5. diseño planta de tratamiento

DICIEMBRE DE 2014

DIAGNOSTICO, ESTUDIOS Y DISEÑOS PARA LA OPTIMIZACIÓN Y/O TERMINACIÓN DE LOS SISTEMAS DE ACUEDUCTOS DE LAS VEREDAS DEL MUNICIPIO DE CHITA (BOYACÁ)

TABLA DE CONTENIDO5. DISEÑO SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE ACUEDUCTO EL RESGUARDO......................................................................................................................................3

5.1 DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO...........................................................................3

5.2 GENERALIDADES PLANTA TIPO FIME.................................................................................4

5.2.1 FILTRO GRUESO DINÁMICO (FGDi)....................................................................................4

5.2.2 FILTRO GRUESO ASCENDENTE (FGAS).............................................................................5

5.2.3 FILTRO LENTO (FLA)..............................................................................................................6

5.2.4 DESINFECCIÓN........................................................................................................................6

5.3 SISTEMA PROPUESTO...............................................................................................................7

5.4 CALCULOS HIDRAULICOS PLANTA DE TRATAMIENTO...............................................11

5.4.1 Parámetros de Diseño................................................................................................................11

5.4.2. Caudal de Diseño......................................................................................................................11

5.4.3 FILTRO GRUESO DINAMICO...............................................................................................12

5.4.3.1 Dimensionamiento..................................................................................................................12

5.4.3.2. Cámara de Aquietamiento.....................................................................................................14

5.4.3.4 Espaciamiento entre Orificios...............................................................................................15

5.4.4 FILTRO GRUESO ASCENDENTE.........................................................................................17

5.4.4.1 Dimensionamiento..................................................................................................................17

5.4.4.2 Estructura de Entrada.............................................................................................................18

5.4.4.3 Perdida de carga en el lecho limpio........................................................................................20

5.4.4.4 Cámara de Salida....................................................................................................................20

5.4.5 FILTRO LENTO.......................................................................................................................22

5.4.5.2 Dimensionamiento estructura de entrada...............................................................................23

5.4.5.3 Cámara aquietamiento............................................................................................................24

5.4.5.4 Vertedero de excesos..............................................................................................................24

5.4.5.5 Canaleta de aforo....................................................................................................................24

5.4.5.6 Características del filtro..........................................................................................................24

5.4.5.7 Características del lecho filtrante...........................................................................................24

5.4.6 SISTEMA DE DOSIFICACIÓN AUTOMÁTICO DE CLORO..............................................26

Consorcio Acueductos Chita 2014

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LISTA DE TABLAS Tabla 1. Medio Soporte...........................................................................................................4Tabla 2. Parámetros de Diseños- Recolector..........................................................................5Tabla 3. Lecho Filtrantes para filtros ascendentes.................................................................5Tabla 4. Especificaciones Grava Soporte...............................................................................6

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Ubicación Vereda Laureal………………………………………………………...3Figura 2. Sistema Propuesto……………………………………………………………..…10


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5. DISEÑO SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE ACUEDUCTO EL RESGUARDO

Figura 1. Ubicación Vereda Laureal

5.1 DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTOLa administración municipal comprometida con la salud pública de las comunidades, tiene como objetivo la formulación de los aspectos técnicos (comportamiento hidráulico, diseños hidráulicos y estructurales y presupuesto) para la optimización del Acueducto El Resguardo que suministra agua a 3200 habitantes según catastro de usuarios levantado por la comisión topográfica.

Se enfatiza que el caudal concesionado no equivale al caudal de diseño ya que este último se determina para una vida útil de 25 años y teniendo en cuenta que el proyecto será satisfacer las necesidades de toda la población según levantamiento topográfico, censo de usuarios y necesidades de la vereda.


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5.2 GENERALIDADES PLANTA TIPO FIME

5.2.1 FILTRO GRUESO DINÁMICO (FGDi)Según RAS 2010, Ficha Técnica C.Fi.3 Filtración Múltiples Etapas (FIME), se tiene los siguientes parámetros:

Velocidad de FiltraciónLa tasa de filtración de la unidad debe estar entre 2 m/h y 3 m/h. (48 a 72 m3/m2/día).

Velocidad de lavadoPara garantizar el máximo de remoción de los sólidos en el medio filtrante durante el lavado, los filtros gruesos dinámicos deben diseñarse de forma que la velocidad de lavado en esta unidad esté entre 0.15 m/s y 0.3 m/s.

Velocidad de lavado: Vl (min)= 0.15 m/s Velocidad que permite arrastrar durante el lavado el material depositado sobre el lecho de grava.

ProfundidadLa altura total de la cámara está determinada por la altura del lecho filtrante, la altura del vertedero de salida y el borde libre requerido, el cual debe tener 0.2 metros. La razón largo/ ancho será de 3:1 a 6:1, siendo recomendable para diseño una relación5:1. Normalmente la altura del filtro es de 0.70 m.

Composición de los Lechos Filtrantes

El lecho filtrante está compuesto por tres capas de grava, la capa fina se coloca en la superficie y la más gruesa en el fondo cubriendo el sistema de drenaje. La grava de fondo como la intermedia funciona como soporte. La altura del lecho filtrante es de 0.6 m.

Tabla 1. Medio Soporte

POSICIÓN DE LAUNIDAD

ESPESOR DELA CAPA (m)

TAMAÑO DE LAGRAVA

Superior 0.20 3.0-6.0Intermedio 0.20 6.0-13.0

Inferior 0.20 13.0-25.0Fuente: RAS 2010.


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Diseño de múltiples recolectoresEcuaciones de diseño de múltiples recolectores de agua

Tabla 2. Parámetros de Diseños- Recolector

Parámetro de diseño Recolector Difusor RecomendacionesRo= Área orificios/Área lateral

0.0015 –0.005 0.0015-0.005 Múltiples difusores ηR≤1.0

R1= Área orificios/Área lateral

0.3-0.5 0.4-0.8 Múltiples difusores ηR≤0.5

Rp= Área orificios/Área lateral

0.3-0.5 0.4-0.8 Múltiples difusores ηR£0.5≤

Fuente. ARBOLEDA VALENCIA, Jorge. Teoría, diseño y control de los Procesos de clarificación del agua.

5.2.2 FILTRO GRUESO ASCENDENTE (FGAS)Según RAS 2010, Ficha Técnica C.Fi.3 Filtración Múltiples Etapas (FIME), se tiene los siguientes parámetros:

Velocidad de filtraciónLa tasa de filtración de la unidad debe estar entre 0.3 m/h y 0.6 m/h.

ProfundidadLa altura del filtro se encuentra entre 1.1 y 1.5 m.

Composición Lechos FiltrantesEl lecho filtrante consiste en 5 capas de grava variando entre 1, 2 ó 3 compartimientos.

Tabla 3. Lecho Filtrantes para filtros ascendentes

TAMAÑODE LA GRAVA

ALTURA EN (M)

19-25 0.3013-19 0.20-0.306-13 0.15-0.203-6 0.15-0.20

1.6-3 0.10-0.20Soporte 0.30

Lecho Filtrante 0.60-0.90Fuente: RAS 2010


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5.2.3 FILTRO LENTO (FLA)Según RAS 2010, Ficha Técnica C.Fi.2 Filtro Lento en Arena, se tiene los siguientes parámetros:

Velocidad de filtraciónLa tasa de filtración de la unidad debe estar entre 7.0 m3/(m2.día) y 14.0 m3/(m2.día).

Altura del agua sobre el lechoLa altura del agua sobrenadante no debe de ser superior a 0.80 m.

Composición Lechos FiltrantesEl medio filtrante debe estar compuesto por un material granular, inerte, durable y limpio.Normalmente se usa arena exenta de arcilla, limo y preferiblemente libre de materia orgánica.

El tamaño efectivo recomendado para la arena es del orden de 0.35 mm a 0.55 mm, con un coeficiente de uniformidad entre 2 y 4. El espesor del lecho filtrante en arena debe estar entre 0.8 m y 1.0 m.

Medio de SoporteEl medio o capa de soporte debe estar constituido por grava. Las piedras deben ser duras y redondeadas, con un peso específico superior a 2.5, debe estar libre de limo, arena y materia orgánica. El espesor del lecho de grava puede variar de 0.20 a 0.25 m.

Tabla 4. Especificaciones Grava Soporte

CAPA TAMAÑO DE LAGRAVA (mm)

ESPESOR DEL MEDIO (M)

1 9-19 0.10-0.152 2-9 0.053 1-1.5 0.05

Fuente: RAS 2010.

5.2.4 DESINFECCIÓN Según RAS 2010. Titulo C. Ficha Técnica C.D.1 La desinfección con sales de cloro conocidas como hipocloritos sigue siendo la mejor garantía de un agua microbiológicamente apta para el consumo humano debido a su relativamente bajo costo, pero principalmente por su efecto germicida residual.La cloración puede ser empleada en los siguientes casos:a. Desinfección de las aguas.b. Control de olores y saboresc. Prevención del crecimiento de algas y microorganismos.


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Para los niveles de complejidad del sistema medio, los dispositivos de dosificación deben ser sencillos y en lo posible funcionar a gravedad.

Como el sitio de proyección de la planta se encuentra en la parte rural no cuenta con servicio de energía eléctrica continuo, por lo tanto se proyectó la utilización de un dosificador automático de pastillas cloradas.

5.3 SISTEMA PROPUESTOSegún reporte de resultados N° 0813-2014 realizados por el laboratorio SERVIQUIMICOS E.U. se indica que los parámetros Físico químicos del agua se encuentran dentro de los valores permisibles por Resolución 2115/07, mientras que los parámetros microbiológicos no cumplen la norma. Se observa presencia de microorganismos Coliformes totales y Escheriachia coli.

La turbiedad se encuentra sobre los valores permisibles según resolución 2112/07, se sugiere se adopte un sistema de tratamiento tipo fime tanto para el manejo de turbiedad como de organismos microbiológicos.

La Planta de tratamiento tipo FIME es un proceso por multi-etapas en el que consta de filtro dinámico, filtro grueso ascendente y Filtración lenta. El filtro dinámico es con el fin de retener turbiedad mínimo en un 30% - 35%

El filtro grueso sirve para remover turbiedad en un 30% - 35%, e inicia con el proceso de eliminación de coliformes y como barrera de protección al filtro lento.

La Filtración lenta junto a la desinfección elimina a en un 99% los Coliformes totales y E. coli

Para efectos de diseño las unidades de tratamiento deben ser diseñados para periodos de operación de 24 horas, siendo 2 el número mínimo de unidades en paralelo y así alternarlas cada vez que se requiera realizar mantenimiento. La continuidad en la prestación del servicio evita riesgos de contaminación en la distribución, en almacenamientos inadecuados o en la operación de la planta.

La Filtración en Múltiples Etapas (FIME), utiliza una combinación en gravas de diferentes diametros y filtración lenta en arena, siendo una solución integrada para mejorar la calidad del agua en sistemas de abastecimiento de comunidades rurales como es el caso del Acueducto El Resguardo. Este tipo se sistema de tratamiento es confiable y permite la operación por personal no calificado.

Posterior a la implementacion del filtro lento se sugiere u sistema de dosificación de cloro que garantice el cloro residual en la red de distribución.


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Reporte de Resultados análisis Fisico-químico. Fuente: Serviquimicos E.U.


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Reporte de Resultados análisis Microbiologico. Fuente: Serviquimicos E.U.


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Figura 2. Sistema Propuesto

5.4 CALCULOS HIDRAULICOS PLANTA DE TRATAMIENTO

5.4.1 Parámetros de Diseño

Para el diseño de la Planta de tratamiento se tendrá en cuenta las normas RAS-2010 Titulo C- Sistemas de Potabilización la cual determina una proyección de población a 25 años y caudal de diseño igual al QMH. Si no hay existencia de Tanque de almacenamiento y QMD cuando se proyecta Tanque de almacenamiento.

5.4.2. Caudal de Diseño (Ver Capitulo Parámetros de Diseño)

Caudal medio diario = Qmd = 5,73 l.p.sCaudal Maximo diario = QMD = 7,45 l.p.sCaudal Màximo horario = QMH = 11,93 l.p.s


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Filtro Dinámico

Desinfección

Filtro Grueso Ascendente Filtro lento



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5.4.3 FILTRO GRUESO DINÁMICO

Qmd 7,45Lt/S

Qmd0,0074

5m3/s

Velocidad de filtración vf= 3 m/h

Velocidad de lavado vl= 0,3 m/s

5.4.3.1 Dimensionamiento

Lado Corto

A partir de:

Donde:b = Lado Corto (m)Ql= Caudal de Lavado (m3/s)Vl= Velocidad de Lavado (m/s)C= coeficiente de Descarga para vertederos frontales de descarga libre

Se determina como caudal de Lavado

b= 1,27 m

Por construcción y facilidad de lavado se deja un lado de:b= 1,3 m


5.4.6 SISTEMA DE DOSIFICACIÓN AUTOMÁTICO DE CLOROPara mantener el equilibrio químico y el contenido óptimo de cloro residual en el agua, la planta FIME, cuenta con un sistema automático que dosifica la cantidad exacta de cloro sin la necesidad de supervisión permanente. El equipo cuenta con el compartimiento para almacenar las pastillas de cloro de 3” y una llave de apertura con la dosificación que requiera el agua.

Dosificador Automático


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5. diseño planta de tratamiento

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