Memoria de Calculo Ptar

PROYECTO: INSTALACION DEL SISTEMA DE DESAGUE Y PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEL CENTRO POBLADO DE HUAMANRURO DEL DISTRITO DE MACARI – MELGAR - PUNO

MEMORIA DE CALCULO NOMBRE DEL PROYECTO “INSTAL “INSTALACIÓ ACIÓN N DEL SISTEMA SISTEMA DE DESAGÜE DESAGÜE Y PLANTA PLANTA DE TRA TRAT TAM AMIENT IENTO O DE AGUAS RESIDUALES DEL CENTRO POBLADO DE HUAMANRURO HUAMANRURO DEL DISTRITO DE MACARI – MELGAR - PUNO”

PERIODO DE DISEÑO Y CÁLCULO DE LA POBLACION GENERALIDADES: Las obras de agua potable y alcantarillado no se diseñan para satisfacer solo una necesidad del momento actual sino que deben prever el crecimiento de la población en un período de tiempo tiempo prudencial prudencial que puede variar variar entre 10 y 20 años; siendo necesario necesario estimar cuál será la población futura al final de este período. on la población futura se determina la demanda de agua y el aporte al sistema de alcantarillado sanitario para el final del período de diseño. !n el presente estudio se tiene la particularidad de traba"ar con la población del entro #oblado de $uamanruro% población que es de considerable importante en la provincia de &elgar% población en franco desarrollo por la organi'ación y las actividades agropecuarias y ganadera a las cuales se dedican.

1) PERIODO DE DISEÑO !n la determinación del tiempo para el cual se considera funcional funcional el sistema% intervienen intervienen una serie de variables que deben ser evaluadas para lograr un proyecto económicamente viable. #or lo tanto el período de diseño puede definirse como el tiempo en el cual el sistema será 100( eficiente% ya sea por capacidad en la conducción del gasto deseado o por la e)istencia física de las instalaciones. Los factores considerados para la determinación determinación del período del diseño son* -

+ida ,til de las estructuras del concreto.

-

-acilidad o dificultad para acer ampliaciones ampliaciones de la infraestructura

-

recimiento y/o decrecimiento poblacional

-

apacidad económica para la e"ecución de las obras

MEMORIA DE CÁLCULO


a) Vida útil de la Et!"#t"!a $ Ot!% La vida ,til de las estructuras dependerá de la resistencia física del material que la constituye a factores adversos por desgaste u obsolescencia. odo material con el tiempo y con el uso que se le da a estos se desgasta disminuyendo la eficiencia del sistema dependiendo de las características del material empleado. #or consiguiente en las tuberías de abastecimiento de agua e)isten diversos desgastes por corrosión% erosión y fragilidad factores que sean determinantes en su durabilidad. La duración de las diferentes estructuras del sistema seg,n* !l compendio de ormas sobre saneamiento de la 34 5+olumen 66 ormas 7cnicas8 y el autor imón 4roca indican lo siguiente*

CUADRO &1 6#9 :! !334 - 9bras de aptación - #o'os - !staciones de
6&9 49$4 20=>0 años 20=?0 años 10=1@ años

34 20=?0 años 20=?0 años @=10 años

20=>0 años ?0=>0 años

============= 20=?0 años

10=1@ años ?0=>0 años

============ 20=?0 años

') (a#ilidad % dii#"ltad *a!a +a#e! A,*lia#i%-e de la I-!aet!"#t"!a. La fi"ación de un período de diseño esta íntimamente ligado a factores económicos% la asignación de un período de diseño a"ustado a otros criterios estará regida por la dificultad o facilidad de su construcción. 4demás de ello la posibilidad de ampliación.

#) C!e#i,ie-t% $/% de#!e#i,ie-t% P%'la#i%-al !l crecimiento y/o decrecimiento poblacional es función de factores económicos% sociales y de desarrollo. !l sistema de abastecimiento de agua propiciara y generara desarrollo. !sto nos permite señalar que de acuerdo a las tendencias de crecimiento% es conveniente elegir períodos de diseño más largos para crecimientos lentos y períodos de diseño cortos para crecimientos rápidos. !l compendio de normas sobre saneamiento de la 34 indica los valores del cuadro 02. MEMORIA DE CÁLCULO


CUADRO &0 #9
#!69:9 !9&!:4
2%000 4 20%000 $abitantes

1@ años a más

20%000 a más $abitantes

10 años

d) Ca*a#idad e#%-,i#a *a!a la e2e#"#i- de O'!a Las ra'ones de durabilidad y resistencia al desgaste físico es indudable que representa un factor importante para el me"or diseño% pero adicionalmente se arán estimaciones de inter7s y de costo capitali'ado para aprovecar ,tilmente la inversión eca. La determinación de la capacidad del sistema de abastecimiento de agua de una localidad debe ser dependiente de su costo total capitali'ado. Aeneralmente los sistemas de abastecimiento se diseñan y construyen para satisfacer una población mayor que la actual% es decir con una población futura. !l ..!. recomienda la determinación del período de diseño tomando en cuenta la realidad económica de la 'ona% los costos de operación y mantenimiento; así como los costos de ampliación futura que garantice los periodos óptimos para cada componente de los sistemas.

DETERMINACION DEL PERIODO DE DISEÑO $aciendo un análisis de la vida ,til de las estructuras e instalaciones que se tiene previsto proyectar en el presente proyecto% y además viendo la realidad de la 'ona de estudio presentamos el cuadro 0? de adopciones para cada componente del sistema*

CUADRO &3 9 !!

+4L9 4:4#4:9

4L446LL4:9

20 años

edes colectoras

20 años

!structuras de concreto

20 años

!structuras de oncreto en #4s

20 años

MEMORIA DE CÁLCULO


$aciendo un promedio de la vida ,til adoptada para cada caso el período de diseño será de 20 años para el presente proyecto. eniendo como proyección al año 0&34.

0) ESTUDIOS DE POBLACION !n todo #royecto de abastecimiento de agua potable y alcantarillado uno de los parámetros más importantes que debe evaluarse es la población actual y futura. $ay varios m7todos matemáticos para pronosticar la población de las ciudades. 4lgunos son el aumento aritm7tico% el aumento en porcenta"e% comparaciones gráficas% etc. e debe proceder con gran cuidado y "uicio en el pronóstico demográfico% sobre la base de datos confiables.

a) DATOS BASICOS PARA EL PRONOSTICO DEMOGRA(ICO !l pronóstico demográfico se ace en base a los datos proporcionados por la encuesta del proyectista% la que se reali'o en el centro poblado.

') CALCULO DEL PRONOSTICO DEMOGRA(ICO !l entro #oblado de $uamanruro tiene dinami'ada su crecimiento por la actividad económica fundada en la ganadería y agricultura; la limitante principal son los servicios de alcantarillado% que carece este centro poblado% en vista de que este centro poblado y si cuenta con agua potable en cantidades que superan la demanda. La densidad familiar que se a considerado es de > personas por familia teniendo un total de ?0B familias% lo acen que la población actual del entro #oblado sea de 122> $abitantes% divididas en dos como se abía indicado en el párrafo anterior.

#) CALCULO DE LA POBLACION (UTURA 1. METODO ARITMETICO !ste m7todo considera el crecimiento de la población uniforme y lineal en el tiempo% el que da resultados muy ba"os y se utili'a en poblaciones antiguas y muy desarrolladas que están cerca del límite de saturación.

P 5 Pa 6 1 7 ! t / 1&& ) :onde*

#f C #oblación -utura #a C #oblación actual 51%22> ab.8 r C oeficiente de crecimiento 50.1B8 t C #eríodo de crecimiento en años 520 años8

pf C 1%2B? abitantes 520?@8 MEMORIA DE CÁLCULO


0. METODO GEOMETRICO !l presente m7todo considera que la población crece de acuerdo a la ley de inter7s compuesta% se aplica para poblaciones "óvenes en pleno desarrollo viene dado por la formula*

P 5 Pa 6 1 7 ! / 1&&) t :onde*

#f C #oblación -utura #a C #oblación actual 51%22> ab.8 r C oeficiente de crecimiento 50.1B8 t C #eríodo de crecimiento en años 520 años8

pf C 1%2B? abitantes 520?@8

P%! l% ta-t% la *%'la#i%-e "t"!a al a8% 0&34 e ,"et!a- e- la *la-illa de #9l#"l% +id!9"li#% de la !ed de al#a-ta!illad% *la-ta de t!ata,ie-t% de a;"a !eid"ale $ %t!a +%2a de #9l#"l% de ele,e-t% del ite,a de *!e t!ata,ie-t%.

DOTACION Y CONSUMO GENERALIDADES La dotación o la demanda per capita% es la cantidad de agua que requiere cada persona de la población% e)presada en Lt/ab/día. onocida la dotación% es necesario estimar el consumo promedio diario anual% el consumo má)imo diario% y el consumo má)imo orario.

1) DEMANDA DE AGUA (ACTORES
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!stos consumos serán estudiados con el ob"eto de obtener la dotación necesaria para la población calculada y se puede reunir en cuatro grupos básicos*

a) onsumo domestico ') onsumo comercial o industrial #) onsumo #,blico d) onsumo por perdidas y desperdicios #ara la fi"ación de la dotación se tienen distintas normas y valores como mencionaremos los consumos directos que señala el ..!. orma 9..100 5onsideraciones <ásicas de :iseño de 6nfraestructura anitaria8 que dice la siguiente dotación diaria por abitante se a"ustará a los siguientes valores. CUADRO 01

#9
-69

L6&4 !&#L4:9 D 4L6:9

con

cone)iones domiciliarias

1F0 l//d

220 l//d

120 l//d

1@0 l//d

?0 l//d

@0 l//d

#rogramas de +ivienda con lotes de área menor o igual a E0m2. istemas indirectos.

a) CONSUMO DOMESTICO !l consumo domestico es requerido en la cocina% en unidades sanitarias% en lavaderos% etc.; estos varían en relación al modo de vida de la población% grado de institución sanitaria y las condiciones de suministro como son presiones% calidad del agua% etc. !n poblaciones urbanas de clima cálido se estima en unos 100 litros /personas día. Los consumos adicionales que com,nmente se le incluye el consumo dom7stico% los de riego de "ardines y los animales dom7sticos. eg,n el ! el consumo per capita representa el consumo predominante en el diseño. =
20 = ?0 l/p/d

=:uca

>0 = F0 l/p/d

=:escarga de 6nodoros

1B = 20 l/p/d

=Lavado de ropa

10 = 1@ l/p/d

=iego de "ardines% patio etc.

') CONSUMO INDUSTRIAL MEMORIA DE CÁLCULO

1 = 2 l/m 2/viv.


!s el que suministra a las instalaciones de tiendas% bares% restaurantes% estaciones de servicio% agua consumida en procesamientos industriales. !n ciudades de gran importancia varía entre 1@( al B@( del total. !n nuestra 'ona de estudio no se considerará este consumo por no tener actividad industrial.

#) CONSUMO P=BLICO :entro de este consumo están considerados la dotación de riego de parques entros !ducativos% entros de alud% etc. !l ..!. proporciona valores apro)imados = Locales !ducacionales = Locales de salud

@0

lit/persona/día

@00 G B00 lit/persona/día

=
@00

lit/m 2/día

d) CONSUMO POR PERDIDAS Y DESPERDICIOS !sto se debe al mal funcionamiento de las válvulas "untas% cone)iones defectuosas% fugas de cañerías% cone)iones clandestinas% desperdicios% etc.

0) DETERMINACION DE LA DOTACION Las características propias del centro poblado de $uamanruro resalta entre los consumos por categorías que el agua de mayor uso es el consumo domestico% y el consumo p,blico en menor grado. #or tener en este caso una población comprendida entre ?EFB.10 msnm y considerando un clima sumamente frió en la mayor 7poca del año% así mismo se encuesto a la población quienes refieren acer uso entre preparación de alimentos% aseo y otros un promedio de @> l/$abitante por día 5tres baldes de 1F litros8. $aciendo la relación entre estas% adicionándole un volumen por uso de servicios igi7nicos se define como dotación final para el entro #oblado de $uamanruro lo siguiente* entro #oblado $uamanruro

F0 l/ab/día

4sí mismo este dato va corroborado por el &inisterio de alud en donde recomiendan que para poblaciones rurales de asta 1000 ab. La dotación es de B0=F0 l/ab/dia% y para poblaciones asta 2000 ab. La dotación varía entre F0=100 l/ab/dia.

3) VARIACION DE CONSUMO MEMORIA DE CÁLCULO


#ara suministrar eficientemente el agua% es necesario que cada uno de las partes que constituyen el sistema satisfaga% las necesidades reales de la población; diseñando cada estructura de tal forma que las cifras de consumo y variaciones de las mismas% no desarticulen todo el sistema% sino que permitan un servicio de agua eficiente y contin,o. La variación del consumo está influenciado por diversos factores tales como* ipo de actividad% ábitos de la población% condiciones de clima% etc. #or lo tanto el consumo varía de año a año% los meses del año% los días de la semana% y durante las oras% iendo los principales los diarios y los orarios del promedio anual de la demanda.

a) CONSUMO PROMEDIO DIARIO ANUAL !l consumo promedio diario% se define como el resultado de una estimación del consumo per cápita para una población futura e)presado en litros por segundo 5lit/seg8.% el cual se determina con la siguiente relación.

Hp C

#f ) :ot. FB>00 seg/día

Hp C onsumo #romedio #f C #oblación -utura :ot C :otación

') VARIACION DIARIA +aría durante el año% en función de las condiciones climatológicas y los ábitos de la población% es así en los días de una semana se dan consumos má)imos y mínimos% como tenemos los consumos má)imos en los días sábado% domingo% lunes.

> EL CONSUMO MA?IMO DIARIO 6<,d) !s el día de má)imo consumo de una serie de registros observados durante los días del año Hmd C I1JH# eg,n el ! el má)imo anual de la demanda diaria es establecido como el valor de 1.? #ara nuestro proyecto asumiremos este valor de I 1 C 1.?0 o sea el 1?0( del consumo promedio anual.

#) VARIACION @ORARIA MEMORIA DE CÁLCULO


!sta variación está plenamente relacionado con el modo de vida y la magnitud de la población% los consumos de agua varían ora a ora; dependiendo de las costumbres y actividades de la población. iendo los consumos má)imos al mediodía y al atardecer

> EL CONSUMO MA?IMO @ORARIO 6<,+) e define como la ora de má)imo consumo las 2> oras del día. Hm C I2 H# eg,n el ! el coeficiente varía entre 1.F y 2.@. #ara nuestro #royecto asumiremos I 2 C 2.@% considerando que el periodo de diseño es sobre los 20 años.

) DETERMINACION DEL GASTO DE DISEÑO #ara determinar los gastos de diseño utili'aremos los siguientes datos que se an obtenido en base a lo e)puesto anteriormente* #oblación en estudio * 122> $abitantes actual y 12B? como #oblación futura. :otación.

* F0 lit/ab/día

I1.

* 1.?0

I2.

* 2.@0

!l gasto promedio para el cálculo es* Hp C

F0.00 ) 12B? FB >00

Hp C 1.1B Lit/seg. Hmd C 1.1B ) 1.?0 C 1.@0F Lit/seg. Hm C 1.1B ) 2.@0 C 2.E0 Lit/seg La finalidad de los gastos obtenidos del Hmd y Hm para un este sistema de alcantarillado% es de provisionar en el diseño de las obras integrantes. Los gastos promedios para el cálculo de la red de emisor% se muestran en el uadro #arámetros de álculo de la #oblación en las planillas de cálculo de la ed de 4lcantarillado !misor. #ara el diseño de la #lanta de tratamiento de aguas residuales se ace un análisis más detallado de los caudales en la sección #44&!9 #44 :6!K9 :! #4 MEMORIA DE CÁLCULO


4) DETERMINACION DE CAUDALES DE CIRCULACION EN LA RED DE ALCANTARILLADO Y EMISOR #ara el diseño de las redes de alcantarillado sanitario se a tomado en cuenta el reglamento acional de !dificaciones y sus ormas 9 010 asta 9 100% las recomendaciones de ensión ractiva se an cumplido en su totalidad% así como los caudales

mínimos

a

considerar%

teniendo

muy

pocas

e)cepciones

en

las

recomendaciones de distancias de bu'ones% sin embargo la verificación de tensión tractiva cumple en todos los casos. e ad"unta planilla de cálculo de la red de colectores y del emisor por el criterio de la tensión tractiva% reali'ado en el programa eer ad. +er o"a de cálculo.

TREN DE TRATAMIENTO PLANTEADO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 6PTAR) e considera 01 planta de tratamiento para el entro #oblado de $uamanruro% con las siguientes características. PRETRATAMIENTO *

:onde se considera un desarenador% esto al inicio del tratamiento con

el fin de eliminar los materiales pesados como son las arenas y otros e)traños a las aguas residuales. PLANTA MODULAR * CAMARA DE TRIPLE REJA*

!n esta !structura se pretende eliminar los materiales

e)traños y gruesos contenidas en las aguas residuales% la cámara tendrá tres etapas de cribado tal como se muestra en los planos de construcción. DESGRASADOR:

!sta etapa se proyecta con el fin de remover las grasas y aceites mediante una operación física que se reali'ara aprovecando factores tales como la diferencia de densidad entre las grasas y el agua% su condición idrofobia y la tendencia a acumularse en la fase liquido gas. 4demás de las grasas y aceites son recolectados tambi7n en esta estructura otras materias tales como los "abones% astillas de madera% corcos% residuos vegetales y pieles de frutas. !ste tanque consiste en un depósito dispuesto de tal manera que la materia flotante ascienda y permane'ca en la superficie del agua residual asta que se reco"a y elimine% mientras que el líquido sale del tanque de forma continua% a trav7s de una abertura situada por deba"o de la superficie. !n nuestro caso se dispone la forma rectangular para MEMORIA DE CÁLCULO


un tiempo de detención de 1@ minutos. La salida% que está sumergida se alla situada en el lado opuesto a la entrada y a una cota inferior a esta para facilitar la flotación y eliminar cualquier solido que pueda sedimentarse. !l caudal de diseño en esta estructura es el caudal má)imo diario para el periodo de 20 años. SEDIMENTADOR PRIMARIO Y SECUNDARIO

e proyecta tambi7n este proceso físico de sedimentación para separar los sólidos suspendidos del agua residual. !n nuestro caso este proceso es antes de un tratamiento biológico por tanto su función tanto del sedimentador primario como del secundario es de reducir la carga orgánica en las unidades de tratamiento biológico. La consideración de una sedimentación secundaria es por el motivo de que en la planta no se adicionara ning,n producto químico que me"ore la sedimentabilidad% ra'ón por la que el sedimentador secundario ayudara a sedimentar las partículas que en el primario no ayan podido sedimentar. e proyecta de tipo rectangular% con fondos con pendiente para reali'ar la evacuación de los lodos acia el digestor de lodos% los datos de diseño que se an utili'ado para el cálculo de esta estructura son los recomendados por &etcalf M !ddy% que recomienda un tiempo de detención entre 1.@=2.@ oras% asumi7ndose para nuestro caso de 2.@ oras para el caudal promedio% y en el caso de que los caudales varíen se asume otra estructura de sedimentación secundaria con un caudal má)imo en 20 años para el mismo tiempo de detención. La remoción esperada es de @0( en remoción de :<9 y de un N0( en relación a los sólidos suspendidos en ambos sedimentadores. FILTROS VERTICALES DE FLUJO ASCENDENTE

!stos filtros se proyectan con el afán de remover sólidos% material no sedimentable% turbiedad% fosforo% :<9% :H9% metales pesados% +irus; es decir para asegurar una calidad superior del efluente secundario. !n nuestro caso se utili'a el filtro de medio granular para aguas residuales% es decir con tamaños muco mayores a los normales de agua potable. Los criterios de diseño son los mismos de la filtración de agua potable. on esta etapa se pretende reducir la turbiedad en las aguas residuales

REACTORES BIOLOGICOS

MEMORIA DE CÁLCULO


!l reactor biológico que se proyecta es un filtro biológico% que servirá como proceso de tratamiento biológico aeróbico de aguas residuales% el cual consiste en una cama permeable denominado empaque que en nuestro caso será piedra porosa 5póme'8 para que las bacterias y microorganismos se adieran al empaque formando lamas o biopeliculas que el agua generara en su paso por el empaque. on este proceso se busca básicamente lo siguiente* emover :<9 y :H9 emover varios contaminantes orgánicos 4ñadir o)igeno emover 92 onvertir amoniaco a nitritos luego a nitratos emover e)ceso de itrogeno y otros gases inertes emover turbide' y clarificar el agua. HUMEDALES ARTIFICIALES 5ratamiento

erceario8* e proyecta como tratamiento final% a

fin de minimi'ar los nutrientes como itrogeno y -osforo% así como la :<9. Los umedales se consideran en una batería% con die' celdas% las cinco primeras con macrófitos de totora y las siguientes con lente"a de agua. e consideran estos vegetales en ra'ón a que son las más resistentes a temperaturas ba"as. e ad"unta los planos de dimensionamiento idráulico% de los umedales artificiales con macrófitos 5totora y lente"a de agua8% como tratamiento terciario% para reducir nutrientes como son fosforo y nitrógeno% asi como me"orar en el tratamiento de la :<9; se considera los macrofitos como totora en una batería y lente"as en las siguientes% puesto que estas son resistentes a ba"as temperaturas. !l dimensionamiento de los aceros es considerando las recomendaciones del ! en la norma !.0B0 oncreto 4rmado.

CRITERIOS UTILIADOS EN EL DISEÑO DE (ILTROS PERCOLADORES MEMORIA DE CÁLCULO


1. DE(INICIN +alencia nos presenta una definición precisa acerca de la naturale'a del proceso de filtración biológica* !l proceso de filtración biológica puede definirse como un sistema de lecos compuesto en la gran mayoría de los casos de materiales sint7ticos ó piedras de diversas formas% de alta relación área/volumen% sobre el cual son aplicadas las aguas residuales de manera continua o intermitente por medio de bra'os distribuidores fi"os o móviles. 5+alencia8 #roducto de la aplicación de las aguas residuales al medio filtrante% los microorganismos formados como una bio=película aderida a este medio pueden entrar en contacto con las cargas orgánicas para el inicio del proceso de purificación. !n el leco se mantienen condiciones aeróbicas mediante el flu"o de aire a trav7s del leco% el cual se puede reali'ar por medios naturales% inducido por los gradientes de temperatura e)istentes entre la temperatura del aire en el leco y la temperatura ambiental% y por aireación for'ada% utili'ando equipos similares a los e)tractores de aire. 5+alencia8 4l tener a su disposición a las aguas residuales% ricas en materia orgánica que pueden asimilar% y el o)ígeno necesario para la síntesis celular 5crecimiento bacteriano8% la bio=película de microorganismos aeróbicos inicia el desdoblamiento de la materia orgánica obteni7ndose Oal igual que en los otros procesos biológicos de tratamiento de aguas residuales% la remoción de la materia orgánica mediante su conversión a masa celular% 92 y $29P 5+alencia8 que se traduce en una purificación de las aguas residuales que conforman el nuevo efluente que ya sea el caso necesitará tratamientos posteriores si las especificaciones t7cnicas lo demanden. #roducto del crecimiento bacteriano en el medio filtrante% se llegará a un límite en que las bacterias no recibirán ni el o)ígeno ni los nutrientes necesarios para su supervivencia por lo que morirán y terminarán por desprender a la bio=película del medio. !ste eco ace necesario contar con un proceso de sedimentación que se aga cargo del material desprendido.

0. GENERALIDADES !ste tipo de proceso de tratamiento a sido bastante utili'ado por municipalidades con población entre 1 &&& y 1& &&& abitantes y por industrias con una población equivalente similar 5+alencia8. Los costos de inversión inicial y de operación son ba"os% lo cual los ace bastante atractivos% comparados a otros tratamientos aeróbicos 5+alencia8. !l tipo de medio filtrante a utili'ar determina las tasas orgánicas e idráulicas a MEMORIA DE CÁLCULO


aplicar% influyendo esto en la eficiencia del proceso de remoción de :<9@. La eficiencia de todo el sistema de filtración biológica puede variar entre 4 y

4F% dependiendo de las características de las aguas residuales% de las cargas idráulica y orgánica que se le apliquen al filtro percolador y de la disposición de las unidades de tratamiento 5Lee y :ar Lin% 20008. o requiere personal altamente calificado para controlar su operación ya que es bastante simple cuando se le compara con otros procesos físicos=químicos o biológicos de tratamiento de aguas residuales 5+alencia8.

3. CONCEPTOS BÁSICOS 3.1. Ca!;a %!;9-i#a La carga orgánica es el flu"o másico de materia orgánica por unidad de volumen del filtro. !ntre mayor sea la carga orgánica% mayor será la relación alimento = microorganismos y más rápido crecerá la población de bacterias del sistema% por lo que se tendrá una menor concentración de sustrato en el efluente si la aireación% composición de sustrato u otro factor% no se convierten en limitantes. La carga orgánica se e)presa como la tasa a la que se suministra al sistema la demanda de o)ígeno 6; D
3.0. Ca!;a +id!9"li#a La carga idráulica es equivalente a la velocidad superficial que tiene el agua residual con la recirculación al pasar por el área plana del corte transversal del filtro. in embargo ya que el flu"o por el medio filtrante es en láminas delgadas% la velocidad real es mayor; el incremento de la carga idráulica es proporcional a la velocidad real. La carga idráulica afecta al tiempo de residencia del líquido que se filtra a trav7s del medio filtrante y simultáneamente a la cantidad de líquido retenido en cualquier momento por el medio filtrante. !s decir% el tiempo de retención disminuye con el aumento de la carga idráulica. #odemos mencionar la e)istencia de límites para la carga idráulica* La mínima es apro)imadamente 1.J ,3 /6,0H+%!a) y si no es suficiente% será necesario una recirculación. omo límite superior se debe prever que no aya desprendimiento e)cesivo de biomasa. on esto se puede entender que es muy importante el control de la carga idráulica en el filtro para su buen funcionamiento. MEMORIA DE CÁLCULO


3.3. P!%#e% ,i#!%'i%l;i#% La comunidad biológica que se encuentra dentro de un filtro percolador pertenece principalmente al reino protista% donde se encuentran* bacterias aeróbicas% anaeróbicas y facultativas% ongos% algas y proto'oarios. ambi7n se encuentran otro tipo de animales como gusanos% larvas de insectos y lombrices. Los microorganismos que predominan son las 'a#te!ia a#"ltatiKa. !n general las bacterias son las encargadas de degradar la materia orgánica del agua residual. Las especies más comunes en los filtros percoladores son* 4cromobacter% -lavobacterium% #seudomonas y 4lcaligenes. #ara la nitrificación las bacterias e)istentes son* itrosomonas y itrobacter. Los +%-;% se encargan de la estabili'ación de los residuos ba"o condiciones ba"as de p$% sin embargo su crecimiento debe ser controlado% ya que podrían obstruir el paso del agua. Las especies que se encuentran com,nmente en el filtro percolador son* -usa'ium% &ucor% #enicillium% Aeotricu y poraticem. Las al;a se encuentran en la parte donde da la lu' del sol directa% y brindan más o)ígeno al sistema durante las oras en que ay sol. Las especies que se llegan a encontrar son* #ormidium% lorella y 3lotri). Los *!%t%%a!i% controlan el crecimiento bacteriano% predominando el grupo de los ciliados incluyendo* +ortice la% 9percularia y !pistylis. Los ;"a-%% i-e#t% y l%,'!i#e ayudan a mantener la población bacteriana en alto crecimiento y rápida utili'ación de alimento.

. CARACTERSTICAS .1. Ge%,et!a !l reactor o filtro consta de un recipiente cilíndrico o rectangular con diámetros variables% asta de B0 m y con profundidades entre 0.E y 12 m.

.0. Medi% de %*%!te !l medio filtrante puede ser piedra triturada o cantos rodados con diámetros entre 4 y 1&

#, o un medio plástico manufacturado especialmente para tal fin 5+alencia8. !ste ,ltimo se a eco muy popular en las ,ltimas d7cadas% ya que brindan una mayor superficie de contacto para el crecimiento biológico y tienen un menor peso específico% permitiendo la construcción de filtros de mayor profundidad 5+alencia8.

.3. P!%"-didad del ilt!% MEMORIA DE CÁLCULO


!l medio filtrante% en el caso de la piedra debe tener una profundidad mínima de &. ,. y má)ima de 0. , sobre los desagQes% e)cepto cuando los estudios "ustifiquen una construcción especial 5Lee y :ar Lin% 20008. !n el caso del medio plástico% la profundidad debe determinarse por medio de estudios pilotos o e)periencias previas debidamente sustentadas% pero en promedio se encuentra entre los 3.& y 10.& , 5Lee y :ar Lin% 20008.

.. C%-i;"!a#iada diseñador tiene una secuenciación diferente para las unidades que componen el sistema de tratamiento% pero lo más importante es que el diseño idráulico a utili'ar brinde la suficiente fle)ibilidad para reali'ar las variaciones en la dirección del flu"o de tal forma que una ve' construida la planta% se puedan corregir con relativa facilidad los problemas de operación que se lleguen a presentar 5+alencia8.

.4. Re#i!#"la#iuando se efect,a la recirculación% es importante determinar si es antes o despu7s del clarificador primario% pues esto afecta significativamente en el diseño. 6gual consideración debe tenerse con los sedimentadores secundarios. !l rango de tasas de recirculación se encuentra entre & y .& siendo las tasas más usuales entre &.4 y 3.& 5Lee y :ar Lin% 20008.

.. Ve-tila#i!s de gran importancia% para mantener el filtro en condiciones aeróbicas. !l sistema de desagQe% el canal efluente y tubería de efluentes deben ser diseñados para permitir el libre paso del aire. La ventilación se puede reali'ar por medios naturales% mediante las gradientes de temperatura presentes entre el leco y el medio ambiente o por medios for'ados% mediante equipos parecidos a e)tractores de aire. !l flu"o de aire debe ser &.3 ,3 /,0 de área filtrante a &.&3 ,3 /,0 como mínimo.

.. Dit!i'"#i- del #a"dal Las aguas residuales pueden ser descargadas a los filtros mediante sifones% bombas o descarga por gravedad desde las unidades de pre=tratamiento cuando se ayan logrado características adecuadas de flu"o. :entro de los tipos de distribuidores de flu"o se encuentran los de accionamiento por motor el7ctrico en donde la velocidad de giro de sistema debe ser del orden de 1&

!*, cuando el distribuidor tiene dos bra'os perpendiculares y los de propulsión idráulica 5eglamento 7cnico del ector 4% 20008. MEMORIA DE CÁLCULO


#ara lograr una correcta distribución uniforme de flu"o de agua residual sobre el área superficial del filtro percolador% es necesario contar con distribuidores rotativos de caudal que giren alrededor de un e"e o en su defecto con otro sistema que logre el mismo efecto. #ara preservar la uniformidad en la distribución del caudal% el volumen aplicado por metro cuadrado de superficie de filtro no debe e)ceder en 7 1&( del volumen de diseño calculado 5orbitt% 200>8.

..1. I-te-idad de !%#iad% de a;"a 6l"+i-;) #ara calcular la intensidad de rociado de agua residual e"ercida por cada bra'o distribuidor% tenemos la siguiente e)presión*

&. &&&& 6 R !) S C>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> aH:onde SG

* 6ntensidad del rociado Smm/pasada de un bra'oT



* asa de carga idráulica del influente Sm ?/5m2Jdía8T

!

* asa de carga idráulica del recirculado Sm ?/5m2Jdía8T

a

* ,mero de bra'os distribuidores

-

* +elocidad rotacional Srev/minT !n el C"ad!% 0% se presentan algunos valores sugeridos para  I

arga de :<9@

U de :iseño

U de ociado

Lb/51000pie?)dia8J

mm/pasada

mm/pasada

V2@

2@=N@

100

@0

@0=1@0

1@0

N@

N@=22@

22@

100

100=?00

?00

1@0

1@0=>@0

>@0

200

200=B00

B00

H l'/61&&& *ie3  da)  1.&0 5 ;/6, 3  da) C"ad!% 0. ugerencias para tasas  5 9peration of &unicipal Wasteater reatment #lants% 200F8

.J. Site,a de dea;Qe i-e!i%!e

MEMORIA DE CÁLCULO


ecibe el agua residual tratada y la conduce a un canal de evacuación principal. !ste canal se compone de bloques% con ranuras en la parte superior% para admitir el agua efluente% y canales interiores que la llevan a un canal de descarga central. 4rreglo. !L sistema de desagQes debe cubrir todo el piso del filtro. Las aberturas de entrada de los desagQes deben tener un área combinada bruta no sumergida igual a por lo menos 14F del área superficial del filtro. #endiente. Los desagQes deben tener una pendiente mínima del 1F. Los canales de efluente deben ser diseñados para producir una velocidad mínima de & #,/% con base en el caudal medio más la recirculación. Limpie'a con agua. :eben acerse provisiones para la limpie'a de los desagQes con agua. !n filtros pequeños será aceptable el uso de un canal de carga perif7rica con ventilación vertical.

.. Sedi,e-tad%!e 4 pesar que% no son elementos que conformen el filtro percolador en sí% su consideración es necesaria por la alta generación de lodos llevada a cabo en el proceso de filtración biológica. Los sedimentadores son tanques en donde se proporcionan las condiciones idráulicas indispensables para promover la separación de los aglomerados y el agua clarificada. #ueden ser circulares o rectangulares en donde se debe proporcionar un tiempo de retención entre una y dos oras% suficientes para la separación de los lodos por gravedad. !n ambos casos se prev7 una 'ona para acumulación de lodos. !n nuestro caso se coloca por deba"o del filtro percolador un depósito que servirá como sedimentador de las biopeliculas desprendidas.

MEMORIA DE CÁLCULO

Memoria de Calculo Ptar

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