cargas superficiales entre 120 y 180 m³/m²·día.19 La eficiencia de un

sedimentador disminuye a medida que se incrementa la carga superficial.

3.3.2. Tiempos de Retención y Carga Superficial

Para la determinación del tiempo real de sedimentación, se realizó una prueba de

evaluación con trazadores para un caudal de 300 l/s, para ello se aplicó en forma instantánea

19 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual I: Teoría Tomo II.

Capítulo 7: Sedimentación. pág. 48 (2004)

41

una solución de cloruro de sodio en el canal de ingreso a los sedimentadores y mediante

mediciones instantáneas de conductividad y el análisis respectivo, se determinó el tiempo real

de sedimentación y otros parámetros con las que está operando la unidad.

A continuación se presenta la tabla con el resumen de los principales parámetros

característicos obtenidos en la prueba de trazadores.20

TABLA 3.6 Resumen resultados Prueba de Trazadores en Sedimentador








TRH






trazador al reactor






Im % 3.30 Índice de Morrill


Como conclusiones de los resultados obtenidos en la prueba de trazadores, se tiene

que el sedimentador, presenta fenómenos que no deben presentarse en una unidad de

sedimentación:

El porcentaje de flujo pistón (48.5 %) y flujo mezclado (51.5 %) es casi similar,

cuando en un sedimentador lo mínimo recomendable es un 60 % de flujo pistón y 40

% de flujo mezclado.21

20 Anexo 2: Pruebas con Trazadores


plantas de tecnología apropiada. Capítulo 2: Análisis de flujos y factores que determinan los periodos de

retención. pág. 84 (2005)

42

Se observa la presencia de cortocircuitos, ya que un 62 % del trazador pasa antes del

tiempo teórico de retención (40.30 min).

Se observa la presencia de un bajo porcentaje de espacios muertos (3.1 %).

La orientación de la curva del trazador hacia la izquierda manifiesta la presencia de

cortocircuitos que pueden deberse a una mala distribución del agua coagulada dentro

del sedimentador, o una de las razones se debe a que el agua coagulada está

ingresando a los sedimentadores por sobre la compuerta y no por la parte inferior.

En el cuadro siguiente se presentan los tiempos teóricos de retención y cargas

superficiales del sedimentador para diferentes caudales de tratamiento.

TABLA 3.7 Tiempos de Retención y Carga Superficial Sedimentadores

6

14,00 m

2,30 m

3,50 m

(l/s) m² m² (m³/m²·día) cm/s m³ min min (m³/m²·día)

280 125 0,14 40,25 -

300 134 0,16 37,57 22,00

320 143 0,17 35,22 -

Numero de Unidades:

Dimensiones:

193,232,20

t retención

teórico

t retención

trazador

Carga

Superficial

113

Velocidad de

Sedimentación

Rango

Recomendado

Volumen Útil

Sedimentación

120-180

Longitud util=

Ancho util=

Altura util=

Área Total de

SedimentaciónQ

Área

Sedimentable


Se obtiene que aun para un caudal de tratamiento de 320 l/s la carga superficial de

sedimentación, en estas condiciones es de 143 m³/m²·día.

3.3.3. Gradiente de velocidad en compuerta de entrada

Como ya se dejó indicado, es necesario el cambio de las compuertas de ingreso al

sedimentador, las dimensiones de las aberturas de ingreso son de 2.20 m de alto y 0.80 m de

ancho,

ECUACIÓN 3-2 Gradiente de Velocidad Compuerta Sedimentador

43

Dónde:

G = Gradiente de Velocidad (s¯¹)

n = Coeficiente de rugosidad

Ɣ= Peso Específico (kg/m³)

µ= Viscosidad (kg.s/m²)

RH = Radio hidráulico (m)

V = velocidad (m/s)

TABLA 3.8 Gradientes de Velocidad

CAUDAL DE DISEÑO (m³/s) 0,075


ALTURA (m) 0,50

ANCHO (m) 0,80

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD (n) 0,013

AREA MOJADA (m²) 0,400

PERIMETRO MOJADO (m) 2,600

RADIO HIDRAULICO (cm) 0,154

VELOCIDAD (m/s) 0,188


DATOS


El caudal de 75 l/s, corresponde al caudal para un sedimentador, si son 6

sedimentadores, el caudal total de sedimentación con el que se realizó la presente evaluación

de esta unidad corresponde a 450 l/s.

El gradiente de velocidad obtenido en la compuerta de entrada a cada sedimentador es

igual a 12.31 s-1, el CEPIS recomienda que este valor no sea mayor a 15 s-1.22

3.3.4. Recolección del agua sedimentada

A fin de evitar corrientes ascendentes altas hacia los vertederos de salida, se

recomienda que las tasas o cargas lineales de recolección del agua sedimentada, estén en el

rango de 1.3 a 3.0 l/s·m23; aplicando estos valores para la planta y considerando que la


plantas de tecnología apropiada. Capítulo 3: Evaluación de plantas convencionales y de tecnología apropiada.

pág. 158 (2005)


plantas de tecnología apropiada. Capítulo 3: Evaluación de plantas convencionales y de tecnología apropiada.

pág. 141 (2005)

44

longitud de recolección es de 32.6 m por cada sedimentador, se tiene que el caudal máximo

de recolección a la salida de los sedimentadores, con los vertederos actuales, es de 97.8 l/s

que equivale a 587 l/s en total para la planta. Si a los floculadores ingresaría 320 l/s, la tasa de

recolección es de 1.63 l/s·m, valor que está dentro del rango antes indicado.


Se debe realizar, implementar y controlar una programación para la purga diaria de los

sedimentadores en función de la calidad del agua cruda que ingresa al tratamiento.

A fin de facilitar a los operadores la operación de drenaje de lodos de los

sedimentadores, se debe modificar el mecanismo de apertura de las válvulas de purga,

actualmente el operador tiene que bajar a la cámara de válvulas de los sedimentadores

para realizar esta operación, debido a las molestias y peligro que esto implica, las purgas

no se ejecutan, con lo cual el lodo se acumula y consolida en los sedimentadores,

restando volumen útil a la unidad.

Los resultados de la evaluación del sedimentador se concluye que la eficiencia de

remoción de estas unidades es alta y permitiría el incremento del caudal de tratamiento

hasta 320 l/s, para una carga superficial de 143 m3/m2día, este valor está dentro del

rango recomendado de 120 a 180 m³/m²·día.

Se recomienda que al realizar el cambio de las compuertas de ingreso al sedimentador,

en su fabricación se considere que el marco pueda sobresalir por encima del nivel de la

losa peatonal, esto a fin de permitir que la altura mínima del perímetro mojado de la

compuerta sea de 1.80 m, con lo que se aseguraría el gradiente adecuado que recomienda

el CEPIS (menor a 15 s-1), para no romper el floculo al ingreso del sedimentador y que el

ingreso del agua floculada se haga en su totalidad por la parte inferior de la compuerta.

Se debe proceder al reemplazo de algunas placas de madera que se hallan pandeadas.

La carga de recolección de los vertederos de recolección del agua sedimentada de la

planta de tratamiento, para un caudal de 320 l/s es de 1.63 l/sm, valor que está dentro del

rango recomendado para este componente por el CEPIS.

45

3.4. FILTRACIÓN

La filtración es un proceso físico que se fundamenta en el paso del agua a través de un

medio poroso, el cual retendrá las partículas en suspensión y otras impurezas, incluyendo los

flóculos que contiene el agua sedimentada, las partículas pueden incluir limo, arcilla, entre

otras, así como una amplia gama de microorganismos como la Giardia y Cryptosporidium.

Un filtro adecuadamente diseñado, en buenas condiciones físicas y operacionales, que

además es operado conjuntamente con una óptima coagulación, floculación y sedimentación,

asegurará el tratamiento adecuado del agua cruda.

3.4.1. Información General de Filtros

TABLA 3.9 Información Filtros

Número de unidades 8

Tipo de filtro De tasa constante y nivel variable

Dimensiones totales del cajón del filtro 4,5 m x 3,6 m x 5,7 m

Dimensiones de cada filtro 4,5 m x 3,6 m

Área total de filtración (8 unidades) 129,60 m2

Área por filtro 16,20 m2

Tipo de fondo falso Vigas triangulares perforadas

Tasa de filtración con caudal de diseño (m3/m

2·d) 187

Caudal de filtración por unidad (l/s) 37,5

Caudal de filtración total (l/s) 300

Sistema de lavado Autolavado

Número de canaletas por filtro 1

DATOS GENERALES

SISTEMA DE LAVADO



A continuación, se describen los ensayos de evaluación realizados para determinar los

parámetros operativos que permitirán determinar el rendimiento y condiciones de los filtros

de la planta, a saber: velocidad y caudal de filtración, velocidad de lavado y tiempo óptimo de

lavado, lecho filtrante. Para cada variable evaluada, se indicará los resultados y criterios

referenciales con los cuales se realizó la evaluación.

46

3.4.2.1. Velocidad y Caudal de Filtración (Tasa de filtración)

El valor de la tasa de filtración con la que operará un filtro, tiene que considerar la

granulometría del medio filtrante, la calidad del agua que ingresará al filtrado (sedimentada)

y el tipo de pre-tratamiento aplicado. El uso de tasas de filtración más elevadas disminuye la

carrera del filtro en forma inversamente proporcional a la tasa.

Para plantas de tratamiento de agua que traten aguas superficiales de baja calidad o

que tengan controles de operación limitados o poco prolijos y personal no calificado, un

criterio de selección bastante acertado, es el seleccionar tasas de filtración menores a 234

m3/m2·día.24

En los casos en los que se aplique filtración directa, a fin de preservar los filtros ante

una operación o mantenimiento no adecuados, es recomendable que se apliquen tasas de

filtración de 120 a 160 m3/m2·día para el caso de filtros de capa de arena únicamente y de 180

a 240 m3/m2·día en el caso de filtros de lecho doble.25

En la tabla 3.10, se presentan las tasas de filtración, comúnmente empleadas de

acuerdo al nivel de operación y mantenimiento existente en una planta.

TABLA 3.10. Tasas Usuales de Filtración en función del nivel de operación

Tasa de filtración

(m³/m²•día)

a)

De agua decantada, en medio filtrante único de

arena con tamaño efectivo (T.E.) de 0,50 a 0,60

mm y espesor alrededor de 0,80 metros.

120 - 150

b)

De agua foculada o prefloculada, en medio

filtrante grueso y único, con espesor superior a un

metro y uso de polímero como auxiliar. (filtración

directa)

240 - 360

c)

De agua decantada en medio filtrante doble, con

espesor total inferior a 0,80 metros y buen nivel

de operación y mantenimiento.

240 - 360

Filtración rápida descendente con tasa declinante

Discriminación

Fuente: Tratamiento de agua para consumo humano, Evaluación de plantas de tecnología apropiada, Lima

(2005)


plantas de tecnología apropiada. Capítulo 1: Inspección inicial. pág. 11 (2005)

25 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual II: Diseño de pantas

de tecnología apropiada. Capítulo 5: Baría d filtros de tasa declinante y lavado mutuo. pág. 226 (2004)

47

En la tabla 3.11, se indican las tasas de filtración teóricas calculadas para diferentes

caudales de tratamiento.

TABLA 3.11 Tasas de Filtración Planta de Tratamiento Convencional

8

4,50 m

3,60 m

4,15 m

(l/s) m² m² (m³/m²·día) cm/s (m³/m²·día)

280 187 0,22

300 200 0,23

320 213 0,25

16,20 129,6

Longitud util=

Ancho util=

Altura util=

QÁrea

Filtrante

Área Total de

Filtración

Tasa de

Filtración

Velocidad de

Filtración

Numero de Unidades:

Dimensiones:

Rango

Recomendado

234


Para un caudal de 320 l/s, corresponde una tasa de filtración de 213 m3/m2·día, valor

que puede llegarse a obtener y mantener en forma continua en la planta, considerando que se

debe repotenciar y mejorar su operación con un mantenimiento adecuado. Si consideramos

que la filtración directa puede aplicarse en las épocas de verano, el lecho filtrante tiene que

prever estas condiciones operativas, es importante no sobrepasar el valor de la tasa de 234

m3/m2·día. Se tomará como representativos los filtros #2 y #3, teniendo presente que los 8

filtros tienen las mismas dimensiones y cuentan con las mismas características de operación,

los resultados para obtener los tiempos de filtración se presentan en la tabla siguiente:

TABLA 3.12 Tiempos de Filtración

Acumulado Intervalo Acumulado Intervalo

(cm) (m) (s) (s) (s) (s)

0 0 0 0 0 0

10 0,1 18 18 69 69

20 0,1 37 19 137 68

30 0,1 57 20 205 68

40 0,1 77 20 275 70

16,20

0,15

126,00

23,60

Filotro lavado

Área del filtro m²

Filtro 3

Tiempos medidos (s)

Intervalo de descensoAltura

30,00 68,75Tiempo medio de descenso / 10 cm (s)

Velocidad media de filtración (cm/s)

Tasa o Velocidad media de filtración (m³/m²•día)

Caudal de filtración (l/s)

Observaciones:

Filtro 2

0,30

288,00

54,00

Filotro lavado


48

Las velocidades de filtración determinadas en las pruebas presentan resultados muy

diferentes entre sí, así para el filtro #2, se tiene una velocidad de filtración de 0.30 cm/s

equivalente a 288 m3/m2·día y para el filtro #3 de 0.15 cm/s, que equivale a 126 m3/m2·día,

para un caudal de filtración de 54 l/s/filtro y 23.6 l/s/filtro respectivamente, conviene indicar

que la prueba se realizó con los filtros lavados.

3.4.3. Velocidad de Lavado

No existe información, instrucciones, criterios o disposiciones para el personal de

operación y mantenimiento, respecto a la forma de operar y controlar los filtros, criterios para

ponerlos y sacarlos de operación, procedimiento para el lavado, duración y etapas del lavado,

entre otros, igualmente no existen registros de operación del proceso de filtración.

La velocidad o tasa de lavado, se determinará conociendo el área del filtro y el caudal

de lavado, registrado en un medidor de flujo, de la siguiente forma:

ECUACIÓN 3-3 Velocidad de Lavado Filtros

VL = QL / AF

Donde:

VL = Velocidad de lavado o tasa de lavado (cm/s) o (m3/m2·día)

QL = Caudal de lavado (m3/día)

AF = Área transversal del filtro (m2)

A fin de tener valores referenciales de la velocidad de lavado que nos permitan

analizar y evaluar los resultados obtenidos en las pruebas de lavado, este valor debe estar en

el rango de 0.70 a 1.0 m/min (1.17 a 1.67 cm/s) para filtros de flujo descendente, con este

rango de velocidad el lecho filtrante debe tener una expansión promedio de 25 % y 30 %.26

En el cuadro siguiente se indican los resultados obtenidos en las pruebas de velocidad

y caudal de lavado.

Se tomará como representativos los filtros #1 y #4, teniendo presente que los 8 filtros

tienen las mismas dimensiones y cuentan con las mismas características de operación, los

resultados para obtener la velocidad de lavado se presentan en la tabla 3.13:

26 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual II: Diseño de pantas

de tecnología apropiada. Capítulo 5: Baría d filtros de tasa declinante y lavado mutuo. pág. 199 (2004)

49

TABLA 3.13 Velocidad de Lavado

Altura Tiempo Altura Tiempo

(cm) (s) (cm/s) (cm) (s) (cm/s)

10 7,2 1,39 10 6,5 1,54

10 7,1 1,41 10 6,6 1,52

10 7,25 1,38 10 6,5 1,54

10 7,5 1,33 10 6,4 1,56

1,38 1,54

16,2 16,2

15 15

223 249

0,207 0,23

201 224

No registra No registra

343 407

Carrera de filtración (h)

Caudal en planta

Velocidad promedio de lavado (cm/s)

Área del filtro (m²)

Tiempo de retrolavado (s)

Caudal de lavado en la prueba (l/s)

Tasa de lavado (m³/m²·día)

Volumen de lavado (m³)

Tiempo de retrolavado (s)

Caudal de lavado en la prueba (l/s)

Tasa de lavado (m³/m²·día)

Volumen de lavado (m³)

Carrera de filtración (h)

Caudal en planta

Filtro 1

Ascenso de nivel

Velocidad promedio de lavado (cm/s)

Área del filtro (m²)

Velocidad de lavado

Filtro 4

Ascenso de nivelVelocidad de lavado


La velocidad de lavado obtenida en las pruebas es de 1.38 y 1.54 cm/s, valor que se

ubica dentro del rango recomendado por el CEPIS. Las pruebas permiten determinar que el

volumen promedio de agua necesario o gastado en cada lavado está en alrededor de 200

m3/lavado, para un tiempo de lavado superficial de 15 minutos.

Si se asume una calidad de agua cruda desfavorable que demande que todos los filtros

se laven durante un día, el volumen total necesario de lavado será de 1600 m3/día, lo que

equivale a un caudal de 18.5 l/s necesarios para el lavado, habrá que necesariamente asignar

este caudal de la producción, incluso en situaciones de demanda alta y evitar dar

disposiciones de no lavar los filtros a fin de satisfacer la demanda de la población, este

aspecto atenta contra las condiciones del lecho filtrante que acumula sólidos que luego son

difíciles de eliminar en el lavado.

3.4.4. Tiempo Óptimo de Lavado

El tiempo de duración del lavado, esta relacionando directamente con el volumen total

empleado para lavar el filtro, al extenderse la duración del retrolavado, se removerá una

cantidad mayor de suciedad del medio filtrante, sin embargo, es posible que se obtenga un

lecho filtrante demasiado limpio a costa de utilizar un alto volumen de agua de lavado y

tiempos de lavado demasiado largos, lo que representa un mayor costo por la utilización de

volúmenes de agua que podrían ser enviados a la distribución.

El tiempo que determine la duración del retrolavado del filtro, debe estar basado en

pruebas que determinen el “tiempo óptimo de lavado”, que consiste en medir a intervalos de

tiempo la turbiedad del agua de lavado que sale por las canaletas de recolección.

50

TABLA 3.14 Tiempo Óptimo de Lavado

TiempoTurbiedad

del agua

(min) (NTU)

1 250,00

2 120,00

3 123,00

4 85,10

5 80,50

6 61,40

7 64,70

8 60,70

9 33,00

10 28,20

11 23,10

12 16,50

13 15,20

14 10,50

15 11,10

16 11,50

17 7,43

18 8,81

19 11,20

20 7,51

21 10,40

22 6,76

Agua Filtrada 4,11

PRUEBA DE TIEMPO

ÓPTIMO DE LAVADO

DE FILTROS. Filtro N°3


Al graficar los valores de turbiedad del agua de lavado en función del tiempo, se

obtiene una curva que presenta valores elevados de turbiedad en los primeros minutos, que

incluso pueden ser mayores a 200 NTU y conforme avanza el tiempo de lavado la turbiedad

disminuye hasta llegar a un punto de inflexión de 11.10 NTU para 15 minutos, a partir de este

valor la turbiedad decrece a un valor de 6 NTU, para luego tomar una tendencia asintótica

conforme transcurre el tiempo de lavado.

51

GRAFICO 3.1 Tiempo Óptimo de Lavado

1 250,0

2 120,0

3 123,0

4 85,1

5 80,5

6 61,4

7 64,7

8 60,7

9 33,0

10 28,2

11 23,1

12 16,5

13 15,2

14 10,50

15 11,10

16 11,50

17 7,43

18 8,81

19 11,20

20 7,51

21 10,40

22 6,76

Agua filtrada 4,11

Tiempo

(min)

Turbiedad de agua

(NTU)

PRUEBA DE TIEMPO OPTIMO DE

LAVADO DE FILTROS PLANTA N° 1

Filtro N° 3

0

50

100

150

200

250

300

0 5 10 15 20 25

Turb

ied

ad (N

TU)

Tiempo (min)

Tiempo Optimo de Lavado Planta N°1 Filtro N°3


Como ya se indicó, los filtros no tienen lecho filtrante y solo se mantiene la capa

soporte de grava, la prueba de lavado indica que las turbiedades iniciales obtenidas no son

altas lo que corrobora que durante la carrera de filtración el filtro no retiene o remueve

turbiedad al contrario la turbiedad se incrementa, tal como se observa en el cuadro siguiente

correspondiente a los resultados de las pruebas de control en planta.

Conviene, recordar dos aspectos más importantes que determinan la eficiencia del

retrolavado que son la velocidad y duración del mismo, debido a la falta de lecho filtrante en

el estudio no se realizó la prueba de expansión del lecho filtrante y los resultados obtenidos

en las pruebas de velocidad de filtración, velocidad de lavado y tiempo optimo están sujetos a

la condicionante de que no existe el medio filtrante.

3.4.5. Lecho Filtrante

Debido a que los filtros de la planta no tienen el lecho filtrante, ya que solamente

cuentan con la capa de grava soporte, no se pueden realizar las pruebas o evaluar la

expansión del mismo. Siendo el lecho filtrante la parte más importante de esta unidad, ya que

es donde se realiza todo el proceso. Todos los demás componentes sirven de base para poder

operar y realizar el mantenimiento adecuado a las unidades de filtros.


Las comprobaciones realizadas en el presente estudio, determinan que los lechos

filtrantes de esta planta no existen, existe intermezcla de la capa de grava, no se tienen

52

las capas de arena y antracita, existe una capa de lodo, fuertemente consolidada con el

tiempo, que se encuentra en toda la capa soporte de grava y que persiste en la misma a

pesar de los lavados. Estas condiciones demandan la repotenciación urgente de los

filtros.

Es importante capacitar y adiestrar a los operadores en la forma de operar la planta con

filtración, esto permitirá garantizar la buena operación de los filtros cuando estos se

hayan cambiado su lecho filtrante.

De los resultados de control de calidad de los procesos de la planta, realizados en el

presente estudio, se determina que la eficiencia de los filtros es negativa, es decir no

remueven turbiedad al contrario la incrementan, esta condición amerita la rehabilitación

urgente del lecho filtrante y capa soporte de grava.

Se debe incluir en los trabajos de optimización de los filtros la limpieza del fondo falso y

su cámara, revisión y reparación de viguetas de hormigón, pintura del filtro, etc.

La velocidad de lavado obtenida en las pruebas es de 1.38 y 1.54 cm/s, valor que se ubica

dentro del rango recomendado por el CEPIS. Las pruebas permiten determinar que el

volumen promedio de agua necesario o gastado en cada lavado es de 200 m³/lavado, en

un tiempo de lavado superficial de 15 minutos que normalmente aplican los operadores.

Se debe considerar realizar el lavado de los filtros en diferentes días, con el fin de que no

haya deficiencia en la demanda, ya que el caudal necesario para lavar cada filtro es de

200 m3/día, el volumen total necesario de lavado será de 1600 m3/día (18.5 l/s).

En la galería donde se ubican los vertederos, se han presentado inundaciones, lo que

motivo a cerrar con mampostería parcialmente las puertas de ingreso, con el fin de evitar

la salida del agua hacia el exterior. Se recomienda implementar una tubería paralela a la

actual, que une el canal de recolección de agua filtrada y la cisterna de agua tratada.

Se debe implementar el medio filtrante en los filtros, a continuación, las características

que debe tener del Medio Filtrante:

53

Características de la capa soporte de grava:

En el cuadro siguiente, el CEPIS recomiéndalas características que debe tener la capa

soporte de grava:

TABLA 3.15 Capa soporte de grava para viguetas prefabricadas

Capa Espesor (cm) Tamaño

1 7,5 1/8" - 1/4"

2 7,5 1/4" - 1/2"

3 7,5 1/2" - 3/4"

4 10 3/4" - 1 1/2"

Fondo 12,5 1 1/2" - 2"

Total 45

Fuente: Tratamiento de agua para consumo humano, Diseño de plantas de tecnología apropiada, Lima (2004)

Características recomendadas para el medio filtrante:

Considerando las condiciones operativas de la planta, a continuación, se recomiendan las

características del lecho filtrante, con el fin de obtener tasas más altas de filtración, se

recomienda la instalación de un lecho doble de arena y antracita, en la tabla a

continuación se observa las características:

TABLA 3.16 Lecho Filtrante doble de arena y antracita

Características Arena Antracita

Espesor de la capa (m) 0,20 - 0,50 0,40 a 1,00

Tamaño efectivo (mm) 0,50 - 0,83 1,00 - 1,30

Coeficiente de uniformidad ≤ 1,50 ≤ 1,50

Tamaño máximo (mm) 1,41 2,38

Tamaño mínimo (mm) 0,42 0,70

Fuente: Tratamiento de agua para consumo humano, Diseño de plantas de tecnología apropiada, Lima

(2004)

3.5. DESINFECCIÓN

A fin de determinar la eficiencia de los procesos de tratamiento, se realizó en planta,

la evaluación de los parámetros básicos: color, turbiedad y cloro libre residual, las muestras

fueron tomadas en diferentes etapas de la producción de agua y del producto final de las

plantas.

A continuación, se detalla el método y equipo utilizado para determinar los

parámetros de evaluación:

54

TABLA 3.17 Parámetros Básicos

PARÁMETRO UNIDAD MÉTODO EQUIPO

Color UC Pt-Co SM 2120 B. Método de comparación visualComparador de color

ORBECO-HELLIGE

Turbiedad NTU SM 2130 B. Método NefelométricoTurbidímetro HACH

2100Q

Cloro libre residual mg/l SM 4500-Cl G. Método colorimétrico del DPDColorímetro LAMOTTE

1200


Los aspectos relevantes que se extraen de los muestreos de calidad y análisis

realizados se presentan a continuación:

3.5.1. Color

El color del agua cruda presentó un promedio de 293 UC Pt-Co, con un valor máximo

de 1000 UC Pt-Co y un valor mínimo de 20 UC Pt-Co, el agua sedimentada presentó un

promedio de 13 UC Pt-Co, con un valor máximo de 14 UC Pt-Co y un valor mínimo de 11

UC Pt-Co, el agua filtrada presentó un promedio de 14 UC Pt-Co, con un valor máximo de

19 UC Pt-Co y un valor mínimo de 9 UC Pt-Co y el agua tratada presentó un promedio de 14

UC Pt-Co, con un valor máximo de 15 UC Pt-Co y un valor mínimo de 10 UC Pt-Co.

TABLA 3.18 Color

CRUDA SEDIMENTADA FILTRADA TRATADA SEDIMENTACIÓN FILTACIÓN

01/04/2017 1000,00 14,00 19,00 15,00 98,60 -35,71

02/04/2017 100,00 11,00 9,00 10,00 89,00 18,18

15/04/2017 50,00 14,00 13,00 15,00 72,00 7,14

16/04/2017 20,00 14,00 13,00 15,00 30,00 7,14

PROMEDIO 293,00 13,00 14,00 14,00 72,40 -0,81

%REMOCIÓNFCHA

COLOR (UC Pt-Co)


De acuerdo a los resultados obtenidos en la tabla 3.19, el porcentaje de remoción

promedio en el proceso de sedimentación es de 74.40 % y en la filtración -0.81 % (el valor

negativo representa aumento del parámetro evaluado), evidenciándose remoción en los días

2, 15 y 16 de abril (promedio 10.82 %) y remoción nula e inclusive aumento de color el 01 de

abril, esto es debido a que, solo se tiene la capa de grava o capa soporte en todos los filtros y

sobre la capa de grava se tiene la presencia de una capa compactada de lodo (arcilla y limo).

55

TABLA 3.19 Porcentaje de Remoción de Color

CRUDA SEDIMENTADA FILTRADA TRATADA SEDIMENTACIÓN FILTACIÓN

01/04/2017 1000,00 14,00 19,00 15,00 98,60 -35,71

02/04/2017 100,00 11,00 9,00 10,00 89,00 18,18

15/04/2017 50,00 14,00 13,00 15,00 72,00 7,14

16/04/2017 20,00 14,00 13,00 15,00 30,00 7,14

PROMEDIO 293,00 13,00 14,00 14,00 72,40 -0,81

%REMOCIÓNFCHA

COLOR (UC Pt-Co)


Este parámetro presentó un índice de conformidad del 100 %, ya que el límite

máximo permitido es de 15 UC Pt-Co, respecto al cumplimiento de la NTE INEN 1108

Requisitos de Agua Potable vigente.

GRAFICO 3.2 Color


En el gráfico 3.3, se observa los valores de la prueba de Color de las muestras en

relación con la Norma INEN 1108.

GRAFICO 3.3 Color, Límite Máximo Norma INEN 1108


56

3.5.2. Turbiedad

La turbiedad del agua cruda presentó un promedio de 185.34 NTU, con un valor

máximo de 920.00 NTU y un valor mínimo de 21.60 NTU; el agua sedimentada presentó un

promedio de 9.45 NTU, con un valor máximo de 15.77 NTU y un valor mínimo de 5.04

NTU; el agua filtrada presentó un promedio de 9.68 NTU, con un valor máximo de 13.88

NTU y un valor mínimo de 5.26 NTU y el agua tratada presentó un promedio de 9.80 NTU,

con un valor máximo de 14.30 NTU y un valor mínimo de 5.45 NTU.

TABLA 3.20. Turbiedad

CRUDA SEDIMENATADA FILTRADA TRATADA SEDIMENACIÓN FILTRACIÓN

06/03/2017 33,20 5,30 5,26 5,76 84,00 0,80

31/03/2017 43,40 5,04 5,56 5,45 88,40 -10,30

01/04/2017 920,00 9,30 13,49 12,90 99,00 -45,10

02/04/2017 126,00 9,33 6,78 7,16 92,60 27,30

15/04/2017 32,50 12,86 13,05 14,30 60,40 -1,50

16/04/2017 21,60 12,00 12,34 11,41 44,40 -2,80

06/05/2017 174,00 15,77 13,88 13,80 90,90 12,00

07/05/2017 132,00 6,00 7,09 7,65 95,50 -18,20

PROMEDIO 185,34 9,45 9,86 9,80 81,91 -4,72

FECHATURBIEDAD (NTU) %REMOCIÓN


De acuerdo a los resultados obtenidos en la tabla 3.21, el porcentaje de remoción

promedio en el proceso de sedimentación es de 81.91% y en la filtración -4.72% (el valor

negativo representa aumento del parámetro evaluado), evidenciándose remoción únicamente

en los días 6 de marzo, 2 de abril y 6 de mayo (promedio 13.40%) y remoción nula e

inclusive aumento de turbiedad el resto de días de evaluación, esto es debido a que solo se

tiene la capa de grava o capa soporte en todos los filtros y sobre la capa de grava se tiene la

presencia de una capa compactada de lodo (arcilla y limo).

TABLA 3.21 Porcentaje de Remoción de Turbiedad

CRUDA SEDIMENATADA FILTRADA TRATADA SEDIMENACIÓN FILTRACIÓN

06/03/2017 33,20 5,30 5,26 5,76 84,00 0,80

31/03/2017 43,40 5,04 5,56 5,45 88,40 -10,30

01/04/2017 920,00 9,30 13,49 12,90 99,00 -45,10

02/04/2017 126,00 9,33 6,78 7,16 92,60 27,30

15/04/2017 32,50 12,86 13,05 14,30 60,40 -1,50

16/04/2017 21,60 12,00 12,34 11,41 44,40 -2,80

06/05/2017 174,00 15,77 13,88 13,80 90,90 12,00

07/05/2017 132,00 6,00 7,09 7,65 95,50 -18,20

PROMEDIO 185,34 9,45 9,86 9,80 81,91 -4,72

FECHATURBIEDAD (NTU) %REMOCIÓN


57

Este parámetro presentó un índice de conformidad del 0%, respecto al cumplimiento

de la NTE INEN 1108 Requisitos de Agua Potable vigente.

GRAFICO 3.4 Turbiedad


En el gráfico 3.5, se observa los valores de la prueba de Turbiedad de la muestra en

relación con la Norma INEN 1108.

GRAFICO 3.5 Turbiedad, Límite Máximo Norma INEN 1108


58

3.5.3. Cloro Libre Residual

El cloro libre residual del agua tratada, presentó un promedio de 1.53 mg/l, con un

valor máximo de 1.83 mg/l y un valor mínimo de 1.30 mg/l.

TABLA 3.22. Cloro Libre Residual

31/03/2017

01/04/2017

02/04/2017

15/04/2017

16/04/2017

06/05/2017

07/05/2017

PROMEDIO

FECHA

1,47

1,47

1,39

1,53

CLORO LIBRE RESIDUAL(mg/l)

TRATADA

1,50

1,83

1,73

1,30


Este parámetro presentó un índice de conformidad del 71.43%, respecto al

cumplimiento de la Norma INEN 1108 Requisitos de Agua Potable vigente.

GRAFICO 3.6 Cloro Libre Residual, Límite Máximo y Mínimo Norma INEN 1108


59

CAPÍTULO IV

4. ESTUDIOS PREVIOS PARA EL DISEÑO DEL PRE SEDIMENTADOR

Para realizar el diseño del pre sedimentador son necesarios los estudios que se

enumeran a continuación:

1. Granulometría

2. Prueba de Jarras

3. Pruebas de Sedimentabilidad

4. Pruebas de Velocidad de Sedimentación

Los estudios mencionados anteriormente, cada uno aporta datos de importancia para

el correcto diseño del pre sedimentador, es necesario que estos estudios se realicen en

muestras puntuales de agua que es tratada por la planta de tratamiento.

4.1. GRANULOMETRÍA

Para determinar la granulometría del sedimento que es transportado en el agua cruda

del Río Lelia, y que a su vez es ingresa a la captación, se tomó una muestra puntual de agua

cruda en los desarenadores, esta muestra presentó una turbiedad igual a 5940 NTU, esta

turbiedad corresponde a una condición máxima, presente en crecidas del Río Lelia. Con el fin

de identificar las partículas que son removidas por los desarenadores y las que llegan hasta la

planta de tratamiento.27

4.1.1. Sedimentos Totales

Analizamos todos los sedimentos que contiene la muestra tomada en los

desarenadores, partículas gruesas y finas. Las partículas finas corresponden al mayor

contenido de la muestra, estas partículas tienen características de limos y arcillas, en la tabla

4.1 se presenta la granulometría total de sedimentos.

27 Anexo 4: Ensayo de Granulometría

60

TABLA 4.1 Granulometría, Sedimentos Totales

Tamaño

(µm)

Sedimentos

(%)

Tamaño

(m)

Tamaño

(mm)

Sedimentos

Acumulados

(%)

Total Sedimentos

Acumulados

(%)

83,30 14,02 0,000083 0,08 14,02

166,70 39,62 0,000167 0,17 53,64

250,00 25,38 0,000250 0,25 79,02

333,30 10,75 0,000333 0,33 89,77

416,70 3,82 0,000417 0,42 93,59

500,00 1,36 0,000500 0,50 94,95

583,30 0,71 0,000583 0,58 95,66

666,70 0,36 0,000667 0,67 96,02

750,00 0,37 0,000750 0,75 96,39

833,30 0,32 0,000833 0,83 96,71

916,70 0,41 0,000917 0,92 97,12

1000,00 0,41 0,001000 1,00 97,53

1083,30 0,24 0,001083 1,08 97,77

1166,70 0,42 0,001167 1,17 98,19

1250,00 0,20 0,001250 1,25 98,39

1333,30 0,12 0,001333 1,33 98,51

1416,70 0,33 0,001417 1,42 98,84

1500,00 0,33 0,001500 1,50 99,17

1583,30 0,25 0,001583 1,58 99,42

1666,70 0,08 0,001667 1,67 99,50

1750,00 0,08 0,001750 1,75 99,58

1833,30 0,00 0,001833 1,83 99,58

1916,70 0,00 0,001917 1,92 99,58

2000,00 0,20 0,002000 2,00 99,78

2083,30 0,22 0,002083 2,08 100,00

TOTAL 100,00 27,08

Partículas removidas

DESARENADOR

79,02

Partículas que serán

removidas PRE

SEDIMENTADOR

20,98


Con los valores de la tabla 4.1, análisis granulométrico, se obtiene el gráfico a

continuación:

GRAFICO 4.1 Curva Granulométrica, Sedimentos Totales


61

En la tabla 4.1, se observa que el 20.98 % de las partículas corresponden a un

diámetro de partículas que son removidas en los desarenadores de la captación, y el 79.02 %

corresponde a partículas que llegan hasta la planta de tratamiento, estas partículas están

dentro del rango de diámetro que serán removidas en el pre-sedimentador.

Analizando el grafico 4.1 de la Curva Granulométrica de Sedimentos Totales, se

observa que el mayor porcentaje de sedimentos (79.02 %) corresponde a sedimentos finos, y

los sedimentos gruesos tienen un menor porcentaje (20.98 %), esto considerando como límite

que el diámetro de la partícula entre sedimentos gruesos y finos se encuentra en el valor de

0.20 mm.

4.1.2. Sedimentos Finos

Analizando únicamente el porcentaje de partículas finas de la tabla 4.1, corresponde al

79.02 %, estas partículas serán removidas por el pre sedimentador, considerando como un

100 % únicamente las partículas finas, se obtiene los valores a continuación:

TABLA 4.2 Granulometría Sedimentos Finos

Tamaño

(mm)

Sedimentos

Finos (%)

Sedimentos Finos

Acumulados (%)

0,08 17,74 17,74

0,17 50,14 67,88

0,25 32,12 100,00


Con los valores obtenidos en la tabla 4.2, se obtiene la curva granulométrica

únicamente de los sedimentos finos:

GRAFICO 4.2 Curva Granulométrica, Sedimentos Finos


62

Analizando el grafico 4.2 de la Curva Granulométrica de Sedimentos Finos, se realiza

con tres diámetros los mismos que son 0.08 mm, 0.17 mm, 0.25 mm respectivamente, sin

embargo cabe mencionar que el pre-sedimentador se recomienda diseñar para remover

partículas de un tamaño entre 0.05 mm y 0.20 mm.28

4.2. PRUEBA DE JARRAS

La prueba de jarras se realizó en dos muestras puntuales de agua cruda tomadas a la

salida de los desarenadores que se encuentran en la captación del Río Lelia, una muestra para

condiciones de turbiedad alta que es representativa de la temporada invernal y otra muestra

para condiciones de turbiedad baja que representa la temporada de verano.

Para cada muestra se realizaron dos pruebas de jarras, una aplicando coagulante y otra

sin aplicar coagulante.

Procedimiento de la prueba de jarras:

1. Se realiza la toma de muestras puntuales a la salida de los desarenadores que

están ubicados en la captación del Río Lelia, necesariamente un volumen de

agua superior a 12 litros.

2. Las muestras tomadas son transportadas al laboratorio, donde procedemos a

homogenizar la muestra.

3. Iniciamos la prueba de jarras para un volumen de 2 litros de la muestra

homogenizada, para condiciones sin aplicar coagulante, determinamos la

turbiedad con ayuda del turbidimetro y procedemos a registrar el valor

obtenido, para los tiempos establecidos de 5, 10, 20 y 30 min.

4. Para la prueba con aplicación de coagulante, preparamos la dosis de

coagulante que se aplicará a las 6 jarras de la prueba, para un volumen de 2

litros de la muestra homogenizada, las dosis son 2, 5, 10, 15, 20 y 25 mg/l

respectivamente, a continuación, vertemos el agua homogenizada en cada

jarra.

5. Procedemos a preparar el equipo para la prueba de jarras e ingresamos la

velocidad con la que se va a trabajar, una vez que se encienda el equipo,

28 OPS/CEPIS, Guía para el diseño de desarenadores y sedimentadores, Lima, Perú. pág. 4 (2005)

63

rápidamente colocamos la dosis correspondiente en cada jarra, esperamos 1

minuto de mezcla y procedemos apagar el equipo.

6. Una vez apagado el equipo, procedemos a registrar la turbiedad de cada jarra

con ayuda del turbidimetro, para los tiempos establecidos de 5, 10, 20 y 30

minutos.

7. Procedemos a tabular y graficar la información registrada.

Registro fotográfico:

FIGURA 4.1 Homogeneización del agua cruda


FIGURA 4.2 Equipo de Prueba de Jarras


64

4.2.1. Pruebas sin aplicar Coagulante

Estas pruebas se realizaron en las muestras de agua cruda que se homogenizó

previamente, sin aplicar coagulante.

4.2.1.1. Prueba de Jarras 1, turbiedad 2520 NTU

Para la muestra de agua cruda con una turbiedad de 2520 NTU, se obtuvieron los

siguientes resultados:

TABLA 4.3 Prueba de Jarras, muestra sin coagulante, turbiedad 2520 NTU

0 2520

5 2310

10 2170

20 1910

30 1720

Tiempo de

Sedimentación

(min)

Muestra sin

coagulante

(NTU)

PRUEBA DE JARRAS


Los resultados de la tabla 4.3 de la muestra de agua cruda con una turbiedad de 2520

NTU, permite obtener el grafico a continuación:

GRAFICO 4.3 Muestra sin Coagulante, Tiempo vs Turbiedad 2520 NTU


65

Analizando el gráfico 4.3, se determina lo siguiente, sin la aplicación de coagulante,

se reduce la turbiedad de la muestra, de un valor de 2520 NTU hasta un valor de 1720 NTU,

durante un periodo de 30 minutos se reduce un 32 % del contenido total de la muestra.




TABLA 4.4 Prueba de Jarras, muestra sin coagulante, turbiedad 5940 NTU

0 5940

5 5420

10 4350

20 3600

30 2300

Tiempo de

Sedimentación

(min)

Muestra sin

coagulante

(NTU)

PRUEBA DE JARRAS




GRAFICO 4.4 Muestra sin Coagulante, Tiempo vs Turbiedad 5940 NTU


66


se reduce la turbiedad de la muestra, de un valor de 5940 NTU hasta un valor de 2300 NTU,

durante un periodo de 30 minutos se reduce un 61 % del contenido total de la muestra.

4.2.2. Pruebas aplicando Coagulante

Las condiciones operativas que fueron tomadas para la prueba de jarras en muestras

con turbiedades de 2520 NTU y 5940 NTU, son las siguientes:

Mezcla rápida: 100 rpm durante 1 minuto

Utilizando como coagulante: PAC Riandi

Dosis de coagulante: variable entre 2 a 25 mg/l

TABLA 4.5 Coagulante

CoagulanteConcentración

(%)

Densidad

(g/ml)

PAC Riandi 0.8 1.250


Dosificación de PAC Riandi utilizada:

TABLA 4.6 Dosificación

JarraDosis

(mg/l)

1 2

2 5

3 10

4 15

5 20

6 25



Para la prueba de jarras realizada en la muestra de agua cruda con una turbiedad de

2520 NTU, en la cual se aplicó coagulante, se obtuvieron los siguientes resultados:

67

TABLA 4.7 Prueba de Jarras, Turbiedad 2520 NTU

2 5 10 15 20 25

#1 #2 #3 #4 #5 #6

(min) (NTU) (NTU) (NTU) (NTU) (NTU) (NTU)

5 60 300 650 1140 1200 1220

10 58 250 591 938 1006 1078

20 58 224 533 720 834 860

30 56 152 517 713 801 815

PRUEBA DE JARRAS

Tiempo de

Sedimentación

Dosis (mg/l)

Número de Jarra


La prueba de jarras se realizó para diferentes tiempos de sedimentación, igual a 5 min,

10 min 20 min y 30 min; en cada jarra se utilizó dosificación igual a 2 mg/l para la jarra #1, 5

mg/l para la jarra #2, 10 mg/l para la jarra #3, 15 mg/l para la jarra #4, 20 mg/l para la jarra

#5 y 25 mg/l para la jarra #6.

Los resultados de la tabla 4.7 de la prueba de jarras realizada en la muestra de agua

cruda con una turbiedad de 2520 NTU, permiten obtener los gráficos a continuación:

GRAFICO 4.5 Dosis Óptima de Coagulante, Turbiedad 2520 NTU


Analizando el grafico 4.5, se determina que la dosis óptima de coagulante para todos

los tiempos de sedimentación corresponde a la dosificación de 2 mg/l, aplicada en la jarra 1.

68

GRAFICO 4.6 Tiempo Óptimo de Coagulación, Turbiedad 2520 NTU


Analizando el grafico 4.6, se determina el tiempo óptimo de coagulación, el mismo

que corresponde a 10 minutos, este periodo es el necesario para que se produzca la mayor

disminución de la turbiedad hasta 58 NTU, tiempos mayores no producen remociones

significativas de turbiedad.


Para la prueba de jarras realizada en la muestra de agua cruda con una turbiedad de

5940 NTU, en la cual se aplicó coagulante, se obtuvieron los siguientes resultados:

TABLA 4.8 Prueba de Jarras, Turbiedad 5940 NTU

2 5 10 15 20 25

#1 #2 #3 #4 #5 #6

(min) (NTU) (NTU) (NTU) (NTU) (NTU) (NTU)

5 36 12 17 44 77 664

10 27 3 10 32 69 446

20 21 1 7 26 57 419

30 11 0 3 17 50 394

Tiempo de

Sedimentación

Dosis (mg/l)

PRUEBA DE JARRAS

Número de Jarra


69

La prueba de jarras se realizó para diferentes tiempos de sedimentación, igual a 5 min,

10 min 20 min y 30 min; en cada jarra se utilizó dosificación igual a 2 mg/l para la jarra #1, 5

mg/l para la jarra #2, 10 mg/l para la jarra #3, 15 mg/l para la jarra #4, 20 mg/l para la jarra

#5 y 25 mg/l para la jarra #6.

Los resultados obtenidos en la tabla 4.8 de la prueba de jarras realizada en la muestra

de agua cruda con una turbiedad de 5940 NTU, permiten obtener los grafico a continuación:

GRAFICO 4.7 Dosis Óptima de Coagulante, Turbiedad 5940 NTU


Analizando el gráfico 4.7, se determina que la dosis óptima de coagulante para todos

los tiempos de sedimentación corresponde a la dosificación de 5 mg/l, aplicada en la jarra 2.

GRAFICO 4.8 Tiempo Óptimo de Coagulación, Turbiedad 5940 NTU


70

Analizando el gráfico 4.8, se determina el tiempo óptimo de coagulación, el mismo

que corresponde a 10 minutos, este periodo es el necesario para que se produzca la mayor

disminución de la turbiedad hasta 3 NTU, tiempos mayores no producen remociones

significativas de turbiedad.

4.2.3. Remoción de Sedimentos

El análisis de remoción de sedimentos se realiza para la muestra con turbiedad de

5940 NTU, debido a que son condiciones climáticas de invierno, mediante la prueba de jarras

realizada, se determina que la aplicación de coagulante en dosis bajas son las más eficientes,

además se determinan los valores de remoción de sedimentos en función de la turbiedad total

y en función del volumen de lodos, a continuación los resultados:

TABLA 4.9 Remoción de Sedimentos (Turbiedad 5940 NTU)

V. Lodos Turb. V. Lodos Turb. V. Lodos Turb. #1 #2 #3 #1 #2 #3

(min) (ml/lodo) (NTU) (ml/lodo) (NTU) (ml/lodo) (NTU) (%) (%) (%) (%) (%) (%)

5 90 36 90 12 80 17 99,39 99,80 99,71 36 40 40

10 95 27 95 3 82 10 99,55 99,95 99,83 38 42 41

15 100 24 100 2 86 9 99,60 99,97 99,86 40 44 43

20 105 21 105 1 90 7 99,65 99,98 99,88 42 47 45

25 120 16 110 1 96 5 99,73 99,99 99,92 48 49 48

30 130 11 125 0 105 3 99,81 100,00 99,95 52 56 53

35 150 4 150 0 125 0 99,93 100,00 100,00 60 67 63

40 170 0 175 0 165 0 100,00 100,00 100,00 68 78 83

45 185 225 200 74 100 100

50 250 225 200 100 100 100

55 250 225 200 100 100 100

60 250 225 200 100 100 100

Tiempo de

Sedimentación

Dosis (mg/l)

Número de Jarra

REMOCIÓN en función

de TURBIEDAD

REMOCIÓN

en función del

VOLUMEN

DE LODOS#1 #2 #3

2 5 10


Los resultados obtenidos en la tabla 4.9, la remoción de sedimentos en función de la

turbiedad, que se realizó en la muestra de agua cruda con una turbiedad de 5940 NTU,

permite obtener el gráfico a continuación:

71

GRAFICO 4.9 Remoción de Sedimentos en función de la Turbiedad


Analizando el gráfico 4.9, se determina que el porcentaje de remoción de sedimentos

está en valores superiores al 90 % para las tres jarras.

La jarra #2 presenta la remoción más alta de turbiedad, desde un valor inicial del

99.80 %, en el tiempo transcurrido de 5 minutos hasta un valor final del 100 %, en un tiempo

transcurrido de 30 minutos, la dosificación aplicada a esta jarra corresponde a 5 mg/l.

Los resultados obtenidos en la tabla 4.9, la remoción de sedimentos en función del

Volumen de Lodos, que se realizó en la muestra de agua cruda con una turbiedad de 5940

NTU, permite obtener el gráfico a continuación:

GRAFICO 4.10 Remoción de Sedimentos en función del Volumen de Lodos


72

Analizando el gráfico 4.10, se determina que el porcentaje de remoción de sedimentos

está en valores superiores al 90 % para las tres jarras.

La jarra #2 presenta la remoción más alta de volumen de lodos, desde un valor inicial

del 40 %, en el tiempo transcurrido de 5 minutos hasta un valor final del 100 %, en un tiempo

transcurrido de 45 minutos, la dosificación aplicada a esta jarra corresponde a 5 mg/l

4.2.4. Eficiencias

La determinación de la eficiencia que produce la remoción de turbiedades, se realizó

bajo condiciones sin aplicar coagulante y aplicando coagulante, para las dos muestras con

turbiedades de 2520 NTU y 5940 NTU.

4.2.4.1. Eficiencias, Turbiedad 2520 NTU

La eficiencia obtenida para la muestra de agua con una turbiedad de 2520 NTU, se

obtuvieron los siguientes resultados:

TABLA 4.10 Eficiencias, muestra con coagulante, turbiedad 2520 NTU

#1 efic. #2 efic. #3 efic. #4 efic. #5 efic. #6 efic.

(min) (NTU) (%) (NTU) (%) (NTU) (%) (NTU) (%) (NTU) (%) (NTU) (%)

5 60 98% 300 88% 650 74% 1140 55% 1200 52% 1220 52%

10 58 98% 250 90% 591 77% 938 63% 1006 60% 1078 57%

20 58 98% 224 91% 533 79% 720 71% 834 67% 860 66%

30 56 98% 152 94% 517 79% 713 72% 801 68% 815 68%

Tiempo de

Sedimentación

Dosis (mg/l)

2 5 10 15 20 25

Número de Jarra

CON APLICACIÓN DE COAGULANTE


Analizando los valores de eficiencias de la muestra con coagulante, obtenidos en la

tabla 4.10, se determina que la jarra #1, presenta el mejor porcentaje de remoción de

sedimentos igual al 98 %, en el tiempo transcurrido de 5 minutos presenta una turbiedad de

60 NTU, para el tiempo transcurrido de 30 minutos alcanza un valor de turbiedad igual a 56

NTU, la dosificación aplicada a esta jarra corresponde a 2 mg/l.

73

TABLA 4.11 Eficiencias, muestra sin coagulante, turbiedad 2520 NTU

(min) (NTU) (%)

5 2310 8%

10 2170 14%

20 1910 24%

30 1720 32%

Tiempo de

Sedimentación

Muestra sin

aplicar

coagulante

Eficiencia


Analizando los valores de eficiencias de la muestra sin aplicar coagulante, obtenidos

en la tabla 4.11, se determina que la remoción de sedimentos es del 32 %, en el tiempo

transcurrido de 30 minutos.

4.2.4.2. Eficiencias, Turbiedad 5940 NTU

La eficiencia obtenida para la muestra de agua con una turbiedad de 5940 NTU, se

obtuvieron los siguientes resultados:

TABLA 4.12 Eficiencias, muestra con coagulante, turbiedad 5940 NTU

#1 efic. #2 efic. #3 efic. #4 efic. #5 efic. #6 efic.

(min) (NTU) (%) (NTU) (%) (NTU) (%) (NTU) (%) (NTU) (%) (NTU) (%)

5 36 99% 12 100% 17 100% 44 99% 77 99% 664 89%

10 27 100% 3 100% 10 100% 32 99% 69 99% 446 92%

20 21 100% 1 100% 7 100% 26 100% 57 99% 419 93%

30 11 100% 0 100% 3 100% 17 100% 50 99% 394 93%

10 15 20Tiempo de

Sedimentación Número de Jarra

Dosis (mg/l)

252 5

CON APLICACIÓN DE COAGULANTE


Analizando los valores de eficiencias de la muestra con coagulante, obtenidos en la

tabla 4.12, se determina que la jarra #2, presenta el mejor porcentaje de remoción de

sedimentos igual al 100 %, en el tiempo transcurrido de 5 minutos presenta una turbiedad de

12 NTU, para el tiempo transcurrido de 30 minutos alcanza turbiedad 0 NTU, la dosificación

aplicada a esta jarra corresponde a 5 mg/l.

74

TABLA 4.13 Eficiencias, muestra sin coagulante, turbiedad 5940 NTU

(min) (NTU) (%)

5 5420 9%

10 4350 27%

20 3600 39%

30 2300 61%

Muestra sin

aplicar

coagulante

Tiempo de

SedimentaciónEficiencia


Analizando los valores de eficiencias de la muestra sin aplicar coagulante, obtenidos

en la tabla 4.13, se determina que la remoción de sedimentos es del 61 %, en el tiempo

transcurrido de 30 minutos.

4.3. PRUEBAS DE SEDIMENTABILIDAD

El estudio de sedimentabilidad se realizó en dos muestras puntuales de agua cruda

tomadas a la salida de los desarenadores que se encuentran en la captación del Río Lelia, una

muestra para condiciones de turbiedad alta que es representativa de la temporada invernal y

otra muestra para condiciones de turbiedad baja que representa la temporada de verano.

Para cada muestra se realizaron dos pruebas de jarras, una aplicando coagulante y otra

sin aplicar coagulante.

Procedimiento de la prueba de sedimentabilidad:

1. Para la prueba de sedimentación sin aplicar coagulante, realizamos la

homogeneización de la muestra y vertemos en el Cono Imhoff, para un

volumen correspondiente de 1 litro.

2. Procedemos a registrar las lecturas del volumen de lodo acumulado que se va

asentando en el fondo del Cono Imhoff, para los tiempos establecidos de 1

hora en intervalos de 5 minutos.

3. Para la prueba de sedimentación con la aplicación de coagulante, una vez

concluido el registro de los datos de turbiedades obtenidas en la prueba de

75

jarras, realizamos la homogeneización de las 6 jarras, la dosis aplicada en cada

jarra corresponde a 2, 5, 10, 20 y 25 mg/l respectivamente.

4. Procedemos a verter la muestra de agua homogeneizada de cada jarra en el

Cono de Imhoff, para un volumen correspondiente de 1 litro.

5. Procedemos a registrar las lecturas del volumen de lodo acumulado que se

encuentra en el fondo del Cono Imhoff, para los tiempos establecidos de 1

hora en intervalos de 5 minutos.

6. Procedemos a tabular y graficar la información obtenida en las pruebas de

sedimentación.

Registro Fotográfico:

FIGURA 4.3 Pruebas de Sedimentación, Cono Imhoff


76

4.3.1. Pruebas de Sedimentabilidad sin aplicar Coagulante

Estas pruebas de sedimentabilidad se realizaron en las muestras de agua cruda que se

homogenizó previamente, sin aplicar coagulante.

4.3.1.1. Prueba de Sedimentabilidad 1, turbiedad 2520 NTU



TABLA 4.14 Prueba de Sedimentabilidad, muestra sin coagulante, turbiedad 2520 NTU

(min) (ml/lodo)

0 0

5 38

10 42

15 44

20 44

25 45

30 47

35 52

40 58

45 72

50 74

55 76

60 104

Muestra sin

coagulante

Tiempo de

Sedimentación

PRUEBA DE LODOS




77

GRAFICO 4.11 Sedimentación sin coagulante, turbiedad 2520 NTU



se obtiene una sedimentación de 104 ml/lodo, durante un periodo de 60 minutos, de la

muestra con turbiedad de 2520 NTU.




TABLA 4.15 Prueba de Sedimentabilidad, muestra sin coagulante, turbiedad 5940 NTU

(min) (ml/lodo)

0 0

5 96

10 100

15 101

20 102

25 105

30 110

35 125

40 140

45 170

50 175

55 180

60 250

Muestra sin

coagulante

Tiempo de

Sedimentación

PRUEBA DE LODOS


78



GRAFICO 4.12 Sedimentación sin coagulante, turbiedad 5940 NTU



se obtiene una sedimentación de 250 ml/lodo, durante un periodo de 60 minutos, de la

muestra con turbiedad de 5940 NTU.

4.3.2. Pruebas de Sedimentabilidad aplicando Coagulante

La dosificación adoptada para las pruebas de sedimentación en muestras con

turbiedades de 2520 NTU y 5940 NTU, es la siguiente:

Dosificación de PAC Riandi utilizada:

TABLA 4.16 Dosificación

JarraDosis

(mg/l)

1 2

2 5

3 10

4 15

5 20

6 25


79


Para la prueba de sedimentación realizada en la muestra de agua cruda con una

turbiedad de 2520 NTU, en la cual se aplicó coagulante, se obtuvieron los siguientes

resultados:

TABLA 4.17 Prueba de sedimentabilidad, turbiedad 2520 NTU

2 5 10 15 20 25

#1 #2 #3 #4 #5 #6

(min) (ml/lodo) (ml/lodo) (ml/lodo) (ml/lodo) (ml/lodo) (ml/lodo)

5 32 36 47 28 24 24

10 33 37 56 29 25 25

15 33 37 52 29 25 25

20 33 37 50 29 25 25

25 33 37 48 29 25 25

30 35 38 48 29 26 26

35 38 42 70 31 27 27

40 46 48 70 35 30 30

45 69 70 70 50 40 40

50 69 70 70 50 40 40

55 69 70 70 50 40 40

60 69 70 70 50 40 40

PRUEBA DE LODOS

Tiempo de

Sedimentación

Dosis (mg/l)

Número de Jarra


La prueba de sedimentabilidad se realizó para diferentes tiempos de sedimentación,

igual a 5 min, 10 min 20 min y 30 min; en cada jarra se utilizó dosificación igual a 2 mg/l

para la jarra #1, 5 mg/l para la jarra #2, 10 mg/l para la jarra #3, 15 mg/l para la jarra #4, 20

mg/l para la jarra #5 y 25 mg/l para la jarra #6.

Los resultados de la tabla 4.17 de la prueba de sedimentabilidad realizada en la

muestra de agua cruda con una turbiedad de 2520 NTU, permiten obtener el gráfico a

continuación:

80

GRAFICO 4.13 Sedimentación, Turbiedad 2520 NTU


Analizando el grafico 4.13, se determina que la jarra #1, presenta las mejores

condiciones de sedimentabilidad, en un periodo de 5 minutos presenta un volumen igual a 32

ml/lodo y a los 60 minutos presenta un volumen igual a 69 ml/lodo, la dosis de coagulante



TABLA 4.18 Prueba de sedimentabilidad, turbiedad 5940 NTU

2 5 10 15 20 25

#1 #2 #3 #4 #5 #6

(min) (ml/lodo) (ml/lodo) (ml/lodo) (ml/lodo) (ml/lodo) (ml/lodo)

5 90 90 80 90 110 100

10 95 95 82 95 120 110

15 100 100 86 100 130 115

20 105 105 90 105 140 120

25 120 110 96 120 155 130

30 130 125 105 125 160 140

35 150 150 125 130 175 150

40 170 175 165 140 200 160

45 185 225 200 160 250 175

50 250 225 200 175 250 200

55 250 225 200 215 250 230

60 250 225 200 280 250 325

Número de Jarra

Dosis (mg/l)

Tiempo de

Sedimentación

PRUEBA DE LODOS


81

Para la prueba de sedimentación realizada en la muestra de agua cruda con una

turbiedad de 5940 NTU, en la cual se aplicó coagulante, los resultados obtenidos se indican

en la tabla 4.18.

La prueba de sedimentabilidad se realizó para diferentes tiempos de sedimentación,

igual a 5 min, 10 min 20 min y 30 min; en cada jarra se utilizó dosificación igual a 2 mg/l

para la jarra #1, 5 mg/l para la jarra #2, 10 mg/l para la jarra #3, 15 mg/l para la jarra #4, 20

mg/l para la jarra #5 y 25 mg/l para la jarra #6.

Los resultados de la tabla 4.18 de la prueba de sedimentabilidad realizada en la

muestra de agua cruda con una turbiedad de 5940 NTU, permiten obtener el gráfico a

continuación:

GRAFICO 4.14 Sedimentación, Turbiedad 5940 NTU


Analizando el grafico 4.14, se determina que la jarra #1, presenta las mejores

condiciones de sedimentabilidad, en un periodo de 5 minutos presenta un volumen igual a 90

ml/lodo y a los 60 minutos presenta un volumen igual a 250 ml/lodo, la dosis de coagulante


4.4. PRUEBAS DE VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN

Para determinar la velocidad de sedimentación, se realizará únicamente en la muestra

puntual de agua cruda tomada a la salida de los desarenadores que se encuentran en la

82

captación del Río Lelia, para condiciones de turbiedad alta que es representativa de la

temporada invernal, de turbiedad 5940 NTU.

Se realizaron dos pruebas de velocidad de sedimentación, una aplicando coagulante y

otra sin aplicar coagulante.

Registro Fotográfico:

FIGURA 4.4 Pruebas de Velocidad de Sedimentación


Procedimiento de la prueba de velocidad de sedimentabilidad:

1. Para la prueba de velocidad sin aplicación de coagulante, realizamos la

homogeneización de la muestra, este paso lo realizamos en la misma jarra de

la prueba para un volumen de 2 litros.

2. Procedemos a registrar las lecturas del volumen de lodo que se va asentando

en el fondo de la jarra, para los tiempos establecidos de 1 hora en intervalos de

5 minutos.

3. Para la prueba de velocidad con aplicación de coagulante, una vez concluido el

registro de las mediciones de las turbiedades obtenidas en la prueba de jarras,

realizamos la homogeneización de la muestra para las jarras 1, 2 y 3, con

dosificaciones igual a 2, 5 y 10 mg/l respectivamente, para un volumen de 2

litros cada jarra.

4. Procedemos a registrar las lecturas del volumen de lodo que se va asentando

en el fondo de la jarra, para los tiempos establecidos de 1 hora en intervalos de

5 minutos.

5. Procedemos a tabular y graficar la información obtenida en las pruebas de

velocidad.

83

4.4.1. Pruebas de Velocidad de Sedimentación sin aplicar Coagulante

Para la muestra sin aplicar coagulante, se obtiene los siguientes resultados:

TABLA 4.19 Velocidad de Sedimentación sin coagulante

DistanciaTiempo de

Sedimentación

Velocidad de

Sedimentación

(cm) (min) (cm/min)

3.00 1 3.00

3.60 2 1.80

4.10 3 1.37

5.40 4 1.35

6.00 5 1.20

6.40 6 1.07

6.60 7 0.94

6.80 8 0.85

7.00 9 0.78

7.20 10 0.72

7.60 15 0.51

8.00 20 0.40

8.40 25 0.34

9.00 30 0.30

9.60 35 0.27

10.00 40 0.25

10.50 45 0.23

11.00 50 0.22

11.60 55 0.21

12.00 60 0.20

VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN

Muestra sin Coagulante


GRAFICO 4.15 Prueba de Velocidad de Sedimentación sin aplicar coagulante


84

Los resultados de la tabla 4.19 de la muestra de agua cruda sin aplicar coagulante,

permite obtener el grafico 4.15.

Analizando el grafico 4.15, se determina que la velocidad de sedimentación se reduce,

distancias cortas y tiempos bastante largos, para el tiempo de 60 minutos, la distancia

corresponde a 12 cm, con una velocidad de sedimentación de 0.20 cm/min, esta prueba se

realizó sin la aplicación de coagulante, mediante el asentamiento de las partículas en el fondo

de la jarra.

4.4.2. Pruebas de Velocidad de Sedimentación aplicando Coagulante

Para la muestra aplicando coagulante, se obtiene los siguientes resultados:

TABLA 4.20 Velocidad de Sedimentación con aplicación de coagulante

DistanciaVelocidad de

SedimentaciónDistancia

Velocidad de

SedimentaciónDistancia

Velocidad de

Sedimentación

(min) (cm) (cm/min) (cm) (cm/min) (cm) (cm/min)

1 9,00 9,00 12,00 12,00 10,00 10,00

2 9,00 4,50 12,00 6,00 10,00 5,00

3 9,00 3,00 12,00 4,00 10,00 3,33

4 9,00 2,25 12,00 3,00 10,00 2,50

5 9,00 1,80 12,00 2,40 10,00 2,00

6 9,00 1,50 13,00 2,17 10,00 1,67

7 9,00 1,29 13,00 1,86 10,00 1,43

8 9,00 1,13 13,00 1,63 10,00 1,25

9 9,00 1,00 13,00 1,44 10,00 1,11

10 10,00 1,00 13,00 1,30 10,00 1,00

15 10,00 0,67 13,00 0,87 11,00 0,73

20 10,00 0,50 13,00 0,65 11,00 0,55

25 10,00 0,40 13,00 0,52 11,00 0,44

30 11,00 0,37 13,00 0,43 11,00 0,37

Número de Jarra

#1 #2 #3

Tiempo de

Sedimentación

VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN

Dosis (mg/l)

2 5 10


Los resultados de la tabla 4.20 de la muestra de agua aplicando coagulante, permite

obtener el grafico a continuación:

85

GRAFICO 4.16 Pruebas de Velocidad de Sedimentación con aplicación de coagulante


Analizando el grafico 4.16, se determina que la velocidad de sedimentación con

mejores condiciones es la jarra #2, la sedimentación se produce en menor tiempo con una

dosificación aplicada de 5 mg/l, para el tiempo de 30 minutos la velocidad de sedimentación

corresponde 0.43 cm/min.

86

CAPÍTULO V

5. PRE DISEÑO DE PRE-SEDIMENTADOR

Esta unidad considera que las partículas, aun siendo de diferentes tamaños, se

comportan como partículas discretas y aisladas.

El sedimentador tiene como objeto separar del agua cruda partículas inferiores a 0.2

mm y superiores a 0.05 mm, es decir que nos encontramos en régimen laminar. 29

El CEPIS, presenta los siguientes parámetros para escoger las alternativas de pre

tratamiento:

TABLA 5.1 Alternativas de pre tratamiento de acuerdo a la calidad del agua cruda

Turbiedad

(NTU)˂ 250 ˃ 500 ˂ 1000

˂ 1000 / 100 ml Sedimentación Sedimentación Desarenación + Sedimentación

˂ 1000 / 100 ml Sedimentación Sedimentación Desarenación + Sedimentación

Fuente: OPS/CEPIS, Guía para el diseño de desarenadores y sedimentadores, Lima, Perú. (2005)

Para el presente Estudio Técnico, según la tabla 5.1, el tratamiento previo a realizarse

consiste en Desarenación + Sedimentación, debido a las condiciones que presenta el agua

cruda del Río Lelia, turbiedades alrededor de 6000 NTU en temporada invernal y 2000 NTU

en temporada de verano.

Actualmente encontramos el pre tratamiento de Desarenación en la captación, el

mismo que se encuentra funcionando correctamente, razón por la cual solamente es necesario

implementar el proceso de Sedimentación.

5.1. TEORÍA DE LA SEDIMENTACIÓN

Se entiende por sedimentación la remoción por efecto gravitacional de las partículas

en suspensión presentes en el agua. Estas partículas deberán tener un peso específico mayor

que el fluido. La sedimentación es, en esencia, un fenómeno netamente físico y constituye

uno de los procesos utilizados en el tratamiento del agua para conseguir su clarificación. Está

relacionada exclusivamente con las propiedades de caída de las partículas en el agua. Cuando


87

se produce sedimentación de una suspensión de partículas, el resultado final será siempre un

fluido clarificado y una suspensión más concentrada. A menudo se utilizan para designar la

sedimentación los términos de clarificación y espesamiento. Se habla de clarificación cuando

hay un especial interés en el fluido clarificado, y de espesamiento cuando el interés está

puesto en la suspensión concentrada.

Las partículas en suspensión sedimentan en diferente forma, dependiendo de las

características de las partículas, así como de su concentración. Es así que podemos referirnos

a la sedimentación de partículas discretas y sedimentación de partículas floculentas.

5.1.1. Sedimentación de partículas discretas

Se llama partículas discretas a aquellas partículas que no cambian de características

(forma, tamaño, densidad) durante la caída. Se denomina sedimentación simple al proceso de

depósito de partículas discretas. Este tipo de partículas y esta forma de sedimentación se

presentan en los desarenadores, en los sedimentadores, en los pre sedimentadores como paso

previo a la coagulación en las plantas de filtración rápida y también en sedimentadores como

paso previo a la filtración lenta.

5.1.2. Sedimentación de partículas floculentas

Partículas floculentas son aquellas producidas por la aglomeración de partículas

coloides desestabilizadas a consecuencia de la aplicación de agentes químicos. A diferencia

de las partículas discretas, las características de este tipo de partículas (forma, tamaño,

densidad) sí cambian durante la caída. Se denomina sedimentación floculenta o decantación

al proceso de depósito de partículas floculentas. Este tipo de sedimentación se presenta en la

clarificación de aguas, como proceso intermedio entre la coagulación-floculación y la

filtración rápida.30

5.1.3. Tipo de Sedimentación

La sedimentación con flujo horizontal se hace en tanques rectangulares o circulares,

en los cuales la masa líquida se traslada de un punto a otro con una velocidad v0, mientras las

partículas caen con una velocidad vs.

30 Tratamiento de agua para consumo humano. Plantas de filtración rápida. Manual I: Teoría Tomo II.

Capítulo 7: Sedimentación. pág. 3 (2004)

88

FIGURA 5.1 Zonas de un Sedimentador

Fuente: OPS/CEPIS, Teoría, Diseño y control de los procesos de clarificación del agua. Departamento de

Ingeniería y Ciencias del Ambiente. Lima, Perú. (1973) (pág. 202)

Las partículas en la zona de sedimentación de un decantador se asientan

independientemente unas de otras, cuando la concentración de ellas en el flujo no excede de

un determinado límite crítico. Al acercarse las partículas a la zona de lodos, éstas se apoyan

unas sobre otras, formando mallas que se van compactando y la velocidad de sedimentación

se reduce en forma considerable.

Camp lo define como "el decantador hipotético en el cual la sedimentación se realiza

exactamente en la misma manera que en un recipiente de igual profundidad que contenga un

líquido en reposo".

Luego establece tres principios básicos:

1. La dirección del flujo es horizontal y la velocidad es la misma en todos los puntos de la

zona de sedimentación.

2. La concentración de partículas de cada tamaño es la misma en todos los puntos de la

sección vertical, al comienzo de la zona de entrada.

3. Una partícula queda removida cuando llega a la zona de lodos.

Teniendo en cuenta estas simplificaciones se puede decir que una partícula queda

removida cuando tiene una velocidad de caída vsc de forma que, si entra a la zona de

sedimentación a nivel con la superficie del líquido, sale de ella cuando la lámina de agua que

la transportaba pasa de la zona de sedimentación a la de salida. (Línea A-B en figura 5.1).

Esta partícula se llama partícula crítica. Las partículas con velocidad menor que vsc quedarán

89

removidas en proporción vs/vsc (Línea A-C), las de velocidad mayor que vsc quedarán, en

cambio, todas removidas. (Línea A-D).31

5.2. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

El objetivo principal de la Pre Sedimentación es reducir la turbiedad y eliminar

partículas en suspensión, mediante un tiempo razonable por acción de la gravedad.

Primordialmente en invierno, el agua del Río Lelia se incrementa considerablemente, lo cual

dificulta que la Captación y la Planta de Tratamiento realicen los procesos de potabilización

correctamente.

El sedimentador estará compuesto de las siguientes partes:

a. Zona de entrada

Está constituida por una cámara de entrada, a esta llegarán dos tuberías que conducen

el líquido desde la captación, de diámetro 630 mm y otra de 730 mm, en esta cámara está

ubicado un vertedero rectangular con contracciones a fin de realizar mediciones de caudal,

esta cámara de entrada tiene una tubería para desagüe de 300 mm, a continuación el líquido

circula por un canal repartidor con pendiente 0.1 % hasta llegar a cada módulo pre

sedimentador.

b. Zona de sedimentación

Se conforma por un canal rectangular y un vertedero, cuya finalidad es distribuir

uniformemente el líquido en el área de sedimentación. Consta de un canal rectangular con

volumen, longitud y condiciones de flujo adecuados para que sedimenten las partículas. La

dirección del flujo es horizontal, circula a través de una pantalla difusora y la velocidad es la

misma en todos los puntos, flujo pistón, condiciones de flujo adecuados para que sedimenten

las partículas.32

c. Zona de salida

Se conforma por un vertedero hacia un canal que tiene una pendiente del 0.15% y

una tubería ubicada al final de diámetro 400 mm, cuya finalidad es, recolectar el efluente sin

31 Teoría, Diseño y control de los procesos de clarificación del agua. Departamento de Ingeniería y

Ciencias del Ambiente. OPS/CEPIS, Lima, Perú. (1973), (pág. 212)

32 OPS/CEPIS, Guía para el diseño de desarenadores y sedimentadores, Lima, Perú. (2005) (pág. 17)

90

perturbar la sedimentación de las partículas depositadas, a continuación esta tubería ingresa

a la planta de tratamiento.

d. Zona de recolección de lodos

Constituida por una tolva en el fondo de cada módulo pre sedimentador con

pendiente igual al 10% y capacidad suficiente para depositar los lodos sedimentados, cada

módulo tiene dos tuberías en la que a cada una de ellas tiene su respectiva área de

recolección, en cada tubería existe una válvula para el control periódico de evacuación, los

lodos recolectados son transportados hacia el sistema de alcantarillado público.

5.3. PARÁMETROS BÁSICOS PARA EL DISEÑO

Como datos de inicio se debe conocer los siguientes criterios:

5.3.1. Caudal de Diseño:

Las unidades en una planta de tratamiento son diseñadas para el caudal máximo

diario. Existen 3 Plantas de Tratamiento, identificadas como:

PT 1, Planta de tratamiento tipo Convencional que procesa un caudal igual a 300 l/s.

PT 2, Planta de Tratamiento Semiautomática que procesa un caudal igual a 500 l/s.

PT 3, Planta de Tratamiento Modular o Automática que procesa un caudal igual a 200 l/s.

El caudal de diseño será considerado de 1000 l/s, procesando a capacidad máxima la

planta; en la actualidad la Planta de Tratamiento está procesando alrededor de 800 l/s33, por

razones de mantenimiento para el caso, cuando esté en operación una sola unidad del pre

sedimentador, se diseñará considerando un 25% de aumento en el caudal de cada unidad, es

decir 100 l/s, con lo cual para cada módulo sería un caudal de 500 l/s.

5.3.2. Velocidad de Sedimentación

El sedimentador tiene como objeto separar del agua cruda partículas inferiores a 0.2

mm y superiores a 0.05 mm, es decir que nos encontramos en régimen laminar.34

33 Anexo 1: Registro de Caudales

34 OPS/CEPIS, (2005), Guía para el diseño de desarenadores y sedimentadores, Lima, Perú. (2005)

91

Se determinará la velocidad de sedimentación, conociendo el diámetro de las

partículas, cuyos diámetros fueron determinados mediante el ensayo de granulometría.35

FIGURA 5.2 Velocidad de Sedimentación

Fuente: CEPIS. (2005)

De acuerdo a la figura 5.2, la velocidad de sedimentación de determinó para 5

diferentes diámetros de partículas, como se indica en la tabla a continuación:

TABLA 5.2 Velocidad de Sedimentación

DiámetroVelocidad de

Sedimentación

(mm) (m/s)

0,200 1,80E-02

0,167 1,10E-02

0,100 9,50E-03

0,095 5,50E-03

0,080 3,80E-03

0,050 1,00E-03

Fuente: Autor (2016)

5.3.3. Calidad fisicoquímica del agua:

35 Anexo 4: Ensayo de Granulometría

92

A continuación, se presenta el análisis fisicoquímico del agua cruda que es captada en

el Rio Lelia:

TABLA 5.3 Calidad Agua fuente Río Lelia

AGUA CRUDA

9/1/2017

Captación Lelia

Color UC 10

Conductividad uS/cm 93,2

Calcio mg/l 11,8

Alcalinidad mg/l 71

Dureza total mg/l 41

Magnesio mg/l 2,8

Turbiedad NTU 2,5

Sólidos totales disueltos mg/l 47

Sulfatos mg/l 4,426

Nitritos mg/l 0

pH mg/l 7,54

Cianuros mg/l < 0,001

Nitratos mg/l 2,357

Fluoruros mg/l 0,201

Cloruros mg/l 1,398

Aluminio mg/l < 0,03

Arsénico mg/l <0,002

Mercurio mg/l <0,001

Plomo mg/l <0,010

Bario mg/l <0,02

Níquel mg/l <0,010

Antimonio mg/l <0,005

Cadmio mg/l <0,002

Cobre mg/l <0,014

Selenio mg/l <0,005

Hierro mg/l 0,123

Cromo total mg/l <0,040

Dimetoato mg/l < 2 *

Cloropyrifos mg/l < 2 *

Coliformes totales NMP/100 ml > 2419

Coliformes fecales

(corresponde a e-coli)NMP/100 ml 344

Plaguicidas Organofosforados

Análisis Microbiológico

Parámetro Unidad

Físico Químicos

Aniones

Metales


93

5.3.4. Análisis del Perfil Hidráulico para definir Ubicación de la Estructura del Pre

sedimentador:

Para encontrar la ubicación con mejores características, se realizará el análisis del

perfil hidráulico de la Línea de Conducción, desde la Captación hasta la Planta de

Tratamiento, se analizará 3 posibles opciones en las cuales se puede implantar el Pre

Sedimentador:

GRAFICO 5.1 Perfil Hidráulico, Línea de Conducción

Fuente: EPMAPA-SD

5.3.4.1. Opción 1: En la Captación

La opción de ubicar el pre sedimentador en el sitio donde se encuentra ubicada la

captación, no es factible, ya que no se cuenta con área suficiente para la implantación, debido

a las condiciones topográficas del Río Lelia.

FIGURA 5.3 Opción 1, ubicación Pre sedimentador en la Captación

Fuente: Google Earth. (2016)

Existe área suficiente en la entrada a la captación, tal y como se muestra en la figura

5.2, se encuentra en la cota 698.50 m del terreno y abscisa 0+400.00 m, analizando el perfil

94

hidráulico, la línea de gradiente hidráulico se interrumpe con la topografía, no cuenta con

presión necesaria hasta la Planta de Tratamiento, debido a un punto alto en el perfil

hidráulico, ubicado en la cota 610.17 m del terreno y abscisa 9+346.90 m.

5.3.4.2. Opción 2: En Chigüilpe

FIGURA 5.4 Opción 2, ubicación Pre sedimentador en Chigüilpe


Esta opción se encuentra ubicada en la cota 610.17 m y abscisa 9+946.60 m, se

consideró este sitio debido a que presenta una cota alta, analizando el perfil hidráulico, la

línea de gradiente hidráulico se interrumpe con la topografía, no cuenta con presión necesaria

hasta la Planta de Tratamiento debido a un punto alto ubicado en la cota 610.17 m del terreno

y abscisa 9+346.90 m.

5.3.4.3. Opción 3: En la Planta de Tratamiento

Esta opción se encuentra ubicada en los terrenos que se encuentran al lado de la Planta

de Tratamiento, se encuentra en la cota 652.46 m y abscisa 11+876.00 m, analizando el perfil

hidráulico, no se interrumpe con la topografía, razón por la cual, es el sitio adecuado para

implantar el Pre Sedimentador.

95

FIGURA 5.5 Opción 3, terrenos junto a Planta de Tratamiento


5.4. CRITERIOS DE DISEÑO

El CEPIS, sugiere los siguientes criterios de diseño que deben ser tomados en cuenta

para el pre sedimentador:

El periodo de diseño, teniendo en cuenta criterios económicos y técnicos es de 8 a

16 años.

El número de unidades mínimas en paralelo es de dos (2) para efectos de mantenimiento.

El periodo de operación es de 24 horas por día.

El tiempo de retención será entre 2 - 6 horas.

La profundidad del sedimentador será entre 1,5 – 2,5 m.

La relación de las dimensiones de largo y ancho (L/B) será entre los valores de 3 - 6.

La relación de las dimensiones de largo y profundidad (L/H) será entre los valores de 5 - 20.

El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre 5 a 10% para facilitar el

deslizamiento del sedimento.

La velocidad en los orificios no debe ser mayor a 0,15 m/s para no crear

perturbaciones dentro de la zona de sedimentación.

Se debe aboquillar los orificios en un ángulo de 15° en el sentido del flujo.

96

La descarga de lodos se debe ubicar en el primer tercio de la unidad, pues el 80%

del volumen de los lodos se deposita en esa zona.

Se debe efectuar experimentalmente la determinación del volumen máximo que se

va a producir.

El caudal por metro lineal de recolección en la zona de salida debe ser igual o

inferior a 3 l/s.

Se debe guardar la relación de las velocidades de flujo y las dimensiones de largo y

altura.

L / H = VH / VS

La sección de la compuerta de la evacuación de lodos (A2) debe mantener la relación.

Donde t es el tiempo de vaciado.

A2 = (AS * (H) ^2) / (4850*t)

La ubicación de la pantalla difusora debe ser entre 0,7 a 1,00 m de distancia de la

pared de entrada.

Los orificios más altos de la pared difusora están a 1/5 de la altura (H) a partir de la

superficie del agua y los más bajos entre ¼ de la altura (H) a partir de la superficie

del fondo.36

5.5. DIMENSIONAMIENTO

5.5.1. Simulaciones

Se realizó 6 simulaciones de dimensionamientos con diferentes valores de diámetros y

velocidades de sedimentación:


97

5.5.1.1. Simulación 1, tamaño de partícula 0.20 mm

TABLA 5.4 Diseño Pre Sedimentador, tamaño de partícula 0.20 mm

1000,00 l/s

1,000 m³/s Tamaño mm

(Vs) velocidad de

sedimentación 1,8E-02 m/s Volumen m³

Periodo de Operación 24 h/dia Carga Superficial 1475,52 m³/m².día

(As) Área de la zona de

sedimentación As= Q/Vs55,56 m²

(B) asumimos ancho del tanque

rectangular3,00 m

(L2) Longitud zona de

sedimentación18,52 m

(L1) Distancia de separación

entre la entrada y la pantalla

difusora (0,60 - 1,00)m

1,00 m OK

L total = L1 + L2 19,52 m

Relación L/B (3-8)m 6,51 m OK

(H) asumimos profundidad

(1,40 - 2,50)m1,40 m OK

Relación L/H (5-20)m 13,23 m OK

distancia que debe cumplir de

la pared de entrada

77,78

0,20

Datos:

(Q) caudal




1000,00 l/s


(Vs) velocidad de






rectangular4,00 m





difusora (0,60 - 1,00)m

1,00 m OK

L total = L1 + L2 23,73 m



(1,40 - 2,50)m1,50 m OK


Datos:

(Q) caudal

136,36

0,167

distancia que debe cumplir de la

pared de entrada


98



1000,00 l/s


(Vs) velocidad de






rectangular5,00 m





difusora (0,60 - 1,00)m

1,00 m OK

L total = L1 + L2 22,05 m



(1,40 - 2,50)m1,60 m OK


168,42


pared de entrada

Datos:

(Q) caudal0,100




1000,00 l/s


(Vs) velocidad de






rectangular7,00 m





difusora (0,60 - 1,00)m

1,00 m OK

L total = L1 + L2 26,97 m



(1,40 - 2,50)m1,70 m OK


Datos:

(Q) caudal0,095

309,09


pared de entrada


99



1000,00 l/s


(Vs) velocidad de






rectangular9,00 m





difusora (0,60 - 1,00)m

1,00 m OK

L total = L1 + L2 30,24 m



(1,40 - 2,50)m1,90 m OK


500,00

0,08

Datos:

(Q) caudal


pared de entrada




1000.00 l/s

1.000 m³/s Tamaño mm

(Vs) velocidad de

sedimentación 1.0E-03 m/s Volumen m³

Periodo de Operación 24 h/dia Carga Superficial 168.75 m³/m².día


sedimentación As= Q/Vs500.00 m² 2


rectangular12.00 m


sedimentación41.67 m



difusora (0,60 - 1,00)m

1.00 m OK

L total = L1 + L2 43 m

Relación L/B (3-8)m 3.56 OK


(1,40 - 2,50)m2.40 m OK

Relación L/H (5-20)m 17.78 OK


pared de entrada

Datos:

(Q) caudal

numero de unidades

0.05

2400.00


100

5.5.1.7. Resumen e Interpretación de las Simulaciones

En la tabla 5.10, se presenta el resumen de las simulaciones:

TABLA 5.10 Dimensionado Pre-Sedimentador

DiámetroVelocidad de

SedimentaciónVolumen

Carga

Superficial

Tiempo de

Retención

(mm) (m/s) (m³) (m³/m².día) (min)

1 0.200 1.80E-02 77.78 1475.52 1.30

2 0.167 1.10E-02 136.36 910.34 2.27

3 0.100 9.50E-03 168.42 783.58 2.81

4 0.095 5.50E-03 309.09 457.58 5.15

5 0.080 3.80E-03 500.00 317.46 8.33

6 0.050 1.00E-03 2400.00 168.75 40.00

#


De acuerdo a la tabla 5.10, analizaremos los resultados obtenidos en los gráficos a

continuación:

GRAFICO 5.2 Dimensionamiento, Velocidad de Sedimentación


De acuerdo al grafico 5.2, determinamos que la velocidad de sedimentación presenta

un crecimiento conforme el tamaño de la partícula aumenta, esto quiere decir que, las

partículas con diámetros pequeños producen velocidades de sedimentación bajas.

101

GRAFICO 5.3 Dimensionado, Volumen


De acuerdo al grafico 5.3, determinamos que el volumen presenta un crecimiento

conforme el tamaño de la partícula disminuye, esto quiere decir que, para condiciones de

partículas con diámetros pequeños se obtienen unidades más grandes.

GRAFICO 5.4 Dimensionado, Carga Superficial


De acuerdo al grafico 5.4, determinamos que la carga superficial presenta un

crecimiento conforme el tamaño de la partícula aumenta, esto quiere decir que, para

condiciones de partículas con diámetros pequeños se obtienen cargas superficiales bajas.

102

GRAFICO 5.5 Dimensionado, Tiempo de Retención


De acuerdo al grafico 5.5, determinamos que el tiempo de retención presenta un

crecimiento conforme el tamaño de la partícula disminuye, esto quiere decir que, para

condiciones de partículas con diámetros pequeños se obtienen tiempos de retención altos.

El dimensionamiento seleccionado para el presente Estudio Técnico, corresponde a la

simulación 6, diámetro de partícula de 0.05 mm, este valor de diámetro corresponde al

tamaño mínimo que sugiere el CEPIS, con lo cual se obtendrá la remoción de partículas en su

totalidad, se justifica mediante el análisis granulométrico realizado en los desarenadores

ubicados en la Captación del Río Lelia.

Los parámetros obtenidos son los siguientes:

La velocidad de sedimentación es 0.001 m/s.

El volumen es 2400 m³.

La carga superficial es 168.75 m³/m²·día.

El tiempo de retención es 40 minutos.

103

A continuación, el diseño realizado bajo los criterios mencionados anteriormente:

5.5.2. Diseño Cámara de Entrada:

GRAFICO 5.6 Vertedero Rectangular con contracciones, Corte típico


Se tiene como datos:

b = 1.20 m (asumido)

h = 0.65 m (asumido)

µ = 0.60 (para condiciones de vertedero rectangular)37

w = 0.90 m (asumido)38

5.5.2.1. Caudal:

ECUACIÓN 5-1 Caudal, Vertedero Rectangular con Contracciones

Q = 2/3 * µ * (b - 0.2h) * (2g) 1/2 * h3/2

Donde:

Q: caudal (m³/s)

b: ancho del vertedero (m)

h: altura del agua (m)

B: ancho total del vertedero (m)

µ: Coeficiente de descarga (adimensional)

w: altura de la Cresta del vertedero (m)

R: radio hidráulico (m)

37 Hidráulica General, Sotelo Ávila. Coeficiente de Descarga.

38 Hidráulica General, Sotelo Ávila. Altura de la Cresta.

104

Por lo tanto:

Q = 2/3 * (0.60) * (1.20 m - 0.2*0.65 m) * (2*9.81)1/2 * (0.65 m)3/2

Q = 1.00 m³/s

Debido a que no se puede despejar (h) y calcular directamente de la fórmula de

Vertedero Rectangular con contracciones, se asumen valores de b y h para llegar al caudal de

dato 1.00 m³/s, el valor de h es 0.65 m. Por razones de seguridad se aumenta una distancia de

0.20 m, la altura total del vertedero será de 0.85 m.

5.5.2.2. Ancho de la Cámara de Entrada:

ECUACIÓN 5-2 Ancho Cámara de Entrada

B = b + 1.2 b

B = 1.20 m + 1.2 * (1.20 m)

B = 2.64 m

La altura total del vertedero, se determina aumentando 0.20 m de borde libre por

razones de seguridad, a fin de garantizar que no haya desbordes, esta altura será de 0.85 m.

La altura total de la cámara de entrada, se determina aumentando 0.35 m de borde

libre por razones seguridad, a fin de garantizar el funcionamiento óptimo de la cámara, esta

altura será de 2.10 m, esta cámara de entrada tiene una tubería para desagüe de 300 mm de

diámetro.

Para determinar el largo de la cámara de entrada, se coloca una pantalla disipadora de

energía, con el fin de reducir la carga hidráulica con la que llega el agua a esta unidad, se

colocará a una distancia de 1.20 m desde la parte posterior de la cámara, el agua pasa por

debajo de la pantalla en una distancia de 0.40 m; a continuación hay una distancia de 1.20 m,

para estabilizar el líquido y en la cual es colocada la tubería de 300 mm para desagüe.

105

5.5.3. Diseño del Canal Repartidor de Caudal:

GRAFICO 5.7 Canal de Conducción, Corte Típico





n = 0.013 (hormigón alisado)39

S = 0.1 %

5.5.3.1. Caudal:

ECUACIÓN 5-3 Ecuación de Continuidad

Q = A * V

ECUACIÓN 5-4 Ecuación de Manning

V = 1/n * Rh2/3 * (S)1/2

Reemplazando la ecuación de Manning en la ecuación de Continuidad, obtenemos la

expresión a continuación:

Q = A * 1/n * Rh2/3 * (S)1/2

Donde:

Q: caudal (m³/s)

A: área (m²)

39 Diseño Hidráulico, Sviatoslav Krochin

106

n: Coeficiente de rugosidad (adimensional)

b: ancho del canal (m)

S: pendiente del canal (%)

Rh: radio hidráulico (m)

Por lo tanto:

Q = (1.10 m*0.80 m) * (1/0.013) * [(1.10 m * 0.80 m) / (1.10 m + 2*0.80 m)]2/3 * (0.1)1/2

Q = 1.01 m³/s

Debido a que no se puede despejar (h) y calcular directamente de la ecuación de

Manning, se asumen valores de b y h para llegar al caudal de dato, el mismo que es 1.00 m³/s,

el valor de h asumido es 0.80 m.

La altura total del canal, se determina aumentando 30 cm como borde libre por

razones de seguridad, a fin de garantizar que no haya desbordes, esta altura será de 1.10 m.

5.5.4. Diseño del Pre Sedimentador

GRAFICO 5.8 Pre Sedimentador, Planta y corte típico



Q = 1000 l/s (1 m³/s)

Ф = 0.05 mm

Vs = 0.001 m/s

107

5.5.4.1. Área de Sedimentación del Módulo:


Q = As * Vs

Despejamos As de ecuación de Continuidad:

As = Q / Vs

Donde:

Q: caudal (m³/s)

As: área de sedimentación (m²)

Vs: velocidad de sedimentación (m/s)

Por lo tanto:

As = (1.0 m³/s) / (0.001 m/s)

As = 1000 m²

Se diseñarán 2 módulos, con lo cual el área para cada uno será igual a:

As = 500 m²

5.5.4.2. Longitud de la Zona de Sedimentación:

ECUACIÓN 5-6 Longitud zona de sedimentación

L2 = As / B

Donde:

B: ancho del pre sedimentador (m)

As: área de pre sedimentación (m²)

L2: longitud de sedimentación (m)

Por lo tanto:

B = 12.00 m (asumido)

L2 = (500 m²) / (12.00 m)

L2 = 41.67 m

108

5.5.4.3. Distancia de separación entre la Entrada y la Pantalla Difusora:

L1 = 1.00 m

Entonces se tiene como longitud de la unidad: L = L1 + L2 = 42.67 m

Relación L/B = 3.56

5.5.4.4. Profundidad del Sedimentador:

H = 2.40 m (asumido)

Relación L/H = 17.78

5.5.4.5. Volumen Útil del Módulo:

ECUACIÓN 5-7 Volumen Útil del Módulo

V = As * H

Donde:

V: volumen del pre sedimentador (m³)


H: altura del pre sedimentador (m)

Por lo tanto:

V = (500 m²) * (2.40 m)

V = 1200 m³

El volumen útil de 2 módulos: V = 2400 m³

Según el CEPIS, la pendiente de fondo es 10 % y la tubería para evacuación de lodos

está colocada en el primer tercio del largo de la unidad, con estos criterios el volumen de

lodos es 749 m³ para cada módulo.

El volumen total de cada módulo será la suma del volumen útil y el volumen de lodos:

V módulo = 1200 m³ + 749 m³

V módulo = 1949 m³

El volumen total será el volumen de la unidad, son 2 módulos V = 3898 m³.

109

5.5.4.6. Carga Superficial:

ECUACIÓN 5-8 Carga Superficial

C = Q / As

Donde:

C: carga superficial (m³/m².día)

Q: caudal (m³/s)


Por lo tanto:

C = (1.0 m³/s) / (12.00 m * 42.67 m)

C = 0.00195 m³/m².s

C = 168.74 m³/m².día

5.5.4.7. Tiempo de Retención:

ECUACIÓN 5-9 Tiempo de Retención

To = V / Q

To = H / Vs

Donde:

To: tiempo de retención (min)

Q: caudal (m³/s)

V: volumen del sedimentador (m³)

H: altura del sedimentador (m)

Vs: velocidad de sedimentación (m/s)

Por lo tanto:

To = V / Q

To = (2400 m³) / (1.0 m³/s)

To = 2400 s = 40 min

To = H / Vs

To = (2.4 m) / (0.001 m/s)

To = 2400 s = 40 min

110

5.5.4.8. Tirante sobre vertedero de Entrada a la zona de Sedimentación:

ECUACIÓN 5-10 Ecuación de Francis

hv = (Q / 1.84 * b)2/3

Donde:

hv: altura sobre el vertedero (m)

Q: caudal (m³/s)

b: volumen del sedimentador (m³)

Por lo tanto:

hv = (Q / 1.84*b)2/3

hv = [1.0 m³/s / (1.84 * 12.0 m)]2/3

hv = 0.13 m

5.5.5. Diseño de la Pantalla Difusora:

GRAFICO 5.9 Pantalla Difusora


5.5.5.1. Área de orificios:

Se asume una velocidad de paso entre los orificios: Vo = 0,15 m/s.

ECUACIÓN 5-11 Área de orificios

Ao = Q / Vo

Donde:

Ao: área total de orificios (m²)

Q: caudal (m³/s)

111

Vo: velocidad de la partícula en el orificio (m/s)

Por lo tanto:

Ao = (1.0 m³/s) / (0.15 m/s)

Ao = 6.67 m²

5.5.5.2. Área de cada Orificio:

Se asume un diámetro de orificio Фo = 0.1 m

ECUACIÓN 5-12 Área de orificio

ao = π/4 * Фo²

Donde:

ao: área de cada orificio (m²)

Фo: diámetro de cada orificio (m)

Por lo tanto:

ao = π/4 * (0.1 m) ²

ao = 0.0079 m²

5.5.5.3. Número de Orificios

ECUACIÓN 5-13 Número de orificios

n = Ao / ao

Donde:

Ao: área total de orificios (m²)

ao: área de cada orificio (m²)

n: número de orificios (m)

Por lo tanto:

n = (6.67 m²) / (0.0079 m²)

n = 849

112

5.5.5.4. Altura de la pantalla con orificios:

ECUACIÓN 5-14 Altura pantalla con orificios

h = H - 2/5 * H

Donde:

h: altura de la pantalla con orificios (m)

H: altura del pre sedimentador (m)

Por lo tanto:

h = 2.40 m - 2/5 * (2.40 m)

h = 1.44 m

5.5.5.5. Ancho de la pantalla con orificios:

B = 12.00 m

5.5.5.6. Número de filas:

nf = 4 (asumido)

5.5.5.7. Número de columnas:

nc = 25 (asumido)

5.5.5.8. Espaciamiento entre filas:

ECUACIÓN 5-15 Espaciamiento entre filas

a1 = h / nf

Donde:

a1: espaciamiento entre filas (m)

h: altura de la pantalla con orificios (m)

nf: número de filas

Por lo tanto:

a1 = 1.44 m / 4

a1 = 0.36 m

113

5.5.5.9. Espaciamiento entre columnas:

ECUACIÓN 5-16 Espaciamiento entre columnas

a2 = [B - a1*(nc-1)] / 2

Donde:

a2: espaciamiento entre columnas (m)

B: ancho total del pre sedimentador (m)

a1: espaciamiento entre filas (m)

nc: número de columnas

Por lo tanto:

a2 = [12.00 m – 0.36 m * (25-1)] / 2

a2 = 1.68 m

5.5.5.10. Sección del Conducto de Evacuación de Lodos:

Asumimos diámetro para sección del conducto: Ф = 0.40 m

ECUACIÓN 5-17 Sección conducto evacuación de lodos

S = π/4 * Ф²

Donde:

S: sección del conducto (m²)

Ф: diámetro del conducto (m)

Por lo tanto:

S = π/4 * (0.4 m) ²

S = 0.126 m²

5.5.5.11. Tiempo de vaciado del sedimentador:

ECUACIÓN 5-18 Tiempo de Vaciado

t = (As * H1/2) / (4850 S)

Donde:

t: tiempo de vaciado del pre sedimentador (s)


114

H: altura del sedimentador (m)

S: sección del conducto (m²)

Por lo tanto:

t = (12.00 m * 43.00 m * (2.40 m)1/2) / (4850 * 0.126 m²)

t = 1.30 horas = 78.09 minutos

5.5.6. Diseño del Canal de Entrada a la Zona de Sedimentación:

GRAFICO 5.10 Canal de entrada a la Zona de Sedimentación, Corte típico





n = 0.013 (hormigón)

S = 0.15 %

5.5.6.1. Caudal:


Q = A * V

ECUACIÓN 5.19 Ecuación de Manning

V = 1/n * Rh2/3 * (S)1/2

115



Q = A * 1/n * Rh2/3 * (S)1/2

Donde:

Q: caudal (m³/s)

A: área (m²)

n: Coeficiente de rugosidad




Por lo tanto:

Q = (1.00 m*0.80 m)*(1/0.013)*(0.80 m)*(0.15)1/2*[(0.80 m*1.00 m)/(0.80 m+2*1.00 m)]2/3

Q = 1.03 m³/s


Manning, se asumen valores de b y h para llegar al caudal de dato el mismo que es 1.00 m³/s,

los valores asumidos, son: h = 0.80 m; b = 1.00 m

La altura total del canal de ingreso a la zona de sedimentación, se determina

aumentando 30 cm como borde libre, por razones de seguridad, a fin de garantizar que no

haya desbordes, esta altura será de 1.10 m.

116

5.5.7. Diseño del Canal de Salida de la Zona de Sedimentación:

GRAFICO 5.11 Canal de Salida de la Zona de Sedimentación, Corte típico





n = 0.013 (hormigón)

S = 0.15 %

5.5.7.1. Caudal:


Q = A * V

ECUACIÓN 5.19 Ecuación de Manning

V = 1/n * Rh2/3 * (S)1/2



Q = A * 1/n * Rh2/3 * (S)1/2

Donde:

Q: caudal (m³/s)

A: área (m²)

n: Coeficiente de rugosidad

117




Por lo tanto:

Q = (1.00 m*0.80 m)*(1/0.013)*(0.80 m)*(0.15)1/2*[(0.80 m*1.00 m)/(0.80 m+2*1.0 m)]2/3

Q = 1.03 m³/s


Manning, se asumen valores de b y h para llegar al caudal de dato el mismo que es 1.00 m³/s,

los valores asumidos, son: h = 0.80 m y b = 1.00 m.

5.5.7.2. Tirante sobre vertedero de Salida de la zona de Sedimentación:

ECUACIÓN 5-21 Ecuación de Francis

hv = (Q / 1.84 * b)2/3

Donde:

hv: altura sobre el vertedero (m)

Q: caudal (m³/s)

b: volumen del sedimentador (m³)

Por lo tanto:

hv = (Q / 1.84*b)2/3

hv = [1.0 m³/s / (1.84 * 12.0 m)]2/3

hv = 0.13 m

La altura total del canal de salida de la zona de sedimentación, se determina sumando

la altura del canal de salida (h=0.80 m) y la altura tirante que se produce sobre el vertedero

(hv = 0.13 m), esta altura es igual a 0.93 m.

118

CAPÍTULO VI

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1. CONCLUSIONES

Mediante el grafico a continuación se determina la capacidad física con la que cuenta

la planta de tratamiento, y a su vez identificamos la capacidad máxima propuesta a la

que se puede llegar, siempre y cuando se considere las observaciones antes

mencionadas.

GRAFICO 6.1 Capacidad Física de la Planta


Se determinó la granulometría del sedimento que es transportado en el agua del Río

Lelia, y que a su vez ingresa a la captación, se tomó una muestra puntual de agua

cruda a la salida de los desarenadores, esta muestra presento una turbiedad de 5940

NTU, las partículas presenta una gran variedad de tamaños, correspondientes al 20.98

% un diámetro de partículas superiores a 0.2 mm y un 79.02 % un diámetro de

partículas menores a 0.2 mm; el porcentaje de partículas a ser removido mediante el

pre sedimentador corresponde al 79.02 %, previamente el porcentaje de partículas de

20.98 %, será removido por los desarenadores que se encuentran en la captación.

119

Se observa en el ensayo de granulometría realizado a una muestra puntual de agua

cruda en los desarenadores, que el diámetro de menor tamaño es de 0.08 mm, de

acuerdo a bibliografía el CEPIS recomienda que el diámetro de menor tamaño que

procesará el Pre Sedimentador es de 0.05 mm, estas partículas tienen un contenido de

limos y arcillas, con el fin de garantizar el funcionamiento y operación óptimo, se

diseñó el pre sedimentador con un tamaño de partícula de 0.05 mm, el tamaño de la

partícula (0.05 mm) determina la velocidad de sedimentación de diseño igual a 0.001

m/s.

El Pre Sedimentador se ha diseñado para turbiedades de hasta 6000 NTU, cuando se

presenten turbiedades superiores, se debe usar la dosis de coagulante definida en el

capítulo IV (5 mg/l), con el fin de reducir la turbiedad del agua antes de que ingrese a

la planta de tratamiento, garantizando el funcionamiento óptimo de los procesos

unitarios de la planta (mezcla rápida, floculación, sedimentación, filtración,

desinfección).

La aplicación correcta del coagulante, se realizará aguas abajo del vertedero que se

encuentra en la cámara de entrada, con el fin de garantizar la dilución y uniformidad

del coagulante, deberá ser aplicado mediante una canaleta perforada.

Para la prueba de jarras se determinó que la mezcla lenta no es necesario que se

realice, debido a que la sedimentación se alcanza directamente.

La prueba de jarras realizada para una muestra puntual de agua cruda con turbiedad de

5940 NTU, determina la dosis óptima de aplicación de coagulante es de 5 mg/l, con

una mezcla rápida de 100 rpm durante 1 minuto, se obtiene la remoción del 99.80 %

de la turbiedad total de la muestra en los primeros 5 minutos de tiempo de

sedimentación.

La eficiencia mediante la prueba de jarras obtenida para una muestra puntual de agua

cruda con turbiedad de 5940 NTU, la prueba de jarras determina la remoción del

100% de la turbiedad, reduciendo a 12 NTU a partir de los 5 minutos de tiempo de

sedimentación, lo cual justifica que presentan mayor efectividad la aplicación de dosis

bajas de coagulante.

Las pruebas de sedimentabilidad realizadas para una muestra puntual de agua cruda

con turbiedad de 5940 NTU, mediante la dosificación determinada en la prueba de

120

jarras, el volumen de lodos está en 90 ml/lodo y la remoción de lodos es del 40 %, se

considera un valor óptimo de remoción.

A fin de garantizar la operación y mantenimiento del Pre Sedimentador, el diseño

contempla que esta unidad tenga dos módulos, cada uno con un volumen de 1949 m³,

donde el volumen útil corresponde a 1200 m3 y el volumen de lodos es 749 m3,

cuando se realice mantenimiento en uno de sus módulos, el otro módulo continuará

operando en condiciones normales. Es importante mencionar que cada módulo está

diseñado para condiciones en las cuales solamente esté en operación uno de ellos,

aumentando un 20% al caudal procesado para cada módulo, este caudal de diseño

para cada módulo es igual a 500 l/s.

La implantación del Pre Sedimentador se realizará en el sitio establecido al lado de la

Planta de tratamiento, en la cota 652.46 m y abscisa 11+876.00 m del perfil hidráulico

de la línea de conducción, debido a las características de la topografía y condiciones

de presión es el sitio más adecuado.

El Pre Sedimentador está conformado de las siguientes partes:

Cámara de entrada, Canal repartidor de caudal, Zona de Sedimentación, Zona de

evacuación de lodos, Zona de salida.

La cámara de entrada tiene como función disipar la energía con la pantalla para

estabilizar el flujo que va a circular a través del vertedero, en este vertedero se

realizara la medición del caudal y se optó como sitio de aplicación de coagulante.

El canal repartidor de caudal tiene como función transportar el líquido hasta el pre

sedimentador. |La zona de sedimentación está conformada por un vertedero de ingreso

a la unidad a fin de distribuir uniformemente el caudal transportado, en la zona de

sedimentación el líquido tiene un flujo horizontal y atraviesa una pantalla difusora con

orificios. La zona de evacuación de lodos tiene una tubería de 300 mm y está ubicada

en el fondo del módulo, estos lodos acumulados son transportados hacia el

alcantarillado público.

La zona de salida está conformada por un vertedero que conecta a un canal, en el que

se recolecta el líquido procesado por medio de une tubería de 400 mm.

121

Carga superficial calculada para cada módulo del Pre Sedimentador es de 168.74

m³/m².día, este valor se encuentra en el rango que recomienda el CEPIS (120 y 180

m³/m²·día).

6.2. RECOMENDACIONES

La pantalla disipadora de energía es de vital importancia para el funcionamiento óptimo

del vertedero, en el cual, el agua que llega desde los desarenadores, llega con presiones

bastante altas, en este punto se disipa la energía y se estabiliza el flujo para proceder a

circular por el vertedero y empezar el pre tratamiento.

Para la opción de pre coagulación aplicada al pre sedimentador, este se aplicará en el

lugar donde exista mayor turbulencia, el mismo que se encuentra aguas abajo del

vertedero en la cámara de entrada, debe ser aplicado uniformemente mediante una

canaleta perforada.

Para el caso, cuando el agua cruda del Río Lelia presente turbiedades mayores de 6000

NTU, se recomienda usar la dosis de coagulante definida en el capítulo IV (5 mg/l), con

el fin de reducir la turbiedad del agua antes de que ingrese a la planta de tratamiento,

garantizando el funcionamiento óptimo de los procesos unitarios de la planta (mezcla

rápida, floculación, sedimentación, filtración, desinfección), con esta recomendación se

reducirá la aplicación de coagulante y polímero en la planta, reduciendo la inversión en

productos químicos considerablemente.

La extracción de lodos se debe realizar para cada módulo del pre sedimentador, en el

grafico 6.2, se observa el volumen máximo está calculado en 749 m3, es de mucha

importancia no alcanzar el volumen máximo, ya que la extracción de todo este volumen

de lodo sería complicada manualmente para los operadores, el mantenimiento se debe

realizar de acuerdo a la turbiedad que presente el agua cruda del Río Lelia y el volumen

de lodos acumulado en el módulo.

122

GRAFICO 6.2 Volumen de Lodos


El mantenimiento general del pre sedimentador se debe realizar a: válvulas de entrada,

válvulas de desagüe, cámara de entrada, canales, vertedero, módulo sedimentador

considerando el tiempo de vaciado es de 1 hora 18 minutos, pantalla difusora, tubería

evacuación de lodos.

Se debe implementar una rejilla en el canal que se encuentra a continuación de la cámara

de entrada, la función primordial de esta rejilla es de retener material flotante que ha

pasado por los desarenadores, como por ejemplo hojas, madera.

123

7. BIBLIOGRAFÍA

CEPIS. (1973). Teoría, Diseño y control de los procesos de clarificación del agua.

Departamento de Ingeniería y Ciencias del Ambiente. Lima, Perú.

CEPIS; Ing. Cánepa de Vargas Lidia. (2004). Tratamiento de agua para consumo humano,

Plantas de filtración rápida, Manual I: Teoría Tomo I. Lima, Perú.


Plantas de filtración rápida, Manual II: Diseño de plantas de tecnología apropiada.

Lima, Perú.

CEPIS; Ing. Cánepa de Vargas Lidia. (2005). GUÍA PARA EL DISEÑO DE

DESARENADORES Y SEDIMENTADORES. Lima, Perú.


Plantas de filtración rápida, Manual III: Evaluación de plantas de tecnología

apropiada. Lima, Perú.

Chow, V. T. (1994). Hidráulica de Canales Abiertos. (M. E. R., Ed.) Colombia: Nomos S.A.

GAD Santo Domingo - Situación. (2015). Recuperado el 20 de 11 de 2016, de GAD

Provincial de Santo Domingo Chilachi'to:

http://www.santodomingo.gob.ec/index.php/la-ciudad/situacion.html

Plan de Desarrollo y Ordenamiento Territorial 2030 "El futuro de Chilachi'to". (2015).

Recuperado el 16 de 11 de 2016, de GAD Municipal de Santo Domingo Chilachi'to:

http://www.santodomingo.gob.ec/docs/transparencia/2015/julio/anexo%20julio/PDO

T%20SANTO%20DOMINGO%202030/1.%20PDOT%202030%20SANTO%20DO

MINGO%202030%20El%20Futuro%20de%20Chilachi%20to.pdf

Proyecciones Poblacionales. (2016). Recuperado el 20 de 11 de 2016, de Instituto Nacional

de Estadistica y Censos: http://www.ecuadorencifras.gob.ec/proyecciones-

poblacionales/

Sotelo Ávila, G. (1997). Hidráulica General. México: Limusa.

SVIATOR, & SVIATOSLAV KROCHIN. (1986). Diseño Hidráulico (Tercera ed.). Quito,

Ecuador: Escuela Politécnica Nacional.

124

ANEXOS

ANEXO 1

VOLUMEN

ENTRADA

CAUDAL

ENTRADA

VOLUMEN

TRATADO

CAUDAL

TRATADO

(m³) (l/s) (m³) (l/s)

01/06/2016 29462 341 29030 336

02/06/2016 30758 356 29462 341

03/06/2016 34128 395 33523 388

04/06/2016 28598 331 28166 326

05/06/2016 28512 330 27734 321

06/06/2016 31882 369 30240 350

07/06/2016 32314 374 25574 296

08/06/2016 33782 391 32746 379

09/06/2016 29117 337 25142 291

10/06/2016 33455 387 31882 369

11/06/2016 30586 354 29462 341

12/06/2016 30931 358 30326 351

13/06/2016 31190 361 26266 304

14/06/2016 31709 367 31018 359

15/06/2016 29808 345 29290 339

16/06/2016 34034 394 32835 380

17/06/2016 32918 381 32486 376

18/06/2016 28426 329 24624 285

19/06/2016 32314 374 31622 366

20/06/2016 33955 393 33233 385

21/06/2016 28426 329 25747 298

22/06/2016 29203 338 27216 315

23/06/2016 33264 385 32746 379

24/06/2016 33869 392 32820 380

25/06/2016 30326 351 29722 344

26/06/2016 30931 358 30154 349

27/06/2016 32141 372 31882 369

28/06/2016 32659 378 28080 325

29/06/2016 33264 385 26006 301

30/06/2016 31795 368 31968 370

TOTAL 943758 10923 891004 10313

01/07/2016 33350 386 30758 356

02/07/2016 34128 395 29808 345

03/07/2016 29462 341 27734 321

04/07/2016 34646 401 32486 376

05/07/2016 35942 416 33782 391

06/07/2016 36115 418 32659 378

07/07/2016 38016 440 34646 401

REGISTRO DE VULUMEN Y CAUDAL, PLANTA DE

TRATAMIENTO CONVENCIONAL

JUNIO

JULIO

DÍA

VOLUMEN

ENTRADA

CAUDAL

ENTRADA

VOLUMEN

TRATADO

CAUDAL

TRATADO

(m³) (l/s) (m³) (l/s)

08/07/2016 39398 456 35510 411

09/07/2016 36288 420 32486 376

10/07/2016 38016 440 34560 400

11/07/2016 31536 365 28253 327

12/07/2016 28944 335 26093 302

13/07/2016 29549 342 27821 322

14/07/2016 33350 386 29894 346

15/07/2016 34301 397 31018 359

16/07/2016 31190 361 29462 341

17/07/2016 34819 403 33178 384

18/07/2016 39398 456 34906 404

19/07/2016 37930 439 33350 386

20/07/2016 31018 359 27389 317

21/07/2016 36115 418 32746 379

22/07/2016 36547 423 33869 392

23/07/2016 38275 443 33955 393

24/07/2016 40262 466 35942 416

25/07/2016 39658 459 34214 396

26/07/2016 36547 423 33350 386

27/07/2016 37238 431 34906 404

28/07/2016 39398 456 35856 415

29/07/2016 36806 426 35078 406

30/07/2016 35078 406 32746 379

31/07/2016 34646 401 33610 389

TOTAL 1097971 12708 1002067 11598

01/08/2016 40262 466 38275 443

02/08/2016 43027 498 40003 463

03/08/2016 46656 540 45101 522

04/08/2016 46051 533 42768 495

05/08/2016 43373 502 42077 487

06/08/2016 42768 495 40262 466

07/08/2016 42077 487 39226 454

08/08/2016 40435 468 37325 432

09/08/2016 37670 436 33955 393

10/08/2016 39658 459 36374 421

11/08/2016 42941 497 40694 471

12/08/2016 40262 466 38534 446

13/08/2016 39398 456 37670 436

14/08/2016 37584 435 35856 415

15/08/2016 35683 413 33178 384

16/08/2016 36806 426 35078 406

DÍA

AGOSTO

VOLUMEN

ENTRADA

CAUDAL

ENTRADA

VOLUMEN

TRATADO

CAUDAL

TRATADO

(m³) (l/s) (m³) (l/s)

17/08/2016 37843 438 34387 398

18/08/2016 35856 415 32314 374

19/08/2016 34128 395 30931 358

20/08/2016 32573 377 29808 345

21/08/2016 34214 396 31622 366

22/08/2016 36806 426 34128 395

23/08/2016 35165 407 33178 384

24/08/2016 39571 458 36720 425

25/08/2016 34214 396 29030 336

26/08/2016 33350 386 31363 363

27/08/2016 33005 382 30240 350

28/08/2016 32054 371 29808 345

29/08/2016 31536 365 28598 331

30/08/2016 33350 386 29981 347

31/08/2016 31968 370 29462 341

TOTAL 1170288 13545 1087949 12592

01/09/2016 30931 358 29290 339

02/09/2016 30413 352 28166 326

03/09/2016 31104 360 28598 331

04/09/2016 34214 396 28339 328

05/09/2016 36115 418 32746 379

06/09/2016 39398 456 34646 401

07/09/2016 37843 438 34128 395

08/09/2016 32486 376 29549 342

09/09/2016 36547 423 33437 387

10/09/2016 39658 459 28426 329

11/09/2016 39917 462 37670 436

12/09/2016 38362 444 36806 426

13/09/2016 41299 478 38966 451

14/09/2016 42250 489 37930 439

15/09/2016 43114 499 41990 486

16/09/2016 41990 486 39226 454

17/09/2016 43459 503 41299 478

18/09/2016 44410 514 42250 489

19/09/2016 42509 492 36202 419

20/09/2016 43027 498 37670 436

21/09/2016 44842 519 41731 483

22/09/2016 43978 509 39398 456

23/09/2016 43200 500 41126 476

24/09/2016 43459 503 35856 415

25/09/2016 45965 532 43546 504

DÍA

SEPTIEMBRE

VOLUMEN

ENTRADA

CAUDAL

ENTRADA

VOLUMEN

TRATADO

CAUDAL

TRATADO

(m³) (l/s) (m³) (l/s)

26/09/2016 45014 521 42854 496

27/09/2016 45446 526 42163 488

28/09/2016 43027 498 38966 451

29/09/2016 44496 515 41126 476

30/09/2016 45187 523 42854 496

TOTAL 1213661 14047 1106957 12812

01/10/2016 48258 559 47340 548

02/10/2016 47154 546 46045 533

03/10/2016 47697 552 47172 546

04/10/2016 46282 536 47421 549

05/10/2016 48029 556 46847 542

06/10/2016 47317 548 46729 541

07/10/2016 46956 543 46281 536

08/10/2016 48189 558 47130 545

09/10/2016 47185 546 45473 526

10/10/2016 48577 562 47597 551

11/10/2016 47197 546 46256 535

12/10/2016 46903 543 46083 533

13/10/2016 46164 534 44489 515

14/10/2016 47930 555 47566 551

15/10/2016 46352 536 44960 520

16/10/2016 45616 528 44649 517

17/10/2016 47312 548 45518 527

18/10/2016 39453 457 38547 446

19/10/2016 44222 512 42760 495

20/10/2016 47239 547 43673 505

21/10/2016 44957 520 42582 493

22/10/2016 38639 447 37458 434

23/10/2016 36149 418 34569 400

24/10/2016 37218 431 36458 422

25/10/2016 34579 400 32934 381

26/10/2016 34241 396 33452 387

27/10/2016 32422 375 33840 392

28/10/2016 33580 389 31694 367

29/10/2016 31093 360 29122 337

30/10/2016 39760 460 38990 451

31/10/2016 41231 477 39191 454

TOTAL 1337899 15485 1302826 15079

01/11/2016 42171 488 41096 476

02/11/2016 42183 488 41169 476

DÍA

NOVIEMBRE

OCTUBRE

VOLUMEN

ENTRADA

CAUDAL

ENTRADA

VOLUMEN

TRATADO

CAUDAL

TRATADO

(m³) (l/s) (m³) (l/s)

03/11/2016 41729 483 40851 473

04/11/2016 38729 448 37693 436

05/11/2016 38999 451 38290 443

06/11/2016 39372 456 38213 442

07/11/2016 43852 508 43013 498

08/11/2016 45520 527 43368 502

09/11/2016 45520 527 44497 515

10/11/2016 45851 531 45555 527

11/11/2016 45991 532 45431 526

12/11/2016 44305 513 43015 498

13/11/2016 49662 575 49282 570

14/11/2016 42831 496 41884 485

15/11/2016 35528 411 34663 401

16/11/2016 41631 482 40009 463

17/11/2016 40931 474 40353 467

18/11/2016 32462 376 31790 368

19/11/2016 44644 517 44024 510

20/11/2016 44873 519 33212 384

21/11/2016 49335 571 49175 569

22/11/2016 47780 553 45196 523

23/11/2016 42703 494 42262 489

24/11/2016 40846 473 35701 413

25/11/2016 44131 511 43127 499

26/11/2016 39272 455 38084 441

27/11/2016 38563 446 37501 434

28/11/2016 44499 515 42503 492

29/11/2016 48133 557 47256 547

30/11/2016 50928 589 49014 567

TOTAL 1292973 14965 1247226 14435

02/12/2016 33382 386 30958 358

03/12/2016 34213 396 33433 387

04/12/2016 39208 454 37470 434

05/12/2016 39088 452 37478 434

06/12/2016 37965 439 36732 425

07/12/2016 37935 439 37166 430

08/12/2016 41713 483 39090 452

09/12/2016 39740 460 39004 451

10/12/2016 43922 508 39185 454

11/12/2016 39841 461 38582 447

12/12/2016 38028 440 36522 423

13/12/2016 31326 363 30540 353

DÍA

DICIEMBRE

VOLUMEN

ENTRADA

CAUDAL

ENTRADA

VOLUMEN

TRATADO

CAUDAL

TRATADO

(m³) (l/s) (m³) (l/s)

14/12/2016 35897 415 31310 362

15/12/2016 32820 380 32116 372

16/12/2016 41151 476 39024 452

17/12/2016 40538 469 39975 463

18/12/2016 40999 475 38819 449

19/12/2016 33073 383 32244 373

20/12/2016 41671 482 40373 467

21/12/2016 45057 521 43802 507

22/12/2016 47483 550 45575 527

23/12/2016 47498 550 46371 537

24/12/2016 42595 493 39894 462

25/12/2016 43854 508 42891 496

26/12/2016 46756 541 44648 517

27/12/2016 45827 530 44892 520

28/12/2016 47071 545 45339 525

29/12/2016 44565 516 43698 506

30/12/2016 46141 534 43935 509

31/12/2016 45478 526 44391 514

TOTAL 1224836 14176 1175457 13605

01/01/2017 43308 501 41814 484

02/01/2017 35499 411 34345 398

03/01/2017 38229 442 36473 422

04/01/2017 39850 461 38996 451

05/01/2017 28108 325 25666 297

06/01/2017 31471 364 30387 352

07/01/2017 29702 344 28708 332

08/01/2017 27373 317 26666 309

09/01/2017 35636 412 33856 392

10/01/2017 26129 302 25241 292

11/01/2017 27422 317 25681 297

12/01/2017 33819 391 33723 390

13/01/2017 31298 362 30050 348

14/01/2017 29921 346 29387 340

15/01/2017 32516 376 31300 362

16/01/2017 30234 350 29435 341

17/01/2017 28886 334 27347 317

18/01/2017 30167 349 29309 339

19/01/2017 29961 347 28539 330

20/01/2017 31069 360 30325 351

21/01/2017 32335 374 31041 359

22/01/2017 31895 369 31216 361

DÍA

ENERO

VOLUMEN

ENTRADA

CAUDAL

ENTRADA

VOLUMEN

TRATADO

CAUDAL

TRATADO

(m³) (l/s) (m³) (l/s)

23/01/2017 32732 379 31148 361

24/01/2017 30093 348 29032 336

25/01/2017 26609 308 24956 289

26/01/2017 28864 334 30282 350

27/01/2017 34231 396 32905 381

28/01/2017 33068 383 27387 317

29/01/2017 27874 323 26597 308

30/01/2017 23456 271 22823 264

31/01/2017 28212 327 27090 314

TOTAL 969969 11226 931725 10784

01/02/2017 35110 406 34181 396

02/02/2017 38557 446 37038 429

03/02/2017 33227 385 32326 374

04/02/2017 26092 302 24332 282

05/02/2017 36806 426 34042 394

06/02/2017 31521 365 30389 352

07/02/2017 31435 364 30688 355

08/02/2017 30532 353 28450 329

09/02/2017 34506 399 29460 341

10/02/2017 29062 336 27689 320

11/02/2017 30406 352 29633 343

12/02/2017 33811 391 32088 371

13/02/2017 33562 388 32857 380

14/02/2017 34950 405 33570 389

15/02/2017 34289 397 33570 389

16/02/2017 36870 427 34374 398

17/02/2017 32456 376 31295 362

18/02/2017 35502 411 33058 383

19/02/2017 40480 469 37327 432

20/02/2017 40567 470 38055 440

21/02/2017 36201 419 35320 409

22/02/2017 32007 370 31030 359

23/02/2017 37053 429 34541 400

24/02/2017 37599 435 36354 421

25/02/2017 35350 409 34255 396

26/02/2017 37559 435 36332 421

27/02/2017 40664 471 39814 461

28/02/2017 40895 473 38997 451

TOTAL 977071 11309 931065 10776

01/03/2017 26834 311 26142 303

DÍA

FEBRERO

MARZO

VOLUMEN

ENTRADA

CAUDAL

ENTRADA

VOLUMEN

TRATADO

CAUDAL

TRATADO

(m³) (l/s) (m³) (l/s)

02/03/2017 30016 347 26876 311

03/03/2017 29073 336 28194 326

04/03/2017 31227 361 30201 350

05/03/2017 26619 308 25435 294

06/03/2017 34128 395 33433 387

07/03/2017 27499 318 26096 302

08/03/2017 30224 350 28828 334

09/03/2017 30077 348 29195 338

10/03/2017 32984 382 30213 350

11/03/2017 31614 366 30154 349

12/03/2017 33005 382 30395 352

13/03/2017 33943 393 31394 363

14/03/2017 35724 413 30986 359

15/03/2017 32975 382 30802 357

16/03/2017 32974 382 31898 369

17/03/2017 33438 387 32467 376

18/03/2017 35927 416 32330 374

19/03/2017 30259 350 28773 333

20/03/2017 35749 414 32654 378

21/03/2017 36261 420 34462 399

22/03/2017 33898 392 30041 348

23/03/2017 39924 462 38715 448

24/03/2017 36315 420 33137 384

25/03/2017 36665 424 35858 415

26/03/2017 37368 432 34924 404

27/03/2017 35062 406 34482 399

28/03/2017 27328 316 24572 284

29/03/2017 27370 317 26158 303

30/03/2017 30745 356 28311 328

31/03/2017 35663 413 31965 370

TOTAL 1010888 11700 949089 10985

01/04/2017 24789 287 22877 265

02/04/2017 26542 307 25399 294

03/04/2017 30418 352 27877 323

04/04/2017 27165 314 26311 305

05/04/2017 26841 311 24333 282

06/04/2017 26327 305 24955 289

07/04/2017 36742 425 31374 363

08/04/2017 43379 502 31358 363

09/04/2017 29789 345 26963 312

10/04/2017 35315 409 30993 359

ABRIL

DÍA

VOLUMEN

ENTRADA

CAUDAL

ENTRADA

VOLUMEN

TRATADO

CAUDAL

TRATADO

(m³) (l/s) (m³) (l/s)

11/04/2017 25828 299 23047 267

12/04/2017 31287 362 27389 317

13/04/2017 29894 346 29325 339

14/04/2017 34141 395 32602 377

15/04/2017 29117 337 26438 306

16/04/2017 39226 454 35078 406

17/04/2017 27921 323 28144 326

18/04/2017 36037 417 33988 393

19/04/2017 38969 451 36460 422

20/04/2017 39424 456 35578 412

21/04/2017 38036 440 36793 426

22/04/2017 36254 420 33558 388

23/04/2017 31738 367 28700 332

24/04/2017 35655 413 33624 389

25/04/2017 36111 418 32767 379

26/04/2017 34387 398 30758 356

27/04/2017 35942 416 34474 399

28/04/2017 16157 187 15293 177

29/04/2017 34214 396 30067 348

30/04/2017 32560 377 30326 351

TOTAL 970205 11229 886851 10264

01/05/2017 30154 349 29030 336

02/05/2017 30739 356 29586 342

03/05/2017 27693 321 22577 261

04/05/2017 27847 322 24627 285

05/05/2017 31611 366 27504 318

06/05/2017 27994 324 24538 284

07/05/2017 28166 326 24106 279

08/05/2017 29030 336 26006 301

09/05/2017 30758 356 28166 326

10/05/2017 30154 349 28598 331

11/05/2017 29462 341 26438 306

12/05/2017 30586 354 28858 334

13/05/2017 30413 352 27734 321

14/05/2017 28426 329 24797 287

15/05/2017 28771 333 25574 296

16/05/2017 29030 336 25488 295

17/05/2017 30326 351 27302 316

18/05/2017 29290 339 24797 287

19/05/2017 29030 336 27043 313

20/05/2017 29203 338 26870 311

MAYO

DÍA

VOLUMEN

ENTRADA

CAUDAL

ENTRADA

VOLUMEN

TRATADO

CAUDAL

TRATADO

(m³) (l/s) (m³) (l/s)

21/05/2017 28944 335 27302 316

22/05/2017 31104 360 27734 321

23/05/2017 28685 332 27389 317

24/05/2017 29462 341 26698 309

25/05/2017 30758 356 28166 326

26/05/2017 31190 361 29462 341

27/05/2017 29203 338 26611 308

28/05/2017 28253 327 25488 295

29/05/2017 28426 329 25229 292

30/05/2017 29117 337 24710 286

31/05/2017 30067 348 27907 323

TOTAL 913893 10577 826339 9564

DÍA

ANEXO 2

PRUEBAS CON TRAZADORES EN LA PLANTA CONVENCIONAL (PT1)

1. DETERMINACIÓN DEL PARÁMETROS HIDRÁULICO TEÓRICOS EN EL

FLOCULADOR

Esta prueba se realizó el 05 de marzo del 2016, en el floculador de la Planta 1 de la

EPMAPA-SD, con un caudal promedio de 261 l/s y utilizando el método de dosificación

instantánea y como trazador sal en grano, el mismo que fue aplicado en solución al ingreso

del floculador y se determinó a la salida del floculador la conductividad del agua desde el

momento de aplicación del trazador.

1.1. VOLUMEN DE FLOCULADOR

Se determinó las dimensiones del floculador de la planta 1 y su respectivo volumen

total, obteniéndose los siguientes datos:

Largo: 26.85 m. (Incluido las 36 paredes (0.10 m) de los canales)

Ancho: 18.85 m

Altura de lámina de agua: 1.42 m

Volumen de agua en el floculador de: 622.66 m3

1.2. TIEMPO DE RETENCIÓN HIDRÁULICO TEÓRICO:

Volumen del floculador: 622.66 m3

Caudal promedio: 0. 261 m3/s

TRHteorico: 39.8 minutos

1.3. DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE TRAZADOR A SER UTILIZADO

Para la determinación del tiempo de retención hidráulico se utilizó la metodología

“dosificación instantánea”, mediante la aplicación de sal en grano como trazador en la

siguiente cantidad:

ECUACIÓN 1 Cantidad de Trazador

P = (V * K * CO) / (I * 1000)

Donde:

P = peso del trazador por añadir al reactor (kg)

V = volumen útil del reactor (m3)

K = constante de corrección

Co = concentración (mg/l)

I = grado de pureza del trazador, fracción de la unidad

Por lo tanto:

P = (622.66 m3 * 1.65 * 50 mg/l) / (1 * 1000) ≈ 51 kg

Se disolvieron aproximadamente 51 Kg de sal en grano en 200 litros de agua y se

aplicó a la entrada del floculador.

1.4. RESULTADOS DEL ENSAYO DE TRAZADORES:

TABLA 1 Ensayo con Trazadores en el Floculador

Tiempo Conductividad

minutos us/cm

1 93,3 0,03 0,0 0,0 0,00 100,00

2 93,3 0,05 0,0 0,0 0,00 100,00

3 93,5 0,08 0,2 0,2 0,00 100,00

4 93,5 0,10 0,2 0,4 0,01 99,99

5 93,5 0,13 0,2 0,6 0,01 99,99

6 93,5 0,15 0,2 0,8 0,01 99,99

7 93,5 0,18 0,2 1,0 0,01 99,99

8 93,6 0,20 0,3 1,3 0,02 99,98

9 93,6 0,23 0,3 1,6 0,02 99,98

10 93,6 0,25 0,3 1,9 0,02 99,98

11 93,6 0,28 0,3 2,2 0,03 99,97

12 93,5 0,30 0,2 2,4 0,03 99,97

13 93,5 0,33 0,2 2,6 0,03 99,97

14 93,5 0,35 0,2 2,8 0,04 99,96

15 93,5 0,38 0,2 3,0 0,04 99,96

16 93,5 0,40 0,2 3,2 0,04 99,96

17 93,5 0,43 0,2 3,4 0,04 99,96

18 93,5 0,45 0,2 3,6 0,05 99,95

19 93,5 0,48 0,2 3,8 0,05 99,95

20 93,5 0,50 0,2 4,0 0,05 99,95

21 93,5 0,53 0,2 4,2 0,06 99,94

22 93,5 0,55 0,2 4,4 0,06 99,94

23 93,5 0,58 0,2 4,6 0,06 99,94

24 93,4 0,60 0,1 4,7 0,06 99,94

25 93,5 0,63 0,2 4,9 0,06 99,94

26 93,5 0,65 0,2 5,1 0,07 99,93

27 93,5 0,68 0,2 5,3 0,07 99,93

28 93,6 0,70 0,3 5,6 0,07 99,93

29 93,5 0,73 0,2 5,8 0,08 99,92

30 93,4 0,75 0,1 5,9 0,08 99,92

31 93,4 0,78 0,1 6,0 0,08 99,92

32 93,5 0,80 0,2 6,2 0,08 99,92

33 93,6 0,83 0,3 6,5 0,09 99,91

34 93,9 0,86 0,6 7,1 0,09 99,91

35 94,5 0,88 1,2 8,3 0,11 99,89

36 95,1 0,91 1,8 10,1 0,13 99,87

37 97,9 0,93 4,6 14,7 0,19 99,81

38 181,6 0,96 88,3 103,0 1,35 98,65

39 1014,0 0,98 920,7 1023,7 13,45 86,55

40 2100,0 1,01 2006,7 3030,4 39,82 60,18

41 2500,0 1,03 2406,7 5437,1 71,45 28,55

42 1592,0 1,06 1498,7 6935,8 91,14 8,86

43 522,0 1,08 428,7 7364,5 96,78 3,22

44 224,0 1,11 130,7 7495,2 98,49 1,51

45 141,9 1,13 48,6 7543,8 99,13 0,87

46 109,3 1,16 16,0 7559,8 99,34 0,66

47 104,4 1,18 11,1 7570,9 99,49 0,51

48 101,5 1,21 8,2 7579,1 99,60 0,40

49 99,3 1,23 6,0 7585,1 99,67 0,33

50 98,5 1,26 5,2 7590,3 99,74 0,26

51 97,5 1,28 4,2 7594,5 99,80 0,20

52 96,6 1,31 3,3 7597,8 99,84 0,16

53 96,0 1,33 2,7 7600,5 99,88 0,12

54 95,7 1,36 2,4 7602,9 99,91 0,09

55 94,8 1,38 1,5 7604,4 99,93 0,07

56 95,1 1,41 1,8 7606,2 99,95 0,05

57 94,8 1,43 1,5 7607,7 99,97 0,03

58 94,6 1,46 1,3 7609,0 99,99 0,01

59 93,9 1,48 0,6 7609,6 100,00 0,00

60 93,5 1,51 0,2 7609,8 100,00 0,00

61 93,4 1,53 0,1 7609,9 100,00 0,00

62 93,3 1,56 0,0 7609,9 100,00 0,00

63 93,3 1,58 0,0 7609,9 100,00 0,00

C-CoΔConductividad

AcumuladaF(t) 1-F(t)T/To

Tiempo Conductividad

minutos us/cm

1 93,3 0,03 0,0 0,0 0,00 100,00

2 93,3 0,05 0,0 0,0 0,00 100,00

3 93,5 0,08 0,2 0,2 0,00 100,00

4 93,5 0,10 0,2 0,4 0,01 99,99

5 93,5 0,13 0,2 0,6 0,01 99,99

6 93,5 0,15 0,2 0,8 0,01 99,99

7 93,5 0,18 0,2 1,0 0,01 99,99

8 93,6 0,20 0,3 1,3 0,02 99,98

9 93,6 0,23 0,3 1,6 0,02 99,98

10 93,6 0,25 0,3 1,9 0,02 99,98

11 93,6 0,28 0,3 2,2 0,03 99,97

12 93,5 0,30 0,2 2,4 0,03 99,97

13 93,5 0,33 0,2 2,6 0,03 99,97

14 93,5 0,35 0,2 2,8 0,04 99,96

15 93,5 0,38 0,2 3,0 0,04 99,96

16 93,5 0,40 0,2 3,2 0,04 99,96

17 93,5 0,43 0,2 3,4 0,04 99,96

18 93,5 0,45 0,2 3,6 0,05 99,95

19 93,5 0,48 0,2 3,8 0,05 99,95

20 93,5 0,50 0,2 4,0 0,05 99,95

21 93,5 0,53 0,2 4,2 0,06 99,94

22 93,5 0,55 0,2 4,4 0,06 99,94

23 93,5 0,58 0,2 4,6 0,06 99,94

24 93,4 0,60 0,1 4,7 0,06 99,94

25 93,5 0,63 0,2 4,9 0,06 99,94

26 93,5 0,65 0,2 5,1 0,07 99,93

27 93,5 0,68 0,2 5,3 0,07 99,93

28 93,6 0,70 0,3 5,6 0,07 99,93

29 93,5 0,73 0,2 5,8 0,08 99,92

30 93,4 0,75 0,1 5,9 0,08 99,92

31 93,4 0,78 0,1 6,0 0,08 99,92

32 93,5 0,80 0,2 6,2 0,08 99,92

33 93,6 0,83 0,3 6,5 0,09 99,91

34 93,9 0,86 0,6 7,1 0,09 99,91

35 94,5 0,88 1,2 8,3 0,11 99,89

36 95,1 0,91 1,8 10,1 0,13 99,87

37 97,9 0,93 4,6 14,7 0,19 99,81

38 181,6 0,96 88,3 103,0 1,35 98,65

39 1014,0 0,98 920,7 1023,7 13,45 86,55

40 2100,0 1,01 2006,7 3030,4 39,82 60,18

41 2500,0 1,03 2406,7 5437,1 71,45 28,55

42 1592,0 1,06 1498,7 6935,8 91,14 8,86

43 522,0 1,08 428,7 7364,5 96,78 3,22

44 224,0 1,11 130,7 7495,2 98,49 1,51

45 141,9 1,13 48,6 7543,8 99,13 0,87

46 109,3 1,16 16,0 7559,8 99,34 0,66

47 104,4 1,18 11,1 7570,9 99,49 0,51

48 101,5 1,21 8,2 7579,1 99,60 0,40

49 99,3 1,23 6,0 7585,1 99,67 0,33

50 98,5 1,26 5,2 7590,3 99,74 0,26

51 97,5 1,28 4,2 7594,5 99,80 0,20

52 96,6 1,31 3,3 7597,8 99,84 0,16

53 96,0 1,33 2,7 7600,5 99,88 0,12

54 95,7 1,36 2,4 7602,9 99,91 0,09

55 94,8 1,38 1,5 7604,4 99,93 0,07

56 95,1 1,41 1,8 7606,2 99,95 0,05

57 94,8 1,43 1,5 7607,7 99,97 0,03

58 94,6 1,46 1,3 7609,0 99,99 0,01

59 93,9 1,48 0,6 7609,6 100,00 0,00

60 93,5 1,51 0,2 7609,8 100,00 0,00

61 93,4 1,53 0,1 7609,9 100,00 0,00

62 93,3 1,56 0,0 7609,9 100,00 0,00

63 93,3 1,58 0,0 7609,9 100,00 0,00

C-CoΔConductividad

AcumuladaF(t) 1-F(t)T/To


1.4.1. Análisis de Resultados obtenidos

Para el análisis de los resultados obtenidos se determinó, el TRH, los tiempos de

inicio y final de aparición del trazador, el porcentaje de flujo pistón y mezclado mediante el

método de WOLF-RESNICK y la determinación del Índice de Morrill. Como se parecían en

los siguientes gráficos:

GRAFICO 1 Prueba con Trazadores en el Floculador (parte 1)


GRAFICO 1 Prueba con Trazadores en el Floculador (parte 2)


GRAFICO 2 Tiempos de Retención en el Floculador (parte 1)


GRAFICO 3 Tiempos de Retención en el Floculador (parte 2)


1.4.2. Resumen de datos obtenidos

TABLA 2 Resultados obtenidos Prueba de Trazadores en el Floculador








TRH






trazador al reactor






Im % 1,12 Índice de Morrill


1.4.3. Conclusión:

El floculador de tipo horizontal de la Planta 1 de la EPMAPA-SD, presenta un TRH

teórico de 39.8 minutos y un TRH experimental de 41 minutos, presentando un 1.48 % de

espacios muertos, un 96.57 % de flujo pistón, un 3.43 % de flujo mezclado y un índice de

Morrill de 1.118, que indica que la mayor parte del flujo en el floculador es de tipo pistón.

2. DETERMINACIÓN DEL PARÁMETROS HIDRÁULICO TEÓRICO EN EL

SEDIMENTADOR 2

Esta prueba se realizó el 19 de marzo del 2016, en el sedimentador # 2 de la Planta 1

de la EPMAPA-SD, con un caudal promedio de 280 l/s. Se realizó la técnica de dosificación

instantánea, utilizando como trazador sal en grano, el mismo que se coloca en el canal de

ingreso al sedimentador y se determinó la conductividad del agua en cada una de las

canaletas de salida a las que aporta el sedimentador. El sedimentador previo a la realización

de esta prueba fue lavado por parte del personal de la EPMAPA-SD.

2.1. VOLUMEN DEL SEDIMENTADOR # 2

Se determinó las dimensiones del sedimentador rectangular # 2 de la planta 1 y su

respectivo volumen total, obteniéndose los siguientes datos:

Largo: 14 m.

Ancho: 2.30 cm

Altura de lámina de agua: 3.5 m

Caudal por cada sedimentador = 47 l/s

Volumen de agua en cada sedimentador de: 112.7 m3

Volumen de agua total en sedimentadores: 676.20 m3

2.2. TIEMPO DE RETENCIÓN HIDRÁULICO TEÓRICO:

Volumen del sedimentador: 112.7 m3

Caudal promedio: 0. 280 m3/s

TRHteorico: 40.3 minutos

2.3. DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE TRAZADOR A SER UTILIZADO

Para la determinación del tiempo de retención hidráulico se utilizó la metodología

“dosificación instantánea”, mediante la aplicación sal en grano como trazador en la

siguiente cantidad:

ECUACIÓN 2 Cantidad de Trazador

P = (V * K * CO) / (I * 1000)

Donde:

P = peso del trazador por añadir al reactor (kg)

V = volumen útil del reactor (m3)

K = constante de corrección

Co = concentración (mg/l)

I = grado de pureza del trazador, fracción de la unidad

Por lo tanto:

P = (100.14 m3 * 1.65 * 50 mg/l) / (1 * 1000) ≈ 9 kg

Se disolvieron aproximadamente 10 Kg de sal en grano en 100 litros de agua y se

aplicó a la entrada del sedimentador

2.4. RESULTADOS DEL ENSAYO DE TRAZADORES:

TABLA 3 Ensayo con Trazadores en el Sedimentador

Canaleta 1 Canaleta 2

Conductividad Conductividad

minutos us/cm us/cm us/cm 100 us/cm us/cm

1 99 98,0 98,5 0,02 0,0 0,0 0,00 100,00

2 100 99,0 99,5 0,05 1,0 1,0 0,02 99,98

3 100 98,0 99,0 0,07 0,5 1,5 0,02 99,98

4 105 100,0 102,5 0,10 4,0 5,5 0,09 99,91

5 104 98,0 101,0 0,12 2,5 8,0 0,13 99,87

6 102 101,0 101,5 0,15 3,0 11,0 0,17 99,83

7 108 103,1 105,6 0,17 7,1 18,1 0,29 99,71

8 108 97,4 102,7 0,20 4,2 22,3 0,35 99,65

9 104 101,9 103,0 0,22 4,5 26,7 0,42 99,58

10 105 103,2 104,1 0,25 5,6 32,3 0,51 99,49

11 105 103,4 104,2 0,27 5,7 38,0 0,60 99,40

12 105 103,7 104,4 0,30 5,8 43,9 0,69 99,31

13 106 98,2 102,1 0,32 3,6 47,5 0,75 99,25

14 109 105,0 107,0 0,35 8,5 56,0 0,88 99,12

15 110 107,7 108,9 0,37 10,4 66,3 1,05 98,95

16 120 125,0 122,5 0,40 24,0 90,3 1,43 98,57

17 126 128,0 127,0 0,42 28,5 118,8 1,88 98,12

18 145 160,8 152,9 0,45 54,4 173,2 2,74 97,26

19 171 224,0 197,5 0,47 99,0 272,2 4,30 95,70

20 197 275,0 236,0 0,50 137,5 409,7 6,48 93,52

21 233 325,0 279,0 0,52 180,5 590,2 9,33 90,67

22 490 340,0 415,0 0,55 316,5 906,7 14,34 85,66

23 276 356,0 316,0 0,57 217,5 1124,2 17,78 82,22

24 320 310,0 315,0 0,60 216,5 1340,7 21,20 78,80

25 319 317,0 318,0 0,62 219,5 1560,2 24,67 75,33

26 303 320,0 311,5 0,65 213,0 1773,2 28,04 71,96

27 329 308,0 318,5 0,67 220,0 1993,2 31,52 68,48

28 307 281,0 294,0 0,69 195,5 2188,7 34,61 65,39

29 281 251,0 266,0 0,72 167,5 2356,2 37,26 62,74

30 296 275,0 285,5 0,74 187,0 2543,2 40,22 59,78

31 258 238,0 248,0 0,77 149,5 2692,7 42,58 57,42

32 275 255,0 265,0 0,79 166,5 2859,2 45,21 54,79

33 256 253,0 254,5 0,82 156,0 3015,2 47,68 52,32

34 271 200,0 235,5 0,84 137,0 3152,2 49,85 50,15

35 232 240,0 236,0 0,87 137,5 3289,7 52,02 47,98

36 172 238,0 205,0 0,89 106,5 3396,2 53,71 46,29

37 232 223,0 227,5 0,92 129,0 3525,2 55,75 44,25

38 224 143,0 183,5 0,94 85,0 3610,2 57,09 42,91

39 194 231,0 212,5 0,97 114,0 3724,2 58,89 41,11

40 220 221,0 220,5 0,99 122,0 3846,2 60,82 39,18

41 186 230,0 208,0 1,02 109,5 3955,7 62,55 37,45

42 147 229,0 188,0 1,04 89,5 4045,2 63,97 36,03

43 178 223,0 200,5 1,07 102,0 4147,2 65,58 34,42

44 150 225,0 187,5 1,09 89,0 4236,2 66,99 33,01

45 173 167,0 170,0 1,12 71,5 4307,7 68,12 31,88

46 166 206,0 186,0 1,14 87,5 4395,2 69,50 30,50

47 161 207,0 184,0 1,17 85,5 4480,7 70,86 29,14

48 155 206,0 180,5 1,19 82,0 4562,7 72,15 27,85

49 157 197,8 177,4 1,22 78,9 4641,6 73,40 26,60

50 155 197,8 176,4 1,24 77,9 4719,5 74,63 25,37

51 156 190,3 173,2 1,27 74,7 4794,2 75,81 24,19

52 155 178,1 166,6 1,29 68,1 4862,2 76,89 23,11

53 152 172,7 162,4 1,32 63,9 4926,1 77,90 22,10

54 149 170,0 159,5 1,34 61,0 4987,1 78,86 21,14

55 145 172,4 158,7 1,36 60,2 5047,3 79,81 20,19

56 146 174,0 160,0 1,39 61,5 5108,8 80,79 19,21

57 143 164,4 153,7 1,41 55,2 5164,0 81,66 18,34

58 142 170,0 156,0 1,44 57,5 5221,5 82,57 17,43

59 142 168,0 155,0 1,46 56,5 5278,0 83,46 16,54

60 143 144,3 143,7 1,49 45,2 5323,1 84,18 15,82

61 140 161,1 150,6 1,51 52,1 5375,2 85,00 15,00

62 142 153,7 147,9 1,54 49,4 5424,5 85,78 14,22

63 139 156,5 147,8 1,56 49,3 5473,8 86,56 13,44

64 137 153,5 145,3 1,59 46,8 5520,5 87,30 12,70

65 136 148,5 142,3 1,61 43,8 5564,3 87,99 12,01

66 133 153,8 143,4 1,64 44,9 5609,2 88,70 11,30

67 135 149,9 142,5 1,66 44,0 5653,1 89,40 10,60

68 128 149,1 138,6 1,69 40,1 5693,2 90,03 9,97

69 130 150,5 140,3 1,71 41,8 5734,9 90,69 9,31

70 129 147,4 138,2 1,74 39,7 5774,6 91,32 8,68

71 120 147,6 133,8 1,76 35,3 5809,9 91,88 8,12

72 119 144,6 131,8 1,79 33,3 5843,2 92,40 7,60

73 123 143,4 133,2 1,81 34,7 5877,9 92,95 7,05

74 120 141,2 130,6 1,84 32,1 5910,0 93,46 6,54

75 116 128,6 122,3 1,86 23,8 5933,8 93,83 6,17

76 116 130,5 123,3 1,89 24,8 5958,6 94,23 5,77

77 108 128,9 118,5 1,91 20,0 5978,5 94,54 5,46

78 110 112,5 111,3 1,94 12,8 5991,3 94,74 5,26

79 117 116,1 116,6 1,96 18,1 6009,3 95,03 4,97

80 111 118,2 114,6 1,99 16,1 6025,4 95,28 4,72

81 103 111,8 107,4 2,01 8,9 6034,3 95,42 4,58

82 105 108,7 106,9 2,03 8,3 6042,7 95,56 4,44

83 106 83,5 94,8 2,06 -3,8 6038,9 95,50 4,50

84 115 118,2 116,6 2,08 18,1 6057,0 95,78 4,22

85 118 121,2 119,6 2,11 21,1 6078,1 96,12 3,88

86 117 124,7 120,9 2,13 22,4 6100,5 96,47 3,53

87 116 127,8 121,9 2,16 23,4 6123,9 96,84 3,16

88 114 122,9 118,5 2,18 20,0 6143,8 97,16 2,84

89 115 124,7 119,9 2,21 21,4 6165,2 97,49 2,51

90 112 117,5 114,8 2,23 16,3 6181,4 97,75 2,25

91 112 123,2 117,6 2,26 19,1 6200,5 98,05 1,95

92 114 114,9 114,5 2,28 16,0 6216,5 98,30 1,70

93 114 114,2 114,1 2,31 15,6 6232,1 98,55 1,45

94 113 116,7 114,9 2,33 16,4 6248,4 98,81 1,19

95 112 117,1 114,6 2,36 16,1 6264,5 99,06 0,94

96 109 112,8 110,9 2,38 12,4 6276,9 99,26 0,74

97 109 112,1 110,6 2,41 12,1 6288,9 99,45 0,55

98 112 104,7 108,4 2,43 9,8 6298,8 99,61 0,39

99 110 108,5 109,3 2,46 10,8 6309,5 99,78 0,22

100 110 115,4 112,7 2,48 14,2 6323,7 100,00 0,00

F(t) 1-F(t)Tiempo

Promedio de

canaletasT/To C-Co

ΔConductividad

Acumulada




1 99 98,0 98,5 0,02 0,0 0,0 0,00 100,00

2 100 99,0 99,5 0,05 1,0 1,0 0,02 99,98

3 100 98,0 99,0 0,07 0,5 1,5 0,02 99,98

4 105 100,0 102,5 0,10 4,0 5,5 0,09 99,91

5 104 98,0 101,0 0,12 2,5 8,0 0,13 99,87

6 102 101,0 101,5 0,15 3,0 11,0 0,17 99,83

7 108 103,1 105,6 0,17 7,1 18,1 0,29 99,71

8 108 97,4 102,7 0,20 4,2 22,3 0,35 99,65

9 104 101,9 103,0 0,22 4,5 26,7 0,42 99,58

10 105 103,2 104,1 0,25 5,6 32,3 0,51 99,49

11 105 103,4 104,2 0,27 5,7 38,0 0,60 99,40

12 105 103,7 104,4 0,30 5,8 43,9 0,69 99,31

13 106 98,2 102,1 0,32 3,6 47,5 0,75 99,25

14 109 105,0 107,0 0,35 8,5 56,0 0,88 99,12

15 110 107,7 108,9 0,37 10,4 66,3 1,05 98,95

16 120 125,0 122,5 0,40 24,0 90,3 1,43 98,57

17 126 128,0 127,0 0,42 28,5 118,8 1,88 98,12

18 145 160,8 152,9 0,45 54,4 173,2 2,74 97,26

19 171 224,0 197,5 0,47 99,0 272,2 4,30 95,70

20 197 275,0 236,0 0,50 137,5 409,7 6,48 93,52

21 233 325,0 279,0 0,52 180,5 590,2 9,33 90,67

22 490 340,0 415,0 0,55 316,5 906,7 14,34 85,66

23 276 356,0 316,0 0,57 217,5 1124,2 17,78 82,22

24 320 310,0 315,0 0,60 216,5 1340,7 21,20 78,80

25 319 317,0 318,0 0,62 219,5 1560,2 24,67 75,33

26 303 320,0 311,5 0,65 213,0 1773,2 28,04 71,96

27 329 308,0 318,5 0,67 220,0 1993,2 31,52 68,48

28 307 281,0 294,0 0,69 195,5 2188,7 34,61 65,39

29 281 251,0 266,0 0,72 167,5 2356,2 37,26 62,74

30 296 275,0 285,5 0,74 187,0 2543,2 40,22 59,78

31 258 238,0 248,0 0,77 149,5 2692,7 42,58 57,42

32 275 255,0 265,0 0,79 166,5 2859,2 45,21 54,79

33 256 253,0 254,5 0,82 156,0 3015,2 47,68 52,32

34 271 200,0 235,5 0,84 137,0 3152,2 49,85 50,15

35 232 240,0 236,0 0,87 137,5 3289,7 52,02 47,98

36 172 238,0 205,0 0,89 106,5 3396,2 53,71 46,29

37 232 223,0 227,5 0,92 129,0 3525,2 55,75 44,25

38 224 143,0 183,5 0,94 85,0 3610,2 57,09 42,91

39 194 231,0 212,5 0,97 114,0 3724,2 58,89 41,11

40 220 221,0 220,5 0,99 122,0 3846,2 60,82 39,18

41 186 230,0 208,0 1,02 109,5 3955,7 62,55 37,45

42 147 229,0 188,0 1,04 89,5 4045,2 63,97 36,03

43 178 223,0 200,5 1,07 102,0 4147,2 65,58 34,42

44 150 225,0 187,5 1,09 89,0 4236,2 66,99 33,01

45 173 167,0 170,0 1,12 71,5 4307,7 68,12 31,88

46 166 206,0 186,0 1,14 87,5 4395,2 69,50 30,50

47 161 207,0 184,0 1,17 85,5 4480,7 70,86 29,14

48 155 206,0 180,5 1,19 82,0 4562,7 72,15 27,85

49 157 197,8 177,4 1,22 78,9 4641,6 73,40 26,60

50 155 197,8 176,4 1,24 77,9 4719,5 74,63 25,37

51 156 190,3 173,2 1,27 74,7 4794,2 75,81 24,19

52 155 178,1 166,6 1,29 68,1 4862,2 76,89 23,11

53 152 172,7 162,4 1,32 63,9 4926,1 77,90 22,10

54 149 170,0 159,5 1,34 61,0 4987,1 78,86 21,14

55 145 172,4 158,7 1,36 60,2 5047,3 79,81 20,19

56 146 174,0 160,0 1,39 61,5 5108,8 80,79 19,21

57 143 164,4 153,7 1,41 55,2 5164,0 81,66 18,34

58 142 170,0 156,0 1,44 57,5 5221,5 82,57 17,43

59 142 168,0 155,0 1,46 56,5 5278,0 83,46 16,54

60 143 144,3 143,7 1,49 45,2 5323,1 84,18 15,82

61 140 161,1 150,6 1,51 52,1 5375,2 85,00 15,00

62 142 153,7 147,9 1,54 49,4 5424,5 85,78 14,22

63 139 156,5 147,8 1,56 49,3 5473,8 86,56 13,44

64 137 153,5 145,3 1,59 46,8 5520,5 87,30 12,70

65 136 148,5 142,3 1,61 43,8 5564,3 87,99 12,01

66 133 153,8 143,4 1,64 44,9 5609,2 88,70 11,30

67 135 149,9 142,5 1,66 44,0 5653,1 89,40 10,60

68 128 149,1 138,6 1,69 40,1 5693,2 90,03 9,97

69 130 150,5 140,3 1,71 41,8 5734,9 90,69 9,31

70 129 147,4 138,2 1,74 39,7 5774,6 91,32 8,68

71 120 147,6 133,8 1,76 35,3 5809,9 91,88 8,12

72 119 144,6 131,8 1,79 33,3 5843,2 92,40 7,60

73 123 143,4 133,2 1,81 34,7 5877,9 92,95 7,05

74 120 141,2 130,6 1,84 32,1 5910,0 93,46 6,54

75 116 128,6 122,3 1,86 23,8 5933,8 93,83 6,17

76 116 130,5 123,3 1,89 24,8 5958,6 94,23 5,77

77 108 128,9 118,5 1,91 20,0 5978,5 94,54 5,46

78 110 112,5 111,3 1,94 12,8 5991,3 94,74 5,26

79 117 116,1 116,6 1,96 18,1 6009,3 95,03 4,97

80 111 118,2 114,6 1,99 16,1 6025,4 95,28 4,72

81 103 111,8 107,4 2,01 8,9 6034,3 95,42 4,58

82 105 108,7 106,9 2,03 8,3 6042,7 95,56 4,44

83 106 83,5 94,8 2,06 -3,8 6038,9 95,50 4,50

84 115 118,2 116,6 2,08 18,1 6057,0 95,78 4,22

85 118 121,2 119,6 2,11 21,1 6078,1 96,12 3,88

86 117 124,7 120,9 2,13 22,4 6100,5 96,47 3,53

87 116 127,8 121,9 2,16 23,4 6123,9 96,84 3,16

88 114 122,9 118,5 2,18 20,0 6143,8 97,16 2,84

89 115 124,7 119,9 2,21 21,4 6165,2 97,49 2,51

90 112 117,5 114,8 2,23 16,3 6181,4 97,75 2,25

91 112 123,2 117,6 2,26 19,1 6200,5 98,05 1,95

92 114 114,9 114,5 2,28 16,0 6216,5 98,30 1,70

93 114 114,2 114,1 2,31 15,6 6232,1 98,55 1,45

94 113 116,7 114,9 2,33 16,4 6248,4 98,81 1,19

95 112 117,1 114,6 2,36 16,1 6264,5 99,06 0,94

96 109 112,8 110,9 2,38 12,4 6276,9 99,26 0,74

97 109 112,1 110,6 2,41 12,1 6288,9 99,45 0,55

98 112 104,7 108,4 2,43 9,8 6298,8 99,61 0,39

99 110 108,5 109,3 2,46 10,8 6309,5 99,78 0,22

100 110 115,4 112,7 2,48 14,2 6323,7 100,00 0,00

F(t) 1-F(t)Tiempo

Promedio de

canaletasT/To C-Co

ΔConductividad

Acumulada




1 99 98,0 98,5 0,02 0,0 0,0 0,00 100,00

2 100 99,0 99,5 0,05 1,0 1,0 0,02 99,98

3 100 98,0 99,0 0,07 0,5 1,5 0,02 99,98

4 105 100,0 102,5 0,10 4,0 5,5 0,09 99,91

5 104 98,0 101,0 0,12 2,5 8,0 0,13 99,87

6 102 101,0 101,5 0,15 3,0 11,0 0,17 99,83

7 108 103,1 105,6 0,17 7,1 18,1 0,29 99,71

8 108 97,4 102,7 0,20 4,2 22,3 0,35 99,65

9 104 101,9 103,0 0,22 4,5 26,7 0,42 99,58

10 105 103,2 104,1 0,25 5,6 32,3 0,51 99,49

11 105 103,4 104,2 0,27 5,7 38,0 0,60 99,40

12 105 103,7 104,4 0,30 5,8 43,9 0,69 99,31

13 106 98,2 102,1 0,32 3,6 47,5 0,75 99,25

14 109 105,0 107,0 0,35 8,5 56,0 0,88 99,12

15 110 107,7 108,9 0,37 10,4 66,3 1,05 98,95

16 120 125,0 122,5 0,40 24,0 90,3 1,43 98,57

17 126 128,0 127,0 0,42 28,5 118,8 1,88 98,12

18 145 160,8 152,9 0,45 54,4 173,2 2,74 97,26

19 171 224,0 197,5 0,47 99,0 272,2 4,30 95,70

20 197 275,0 236,0 0,50 137,5 409,7 6,48 93,52

21 233 325,0 279,0 0,52 180,5 590,2 9,33 90,67

22 490 340,0 415,0 0,55 316,5 906,7 14,34 85,66

23 276 356,0 316,0 0,57 217,5 1124,2 17,78 82,22

24 320 310,0 315,0 0,60 216,5 1340,7 21,20 78,80

25 319 317,0 318,0 0,62 219,5 1560,2 24,67 75,33

26 303 320,0 311,5 0,65 213,0 1773,2 28,04 71,96

27 329 308,0 318,5 0,67 220,0 1993,2 31,52 68,48

28 307 281,0 294,0 0,69 195,5 2188,7 34,61 65,39

29 281 251,0 266,0 0,72 167,5 2356,2 37,26 62,74

30 296 275,0 285,5 0,74 187,0 2543,2 40,22 59,78

31 258 238,0 248,0 0,77 149,5 2692,7 42,58 57,42

32 275 255,0 265,0 0,79 166,5 2859,2 45,21 54,79

33 256 253,0 254,5 0,82 156,0 3015,2 47,68 52,32

34 271 200,0 235,5 0,84 137,0 3152,2 49,85 50,15

35 232 240,0 236,0 0,87 137,5 3289,7 52,02 47,98

36 172 238,0 205,0 0,89 106,5 3396,2 53,71 46,29

37 232 223,0 227,5 0,92 129,0 3525,2 55,75 44,25

38 224 143,0 183,5 0,94 85,0 3610,2 57,09 42,91

39 194 231,0 212,5 0,97 114,0 3724,2 58,89 41,11

40 220 221,0 220,5 0,99 122,0 3846,2 60,82 39,18

41 186 230,0 208,0 1,02 109,5 3955,7 62,55 37,45

42 147 229,0 188,0 1,04 89,5 4045,2 63,97 36,03

43 178 223,0 200,5 1,07 102,0 4147,2 65,58 34,42

44 150 225,0 187,5 1,09 89,0 4236,2 66,99 33,01

45 173 167,0 170,0 1,12 71,5 4307,7 68,12 31,88

46 166 206,0 186,0 1,14 87,5 4395,2 69,50 30,50

47 161 207,0 184,0 1,17 85,5 4480,7 70,86 29,14

48 155 206,0 180,5 1,19 82,0 4562,7 72,15 27,85

49 157 197,8 177,4 1,22 78,9 4641,6 73,40 26,60

50 155 197,8 176,4 1,24 77,9 4719,5 74,63 25,37

51 156 190,3 173,2 1,27 74,7 4794,2 75,81 24,19

52 155 178,1 166,6 1,29 68,1 4862,2 76,89 23,11

53 152 172,7 162,4 1,32 63,9 4926,1 77,90 22,10

54 149 170,0 159,5 1,34 61,0 4987,1 78,86 21,14

55 145 172,4 158,7 1,36 60,2 5047,3 79,81 20,19

56 146 174,0 160,0 1,39 61,5 5108,8 80,79 19,21

57 143 164,4 153,7 1,41 55,2 5164,0 81,66 18,34

58 142 170,0 156,0 1,44 57,5 5221,5 82,57 17,43

59 142 168,0 155,0 1,46 56,5 5278,0 83,46 16,54

60 143 144,3 143,7 1,49 45,2 5323,1 84,18 15,82

61 140 161,1 150,6 1,51 52,1 5375,2 85,00 15,00

62 142 153,7 147,9 1,54 49,4 5424,5 85,78 14,22

63 139 156,5 147,8 1,56 49,3 5473,8 86,56 13,44

64 137 153,5 145,3 1,59 46,8 5520,5 87,30 12,70

65 136 148,5 142,3 1,61 43,8 5564,3 87,99 12,01

66 133 153,8 143,4 1,64 44,9 5609,2 88,70 11,30

67 135 149,9 142,5 1,66 44,0 5653,1 89,40 10,60

68 128 149,1 138,6 1,69 40,1 5693,2 90,03 9,97

69 130 150,5 140,3 1,71 41,8 5734,9 90,69 9,31

70 129 147,4 138,2 1,74 39,7 5774,6 91,32 8,68

71 120 147,6 133,8 1,76 35,3 5809,9 91,88 8,12

72 119 144,6 131,8 1,79 33,3 5843,2 92,40 7,60

73 123 143,4 133,2 1,81 34,7 5877,9 92,95 7,05

74 120 141,2 130,6 1,84 32,1 5910,0 93,46 6,54

75 116 128,6 122,3 1,86 23,8 5933,8 93,83 6,17

76 116 130,5 123,3 1,89 24,8 5958,6 94,23 5,77

77 108 128,9 118,5 1,91 20,0 5978,5 94,54 5,46

78 110 112,5 111,3 1,94 12,8 5991,3 94,74 5,26

79 117 116,1 116,6 1,96 18,1 6009,3 95,03 4,97

80 111 118,2 114,6 1,99 16,1 6025,4 95,28 4,72

81 103 111,8 107,4 2,01 8,9 6034,3 95,42 4,58

82 105 108,7 106,9 2,03 8,3 6042,7 95,56 4,44

83 106 83,5 94,8 2,06 -3,8 6038,9 95,50 4,50

84 115 118,2 116,6 2,08 18,1 6057,0 95,78 4,22

85 118 121,2 119,6 2,11 21,1 6078,1 96,12 3,88

86 117 124,7 120,9 2,13 22,4 6100,5 96,47 3,53

87 116 127,8 121,9 2,16 23,4 6123,9 96,84 3,16

88 114 122,9 118,5 2,18 20,0 6143,8 97,16 2,84

89 115 124,7 119,9 2,21 21,4 6165,2 97,49 2,51

90 112 117,5 114,8 2,23 16,3 6181,4 97,75 2,25

91 112 123,2 117,6 2,26 19,1 6200,5 98,05 1,95

92 114 114,9 114,5 2,28 16,0 6216,5 98,30 1,70

93 114 114,2 114,1 2,31 15,6 6232,1 98,55 1,45

94 113 116,7 114,9 2,33 16,4 6248,4 98,81 1,19

95 112 117,1 114,6 2,36 16,1 6264,5 99,06 0,94

96 109 112,8 110,9 2,38 12,4 6276,9 99,26 0,74

97 109 112,1 110,6 2,41 12,1 6288,9 99,45 0,55

98 112 104,7 108,4 2,43 9,8 6298,8 99,61 0,39

99 110 108,5 109,3 2,46 10,8 6309,5 99,78 0,22

100 110 115,4 112,7 2,48 14,2 6323,7 100,00 0,00

F(t) 1-F(t)Tiempo

Promedio de

canaletasT/To C-Co

ΔConductividad

Acumulada


2.4.1. Análisis de Resultados obtenidos

Para el análisis de los resultados obtenidos se determinó, el TRH, los tiempos de

inicio y final de aparición del trazador, el porcentaje de flujo pistón y mezclado mediante el

método de WOLF-RESNICK y la determinación del Índice de Morrill. Como se parecían en

los siguientes gráficos:

GRAFICO 4 Prueba con Trazadores en el Sedimentador (parte 1)


GRAFICO 5 Prueba con Trazadores en el Sedimentador (parte 2)


GRAFICO 6 Tiempos de Retención en el Sedimentador (parte 1)


GRAFICO 7 Tiempos de Retención en el Sedimentador (parte 2)


2.4.2. Resumen de datos obtenidos

TABLA 4 Resultados obtenidos Prueba de Trazadores en el Sedimentador








TRH






trazador al reactor






Im % 3.30 Índice de Morrill


2.4.3. Conclusión:

El sedimentador 2 de la Planta 1, corresponde a uno de seis estructuras existentes de

iguales características, presenta un TRH teórico de 40,3 minutos y un TRH experimental de

22 minutos, presentando un 3,07 % de espacios muertos, un 48.51 % de flujo pistón, un 51.49

% de flujo mezclado y un índice de Morrill de 3.30, el mismo que indica un buen porcentaje

de flujo mezclado en el sedimentador.

ANEXO 3

ESTUDIO DE TRATABILIDAD DEL AGUA CRUDA

Los estudios para la tratabilidad del agua cruda ingresante a la planta de

potabilización de la EPMAPA-SD, se realizaron los días 18, 19 y 20 de febrero del 2016, las

pruebas se realizaron en las instalaciones del laboratorio de la EPMAPA-SD y se utilizó el

equipo de jarras, provisto con jarras cuadradas de 2 litros de capacidad. Para estas pruebas se

utilizaron diferentes coagulantes para la determinación de la dosis óptima.

1. DOSIS ÓPTIMA DE COAGULANTE

El estudio consistió en determinar las dosis óptimas tanto del coagulante como del

ayudante de floculación (polímero) y la concentración optima de coagulante, para lo cual se

definieron como parámetros de prueba inicial los siguientes valores:

Mezcla rápida: 100 rpm durante 1 minuto.

Mezcla lenta: 40 rpm durante 20 minutos.

Sedimentación: 0 rpm durante 15 minutos.

Para la determinación de la dosis óptima se utilizaron los siguientes coagulantes:

TABLA 1 Tipo de Coagulante

Concentración Densidad

(%) (g/ml)

PAC Riandi 1 1.250

Sulfato de Aluminio 1 1.314

PAC Polichem 1 1.250

PAC PANFLOC 1 1.280

PAC Nacional 1 1.310

Coagulante


Para la realización de las pruebas de tratabilidad para el coagulante PAC Riandi, el

agua cruda presentó las siguientes características:

TABLA 2 Características Agua Cruda

PARÁMETRO UNIDAD VALOR

Turbiedad NTU 34.6

Color aparente UC Pt-Co 20

pH 7.45

Temperatura del agua °C 21

Alcalinidad mg/l 56


Se obtuvieron los siguientes resultados:

GRAFICO 1 Dosis Óptima de Coagulante, PAC Riandi


Para el análisis de la dosis óptima de los diferentes coagulantes utilizados, se tomará

el siguiente criterio: se considera óptima la dosis de cada coagulante que permita obtener

turbiedades menores a 1 NTU, este criterio se fundamenta en los resultados de control

operativo de la planta, evidenciado durante el periodo de evaluación.

Del análisis de los resultados gráfico 1, se obtuvo una dosis óptima de coagulante de

20 mg/l, con una turbiedad residual de 0.76 NTU y color de 5 UC Pt-Co, valores que son

aceptables como aguas resultantes de la sedimentación.

Las características del agua cruda que se utilizó para la realización de las pruebas de

tratabilidad con el resto de coagulantes mencionados en la tabla 1, son mencionadas a

continuación:

TABLA 3 Características Agua Cruda


Turbiedad NTU 34.6


pH 7.45


Alcalinidad mg/l 56


Mediante las pruebas de tratabilidad realizadas se obtiene los siguientes resultados:

GRAFICO 2 Dosis Óptima de Coagulante, Sulfato de Aluminio


Del análisis de los resultados del gráfico 2, se obtuvo una dosis óptima de coagulante

de 32.5 mg/l, con una turbiedad residual de 0.78 NTU y color de 5 UC Pt-Co, valores que son


GRAFICO 3 Dosis Óptima de Coagulante, PAC Polichem



de 20 mg/l, con una turbiedad residual de 0.75 NTU y color de 5 UC Pt-Co, valores que son


GRAFICO 4 Dosis Óptima de Coagulante, PAC PANFLOC



de 20 mg/l, con una turbiedad residual de 0.62 NTU y color de 5 UC Pt-Co, valores que son


GRAFICO 5 Dosis Óptima de Coagulante, PAC Nacional


Del análisis de los resultados grafico 5, se obtuvo una dosis óptima de coagulante de

10 mg/l, con una turbiedad residual de 0.73 NTU y color de 5 UC Pt-Co, valores que son


2. DOSIS ÓPTIMA DEL AYUDANTE DE FLOCULACIÓN

Se realizó la siguiente prueba de tratabilidad utilizando un polímero catiónico

denominado SUPERFLOC y como coagulante el sulfato de aluminio al 1%, con una

densidad de 1.314 g/ml, con el fin de definir la necesidad o no de un ayudante de floculación,

se aplicaron dosis de coagulante de 30, 32.5 y 35 mg/l, obteniéndose los siguientes

resultados:

Las características del agua cruda para la prueba realizada para la realización de esta

prueba son las siguientes:

TABLA 4 Características del agua cruda


Turbiedad NTU 34.6


pH 7.45


Alcalinidad mg/l 56


Obteniéndose los siguientes resultados:

GRAFICO 6 Dosis Sulfato de Aluminio 30 mg/l


GRAFICO 7 Dosis Sulfato de Aluminio 32.5 mg/l


GRAFICO 8 Dosis Sulfato de Aluminio 35 mg/l


Para analizar el efecto generado por el polímero SUPERFLOC, se indica la influencia

de aplicación del mismo al utilizar diferentes concentraciones de sulfato de aluminio:

TABLA 5 Concentración de Sulfato de Aluminio

Turbiedad Color Turbiedad Color

mg/l NTU UC Pt-Co NTU UC Pt-Co

30 0.15 1.52 5 0.69 5

32.5 0.075 0.78 5 0.65 5

35 0.075 0.69 5 0.57 5

Dosis de

sulfato de

aluminio

Dosis

optima de

polímero

Con Sulfato de

Aluminio

Con Sulfato de Aluminio +

Polímero SUPERFLOCC


De acuerdo a los resultados obtenidos, la dosis donde se presenta una mayor

disminución en la turbiedad por efecto del polímero utilizado, es en la dosis 30 mg/l de

sulfato de aluminio. En tanto que la remoción de color no se ve afectada por la dosificación

del polímero utilizado.

3. CONCENTRACIÓN ÓPTIMA DE COAGULANTE

Se realizó la prueba de concentración óptima de coagulante, utilizando sulfato de

aluminio con una dosis de 35 mg/l, con las características de agua cruda que se muestran en

la siguiente tabla:

TABLA 6 Características del agua cruda (35 mg/l)


Turbiedad NTU 17,5


pH 7,41

Temperatura del agua °C 24,9

Alcalinidad mg/l 45



GRAFICO 9 Concentración Óptima Sulfato de aluminio (35 mg/l)


Del análisis de los resultados del grafico 9, se puede apreciar que la concentración del

coagulante entre el 0.1 y el 2.0 %, no presenta una diferencia significativa en los resultados

de turbiedad obtenidos.

4. GRADIENTES Y TIEMPOS DE FLOCULACIÓN

Para la definición de los gradientes y tiempos óptimos de floculación se realizaron

pruebas de jarras con diferentes tiempos (7, 13, 20, 27, 33 y 40 minutos) y un tiempo de

sedimentación de 15 minutos.

Estas pruebas se realizaron bajo las condiciones establecidas a continuación:

Gradientes de velocidad:

TABLA 7 Gradientes de Velocidad

PARÁMETRO UNIDADGradiente

20 (sˉ¹)

Gradiente

35 (sˉ¹)

Gradiente

50 (sˉ¹)

Gradiente

65 (sˉ¹)

Turbiedad NTU 14,7 21.1 16.2 17.8

Color aparente UC Pt-Co 30 30 30 30

pH 7.45 7.59 7.60 7.65

Temperatura del agua °C 25 25 25 25

Alcalinidad mg/l 45 45 45 45


Tipo de mezcla y tiempos:

TABLA 8 Mezcla y Tiempos

Etapa

Mezcla rápida

(tiempo 1 minuto)

Gradiente

(segˉ¹)

Velocidad

(rpm)

20 27

35 40

50 52

65 61

Tiempos de Floculación

Tiempo de Sedimentación

Parámetro

100rpm

Mezcla Lenta

7, 13, 20, 27,33 y

15 minutos



TABLA 9 Pruebas con diferentes Gradientes de Velocidad

Fecha: 19/02/2016

Hora: 11h40N°

Coagulante

(mg/l)

Floculante

(mg/l)

Tiempo

floculación

(min)

Tipo de Floc

(IW)

Turbiedad

(NTU)Tf/To

Color

(UC Pt-Co)pH

1 35 0,15 7 2 5,54 0,38 15 7,22

Tempetratura: 25°C 2 35 0,15 13 2 1,92 0,13 7,5 7,11

pH: 7,45 3 35 0,15 20 4 1,34 0,09 5 7,10

Turbiedad: 14,7 NTU 4 35 0,15 27 8 1,01 0,07 5 7,09

Color: 30 UC Pt-Co 5 35 0,15 33 8 0,89 0,06 5 7,14

6 35 0,15 40 8 0,52 0,04 5 7,11

Fecha: 19/02/2016

Hora: 15h45N°

Coagulante

(mg/l)

Floculante

(mg/l)

Tiempo

floculación

(min)

Tipo de Floc

(IW)

Turbiedad

(NTU)

Color

(UC Pt-Co)pH

1 35 0,15 7 4 2,10 0,10 10 7,33

Tempetratura: 25°C 2 35 0,15 13 6 1,52 0,07 5 7,21

pH: 7,59 3 35 0,15 20 6 0,54 0,03 5 7,18

Turbiedad: 21,1 NTU 4 35 0,15 27 8 0,34 0,02 5 7,14

Color: 30 UC Pt-Co 5 35 0,15 33 8 0,33 0,02 5 7,18

6 35 0,15 40 8 0,23 0,01 5 7,18

Fecha: 19/02/2016

Hora: 16h45N°

Coagulante

(mg/l)

Floculante

(mg/l)

Tiempo

floculación

(min)

Tipo de Floc

(IW)

Turbiedad

(NTU)

Color

(UC Pt-Co)pH

1 35 0,15 7 6 1,05 0,06 10 7,29

Tempetratura: 25°C 2 35 0,15 13 6 0,84 0,05 5 7,19

pH: 7,60 3 35 0,15 20 6 0,81 0,05 5 7,14

Turbiedad: 16,2 NTU 4 35 0,15 27 8 0,35 0,02 5 7,13

Color: 30 UC Pt-Co 5 35 0,15 33 8 0,34 0,02 10 7,19

6 35 0,15 40 8 0,29 0,02 5 7,19

Fecha: 19/02/2016

Hora: 18h20N°

Coagulante

(mg/l)

Floculante

(mg/l)

Tiempo

floculación

(min)

Tipo de Floc

(IW)

Turbiedad

(NTU)

Color

(UC Pt-Co)pH

1 35 0,15 7 6 1,16 0,07 7,5 6,90

Tempetratura: 25°C 2 35 0,15 13 6 0,99 0,06 5 7,05

pH: 7,65 3 35 0,15 20 6 0,67 0,04 5 7,09

Turbiedad: 17,8 NTU 4 35 0,15 27 6 0,71 0,04 5 7,11

Color: 30 UC Pt-Co 5 35 0,15 33 6 0,69 0,04 5 7,13

6 35 0,15 40 6 0,30 0,02 5 7,11

Coagulante:

Sulfato de aluminio al 1%

Floculante:

Polímero Superfloc al 0,05%

PRUEBA N°4: GRADIENTE 65 S-1

Observaciones

Coagulante:


Floculante:



Observaciones

Coagulante:


Floculante:



Observaciones

Coagulante:


Floculante:



Observaciones


De los resultados obtenidos se observa que para las condiciones de agua cruda con la

que se realizó la prueba, se puede apreciar que existen mejores condiciones de remoción de

turbiedad para mayores gradientes de floculación.

GRAFICO 10 Tiempos de Floculación (20, 35, 50 y 65 s-1)


Los gradientes 35, 50, 65 s-1, presentan un comportamiento similar con respecto a la

remoción de turbiedad, en función de los diferentes tiempos de floculación, se puede apreciar

que para la calidad de agua cruda con la que se realizó la prueba, a mayores tiempos de

floculación se obtienen mejores resultados de remoción de turbiedad

GRAFICO 11 Tiempos de Floculación (35, 50 y 65 s-1)


Para realizar el análisis comparativo de los diferentes gradientes de floculación, se

tomó como criterio de comparación los gradientes y tiempos necesarios para obtener

turbiedades menores a 1 NTU, este criterio se tomó en base del registro operativo de la planta

de tratamiento que se está evaluando, de lo cual se pudo apreciar: con los gradientes de 50 y

65 s-1, se consiguen turbiedades menores a 1 NTU, a partir de los 13 minutos de floculación,

en tanto que para el gradiente de 35 s-1, se observa turbiedades menores a 1 NTU, a partir de

los 20 minutos de floculación. En tanto que para los gradientes de 20 s-1, se obtiene

turbiedades menores a 1 NTU, a partir de los 33 minutos de floculación.

Considerando valores menores de 1 NTU como adecuados para un residual posterior a

la sedimentación, se podrían aceptar las siguientes condiciones de floculación:

TABLA 10 Gradientes de Velocidad y Tiempos de Floculación

Tiempo

(min)13 20 33

Gradiente

(seg ˉ¹)50 35 20


Como se puede apreciar en el grafico 10 y evidenciar para el tiempo de 7 segundos se

tiene turbiedades mayores a 1 NTU, para todos los gradientes considerados en la prueba.

Para el tiempo de 13 minutos se tienen turbiedades menores a 1 NTU, con gradientes

superiores a 50 s-1. Para el tiempo de 20 minutos se tienen turbiedades menores a 1 NTU, con

gradientes superiores a 35 s-1. Para el tiempo de 27 minutos se tienen turbiedades menores a 1

NTU, con gradientes superiores a 35 s-1. Para el tiempo de 33 minutos se tienen turbiedades

menores a 1 NTU, con todos los gradientes probados. Para el tiempo de 40 minutos se tienen

turbiedades menores a 1 NTU, con todos los gradientes probados.

Analizando el sector de la gráfica 11 con mejores resultados en la remoción de

turbiedad, se tiene que para gradientes mayores a 35 s-1, las curvas tienden a ser asintóticas

con un aumento en la eficiencia de remoción de turbiedad a mayores tiempos de floculación

El resumen de los tiempos en los cuales para diferentes gradientes de velocidad se

tiene turbiedades menores a 1 NTU:

TABLA 11 Gradientes de Velocidad y Tiempos de Floculación

Tiempo

(min)7 13 20 27 33 40

Gradiente

(seg ˉ¹)

No

presenta35 35 35

Todos los

gradientes

Todos los

gradientes


Los valores obtenidos en la tabla 11, se presentan en el grafico a continuación:

GRAFICO 12 Tiempos Floculación (7, 13, 20, 27, 33 y 40 min)


5. CONCLUSIONES DEL ESTUDIO DE TRATABILIDAD

El agua cruda proveniente del río Lelia es tratable de acuerdo a los análisis de calidad

realizados. Con respecto al pH se considera que no es necesario modificarlo si se

utilizaría como coagulante sulfato de aluminio, ya que el pH del agua cruda se

encuentra en el rango óptimo de coagulación de este producto.

Se realizaron pruebas de tratabilidad para las condiciones de agua cruda de ese

momento en la Planta, con los productos indicados en la tabla 1 (concentración del

1%), utilizando como criterio de determinación de dosis optima, valores obtenidos de

turbiedad menores a 1 NTU, esto permite realizar una comparación entre los diferentes

productos evaluados, en la tabla a continuación se indica las dosis óptimas obtenidas:

TABLA 12 Coagulante

Dosis Óptima

(mg/l)

PAC Riandi 20

Sulfato de Aluminio 32.5

PAC Polichem 20

PAC PANFLOC 20

PAC Nacional 10

Coagulante


Con la aplicación del ayudante de floculación SUPERFLOC, se puede apreciar que se

obtiene una mayor remoción de la turbiedad al aplicarse una dosis de 30 mg/l de sulfato

de aluminio, no se pudo apreciar una mejor remoción del color del agua al dosificar

este polímero en diferentes dosis.

De acuerdo a la calidad de agua cruda con las que se realizaron las pruebas de

gradientes de velocidad y tiempos de floculación, considerando la distribución del

floculador en tres secciones, se puede obtiene los siguientes criterios:

Gradiente de Floculación: 35 a 55 s -1

Tiempo de floculación: 25 a 33 minutos

Dosis optima de coagulante: 20 a 32.5 mg/l

Dosis óptima de ayudante de floculación: 0.075 a 0.15 mg/l

ANEXO 4

ANEXO 5

550.0555.0560.0565.0570.0575.0580.0585.0590.0595.0600.0605.0610.0615.0620.0625.0630.0635.0640.0645.0650.0655.0660.0665.0670.0675.0680.0685.0690.0695.0700.0705.0710.0

ABSCISA

DISTANCIA (m)

DISTACIA

ACUMULADA (m)

COTA PROYECTO

(msnm)

PRESION RESIDUAL

(mca)

0+

40

0.0

04

00

.0

06

94

.9

1

0+

80

0.0

08

00

.0

06

83

.7

5

1+

20

0.0

01

20

0.0

06

77

.2

3

1+

60

0.0

01

60

0.0

06

95

.3

9

2+

00

0.0

02

00

0.0

06

66

.1

4

2+

40

0.0

02

40

0.0

06

58

.1

9

2+

80

0.0

02

80

0.0

06

50

.3

9

3+

20

0.0

03

20

0.0

06

55

.6

3

3+

60

0.0

03

60

0.0

06

36

.0

3

4+

00

0.0

04

00

0.0

06

32

.5

1

4+

40

0.0

04

40

0.0

06

27

.0

9

4+

80

0.0

04

80

0.0

06

21

.0

1

5+

20

0.0

05

20

0.0

06

15

.9

7

5+

60

0.0

05

60

0.0

06

13

.4

5

6+

00

0.0

06

00

0.0

06

06

.4

9

6+

40

0.0

06

40

0.0

05

99

.5

9

6+

80

0.0

06

80

0.0

06

05

.8

0

7+

20

0.0

07

20

0.0

05

98

.5

9

7+

60

0.0

07

60

0.0

05

95

.3

7

8+

00

0.0

08

00

0.0

05

90

.5

7

8+

40

0.0

08

40

0.0

05

83

.0

1

8+

80

0.0

08

80

0.0

05

72

.7

8

9+

20

0.0

09

20

0.0

05

80

.3

8

9+

60

0.0

09

60

0.0

05

74

.6

0

10

+0

00

.0

01

00

00

.0

06

09

.6

7

10

+4

00

.0

01

04

00

.0

06

15

.8

6

10

+8

00

.0

01

08

00

.0

06

42

.1

1

11

+2

00

.0

01

12

00

.0

06

55

.2

1

11

+6

00

.0

01

16

00

.0

06

53

.4

2

11

+8

76

.0

01

18

76

.0

06

47

.6

1

0+

00

0.0

00

.0

07

03

.9

2

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

27

6.0

0

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

40

0.0

0

LÍNEA GRADIENTE HIDRÁULICO 3.78‰

5.0

5

15

.0

9

20

.7

2

4.3

2

29

.1

1

36

.4

5

42

.1

6

54

.7

5

56

.3

8

59

.9

9

54

.5

0

67

.6

1

70

.4

4

74

.4

7

80

.1

8

73

.0

8

76

.4

9

79

.4

4

83

.0

4

89

.3

6

96

.9

9

88

.3

6

94

.1

7

55

.6

0

49

.8

9

20

.6

4

5.6

6

5.4

1

7.7

1

0.0

0

35

.9

7

COTA TERRENO

69

8.5

0

68

6.9

5

67

9.8

69

4.6

9

66

8.3

9

65

9.5

4

65

2.3

2

65

6.9

9

63

6.7

0

63

3.6

0

62

8.4

0

63

2.4

2

61

7.8

0

61

3.4

5

60

7.9

1

60

0.6

9

60

6.2

8

60

1.3

5

59

6.8

9

59

1.7

8

58

3.9

5

57

4.8

1

58

1.9

2

57

4.6

0

61

1.6

6

61

5.8

6

64

3.6

0

65

7.0

6

65

5.8

0

65

2.4

6

70

5.0

6

Tubería de Hierro Dúctil Ø=700mm 3.20MPa ISO 2531 (Clase K-9); Longitud =11.876,00m.; Caudal=800 l/s; Velocidad=2,08m/s

DATOS

HIDRÁULICOS

I

COTA 705.06 msnm

L.G.H(+)705.06 msnm

CAPTACIÓN RIÓ LELIA

L.G.H(+) 660.17

(+)652.46 msnm

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE

(msnm)

I

D

A

Abscisas 3+634.95- 3+662.95

D

I

A

D

A

I

DA

I

D

A

A

ABS : 0+000

COTA: 703.92

ABS : 1+077

COTA: 674.56

ABS : 1+593.70

COTA: 693.61

ABS : 1+739.20

COTA: 687.33

ABS : 3+689.10

COTA: 633.39

ABS : 3+686.8

COTA: 632.52

ABS : 6+157.10

COTA: 607.98

ABS 6+395.70

COTA: 599.48

ABS : 6+800.00

COTA: 605.80

ABS : 6+806.20

COTA: 605.78

ABS : 9+040.50

COTA: 567.25

ABS : 9+393.90

COTA: 592.95

ABS : 9+398.50

COTA: 592.81

ABS : 9+673.90

COTA: 571.29

ABS : 9+946.60

COTA: 610.17

ABS : 11+160.40

COTA: 654.27

Puente Sector Rio Lelia

Abscisas 1+602.90 - 1+628.31

Puente Sector Rio Tahuasa

Puente Sector Rio Tanti

Abscisas 5+601.80 - 5+625.40

Puente Sector Estero Tanti

Abscisas 6+811.76 - 6+829.77

Puente Sector Rio Guarrasil

Abscisas 9+604.49 - 9+617.97

Puente Sector Estero sin Nombre

Abscisas 10+374.37 - 10+402.31

PERFIL HIDRÁULICO DE LÍNEA DE CONDUCCIÓN

NOTA

-Simbología (DCI= Hierro Dúctil.) (L.G.H.= Línea Gradiente Hidráulico) (msnm = Metros sobre nivel del mar) ( Ø = Diámetro)

(Mpa = Megapascal) (ISO = Norma ISO) ( m = metro) ( l/s = Litros por segundo) ( m/s = metros por segundo)

( mca = metros de columna de gua) 1 de 5

TEMA DE TESIS: FECHA:

CONTIENE: ESCALA:

H=1:35000v=1:3500

Perfil HidráulicoLínea de Conducción

Diseño del pre-sedimentador de laplanta de tratamiento de agua, en elcantón Santo Domingo de losTsáchilas.

OCT 2017

TESISTA:Marco Paúl Feijóo RomeroUNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

LAMINA:

UBICACION:

Santo Domingo de losTsáchilasDIRECTOR DE TESIS:

Ing. Fernando Ojeda

AutoCAD SHX Text

1

AutoCAD SHX Text

35000

AutoCAD SHX Text

1

AutoCAD SHX Text

3500

SEDIMENTADORFLOCULADOR FILTROS

647.86

651.498

651.238

651.788

650.74

650.345

649.95

649.34

649.33

648.93

648.92

649.786

649.74

649.42

649.42

649.42

649.42

650.86

650.04

MEZCLA RAPIDA

CAJON DE

ENTRADA

CASETA DE

MEDIDOR DE

CAUDAL

648.58

645.62

649.11

643.47

646.72

649.95

648.95

648.74

648.70

647.72

646.72

648.33

645.22

643.74

642.90

645.73

648.76

648.76

647.54

8.13

3.18

2.65

1.77

3.92

2.19

4.53

3.73

2.90 4.15 3.70 0.98 5.30 4.40 4.30 19.17 18.50 8.30 2.50

2 de 5


CONTIENE: ESCALA:

1: 250Perfil HidráulicoPlanta de Tratamiento 1


OCT 2017


LAMINA:

UBICACION:


Ing. Fernando Ojeda

V

IA

A

S

A

N

TO

D

O

M

IN

G

O

C

A

M

I

N

O

A

L

A

F

U

N

D

A

C

I

O

N

I

T

E

A

B

o

d

e

g

a

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o

d

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g

a

E

levado

Tanque

T

a

n

q

u

e

E

xiste

n

te

P

o

zo

AREA QUE SE RESERVA EL MOP.

2

5

,

4

0

CASAEXISTENTE

L

=

2

3

.3

0

m

B

o

d

e

g

a

P

L

A

N

T

A

1

: C

O

N

V

E

N

C

IO

N

A

L

P

L

A

N

T

A

3

: M

O

D

U

L

A

R

M

e

c

a

n

ic

a

L

=

2

6

,7

0

m

T

U

B

.

H

.

G

.

Ø

7

3

0

m

m

.

T

U

B

.

P

V

C

Ø

6

3

0

m

m

.

Descarga hasta el

Alcantarillado

Público

Tubería de Ingreso Planta 1

T

u

b

e

ría

d

e

In

g

re

s

o

P

la

n

ta

2

T

u

b

e

ría

d

e

In

g

re

s

o

P

la

n

ta

3

Pendiente 10%

Pendiente 10%

Pendiente 10%

Pendiente 10%

3 de 5


CONTIENE: ESCALA:

1:500ImplantaciónPre-Sedimentador


OCT 2017


LAMINA:

UBICACION:


Ing. Fernando Ojeda

MÓDULO SEDIMENTADOR 2


DETALLE CAJADE REVISION (CR1)DETALLE CAJA

DE REVISION (CR2)

DETALLE TUBERÍA RECOLECCIÓNAGUA SEDIMENTADA CR1

1.20

1.20

2.50

2.50

1.20

1.20

1.20

1.20

CR1

CR1

CR1

CR1

CR1

CR1

CR1

CR2

CR3

DETALLE CAJADE REVISION (CR3)

2.00

2.00

Tubería H.G. 730mmViene desde Captación

Válvula deCompuerta


Tubería PVC 400mmRecolección aguaSedimentada


Tubería PVC 400mmEvacuación de Lodos

Tubería PVC 400mm

Tubería PVC 400mmRecolección aguaSedimentadaIngreso a Planta deTratamiento

Tubería PVC 630mmViene desde Captación


ESC= 1:100

ESC= 1:100

ESC= 1:100

ESC= 1:100

2.00

2.00

Depósito paraRecolección deLodos

Depósito paraRecolección deLodos

Tubería PVC 400mmRecolección aguaSedimentadaIngreso a Planta deTratamiento



AutoCAD SHX Text

Casa

AutoCAD SHX Text

657,650

AutoCAD SHX Text

Cas

Pantalla difusora

Pendie

nte

10%

Tuberia PVC 400mm

Evacuación de lodos

Vertedero

Pantalla disipadora de energía

Tubería para desagüe Ф=300mm

Vertedero de

salida de la unidad

Vertedero de

ingreso a la unidad

Canal de circulación


647.61

646.56647.06

648.46

646.51

647.31

647.88

644.78

641.37

646.25

647.18

647.05

648.21

647.46

648.11

Tubería PVC 400mm

Recolección Agua Sedimentada

Pendiente 10%

Pendiente 10%

Pendiente 10%

Pendiente 10%

5.15

2.55 6.74 1.80 11.59 1.20

11.79

2.00

2.10

4 de 5


CONTIENE: ESCALA:

INDICADAPerfil hidráulicoPre-Sedimentador


OCT 2017


LAMINA:

UBICACION:


Ing. Fernando Ojeda

5.50

5.50

5.50

5.50

6.733.50


Vertedero de entrada

Sedimentador

Sedimentador

1.10



1

1'

43.00

12.00

12.00

ESC= 1: 200

CORTE 1-1'

ESC= 1: 250

PRE-SEDIMENTADOR

91.60

2.25

2.64

2.94

1.20

0.85

0.65

0.72

2.10

4.85

2.10

0.50

2.55

1.75

0.90

Pendie

nte

10%

Pendiente 10%

Pendiente 10%

Vertedero de

salida de la unidad

Canal de salida

VERTEDERO DE ENTRADA

CANAL DE CIRCULACIÓN

Vertedero de

ingreso a la unidad

Canal de entrada

CANAL DE SALIDA DEL

MÓDULO SEDIMENTADOR

CANAL DE ENTRADA AL

MÓDULO SEDIMENTADOR

12.00

5.50

5.50

5.50

5.50

6.733.50

ESC= 1:50

ESC= 1:50

ESC= 1:50

ESC= 1: 250

1.40

1.10

1.40

1.00

1.20

1.80

2.05

1.20

1.13

1.00

1.40

1.00


0.80

1.10

0.80

0.93

0.80

Pantalla difusora


Vertedero de entrada

Módulo Sedimentador 1

Módulo Sedimentador 2

1.10

43.00

Tuberia PVC 400mm


5 de 5


CONTIENE: ESCALA:

INDICADASPre-Sedimentador


OCT 2017


LAMINA:

UBICACION:


Ing. Fernando Ojeda

Vertedero de

ingreso a la unidad

Vertedero de

salida de la unidad

Pantalla difusora

ESC= 1: 250

CORTE 1-1'

1

1'



2

2'

3

3'

ESC= 1: 100

CORTE 3-3' CORTE 2-2'

PANTALLA DIFUSORA

ESC= 1: 100

1.35

Vertedero con

Contracciones

Pantalla disipadora de energía

Tubería PVC 300mm para desagüe

0.10

DETALLE ORIFICIOS

ABOQUILLADOS

15°

15°

ESC= 1: 20

2.40

12.00

Tuberia PVC 400mm


Tuberia PVC 400mm


Tubería PVC 400mm

Recolección Agua Sedimentada

Tubería PVC 400mm

Recolección Agua

Sedimentada

Vertedero con

Contracciones

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