tesis de diseño de un desarenador de aguas

UNIVERSIDAD NACIONAL NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

DISEÑO DE UN DESARENADOR PARA MEJORAR LA CALIDAD DE AGUA EN LA PLANTA POTABILIZADORA DE LA CIUDAD DE CUTERVO – CAJAMARCA. TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO DE:

INGENIERO QUÍMICO AUTORES:

Br. RIOS SANCHEZ HENRY OMAR Br. RAMES RODAS RAMIRO LUIS

ASESOR:

DR. WILSON REYES LAZARO

COASESOR: ING. ROGELIO OBED LAZARO FIGUEROA

TRUJILLO – PERÚ 2015

PRESENTACIÓN

Señores Catedráticos Miembros Del Jurado: De conformidad por lo dispuesto en el Reglamento de Grados y Títulos de la Escuela Académico Profesional

de Ingeniería Ingeniería Química Química de la Universidad Universidad

Nacional de Trujillo, nos es honroso presentar a consideración de vuestro elevado

criterio

el

presente

trabajo

intitulado:

“DISEÑO

DE

UN

DESARENADOR PARA MEJORAR LA CALIDAD DE AGUA EN LA PLANTA POTABILIZADORA DE LA CIUDAD DE CUTERVO  –  CAJAMARCA” para su evaluación y dictamen respectivo, a efecto de obtener el título de Ingeniero Químico.

Trujillo, 16 de Septiembre del 2015

Br. RIOS SANCHEZ HENRY OMAR Br. RAMES RODAS RAMIRO LUIS

1

PRESENTACIÓN

Señores Catedráticos Miembros Del Jurado: De conformidad por lo dispuesto en el Reglamento de Grados y Títulos de la Escuela Académico Profesional

de Ingeniería Ingeniería Química Química de la Universidad Universidad

Nacional de Trujillo, nos es honroso presentar a consideración de vuestro elevado

criterio

el

presente

trabajo

intitulado:

“DISEÑO

DE

UN

DESARENADOR PARA MEJORAR LA CALIDAD DE AGUA EN LA PLANTA POTABILIZADORA DE LA CIUDAD DE CUTERVO  –  CAJAMARCA” para su evaluación y dictamen respectivo, a efecto de obtener el título de Ingeniero Químico.

Trujillo, 16 de Septiembre del 2015

Br. RIOS SANCHEZ HENRY OMAR Br. RAMES RODAS RAMIRO LUIS

1

Facultad de Ingeniería Química Escuela Académico Profesional de Ingeniería Química Q uímica

JURADO CALIFICADOR

Dr. Wilber Loyola Carranza Secretario

Dr. Wilson Reyes Lázaro Asesor

Dr. Jorge Flores Franco Presidente

2

DEDICATORIA

A MIS PADRES: ULISES ANTONIO RÍOS CONTRERAS DELICIAS CRISTINA SÁNCHEZ CAMACHO Con su amor, cariño, apoyo, confianza, educación y gran esfuerzo lograron formarme espiritual y profesionalmente.

A MIS HERMANOS: ANTONIO, DANTE, CYNTHIA Por el apoyo incondicional, por ser modelo ejemplar y modelar mi vida

A mis amigos que compartimos las aulas durante los 5 años de estudios, por ese apoyo moral, la convivencia que hizo placentera toda la formación profesional.

Bach. Henry Omar Ríos Sánchez

3

DEDICATORIA

A MIS PADRES: FERNANDO FRANCISCO RAMES ALVA FLOR DE MARÍA RODAS ALVARADO Por el amor y el cariño que siempre me han dado, por el gran esfuerzo que hacen para poder formarme profesionalmente y como persona.

A MI HERMANO ALEXANDER, por el apoyo incondicional desde que inicie hasta el día de hoy, sin él nada de esto sería posible.

A MIS ABUELOS FEDERICO Y MARGARITA, porque con sus enseñanzas de humildad y trabajo trazaron el camino para lograr mis objetivos.

A MIS TIOS JAVIER, MISAEL, ULISES, ELMER, JORGE, MERY, ELADIA, etc, primos, sobrinos y demás familiares por haber sido de gran importancia en este largo camino, porque con su día a día y su ejemplo me enseñan que nada es fácil en esta vida.

A MIS PEQUEÑOS que son la inspiración de mi vida, por los cuales he seguido este camino, y seguiré luchando siempre para darles mi protección y mi cariño.  A todos gracias por formar parte de mi vida.

Bach. Ramiro Luis Rames Rodas

4

AGRADECIMIENTO

 A todos los docentes de la Escuela Profesional de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Trujillo, en especial a todos aquellos que con su enseñanza y amistad lograron formarnos profesionalmente.  A nuestros asesores Dr. Wilson Reyes Lázaro y al Ing. Rogelio Obed Lázaro Figueroa, quién con su vasta experiencia supo orientarnos en la consecución de nuestro trabajo de tesis; y por brindarnos su apoyo incondicional y amistad.  Al Ing. Ulises Antonio Ríos Sánchez, por el apoyo, consejos y sugerencias para la realización de esta tesis.

Los Autores.

5

INDICE PRESENTACIÓN. .......................................................................................................... 1 DEDICATORIA ............................................................................................................... 3 DEDICATORIA ............................................................................................................... 4  AGRADECIMIENTO ...................................................................................................... 5 RESUMEN .................................................................................................................... 11  ABSTRACT ................................................................................................................... 12 CAPITULO I: INTRODUCCIÓN. ................................................................................ 13 1.1.

SITUACIÓN DE LA PROBLEMATICA ..................................................... 13

1.1.1.

AGUA EN EL MUNDO. ....................................................................... 13

1.1.2.

AGUA EN EL PERU ............................................................................. 14

1.1.3.

CUTERVO ............................................................................................. 16

a.

Ubicación.................................................................................................... 16

 b.

Límites ........................................................................................................ 16

c.

Superficie.................................................................................................... 16

d.

Población .................................................................................................... 16

e.

Relieve ........................................................................................................ 16

f.

Climatología ............................................................................................... 17

g.

Hidrografía.................................................................................................. 17

h.

Economía .................................................................................................... 17

i.

Salubridad................................................................................................... 17

 j.

Transporte................................................................................................... 18

k.

Agua potable ............................................................................................... 18

1.1.4.

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS SAN RAFAEL ............. 19

1.2.  ANTECEDENTES ........................................................................................ 21 1.3.

MARCO LEGAL ........................................................................................... 22 6

1.3.1.

REQUISITOS DE CALIDAD DEL AGUA PARA CONSUMO

HUMANO .............................................................................................................. 22 1.3.2.

1.4.

REGLAMENTOS NACIONAL DE EDIFICACIONES 2015 .............. 27

MARCO TEORICO Y CONCEPTUAL ...................................................... 27

1.4.1.

MEDICIONES DE CAUDAL ............................................................... 27

1.4.1.1.

Concepto de caudal ........................................................................... 27

1.4.2.

ASPECTOS GENERALES DEL AGUA .............................................. 28

1.4.3.

PARAMETROS ORGANOLEPTICOS DEL AGUA ........................... 32

a.

Turbidez...................................................................................................... 32

 b.

Color ........................................................................................................... 32

c.

Olor y sabor ................................................................................................ 33

d.

Temperatura................................................................................................ 33

e.  pH ............................................................................................................... 34 f.

Conductividad............................................................................................. 34

1.4.4.

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE ...................... 34

1.4.5.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE LA PLANTA DE

TRATAMIENTO DE AGUA SAN RAFAEL  –  CUTERVO ................................ 35 1.4.5.1.

Captación de agua ............................................................................. 35

1.4.5.2.

Coagulación....................................................................................... 36

1.4.5.3.

Floculación........................................................................................ 37

1.4.5.4.

Sedimentación................................................................................... 38

1.4.5.5.

Filtración ........................................................................................... 38

1.4.5.6.

Desinfección...................................................................................... 39

1.4.6.

PROCESOS AUXILIARES PARA PLANTA DE TRATAMIENTO DE

AGUA POTABLE .................................................................................................. 41 1.4.6.1.

PRETRATAMIENTO....................................................................... 41

1.4.6.1.1. DESARENADOR ..................................................................... 43 1.4.6.1.1.1. DOSIFICACIÓN DE POLÍMEROS ................................ 43 7

1.4.6.1.1.2. TIPOS DE DESARENADORES .................................... 44 a. Por su tipo de flujo ........................................................................ 44 b. En función de su operación  ......................................................... 46 c. En función de la velocidad de escurrimiento  ............................ 46 d. Por la disposición de los desarenadores .................................. 46 1.4.6.1.2. SEDIMENTADOR.................................................................... 46 1.4.6.1.2.1. VARIABLES QUE AFECTAN LA SEDIMENTACIÓN 46 a. Corrientes de densidad  ................................................................ 46 b. Corrientes debidas al viento  ........................................................ 47 c. Corrientes cinéticas ...................................................................... 47 1.4.6.1.3. DISEÑO DE UN DESARENADOR ....................................... 47 1.4.6.1.3.1. INFORMACIÓN BÁSICA PARA EL DISEÑO  .............. 47 1.4.6.1.3.2. COMPONENTES ............................................................. 48 a. Zona de entrada  ............................................................................ 48 b. Zona de desarenación ................................................................. 48 c. Zona de salida ............................................................................... 48 d. Zona de depósito y eliminación de la arena sedimentada  ..... 49 1.4.6.1.3.3. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO HIDRÁULICO ........................................................................................... 53 a. Cálculo de la velocidad del flujo v en el tanque  ....................... 53 b. Cálculo de la velocidad de caída W (en aguas tranquilas)  .... 53 c. Nomograma Stokes y Sellerio .................................................... 55 d. La fórmula de Owens  ................................................................... 55 e. Fórmula de Scotti - Foglieni  ........................................................ 56 f.

CÁLCULO DE LAS DIMENSIONES DEL TANQUE  ................. 57 f.1. Despreciando el efecto del flujo turbulento sobre la velocidad de sedimentación, se pueden plantear las siguientes relaciones  57 f.2. Considerando los efectos retardatorios de la turbulencia ..... 57 8

1.4.6.1.3.4. PROCESO DE CÁLCULO DE LAS DIMENSIONES DEL TANQUE. .......................................................................................... 60 -  Aplicando la teoría de simple sedimentación............................. 60 - Considerando los efectos retardatorios de la turbulencia ........ 60 a. Cálculo de la longitud de la transición  ....................................... 61 b. Cálculo de la longitud del vertedero .......................................... 62 c. Cálculo de l .................................................................................... 62 d. Cálculo del ángulo centr al α y el radio r con que se traza la longitud del vertedero .......................................................................... 63 e. Cálculo de la longitud de la proyección longitudinal del vertedero () ...................................................................................... 64 f. Cálculo de la longitud promedio  ............................................... 64 g. Cálculo de la longitud total del tanque desarenador ( ) ...... 64 1.4.6.1.3.5. CÁLCULOS COMPLEMENTARIOS  ............................. 65 a. Cálculo de la caída del fondo ( ∆) ............................................. 65 b. Cálculo de la profundidad del desarenador frente a la compuerta de lavado (H)  .................................................................... 65 c. Cálculo de la altura de cresta del vertedero con respecto al fondo () .............................................................................................. 65 d. Cálculo de las dimensiones de la compuerta de lavado (l) .... 66 e. Cálculo de la velocidad de salida (v) ......................................... 66 1.4.6.1.4. OPERACIÓN ........................................................................ 67 1.4.6.1.5. MANTENIMIENTO .............................................................. 67 1.5.

JUSTIFICACIÓN .......................................................................................... 68

1.6.

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA .......................................................... 69

1.7.

HIPÓTESIS ................................................................................................... 69

1.8.

OBJETIVOS .................................................................................................. 69

1.8.1.

Objetivo General..................................................................................... 69 9

1.8.2.

Objetivo Específicos............................................................................... 69

CAPITULO II: MATERIALES Y METODO  ............................................................... 70 2.1. MATERIALES ................................................................................................... 70 2.2. METODOLOGIA. .............................................................................................. 70 CAPITULO III: RESULTADOS .................................................................................. 76 a.

RESULTADOS DE MONITOREO ................................................................. 78

b.

PARÁMETROS DE DISEÑO DEL DESARENADOR ................................ 86

CAPITULO IV: DISCUSION ....................................................................................... 96 CAPITULO V: CONCLUSIONES ............................................................................ 100 CAPITULO VI: RECOMENDACIONES  .................................................................. 102 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ....................................................................... 104 ANEXO ........................................................................................................................ 108

10

RESUMEN Se ha investigado y se ha propuesto una alternativa para mejorar la calidad de agua que se procesa en la planta de tratamiento San Rafael  – Cutervo, mediante el diseño de un desarenador adecuado para reducir la turbidez en épocas de lluvia. La metodología empleada para el desarrollo de este proyecto consistió en la recopilación de información de la Municipalidad Provincial de Cutervo y de la PTAP San Rafael. A continuación se midieron y analizaron los datos de la calidad del agua de entrada (agua cruda: turbidez- caudal) y de salida de la planta (agua tratada: pH  –  cloro  – residual – conductividad - turbidez). Se verificó que el agua cruda puede ser tratada y que además en el funcionamiento de la planta existen puntos críticos que deben ser controlados concluyéndose que para un abastecimiento uniforme de agua en la ciudad, es necesario la instalación de un desarenador El equipo seleccionado es un desarenador de flujo continuo, lavado intermitente y baja velocidad, teniendo en cuenta los caudales, densidad de lodo y diámetro de partícula se procedió a dimensionar el desarenador obteniendo una altura de 1,9 m; un ancho de 0,33 m, y una longitud total de 10,9 m, hidráulicamente más eficiente, más económico, y capaz de reducir la turbidez en un 80  – 90%, de esta manera entrar a las siguientes etapas sin afectar su eficiencia.

PALABRAS CLAVES: Turbidez, agua, desarenador, parámetros de calidad. 11

ABSTRACT It has been investigated and i propose an alternative to improve the water quality that is processed in the treatment plant San Rafael  – Cutervo, through the appropriate desander to reduce the water turbidity in the rain period. The methodology used for the development of this project consisted in the collection of the information of the PTAP San Rafael.then, it was measured and analized data of the enter (turbidity, flow) and exit of the plant (pH, residual chlorine, conductibity, turbidity). I verifiedthat this kind of water can be treated, besides in the working of the plant exist critical points that should be control concluding that for a uniform supply of water in the city, it´s necessary the installation of a desander. The selected equipment is a desander of flow continuous, washed intermittent an d low speed, taking into account the flows,d density, of mud and diameter of particle,I proceeded to dimension the desander, getting a height of 1,9 m, a width of 0,33m, and a total length of 10,9m, hydraulically more efficient, more economic, and able to reduce the turbidity in a 80-90%, in this way enter to the following periods wihout affect its efficiency

Key words: turbidity, water, desander, parameters of quality.

12

CAPITULO I: INTRODUCCIÓN 1.1.

SITUACIÓN DE LA PROBLEMATICA

1.1.1. AGUA EN EL MUNDO.  Aunque frecuentemente se piensa en el agua como un recurso abundante e infinito, no es así, ya que solo el 3% del total de agua en el mundo es agua dulce que se puede procesar para el consumo humano, pero esta a su vez se encuentra mal distribuida, formando glaciares o es inaccesible. Del total de agua solo el 0,6% está destinada para el consumo de una población mundial que alcanza 7 376 471 981 hab. (Año 2014) con un crecimiento anual medio de 1,18% [1], según estimaciones estadísticas de la ONU. Esto conlleva a que cada año se necesita mayor cantidad de agua para abastecer las necesidades de la gente, aunada a la creciente industrialización, urbanización y a la intensificación de los cultivos agrícolas, nos da como resultado la actual crisis mundial hídrica. 13

En los últimos años el crecimiento poblacional ha tenido efectos negativos sobre el agua, debido a la distintas maneras de contaminación producidas por el hombre, ya sea afectando el movimiento natural del agua, la contaminación por residuos sólidos, fecales y el sobreuso de este recurso indispensable para la vida humana. Esto hace que la distribución del agua sea muy desigual en el mundo, en algunos países subdesarrollados se llega a 50 litros por hab., y en países desarrollados a 400 litros por hab. A su vez la falta de agua tiene consecuencias en lo que es la salud pública, ya que existen 35 enfermedades relacionadas con el aprovisionamiento de agua o con el deficiente sistema sanitario. Hoy en día el 20% de la población mundial carece del servicio de agua y el 50% de un adecuado sistema de saneamiento. [2] En muchas partes del mundo ya existe un problema crónico debido a la escasez del agua y a países que comparten ríos y compiten por el agua, generando también problemas sociales, que pueden terminar en conflictos. El Banco Mundial advierte que dentro de poco el agua será un recurso que limitara el desarrollo económico de las distintas regiones en el mundo.

1.1.2. AGUA EN EL PERU 3  Actualmente se cuenta con el Ministerio de Vivienda Construcción y Saneamiento, como órgano rector, junto a la Superintendencia Nacional de Servicios de Saneamiento (SUNASS) quien se encarga de regular los movimientos y acciones de las Empresa Prestadora de Servicios (EPS) de cada región a nivel nacional. Según el programa conjunto de 14

vigilancia (JMP) del abastecimiento de agua y saneamiento de la OMS, para el año 2013 se contaba con una cobertura de agua para el área urbana de 90% y para el área rural de 61% y en saneamiento para el área urbana 81% y para el área rural de 36%. Según SUNASS las EPS pequeñas han aumentado su cobertura a nivel nacional, lo cual obliga a contar con programas implantados en la lucha contra la pobreza. A nivel nacional solo el 29% de las aguas servidas evacuadas reciben tratamiento adecuado, generando graves problemas que afectan no solo el medio ambiente sino las actividades económicas como la pesca, agricultura y el turismo. Según un estudio realizado en 2013, el 56,6% del agua que ofrecen las empresas prestadoras de servicios, incluida SEDAPAL podría estar contaminada debido a que no han sido purificadas debidamente, dicho informe declara que el 23,4% del agua que se ofrece en todo el país es segura, para consumo humano directo, el 21,4% del agua no ha sido debidamente purificada (aplicación de cloro) y el 55,2% no fue purificada con cloro. [4] Existen en el Perú algunas plantas de tratamiento que utilizan presedimentadores con la finalidad de remover partículas de gran tamaño, tal es el caso de la planta de Tratamiento de Chavimochic en Trujillo y la Atarjea de Sedapal en Lima, abasteciendo al 60% y 75% de su población respectivamente.

15

El estado peruano aplica normativas y decretos con la finalidad de regular el uso, la gestión integrada del agua y la actuación de todos los órganos estatales y particulares en dicha gestión, así como en los bienes asociados a esta, mediante la ley de N° 29338 - Ley De Recursos Hídricos. [5] En el 2010 el Ministerio de Salud aprueba según Decreto Supremo N°031-2010 SA el Reglamento de la Calidad de Agua para Consumo Humano, donde se establece los límites máximos permisibles para cada parámetro, con la finalidad de garantizar su inocuidad, prevenir factores de riesgos sanitarios, y promover la salud y el bienestar de la población. [6]

1.1.3. CUTERVO7 a. Ubicación:  El distrito de Cutervo está situado al sur oeste de la provincia del mismo nombre. b. Límites: Al norte y noroeste limita con Querocotillo y Santo Domingo de la Capilla; al este con Sócota; al suroeste, Chiguirit, Chota y Lajas; oeste con Cochabamba y Huambos. c. Superficie:  El distrito de Cutervo cuenta con una superficie total de 422,32 km. d. Población:  El distrito cuenta con una población de 53075 habitantes donde 27154 son mujeres y la diferencia 25921 hombres. e. Relieve: Como parte del territorio andino, el distrito de Cutervo tiene una topografía sumamente variada y accidentada, con altitudes que van aproximadamente de 418 hasta 3227 m.s.n.m. El cerro Ilucán tiene la 16

altura máxima del distrito. Los principales componente de sus relieves, son las cordilleras y cerros así como los valles (Yacuchingana). f. Climatología:  Tiene un clima semi-seco y templado, la temperatura media anual máxima es de 19°C y la mínima de 7°C, en épocas normales, la temporada de lluvias se inicia en noviembre y concluye en abril; sin embargo en la actualidad existen condiciones anómalas provocadas por el recalentamiento global lo que ha ampliado este periodo de lluvias. g. Hidrografía:  Las masas de agua en Cutervo se encuentran formando manantiales, riachuelos, lagunas y aguas subterráneas. Las aguas se distribuyen mediante sus divisorias, cuencas y afluentes que desembocan en su colector principal el río Marañón para desembocar finalmente en el océano atlántico. h. Economía:  Según INEI, el distrito cuenta con una Población Económicamente Activa (PEA) de 14694 personas, divididas en diversos sectores económicos, siendo 80% de esta dedicada a la agricultura y ganadería.

i. Salubridad:  En el mundo, las enfermedades diarreicas agudas se relaciona con el consumo de agua no potable y su efecto se nota especialmente en los niños. Existe una alta tasa de mortalidad entre los niños y niñas menores de cinco años y aunque ha descendido de 4,5 millones en 1979 a 1,6 millones en 2003, este problema sigue cobrándose muchísimas víctimas entre los niños y las niñas de los países en desarrollo. (Organización Mundial de la Salud, 2004). Las enfermedades diarreicas agudas en el distrito de Cutervo a lo largo del 17

tiempo han tenido un comportamiento ascendente desde el año 1997 para luego descender en el año 1999, se observa un aumento de casos hasta el año 2002, para después descender en el año 2003, según la f ig. 1, se observa una ligera disminución de casos en el 2003, siendo estas enfermedades un problema de salud pública para la Dirección de Salud Cutervo.[8]

F i g . 1 M o Fig. 1 Mortalidad por enfermedades diarreicas en Cutervo Fuente: Dirección de Salud  – Cutervo

 j. Transporte: En el distrito existen dos vías de transporte importantes, la primera dirigida hacia la provincia de Jaén y la otra hacia el departamento de Lambayeque. k. Agua potable:  En el distrito de Cutervo existen 4 208 viviendas que cuentan con el abastecimiento del servicio de agua potable ( red pública).

18

Tabla 1. Abastecimiento de agua y alcantarillado en distrito Cutervo.

DISTRITO: CUTERVO (CIFRAS ABSOLUTAS)

%

Red pública dentro de la vivienda

4208

34,8

Red pública fuera de la vivienda

2248

18,6

Pilón de uso público

588

4,9

Red pública de desagüe dentro de la vivienda

2757

22,8

Red pública de desagüe fuera de la vivienda

377

3,1

Pozo ciego o letrina

6525

53,9

Viviendas con abastecimiento de agua

Viviendas con servicios higiénicos

Fuente INEI

1.1.4. PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS SAN RAFAEL 9 En la época de lluvia la Planta de Tratamiento San Rafael  –  Cutervo, tiene dificultades en cuando a eficiencias de remoción de turbidez en cada etapa del proceso de potabilización, lo que ocasiona el deterioro de la calidad del agua potable producido. Las tres captaciones de agua se encuentran a la intemperie y no existe sistemas de protección completa contra la contaminación externa, constituida principalmente por desechos fecales de animales y personas, agricultura y ganadería. La falta de protección de las fuentes de abastecimiento de agua a la planta da origen a problemas que no

19

permiten un trabajo más eficiente de la planta de tratamiento de agua, como son: 

Obstrucción de las Captaciones, debido a la presencia de basura, hojas y troncos lo que origina desabastecimiento de agua a la planta de tratamiento (ver Fig. A1 Anexos). Además de requerir el traslado de personal y materiales a la zona para la limpieza y desinfección.



Alta Turbidez, debido a contaminantes externos como arcilla, hojas, troncos, desechos humanos, contaminación debido a la presencia de animales y agricultura (ver Fig. A2 Anexos)



Desperdicio del Agua, La planta de tratamiento San Rafael fue diseñada para tratar caudales mayores a 50 L/s con niveles de turbidez bajas (< 50 NTU); sin embargo durante las épocas de lluvias, la turbidez se incrementa muy significativamente (>500 NTU) disminuyendo la capacidad de la planta hasta en un 50%, obligando al desvío de una parte de agua cruda de entrada y reduciendo el abastecimiento de agua potable a la población. 

Desvío del agua en la entrada a planta de tratamiento: Ésta operación se realiza debido a que la Planta de Tratamiento tiene dificultades en el tratamiento del agua con altas turbiedades.



Elevados costos de Producción:  Debido a las altas turbiedades se generan mayores gastos en la potabilización del agua debido a una mayor demanda de reactivos como: Sulfato de Aluminio e Hipoclorito de Calcio. 20

ANTECEDENTES 9

1.2.

  En el 2001, la empresa CONSORCIO DRACO SAC  –  GEPSAR



INGENIEROS SRL. realizó un estudio para evaluar el sistema de tratamiento del agua en la PTAP San Rafael, concluyendo que existe una alta contaminación de las captaciones de agua por ser de origen superficial y estar expuestas a contaminación de origen antropogénicas, que alteran la calidad biológica, organoléptica del agua cruda.



Además, según un análisis realizado en las redes de distribución de agua de la ciudad, donde suministra dicha planta de tratamiento, se pudo

constatar

el

incumplimiento

de

estándares

de

calidad

organoléptica, tales como la turbidez, la cual sobrepasa los límites máximos permisibles, especificados en el reglamento de calidad de agua apta para consumo humano D.S 031 2010.



Se realizó un estudio sobre la situación actual del Control de Calidad del  Agua de las EPS en el Perú donde se determinó que la calidad de agua potable en el Perú ha venido mejorando paulatinamente en los últimos años.

Según

indicadores

de

Gestión

recolectados

por

la

Superintendencia Nacional de Servicios de Saneamiento, el número de empresas que realizan control de cloro residual adecuadamente se ha incrementado significativamente de 23 empresas en 1998 a 42 empresas en el 2002 y el control de calidad bacteriológica y organoléptica aumento a partir del año 2000.

21



En un estudio sobre la calidad de agua del Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS) se determinó que el problema de la contaminación de los recursos hídricos superficiales es un problema cada vez más grave en diversos países de Latinoamérica, debido a que se estos se usan como destino final de residuos domésticos, agrícolas, ganaderos e industriales, sobre todo en las áreas urbanas e incluso en numerosas ciudades importantes del continente.

1.3.

MARCO LEGAL Se consultaron las normas legales vigentes en el Perú, en lo referente al control y vigilancia de la calidad del agua para consumo humano:

REGLAMENTO DE CALIDAD DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO D.S N° 031 – 2010 –SA. Los puntos más resaltantes que tienen relación con este t rabajo son:

1.3.1. REQUISITOS DE CALIDAD DEL AGUA PARA CONSUMO HUMANO6 ARTÍCULO 60°.- Parámetros Microbiológicos y otros Organismos Toda agua destinada para el consumo humano, como se indica en la Tabla A1 - Anexo, debe estar exenta de: 

Bacterias coliformes totales, termotorelantes y Escherichia coli;

 

Virus;



Huevos y larvas de helmintos, quistes y o quistes de protozoarios patógenos;



Organismos de vida libre, como algas, protozoarios, copépodos, rotíferos y nematodos en todos sus estados evolutivos; y 22



Para el caso de Bacterias Heterotróficas menos de 500 UFC/ml a 35° C.

ARTÍCULO 61°.-Parámetros de Calidad Organoléptica El noventa por ciento (90%) de las muestras tomadas en la red de distribución en cada monitoreo establecido en el plan de control, correspondientes a los parámetros químicos que afectan la calidad estética y organoléptica del agua para consumo humano, no deben exceder las concentraciones o valores señalados en la Tabla A3 - Anexo del presente informe. El diez por ciento (10%) restante, el proveedor evaluará las causas que originaron el incumplimiento y tomará medidas para cumplir con los valores establecidos en el reglamento nacional de calidad de agua para consumo humano.

ARTÍCULO 63°.- Parámetros de Control Obligatorio (PCO) Son los parámetros que todo proveedor de agua debe realizar obligatoriamente al agua para consumo humano y son los siguientes: 

Coliformes totales.



Coliformes termotolerantes.

 

Color.

 

Turbiedad.



Residual de desinfectante y

 

pH.

En el caso que resultar positiva la prueba de coliformes termotolerantes, el proveedor debe realizar el análisis de bacterias Echerichia coli, como prueba confirmativa de contaminación fecal. 23

ARTÍCULO 66°.-Control de Desinfectante  Antes de la distribución del agua para consumo humano, el proveedor realizará la desinfección con un desinfectante eficaz. Para eliminar todo microorganismo y dejar un residual a fin de proteger el agua de posible contaminación microbiológica en la distribución. En caso de cloro o solución clorada como desinfectante, las muestras tomadas en cualquier punto de la red de distribución, no deberán contener menos de 0,5 mgL1 de cloro residual libre en el noventa por ciento (90%) de total de muestras tomadas durante un mes. Del diez por ciento (10 %) restante ninguna debe contener menos de 0,3 mgL-1 y la turbiedad deberá ser menor de 5 NTU.

ARTÍCULO 67°.-Control por Contaminación Microbiológica Si en una muestra tomada en la red de distribución se detecta la presencia de bacterias totales de coliformes termotolerantes, el proveedor investigará inmediatamente las causas para adoptar las medidas correctivas, a fin de eliminar todo riesgo sanitario, y garantizar que el agua en ese punto tenga no menos de 0,5 mg/L de cloro residual libre, complementariamente se debe recolectar muestras diarias en el punto donde se detectó el problema, hasta que por lo menos en dos muestras consecutivas no se presenten bacterias coliformes totales termotolerantes.

24

ARTÍCULO 68°.-Control de Parámetros Químicos Cuando se detecte la presencia de uno o más parámetros químicos que supere el Límite Máximo Permisible, en una muestra tomada a la salida de la planta de tratamiento, fuentes subterráneas, reservorios o en la red de distribución, el proveedor efectuará un nuevo muestreo y de corroborarse el resultado del primer muestreo, investigará las causas para adoptar las medidas correctivas, e inmediatamente comunicará a la autoridad de salud de la jurisdicción bajo responsabilidad, a fin de establecer medidas sanitarias para proteger la salud de los consumidores y otras que se requieren en coordinación con otras instituciones del sector.

ARTÍCULO 69°.-Tratamiento de Agua Cruda El proveedor suministrará agua para consumo humano previo tratamiento del agua cruda. El tratamiento se realizará de acuerdo a la calidad del agua cruda, en caso que ésta provenga de una fuente subterránea y cumpla con los Límites Máximos Permisibles (LMP) señalados en los anexos del reglamento de calidad de agua para consumo humano D.S N° 031 2010, deberá ser desinfectada previo suministro a los consumidores.

ARTÍCULO 70°.-Tratamiento de Agua Cruda El Ministerio de Salud a través de la DIGESA emitirá la norma sanitaria que regula las condiciones que debe presentar un sistema de tratamiento de agua para consumo humano en concordancia con las

25

normas técnicas de diseño del MVCS, tanto para el ámbito urbano como para el ámbito rural.

ARTÍCULO 71°.-Muestreo, Frecuencia y Análisis de Parámetros La frecuencia de muestreo, el número de muestras y los métodos analíticos correspondientes para cada parámetro normado en el reglamento nacional de calidad, serán establecidos mediante Resolución Ministerial del Ministerio de Salud, la misma que

deberá estar

sustentada en un informe técnico emitido por DIGESA.

ARTÍCULO 72°.-Pruebas Analíticas Confiables Las pruebas analíticas deben realizarse en laboratorios que tengan como responsables de los análisis, a profesionales colegiados habilitados de ciencias e ingeniería, además deben contar con métodos, procedimientos y técnicas debidamente confiables y basados en métodos normalizados para el análisis de agua para consumo humano de reconocimiento internacional, en donde se aseguren los límites de detección del método para cada parámetro a analizar estén por debajo de los límites máximos permisibles señalados en el reglamento.

26

1.3.2. REGLAMENTOS NACIONAL DE EDIFICACIONES 201510 OS20. PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE Criterios de diseño de desarenadores a) El periodo de retención debe estar entre 5 y 10 minutos. b) La razón entre la velocidad horizontal del agua y la velocidad de sedimentación de las partículas debe ser inferior a 20. c) La profundidad de los estanques deberá ser de 1 a 3 m. d) En el diseño se deberá considerar el volumen de material sedimentable que se deposita en el fondo. Los lodos podrán removerse según procedimientos manuales o mecánicos. e) Las tuberías de descarga de las partículas removidas deberán tener una pendiente de 2%. f) La velocidad horizontal máxima en sistemas sin sedimentación posterior será de 0,17 m/s y para sistemas con sedimentación posterior será de 0,25 m/s.

1.4.

MARCO TEORICO Y CONCEPTUAL

1.4.1. MEDICIONES DE CAUDAL 1.4.1.1.

Concepto de caudal Cuando se mide el agua que pasa por un riachuelo o río, por una tubería, por una sección normal de una corriente de agua, o cuando se mide el volumen del agua que produce un pozo o una mina o la que entra a o sale de una planta de tratamiento, en una unidad de tiempo, se conoce el caudal.

27

= Dónde: Q = caudal ( 



)

 A = Área sección ( ) V = Velocidad (m/s)

1.4.2. ASPECTOS GENERALES DEL AGUA AGUA6 a) AGUA CRUDA Es aquella agua en estado natural, captada para el abastecimiento que no ha sido sometida a procesos de tratamiento.

b) AGUA TRATADA Toda agua sometida a procesos físicos, químicos y/o biológicos para convertirla en un producto inocuo para el ser humano.

c) AGUA POTABLE  Agua sin microorganismos patógenos que llega al consumidor y puede usarse de manera segura para beber, cocinar y bañarse (bebida, cocina cocina y aseo), esta agua debe cumplir con ciertos parámetros bacteriológicos, organolépticas establecidos en las normas nacionales de cada país.

d) CONSUMIDOR Persona que hace uso del agua suministrada por el proveedor para su consumo.

e) CLORO RESIDUAL LIBRE Cantidad de cloro presente en el agua en forma de ácido hipocloroso e hipoclorito que debe quedar en el agua de consumo humano para 28

proteger de posible contaminación microbiológica, posterior a la cloración como parte del tratamiento.

f) INOCUIDAD Que no hace daño a la salud salud humana.

g) MONITOREO Seguimiento

y

verificación

de

parámetros

físicos,

químicos,

microbiológicos u otros señalados en el reglamento de calidad de agua para consumo humano D.S 031 2010.

h) SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO Conjunto de componentes hidráulicos e instalaciones físicas que son accionadas por procesos operativos, administrativos y equipos necesarios desde la captación hasta el suministro de agua.

i) SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA Conjunto de componentes hidráulicos, unidades de procesos físicos, químicos y biológicos; y de equipos electromecánicos y métodos de control que tiene la finalidad de producir agua apta para el consumo humano.

 j) LÍMITE MAXIMO PERMISIBLE (LMP) Son los valores máximos admisibles de los parámetros representativos de la calidad del agua.

29

k) DESINFECCIÓN Se realiza para destruir microorganismos perjudiciales para la salud y dificultar su desarrollo, tiene importante acción contra microorganismos patógenos, algas y bacterias reductoras de hierro o de manganeso. Se destruyen microorganismos causadores de enfermedades como el cólera, la fiebre tifoidea, disentería, gastroenteritis, etc.

l) CONTROL DE CALIDAD DE AGUA El control de calidad de de agua es un proceso regulador a través del del cual se efectúa una medición del desempeño de la calidad de agua para consumo humano, se se procesa procesa la comparación comparación de esa medida estándares establecidos

con

y se sugieren medidas para reducir la

diferencia entre el valor medido y el estándar establecido.

m) PARÁMETROS MICROBIOLÓGICOS Son

los

microorganismos

indicadores

de

contaminación

y/o

microorganismos patógenos para el ser humano.

n) PARÁMETROS ORGANOLÉPTICOS Son los parámetros físicos, químicos y/o microbiológicos cuya presencia en el agua para consumo humano pueden ser percibidos por el consumidor a través de su percepción sensorial.

o) PARÁMETROS FÍSICOQUÍMICOS La presencia de sustancias químicas disueltas e insolubles en el agua, que pueden ser de origen natural o antropogénico, define su composición física y química. 30

p) CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Llamadas así porque pueden impresionar a los sentidos (vista, olfato, etc.), tienen directa incidencia sobre las condiciones estéticas y de aceptabilidad del agua. Las más importantes son las siguientes:  

Turbiedad.



Sólidos solubles e insolubles.

 

Color.



Olor y sabor.

 

Temperatura.

 

pH.

q) CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS El agua como solvente universal puede contener cualquier elemento de la tabla periódica. Sin embargo, pocos son los elementos significativos para el tratamiento del agua cruda con fines de consumo o los que tienen efectos en la salud del consumidor. [12] Ver Anexos para información sobre límite máximos permisibles.

31

1.4.3. PARAMETROS ORGANOLEPTICOS DEL AGUA AGUA12 a. Turbidez La turbidez es originada por las partículas en suspensión o coloides (arcillas, limo, tierra finamente dividida, etc.), es decir aquellas que por su tamaño, se encuentran suspendidas y reducen la transparencia del agua en menor o mayor grado. La medición de la turbidez se realiza mediante un turbidímetro o Nefelómetro (unidades nefelométricas de turbidez, NTU). En la práctica, la remoción de la turbidez no es un proceso difícil de llevar en una planta de clarificación de agua, sin embargo, es uno de los que más influye en los costos de producción, porque por lo general requiere usar agentes coagulantes, acondicionadores de pH, ayudantes de coagulación, etc. Una alta turbidez suele asociarse a altos niveles de microorganismos causantes de enfermedades, como por ejemplo, virus, parásitos y algunas bacterias. Estos organismos pueden provocar síntomas tales como náuseas, retortijones, diarrea, dolores de cabeza y a la vez afecta la calidad estética del agua, lo que muchas veces veces ocasiona el rechazo de los consumidores.

b. Color Esta característica del agua puede estar ligada a la turbidez o presentarse independientemente de ella. Aun no es posible establecer las estructuras químicas fundamentales de las especies responsables del color. Esta característica del agua se atribuye comúnmente a la 32

presencia de taninos, lignina, ácidos húmicos, ácidos fúlvicos, etc. Se considera que el color natural del agua, excluyendo el que resulta de descargas industriales, puede originarse por las siguientes causas. 

Extracción acuosa acuosa de sustancias de origen vegetal



Descomposición de materia.



Materia orgánica del suelo.



Presencia de Hierro, manganeso manganeso y otros compuestos compuestos metálicos.



Una combinación combinación de los los procesos procesos descritos. descritos.

En la formación de color en el agua intervienen, entre otros factores, el pH, la temperatura, el tiempo de contacto, la materia disponible y la solubilidad de los compuestos coloreados.

c. Olor y sabor Constituyen el motivo principal de rechazo por parte del consumidor. En términos simples la falta de olor puede ser un indicio indirecto de la ausencia de contaminantes, tales como los compuestos fenólicos. Por otra parte, la presencia de olor a sulfuro de hidrogeno puede indicar una acción séptica de compuestos orgánicos en el agua.

d. Temperatura Es uno de los parámetros físicos más importantes en el agua, pues por lo general influyen en el retardo o aceleración de la actividad biológica, la absorción de oxígeno, la precipitación de compuestos, la formación de depósitos, la desinfección y los procesos de mezcla, floculación, sedimentación y filtración.

33

Múltiples factores, principalmente ambientales pueden hacer que la temperatura del agua cambie constantemente.

e. pH El pH influye en algunos fenómenos que ocurren en el agua, como la corrosión y las incrustaciones en las redes de distribución. Aunque podría decirse que no tienen efectos directos sobre la salud, si puede influir en los procesos de tratamiento del agua, como la coagulación y desinfección, por lo general las aguas naturales no contaminadas tienen un pH comprendido entre 6,5 - 8,5, concordante con el reglamento de calidad de agua para consumo humano (D.S N° 031 2010 S.A)

f. Conductividad La conductividad se define como la capacidad de una sustancia de conducir la corriente eléctrica y es lo contrario de la resistencia. Este parámetro está relacionado directamente con los sólidos totales disueltos (STD) en el agua y se define como Siemens/cm (S/cm), con una magnitud de 10 elevado a -6 (microSiemens/cm, µS/cm), o en 10 elevado a la -3, es decir, (miliSiemens, mS/cm), mientras que los sólidos totales disueltos expresan los miligramos de sólidos disueltos en un litro de agua o ppm (mg/l). (13)

1.4.4. PLANTA DE TRATAMIENTO TRATAMIENTO DE AGUA AGUA POTABLE14 Es

una

secuencia

de

operaciones

o

procesos

unitarios,

convenientemente seleccionados con el fin de remover remover totalmente los contaminantes microbiológicos y algunas propiedades organolépticas presentes en el agua cruda, mediante tratamientos adecuados que 34

permiten que el agua tratada cumpla con los parámetros establecidos por la norma para un agua de calidad potable. Las plantas de tratamiento se diseñan de tal manera que el agua tratada o potable se almacene para abastecer el consumo de la población en forma permanente. Además una planta de tratamiento debe operar en forma continua y debe contar con un sistema de mantenimiento tal que no perjudique el abastecimiento de agua en forma regular. Si no se cuenta con un volumen de almacenamiento de agua potabilizada, la capacidad de la planta debe ser mayor que la demanda máxima diaria en el periodo de diseño.

1.4.5. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA SAN RAFAEL – CUTERVO9 La Planta de Tratamien to de Agua Potable “San Rafael” abastece aproximadamente al 80 % de la población usuaria del agua potable de la ciudad. Brinda servicio desde la década de 1960 hasta la actualidad. Es una planta de filtración rápida completa de tipo convencional clásico, constituida por los procesos de mezcla rápida, floculación, decantación, filtración y desinfección.  Actualmente está en funcionamiento con un caudal de diseño de 50 L/ s.

1.4.5.1.

Captación de agua

La fuente de abastecimiento está constituida por las quebradas de  Angurra, Pachachaca y Quebrada Honda ubicada en las comunidades del mismo nombre.

35

Los caudales máximos de entrada son de 40 L/s, 25 L/s y 30 L/s respectivamente con turbiedades que pueden llegar a superar las 800 NTU en temporadas de lluvia principalmente. La conducción del agua cruda es por gravedad hasta la Planta de Tratamiento de Agua mediante líneas de conducción detallas a continuación: Tabla 2. Dimensiones de líneas de conducción de agua

Captación

Diámetro de Tubería

Longitud

Angurra

8 pulgadas

16 km

Pachachaca

4 pulgadas

2 km

Quebrada Honda

6 pulgadas

3 km

FUENTE: Planta San Rafael

Las tres captaciones de agua se encuentran a la intemperie y no existe sistemas de protección completa contra la contaminación externa, constituida principalmente por desechos fecales de animales y personas, agricultura y ganadería (ver Fig. A3, A4, A5, A6, A7 – Anexo). La falta de protección de las fuentes de agua genera mucha contaminación, principalmente en época de lluvias.

1.4.5.2.

Coagulación

El agua puede contener una variedad de impurezas, solubles e insolubles, entre estas últimas destacan las partículas coloidales y los microorganismos en general. Tales impurezas coloidales presentan una carga superficial negativa, que impide que las partículas se aproximen unas a otras y que las lleva a permanecer en un medio que favorece su estabilidad. Para que estas impurezas puedan ser removidas, es preciso 36

alterar algunas características del agua, a través de los procesos de Coagulación, Floculación, Sedimentación y Filtración. En San Rafael, el agua es mezclada con Sulfato de Aluminio para el proceso de Coagulación, que tiene por finalidad la desestabilización de las partículas coloidales. Ésta mezcla es del tipo rampa, generado por un canal inclinado y la dosificación se realiza por gravedad mediante dosificadores a carga constante.  Al final del canal el agua choca contra una pared que cambia bruscamente la dirección del agua, generando turbulencia para favorecer la formación de una mezcla homogénea del reactivo coagulante con el agua (Ver Fig. A8  – Anexo).

1.4.5.3.

Floculación

El objetivo principal de la floculación es reunir las partículas desestabilizadas para formar aglomeraciones de mayor peso y tamaño que sedimenten con mayor eficiencia. Se debe reunir ciertas características como peso, tamaño y compacidad. Para lograrlo esta unidad debe trabajar bajo determinados parámetros que están en función de la calidad de agua que trata. En PTAP San Rafael, el agua ingresa a los floculadores de flujo horizontal, existe una sola unidad que está conformada por 6 tramos de dimensiones: 0,47 m; 0,41 m; 0,33 m; 0,38 m; 0,37m y 0,58m de ancho, 6 m de largo y profundidad de 2 m. (Ver Fig. A9 – Anexo). Cuenta con un canal de distribución, formado por un canal central y 6 compuertas para la distribución hacia los sedimentadores.

37

1.4.5.4.

Sedimentación

La sedimentación de los lodos formados previamente se lleva a cabo en los equipos decantadores. Se entiende por sedimentación la remoción por efecto de la gravitacional de las partículas presentes en el agua. Estas partículas deberán tener un peso específico mayor que el del fluido. A diferencia de la filtración, que también es un proceso de remoción de partículas, la sedimentación remueve partículas más densas, mientras que la filtración remueve aquellas partículas que tienen una densidad cercana a la del agua o que han sido re suspendidas y por lo tanto no pudieron ser removidas en el proceso anterior. En Planta de Tratamiento San Rafael, el agua ingresa a los dos decantadores de flujo horizontal, de dimensiones: 15 m de largo, 5 m de ancho y 3 m de profundidad, donde se realiza la sedimentación de los flóculos. (Ver Fig. A10  – Anexo) Con la finalidad de no sobrepasar los niveles de turbiedad especificados en la norma, en la entrada a la Planta de Tratamiento San Rafael se desvía el agua cuando la turbiedad es muy alta, puesto que esta planta de tratamiento no tiene las condiciones necesarias para tratar altas turbiedades, lo que origina la disminución en el abastecimiento de agua a la población.

1.4.5.5.

Filtración

La filtración consiste en la remoción de partículas suspendidas y coloidales presentes en el agua y que escurre a través de un medio poroso. En general, la filtración es la operación final de clarificación que se realiza en una planta de tratamiento de agua y, por consiguiente es el 38

responsable principal de la producción de agua de calidad coincidente con los estándares de potabilidad del agua. En la Planta de Tratam iento “San Rafael” – Cutervo, el Sistema de Filtración es del tipo DEGREMONT, existe una batería de 5 filtros de arena en paralelo de tipo cilíndrico cerrado de 2 m de diámetro y 1,50 m de altura (D =2 m x Hc = 1,5 m). Cuando está en operación el agua ingresa por la parte superior del filtro, atraviesa el lecho filtrante y sale por la parte inferior. El sistema de limpieza es por Retro Lavado, el filtro a lavar se despresuriza y queda abierto a la atmosfera, lo que permite la entrada del agua filtrada proveniente de los 4 filtros restantes por la parte inferior, la presión del agua expande la arena hacia arriba arrastrando toda la suciedad retenida la que es expulsada por la tubería de drenaje, el proceso de lavado se interrumpe cuando el agua sale totalmente limpia, esta operación se repite en el resto de los filtros componentes del sistema. (Ver Fig. A11 – Anexo)

1.4.5.6.

Desinfección

La desinfección del agua significa la extracción, desactivación o eliminación de los microorganismos patógenos que existen en el agua. La destrucción y/o desactivación de los microorganismos supone el final de la producción y crecimiento de estos microorganismos. Si estos no son eliminados, el agua no es potable y es susceptible de causar enfermedades. Los desinfectantes no solo deben matar los microorganismos sino que deben además tener un residual de desinfectante para prevenir 39

contaminación de microorganismos en tuberías de las redes de distribución de la ciudad. La desinfección se realiza mediante la adición de una solución de Hipoclorito de Calcio, no se cuentan con dosificadores automáticos y no se cuenta con una cámara de contacto y dosificación. La dosificación se realiza en el agua a la entrada del reservorio de 1500 m 3 de capacidad. Se toman las muestras de cloro residual libre cada 2 horas para controlar la concentración de Cloro Residual Libre en la salida de la Planta de Tratamiento. (Ver Fig. A12  – Anexo) Se toman las muestras en forma diaria en las redes de distribución de agua para tener un control estricto de la concentración de cloro residual libre, la cual no deberá contener menos de 0,5 mgL-1 de cloro residual libre en el 90 % de las muestras tomadas durante el mes, del 10 % restante ninguna debe contener menos de 0,3 mgL-1 y la turbiedad deberá ser menos de 5 NTU según el Reglamento de calidad de Agua para Consumo Humano (Decreto Supremo N° 031 -2010 SA).

Fig. 2 Diagrama en bloques de proceso de la Planta de Tratamiento “San Rafael”.

Fuente: Municipalidad Provincial de Cutervo.

40

1.4.6. PROCESOS AUXILIARES PARA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE 14 1.4.6.1. PRETRATAMIENTO: Son estructuras auxiliares que deben preceder a cualquier sistema de tratamiento. Persiguen principalmente los objetivos de reducir los sólidos en suspensión de distintos tamaños que traen consigo las aguas La mayoría de las fuentes superficiales de agua tienen un elevado contenido de materia en estado de suspensión, siendo necesaria su remoción previa, especialmente en temporada de lluvias, facilitar los tratamientos propiamente dichos, y preservar la instalación de erosiones y taponamientos. Normalmente las plantas de tratamiento de agua en el medio rural utilizan los desarenadores y sedimentadores convencionales. En el siguiente cuadro se muestra las distintas alternativas de pretratamiento del agua en el medio rural.

41

Tabla 3. Alternativas de pretratamiento de agua potable según NTU

TURBIEDAD (NTU)

<250

E.Coli, NMP

<500

<1000

<1000/100ml

Desarenacion Sedimentación Sedimentación y sedimentación

<10000/100ml

Desarenacion Sedimentación Sedimentación y sedimentación

FUENTE: Guía para el diseño de sedimentadores y desarenadores (OPS)

 Además, podemos establecer estas diferencia entre el uso de estos 2 tipos de equipos Tabla 4. Diferencias entre desarenador y sedimentador .

DESARENADOR No se producen reacciones químicas, pues no se usan reactivos químicos que cambien la composición química inicial del agua cruda.

SEDIMENTADOR Se producen reacciones químicas por el uso de reactivos químicos que buscan mejorar la calidad química del agua por eliminación de algún contaminante presente (Fe, Mn, Dureza, Alcalinidad).

Se separan lodos que vienen Se separan lodos que se forman por con el agua en épocas de la adición de reactivos lluvias. químicos(Sulfato de Al, cal, cloro) El tiempo de residencia en estos equipos es corto (Máx. 5

Mayor tiempo de residencia (de 2 a 6 horas) por tener densidad de los lodos baja.

minutos), porque la densidad de los lodos es alto.

FUENTE: Guía para el diseño de sedimentadores y desarenadores (OPS)

42

1.4.6.1.1. DESARENADOR: Tiene por objeto separar del agua cruda la arena y partículas en suspensión gruesa, con el fin de evitar se produzcan depósitos en las obras de conducción, proteger las bombas de la abrasión y evitar sobrecargas en los procesos posteriores de tratamiento. El desarenado se refiere normalmente a la remoción de las partículas superiores a 0,2 mm. [14]

Fig. 3 Esquema de un desarenador

1.4.6.1.1.1. DOSIFICACIÓN DE POLÍMEROS Cuando la turbiedad es alta en periodos de Aluviones se agrega el polímero para aglomerar las partículas en suspensión, que permite la sedimentación en los desarenadores y estanque regulador originándose una remoción significativa de turbiedad. Algunos de estos polielectrolitos: Sulfonato de poliestireno, Poliacrilamida hidrolizada, Ácido poliacrílico [15]

Fig. 4 Dosificación de polímero en desarenador

43

1.4.6.1.1.2. TIPOS DE DESARENADORES a. Por su tipo de flujo16 Flujo variable:  Se usan en pequeñas instalaciones. La arena se extrae manualmente de un canal longitudinal que tiene una capacidad máxima de almacenamiento de 4 a 5 días.

Flujo constante: Estos desarenadores mantienen una velocidad constante de flujo de aproximadamente 0,3 m/s de forma independiente al caudal que circule por ellos. Las variaciones de altura en el canal nos darán el caudal de dicho canal. Al final del desarenador se tiene un vertedero de flujo proporcional, que deja constante la velocidad del agua y así se depositan las arenas. Se debe tomar siempre un desarenador en operación y otro en stand by para darle mantenimiento y así remover las arenas de forma manual.

Fig. 5 Desarenador de una unidad con by pass (planta)

Fig. 6 Desarenador de dos unidades en paralelo (planta)

44

Rectangulares aereados: Se inyecta una cantidad de aire que provoca un movimiento helicoidal del líquido y crea una velocidad de barrido de fondo constante, perpendicular a la velocidad de paso, la cual puede variar sin que produzca ningún inconveniente. Además favorece la separación de partículas orgánicas que puedan quedar adheridas a las partículas de arenas.

Fig. 7 Desarenador aereado

Desarenadores circulares con alimentación tangencial: El agua entra tangencialmente en un depósito cilíndrico con fondo tronco  –  cónico, produciendo un efecto vortex, el cual da como resultado la sedimentación de las arenas.

Mientras las partículas orgánicas se mantienen en

suspensión mediante un sistema de agitación de paletas o por suministro de aire con un motocompresor.

Fig. 8 Desarenador tipo Vórtice

45

b. En función de su operación14 Desarenadores de lavado continuo, es aquel en el que la sedimentación y evacuación son dos operaciones simultáneas.

Desarenadores de lavado discontinuo (intermitente), que almacena y luego expulsa los sedimentos en movimientos separados. Son el tipo más común y la operación de lavado se procura realizar en el menor tiempo posible con el objeto de reducir al mínimo las pérdidas de agua.

c. En función de la velocidad de escurrimiento: De baja velocidad v < 1 m/s (0,20  – 0,60 m/s) De alta velocidad v > 1 m/s (1  – 1,5 m/s)

d. Por la disposición de los desarenadores: En serie, formado por dos o más depósitos construidos uno a continuación del otro.

En paralelo, formado por dos o más depósitos distribuidos paralelamente y diseñados para una fracción del caudal derivado.

1.4.6.1.2. SEDIMENTADOR: Similar objeto al desarenador pero correspondiente a la remoción de partículas inferiores a 0,2 mm y superiores a 0,05 mm.

1.4.6.1.2.1. VARIABLES QUE AFECTAN LA SEDIMENTACIÓN14 a. Corrientes de densidad Son las corrientes que se producen dentro del tanque por efecto de las diferencias de densidad en la masa de agua y son ocasionadas por un cambio de temperatura (térmica) y/o por diferencias en la concentración de

46

las partículas suspendidas en las distintas masas de agua (de concentración).

b. Corrientes debidas al viento El viento puede producir corrientes de suficiente intensidad como para inducir cambios en la dirección del flujo.

c. Corrientes cinéticas Pueden ser debido al diseño impropio de la zona de entrada o de salida (velocidad de flujo excesiva, zonas muertas, turbulencias) o por obstrucciones en la zona de sedimentación.

1.4.6.1.3. DISEÑO DE UN DESARENADOR 1.4.6.1.3.1. INFORMACIÓN BÁSICA PARA EL DISEÑO La información básica para el diseño es la siguiente:

a. Caudal de diseño Las unidades en una planta de tratamiento serán diseñadas para el caudal máximo diario.

b. Calidad organoléptica del agua. Dependiendo de la calidad del agua cruda, se seleccionarán los procesos de pretratamiento y acondicionamiento previo.

c. Características del clima Variaciones de temperatura y régimen de lluvias.

47

1.4.6.1.3.2. COMPONENTES 14

Fig. 9 Desarenador (planta y corte longitudinal)

a. Zona de entrada Tiene como función el conseguir una distribución uniforme de las líneas de flujo dentro de la unidad, uniformizando a su vez la velocidad.

b. Zona de desarenación Parte de la estructura en la cual se realiza el proceso de depósito de partículas por acción de la gravedad. Según Dubuat, las velocidades límites por debajo de las cuales el agua cesa de arrastrar diversas materias son: 

Para la arcilla 0,081 m/s



Para la arena fina 0,16 m/s



Para la arena gruesa 0,216 m/s

c. Zona de salida Conformada por un vertedero de rebose diseñado para mantener una velocidad que no altere el reposo de la arena sedimentada.

48

d. Zona de depósito y eliminación de la arena sedimentada Constituida por una tolva con pendiente mínima de 2 - 6% que permita el deslizamiento de la arena hacia el canal de limpieza de los sedimentos. De acuerdo a lo anterior, la sección transversal de un desarenador, se diseña para velocidades que varían entre 0,1 m/s y 0,4 m/s, con una profundidad media de 1,5 m y 4 m. Observar que para una velocidad elegida y un caudal dado, una mayor profundidad implica un ancho menor y viceversa. La forma de la sección transversal puede ser cualquiera aunque generalmente se escoge una rectangular o una trapezoidal simple o compuesta. La primera simplifica considerablemente la construcción, pero es relativamente cara pues las paredes deben soportar la presión de la tierra exterior y se diseñan por lo tanto como muros de sostenimiento. La segunda es hidráulicamente más eficiente y más económica pues las paredes trabajan como simple revestimiento. Con el objeto de facilitar el lavado, concentrando las partículas hacia el centro, conviene que el fondo no sea horizontal sino que tenga una caída hacia el centro. La pendiente transversal usualmente escogida es de 1:5 a 1:8.

Vertedero:  Al final de la cámara se construye un vertedero sobre el cual pasa el agua limpia hacia el canal. Las capas superiores son las que primero se limpian, es por esto que la salida del agua desde el desarenador se hace por medio de un vertedero, que hasta donde sea posible debe trabajar con descarga libre.

49

También mientras más pequeña es la velocidad de paso por el vertedero, menos turbulencia causa en el desarenador y menos materiales en suspensión arrastran. Como máximo se admite que esta velocidad puede llegar a v = 1 m/s. De la ecuación de Francis para un vertedero rectangular sin contracciones, se tiene:

=ℎ/

(1)

Dónde: Q = caudal (m3/s) C = 1.84 (para vertederos de cresta aguda) C = 2.0 (para vertederos de perfil Creager) L = longitud de la cresta (m) h = carga sobre el vertedero (m) Siendo el área hidráulica sobre vertedero: A = L h La velocidad, por la ecuación de continuidad, será:

/  ℎ  =   = ℎ = ℎ/

(2)

Y la carga sobre el vertedero será:

  ℎ =  

(3)

De donde para los valores indicados de v y C, se puede concluir que el máximo valor de h no debería pasar de 25 cm. Casi siempre el ancho de la cámara del desarenador no es suficiente para construir el vertedero recto y perpendicularmente a la dirección del agua. Por esto se le ubica en curva que comienza en uno de los muros laterales y continúan hasta cerca de la compuerta de desfogue. Esta forma facilita el lavado permitiendo que las 50

arenas sigan trayectorias curvas y al mismo tiempo el flujo espiral que se origina las alejas del vertedero.

Compuerta de lavado o fondo, sirve para desalojar los materiales depositados en el fondo. Para facilitar el movimiento de las arenas hacia la compuerta, al fondo del desarenador se le da una gradiente fuerte del 2 al 6%. El incremento de la profundidad obtenido por efecto de esta gradiente no se incluye en el tirante de cálculo, sino que el volumen adicional obtenido se lo toma como depósito para las arenas sedimentadas entre dos lavados sucesivos. Es necesario hacer un estudio de la cantidad y tamaño de sedimentos que trae el agua para asegurar una adecuada capacidad del desarenador y no necesitar lavarlo con demasiada frecuencia. Para lavar una cámara del desarenador se cierran las compuertas de admisión y se abren las de lavado con lo que el agua sale con gran velocidad arrastrando la mayor parte de los sedimentos. Entre tanto el caudal normal sigue pasando al canal sea a través del canal directo o a través de otra cámara del desarenador. Una vez que está vacía la cámara, se abren parcialmente las compuertas de admisión y el agua que entra circula con gran velocidad sobre los sedimentos que han quedado, erosionándolos y completando el lavado (en forma práctica, el operario se puede ayudar de una tabla para direccional el agua, a fin de expulsa el sedimento del desarenador). Generalmente, al lavar un desarenador se cierran las compuertas de admisión. Sin embargo, para casos de emergencia el desarenador debe poder vaciarse inclusive con estas compuertas abierta. Por este motivo las compuertas de lavado 51

deben diseñarse para un caudal igual al traído por el canal más el lavado que se obtiene dividiendo el volumen del desarenador para el tiempo de lavado. Hay que asegurarse que el fondo de la o las compuertas esté más alto que el punto del río al cual se conducen las aguas del lavado y que la ardiente sea suficiente para obtener una velocidad capaz de arrastrar las arenas. Se considera que para que el lavado pueda efectuarse en forma rápida y eficaz esta velocidad debe ser de 3  – 5 m/s. Muchas veces, esta condición además de otras posibles de índole topográfica, impiden colocar al desarenador, inmediatamente después de la toma que es la ubicación ideal, obligando desplazarlo aguas abajo en el canal.

Canal directo,  por el cual se da servicio mientras se está lavando el desarenador. El lavado se efectúa generalmente en un tiempo corto, pero con si cualquier motivo, reparación o inspección, es necesario secar la cámara del desarenador, el canal directo que va por su contorno, permite que el servicio no se suspenda. Con este fin a la entrada se colocan dos compuertas una de entrada al desarenador y otra al canal directo. En el caso de ser el desarenador de dos o más cámaras, el canal directo ya no es necesario pues una de las cámaras trabaja con el caudal total mientras la otra se lava.

52

1.4.6.1.3.3. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO HIDRÁULICO17 a. Cálculo de la velocidad del flujo v en el tanque La velocidad en un desarenador se considera lenta, cuando está comprendida entre 0,20 m/s a 0,60 m/s. La elección puede ser arbitraria o puede realizar utilizando la fórmula de Campo.

 = √  (⁄)

(4)

Dónde: d = diámetro (mm) a = constante en función del diámetro Tabla 5. Constante a en función de diámetro

a

d(mm)

51

<0,1

44

0,1 – 1

36

<1

FUENTE: Manual de diseño obras hidráulicas para la formulación de proyectos hidráulicos multisectoriales y de afianzamiento hídrico (ANA).

b. Cálculo de la velocidad de caída W (en aguas tranquilas)

Para este aspecto, existen varias fórmulas empíricas, tablas y nomogramas, algunas de las cuales consideran: Peso específico del material a sedimentar ( p ): gr/cm3 (medible) Peso específico del agua turbia ( p ): gr/cm3 (medible)  Así se tiene la Tabla 6 preparada por Arkhangelski, la misma que permite calcular W (cm/s) en función del diámetro de partículas d (en m).

53

Tabla 6. Velocidad de sedimentación en función del diámetro de partículas

d(m)

W(cm/s)

0,05

0,178

0,10

0,692

0,15

1,560

0,20

2,160

0,25

2,700

0,30

3, 240

0,35

3,780

0,40

4,320

0,45

4,860

0,50

5,400

0,55

5,940

0,60

6,480

0,70

7,320

0,80

8,070

1,00

9,44

2,00

15,29

3,00

19,25

5,00

24,90

FUENTE: Manual de diseño obras hidráulicas para la formulación de proyectos hidráulicos multisectoriales y de afianzamiento hídrico. (ANA).

54

c. Nomograma Stokes y Sellerio La experiencia generado por Sellerio, la cual se muestra en el nomograma de la figura 10, nos permite calcular w (en cm/s) en función del diámetro d (en mm)

Fig. 10 Velocidad de sedimentación en función de diámetro

d. La fórmula de Owens:

 =  ( −1)

(5)

Dónde: w = velocidad de sedimentación (m/s) d = diámetro de partículas (m) ρs= peso específico del material (g/cm3)

k = constante que varía de acuerdo con la forma y naturaleza de los granos, sus valores se muestra en la tabla 7

55

Tabla 7. Constante K con respecto a forma y naturaleza de granos

Forma y naturaleza

K

 Arena esférica

9,35

Granos redondeados

8,25

Granos cuarzo d > 3 mm

6,12

Granos cuarzo d > 0,7 mm

1,28

FUENTE: Manual de diseño obras hidráulicas para la formulación de proyectos hidráulicos multisectoriales y de afianzamiento hídrico. (ANA)

e. Fórmula de Scotti - Foglieni

=3,8√  +8,3

(6)

Dónde: w = velocidad de sedimentación (m/s) d = diámetro de la partícula (m) Para el cálculo de w de diseño, se puede obtener el promedio de los

 con

los métodos enunciados anteriormente. En algunos casos puede ser recomendable estudiar en el laboratorio la fórmula que rija las velocidades de caída de los granos de un proyecto específico.

56

f. CÁLCULO DE LAS DIMENSIONES DEL TANQUE f.1. Despreciando el efecto del flujo turbulento sobre la velocidad de sedimentación, se pueden plantear las siguientes relaciones:

: Q = b h v → ancho del desarenador   = ℎ

(7) (8)

Donde Q = Caudal (m 3/s) h = altura del desarenador (m)

 se

asume

v = velocidad de flujo en el tanque (m/s)

Tiempo de caída:

 = ℎ →  = ℎ

(9)

Donde t = tiempo (s)

Tiempo de sedimentación

 =  →  =   

(10)

Donde L es longitud (m), aplicando la teoría de simple sedimentación, de las ecuaciones 9 y 10 se obtiene:

 = ℎ  

(11)

f.2. Considerando los efectos retardatorios de la turbulencia Con el agua en movimiento la velocidad de sedimentación es menor, e igual a w  – w’, donde w’ es la reducción de velocidad por efectos de la turbulencia. Luego, la ecuación 11 se expresa:

 =  ℎ − ′   57

(12)

en la cual se observa que manteniendo las otras condiciones constantes la ecuación 12 proporciona mayores valores de la longitud del tanque que la ecuación 11. Eghiazaroff, expresó la reducción de velocidad como:

 (⁄ )   ′ = 5,7+2,3ℎ 

(13)

Levin, relacionó esta reducción con la velocidad de flujo con un coeficiente:

 ′ = (⁄) 

(14)

 = 0,132   √ ℎ

(15)

Bestelli et al, considera:

Donde h se expresa en m. En el cálculo de los desarenadores de bajas velocidades se puede realizar una corrección, mediante el coeficiente K, que varía de acuerdo a las velocidades de escurrimiento en el tanque, es decir:

 =  ℎ  

(16)

Donde K se obtiene de la tabla 8 Tabla 8. Coeficiente para el cálculo de desarenadores de baja velocidad

Velocidad de Escurrimiento (m/s)

K

0,20

1,25

0,30

1,50

0,50

2

FUENTE: Manual de diseño obras hidráulicas para la formulación de proyectos hidráulicos multisectoriales y de afianzamiento hídrico. (ANA)

58

En los desarenadores de altas velocidades, entre 1 m/s a 1,50 m/s, Montagre, precisa que la caída de los granos de 1 mm están poco influenciados por la turbulencia, el valor de K en términos del diámetro, se muestra en la tabla 9. Tabla 9. Coeficiente para el cálculo de desarenadores de alta velocidad

Dimensiones de las partículas a eliminar d (mm)

K

1

1

0,50

1,3

0,25 – 0,30

2

FUENTE: Manual de diseño obras hidráulicas para la formulación de proyectos hidráulicos multisectoriales y de afianzamiento hídrico. (ANA).

El largo y el ancho de los tanques pueden en general, construirse a más bajo costo que las profundidades, en el diseño se deberá adoptar la mínima profundidad práctica, la cual para velocidades entre 0,20 y 0,60 m/s, puede asumirse entre 1,50 y 4,00 m.

59

1.4.6.1.3.4. PROCESO DE CÁLCULO DE LAS DIMENSIONES DEL TANQUE El proceso de cálculo se puede realizar de la siguiente manera:  Asumiendo una profundidad (por ejemplo h = 1,50 m) -

Aplicando la teoría de simple sedimentación:



Calcular la longitud (L), según la ecuación (11):

 = ℎ  

Calcular el ancho de desarenador (b) utilizando la ecuación (8):

  = ℎ 

Calcular el tiempo de sedimentación (t) usando la ecuación (9):

 = ℎ   Calcular

el volumen de agua (V) conducido en ese tiempo (t) con la

ecuación (17):

V = Qt 

Verificar la capacidad del tanque (V) con la ecuación (7):

V = bhL -

Considerando los efectos retardatorios de la turbulencia:



Calcular α, de acuerdo a la ecuación (15):

 = 0,132 √ ℎ 

Calcular w’ con la ecuación (14):

60

(17)

 ‘ =  

Calcular w’, mediante la ecuación (13):

  ′ = 5,7+2,3ℎ 

Calcular la longitud L utilizando la ecuación (12):

 =  ℎ − ′ Para valores de w’ obtenidos de las ecuaciones de Bestelli y Eghiazaroff 

Calcular L, corregida según la ecuación (16):

 =  ℎ  De lo valores de L obtenidos, elegir uno de ellos. Definido h, b, y L se tienen las dimensiones del tanque desarenador. Para facilidad del lavado, al fondo del desarenador se le dará una pendiente del 2%. Esta inclinación comienza al finalizar la transición.

a. Cálculo de la longitud de la transición La transición debe ser hecha lo mejor posible, pues la eficiencia de la sedimentación depende de la uniformidad de la velocidad en la sección transversal, para el diseño se puede utilizar la fórmula de Hind:

 −     = 212,5 Dónde: Lt = longitud de la transición T1 = espejo de agua del desarenador (altura) T2 = espejo de agua en el canal (ancho)

61

(18)

b. Cálculo de la longitud del vertedero

 Al final de la cámara se construye un vertedero sobre el cual pasa el agua limpia hacia el canal. Mientras más pequeña es la velocidad de paso por el vertedero, menos turbulencia

causa

desarenador

y

en

el

menos

materiales en suspensión arrastran. Como máximo se admite que esta velocidad

Fig. 10. Instalación de un desarenador 

puede llegar a v = 1 m/s y como se indicó anteriormente, esta velocidad pone un límite al valor máximo de la carga h sobre el vertedero, el cual es de 0,25 m.

c. Cálculo de l Para un h1 = 0,25 m, C = 2 (para un perfil Creager) ó C = 1,84 (cresta aguda), y el caudal conocido, se despeja Lv, la cual es:

 =    ℎ

(19)

Por lo general la longitud del vertedero L, es mayor que el ancho del desarenador b, por lo que se debe ubicar a lo largo de una curva circular, que comienza en uno de los muros laterales y continúa hasta la compuerta de lavado, como se muestra en la figura 11. 62

Fig.11. Ancho, largo y altura del desarenador 

d. Cálculo del ángulo central α y el radio r con que se traza la longitud del vertedero En la figura 12, se muestra un esquema del tanque del desarenador, en ella

 se indican los elementos: α, R y L.

Fig. 12. Esquema del tanque desarenador .

Cálculo de  : Se sabe que:

2 → 360  →  Como en la ecuación Lv y b son conocidos, el segundo miembro es una constante: 63

   = 180 

(20)

por lo que se puede escribir:

 =  () = 1−

(21)

El valor de  se encuentra resolviendo por tanteos la ecuación anterior

Cálculo de R: Una vez calculada α, R se calcula utilizando la ecuación la cual se deduce de la figura 12:

   = 180 

(22)

Donde R = radio (m) según figura 12

e. Cálculo de la longitud de la proyección longitudinal del vertedero

() De la figura 10, tomando el triángulo OAB, se tiene:

 =  →  = 

(23)

f. Cálculo de la longitud promedio (̅)

̅ =  +2   

(24)

g. Cálculo de la longitud total del tanque desarenador ()

 =  +  + ̅  Donde: LT = longitud total

L = longitud de la transicion en la entrada 64

(25)

L = longitud del tanque L̅ = longitud promedio por efecto de la curvatura 1.4.6.1.3.5. CÁLCULOS COMPLEMENTARIOS a. Cálculo de la caída del fondo (∆)

∆  = 

(26)

Donde: ∆ = diferencia de cosas del fondo del desarenador

 =   −   = pendiente del fondo del desarenador (2%) b. Cálculo de la profundidad del desarenador frente a la compuerta de lavado (H)

=ℎ+∆

(27)

Donde: H = profundidad del desarenador frente a la compuerta de lavado.

h = profundidad del diseño del desarenador ∆Z = diferencia de cosas del fondo del desarenador c. Cálculo de la altura de cresta del vertedero con respecto al fondo ()

ℎ =  − 0.25 Donde: ℎ

(28)

= altura de la cresta del vertedero con respecto al fondo

 = profundidad del desarenador frente a la compuerta de lavado

65

d. Cálculo de las dimensiones de la compuerta de lavado (l)

Suponiendo una compuerta cuadrada de lado l, el área será  

= 

La compuerta funciona como un orificio, siendo su ecuación:

 =   2ℎ Donde: Q

(29)

= caudal a descargar por el orificio

 = coeficiente de descarga = 0.60 (orificio de pared delgada)   = Área del orificio (desde la superficie del agua hasta el centro del orificio) H = carga sobre el orificio(desde la superficie del agua hasta el centro del orificio) g = aceleración de la gravedad, 9.81  ⁄ e. Cálculo de la velocidad de salida (v)

 =    

Donde: Q

(30)

= Caudal descargado por la compuerta

 = Velocidad de salida por la compuerta,debe ser de 3 a 5 ⁄ ,para el concreto el limite erosivo es de 6 m/s.   = Área del orificio,en este caso igual al área A de la compuerta

66

1.4.6.1.4. OPERACIÓN18  

Es de destacar que se necesita un control diario de la cámara desarenadora, especialmente de la cantidad de arena decantada.



Los residuos obtenidos en el desarenador deben de colocarse en la pila de arena para luego ser trasportados a los lugares previstos para su disposición final.

 

Para el caso se instalaran dos cámaras paralelas y el control se efectuara manualmente por medio de compuerta funcionando, una mientras a la otra se le efectúa la limpieza.

1.4.6.1.5. MANTENIMIENTO18  

El desarenador debe ser limpiados cada dos días y de preferencia realizarlo por la mañana.



El desarenador fuera de función debe quedar limpio de sedimentos y de aguas estancadas.



Revisar cada fin de mes la placa que funciona como compuerta, para evitar la oxidación o su deformación, pintándola con pintura anticorrosiva.



La limpieza del canal desarenador en funcionamiento, debe realizarse del punto inicial al final del canal, en el sentido contrario al flujo, requiriendo de una pala perforada.



Se necesita el control diario de la cámara desarenadora, para verificar la cantidad de arena decantada.

67

1.5.

JUSTIFICACIÓN

En la actualidad la Planta de Tratamiento San Rafael de la ciudad de Cutervo cuenta con un proceso deficiente en sus distintas etapas y fuentes de abastecimiento, que no permiten brindar a la población un agua de calidad potable e inocua, necesaria para la prevención de enfermedades hídricas por presencia de agentes patógenos. La contaminación de las captaciones y las lluvias constantes que presenta ahora la ciudad, es un grave problema, ya que nos abastece un agua con turbidez y un alto contenido de carga microbiana, generando lodos que deben ser removidos antes de entrar al proceso de tratamiento. El presente trabajo de investigación presenta una alternativa para mejorar la calidad de agua, ya que el problema de las lluvias constantes, ocasiona una elevada turbidez, el cual al ingreso a la planta no es tratada eficientemente, ocasionando que en dichas épocas la planta no puede tratar adecuadamente el agua, ya que su diseño no es apto para tratar turbidez elevadas, lo que es un factor determinante para el abastecimiento de agua en esas épocas a la población de Cutervo, motivo por el cual surge la idea del proyecto “Diseño de un desarenador para mejorar la calidad de agua en la planta potabilizadora de la ciudad de Cutervo  –  Cajamarca”,  el cual reducirá los lodos en aproximadamente en 80 - 90%, con la ayuda de un polímero aniónico, y aumentará la producción de agua a tratar en las épocas de lluvias, ya que actualmente se desvía, y se sufre de escases de agua potable en dichas épocas.

68

1.6.

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿En qué medida, mediante el diseño de un desarenador, es posible mejorar la calidad de agua en la planta potabilizadora “San Rafael” de la ciudad de

Cutervo - Cajamarca?

1.7.

HIPÓTESIS

Mediante el diseño de un desarenador, se podría mejorar la calidad de agua en la planta potabilizadora “San Rafael” de la ciudad de Cutervo - Cajamarca,

reteniendo arena y partículas sólidas en suspensión en la etapa de pretratamiento.

1.8.

OBJETIVOS

1.8.1. Objetivo General Mejorar la calidad y abastecer uniformemente de agua potable en la planta potabilizadora “San Rafael”, mediante el diseño de un desarenador.

1.8.2. Objetivo Específicos 

Hacer un estudio de los parámetros organolépticos y microbiológicos de las fuentes de abastecimiento.



Medir caudales y parámetros necesarios para proceder con el diseño.



Evaluar la calidad de agua en la salida del desarenador.

69

CAPITULO II: MATERIALES Y METODO 2.1. MATERIALES 2.1.1. MATERIALES DE ESTUDIO -

Agua de las quebradas Angurra, Honda y Pachachaca.

2.2. METODOLOGIA Para el desarrollo de la presente investigación se realizó un estudio de la planta de tratamiento de agua potable “San Rafael”  en la ciudad de Cutervo Cajamarca, observando, tomando muestras, analizando datos existentes y dando propuestas de mejora a los problemas que se dan en planta. La metodología para el desarrollo de este trabajo se muestra a continuación: 1. Recopilación de información: En esta etapa se realizó una recopilación de datos de la ciudad, de la planta de tratamiento y entorno. 2. Análisis de muestras en entrada de la planta: Se analizó datos Fisicoquímicos y Microbiológicos que el municipio mando a realizar de las captaciones de agua de las 3 quebradas, Angurra, Quebrada Honda y Pachachaca al ingreso de la planta en una empresa prestadora de servicios de Lambayeque. 70

3. Toma

de muestras: Se tomó muestras dentro de la planta de

tratamiento para medir parámetros como son: turbidez, cloro residual, pH, conductividad y caudal, etc. y así hacer una comparación con parámetros permisibles establecidos. 4. Análisis de datos obtenidos de muestras: Procesamiento de la información obtenida en la etapa anterior. 5. Análisis de puntos críticos: Se realizó un análisis en búsqueda de una ruta crítica y optimización de este. 6. Definición de mejoras de procesos, equipos: Se definió la mejora en el proceso a aplicar en la planta y con esto, el equipo involucrado en dicho proceso. 7. Dimensionamiento de equipos: Se diseñó el desarenador de acuerdo a la capacidad de abastecimiento a la planta.

2.2.1. PROCEDIMIENTOS: MEDICION DE TURBIDEZ 

Se lavó dos veces la celda con la muestra de agua



Se tomó una muestra hasta la línea de aforo, secando la celda por fuera.

 

Se colocó la celda, en el turbidímetro y se procedió a tomar la medida.



Se retiró, enjuagó y guardó el equipo.

Este procedimiento se realizó todos los días en la entrada de la planta durante 6 meses. En la salida de la planta no se tomó muestras los días

71

que llovió, debido a que la planta no puede tratar agua con elevada turbidez.

MEDICION DE CAUDAL 

En la entrada de la planta se cuenta con un espacio de volumen constante de

1,

conectado a una tubería que hace ingresar el

agua a dicho volumen. 

Se procedió a llenar el espacio, tomando el tiempo hasta que se llenó completamente.



Con este tiempo de llenado y el volumen constante se procedió a calcular el caudal.

Este procedimiento se realizó todos los días durante 6 meses en la entrada de la planta.

DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE LODO:  

Se midió un litro de la muestra y colocó en la probeta que previamente ha sido pesada (  )



Se procedió a pesar la probeta con la muestra ( ) y calcular el peso de la muestra ( )



Luego se deja en reposo hasta que sedimenten los lodos y se mide el volumen de estos lodos (  )



Se calculó el volumen de agua clara por diferencia, el peso del lodo y la densidad del lodo.

Este procedimiento se realizó varias veces en la entrada de la planta en días de lluvia y se promedió

72

DIAMETRO DE PARTICULA El desarenado se refiere normalmente a la remoción de las partículas superiores a 0.2 mm. Por tanto, tomamos 0.2 mm como diámetro mínimo de sedimentación.

MEDICION DE pH, CONDUCTIVIDAD Y TEMPERATURA Se utilizó el equipo multiparámetro de la marca HACH  

Se tomó una muestra de 50 ml y se colocó en el vaso de precipitado.



Se agita la muestra con una varilla.



Se limpia con agua destilada el foco lector y se introduce en la muestra de agua.



Se realizó la lectura.

Esto se hizo durante todos los días en la salida de la planta, excepto los días de lluvia.

MEDICION DE CLORO RESIDUAL: Método DPD  

Preparar el equipo de medición de Cloro Residual marca HACH (consiste en un caja que contiene un disco con diferente tonalidad del color rojo) cada una de esta tonalidades registra un valor de contenido de cloro y está entre el 0.0 hasta el 3.5 (con intervalos de 0.1mg/l).



A su vez cuenta con dos tubos transparentes que indican una línea, esta línea registra un volumen de 10 ml. 73



Preparar en una caja pequeña o bolsa las pastillas de cloro a utilizar



Enjuague tres veces cada tubo cilíndrico (transparente), tome una muestra de agua de 10ml. Y vierta en uno de los tubos cilíndricos el contenido total de la pastilla de cloro



Luego agite

 

El tubo cilíndrico con el contenido de la pastilla de cloro debe colocarlo en la posición central del equipo medidor y el otro tubo cilíndrico que solo contiene agua debe colocarlo en el extremo lado izquierdo del equipo medidor de cloro.



Luego de dejar reposar un minuto, compare que el color del disco reflejado en el tubo cilíndrico que solo contiene agua sea igual al otro tubo que contiene la pastilla de cloro.



Registre el valor encontrado.



Vierta el contenido de ambos tubos y luego enjuagar

74

RECOPILACION DE INFORMACION

Municipalidad Provincial de Cutervo PTAP San Rafael - Cutervo

 ANALISIS DE INFORMACION OBTENIDA DE LA PLANTA  pH Caudal, cloro residual

TOMA DE MUESTRAS

Agua de captación

Análisis

Conductividad Densidad de Lodo Turbidez

 ANALISIS DE DATOS OBTENIDOS DE MUESTRAS

 ANALISIS DE PUNTOS CRITICOS

DEFINICIÓN DE MEJORAS DE

Propuestas de mejora, ideas

PROCESOS EQUIPOS

Bibliografia: Libros

DIMENSIONAMIENTO

Revistas, Internet, Tesis

DE EQUIPOS

Longitud, Ancho, Altura

Fig. 14. Metodología usada en el diseño del proyecto.

75

CAPITULO III: RESULTADOS Los resultados del análisis que realizó la Entidad Prestadora de Servicios de Saneamiento de Lambayeque S.A. (EPSEL) se presentan en la siguiente tabla. TABLA 3.1 Resultados de los análisis organolépticos y microbiológicos de la PTAP “San Rafael” –  Febrero 2014 RESULTADOS DE ENSAYOS FÍSICOS QUÍMICOS Y MICROBIOLÓGICOS DE LAS QUEBRADAS QUE ABASTECEN LA PLANTA "SAN RAFAEL" LIMITE QUEBRADA QUEBRADA QUEBRADA PARAMETROS MAXIMO HONDA PACHACHACA ANGURRA PERMISIBLE Codigo de Muestra LCC-5219-13 LCC-5220-13 LCC-5221-13 Fecha de Análisis 19/12/2013 19/12/2013 19/12/2013 pH 7,58 7,63 7,84 6,5 a 8,5 Turbidez, NTU 3,69 6,15 8,81 5 Conductividad,Us/cm 64,8 43,4 314 1 500 Dureza Total, mg/L 39,88 21,73 155,72 500 Cloruros, mg/L 4,998 3,998 5,800 250 Sulfatos, mg/L 1,74 1,07 2,25 250 Nitratos, mg/L 5,46 3,9 4,75 50 Hierro, mg/L 0,28 0,238 0,131 0,3 Manganeso, mg/L 0,009 0,009 0,011 0,4 Zinc, mg/L 0,007 0,008 0,006 3,0 Sodio, mg/L 0,763 1,008 1,433 200 Plomo, mg/L 0,003 0,004 0,003 0,010 Cromo,mg/L 0,002 0,001 0,001 0,050 Cadmio, mg/L 0,0013 0,0009 0,0005 0,003  Aluminio,mg/L 0,046 0,068 0,053 0,2  Arsenico, mg/L 0 0,0025 0,0010 0,010 Color, UCV 3 3 3 15 Coliformes Totales Presuntivo 1,70 E+3 4,90 E+3 3,50 E+3 0 Coliformes Totales 1,70 E+3 4,90 E+3 3,50 E+3 0 Confirmativos Coliformes Termotolerantes 2,00 E+1 4,50 E+1 7,80 E+1 0 FUENTE: Entidad Prestadora de Servicios de Saneamiento de Lambayeque S.A. (EPSEL).

76

La tabla 3.1 nos muestra que las quebradas Pachachaca y Angurra sobrepasan los 5 NTU, y a su vez las 3 captaciones presentan contaminación por coliformes.

Los resultados del análisis en las redes de distribución en diferentes zonas de la ciudad de Cutervo, realizados por la Entidad Prestadora de Servicios de Saneamiento de Lambayeque S.A. (EPSEL) se muestran en la siguiente tabla. TABLA 3.2. Resultados de los análisis microbiológicos en la localidad de Cutervo – Mayo 2014

PARAMETROS DIRECCION

CODIGO *

DILUCION

L.M.P.

Coliformes Cl2 Totales mg/L UFC/100 ml 0

Coliformes Termotolerantes UFC/100 ml

Recuento Heterotrofo UFC /1 ml

0

< 500

 Agua cruda LCC -2223 -14 700 200 San Rafael J.R. Santa Rosa LCC -2224 -14 0,62 0 0 N° 557  Av. San Juan LCC -2225 -14 0,50 0 0 Botica Santa Celia  Av. Salomón LCC -2226 -14 0,50 0 0 Vílchez Murga *L.M.P: Límites Máximos Permisibles según D.S N° 031 -2010  –SA, para agua de Consumo Humano.

12 15 9

FUENTE: Entidad Prestadora de Servicios de Saneamiento de Lambayeque S.A. (EPSEL).

La tabla 3.2 nos muestra que en las redes de distribución en las diferentes zonas de la ciudad no presenta contaminación por coliformes, mientras que en la entrada de la planta existe contaminación microbiológica.

77

a. RESULTADOS DE MONITOREO Monitoreo de parámetros de calidad organoléptica del agua para consumo humano - Sistemas de Abastecimiento Cutervo

1. TURBIDEZ 900.00 800.00 700.00

    )    U600.00    T    N     (    Z 500.00    E    D    I 400.00    B    R300.00    U    T

200.00 100.00 0.00 00

05

10

15

20

25

30

DÍAS

FIGURA 3.1 Turbidez de agua en planta de tratamiento de agua potable en la bocatoma - Enero 2015.

La figura 3.1 nos muestra que la turbidez registrada en los 11 días que llovieron en el mes de enero del 2015, supera los 50 NTU de acuerdo al diseño actual de la planta, con un valor máximo de 845,81 NTU el dia 12 de enero del 2015.

800.00 700.00     ) 600.00    U    T    N500.00     (    Z    E 400.00    D    I    B300.00    R    U    T 200.00

100.00 0.00 00

05

10

15

20

25

DIAS

FIGURA 3.2 Turbidez de agua en planta de tratamiento de agua potable en la bocatoma - Febrero 2015.

En cuanto a la figura 3. 2 se observa que la turbidez registrada de 11 dias de lluvia en el mes de Febrero se encuentra por arriba de los 50 NTU, llegando a un valor máximo de 715,49 el dia 23 de Febrero del 2015. 78

30

900.00 800.00     ) 700.00    U    T 600.00    N     (    Z 500.00    E    D400.00    I    B    R 300.00    U    T 200.00 100.00 0.00 00

05

10

15

20

25

30

DIAS

FIGURA 3.3 Turbidez de agua en planta de tratamiento de agua potable en la bocatoma - Marzo 2015.

En relación a la medida de la turbidez del agua en la bocatoma, durante el mes de Marzo del 2015, la figura 3.3 nos muestra que en 15 días de lluvia a excedido los 50 NTU. El día 3 de Marzo del 2015 se obtuvo el valor máximo de 763,43 NTU.

900.00 800.00     )    U    T    N     (    Z    E    D    I    B    R    U    T

700.00 600.00 500.00 400.00 300.00 200.00 100.00 0.00 00

05

10

15

20

25

30

DIAS

FIGURA 3.4 Turbidez de agua en planta de tratamiento de agua potable en la bocatoma - Abril 2015.

Se representa mediante la figura 3.4 que la turbidez de 12 días de lluvia excede los 50 NTU con un valor máximo de 831,59 NTU ocurrido el día 24 de Abril del 2015.

79

18.00 16.00 14.00

    )    U12.00    T    N     (    Z 10.00    E    D 8.00    I    B    R 6.00    U    T

4.00 2.00 0.00

00

05

10

15

20

25

30

35

DIAS

FIGURA 3.5 Turbidez de agua en planta de tratamiento de agua potable en la bocatoma - Mayo 2015.

 A diferencia de los meses con lluvia, en el mes de Mayo del 2015 se observa una considerable disminución de la turbidez que no llega a superar los 50 NTU, que permite tratar la planta actual, según se muestra la f igura 3.5.

12.00 10.00     )    U 8.00    T    N     (    Z    E 6.00    D    I    B    R    U 4.00    T

2.00 0.00 00

05

10

15

20

25

30

DIAS

FIGURA 3.6 Turbidez de agua en planta de tratamiento de agua potable en la bocatoma - Junio 2015.

Durante el mes de Junio ningún valor de turbidez supera los 50 NTU tal y como se observa en la figura 3.6.

80

35

2. CAUDAL 100.00 90.00 80.00     )    S     /    L     (    L    A    D    U    A    C

70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0

5

10

15

20

25

30

35

DIAS

FIGURA 3.7 Caudal en la entrada a la planta de tratamiento de agua potable Enero 2015.

En la figura 3.7 se muestra un caudal mínimo de 31,18 L/s, ocurrido el dia 30 de Enero del 2015 y un caudal máximo de 91 L/s ocurrido el dia 9 de Enero del 2015.

100.00 90.00 80.00     )    S     /    L     (    L    A    D    U    A    C

70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0

5

10

15

20

25

30

DIAS

FIGURA 3.8 Caudal en la entrada a la planta de tratamiento de agua potable Febrero 2015.

Se presenta en la figura 3.8 un caudal mínimo de 28,57 L/s y un caudal máximo de 90,43 L/s, ocurridos el dia 21 y 8 de Febrero del 2015, respectivamente.

81

100.00 90.00 80.00     ) 70.00    S     /    L 60.00     (    L    A 50.00    D    U 40.00    A    C 30.00 20.00 10.00 0.00 0

5

10

15

20

25

30

35

DIAS

FIGURA 3.9 Caudal en la entrada a la planta de tratamiento de agua potable Marzo 2015.

En el mes de Marzo se observa un caudal mínimo de 34,74 L/s producido el 31 de Marzo del 2015 y un caudal máximo de 90,60 L/s producido el 17 de Marzo del 2015.

100.00 90.00 80.00 70.00

    )    S     /    L 60.00     (    L    A 50.00    D    U 40.00    A    C

30.00 20.00 10.00 0.00 0

5

10

15

20

25

30

35

DIAS

FIGURA 3.10 Caudal en la entrada a la planta de tratamiento de agua potable Abril 2015.

En la figura 3.10 se observa un caudal mínimo de 20,79 L/s y un caudal máximo de 91L/s, establecidos los dias 20 y 23 de Abril del 2015, respectivamente.

82

60.00 50.00     ) 40.00    S     /    L     (    L    A30.00    D    U    A    C 20.00

10.00 0.00 0

5

10

15

20

25

30

35

DIAS

FIGURA 3.11 Caudal en la entrada a la planta de tratamiento de agua potable Mayo 2015.

Los caudales disminuyeron considerablemente en el mes de mayo, con un caudal minimo de 26,73 L/s el día 22 de mayo del 2015 y un caudal máximo de 50 L/s, el dia 7 de Mayo del 2015.

50.00 45.00 40.00 35.00

    )    S     / 30.00    L     (    L    A25.00    D    U20.00    A    C

15.00 10.00 5.00 0.00 0

5

10

15

20

25

30

DIAS

FIGURA 3.12 Caudal en la entrada a la planta de tratamiento de agua potable Junio 2015.

La figura 3.12 nos muestra un caudal mínimo de 19,09 L/s producido el dia 10 de Junio del 2015 y un caudal máximo de 43,91 L/s producido el dia 20 de Junio del 2015.

83

35

3. TEMPERATURA DEL AGUA EN LA BOCATOMA 16.80 16.60    °    C 16.40    A    R    U16.20    T    A    R    E 16.00    P    M    E 15.80    T

15.60 15.40 ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

MESES

FIGURA 3.13 Histograma temperatura promedio en la entrada a la planta de tratamiento de agua potable Enero-Junio 2015.

Se presenta en la figura 3.13 las temperaturas promedio de cada mes, durante los 6 primeros meses del año 2015 con un valor promedio de 16,44 °C.

4. PH EN LA SALIDA DE LA PLANTA 8.00 7.00 6.00 5.00    H4.00    p

3.00 2.00 1.00 0.00 ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

MESES pH promedios

pH Máximo

pH Mínimo

FIGURA 3.14 Histograma pH promedio de agua tratada, Enero - Junio 2015

La figura 3.14 nos muestra valores mensuales máximos, mínimos y promedios de pH, con un valor máximo de 7,42 en el mes de Enero y valor mínimo de 5,58 en el mes de Mayo.

84

5. CONDUCTIVIDAD EN LA SALIDAD DE LA PLANTA

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

FIGURA 3.15 Histograma conductividad promedio del agua tratada, Enero - Junio 2015

Los valores promedio de conductividad de los 6 primeros meses del año 2015, se presentan en la figura 3.15, con un valor máximo de 203,33 µS/cm en el mes de Junio del 2015 y un valor mínimo de 61,81 µS/cm en el mes de Abril del 2015.

6. TURBIDEZ EN LA SALIDA DE LA PLANTA 5.00     ) 4.00    U    T    N     (    Z 3.00    E    D    I 2.00    B    R    U1.00    T

0.00 ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

MESES

FIGURA 3.16 Turbidez promedio de agua tratada en la salida de la planta EneroJunio 2015.

Los promedios de turbidez reportada de Enero a Junio del 2015, son menores a 5 NTU, establecidos como límite máximo permisible. 85

7. CLORO RESIDUAL EN LA SALIDA DE LA PLANTA 1.2 0.96

1

0.92

0.88

 .    s    a     d    a    z 0.8    i     l    a    n    a    s 0.6    a    r    t    s    e    u    m0.4    e     d    %

1

0.95

0.89

0.2 0 ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

MESES

FIGURA. 3.17 Porcentaje de muestra de agua que contienen cloro residual ≥ 0.5 ppm Enero-Junio 2015

En la figura 3.17 se observa los porcentajes mensuales de las muestras que contienen cloro residual mayor a 0,5 ppm.

b. PARÁMETROS DE DISEÑO DEL DESARENADOR 3.1.1 Condiciones de operación. El desarenador opera con las siguientes condiciones: -

Opera a presión atmosférica (1atm), está abierto al medio.

-

La temperatura a tratar será de 16,4 °C.

-

La densidad del lodo es 2,65 g/cm3

86

3.1.2 Calculo de las dimensiones del tanque: a) Datos: 

Caudal de diseño. Por cuestión de diseño y de acuerdo a las gráficas de caudales diarios, observamos que la tendencia es menor a 91 l/s, y no sobrepasa a este, por lo que tomaremos 100 l/s como base de cálculo para el desarenador.

 = 100 / = 0,1 / 

Densidad relativa del lodo.

 = 216  …peso sin muestra  = 1740 …peso total con la muestra  =  −  peso de la muestra  =1740−216  = 1524  …

 = 317  … volumen del lodo  = 1000 − 317 …volumen del agua clara= peso del agua  = 683  =  = 683  (Densidad del agua=1g/cm3)  =  −  …peso del lodo  = 1524  − 683   = 841  Densidad del lodo=  / =841/317  = 2,65 /3 87

1 = 1

TABLA 3.3. Resumen de densidades

Fecha (2015)

07/01

08/01

09/01

13/02

14/02

03/03

04/03

Promedio

2,40

2,73

2,80

2,65

2,43

2,75

2,80

2,65

Densidad (g/cm3)

FUENTE: Elaboración propia



   = 2,65 /3  = 0,02 = 0,2  Diámetro de la partícula.

b) Calculo de la velocidad de flujo “v” en el tanque:

 = √  (⁄) Ver tabla 5 para identificar a en función del diámetro de la partícula.

0,20mm

44

=44∗0,20  = 20 /  = 0,20 / c) Calculo de la velocidad de caída “w”: Según tabla de Arkhangelski Ver tabla 6 para el cálculo de w según el diámetro de la partí cula.

 = 0,20 

1 = 2,1 60/

 = 2,160/  = 0,0216 /

88

Usando nomograma Stokes y Sellerio Ver figura 9 para el cálculo de w según el diámetro de la partícula según STOKES.

 = 0,20 

 = 4 /

 = 0,04 /  Ver figura 9 para el cálculo de w según el diámetro de la partícula según SELLERIO.

 = 0,20 

 = 2 /

 = 0,02 /  Usando la fórmula de Owens.

 =  ( − 1) Ver tabla 7 para el valor de k según el diámetro de la partícula para OWENS.

=8,25  = 8,25 0,00020(2,65−1)  = 0,15 / Según la fórmula de Scotti- Foglieni.

=3,8√  +8,3  = 3,80,0002 + 8,3(0,0002)  = 0,055 /

89

TABLA 3.4 Resumen de la velocidad de caída según los diferentes métodos

w

m/s

1

0,0216

2

0,0400

3

0,0200

4

0,1500

5

0,0550

FUENTE: Elaboración propia

Promedio W= 0,05732 m/s d) Calculo de la dimensiones del tanque.

Fig.11. Ancho, largo y altura del desarenador

d.1 Ancho del desarenador (b).

  = ℎ Suponiendo una altura (h) de 1,9 m

0,1  = 1,90,2 =0,263 d.2 Longitud del desarenador (L).

 = ℎ  90

0,2  = 1,9 0,0573  = 6,631  d.3 Tiempo de sedimentación (t).

 = ℎ 1,9  = 0,0573  = 33,16  d.4 Volumen de agua conducido en ese tiempo (t).

V = Qt V = 0,1x33,16 V = 3,31 m3 d.5 Verificación de la capacidad del tanque (t).

V = bhL V = 0,263x1,9x6,631 V = 3,31 m3 e) Calculo de la longitud de transición.

 −   = 212,5  = 1,9−0,263 212,5 = 3,7 2

91

f) Calculo de la longitud del vertedero al final (gresta). Velocidad puede llegar a v = 1 m/s, esta velocidad pone un límite al valor máximo de la carga h sobre el vertedero, el cual es de 0,25 m Para un h = 0,20 m, C = 2 (para un perfil Creager) ó C = 1,84 (cresta aguda),

 =  ℎ  =

0,1 2(0,20)

 = 0.60  g) Cálculo del ángulo central α y el radio r con que se traza la longitud del vertedero. 

C a l c u

Fig. 12. Esquema del tanque desarenador .

 = 180   = 1−  = 180(0,6) =131 1− (0,263) 92

Por tanteo, calculamos α : TABLA 3.5: Calculo de α por tanteo α 

valor

65°

112,6

60°

120

54°

131

FUENTE: Elaboración propia

α = 54° 

Calculo de R.

 = 180  b  = 1−α 0,263 = 0,6 4   = 1−54 h) Cálculo de la longitud de la proyección longitudinal del

().  =   = 0,64xsen(54) = 0,5 2 

vertedero

i) Cálculo de la longitud promedio (̅)

 ̅ = + 2

̅ = (0,60 + 0,52)/ 2 ̅ = 0,5 6m  j) Cálculo de la longitud total del tanque desarenador (Lt).

 =  +  + ̅  = 6,631 + 3,72 + 0,56  = 10,9m 93

k) Cálculos complementarios. 

Cálculo de la caída del fondo

∆=  =   −  ∆=(10,9−3,72) x 0,02 ∆ = 0,14m 

Cálculo de la profundidad del desarenador frente a la compuerta de lavado.

=ℎ+∆ =1,9+0,14  = 2,04 

Cálculo de la altura de cresta del vertedero con respecto al fondo.

ℎ =−0,25 ℎ = 2,04 − 0,25 = 1,79 m 

Cálculo de las dimensiones de la compuerta de lavado

 =   2ℎ   =Q/  2ℎ   = 0,1/0,6 2(9,81)(2,04)   = 0,03m2 Suponiendo una compuerta cuadrada de lado l, el área será  

   = / 94

=

=0,2 

Cálculo de la velocidad de salida

La velocidad de salida por la compuerta,debe ser de 3 a 5 ⁄ ,para el concreto el limite erosivo es de 6 m/s.  =    0,1  = 0,03  = 3,33 m/s

95

CAPITULO IV: DISCUSION  Actualmente la planta de tratamiento San Rafael cuenta con un caudal de diseño de 50 L/s y puede tratar turbidez menores a 50 NTU, sin embargo en los meses de enero, febrero, marzo y abril que empieza la temporada de lluvia, sufre una elevación de turbidez que sobrepasa los 500 NTU y que no puede ser tratada por la planta actual, desviando el agua y por tanto desabasteciendo de agua a la población en esos días. Mediante el desarrollo de este proyecto se determinó la necesidad de diseñar un desarenador para disminuir la turbidez y retener lodos, reduciendo el caudal para abastecer uniformemente a la planta.

De los resultados obtenidos del análisis de agua cruda que realizó la Entidad Prestadora de Servicio de Saneamiento de Lambayeque S.A. el 23 de febrero del 2014, se puede establecer que el agua de las 3 captaciones posee contaminación microbiológica, debido a la presencia de contaminación antropogénica y de animales que existen en las zonas. Esta puede generar rechazo de los consumidores y problemas de salud provocados por virus,

96

parásitos y algunas bacterias causantes de enfermedades diarreicas agudas que perjudiquen a la población.

Los resultados del análisis microbiológico de agua tratada, en un día operativo de la planta actual, realizado en mayo 2014 por la empresa EPSEL S.A, en las redes de distribución, nos indican que ha pasado un tratamiento adecuado que elimina por completo la contaminación por coliformes (este análisis no se hace con frecuencia como indica la normativa).

Los valores de pH, conductividad, turbidez y cloro residual nos dan una referencia sobre el agua tratada en la planta actual, los días que opera durante los primeros 6 meses del año 2015. Estos parámetros son de vital importancia ya que van hacer comparados con la normativa, para ser declarado de calidad potable. Con esto se establece que la planta trabaja eficientemente en días que no llueve.

De acuerdo a los análisis de agua cruda, se puede observar que el valor de la turbidez se incrementó considerablemente en los meses Enero, Febrero, Marzo y Abril del 2015 con un valor máximo de 845,81 NTU en el mes de Enero y un valor mínimo de 92,33 NTU en el mes de Abril, debido a la presencia de lluvias que arrastra con mayor cantidad los contaminantes externos como arcilla, hojas, troncos, desechos humanos, contaminación de animales y agricultura.

97

El análisis de los caudales del agua cruda, en épocas de lluvia, que ingresó a la planta nos indica que se obtuvo un caudal máximo de 91 L/s en el mes de Enero y un caudal mínimo de 60,41 L/s en el mes de Febrero, principalmente por la presencia de lodo en el agua por efecto de las lluvias que incrementa el caudal. Se registra una temperatura promedio de 16,4°C, valor que se da debido a la temporada; el clima semi-seco y templado de la ciudad y al constante cambio climático que vivimos actualmente. Es importante tener una temperatura adecuada que facilite los distintos procesos de la planta y retarda o acelera la actividad biológica. En el desarenador es determinante ya que influye en la dosificación óptima del polielectrolito sugerido, que se realiza mediante una prueba de jarras a la temperatura establecida y la viscosidad del agua, mejorando el control del proceso.

Se estableció un caudal de diseño superior al caudal máximo obtenido en los ensayos realizados, ya que se requiere una tolerancia para que no sobrepase los volúmenes que puede generarse en días de lluvia no predecibles.

Se procedió a dimensionar el desarenador teniendo en cuenta un caudal de 100 L/s, una densidad de lodo de 2,65 g/cm que fue determinada durante varios días en diferentes meses, debido al constante cambio generado por las lluvias y un diámetro de partícula de 0,02 mm tomado como una referencia mínima que se establece en los criterios de diseño, obteniendo una velocidad de flujo mediante formula de Camp de 0,2 m/s, que es menor a 1m/s correspondiente a un desarenador de baja velocidad, una velocidad promedio de sedimentación de 0,0573 m/s que se obtiene mediante el uso de la tabla de 98

 Arkhangelski, usando el monograma de Stokes y Sellerio, la fórmula de Owens y la formula de Scotti  –  Foglieni y un tiempo de sedimentación de 33,16. El desarenador diseñado tiene una altura de 1,9m, un ancho de 0,263 m y una longitud total de 10,9 m. Con el desarenador se espera reducir en un 80  – 90% la turbidez, esta eficiencia de remoción proviene de datos prácticos y ya establecidos para el criterio de diseño de desarenadores.

99

CAPITULO V: CONCLUSIONES 1. Se concluye que la planta de tratamiento de San Rafael es eficiente en épocas que no llueve, ya que cumple con los parámetros organolépticos y reduce en su totalidad los coliformes que se presentan en el agua cruda a la entrada de la planta llevándolos a un valor de cero, cumpliendo con el Reglamento de Calidad de Agua para Consumo Humano. Sin embargo en épocas de lluvia la planta no puede tratar turbidez alta. 2. El desarenador propuesto en la presente investigación se ha diseñado para un caudal óptimo de 100 L/s, que nos permita la remoción de partículas suspendidas de diámetro mayores a 0,2 mm. El equipo diseñado es uno de flujo continuo, lavado intermitente, baja velocidad, hidráulicamente más eficiente, más económico (costo operacional, energía, mantenimiento y construcción), con una altura de 1,9 m; un ancho de 0,263 m, y una longitud

100

total de 10,9 m; que abastecerá a la actual planta de tratamiento, con un agua cruda de baja turbidez. 3. Se estima una eficiencia de remoción de 80  – 90% de turbidez, en los días de lluvia, ya que el desarenador fue diseñado para solucionar el problema que se presenta durante estas épocas.

101

CAPITULO VI: RECOMENDACIONES 1. Instalar un equipo desarenador para el pretratamiento del agua cruda durante la épocas de lluvia, detallado en las conclusiones, punto 2, pág.97. 2. Para aumentar la eficiencia se recomienda la instalación de un dosificador para el floculante aniónico. 3. Hacer las canalizaciones necesarias para la protección de las fuentes de agua de las quebradas de Pachachaca, Quebrada Honda y Angurra, que abastecen a la Planta de Tratamiento San Rafael  – Cutervo. 4. Medir el pH óptimo para una mejor eficiencia del polímero. 5. Hacer de conocimiento a las autoridades competentes sobres la importancia de la etapa de pretratamiento y sus beneficios socioeconómicos. 6. Es necesario la instalación de una cámara de contacto para mejorar la eficiencia de la dosificación y tiempo de contacto del desinfectante.

102

7. Implementación de un Laboratorio de Análisis microbiológico, físico y químico para tener un control estricto de todos los parámetros exigidos y pruebas de dosificación óptimas. 8. Existen grandes deficiencias en el diseño, que ocasionan un espacio muerto considerable en el primer tramo del proceso de floculación, por lo tanto los tiempos de retención son muy bajos y la eficiencia de la unidad de floculación es muy baja, se recomienda desviar el flujo de entrada para un mejor contacto con reactivos. (ver Fig. A13 – Anexo) 9. Actualmente el reactivo químico coagulante no se aplica en el área de mayor turbulencia, por lo tanto no se asegura una mezcla homogénea e instantánea del coagulante con la masa de agua, en consecuencia la eficiencia de remoción de turbiedad y color de la planta es deficiente. Por lo tanto es recomendable, cambiar el lugar de dosificación al lugar de mayor turbulencia.

103

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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USA: Fundación

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Accedido

06/11/2014.

3. Oblitas. L. Servicios de Agua potable y Saneamiento en el Perú: Beneficios, potenciales y determinantes del éxito. Comisión Económica para América Latina y el Caribe  – ONU. Chile. Octubre, 2010

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http://www.rpp.com.pe/2013-04-09-el-66-6-de-peruanos-consume-agua-demala-calidad-noticia_583932.html. Accedido 05/11/2014.

5. Ministerio de Agricultura, Autoridad Nacional del Agua. (en internet). Lima, Perú. 2009, Ley de Recursos Hídricos. Disponible en: http://www.ana. gob.pe/media/533045/reglamento%20lrh%20-20n%C2%BA%2029338.pdf.  Accedido 26/10/2014

6. Ministerio de Salud, Dirección General de Salud Ambiental. Reglamento de la Calidad de Agua para consumo humano. Lima, Perú. 2011 Disponible en:

http://www.digesa.minsa.gob.pe/publicaciones/descargas/reglamento_

calidad_agua.pdf. Accedido 27/10/2014.

7. Instituto Nacional de Estadística e Informática. Censos Nacionales 2007, XI de Población y VI de Vivienda, Sistema de Consulta de Principales Indicadores Demográficos, Sociales y Económicos   Lima Perú. 2007 .

Disponible en: http://censos.inei.gob.pe/Censos2007/IDSE/. 

Accedido

30/06/2015.

8. Piedra, A. Estudio de prefactibilidad para instalar una planta de tratamiento de aguas residuales en el distrito de Cutervo  –  Cajamarca. Universidad Santo Toribio de Mogrovejo, Chiclayo, Perú. Junio, 2015. Accedido 30/06/2015.

105

9. Ríos, U. A. Situación actual de la Planta de Tratamiento de Agua para Consumo Humano “San Rafael”. Informe Nº 08 -2013/MPC/Semapa.

Cutervo, Cajamarca. 2013. Accedido 30/06/15.

10. Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento, Reglamento Nacional de Edificaciones, Lima, Perú. 2015 Disponible en http://www.vivienda. gob.pe/Direcciones/Documentos/RNE_Actualizado_Solo_Saneamiento.pdf.  Accedido 10/06/2015.

11. Organización Panamericana de la Salud, Operación y Mantenimiento de Plantas de Tratamiento de Agua, Cap 5 Hidrometría Lima, Perú. (2002) ,

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10/06/ 2015.

14. Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria, OPS. Guía para el diseño de desarenadores y sedimentadores   Lima, Perú. 2005. Disponible en ,

http://www.bvsde.paho.org/bvsatp/e/tecnoapro/documentos/agua/158espdiseno-desare.pdf. Accedido 11/06/2015. 106

15. Programa Huascarán, Ministerio de Educación, Actividad, Lima Perú, Disponible en http://www.perueduca.edu.pe/recursos/modulos/secundaria/ cta/m_agua2/a_aplica2_final.pdf. Accedido 15/06/2015.

16. Marín, A. Osés, M., Operación y Mantenimiento de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales con el proceso de lodos activados, Jalisco, México. 2013 Disponible en http://www.ceajalisco.gob.mx/publicaciones/pdf/plantas_ tratam_tomo1.pdf. Accedido 15/06/2015.

17. Autoridad Nacional del Agua, Manual: Criterios de diseños de obras hidráulicas para la formulación de proyectos hidráulicos multisectoriales y de

afianzamiento

hídrico,

Lima,

Perú.

2010.

Disponible

en

http://www.ana.gob.pe/media/389716/manual-dise%C3%B1os-1.pdf.  Accedido 15/06/2015.

18. Universidad de Oriente, Proyecto de Tesis: Propuesta de diseño de planta de tratamiento de aguas residuales en la cuidad de Jocoro, departamento de Morazán, Capitulo VII Presupuesto y Manual de Mantenimiento, Morazan, México, Disponible en http://www.univo.edu.sv:8081/tesis/021233/ 021233_Cap7.pdf. Accedido 15/06/2015.

107

ANEXO

108

Fig.A1 Ensuciamiento y obstrucción de captaciones

Fig.A2 Desvío del agua en la entrada a la Planta San Rafael

Fig.A3 Captación de Angurra

109

Fig.A4 Captación de Pachachaca

Fig.A5 Captación de Quebrada Honda

Fig.A6 Contaminación fecal

110

Fig.A7 Agricultura (Curso del agua)

Fig.A8 Coagulación

Fig.A9 Floculación

111

Fig.A10 Sedimentación

Fig.A10 Filtración

Fig.A11 Desinfección (1500m3) 112

Fig. A12 Aplicación de reactivo coagulante en área sin turbulencia

Fig. A13 Espacio Muerto considerable en el primer tramo del Floculador.

Fig. A14 Medición de Caudal

113

Fig. A15. Equipos de medición marca HACH

114

MARCO LEGAL

Tabla A1. Fuente: Reglamento de Calidad de Agua para Consumo Humano - Decreto Supremo N° 031 - 2010 SA

115

Tabla A2.

Fuente: Reglamento de Calidad de Agua para Consumo Humano - Decreto Supremo N° 031 - 2010 SA

116

Tabla A3. Fuente: Reglamento de Calidad de Agua para Consumo Humano - Decreto Supremo N° 031 - 2010 SA

117

Tabla A4

Fuente: Reglamento de Calidad de Agua para Consumo Humano - Decreto Supremo N° 031 - 2010 SA

118

Tabla A5. Fuente: Reglamento de Calidad de Agua para Consumo Humano - Decreto Supremo N° 031 - 2010 SA

119

Fig.A15 Resultados de análisis de muestras muestras de agua – Cutervo Fuente: ENTIDAD PRESTADORA DE SERVICIOS DE SANEAMIENTO DE LAMBAYEQUE S.A.

120

Fig.A16 Resultados de análisis microbiológicos – Cutervo Fuente: ENTIDAD PRESTADORA DE SERVICIOS DE SANEAMIENTO DE LAMBAYEQUE S.A.

121

Fig.A17 Resultados de ensayos ensayos fisicoquímicos y microbiológicos – Cutervo Fuente: ENTIDAD PRESTADORA DE SERVICIOS DE SANEAMIENTO DE LAMBAYEQUE S.A.

122

Tabla A.6 Parámetros analizados en la salida – Enero 2015

SISTEMA "SAN RAFAEL " ENERO - 2015 FECHA

HORA

Turbiedad

Valor de

(NTU)

pH

Cloro Residual redes (µs /cm) (mg /L) C.E

T °C

01/01/15

-

-

-

-

-

-

02/01/15

08:10:00

4.30

7.13

187.00

0.30

15.00

03/01/15

08:15:00

1.68

6.99

206.00

0.50

15.00

04/01/15

08:15:00

3.60

7.42

157.70

0.60

18.00

05/01/15

08:05:00

3.68

7.22

157.70

0.50

16.00

06/01/15

08:10:00

2.72

7.12

182.70

0.60

15.00

07/01/15

-

-

-

-

-

-

08/01/15

-

-

-

-

-

-

09/01/15

-

-

-

-

-

-

10/01/15

08:05:00

2.20

7.41

172.90

0.40

17.00

11/01/15

08:05:00

3.43

7.27

164.20

0.62

16.00

12/01/15

-

-

-

-

-

-

13/01/15

-

-

-

-

-

-

14/01/15

-

-

-

-

-

-

15/01/15

-

-

-

-

-

-

16/01/15

08:05:00

1.53

7.08

190.20

0.40

15.00

17/01/15

08:05:00

1.52

7.05

187.60

0.50

18.00

18/01/15

08:10:00

1.94

7.42

217.20

0.60

16.00

19/01/15

-

-

-

-

-

-

20/01/15

-

-

-

-

-

-

21/01/15

08:15:00

4.35

6.99

134.60

0.60

18.00

22/01/15

08:05:00

4.14

7.05

145.60

0.50

16.00

23/01/15

08:05:00

2.17

7.12

165.50

0.50

15.00

24/01/15

-

-

-

-

-

-

25/01/15

-

-

-

-

-

-

26/01/15

08:05:00

0.96

7.00

194.30

0.50

17.00

27/01/15

08:05:00

1.69

7.20

171.60

0.50

17.00

28/01/15

08:05:00

1.67

7.20

191.20

0.40

18.00

29/01/15

08:05:00

3.80

7.12

205.90

0.50

15.00

30/01/15

08:05:00

1.93

7.14

181.10

0.50

17.00

31/01/15

08:10:00

1.46

6.95

186.50

0.60

16.00

2.57

7.15

178.92

0.51

16.32

PROMEDIO MENSUAL

123

Tabla A.7 Parámetros analizados en la salida – Febrero 2015

SISTEMA "SAN RAFAEL " FEBRERO - 2015 FECHA

HORA

TURBIEDAD

valor de

C.E

Cloro Residual

(NTU)

pH

(µs /cm)

redes (mg /L)

T °C

01/02/15

-

-

-

-

-

-

02/02/15

08:15:00

3.60

7.30

160.45

0.40

15.00

03/02/15

08:10:00

2.19

7.14

203.80

0.90

16.00

04/02/15

08:15:00

2.92

7.22

243.00

0.71

15.80

05/02/15

08:05:00

1.24

7.33

206.70

0.80

17.70

06/02/15

08:05:00

1.50

7.20

229.00

0.56

17.30

07/02/15

08:05:00

0.96

7.30

216.00

0.40

16.40

08/02/15

-

-

-

-

-

-

09/02/15

08:05:00

2.52

7.17

149.90

0.78

15.70

10/02/15

-

-

-

-

-

-

11/02/15

08:05:00

2.64

7.22

183.80

0.90

15.60

12/02/15

08:05:00

1.99

7.21

175.60

0.70

15.70

13/02/15

-

-

-

-

-

-

14/02/15

-

-

-

-

-

-

15/02/15

-

-

-

-

-

-

16/02/15

08:05:00

1.82

7.12

183.60

1.05

16.10

17/02/15

08:05:00

7.77

7.13

142.00

0.90

16.20

18/02/15

-

-

-

-

-

-

19/02/15

-

-

-

-

-

-

20/02/15

08:05:00

4.09

7.09

288.00

0.80

17.40

21/02/15

08:05:00

6.42

7.12

135.00

0.50

16.70

22/02/15

08:05:00

4.45

7.15

181.60

0.80

16.80

23/02/15

-

-

-

-

-

-

24/02/15

-

-

-

-

-

-

25/02/15

-

-

-

-

-

-

26/02/15

-

-

-

-

-

-

27/02/15

08:05:00

5.32

7.05

139.30

0.70

17.40

28/02/15

08:05:00

2.66

7.03

147.40

0.40

17.20

3.26

7.17

186.57

0.71

16.44

PROMEDIO MENSUAL

124

Tabla A.8 Parámetros analizados en la salida – Marzo 2015

SISTEMA "SAN RAFAEL " MARZO - 2015 FECHA

HORA

TURBIEDAD

valor de

C.E

Cloro Residual

(NTU)

pH

(µs /cm)

redes (mg /L)

T °C

01/03/15

-

-

-

-

-

-

02/03/15

-

-

-

-

-

-

03/03/15

-

-

-

-

-

-

04/03/15

-

-

-

-

-

-

05/03/15

08:05:00

3.76

7.06

140.40

0.75

16.30

06/03/15

08:05:00

7.00

7.03

14.05

0.80

16.50

07/03/15

08:05:00

6.00

7.07

88.10

0.60

16.30

08/03/15

08:05:00

6.09

7.10

129.10

0.70

14.60

09/03/15

08:05:00

3.83

7.00

131.20

0.60

15.30

10/03/15

08:05:00

5.65

7.15

23.90

0.30

14.80

11/03/15

08:05:00

6.65

7.15

12.50

0.40

14.90

12/03/15

08:05:00

5.00

7.05

89.90

0.40

14.01

13/03/15

08:05:00

4.56

7.06

127.50

1.30

16.30

14/03/15

08:05:00

2.18

7.03

24.00

0.60

16.80

15/03/15

08:05:00

3.39

7.13

140.40

0.50

16.10

16/03/15

-

-

-

-

-

-

17/03/15

-

-

-

-

-

-

18/03/15

-

-

-

-

-

-

19/03/15

-

-

-

-

-

-

20/03/15

-

-

-

-

-

-

21/03/15

-

-

-

-

-

-

22/03/15

08:05:00

6.00

7.05

106.20

0.40

16.40

23/03/15

08:05:00

5.90

7.04

101.10

0.40

16.90

24/03/15

-

-

-

-

-

-

25/03/15

-

-

-

-

-

-

26/03/15

08:05:00

6.00

7.06

68.60

0.53

15.60

27/03/15

08:05:00

7.00

6.93

33.90

0.90

15.70

28/03/15

08:05:00

5.69

6.95

20.07

0.70

16.20

29/03/15

08:05:00

5.60

7.09

115.10

0.40

17.00

30/03/15

08:05:00

5.11

7.04

113.80

0.62

15.30

31/03/15

08:05:00

3.74

6.93

19.65

0.80

16.10

5.22

7.05

78.92

0.62

15.85

PROMEDIO MENSUAL

125

Tabla A.9 Parámetros analizados en la salida – Abril 2015

SISTEMA "SAN RAFAEL " ABRIL - 2015 FECHA

HORA

TURBIEDAD valor de

C.E

Cloro Residual

(NTU)

pH

(µs /cm)

redes (mg /L)

T °C

01/04/15

08:05:00

4.50

6.94

27.90

1.20

17.00

02/04/15

08:05:00

4.71

6.89

33.40

0.77

15.30

03/04/15

-

-

-

-

-

-

04/04/15

-

-

-

-

-

-

05/04/15

-

-

-

-

-

-

06/04/15

-

-

-

-

-

-

07/04/15

-

-

-

-

-

-

08/04/15

08:05:00

3.06

6.90

46.20

0.90

16.01

09/04/15

08:05:00

3.95

6.89

50.20

0.90

16.50

10/04/15

08:05:00

3.08

6.87

46.50

1.21

15.70

11/04/15

08:05:00

2.89

6.84

44.70

0.30

15.60

12/04/15

08:05:00

4.20

6.93

28.20

0.62

16.20

13/04/15

08:05:00

5.00

6.70

120.10

0.60

16.90

14/04/15

08:05:00

2.32

6.85

47.90

0.90

16.00

15/04/15

08:05:00

2.37

6.80

52.00

0.70

16.20

16/04/15

08:05:00

2.20

6.79

50.60

0.70

16.30

17/04/15

08:05:00

3.51

6.89

45.00

0.75

16.60

18/04/15

08:05:00

4.56

6.95

34.70

1.00

16.50

19/04/15

08:05:00

3.90

6.73

90.60

1.00

16.90

20/04/15

08:05:00

4.42

6.96

201.00

0.90

16.70

21/04/15

08:05:00

2.44

6.77

45.60

0.40

17.00

22/04/15

08:05:00

3.15

6.95

201.00

1.20

15.90

23/04/15

-

-

-

-

-

-

24/04/15

-

-

-

-

-

-

25/04/15

-

-

-

-

-

-

26/04/15

08:05:00

4.12

6.77

97.50

1.10

16.80

27/04/15

-

-

-

-

-

-

28/04/15

08:05:00

3.60

6.76

133.80

1.00

15.70

29/04/15

08:05:00

5.57

6.70

117.70

0.50

16.40

30/04/15

-

-

-

-

-

-

3.68

6.84

75.73

0.83

16.31

PROMEDIO MENSUAL

126

Tabla A.10 Parámetros analizados en la salida – Mayo 2015

SISTEMA "SAN RAFAEL " MAYO - 2015 FECHA

HORA

TURBIEDAD valor de

C.E

Cloro Residual

(NTU)

pH

(µs /cm)

redes (mg /L)

T °C

01/05/15 02/05/15

08:05:00

3.08

6.70

151.20

0.60

16.20

03/05/15

08:05:00

4.42

6.96

201.00

0.90

16.70

04/05/15

08:05:00

2.72

6.96

198.70

0.90

15.60

05/05/15

08:05:00

4.30

6.71

132.70

0.40

16.10

06/05/15

-

-

-

-

-

-

07/05/15

-

-

-

-

-

-

08/05/15

08:05:00

2.26

6.71

143.40

0.74

16.00

09/05/15

08:05:00

2.20

6.65

29.00

0.40

16.20

10/05/15

08:05:00

1.40

6.99

247.00

0.40

15.00

11/05/15

08:05:00

2.21

6.98

208.00

1.40

16.80

12/05/15

08:05:00

4.10

6.66

103.40

0.40

17.00

13/05/15

08:05:00

6.83

6.66

133.10

0.40

17.70

14/05/15

08:05:00

6.00

6.61

146.60

0.70

16.80

15/05/15

08:05:00

6.12

6.64

159.40

0.80

16.30

16/05/15

08:05:00

5.00

6.67

171.80

1.00

16.00

17/05/15

08:05:00

2.73

7.02

228.00

0.76

16.10

18/05/15

08:05:00

2.84

7.07

232.00

0.87

16.40

19/05/15

08:05:00

4.97

6.61

139.40

0.43

16.50

20/05/15

08:05:00

3.63

6.61

160.40

1.20

17.60

21/05/15

08:05:00

2.29

6.50

154.60

1.30

16.70

22/05/15

08:05:00

3.73

6.63

142.80

0.60

16.40

23/05/15

08:05:00

3.42

6.63

162.90

1.16

16.60

24/05/15

08:05:00

3.51

7.09

231.00

0.72

15.70

25/05/15

08:05:00

2.05

7.07

222.00

0.60

16.10

26/05/15

08:05:00

9.19

6.60

119.70

0.50

16.40

27/05/15

08:05:00

3.76

5.58

87.60

0.40

15.90

28/05/15

08:05:00

4.70

6.52

140.50

0.80

16.90

29/05/15

08:05:00

3.71

6.56

153.60

0.73

17.50

30/05/15

08:05:00

6.22

6.56

165.20

0.83

16.20

3.98

6.70

161.67

0.74

16.42

31/05/15

PROMEDIO MENSUAL

127

Tabla A.11 Parámetros analizados en la salida – Junio 2015

SISTEMA "SAN RAFAEL " JUNIO - 2015 FECHA

HORA

TURBIEDAD valor de

C.E

Cloro Residual

(NTU)

pH

(µs /cm)

redes (mg /L)

T °C

01/06/15

-

-

-

-

-

-

02/06/15

08:05:00

2.38

6.58

296.00

1.40

17.40

03/06/15

08:05:00

2.56

6.55

177.50

0.97

16.90

04/06/15

08:05:00

3.00

6.70

169.40

0.74

18.00

05/06/15

08:05:00

2.70

6.52

184.60

1.00

17.20

06/06/15

08:05:00

2.20

6.54

273.00

0.82

07/06/15

08:05:00

1.75

6.89

211.50

0.70

17.50

08/06/15

08:05:00

3.39

6.83

208.00

0.60

17.00

09/06/15

08:05:00

3.02

6.67

189.10

0.74

18.20

10/06/15

08:05:00

3.19

6.64

177.00

1.00

17.30

11/06/15

08:05:00

2.18

6.59

184.80

0.89

14.70

12/06/15

08:05:00

2.00

6.66

190.40

1.10

16.80

13/06/15

08:05:00

2.36

6.70

195.20

0.80

17.50

14/06/15

08:05:00

2.09

6.88

206.30

1.20

16.50

15/06/15

08:05:00

1.45

6.85

205.70

1.30

16.50

16/06/15

08:05:00

2.21

6.68

195.00

0.60

18.80

17/06/15

08:05:00

3.14

6.61

192.00

0.64

15.40

18/06/15

08:05:00

2.45

6.68

198.70

1.16

15.80

19/06/15

08:05:00

2.47

6.69

206.70

1.30

16.80

20/06/15

08:05:00

2.50

6.68

205.00

1.00

16.90

21/06/15

-

-

-

-

-

-

22/06/15

-

-

-

-

-

-

23/06/15

08:05:00

3.18

6.72

207.40

0.60

15.30

24/06/15

08:05:00

2.42

6.61

206.70

0.70

15.40

25/06/15

08:05:00

1.98

6.64

204.50

0.71

16.30

26/06/15

08:05:00

2.73

6.61

203.90

1.10

16.40

27/06/15

08:05:00

1.90

6.72

203.00

0.50

16.00

28/06/15

08:05:00

2.00

6.71

203.60

0.50

16.70

29/06/15

-

-

-

-

-

-

30/06/15

08:05:00

2.79

6.73

209.70

0.75

15.80

2.46

6.68

204.03

0.88

16.68

PROMEDIO MENSUAL

128