Page 1

|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

2011

Diseño Planta De Tratamiento De Agua Potable Del Municipio De La Tebaida

Universidad del Quindío Facultad de Ingeniera – Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería

13/10/2011 FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil -1-


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MINICIPIO DE LA TEBAIDA

GUSTAVO ADOLFO RESTREPO MARÍN RICARDO ALONSO CRUZ ESCOBAR

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

ARMENIA 2011

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil -2-


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MINICIPIO DE LA TEBAIDA

GUSTAVO ADOLFO RESTREPO MARÍN COD: 1097388541 RICARDO ALONSO CRUZ ESCOBAR COD: 1094891998

REVISADO POR: ING. GABRIEL LOZANO SANDOVAL INGENIERO CIVIL TITULAR DE LA ASIGNATURA DE TRATAMIENTO DE AGUAS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

ARMENIA 2011 Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil -3-


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCION El presente documento contiene los diseños

de cada una de las unidades que

componen el diseño de una PTAP convencional (sistema medición, coagulación, floculación y filtración entre otros) para el municipio de la Tebaida – Quindío, con un caudal de diseño obtenido para el año 2041. También se incluye una descripción de las estructuras de la PTAP en operación del municipio de la Tebaida, así como información general de este municipio. Se analizan los resultados obtenidos del diseño de la PTAP y se comparan con las estructuras existentes, en cuanto a áreas, volúmenes, operatividad y eficiencia.

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil -4-


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

JUSTIFICACION Proporcionar agua potable a las comunidades es una de las necesidades prioritarias para garantizar el desarrollo y el bienestar de estas poblaciones. Pero debido al mal uso que se hace del recurso hídrico (vertimientos aguas negras, erosión cuencas abastecedoras, alteraciones en el cauce etc) la mayoría de las veces la calidad del agua cruda no cumple con los requisitos físicos-químicos-biológicos para considerarla como agua potable, por lo cual se deben de realizar una serie de tratamientos para poder abastecer a la comunidad. El municipio de la Tebaida a lo largo de su historia ha tenido inconvenientes con el sistema de abastecimiento de agua potable. Antes tenían una bocatoma en una corriente superficial, pero debido al mal uso del recurso hídrico aguas arriba de esta captación (alteración de la calidad y cantidad), el municipio se vio obligado a buscar otras fuentes, como el agua subterránea. Pero se presentó una explotación excesiva de este acuífero, obligando la construcción de un nuevo sistema de abastecimiento por gravedad con bocatoma en el río Quindío en el sector conocido como la María.

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil -5-


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Como se observa es clave una buena planeación en los sistemas de abastecimiento y por consiguiente en los sistemas de potabilización de agua, no sólo en su concepción y construcción, sobretodo en su operación.

1. OBJETIVOS

1.1.

OBJETIVO GENERAL

Diseñar una planta de tratamiento de agua potable para el municipio de la Tebaida.

1.2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Proyectar la población y obtener la demanda de agua para el año 2041.

Diseñar la unidad de aquietamiento y medición de la PTAP

Diseñar las unidades de floculación, coagulación, sedimentación y filtración de la PTAP para el municipio de la Tebaida Facultad de Ingeniería

FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil -6-


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Realizar un análisis de la PTAP diseñada y establecer una comparación con la planta de potabilización existente.

2.

CARACTERIZACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO

2.1. LOCALIZACIÓN DEL MUNICIPIO DE LA TEBAIDA 2.1.1. Reseña histórica Luis Arango Cardona y su hermano don Pedro escogieron el día 14 de agosto de 1916 para fundar un poblado. Con el fin de darle un nombre a la población se abrió un concurso, que terminó cuando se escogió La Tebaida, nombre que llevaba anteriormente la finca de don Luis Arango. La Tebaida fue reconocida como corregimiento en el mes de Julio de 1917 y su primer corregidor fue don Antonio María Arango H. 2.1.1. Localización geográfica

El municipio está ubicado al occidente del departamento con su área urbana a 4° 27' latitud norte y 75° 47' longitud oeste; Su punto más septentrional se ubica en el puesto de policía de Murillo a 4° 29' 70”, al sur a 4° 23´80” en el valle de Maravelez donde el río Quindío y el río Barragán forman el río La Vieja, al oriente igualmente en el puesto de Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil -7-


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Murillo a 75° 44´ 70” y al occidente 75° 54´ 00” en los límites con el municipio de La Victoria Valle del Cauca. Su temperatura media es de 23°C que lo convierten en el municipio más cálido del departamento producto de su altura de aproximadamente 1200 msnm. Su extensión territorial es de aproximadamente 89 Km. La Tebaida limita al norte con la Capital Armenia y con el municipio de Montenegro, al sur con el municipio de Calarcá y el departamento del Valle del Cauca, al oriente con el municipio de Armenia y Calarcá y al occidente con el departamento del Valle del Cauca. Cuenta con una Extensión total: 89 Km2, Extensión área urbana: 1.5 Km2, Extensión área rural: 88.5 Km2, Altitud de la cabecera municipal (metros sobre el nivel del mar): 1200 msnm, Temperatura media: 23º C. 2.1.2. Ubicación geográfica del municipio Tebaida Quindío

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil -8-


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Imagen 1. Mapa División política Depto. Quindío, Ubicación Municipio Tebaida.

2.1.3. Aspectos Socio-económicos El café fue la base fundamental de su desarrollo socio-económico desde la fundación hasta los años 80, las nuevas tecnologías del cultivo de la rubiácea y las oscilaciones en el precio originaron la renovación de los cafetales con la variedad Caturra y variedad Colombia buscando mayor rentabilidad. Con un futuro incierto en la última década por la baja de los precios en los mercados internacionales los cafeteros han erradicado Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil -9-


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

grandes extensiones diversificando con otros cultivos como plátano, cítricos, frutales y tabaco; Adicionalmente grandes extensiones han sido dedicadas a la ganadería intensiva utilizando técnicas de fertilización de los pastos, riegos y rotación de potreros. A partir de los años noventa se han instalado en el municipio fábricas que permiten ocupar mano de obra local, entre otras Colcafé, Belt Colombia, Maquinalsa, Proalco, Bambusa, Special E.A.T, Plásticos Fénix, Glass Aircraft de Colombia, Printex S.A. y Agronet. La Zona Franca también albergará factorías que contribuyan a la ocupación de mano de obra local y al desarrollo socio-económico del municipio.

2.2. Descripción del sistema de abastecimiento La captación se realiza en el río Quindío a la altura del puente la María a dos 2 kilómetros de la planta de tratamiento, el agua cruda es captada por medio de una Bocatoma, pasando a un desarenador y conducida a la planta de tratamiento por una tubería de 16”, dando un caudal afluente promedio de 120 litros/segundo, la planta está diseñada para una caudal máximo de 170 litros/segundo, el agua cruda es conducida hacia la planta de tratamiento para ser sometida al proceso de potabilización.

Imagen 2 Tanque desarenador y tubería de aducción municipio la Tebaida

2.2.1 Características del agua cruda:

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 10 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

De acuerdo al Plan de ordenamiento y manejo de la cuenca del río la vieja, la calidad del agua antes de las curtiembres en el sector de la María (bocatoma de la Tebaida) presenta las siguientes características: pH (Und)

Alcalinidad (mgCaCO3/L)

Turbiedad (NTU)

Conductividad (uS/CM)

COLOR (Und Pt-Co

O.D (mgO2/l)

6.2

104

12

129

15

7.5

SST (mg/L

19

D.Q.O. (mgO2/l)

12

Coliformes Totales (NMP/100ml

Coliformes Fecales (NMP/100ml

N-NH3 (mg/L)

N-NO3 (mg/L)

P-PO4 (mg/L)

33700

33700

0.09

<0.05

<0.1

D.B.O5 (mgO2/l

ST (mg/L

<5

148

Temp. ambiente (ºC)

24

SDT (mg/L

129 Temp. Agua (ºC)

20

2.3 PLANTA DE TRATAMIENTO BAYONA (TEBAIDA) 2.3.1 Aireación: El proceso mediante el cual el agua es puesto en contacto íntimo con el aire con el propósito de modificar las concentraciones de sustancias volátiles y aumentar el oxígeno disuelto en la masa de agua. Este proceso se realiza en la planta por medio de una cascada con escalones de concreto.

Imagen 3 Oxigenación

2.3.2 Medición

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 11 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

El caudal promedio tratado es de 120 lps, aunque la PTAP está en capacidad de tratar hasta 170 lps. Cuando la turbiedad del agua cruda aumenta, solo se tratan 70 lps. La medición del caudal se realiza por medio de una canaleta Parshall con un ancho de garganta de 22.86 cm.

Imagen 4 sistema de medición canaleta Parshall

2.3.3 Coagulación: Al final de la cascada de oxigenación se forma un resalto hidráulico, allí se aplica el coagulante realizándose la dosificación de Sulfato de Aluminio tipo B Liquido por intermedio de una bomba dosificador (WAS), que es la encargada de suministrar la dosis óptima de sulfato a determinada velocidad, dependiendo de las características fisicoquímicas del agua cruda, en condiciones normales (tiempo seco) el agua llega con poca turbiedad donde no se hace necesario la dosificación con sulfato, en condiciones no normales (invierno) el agua llega con una turbiedad considerable, haciéndose necesario la dosificación con sulfato de aluminio de acuerdo a la dosis óptima de coagulante determinada en la prueba de jarras. Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 12 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Imagen 5 Aplicación del Coagulante

2.3.4 Floculación: Cuenta con tres (3) floculadores Hidráulicos de pantallas de flujo Horizontal, en tramos con gradientes decrecientes en el sentido del flujo, el tiempo total de retención teórico es de 30 minutos, el agua es agitada haciéndola pasar a través de una serie de canales acomodados en forma paralela, el agua después de recorrer el primer canal da la vuelta al final y emboca al segundo canal y así sucesivamente hasta el último. Los primeros canales son más angostos para que la velocidad sea mayor, y luego se van ensanchando hacia el final para que la velocidad y por consiguiente la agitación, disminuya para que el flóculo no se rompa. Algunas pantallas se encuentran en mal estado. Dimensiones: L=15 m

B= 5 m

a=25 cm d=22 cm

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 13 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Imagen 6 Unidades de floculación

2.3.5 Sedimentación: La planta de tratamiento cuenta con tres (3) unidades de decantación de alta tasa con flujo laminar, a través de placas inclinadas a 45° con la Horizontal, la función de este sedimentador es retener el agua mientras se asienta el flóculo, el diseño correcto de los tanques prevé que el agua fluya directamente de la entrada a la salida (evitando cortos circuitos), para obtener como resultado agua clarificada para su posterior filtración. Dimensiones: B= 5m L= 6m

Imagen 7 Unidades de Sedimentación Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 14 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

2.3.6 Filtración La planta cuenta con 6 unidades de filtración. Estos son filtros rápidos de tasa declinante, auto-lavables compuestos por arena, granito, grava y antracita.

Imagen 8 Unidades de Filtración

Imagen 9 Todas las unidades Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 15 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

2.5.7 Tipo de desinfectante y dosis utilizada El valor aceptable del cloro residual después de la demanda de cloro debe estar entre 0.3 miligramos/litro y 2.0 miligramos/litro, si no está en este rango se deberá tomar determinaciones como la de aumentar o disminuir la dosificación de cloro para estabilizar el cloro residual en el rango anteriormente dicho.

3. ESTIMACION DE LA POBLACION 3.1 ALCANCE Se calculara la población proyectada del municipio de la Tebaida para establecer el nivel de complejidad y de esta manera determinar, los caudales necesarios para realizar el diseño de las estructuras que se requieren para cada una de las unidades de una planta tratamiento.

3.2. ESTIMACION DE LA POBLACION 3.2.1 Determinación del nivel de complejidad del sistema La clasificación del proyecto en uno de estos niveles depende del número de habitantes en la zona urbana del municipio, su capacidad económica y el grado de exigencia técnica que se requiera para adelantar el proyecto, de acuerdo con lo establecido en la tabla A.3.1. De la RAS. Asignación del nivel de complejidad Nivel de complejidad Poblacion en la zona urbana(1) (habitantes) Capacidad económica de los usuarios(2) Bajo <2500 Baja medio 2501 a 12500 Baka Medio alto 12501 a 60000 Media Alto >60000 Alta Notas: (1) proyectado al periodo de diseño, incluida la población flotante. (2) Incluye la capacidad económica de población flotante, debe sr evaluada según metodología DNP Tabla 2. Nivel de complejidad Fuente: RAS 2000

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 16 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Para calcular el nivel de complejidad nos basamos en datos proporcionados por el Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE). Censo

Población

1985

18503

1993

21636

2005

32748

Según los datos analizados es probable que la población de la tebaida tenga más de 60000 habitantes para el periodo proyectado, por lo cual se utilizará un periodo de diseño de 30 años. Este comportamiento se observa entre los años 1985 y 2005, ya que la población prácticamente se duplico entre estos dos años. 3.2.2 Periodo de diseño De acuerdo a lo establecido en el punto anterior el nivel de complejidad del sistema de abastecimiento y por lo tanto de la planta de purificación de agua, es alto, por lo cual el periodo máximo de diseño es de 30 años. Nivel

de

complejidad

sistema Bajo, Medio y Medio alto Alto

del Período de diseño máximo 25 años 30 años

3.2.3 Métodos de Proyección: El método de cálculo para la proyección de la población depende del nivel de complejidad del sistema según se muestra la siguiente tabla. Método por emplear

Nivel de complejidad del sistema Bajo medio Medio alto alto Aritmético, Geométrico y exponencial x x Aritmético + Geométrico + exponencial + otros x x Por componentes (demográfico) x x Detallar por zonas y detallar densidad x x Tabla 6. Métodos de cálculo permitidos según el Nivel de Complejidad del Sistema

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 17 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Para la utilización de los métodos expuestos, se utilizaran las siguientes convenciones: Pf =

Población proyectada.

Puc = Población del último censo. Pci = Población del censo inicial con información. Tci = Año del censo inicial. Tf =

Año de proyección.

Tuc = Año último censo con información. r=

Tasa de crecimiento anual en forma decimal.

Pca = población del censo anterior. Pcp = población del censo posterior. Tca = Año correspondiente al censo anterior. Tcp = Año correspondiente al censo posterior •

Método aritmético:

Método geométrico:

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 18 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Método exponencial:

K para los años 1985 a 1993

K para los años 1993 a 2005

Población Urbana para el Municipio de La Tebaida al año 2040 Método Aritmético Método Geométrico Método Exponencial 58389 91513 84320 Proyecciones para La Tebaida Realzando un promedio de las tres proyecciones obtenidas con los métodos de proyección, se establece que la población para el periodo máximo de diseño es de 78074 habitantes.

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 19 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

3.3. DOTACIÓN Y DEMANDA DE AGUA 3.3.1 DOTACIÓN NETA Como el reporte de la micromedición anual del 2010 para el municipio de La Tebaida es de 1026357 m3/año según el SUI con un total de 7532 suscriptores para el mismo año y además que cada usuario está compuesto por 4 personas por ser una zona urbana se tiene una dotación neta igual a:

Nota: Con esta dotación neta es con la que trabajamos para determinar la dotación bruta. Dentro del sistema de abastecimiento y remoción de agua, se hace necesario tener un registro entre la diferencia de volumen de agua producido por el sistema, y del volumen de agua producido por los usuarios (perdidas del sistema). Según el Sistema Único de Información SUI para el año 2009, con los datos proporcionados por Empresa Sanitaria del Quindío S.A E.S.P, se presentan los siguientes datos de macro-medición y micro-medición: Macro-medición: 1922448 m3/ año (Fuente: m3 de acueducto producidos (macromedición) SUI) Micro-medición: 1230840 m3/año (Fuente: Consumos facturados por municipio en m 3 SUI)

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 20 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

3.3.2. DETERMINACIÓN DE LA DOTACIÓN BRUTA Así mismo y con la misma importancia y trascendencia para dicho sistema es de vital importancia estimar la dotación considerando las perdidas existentes (Dotación Bruta), partiendo de la dotación neta y pérdida establecida, como se sigue: d bruta =

d neta 1 − %P

d bruta : Dotación bruta

% P : Porcentaje de pérdidas d neta : Dotación Neta

3.3.2.1. DEMANDA DE AGUA 3.3.2.1.1. Caudal Medio Diario (Qmd): El caudal medio diario es el caudal medio calculado para la proyección proyectada con sus ajustes teniendo en cuenta la proyección bruta asignada. Corresponde al promedio de los consumos diarios en un año.

Qmd : Caudal medio diario (Lps.)

P: población proyectada (hab.) d bruta : Dotación Bruta

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 21 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

3.3.2.1.2. Caudal Máximo Diario (QMD): El caudal máximo diario, QMD, corresponde al consumo máximo registrado durante 24 horas durante un período de un año. Se origina en el hecho que los hábitos de consumo de agua de la población no son los mismos todos los días de la semana ni todos los días del año. Se calcula multiplicando el caudal medio diario por el coeficiente de consumo máximo diario, k1. QMD = Qmd * K1 ; (lps )

K1: Se denomina coeficiente de consumo máximo diario y se obtiene de la relación entre el mayor consumo diario y el consumo medio diario, empleando los registros de medición en un periodo mínimo de un año, o el promedio de varios años. Como no se dispone de datos de consumos registrados en el municipio, es necesario definir el coeficiente máximo de consumo de acuerdo al nivel de complejidad del sistema, de acuerdo a lo establecido por la por la norma RAS 2000 (ver tabla No 24) Nivel de complejidad del sistema Coeficiente de consumo máximo diario – K1 Bajo 1.30 Medio 1.30 Medio alto 1.20 Alto 1.20 Coeficiente K1

Por lo tanto el coeficiente de consumo máximo diario que corresponde a un nivel de complejidad alto es. Por tanto:

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 22 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Con este caudal se diseñarán cada una de las estructuras que componen una planta de tratamiento de agua potable. 3.3.2.1.3. Caudal Máximo Horario (QMH) Ya que no se dispone de registros de caudales máximos horarios ni caudales máximos diarios registrados en un periodo mínimo de un año, el coeficiente de consumo máximo horario a utilizar es el fijado por la norma RAS 2000 (ver Tabla No 25) Nivel de complejidad del sistema Red menor de distribución Red secundaria Red matriz Bajo 1.60 -------Medio 1.60 1.50 ---Medio alto 1.50 1.45 1.40 alto 1.50 1.45 1.40 Coeficiente de Consumo Máximo Horario K2 Según el Nivel de Complejidad del Sistema y Tipo de Red de Distribución

Por lo tanto el coeficiente de consumo máximo horario que corresponde a un nivel de complejidad alto es:

4. DISEÑO DE LA PTAP CONVENCIONAL Para cada una de las unidades de la planta de tratamiento (medición, floculación, coagulación, sedimentación y filtración) se diseña con el QMD (158 lps) afectado por un Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 23 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

factor de 1.06 que corresponde al consumo interno de la planta, lo cual corresponde a un caudal 168 lps.

4.1 Sistema de Aquietamiento El sistema de aquietamiento cumple tres funcione básicas, reducir la velocidad de entrada del caudal que llega a la planta, lo cual facilitará la medición del caudal a tratar y mejorar las condiciones hidráulicas para su posterior tratamiento.

La cámara de aquietamiento cuenta con las siguientes características:  Sección cuadrada  Entrada flujo parte inferior  Dispositivo hidráulico para reducir velocidad  La sección transversal  Velocidad ascensional: 4 - 10 cm/s  Altura cámara 1 m <= h <= 2 m  Profundidad de la cámara  Tiempo de retención: 30 <= TR <= 60 s  Velocidad de llegada del agua V < 0.3 m/s

A continuación se muestra un bosquejo de la cámara de aquietamiento.

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 24 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Imagen 10 Cámara de Aquietamiento

Diseño de la cámara de aquietamiento.

Donde 1.06 corresponde al factor de corrección por uso interno de la planta.

Tiempo de retención (30-60 seg) Se elige trabajar con un tiempo de retención de Tr= 45 seg

Sabiendo que la altura de la cámara de aquietamiento oscila entre 1 – 2 (m), se elige diseñar con una altura de 2 (m).

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 25 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Verificando velocidad de ascenso

La velocidad de ascenso cumple debe estar entre 4-10 (cm/s)

4.2 Diseño del Desarenador Datos de entrada •

Población proyectada (a 30 años) = 78074 Habitantes

Caudal Máximo Diario = 168 (lps) (Teniendo presente una factor de consumo en la planta de 1.06). Como son dos unidades entonces cada Desarenador trabaja con QMD/2.

Φ de partículas a remover

= 0.05 mm (0.005 cm)

Temperatura del agua

= 18°C

Grado de Remoción

= 80%

Viscosidad cinemática (Ʋ)

= 0.001059 cm2/s

Profundidad útil del desarenador = 2.0 m

γS: Peso específico de la partícula (Arenas: 2.65 gr/ cm3)

Deflectores muy buenos

Relación largo ancho de 4:1

Diseño del Desarenador • Velocidad de Sedimentación

VS =

g (γ s − γ ) 2 g ( 2.65 − 1) . .d ⇒ Vs = . .(0.005) 2 = 0.21229cm / s 18 ν 18 0.01059

• Tiempo de caída de la partícula Teniendo en cuenta que la profundidad útil en el desarenador es de 2.0 m el tiempo que tardaría la partícula en llegar al fondo es. Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 26 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

td =

200 (cm) H = ⇒ t d = 942 seg V sc 0.21229 (cm / s )

• Tiempo de retención Para establecer el tiempo de retención hidráulico, primero se ingresa a la tabla 3.5 (número de Hazen) con el porcentaje de remoción del 75% y con la condición de que se emplearan deflectores muy buenos, para encontrar la relación ø/t de 1.52.

La calificación de la eficiencia de las pantallas deflectoras se hace estableciendo el estado de los deflectores en el desarenador. En la siguiente Tabla se presenta el factor ø/t o de numero de Hazen.

Condiciones Máximo teórico Deflectores muy buenos Deflectores buenos Deflectores deficientes o sin ellos

Remoción 50% 0.5 0.73 0.76 1.0

Remoción 70%

2.3

Remoción 75% 0.75 1.520 1.660 3.0

Remoción 80%

4.0

Remoción 87.5% 0.88 2.37 2.75 7.0

Tabla Número de Hazen (Vsi/Vsc)

Entonces el periodo de retención hidráulico es φ/ t =1.52 . t =1.52 x942 ⇒ t =1432seg ≅0.4horas

• Volumen del Tanque V = t .Q =1432 x0.084 ⇒ V ≅120.288 m 3

• Área superficial del Tanque A=

V 120.288m 3 = ⇒ A = 60.144m 2 H 2.0m

• Comparación del área disponible con la requerida

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 27 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Ar =

Q 0.084m 3 / s = ⇒ Ar = 39.62m 2 Vsc 0.00212m / s

Entonces A (60.144 m2) > Ar (39.62 m2) (Cumple) • Dimensiones del desarenador L =4.b ;

b=

Se adopta L=16 m

y

A 4

A =L.b =4.b.b =4b 2

⇒b =

60.144 = 3.88m 4

b=4 m

 Calculo del caudal de excesos. 3 Para transportar 0.168 (m /s) se necesitaría una tubería de diámetro:

Si

entonces

asumiendo una velocidad en la Tubería de aducción

entre 0.6 - 4 (m/s) (Para evitar sedimentación y abrasión en la tubería). V=2 (m/s) y sabiendo que Q= 168(lps), nos da un diámetro de 10.7 (cm) = 4.21 (in)

Tomo diámetro comercial de 14 (in), con lo cual me daría un caudal a tubo lleno de

Con lo cual tendremos un caudal de excesos de:

Qexceso = QLleno − Qdiseño = 0.199 − 0.168 = 0.091 m 3 / s = 31 lps

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 28 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Para el diseño del vertedero de excesos se emplea la fórmula de Francis. Para establecer las condiciones en el vertedero muchos diseñadores definen la altura de la lámina de agua sobre el vertedero o la longitud de la cresta. Para este caso se define la longitud igual a 1.0 m.

2/3

 0.031  H =  1.84 x1.0  Ve =

= 0.0657 m

0.031 = 0.472m / s 0.0657 x1.0

X S = 0.36 * Ve 2 / 3 + 0.60 * H 4 / 7 X S = 0.36 * (0.472) 2 / 3 + 0.60 * (0.0657) 4 / 7 = 0.345m Se toma 1.2 m en la caja que recibe el caudal de excesos después del vertedero.

Zona de entrada Se sugiere que el ancho esté entre b/2 y b/3, donde b es el ancho de la zona de sedimentación. El largo debe ser igual o mayor a la longitud de la cresta del vertedero de excesos. En cuanto a la profundidad de la zona de entrada esta se toma en la mayoría de veces en H/3 más la sobre altura de los muros que es de 0.20 m a 0.30 m para controlar el desbordamiento por oleaje. La Pantalla deflectora debe estar ubicada a una distancia de 0.5 a 0.6 m de la parte final de la zona de entrada.

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 29 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Imagen 11 Zona de Entrada al Desarenador

/ Se toma un ancho de b/3, entonces

El largo se tomara de 1.5 m (1.0 largo vertedero + 0.5) La profundidad es H/3 (H: Altura zona de lodos)

Pantalla deflectora La velocidad de paso por los orificios de la pantalla se supone de 0.20 m/s Para calcular el área efectiva se tiene lo siguiente.

Pensando en el proceso constructivo de la pantalla, el diseñador debe prever las dimensiones de cada orificio. Para este caso se supone que el molde será un tubo de 2”

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 30 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Zona de lodos Esta zona se provee a partir de la profundidad definida en la zona de sedimentación y está determinada por las características del material a decantar (concentración y peso específico) y por la frecuencia que se establezca de limpieza. En la práctica común en el diseño, se toma en la tolva de lodos de 0.40 m a 0.60 m de profundidad respecto de la profundidad útil de la zona de sedimentación y con pendientes en la losa de fondo hacia el canal central que recolectara el lodo.

Imagen 12 Zona de Lodos

El volumen de la tolva de lodos se recomienda que este alrededor de 0.2 veces el volumen de la zona de sedimentación. Vse dim =16 x 4 x 2.0 =128 m 3

Vtolva = 0.2 x128 = 25.6m 3

 16 + 0.4   3 Volumen real Vr =   * 0.4 * 4 + (0.4 * 0.3) * 4 = 15.92 m 2    Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 31 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

• Zona de salida Para la salida se empleara un vertedero cuya longitud de cresta es igual al ancho de la zona de sedimentación y se utiliza para el cálculo la fórmula de Francis. 2/3

 0.186  H =  1.84 * 4  Ve =

= 0.086m = 8.6cm

0.168 = 0.488m / s 0.086 * 4

X S = 0.36 * Ve 2 / 3 + 0.60 * H 4 / 7 X S = 0.36 * (0.488) 2 / 3 + 0.60 * (0.086) 4 / 7 = 0.37 m Se toma 0.50 m en la caja que recibe el caudal de salida de la zona de sedimentación.

4.3 Unidad de medición La medición del caudal se realizará mediante una canaleta Parshall, la cual es utilizada en muchos plantas de tratamiento de agua potable por su facilidad de construcción y por sus pérdidas de carga bajas. El diseño de la canaleta Parshall implica determinar el ancho de la garganta (sector de tirante crítico) a partir del rango de caudales conducidos por el sistema de abastecimiento. Para el presente caso el caudal de diseño es de 168 lps, estableciendo un ancho de garganta de 22.86 cm. Las demás medidas están en función del ancho de garganta: W

A

a

B

C

25.4

36 3 41 4 46 7 62 1

24 2 27 6 31 1 41 4

35 6 40 6 45 7 61 0

93

50.8 76.2 152. 4

13 5 17 5 39 4

D E T G K Dimensiones en milímetros 16 22 76 20 1 7 9 3 9 21 25 11 25 2 4 4 4 4 2 25 45 15 30 2 9 7 2 5 5 39 61 30 61 7 7 0 5 0 6

M

N

P

R

X

Y

--

29

--

--

8

13

--

43

--

--

25

--

57

--

--

30 5

11 4

90 2

40 6

1 6 2 5 5 1

38 76

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 32 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Estas mediadas están representadas en el siguiente esquema:

Imagen 13 Canaleta Parshall

Para el cálculo del caudal se utiliza la siguiente expresión, la cual es válida para un grado de sumergencia menor al 60% (Ha/Hb), según la siguiente tabla:

Ancho de la garganta, W (mm) 25.4 50.8 76.2 152.4 228.6

Sugerencia máxima permitida, S (%) 50 50 50 60 60

Ancho de la garganta, W (m) 0.3048 0.4572 0.6096 0.9144 1.2192 1.5240 1.8288 2.1336

Sugerencia máxima permitida, S (%) 70 70 70 70 70 70 70 70

Ancho de la garganta, W (m) 2.4384 3.0480 3.6580 4.5720 6.0960 7.6200 9.1440 12.1920 15.2400

Sugerencia máxima permitida, S (%) 80 80 80 80 80 80 80 80 80

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 33 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Los coeficientes C y n son función del ancho de garganta, para una canaleta de 22.86 cm se tiene que la ecuación a utilizar es:

La curva que se obtiene de la anterior expresión (Q vs Ha) tiene el siguiente comportamiento:

Imagen 14 Curva de calibración canaleta parshall para W=22.86 /

Para el caudal de diseño 168 lps se tiene según la gráfica un tirante en la sección de medición Ha=0,47 m. La canaleta diseñada está en capacidad de aforar u n rango de caudales entre 249 lps y 2.54 lps, de acuerdo a su ancho de garganta.

4.4 Coagulación El coagulante que se va a utilizar es sulfato de aluminio tipo B, el cual se adiciona a una masa de agua en un punto o zona determinada donde exista una gran turbulencia, para de esta forma distribuir el coagulante en la masa de agua y por consiguiente desestabilizar los colides. Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 34 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Esta turbulencia se genera mediante la canaleta Parshall, ya que en su zona de salida se presenta un resalto hidráulico. La canaleta ya fue diseñada en el punto anterior y por consiguiente se utilizará para aforar y también para distribuir el coagulante en la masa de agua. Calculamos la potencia hidráulica y verificamos que el gradiente hidráulico se encuentre en el rango preestablecido.

El gradiente hidráulico cumple ya que:

4.5 Floculación Se realiza 2 diseños de estructuras de floculación, uno hidráulico y otro mecánico, con el objetivo de determinar cuál es más conveniente en el proceso de aglomeración de partículas coaguladas para generar partículas floculentas (floc), mediante una mezcla lenta. 4.5.1 Diseño Floculador hidráulico: Se realiza el diseño de un Floculador con tabiques de flujo horizontal, el cual debe de cumplir con las siguientes normas:

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 35 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Normas: •

La velocidad del primer tramo

La velocidad del último tramo

• • • •

Se debe diseñar por tramos (mínimo 3) (5-10-15-20) Los valores de G deben decrecer gradualmente 10 < G < 100 s-1 (GT)LAB (GT)diseño

Se tendrán 3 floculadores de flujo horizontal en la planta de tratamiento de agua potable, donde siempre estarán operando 2 estructuras floculadoras y la otra en labores de mantenimiento. Eventualmente las 3 unidades de floculación estarán en operación, pero cada una se diseña con la mitad del caudal de diseño para prever las labores de mantenimiento. Datos •

Caudal de diseño 168 lps de los 3 floculadores.

Caudal de diseño para cada Floculador 84 lps

Tabiques o pantallas de concreto con espesor de 10 cm

Cada Floculador se compone de 3 tramos:

TRAMOS 1 2 3

CANALES 10 10 10

N° DE TRAMOS 10 10 9

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 36 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Diseño Se supone una velocidad en el primer tramo de: V1=0.21 m/s

Si la profundidad del tanque Floculador es H=1.2 m

Suponemos la velocidad en el segundo tramo de tal forma que cumpla: V2=0.2 m/s

Si la profundidad del tanque Floculador es H=1.2 m

Para el último tramo la velocidad debe de ser más pequeña, por lo tanto se supone:

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 37 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEテ前 PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

V3=0.15 m/s

Si la profundidad del tanque Floculador es H=1.2 m

La distancia de cada pantalla a los muros del tanque Floculador son las siguientes:

Tomamos el mayor de los 3, es decir d= 0.7 m. El ancho de cada tanque se supone de: B=4m

Pero la longitud efectiva hidrテ。ulicamente es:

Facultad de Ingenierテュa FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingenierテュa Civil - 38 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Volumen total:

Tiempo de retención en cada tramo del Floculador:

Cálculo de radios hidráulicos:

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 39 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Calculamos las pérdidas por fricción y por cambio de dirección, además de los coeficientes necesarios:

Por último calculamos la potencia hidráulica en cada tramo:

Se realiza un chequeo cuando los 3 floculadores están en operación, es decir cuando el caudal de diseño es de 56 lps. El tiempo de retención hidráulico obtenido fue el siguiente: Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 40 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

4.5.2 Floculador mecánico Diseño de Floculador mecánico de eje normal al flujo. Datos.  QD= QMD= 168 (lps)  T° = 21 °C  r1 = 0.02 m  Ap1 =0.0017 m2  V1 = 0.001 m3 (una jarra de un litro)

Se diseñaran dos unidades de floculación Mecánica, por lo tanto cada una opera con (Qdiseño)/2 y con (Vvolumen)/2.

Qunidad= 84 (Lps)

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 41 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Imagen 15 Vista en planta/

 m3 ∀2 = 0.084   s

 60 ( s )  * 30 (min) * = 151.2 m 3 1 (min) 

Se diseña la unidad con dos ejes (para evitar estructuras de rotación muy grandes).

/Asumimos una sección: L=15 y B=5;

As=15*5 = 75 (m2)

Verticalmente:

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 42 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEテ前 PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Imagen 16 Vista en perfil/

H y B deben guardar proporcionalidad

Ancho de paletas

Imagen 17 Vista en perfil de media paleta

Facultad de Ingenierテュa FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingenierテュa Civil - 43 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEテ前 PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Laboratorio: /

Imagen 18 Paleta da laboratorio

Ca1=? Ap1 = 0.0017 m2 r1= 0.02 m B= 4*0.02=0.08

Para

De la tabla: B/b 1 5 20 >20 Ca 1.16 1.2 1.5 1.8 Facultad de Ingenierテュa FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingenierテュa Civil - 44 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEテ前 PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Como la relaciテウn B/b>20, entonces: Ca2=1.8 Para laboratorio B=0.08 b=0.021

OK

Facultad de Ingenierテュa FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingenierテュa Civil - 45 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

OK

4.6 Sedimentación Se presentan 2 diseños de estructuras de sedimentación, un diseño convencional de sedimentación discreta y otro diseño de un sedimentador de tasa alta. El propósito es elegir la estructura más conveniente para la PTAP del municipio de la Tebaida. 4.6.1 Diseño convencional sedimentación discreta: Las partículas a sedimentar en este diseño son llamadas discretas, ya que durante el proceso de sedimentación no cambian su tamaño, forma o peso. Este tipo de sedimentadores es conveniente cuando la concentración de los sólidos suspendidos no es muy alta. El caudal de diseño es de 168 lps, pero por norma (Ras 2000) se deben de tener mínimo 2 unidades de sedimentación en la PTAP.

La carga de superficie para instalación proyectada y con buena tecnología y buena operación se selecciona de la siguiente tabla: Tipo de instalación pequeña Con nueva tecnología y operación razonable.

Cs (m3/m2 día) 20 - 30 30 -40

Cs (m3/m2 hora) 0.8 – 1.2 1.2 – 1.7

Con nueva tecnología y operación buena

35 - 45

1.5 – 1.9

Con nueva tecnología y ayudantes de

40 -60

1.7 – 2.5

coagulación

Fuente: Jorge arboleda tabla 5.3 Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 46 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Pero esta área debe aumentar, para un

Sabemos que:

en un 50%.

si suponemos que

Se determina la profundidad de acuerdo a la siguiente tabla: L (m) < 10 10 - 15 15 - 20 20 - 30 30 - 60

H (m) 1.0 – 1.7 1.7 – 2 2 – 2.5 2.5 – 3 3.4 - 4

Se determina un H=3 m.

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 47 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Para la zona de lodos se toma un 15% del volumen total obtenido:

El esquema del desarenador es presentado en los anexos del presente trabajo. 4.6.2 Diseño de sedimentador de tasa alta Los sedimentares de tasa alta son módulos de tubos circulares con placas paralelas y tiempos de retención menores a 15 min. Se diseñan dos unidades para garantizar la continuidad en el servicio de abastecimiento de agua del municipio de la tebaida. Datos de diseño: •

Caudal de diseño

Se utilizan placas planas de 2.5m * 1.2 m* 0.01 m inclinación de 60°.

Temperatura agua 15°

Área útil de sedimentación

Calculamos primero la carga superficial y la velocidad entre placas: Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 48 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Si utilizamos una separación entre placas de 6 cm, la longitud relativa de sedimentación es:

Como

La velocidad crítica de asentamiento o carga superficial de sedimentación de alta tasa, según la ecuación de Yao:

Calculamos el número de Reynolds:

El tiempo de retención en las celdas será:

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 49 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

El tiempo de retención en el tanque sedimentador y el número de placas es:

Se determina que de los 2 sedimentadores diseñados (sedimentador discreto y de alta tasa) el más conveniente para la PTAP es el de tasa alta, ya que presenta unas dimensiones relativamente pequeñas si son comparadas con las obtenidas para el sedimentador convencional. Además al ser un sedimentador de alta tasa supone desde luego una mayor eficiencia en la remoción del floc.

4.7 Diseño del filtro El proceso de filtración tiene por objetivo remover las partículas que no han sido removidas en el proceso de floculación y los microorganismos, Se diseñaran 5 unidades de filtración rápida a tasa declinante. Los cálculos se anexan en documento de Excel

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 50 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Imagen 19 Planta filtros/

L= B= a= b= Ancho canaleta=

5,49 (m) 5,49 (m) 0,75 (m) 0,4733 (m) 0,6 (m)

5. ANALISIS DE RESULTADOS Diseño PTAP Floculador Hz Sedimentador tasa alta Filtro PTAP Existente Floculador Hz Sedimentador tasa alta Filtro

Área horizontal (m2) 57.6 25 30.14

Volumen (m3) 69.1 82.5 60.52

75 30 49

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 51 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Para un caudal de diseño mayor que el tratado en la PTAP de la Tebaida, es decir para un caudal de 168 lps se diseñaron unidades de tratamiento (floculación. Coagulación y sedimentación) con menores áreas a las existentes, como se puede observar en la tabla anterior. Se diseñaron 2 sedimentadores de alta tasa y en la planta se tienen 3 en operación, pero para los floculadores si se tiene el mismo número de unidades

(3 floculadores

de flujo horizontal). En cuanto al proceso de filtración en el diseño se obtuvieron 5 unidades mientras que en la planta se encuentran 6 en operación. Para el sistema de medición, el cual fue realizado mediante una canaleta Parshall, se determinó el mismo ancho de garganta (w=22.86 cm) en el diseño que el de la PTAP en operación.

6.

CONCLUSIONES

El nivel de complejidad obtenido fue alto, por lo cual la población se proyectó al año 2041 para obtener el caudal de diseño de la PTAP. La población obtenida para este periodo de diseño fue de 78074 habitantes.

En el sistema de medición de la PTAP se determinó un ancho de garganta para la canaleta Parshall de 22.86 cm, la cual coincide con canaleta en operación.

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 52 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

Se diseñaron sistemas de tratamiento (coagulación, sedimentación, filtración, floculación) para un caudal de 168 lps y se obtuvieron áreas menores que las de la planta de potabilización en funcionamiento, lo cual indicaría un posible sobredimensionamiento de las unidades.

Se eligieron unidades hidráulicas de tratamiento para la PTAP diseñada, en lugar de las unidades mecánicas, ya que no requiere combustible ni energía externa para su funcionamiento y su mantenimiento es sencillo.

7.

BIBLIOGRAFIA

 ACUIPURIFICACIÓN. DISEÑO DE SISTEMAS DE PURIFICACIÓN DE AGUAS. (JAIRO ALBERTO ROMERO ROJAS) EDITORIAL ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA.  DEPARTAMENTO ADMINISTRATIVO NACIONAL DE ESTADÍSTICA DANE, Y PLAN BÁSICO DE ORDENAMIENTO TERRITORIAL – PBOT TEBAIDA.  EMPRESA SANITARIA DEL QUINDIO "ESAQUIN" S.A. ESP. Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 53 -


|TRATAMIENTO DE AGUAS DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DELA TEBAIDA

 REGLAMENTO

TÉCNICO

DEL

SECTOR

DE

AGUA

POTABLE

Y

SANEAMIENTO BÁSICO. RAS 2000.

Facultad de Ingeniería FACULTAD DE INGENIERIA

Programa de Ingeniería Civil - 54 -


proyecto final ptap  

proyeecto de diseño de la PTAP de la Tebaida

Advertisement
Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you