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ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA DOS.

KERLY LEONARDO TELLEZ

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

FACULTAD DE ESTUDIOS A DISTANCIA FAEDIS.

INGENIERIA CIVIL

NOVENO SEMESTRE.

BOGOT D.C.

2015.

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ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA DOS

PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA.

PRESENTADO POR:

KERLY LEONARDO TELLEZ

CODIGO: D7301602

PRESENTADO A:

ING. ALVA ORTIZ

TUTOR.

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

FACULTAD DE ESTUDIOS A DISTANCIA FAEDIS.

INGENIERIA CIVIL

NOVENOO SEMESTRE.

BOGOT D.C.

2015.

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1. Ubicacin y descripcin de la poblacin (demografa, pluviometra, poblacin). 1Municipio objeto de estudio: Aranzazu. Localizacin: sector norte del departamento de Caldas. Superficie: 15.150 has. Limites: al norte con Salamina y La Merced, al sur con Neira, al oriente con marulanda y al occidente con Filadelfia. Temperatura promedio: es de 18 centgrados. Distancia de Manizales: 52 km. Coordenadas Geogrficas: 5 17' 00 de latitud norte y 75 10' 00 de longitud oeste, a una altitud de 1.910 m.s.n.m. Actividades econmicas: agricultura (caf, frijol, maz), la ganadera, la minera y la piscicultura.

Mapa del municipio de Arnzazu (Caldas).2

Acumulados de lluvias anuales y los das registrados por estacin pluviomtrica del Municipio de Arnzazu, de los aos 2000 a 2006, por CENICAFE.

1 Informacin extrada de http://www.aranzazu-caldas.gov.co/informacion_general.shtml#arriba

2 Imagen extrada de https://www.google.es/maps/place/Aranzazu,+Caldas,+Colombia

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3

Poblacin de Arnzazu.4

3 Tabla extrada de unin temporal estudios hidrulicos departamento de Caldas.

4 Fuente: http://www.dane.gov.co/files/censo2005/regiones/caldas/aranzazu.pdf

4

Perfil de poblacin Arnzazu.5

2. Descripcin de la fuente de abastecimiento y la calidad del agua a tratar.

La poblacin del municipio de Arnzazu se abastece de agua potable por medio de un sistema que capta sus aguas del Ro Chambery.

Caudal aproximado en L/s captados: 40 Nmero de viviendas beneficiadas: 1753 Poblacin beneficiada: 7609 rea de la micro cuenca m2 : 2889 Uso del suelo: Ganadera Porcentaje de rea en bosque que protege la microcuenca: 47

El sobre pastoreo mas los procesos erosivos aumentan los desechos orgnicos y qumicos que fluyen a la cuenca; se ha detectado Salmonella y E. Coli en las aguas del acueducto. Es costumbre deshacerse de los animales muertos lanzndolos a los cauces.6

5 Extrado de http://www.dane.gov.co/files/censo2005/perfiles/caldas/aranzazu.pdf

6 http://www.bdigital.unal.edu.co/1627/1/Caracterizaci%C3%B3n_f%C3%ADsico_qu%C3%ADmica.pdf

5

Calidad Fisicoqumica y Bacteriolgica de la Bocatoma:

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3. Clculo de poblacin, volumen de agua a tratar y periodo de diseo.

Poblacin Urbana Arnzazu.8

Poblacin proyectada:

= 21

1(21)

1

7 Extrado de: http://www.bdigital.unal.edu.co/1627/1/Caracterizaci%C3%B3n_f%C3%ADsico_qu%C3%ADmica.pdf

8 Extrado de Unin temporal de estudios hidrulicos departamento de Caldas.

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Periodo de diseo sistema de acueducto 9

Periodo de diseo del sistema de acueducto: Medio alto: 25 aos.

Poblacin Total, incluida la Poblacin Flotante Poblacin proyectada para el ao 2040: 11846 Personas. Poblacin Flotante: 7% = 829 Personas. Por lo tanto se tendr para el ao 2040 un total de 12675 Personas. Estimacin del caudal de diseo: Para su determinacin se establece el nivel de complejidad el sistema a partir de la tabla A.3.1 del RAS 200010.

9 Extrado de: RAS 2000 Titulo A.

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2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050

Po

bla

ci

n P

roye

ctad

a

Aos

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Asignacin del nivel de complejidad

TABLA A.3.110

Teniendo en cuenta la poblacin total, el sistema se clasifica con nivel de complejidad medio Alto, segn tabla A.3.1 de RAS 2000.

Dotacin neta mxima: segn resolucin del 2320 del 27 de noviembre de 2009. La cantidad mxima de agua requerida para satisfacer las necesidades bsicas de un habitante sin considerar las prdidas que ocurran en el sistema de acueducto

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Clima templado o fro: altura a 1000 m.s.n.m.

Clima clido: altura < a 1000 m.s.n.m.

Para el caso de Arnzazu una dotacin neta mnima de 120 L/hab-da.

Valores mximos de los parmetros de cobertura:

El porcentaje de prdidas tcnicas admisible segn la resolucin 2320 del MAVDT, no deber superar el 25% cualquiera que sea el nivel de complejidad establecido.

10

Extrado de: RAS 2000 Titulo A. 11

Extrado de resolucin del 2320 del 27 de noviembre de 2009.

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Dotacin Bruta:

La dotacin bruta est definida por: D bruta = D neta total / (1-p1) Dnde:

p1 = perdidas = 25 %

D bruta = 120 L/hab-da / (1-0,25) = 160 L/hab-da.

DEMANDA

CAUDAL MEDIO DIARIO

CAUDAL MEDIO DIARIO RESIDENCIAL

El caudal medio diario est definido como:

2040 =12675 160

86400= 23,472 /

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CAUDAL MAXIMO DIARIO

El caudal mximo diario est definido como:

QMD = Qmd * k1

Dnde:

QMD= Caudal mximo diario

Qmd= Caudal medio diario

k1= Coeficiente de consumo mximo diario

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QMD= 23,472 l/s * 1,2= 28,16 L/s.

CAUDAL MAXIMO HORARIO

El caudal mximo horario est definido como:

QMH = QMD * k2

Dnde:

QMH= Caudal mximo horario

QMD= Caudal mximo diario

k2= Coeficiente de consumo mximo horario.

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QMH = 28,16 l/s * 1,5= 42,25 l/s

12

Tabla extrada de RAS 2000 Titulo B 13

Tabla extrada de RAS 2000 Titulo B

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4. Clculos de los procesos requeridos para el tratamiento segn su criterio.

Calidad Fisicoqumica y Bacteriolgica de la Bocatoma

Con los resultados obtenidos el agua se clasifica segn RAS 2000, como una fuente regula.

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Los procesos de tratamiento mnimos a disear, construir y operar deben ser: remocin del material flotante en las fuentes superficiales mediante un cribado con rejillas, seguido de desarenacin si se justifica, filtracin lenta sencilla o de mltiples etapas; o filtracin rpida directa para valores de turbiedad hasta un mximo de 10 UNT; o floculacin, sedimentacin y filtracin rpida, seguida de desinfeccin y ajuste de pH si se justifica. En este ltimo caso los procesos de

14

Tabla extrada de RAS 2000 Artculo 105.

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coagulacin y sedimentacin deben disearse para obtener una eficiencia tal que permitan reducir la turbiedad a un valor mximo de 10 UNT antes del proceso de filtracin rpida.15

Los desarenadores: deben disearse de manera tal que la velocidad pueda controlarse. La velocidad debe estar en un rango entre 0.2 m/s y 0.4 m/s. Se debe construir un mnimo de dos unidades en cualquiera de los niveles de complejidad. Cada unidad debe tener la capacidad para operar con los caudales de diseo cuando la otra unidad est en limpieza. Se recomienda un rango entre 700 y 1600 m/m/da de tasa de desbordamiento superficial. El periodo de retencin del agua en este componente no ser menor a 20 minutos en cualquier nivel de complejidad.

Coagulacin: Los procesos que se llevan a cabo en esta etapa son la dosificacin y la mezcla rpida. Una vez adicionado el coagulante, deben dispersarse rpida y homogneamente en el agua, para lo cual se emplean las unidades de mezcla rpida; estas unidades pueden ser mecnicas o hidrulicas

Se recomienda el uso de sulfato de aluminio Al2(SO4)3 , la dosis depende de los

resultados obtenidos de en la prueba de jarras en el laboratorio.

Floculacin: El diseo, construccin y operacin de los floculadores hidrulicos o Mecnicos, en cualquiera de las tecnologas que se utilicen debe permitir que la velocidad del agua a travs de estas unidades sea de 0.2 m/s a 0.6 m/s. Los tiempos de detencin y gradientes de velocidad deben obtenerse mediante Ensayos de Jarras previos.16 Sedimentacin: Para los niveles medio alto y alto de complejidad debe tener como mnimo tres unidades.

Es necesario realizar estudios de tratabilidad en el laboratorio y/o planta piloto para determinar los procesos necesarios y sus parmetros de diseo.

Sino se realizan ensayos previos las unidades deben disearse teniendo en cuenta los siguientes criterios:

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15

Tabla extrada de RAS 2000 Artculo 105. 16

RAS 2000 Artculo 111. 17

Tabla extrada de RAS 2000 Artculo 112.

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Filtracin: Los filtros empleados contienen capas de arena o antracita y grava clasificada, adicionalmente estn construidos con tuberas que pasan por debajo funcionando como drenajes, recogiendo el agua filtrada

Ajuste de PH: Luego de los procesos anteriormente, el pH del agua final puede en algunos casos requerir de ajustes, para evitar que sea demasiado cida o alcalina, lo cual, en el primer caso podra corroer las tuberas metlicas de distribucin y las caeras domsticas, y en el segundo caso provocara exposicin de sales en el sistema de distribucin, disminuyendo el caudal. De igual manera, durante el proceso de potabilizacin, el pH debe ser ajustado en algunas etapas para asegurar una eficiencia mxima. Generalmente, se emplean lcalis como la cal, el carbonato sdico o la soda custica para incrementar los valores de pH, en tanto que, para disminuirlos, se emplean diversos cidos

Desinfeccin: la cloracin es el mtodo recomendado, ya sea en cualquiera de sus tres estados slidos, gas y lquido, lo que hace fcil su adicin al agua. Adems la solubilidad del cloro es alta, y su costo no es elevado.

La razn ms importante para su uso constante, es que tiene la capacidad de dejar un efecto residual, el cual contina destruyendo patgenos despus de que el agua haya salido de la planta a lo largo del sistema de distribucin.

Para la determinacin de la dosis ptima de desinfectante, debe emplearse el valor Ct concentracin aplicada - tiempo de detencin, segn la Agencia para la Proteccin del Ambiente de los Estados Unidos (EPA). Para obtener este valor puede emplearse la ecuacin de Chick y Watson o las tablas elaboradas por la EPA. Ecuacin de Chick y Watson

=

Donde:

= .

K: Constante de inactivacin (1/T).

NT: Nmero de organismos presentes en el tiempo T.

=

n: Coeficiente de dilucin.

k: Constante de muerte de los organismos.

C: concentracin del desinfectante

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La concentracin de cloro residual en el sistema de distribucin debe estar entre 0.2 mg/L y 1.0 mg/L, segn lo fijado por el Decreto 475 de marzo 10 de 1998 del Ministerio de Salud o en su defecto, el que lo reemplace. El cloro debe aplicarse en un punto donde se asegure una mezcla ptima y asegure un mximo tiempo de contacto.

El siguiente es la organizacin de la Planta de potabilizacin.

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Extrado de http://es.slideshare.net/albyaguilar9/desinfeccion.

Coagulacin

Floculacin

Filtracin Desinfeccin

Estabilizacin

Distribucin

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5. Conclusiones

El estudio realizado al sistema de acueducto del municipio de Aranzazu (Caldas), dio los siguientes resultados: Proyeccin del sistema de acueducto por 25 aos, hasta el 2040, con una proyeccin de 12675 personas beneficiadas, complejidad del sistema Medio Alto, dotacin neta mnima: 120 L/hab-da, Dotacin bruta: 160 L/hab-da, caudal mximo diario requerido para el 2040: 28,16 L/s.

Con los valores del estudio Fisicoqumico y Bacteriolgico del agua de pudo establecer que la clasificacin de agua respecto a la RAS 2000, es una fuente regular.

Para cumplir con los parmetros establecidos en la RAS 2000, es necesario montar un sistema de potabilizacin de agua, la cual este conformado por un sistema de desarenadores, coagulacin, floculacin, sedimentacin, filtracin, ajuste de PH y desinfeccin, por medio de cloracin.

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6. Bibliografa

http://diariodelagua.com/legislacion/ras/ http://Aranzzu-caldas.gov.co/presentacion.shtml?apc=I-xx-1-&s=i. Ministerio de Desarrollo Econmico. Reglamento Tcnico del Sector de Agua

Potable y Saneamiento Bsico RAS 2000. Bogot, Colombia. Direccin de Agua Potable y Saneamiento Bsico. 2000.

http://www.dane.gov.co/files/censo2005/regiones/caldas/aranzazu.pdf. http://es.slideshare.net/albyaguilar9/desinfeccion. Resolucin del 2320 del 27 de noviembre de 2009.