UNIVERSIDAD NACIONAL DE DE INGENIERIA INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS
CURSO: Procesos Industriales I NOMBRE: Marroquin Salgado, Diego Arturo CODIGO: 20070147E PROFESOR: Ing. Parra Osorio, Hernán SECCION: TP-223U
2010-I
FIIS-UNI
INFORME DE LA VISITA TECNICA “ATARJEA- SEDAPAL”
INTRODUCCIÓN
Hasta la primeras décadas del siglo XX, la ciudad de Lima se Abastecía con las aguas subterráneas, localizadas en lo que hoy se denomina La atarjea. Esta zona se encuentra ubicada a orillas del río Rímac, a 6 Km de la Plaza Mayor de Lima y al pie de los cerros Santa Rosa y Quiroz, en un terreno de 120 ha.
Con el transcurrir del tiempo, este tipo de aprovechamiento de las aguas ha resultado insuficiente, haciéndose necesaria necesaria la utilización utilización de las aguas superficiales del río Rímac, construyéndose para ello las primeras instalaciones instalaciones de tratamiento de agua superficial.
Estas instalaciones han ido transformándose y ampliándose hasta convertirse en las plantas de tratamiento más grande del país. Por esto se implemento el Sistema SCADA y La Atarjea cuenta con certificaciones ISO 9001 y 14001 que aseguran los estándares de calidad de agua y la preservación del medio ambiente.
FUNDAMENTO TEORICO
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Tratamiento de agua: En ingeniería ambiental el término tratamiento de aguas es el conjunto de operaciones unitarias de tipo físico, químico o biológico cuya finalidad es la eliminación o reducción de la contaminación o las características no deseables de las aguas, bien sean naturales, de abastecimiento, de proceso o residuales —llamadas, en el caso de las urbanas, aguas negras— negras—. La finalidad de estas operaciones es obtener unas aguas con las características adecuadas al uso que se les vaya a dar, por lo que la combinación y naturaleza exacta de los procesos varía en función tanto de las propiedades de las aguas de partida como de su destino final. Debido a que las mayores exigencias en lo referente a la calidad del agua se centran en su aplicación para el consumo humano y animal estos se organizan con frecuencia en tratamientos de potabilización y tratamientos de depuración de aguas residuales, aunque ambos comparten muchas operaciones.
Tratamiento de agua potable Se denomina estación de tratamiento de agua potable (frecuentemente abreviado como ETAP) al conjunto de estructuras en las que se trata el agua de manera que se vuelva apta para el consumo humano. Existen diferentes tecnologías para potabilizar el agua, pero todas deben cumplir los mismos principios: 1. combinación de barreras múltiples (diferentes etapas del proceso de potabilización) para alcanzar bajas condiciones de riesgo, 2. tratamiento tratamie nto integrado para producir el efecto esperado, 3. tratamiento por objetivo objetivo (cada (cada etapa del tratamiento tratamiento tiene una meta específica específica relacionada con algún tipo de contaminante). 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. Además, una planta de tratamiento debe operar continuamente, aún con alguno de sus componentes en mantenimiento; por eso es necesario como mínimo dos unidades para cada proceso de la planta.
Tipos de plantas
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ETAP de tecnología convencional: incluye los procesos de coagulación, floculación, decantación (o sedimentación) y filtración.
ETAP de filtración directa: incluye los procesos de coagulación-decantación y filtración rápida, y se puede incluir el proceso de floculación.
ETAP de filtración en múltiples etapas (FIME): incluye los procesos de filtración gruesa dinámica, filtración gruesa ascendente y filtración lenta en arena.
También puede utilizarse una combinación de tecnologías, y en cada una de las tecnologías nombradas es posible contar con otros procesos que pueden ser necesarios específicamente para remover determinada determinada contaminación Tratamiento de aguas residuales El tratamiento de aguas residuales (o agua residual, doméstica o industrial, etc.), es un proceso de tratamiento de aguas que a su vez incorpora procesos físicos, químicos y biológicos, los cuales tratan y remueven contaminantes físicos, químicos y biológicos del agua efluente del uso humano. El objetivo del tratamiento es producir agua ya limpia (o efluente tratado) o reutilizable en el ambiente y un residuo sólido o fango también convenientes para los futuros propósitos o recursos. Es muy común llamarlo depuración de aguas residuales para distinguirlo del tratamiento de aguas potables. Las aguas residuales son generadas por residencias, instituciones y locales comerciales e industriales. Esto puede ser tratado dentro del sitio en el cual es generado (por ejemplo: tanques sépticos u otros medios de depuración) o recogido y llevado mediante una red de tuberías y eventualmente bombas a una planta de tratamiento municipal. Los esfuerzos para colectar y tratar las aguas residuales domésticas de la descarga están típicamente sujetos a regulaciones y estándares locales, estatales y federales (regulaciones y controles). Recursos industriales de aguas residuales, a menudo requieren procesos de tratamiento especializado. Típicamente, el tratamiento de aguas residuales es alcanzado por la separación física inicial de sólidos de la corriente de aguas domésticas o industriales, seguido por la conversión progresiva de materia biológica disuelta en una masa biológica sólida usando bacterias adecuadas, generalmente presentes en estas aguas. Una vez que la masa biológica es separada o removida, el agua tratada puede experimentar una desinfección adicional adicional mediante procesos físicos o químicos. Este efluente final puede ser descargado o reintroducidos de vuelta a un cuerpo de agua natural (corriente, río o
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bahía) u otro ambiente (terreno superficial o subsuelo) etc. Los sólidos biológicos segregados experimentan un tratamiento y neutralización adicional antes de la descarga o reutilización apropiada. Estos procesos de tratamiento son típicamente referidos a un:
Tratamiento primario (asentamiento de sólidos)
Tratamiento secundario
(tratamiento
biológico
de
sólidos
flotantes
y
sedimentados)
Tratamiento terciario (pasos adicionales como lagunas, micro filtración o desinfección)
SEDAPAL
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MATERIAS PRIMAS Y PRODUCTOS DE LA INDUSTRIA VISITADA
Agua de río:
La fuente de agua es el Río Rímac, la cual es un torrente de una montaña que nacen en la cordillera de los Andes, y que en un pequeño recorrido de 125 Km., desciende cerca de 5000 metros, está pendiente permite además entonces generar electricidad, pero en los momentos de huaycos trae consigo mucho mas turbiedad y desechos.
Cloro líquido:
El cloro líquido se obtiene gracias a la salmuera (solución de cloruro de sodio) determina la liberación del cloro en forma gaseosa. Luego el gas producido es sometido a las operaciones de enfriamiento, secado y compresión. Este gas comprimido a 2.5 Kg/cm 2 es enfriado y condensado a -20ºC en la planta de licuefacción del cloro. El cloro producido es un cloro líquido de alta pureza. El cloro utilizado por SEDAPAL es comprado líquido, y se utiliza para la etapa de precloración en los embalses reguladores donde actúa como desinfectante, en cantidad suficiente, a temperatura, volumen y tiempo de contacto adecuado lográndose reducir la presencia de bacterias
Aditivos para sedimentar:
Antes del ingreso a los decantadores se le agrega al agua dosificación dosificación de coagulantes que hacen que las partículas que están en suspensión, produciendo la turbiedad, sean reunidas formando grumos; al ser estos pesados se hace más fácil su sedimentación, con lo cual se obtiene agua de mejor calidad. Los principales aditivos para sedimentar el agua son el cloruro Férrico (FeCl 3) y el Sulfato de Aluminio (Al 2(SO4)3).
Agua potable:
El agua potable es agua "bebible" en el sentido que puede ser consumida por personas y animales sin riesgo de contraer enfermedades. Para asegurar ésta se han establecidos valores máximos y mínimos para el contenido en minerales, diferentes iones como cloruros, nitratos, nitritos, amonio, calcio, magnesio, fosfato, arsénico etc. además de los gérmenes patógenos. El pH del agua
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potable debe estar entre 6,5 y 8,5. Los controles sobre el agua potable suelen suelen ser más severos que los controles aplicados sobre las aguas minerales embotelladas. embotelladas. En la actualidad, se denomina agua potable a la tratada para su consumo humano según unos estándares de calidad determinados por las autoridades locales e internacionales.
En zonas con intensivo uso agrícola es cada vez más difícil encontrar pozos cuya agua se ajusta a las exigencias de las normativas. Especialmente los valores de nitratos y nitritos además de las concentraciones de los compuestos fitosanitarios superan a menudo el umbral de lo permitido. La razón suele ser el uso masivo de abonos minerales o la filtración de purines. El nitrógeno aplicado de esta manera que no es asimilado por las plantas es transformado por los microorganismos del suelo en nitrato y luego arrastrado por la agua de lluvia al nivel freático.
También ponen en peligro el suministro de agua potable otros contaminantes medioambientales como el derrame de derivados del petróleo, lixiviados de minas, etc.
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DESCRIPCIÓN DEL PROCESO EN LA ATARJEA.
Como el río está muy contaminado, el proceso se divide en 2:
contaminantes gruesos: Pre – Tratamiento: Se remueve los contaminantes
Rejas: Basura.
Desarenadores : Piedras, gravas.
Pre-Cloración : Bacterias en el río (quitar encima del 99%).
Luego es almacenada en estanques reguladores, desde donde se alimentan a 2 plantas de tratamiento.
A continuación detallamos detallamos el proceso proceso de Pre-tratamiento Pre-tratamiento como el de tratamiento en sí. sí.
Represamiento y Captación La primera etapa del tratamiento del agua es la captación donde se recibe el agua de rio más contaminado del Perú y que alcanza un caudal máximo de 120m3/s en épocas de verano, esta agua contiene contaminación orgánica e inorgánica, viviendas, fabricas, relaves de minerías. El agua de Rio tiene un límite de contaminación para el ingreso a la planta de tratamiento, el límite permitido es de 10000 NTU y un pH máximo de 9, en caso que no cumplan estos requerimientos el agua no ingresa para su procesamiento. procesamiento. Existen dos bocatomas, ubicadas en las márgenes izquierda y derecha del río, inmediatamente inmediatamente aguas arriba de las compuertas de sector. Las tomas están equipadas con rejillas para la separación de material flotante y de arrastre. La capacidad de captación es de 15m3/s y 20m3/s, para la margen izquierda y derecha, respectivamente.
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Captación de agua hacia las rejillas.
Paso del agua por las rejillas.
DOSIFICACION DE POLIMEROS Cuando la turbiedad es alta en periodos de "huaycos" se agrega
polímero amniótico
para aglomerar las partículas en suspensión, que permite la sedimentación en los desarenadores y estanque regulador originándose una remoción significativa de turbiedad.
Adición de Polímero Amniótico. Amniótico.
Desarenadores.
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DESARENADORES El agua captada en la margen izquierda es conducida por una tubería de 2.40 de diámetro y 700m de longitud entre la bocatoma y desarenadores. En la derecha, el agua captada pasa bajo el cauce del rio por un sifón sif ón invertido, siendo conducido a los desarenadores por una tubería de 3.0m de diámetro y 430m de longitud. En los extremos finales de los conductos existe una sección que desacelera la corriente y un canal distribuidor para repartir el agua entre las doce unidades de desarenacion que cuenta cada batería anterior a los estanques. En los desarenadores se produce una separación natural de la arena por acción de la gravedad y la disminución de la velocidad del agua, a lo largo de los 35m. En periodos de alta turbiedad, se aplican polímeros que ayudan a precipitar las partículas.
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PRECLORACION Antes que ingrese el agua al estanque regulador regulador se aplica cloro en cantidad suficiente tiempo de contacto, temperatura y volumen a tratar para los procesos de desinfeccion,oxidadción y control de olores, lográndose reducir la contaminación bacteriana. La dosificación de Cloro es de 3.8ppm a 4.0 ppm, con esto se logra una desinfección del 99%.
EMBALSES REGULADORES Las plantas de la Atarjea cuentan con dos reservorios de almacenamiento de agua pre tratada una de 500000m3 y la otra de 1200000m3, estos embalses sirven como sedimentado y como reguladores de la producción, pues en meses de lluvia permite interrumpir la captación, proporcionando a las plantas, agua más clara y menos contaminada. En los mese de sequía permite uniformizar la producción de las plantas, a pesar de la escasez del agua en el río. En estos Embalses se encuentran flotando barriles que contienen Sulfato de Cobre que se adicionan a las a aguas para impedir la formación de plantas acuáticas como algas.
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PLANTA DE TRATAMIENTO: 1. Coagulación:
Es la aplicación del coagulante y su reacción con el coloide para la formación del floc. Los coloides son elementos muy pequeños, químicamente están entre la interfase de los iones en solución y los sólidos en suspensión, una de sus propiedades es que tienen carga negativa, se repelen, son pequeñas y están eternamente suspendidas en el agua, originando turbiedad, contaminación. Tienen que ser removido con un coagulante, este reacciona con el coloide ya que con su carga positiva neutraliza la carga negativa del coloide. Al formar una masa neutra, las fuerzas de VDW unen los coloides neutralizado neutralizados s formando partículas de mayor tamaño llamados flocs (flóculos). (f lóculos).
Coagulantes: Se elige en base a Costos y eficiencia.
- Sulfato Férrico. - Ayudantes de Coagulación: polímeros - Catiónicos: CATFLOKSE - Aniónicos - No iónicos
La parte activa del coagulante es el ión metálico.
Durante la visita, se estaba agregando Sulfato Férrico, es de color pardo. La aplicación del coagulante tiene que realizarse distribuida no puntualmente, el lugar de aplicación tiene que ser uno de alta turbulencia. Acá se notaba una caída que provocaba alta turbulencia, agregándose en ese punto el coagulante, el cual se encontraba en un canal en la parte superior desde donde caía en forma de gotas continuas.
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Tanques de Sulfato Férrico.
Aplicación de coagulante.
Mezcla del coagulante.
Los flocs quedan suspendidos.
2. Decantación:
En la parte interna del decantador existe una cámara, el agua ingresa al decantador a través de una tubería que conecta el punto de coagulación con la parte central del decantador donde ingresa a la cámara. Existe un ventilador succionador conectado a esta cámara en su parte superior de tal manera que el agua que va ingresando la va succionando y durante todo el tiempo de succión no ingresa agua al decantador, sino solamente a la cámara; llega a cierto nivel donde se rompe el vacío y el agua almacenada en la cámara cámara sale impulsada violentamente violentamente e ingresa por la parte inferior del decantador a través de tuberías circulares radiales, que tienen orificios circulares. Quiere decir que el ingreso al decantador no es continuo sino intermitente, hay un llenado inicial de una cámara que funciona mediante una succión, pasan 30s, se rompe el vacío y el agua sale expulsada en 20s. Entonces el agua en la parte inferior está como un resorte, esto ocasiona que el manto de lodos vaya creciendo rápidamente con el aporte de los coagulantes y la mezcla y el contacto que hacen las pulsaciones, todo esto favorece que el agua que sale por la parte superior sea de
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mejor calidad de la que ingresa. ingresa. El flujo es ascensional, ascensional, hay tuberías tuberías con orificios perforados en la parte inferior por donde ingresa el agua, el flóculo por ser más pesado se queda en el fondo y el agua que sale tiene menos contaminación.
Los flóculos están decantando y se depositan en el fondo de la unidad. El agua por la parte superior está siendo recolectada a través de una tuberías perforadas (están completamente cubiertas por agua) para ser transportada a los filtros. En el fondo se forma un manto de lodos que va creciendo en tamaño con el aporte de los coagulantes con los coloides, estos se purgan con cierto intervalo de tiempo para evitar que este manto crezca demasiado y llegue a la superficie. En este mando de lodo, se concentra toda la contaminación (metales pesados, elementos orgánicos) de tal manera que el agua que llega a la superficie está libre de estos. El lodo se desecha por la parte inferior, donde existen válvulas que purgan automáticamente, además pueden ser reguladas, este lodo es llevado a una Planta de Tratamiento de Lodos (fuera de la Atarjea – Atarjea – 2Km). De estos lodos, se aprovecha para materiales materiales de construcción. construcción.
¿Qué
se
controla
en
los
decantadores?
-
Sistema de pulsaciones. pulsaciones.
-
Cohesión
del
manto
de
lodos.
-
Dosis de insumos químicos.
El agua cambia de características, se vuelve de baja turbiedad. Se remueve los
químicos peligrosos, por ejm. los metales pesados (coagulación – decantación).
Se observó en la superficie del decantador unas partículas suspendidas
(flóculos), los cuales eran consecuencia de la reacción del coagulante con el coloide.
Los flóculos quedan atrapados en el manto de lodos (2 m de altura). Este
manto actúa como un resorte, el tiempo del vaciado está programado para que los flocs no se rompan.
Se realiza en una sola unidad la floculación y la decantación.
Desventaja: Consumo energía eléctrica.
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Decantadores.
3.Filtración:
El agua ingresa por la parte superior. A un metro de profundidad se encuentra un medio filtrante: arena silicia (resistente al golpe-duro- y al ataque de ácidos) el cual retiene las partículas remanentes de los decantadores, además, este medio, está soportado por una loza de fondo o loza de soporte. El agua que pasa por el medio filtrante y sale por la parte inferior es el que tiene la más baja turbiedad, está libre de metales pesados, de compuestos orgánicos, y está listo para cloración.
Los poros de este medio filtrante con el tiempo se van saturando, por lo que después de cierto tiempo se tienen que lavar con agua (a contracorriente) y aire con la ayuda de compresores y bombas. Se cierra la entrada del agua, se cierra la válvula de filtración. Existen 2 válvulas: de aire y agua para lavar la arena. El lavado dura 20 minutos. Inicialmente el aire empieza a burbujear ocasionando una gran turbulencia, mueve la arena, los granos comienzan a chocar entre sí, las capas de turbiedad adheridos al grano de arena van a ser removidas y van a formar un agua altamente turbia en la parte superior, el agua que va a empezar a pasar se encarga de lavar y reemplazar esta agua turbia por agua limpia; una vez que toda el agua está cristalina culmina el lavado. Esto se hace c/36h. c/ 36h.
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A la salida, el agua posee la más baja turbiedad de toda la planta, es un agua cristalina pero posee bacterias.
Planta 1: 36 filtros ; Planta 2: 22 filtros, con profundidad de 2.50m y arena 1m.
Toberas: Es el sistema de recolección del agua filtrada, pero también sirven para el lavado. Consiste de un tubo vertical y una cabecita perforada (perforación<1mm) con ranuras verticales, espaciadas c/5mm. El tubo vertical penetra la loza de fondo. El agua filtra por las ranuras de las toberas, pero también existe una capa de 10 cm de grava que no permite el contacto de la arena con la tobera. Cuando ingresan el aire y agua para el lavado, los orificios de las toberas permiten la distribución uniforme del agua de lavado en toda la arena.
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Funcionamiento del filtro
Lavado del filtro
Agua decantada
Lecho
Expansión
filtrante
de arena
Toberas
Salida agua
Ingreso aire
filtrada
lavado
(Cerrado)
Ingreso agua de lavado
(Cerrado)
Ingreso Cámara
Ingreso
colectora
aire
agua
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Desinfección con cloro
Después de la filtración se adiciona el cloro al agua para aseguramiento de la calidad, la cantidad de cloro que se adiciona entre 1,2 y 1,5 mg/L a fin de obtener un cloro residual como protección contra posibles contaminaciones en el transporte o distribución.
Reservorios de agua potable
El agua, después de ser clorada pasa a ser almacenada en los 9 reservorios con la finalidad de regular la disponibilidad de agua potable cuando la producción es alta y/o el consumo es mínimo para ser usada cuando la producción es mínima y/o el consumo es alto. Estos reservorios poseen una capacidad de almacenamiento de 238 000 m 3 y son necesarios porque la planta está diseñada para una producción constante y uniforme.
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Sistema Automatizado
Sedapal viene implementando el sistema SCADA, para la automatización de la Planta, comprendida dentro del proceso de modernización de la empresa, de manera que pueda contar con tecnología de punta para la supervisión y operar a control remoto a través de un sistema de radio o de f ibra óptica.
Posee 3 componentes: componentes: 1) Instrumentación de de Campo: medidores medidores de: Cloro Cloro residual, turbiedad, turbiedad, nivel, nivel, caudal; hacen una medición local. 2) Red de PLC’s: A través de un transmisor la señal del instrumento llega al PLC. 3) Estación de Control: Control: formado formado por el SCADA (Servidores, (Servidores, unidades unidades de almacenamiento de la información, proyector, comunicación interna) que capta información en tiempo real y almacena información histórica.
Sistema Controlador SCADA.
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OBSERVACIONES
La bocatoma permanece abierta en los meses que se tiene un gran caudal en el río Rímac y se mantiene cerrada en los meses de poca lluvia y/o poco caudal para mantener el nivel de agua en los reservorios, los cuales sirven de emergencia de manera racionada en los meses de poco caudal.
Sedapal hace un seguimiento del río Rímac por todo su recorrido hasta su nacimiento para controlar los niveles de contaminación que sufre el agua a los largo de su cauce.
La atarjea tiene previsión en caso de desastres naturales, es por ello que los estanques reguladores reguladores se ubican de manera que no generen daños por grietas y/o fisuras hacia los interiores y exteriores de la atarjea.
OBSERVACIONES
La bocatoma permanece abierta en los meses que se tiene un gran caudal en el río Rímac y se mantiene cerrada en los meses de poca lluvia y/o poco caudal para mantener el nivel de agua en los reservorios, los cuales sirven de emergencia de manera racionada en los meses de poco caudal.
Sedapal hace un seguimiento del río Rímac por todo su recorrido hasta su nacimiento para controlar los niveles de contaminación que sufre el agua a los largo de su cauce.
La atarjea tiene previsión en caso de desastres naturales, es por ello que los estanques reguladores reguladores se ubican de manera que no generen daños por grietas y/o fisuras hacia los interiores y exteriores de la atarjea.
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RECOMENDACIONES
El agua que reencuentra en los reservorios en caso de emergencia no satisfacerla la demanda de agua, es por ello la necesidad de adquirir por parte de la atarjea una ampliación en estas estructuras.
Es necesario que exista un estricto control de calidad en cada operación del proceso de clarificación del agua, debido a que, por ser un proceso irreversible, no existe la posibilidad de volver a reprocesar el agua después de cada operación
En la etapa de la cloración , se debe tener sumo cuidado debido a que se debe manejar esto con mucha precaución , por ejemplo :cuando estuvimos en la atajea , sucedió que se había acabado el cloro.
Tener constante constant e actualización de métodos y medidas de seguridad debido a que el agua está llegando cada vez más contaminada, lo cual requiere una mejora de tratamiento.
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