diseÑo de un sistema de tratamiento de aguas …

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DISEÑO DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA

LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA RURAL LUIS ANTONIO DUQUE PEÑA; EN LA VEREDA, GUABINAL PLAN, CORREGIMIENTO DE BARZALOSA, GIRARDOT,

CUNDINAMARCA

ÁNGELO GIUSEPPE MORENO YATE

JOHAN STEBAN HERNÁNDEZ MARÍN

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA - SECCIONAL ALTO MAGDALENA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

INGENIERÍA CIVIL

GIRARDOT

2021

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DISEÑO DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA

LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA RURAL LUIS ANTONIO DUQUE PEÑA; EN LA VEREDA, GUABINAL PLAN, CORREGIMIENTO DE BARZALOSA, GIRARDOT,

CUNDINAMARCA

ÁNGELO GIUSEPPE MORENO YATE

JOHAN STEBAN HERNÁNDEZ MARÍN

Director.

OSCAR EFREN OSPINA ZUÑIGA

Proyecto de grado para optar por el título de ingeniero civil

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA - SECCIONAL ALTO MAGDALENA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

INGENIERÍA CIVIL

GIRARDOT

2021

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Nota de Aceptación

Presidente del Jurado

Jurado

Jurado

4

Ciudad y Fecha (día, mes, año) (Fecha de entrega)

Dedicamos este trabajo a nuestras familias que han sido el

soporte durante tanto trabajo duro…

5

AGRADECIMIENTOS

Queremos agradecer a Dios en primer lugar, quien ha sido la fuerza sobrenatural que hemos tenido en este arduo camino, por dar la sabiduría necesaria para

culminar este proyecto y poder estar en esta instancia final. A nuestras madres, quienes han sido el motor para poder llegar a este punto de nuestras vidas; aquellos compañeros y amigos quienes han aportado un granito de arena en este proceso

de formación.

A nuestros tutores, quienes han sido parte y pieza fundamental en este recorrido académico, para ellos nuestros más sinceros agradecimientos especialmente, al

ingeniero Oscar Efrén Ospina, por su preocupación y supervisión durante el proceso de este proyecto, dado que, gracias a sus conocimientos transmitidos los se hizo posible este resultado satisfactorio. A nivel personal y académico, a la ingeniera

Jennifer, quien creyó siempre en nosotros; finalmente, a nosotros mismos, que con empeño y perseverancia logramos sacar este proyecto adelante.

A todos los docentes de la UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA SECCIONAL

ALTO MAGDALENA que nos compartieron sus conocimientos, dentro y fuera del aula de clase, haciendo posible nuestra formación profesional. A todos mil gracias.

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CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 17

1. OBJETIVOS ................................................................................................................ 19

1.1 OBJETIVO GENERAL ....................................................................................... 19

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS............................................................................. 19

2. JUSTIFICACIÓN......................................................................................................... 20

3. METODOLOGÍA ......................................................................................................... 21

4. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ......................................................................... 22

5. MARCO REFERENCIAL ........................................................................................... 23

5.1 MARCO TEÓRICO ............................................................................................. 23

5.1.1 Fuentes de Aguas Residuales. ................................................................. 23

5.1.2 Características del Agua Residual. .......................................................... 25

5.1.3 Agua Residual Domestica .......................................................................... 34

5.1.4 Tratamiento de las Aguas Residuales ..................................................... 39

5.2 MARCO GEOGRÁFICO .................................................................................... 45

5.3 MARCO CONCEPTUAL .................................................................................... 46

5.4 MARCO LEGAL .................................................................................................. 49

5.4.1 Decreto 1594 de 1984 ................................................................................ 49

5.4.2 Ley 142 de 1994 .......................................................................................... 49

5.4.3 Ras 2000 título E ......................................................................................... 49

5.4.4 Resolución 0631 del 2015.......................................................................... 50

5.4.5 Resolución 0330 del 2017.......................................................................... 50

6. DISEÑO METODOLÓGICO ..................................................................................... 51

6.1 FASE 1 ................................................................................................................. 51

6.1.1 Estudios e indagación................................................................................. 51

7

6.1.1.1 Precipitación ............................................................................................. 51

6.1.1.2 Evaporación .............................................................................................. 53

6.2 FASE 2 ................................................................................................................. 54

6.2.1 Población Institucional ................................................................................ 55

6.2.2 Prueba De Permeabilidad Del Suelo Escuela Duque Peña ................. 55

6.2.3 Vida Útil del Sistema ................................................................................... 60

6.3 FASE 3 ................................................................................................................. 62

6.3.1 Cálculos Hidráulicos del Sistema de Tratamiento A.R.D...................... 63

6.4 FASE 4 ................................................................................................................. 67

6.4.1 Plano Arquitectonico ....................................................................................... 68

7. RESULTADOS............................................................................................................ 73

7.1 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PERMEABILIDAD Y NIVEL FREÁTICO

73

7.2 RESULTADOS DE TRATAMIENTO PRELIMINAR TRAMPA DE GRASAS

76

7.3 RESULTADOS DEL TRATAMIENTO PRIMARIO (TANQUE SÉPTICO). 80

7.4 RESULTADOS DE TRATAMIENTO SECUNDARIO (FAFA)...................... 87

7.5 RESULTADO DE TRATAMIENTO TERCIARIO (CAMPO DE

INFILTRACIÓN)............................................................................................................. 88

8. CONCLUSIONES ....................................................................................................... 91

9. RECOMENDACIONES.............................................................................................. 92

10. ANEXOS ...................................................................................................................... 93

11. BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................... 113

8

LISTA DE TABLAS

Página

Tabla 1. Datos del Ensayo de Infiltración…………………………………………..66

Tabla 2. Total, de grifos de los A.S. conectadas a la trampa de grasas……….69

Tabla 3. Trampa de grasas………………………………………………………….72

Tabla 4. Contribución de Aguas Residuales por Persona……………………….73

Tabla 5. Tratamiento Primario……………………………………………………….78

Tabla 6. Tratamiento Secundario (FAFA)…………………………………………..80

Tabla 7. Tratamiento Terciario…………………………………………………...…..81

9

LISTA DE FIGURAS

Página

Figura 1. Sistema de Alcantarillado Separado……………………………………….21

Figura 2. Composición de Orina y Excremento Humano………………………...... .24

Figura 3. Composición Típica de A.R.D………………………………………………25

Figura 4. Composición Aproximada de un Agua Residual Basada en un Caudal de 400 L/c. d………………………………………………………………………………….26

Figura 5. Características de un Agua Residual Domestica Típica…………………27

Figura 6. Comparación de Agua Residual Cruda y un Efluente Secundario….....28

Figura 7. Cargas Promedio de las Aguas Residuales Domesticas en el Área Rural……………………………………………………………………………………... 29

Figura 8. Características de un Agua Gris……………….…………………………..30

Figura 9. Composición Típica de un Agua Residual Domestica no Tratada……..32

Figura 10. Patógenos que se encuentran con frecuencia en el agua residual

doméstica…………………………………………………………………………………34

Figura 11. Aplicaciones de las Operaciones Físicas Unitarias en el Tratamiento de las A.R.D………………………………………………………………………………….37

Figura 12. Aplicaciones de los procesos químicos unitarios del tratamiento de

A.R.D………………………………………………………………………………………38

Figura 13. Aplicaciones de los procesos bilógicos unitarios del tratamiento de A.R.D………………………………………………………………………………………40

Figura 14. Ventajas y Desventajas del Proceso Anaerobio…………………………41

Figura 15. Ventajas y Desventajas del Proceso Aerobio……………………………41

Figura 16. Mapa geográfico del municipio de Girardot, Cundinamarca……………42

Figura 17. Tabla Climática / Datos Históricos……………………………………………44

Figura 18. Valores Totales Mensuales de Precipitación.……………………………49

10

Figura 19. Valores Totales Mensuales de evaporación……………………………...50

Figura 20. Mapa hídrico de la zona que comprende la vereda Guabinal Plan…….51

Figura 21. Esquema de Tren de Tratamiento…………………………………………61

Figura 22. Plano Arquitectónico………………………………………………………..66

Figura 23. Trampa de Grasas - Corte Perfil – Escala 1:1……………………………………67

Figura 24. Trampa de Grasas - Corte Planta – Escala 1:1………………………………….67

Figura 25. Tanque Séptico Y FAFA - Corte Perfil – Escala 1:1…………………….68

Figura 26. Tanque Séptico Y FAFA - Corte en Planta – Escala 1:1……………….69

Figura 27. Pozo de Infiltración………………………………………………………….70

Figura 28. Tasas de Aplicación de Aguas Residuales para Sistemas de Infiltración ……………………………………………………………………………………………..72

Figura 28. Tasas de Aplicación de Aguas Residuales para Sistemas de

Infiltración…………………………………………………………………………………72

Figura 29. Tiempo de Retención………………………………………………………75

Figura 30. Tiempos de Retención………………………………………………………81

Figura 31. Valores de Tasa de Acumulación de Lodos Digeridos………………….82

Figura 32. Profundidad útil………………………………………………………………83

11

LISTA DE IMÁGENES

Imagen 1. Excavación con medidas de 30 centímetros de largo por 30 centímetros de ancho, con 1 metro de profundidad…………………………………………………54

Imagen 2. Excavación saturada con agua…………………………………………….55

Imagen 3. Excavación prueba 1………………………………………………………..56

Imagen 4. Excavación prueba 2..……………………………………………………...57

Imagen 5. Excavación prueba 3……………………………………………………….58

Imagen 6. Profundidad de la Excavación……………………………………………...68

Imagen 7. Escorrentía proveniente del pozo séptico colmatado……………………93

Imagen 8. Escorrentía proveniente del pozo séptico colmatado……………………93

Imagen 9. Grifería escolar baños niños, niñas y comedor………………………….94

Imagen 10. Grifería escolar baños niños, niñas y comedor…………………………94

Imagen 11. Patio escolar y escenario deportivo contiguos al pozo séptico

existente…………………………………………………………………………………..95


existente…………………………………………………………………………………..96


existente…………………………………………………………………………………..96

Imagen 14. Box Culvert aledaño a la Institución Educativa, ubicado sobre la vía

Girardot – Tocaima………………………………………………………………………97

Imagen 15. Vía Girardot – Tocaima…………………………………………………...98

Imagen 16. Cocina y comedor estudiantil…………………………………………….99

Imagen 17. Comedor estudiantil……………………………………………………..100

Imagen 18. Zona donde se plantea la ubicación del Sistema, punto estratégico que

cumple con las normas para poder ejecutar el diseño……………………………..101

12

Imagen 19. Manual de Mantenimiento del Sistema de Tratamiento de

A.R.D…………………………………………………………………………………….102


A.R.D…………………………………………………………………………………….103


A.R.D…………………………………………………………………………………….104


A.R.D…………………………………………………………………………………….105


A.R.D…………………………………………………………………………………….106


A.R.D…………………………………………………………………………………….107


A.R.D…………………………………………………………………………………….108


A.R.D…………………………………………………………………………………….109


A.R.D…………………………………………………………………………………….110


A.R.D…………………………………………………………………………………….111

13

LISTA DE ANEXOS

Página

Anexo A. Archivo Fotográfico………………………………………………….........92

Anexo B. Cartilla – Manual de Mantenimiento del Sistema de Tratamiento de

A.R.D. ………………………………………………………………………………….100

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GLOSARIO

Aerobio: Proceso que necesita del oxígeno para desarrollarse. (RAE, 2021)

Aguas residuales: Son cualquier tipo de agua cuya calidad está afectada negativamente por la influencia antropogénica. Se trata de agua que no tiene

valor inmediato para el fin para el que se utilizó ni para el propósito para el que se produjo debido a su calidad, cantidad o al momento en que se dispone de ella. (iagua.es, 2021)

Aguas servidas: Son las aguas residuales domésticas y que son el resultado de

las actividades cotidianas de las personas. Esta agua contiene cantidad de agentes contaminantes y gérmenes lo que obliga a evacuarlas de forma segura,

tanto para las personas, como para el medio ambiente. (portal.esval.cl, 2021)

Anaerobio: Proceso que se desarrolla en ausencia de oxígeno libre. (RAE, 2021)

Bacteria: Las bacterias son microorganismos procariotas que presentan un tamaño de unos pocos micrómetros (por lo general entre 0,5 y 5 μm de longitud)

y diversas formas, incluyendo esferas (cocos), barras (bacilos), filamentos curvados (vibrios) y helicoidales (espirilos y espiroquetas). (Google.com, 2021)

Efluente: Término empleado para nombrar a las aguas servidas con desechos sólidos, líquidos o gaseosos que son emitidos por viviendas y/o industrias,

generalmente a los cursos de agua; o que se incorporan a estas por el escurrimiento de terrenos causado por las lluvias. (fluencecorp.com, 2021)

Fosa séptica: Una fosa séptica es un artilugio para el tratamiento primario de las

aguas residuales domésticas. En ella se realiza la separación y transformación físico-química de la materia orgánica contenida en esas aguas. (Google.com, 2021)

Infiltración: Se denomina así al proceso de entrada de agua en el suelo y es de

vital importancia durante la aplicación del riego. Se llama infiltrabilidad a la velocidad o tasa de infiltración y normalmente se mide en mm/hora.

(Google.com, 2021)

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Polución: Contaminación del medio ambiente, en especial del aire o del agua,

producida por los residuos procedentes de la actividad humana o de procesos industriales o biológicos. (Google.com, 2021)

Patógeno: Se denomina patógeno a todo agente biológico externo que se aloja

en un ente biológico determinado, dañando de alguna manera su anatomía, a partir de enfermedades o daños visibles o no. A este ente biológico que aloja a un agente patógeno se lo denomina huésped, hospedador o también

hospedante, en cuanto es quien recibe al ente patógeno y lo alberga en su cuerpo. (immunology.org, 2021)

Protozoo: Grupo de animales eucariotas formados por una sola célula, o por una

colonia de células iguales entre sí, sin diferenciación de tejidos y que vive en medios acuosos o en líquidos internos de organismos superiores. (Google.com,

2021)

Saneamiento básico: El saneamiento ambiental básico o sanidad ambiental es el conjunto de acciones, técnicas y socioeconómicas de salud pública que tienen por objetivo alcanzar niveles crecientes de salubridad ambiental. Comprende el

manejo sanitario del agua potable, las aguas residuales y los vertidos, los residuos sólidos, los residuos orgánicos tales como las excretas y residuos

alimenticios, las emisiones a la atmósfera y el comportamiento higiénico que reduce los riesgos para la salud y previene la contaminación. (Salud, 2021)

Sanitario: De la sanidad o relacionado con este conjunto de servicios. (RAE, 2021)

Virus: es un agente infeccioso microscópico a celular que solo puede replicarse

dentro de las células de otros organismos. Los virus están constituidos por genes que contienen ácidos nucleicos que forman moléculas largas de ADN o ARN,

rodeadas de proteínas. Al infectar una célula, estos genes "obligan" a la célula anfitriona a sintetizar los ácidos nucleicos y proteínas del virus para poder llegar a formar nuevos virus. (inecol.mx, 2021)

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RESUMEN

El alcantarillado es un servicio que no es prestado en todas las zonas del país, como ocurre en sectores rurales de Girardot, conduciendo a la comunidad hacia el deterioro ambiental de su entorno afectando negativamente la calidad de vida de la

población. El presente trabajo plantea una solución mediante el diseño hidráulico de un sistema de tratamiento de aguas residuales domésticas, para ser dispuestas por

infiltración, sin afectaciones sociales ni ambientales, para ser aplicado en la Institución Educativa Rural Luis Antonio Duque Peña, ubicada en la vereda Guabinal Plan, corregimiento de Barzalosa, Girardot; para beneficiar a 71 estudiantes

menores de 12 años, 3 docentes y 4 funcionarios que laboran allí.

El proyecto cumple con los requerimientos técnicos establecidos en el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico, mediante el diseño de

tratamiento primario por tanque séptico, secundario por filtro anaeróbico de flujo ascendente y, terciario por infiltración; todo esto, con el fin, de evitar la disposición final de las aguas residuales sin tratamiento a cuerpos de agua, como actualmente

está ocurriendo. De esta manera se contribuye con la mitigación del impacto ambiental negativo actual, que pone en riesgo la salud pública de la población

residente en dicho sector. La operación y mantenimiento del sistema de tratamiento propuesto es sencillo, sin requerimiento de equipos y ni personal especializado, ayudado con la sostenibilidad de la institución.

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INTRODUCCIÓN

Actualmente, los malos manejos de las aguas residuales vienen causando diversas problemáticas ambientales y sociales que afectan a la población en general, ya que

la contaminación de las afluentes es una situación de alto impacto de carácter generalizado.

Para mitigar este tipo de realidades, es muy importante el buen manejo del agua

usada diariamente para el beneficio de la población en general, a través, de la creación de sistemas de reducción del impacto que ayuden a aminorar la huella que

genera el verter aguas residuales domésticas sin su respectivo tratamiento y, en espacios no adecuados o aptos para estas disposiciones.

Por lo tanto, se convierte en una necesidad la preservación del medioambiente en

condiciones aceptables e impolutas, por esto, se vuelve muy importante la promoción e incentivación de la generación de métodos que ayuden a eliminar

bacterias y microorganismos productores de enfermedades patógenas, al igual que los virus que se encuentran fácilmente en las aguas residuales.

En Colombia, algunas zonas del país aún no cuentan sistemas de alcantarillado o

plan de saneamiento básico, por ende, implementan estrategias como pozos sépticos para poder garantizar un manejo adecuado de sus aguas residuales, lo que

motiva el diseño de sistemas más eficientes y capaces de remover agentes contaminantes de acuerdo a los parámetros establecidos por el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico - RAS 2017

(Minvivienda, 2017).

Para empezar, el planteamiento procuró la realización de la caracterización de la

estructura escolar, realizando el respectivo levantamiento arquitectónico y ubicando las fuentes o artefactos sanitarios existentes, con el objetivo de, determinar sus condiciones y características técnicas; después de esto, se estableció la

localización en sitio del sistema usado por la escuela para el tratamiento de sus aguas residuales, acción efectuada mediante el uso de un pozo séptico, que

actualmente se encuentra saturado, así que, se vuelve necesario suspender la descarga de las aguas residuales hacia dicha estructura, por lo cual, se está generando escorrentía superficial presente en el área deportiva, en consecuencia ,

se hace inevitable reemplazarla por una técnica más eficiente.

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Se plantea el diseño hidráulico de un sistema de tratamiento de agua residual

prismático anaeróbico, funcional a través del flujo de gravedad, facilitando la remoción de demanda biológica de oxigeno (DBO) y, sólidos suspendidos totales

(SST) presentes en las aguas residuales domesticas en la Institución Educativa Rural Luis Antonio Duque Peña ubicada en la vereda Guabinal Plan, área rural del municipio de Girardot, Cundinamarca. La sustentabilidad ambiental, se vuelve de

suma importancia para el bienestar de la comunidad, utilizar estrategias de conservación del medioambiente, la biodiversidad y, la salud, así como, la

mitigación de daños causados debido al mal manejo de las aguas residuales domésticas, por medio del tratamiento previo, antes de su disposición final.

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1. OBJETIVOS

1.1 OBJETIVO GENERAL

Realizar el estudio y diseño hidráulico del Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales, para la Institución Educativa Rural Luis Antonio Duque Peña; ubicada

en la vereda Guabinal Plan, Corregimiento de Barzalosa en el Municipio de Girardot, Cundinamarca.

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Analizar y determinar el estado de las condiciones actuales de manejo y disposición final de aguas residuales en la Institución Educativa Rural Luis

Antonio Duque Peña.

Realizar las pruebas de campo necesarias para implantar el sistema de tratamiento de aguas residuales propuesto: permeabilidad del suelo,

caracterización de Aguas Residuales Domésticas (A.R.D.), censos.

Diseñar hidráulicamente el sistema de tratamiento de Aguas Residuales

Domésticas (A.R.D.)

Realizar un manual de mantenimiento del sistema de tratamiento de (A.R.D.).

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2. JUSTIFICACIÓN

Mediante el sistema de tratamiento de aguas residuales para la Institución Educativa

Rural Luis Antonio Duque Peña, se busca darle correcto manejo y disposición final a sus desechos hídricos, logrando así, la disminución de las cargas contaminantes y patologías ambientales presentes en esta, tales como, por ejemplo, la deficiencia

de oxígeno disuelto, la demanda biológica de oxígeno (DBO), presencia de coliformes totales y fecales, manifestación de nutrientes como el nitrógeno (N) y el

fosforo (P) y sólidos suspendidos totales. Esto, tendría un impacto positivo en la comunidad escolar, llevando al ahorro de agua potable y posible reciclaje del agua tratada hacia el sistema hidráulico ya sea, para sistemas de riego en jardines y

zonas verdes, lavado de patios, calles, lavado de coches, eliminación de polvo, entre otros.

Implementar este esquema de tratamiento, mitigará el impacto ambiental negativo

actual, mediante, la reducción del nivel de contaminación por aguas residuales domésticas (A.R.D.) en el plantel educativo, disminuirá la pérdida del agua potable en labores como riego y lavado en general, reducirá la vulnerabilidad a

enfermedades transmitidas por causa de las A.R.D., mejorando así, la calidad de vida de los maestros, alumnos y trabajadores, contribuyendo con el fortalecimiento

del desarrollo integral de la comunidad estudiantil.

Se busca generar una alternativa al problema de saneamiento básico que presenta dicha comunidad y sus alrededores, por medio de, la implementación de un sistema hidráulico de tratamiento de aguas residuales, que permita reemplazar el pozo

séptico existente, el cual, tras sus largos años de vida útil, actualmente se encuentra colmatado, además, este sistema es de carácter primario, por sí solo, no cumple

con la normativa vigente para tratamiento de A.R.D., y menos, un sistema completo con tratamiento preliminar, primario, secundario y terciario. La comunidad que conforma la institución se verá beneficiada con la realización de este proyecto al

mitigar la propagación de escorrentías superficiales de agua residual, la cual, está afectando el escenario deportivo de la institución y por ende, de la población

estudiantil en general.

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3. METODOLOGÍA

El presente proyecto investigativo, es de carácter cuantitativo con metodología descriptiva, comprende cálculos, diseños, guía de mantenimiento y operación del

sistema de tratamiento de agua residuales, teniendo en cuenta, el caudal de las A.R.D. en condición permanente o temporal; según lo establece la normativa vigente Ras-17, ubicando todos los puntos de descarga existentes que contribuyan

directamente al sistema, para así poder darle la disposición final mediante el tratamiento terciario del campo de infiltración (pozo de infiltración).

El sistema de tratamiento a proyectar se realizará mediante su estudio hidráulico de factibilidad, que comprende la metodología del tratamiento adecuado para aguas residuales domésticas, su funcionalidad la comprende, tratamiento preliminar en el

cual se separan grasas, aceites y sobrenadantes, en el tratamiento primario por medio de sistemas anaerobios se realiza el proceso de decantación de sólidos,

tratamiento secundario se materializara por medio de filtros anaerobio biológicos para la remoción de materia orgánica y micro-organismos, el tratamiento terciario para la mejora del agua en proceso. En este último caso se analizarán las opciones

de infiltración en suelo que se mencionó anteriormente como pozo de infiltración o mediante humedales artificiales, dependiendo del estado en que se encuentra el

agua residual, y la disponibilidad del terreno y sus características de permeabilidad, entre otras.

La infiltración se proyectará como primera opción de tratamiento para la disposición

final del efluente del proceso; esto, si las condiciones del terreno lo permiten. También, se contemplará la opción de vertido en la fuente más cercana

denominada, Quebrada innominada tributaria a la Quebrada la Sangradera. Lo anterior, garantizará el saneamiento básico eficiente para la institución educativa, cumpliendo con los objetivos propuestos en la investigación.

De acuerdo a los estudios y cálculos realizados en los tratamientos de campo de infiltración tales como pozo de infiltración, zanjas y humedales se llega a la

conclusión de que en la tasa de percolación nos arroja que el drenaje del terreno es de buena permeabilidad gracias a las características del material que compone este suelo, tales como arenas limpias mezclas limpias de arenas y gravas.

22

4. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

La Institución Educativa Rural Luis Antonio Duque Peña y en general el sector de la

vereda Guabinal Plan, carece de un sistema de alcantarillado, por lo que, se vuelve necesario diseñar una estrategia de manejo y disposición final apropiada para las aguas residuales.

La institución en estudio posee un sistema de tratamiento de aguas residuales (A.R.D.), compuesto por un pozo séptico con infiltración en el subsuelo; presenta

deterioro y colapso parcial afectando su capacidad de almacenamiento, deficiente proceso de separación y transformación físico-química de la materia orgánica contenida en las aguas, situación que ha causado un impacto ambiental negativo

con consecuentes problemas de salud para los miembros de la escuela y los habitantes del sector, provocando deterioro medioambiental del entorno educativo,

además de, malos olores y escorrentía de agua contaminada sobre la superficie escolar.

¿CÓMO CONTRIBUIR CON EL BUEN MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES

DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA RURAL LUIS ANTONIO DUQUE PEÑA, LA CUAL, CUENTA CON DEFICIENCIAS DE SANEAMIENTO BÁSICO?

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5. MARCO REFERENCIAL

5.1 MARCO TEÓRICO

En la actualidad, se convirtió en una necesidad tratar las aguas contaminadas desechadas por el uso diario en el consumo humano, esto debido a dos factores, prevenir la contaminación de afluentes y ríos, a los que regularmente se les cargan

todas estas descargas de desechos líquidos, contaminados mayormente, por metales pesados como por ejemplo, el Cadmio (Cd), el Sodio (Na) y el Arsénico

(As) así como material biológico y desechos sólidos que acrecientan el problema; o también, para ser reciclada para un nuevo uso. El consumismo y la actividad diaria dependen principalmente del uso y consumo del agua (H2O), lo que evidentemente

genera un consumo excesivo y por ende, desperdicio. Esto ha conducido a la sociedad a buscar maneras para mitigar el impacto negativo que generan los

vertimientos de aguas y efluentes contaminados.

5.1.1 Fuentes de Aguas Residuales.

El ser humano debido a, sus labores realizadas día a día es un productor constante

de desechos, desperdicios que al no realizársele un debido manejo pueden llegar a causar un impacto ambiental negativo para el medioambiente y el entorno en

general. Todas las aguas utilizadas en tareas diarias en hogares e industrias, entre otras, son evacuadas o desechadas en muchas ocasiones sin ningún tipo de proceso o tratamiento, a estas, se le suman las aguas lluvias, que traen consigo

contaminantes de tejados y cunetas, por consiguiente, debe procurarse encontrar la mejor solución ante esta problemática.

Las aguas residuales son las aguas usadas y los sólidos que por uno u otro medio se introducen en las cloacas siendo transportados mediante el sistema de alcantarillado. Según Castañeda Villanueva (2014), citando a Kadlecy Knight

(1996):

Se denominan aguas servidas a aquéllas que resultan

del uso doméstico o industrial, otras denominaciones son: aguas residuales, aguas negras o aguas cloacales, en general por haber sido utilizadas en procesos de

transformación y/o limpieza, estas aguas constituyen un residuo, algo que no sir ve para el usuario directo, en

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muchas ocasiones están formadas por todas aquellas

aguas que son conducidas por el alcantarillado e incluyen, a veces las aguas de lluvia y las infiltraciones

del terreno, estas aguas residuales presentan composiciones muy variadas y son generadas principalmente por las descargas de usos municipales,

industriales, comerciales, de servicios, agrícolas, pecuarios, domésticos, incluyendo fraccionamientos y

en general, de cualquier otro uso, así como la mezcla de ellas. (Castañeda Villanueva, 2014)

Distintos autores plantean que el agua de uso y consumo doméstico no debería

superar los 200 metros cúbicos, disponiendo entre un 60% 0 70% para uso en la ducha, lavandería, cocina y aseo, restando un promedio de 30% o 40% para

conducción sanitaria de excrementos y orina. Algunas ciudades del mudo, avanzadas en temas de saneamiento básico, recolectan sus aguas residuales domésticas y aguas lluvia que acarrea toda la carga poluidora de techos, calles y

otras superficies, en sistemas de alcantarillado separados de las A.R.D., para depositar en las PTAR estas aguas peligrosas y las aguas lluvias de forma

inmediata en la afluente más próxima.

En ciudades que poseen un sistema de alcantarillado combinado se acostumbra a captar el caudal del tiempo

seco mediante un alcantarillado interceptor y conducirlo a la planta de tratamiento. No obstante, durante los

aguaceros el caudal en exceso de la capacidad de la planta y dela alcantarillado interceptor se desvía directamente al curso natural de agua. En este caso se

pueden presentar riesgos serios de polución y de violación de las normas de descarga, los cuales solo se

pueden evitar reemplazando el sistema de alcantarillado combinado por uno separado. (Ver figura 1) (Rojas, 1999, págs. 17,18)

Para obtener de forma clara y precisa, los distintos y determinados componentes físicos y químicos del agua residual, debe realizarse previamente, un análisis de

agua residual para poder hacer una caracterización general de la muestra; este estudio previo, nos indicará los parámetros de importancia especificando aspectos peligrosos como virus patógenos, solidos suspendidos totales (SST), bacterias,

nivel de poluición entre otros.

25

Figura 1. Sistema de Alcantarillado Separado.

5.1.2 Características del Agua Residual.

La identificación de las características de las A.R.D. suele ser de naturaleza diversa, dependiendo de su objetivo específico; para asegurar la representatividad de la

muestra y un análisis de laboratorio conforme a las normativas estándar de una caracterización de A.R.D.; se debe contar, con un programa de muestreo apropiado que asegure precisión y exactitud en los resultados. La composición de las aguas

efluentes “se analiza con diversas mediciones físicas, químicas y biológicas. Las mediciones más comunes incluyen la determinación del contenido en sólidos, la

Fuente: Rojas, J. A. (1999). TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (teoria y

principio de diseño). Bogota, colombia: Escuela colombiana de ingenieria. Recuperado el 2020.

26

demanda bioquímica de oxígeno (DBO), la demanda química de oxígeno (DQO),

los FENOLES y el pH”. (Rojas, 1999)

5.1.2.1 Contenido Sólido.

Aquellos elementos disueltos y en suspensión en el agua pueden ser considerados como residuos sólidos, considerados depositables y otros no depositables; esto, de acuerdo al número de miligramos de sólidos desechados a partir de 1 litro de agua

efluente durante una hora. Pueden separarse taxonómicamente los residuos sólidos en dos grandes grupos, los volátiles (productos orgánicos) y los fijos (materia

inorgánica o mineral.); con los análisis DBO y DQO es posible medir la concentración de materia orgánica en el agua.

5.1.2.2 Demanda Química de Oxígeno (DQO).

La demanda de oxígeno necesaria para descomponer los compuestos orgánicos por medio de Cr2rO7 a través de una solución ácida transformándolos en CO2 y

agua, se denomina, demanda química de oxigeno (DQO). Corroborar la carga orgánica de aguas efluentes requiere la utilización de la DQO con el fin, de identificar el estado de los desechos no biodegradables y que contienen compuestos

inhibidores de la actividad microbiana. “El valor de la DQO es siempre superior al de la DBO porque muchas sustancias orgánicas pueden oxidarse químicamente,

pero no biológicamente”. (Yate, 2006)

5.1.2.3 Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO).

Los microorganismos emplean una cantidad de oxígeno disuelto para descomponer

desechos orgánicos de las aguas efluentes a una temperatura de 20 °C, a esta demanda se le conoce como demanda bioquímica de oxígeno DBO. “La DBO suele

emplearse para comprobar la carga orgánica de las aguas efluentes municipales e industriales biodegradables, sin tratar y tratadas”. (Yate, 2006)

Fenoles: El fenol (hidroxibenceno o bencenol) posee una gran cantidad de

sustancias derivadas de su uso, a las que ese les denomina como fenoles. “Los derivados fenólicos más importantes desde el punto de vista del control

analítico de las aguas son: Fenol; 2-Monoclorofenol; 4-Monoclorofenol; 2, 4, 6-Triclorofenol; Tretraclorofenoles; Pentaclorofenoles”. (Yate, 2006)

El autor también propone que:

Puesto que existe una gran variedad de compuestos fenólicos, sus efectos en organismos vivos varían según

la especie. De forma genérica, los fenoles son substancias muy tóxicas (HR=3) en estado puro. Por lo general, el fenol se utiliza como producto intermedio en

27

diversos procesos de producción, siendo producido y

consumido por la propia industria. (Yate, 2006)

5.1.2.4 Potencial de Hidrógeno (pH).

Waterboards (2021), plantea que, el pH es una medida indicativa de la acidez o la alcalinidad presente en el agua; puede definirse como la concentración de iones de hidrógeno en el líquido. Además, aseguran, que la escala del pH es logarítmica con

valores de 0 a 14. “Un incremento de una unidad en la escala logarítmica, equivale a una disminución diez veces mayor en la concentración de iones de hidrógeno.

Con una disminución del pH, el agua se hace más ácida y con un aumento de pH el agua se hace más básica”. (waterboards.ca.gov, 2021)

Las aguas residuales poseen características individuales debido a la concentración

de los desechos que varían en unos u otros sectores, las muestras deben evaluarse de forma individualizada, los análisis de laboratorio son una importante referencia

para el estudio y tratamiento de las A.R.D.

En la práctica, como se muestra a continuación, se exigen caracterizaciones típicas de aguas residuales, importantes como referencia de los parámetros de importancia

para análisis posteriores. Las A.R.D., arrastran en su flujo, excrementos humanos y orina, y por ello contribuyen principalmente, con materia orgánica (DBO), solidos

suspendidos, nitrógeno y coliformes fecales.

A continuación, se muestran unas tablas e imágenes que contienen el resume de los valores promedio de los componentes de polución permitiendo visualizar sus

características de origen y aporte al caudal. Realizar una caracterización mediante muestreos y análisis de laboratorio, permitirá establecer el origen, toxicidad y niveles

de contaminación producidos por la carga orgánica presente.

28

Figura 2. Composición de Orina y Excremento Humano.

Fuente: Rojas, J. A. (1999). TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (teoria y

principio de diseño). Bogota, colombia: Escuela colombiana de ingenieria. Recuperado el 2020.

29

Figura 3. Composición Típica de A.R.D.

Fuente: Rojas, J. A. (1999). TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (teoria y principio de diseño). Bogota, colombia: Escuela colombiana de ingenieria.

Recuperado el 2020. (pág. 21).

30

Figura 4. Composición Aproximada de un Agua Residual Basada en un Caudal

de 400 L/c. d.



31

Figura 5. Características de un Agua Residual Domestica Típica.



32

Figura 6. Comparación de Agua Residual Cruda y un Efluente Secundario.

La suma y densidad de las aguas residuales varían sus cargas y contribucion

percapita dependiendo el pais y la zona. La siguiente tabla muetsra la carga promedio por persona de A.R.D. para comunidades pequeñas o areas ruraales.



33

Figura 7. Cargas Promedio de las Aguas Residuales Domesticas en el Área

Rural.


Recuperado el 2020. (pág. 23)

34

Figura 8. Características de un Agua Gris.

5.1.3 Agua Residual Domestica

Son las aguas originadas en las viviendas o instalaciones comerciales privadas y/o públicas. “Están compuestas por aguas fecales y aguas de lavado y limpieza. Los principales contaminantes que contienen son gérmenes patógenos, materia

orgánica, sólidos, detergentes, nitrógeno y fósforo, además de otros en menor proporción”. (dspace.espol.edu.ec, 2020)

Las aguas residuales (o servidas) pueden provenir de actividades industriales o agrícolas, instituciones, locales comerciales y del uso doméstico. Algunos

autores hacen una diferencia entre aguas servidas y aguas residuales en el sentido que las primeras sólo

provienen del uso doméstico y las segundas corresponden a la mezcla de aguas domésticas e industriales. (dspace.espol.edu.ec, 2020)

5.1.3.1 Composición del Agua Residual Doméstica

Las A.R.D. debido a su composición conducen a la cuantificación de los elementos

físicos, químicos y biológicos presentes en ellas. El agua de suministro arrastra consigo, materia orgánica e inorgánica, además, de los residuos domésticos y

Fuente: Rojas, J. A. (1999). TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (teoria y principio de diseño). Bogota, colombia: Escuela colombiana de

ingenieria. Recuperado el 2020. (pág. 23)

35

sanitarios como eses, orina, jabón, suciedad, residuos de alimentos, residuos

inorgánicos de los ablandadores de agua, entre otras sustancias; algunos de estos materiales de desecho quedan en suspensión, mientras que otros se disuelven o

resultan tan finamente divididos que se vuelven de naturaleza coloidal.

5.1.3.2 Componentes Físicos y Químicos.

En las A.R.D. la concentración de los contaminantes físicos y químicos es variable

y depende específicamente de las circunstancias propias. Además, la concentración de cada componente individual varía con la hora del día, el día de la semana y el

mes del año; estas variaciones resultan del ciclo normal de las actividades humanas a lo largo de un día determinado, de las diferencias del uso del agua entre los días laborables y los fines de semana, y las fluctuaciones con la estación del año.

5.1.3.3 Parámetros Físicos de la Calidad del Agua

Indicadores Contaminantes de Agua Residual: DBO: demanda biológica de oxigeno DQO: demanda química de oxigeno SST: solidos suspendidos

totales N: nitrógeno (producidos por agroquímicos) P: (producidos por agroquímicos) CT: coliformes totales CF: coliformes fecales.

36

Figura 9. Composición Típica de un Agua Residual Domestica No Tratada.

5.1.3.4 Componentes Biológicos.

El agua es un elemento muy importante para el desarrollo de las actividades diarias y el consumo humano, su alteración química o biológica podría causar afectaciones

negativas para la salud pública, de ahí, la necesidad de conocer y analizar sus componentes, fuente y naturaleza de microrganismos que puedan estar presentes

en ellas. “Muchas de las sustancias residuales presentes en los vertidos domésticos son orgánicas, y sirven de alimento a la flora saprofita que vive de la materia orgánica muerta. Como resultado el agua residual doméstica es inestable,

biodegradable y putrescible”. (Rojas, 1999)

De entre los microorganismos presentes en el agua

residual doméstica, las bacterias, protozoos y virus son los que deben preocupar principalmente. Las bacterias juegan un papel fundamental en la descomposición y

Fuente: CORBITT, Roberto A. Manual de referencia de la ingeniería

ambiental, McGraw/Interamericana, S.A.U, 2003. p. 6.18

37

estabilización de la materia orgánica, tanto en la

naturaleza como en los sistemas de tratamiento de aguas residuales. Además, entre los organismos

patógenos que se encuentran en el agua residual doméstica, las bacterias son los más numerosos (en aguas residuales domesticas frescas pueden

encontrarse aproximadamente 105 bacterias por mililitro) y las responsables de enfermedades del tracto

gastrointestinal, como las fiebres tifoideas y paratifoideas, disentería, diarreas y cólera. Los seres humanos excretan estos organismos patógenos, por

infección o por ser portadores. (Rojas, 1999)

Con el fin de detectar un vertido de origen fecal con presencia de agentes

patógenos, labor que resulta ciertamente difícil y lenta, se emplea el empleo del análisis de agua residual para identificar el número de bacterias coliformes presentes en la muestra.

La Figura 10, contiene ejemplos de algunas bacterias, protozoos, virus y helmintos, patógenos más habituales. Los protozoos, que se alimentan de las bacterias, son

esenciales para el correcto funcionamiento de los tratamientos biológicos y en la purificación de cursos de agua, puesto que mantienen de forma natural un balance entre los diferentes grupos de microorganismos.

38

Figura 10. Patógenos que se Encuentran con Frecuencia en el Agua Residual

Doméstica.

39

5.1.4 Tratamiento de las Aguas Residuales

Por causa de la contaminación que afecta gravemente a la flora, fauna y recursos

hídricos y naturales en general las sociedades e han visto llevadas a la creación de estrategias y sistemas de mitigación de la huella dejada por la industrialización y la

explotación ambiental; para el caso de las aguas, se vienen diseñando distintas estrategias durante la historia humana para manejar de una forma u otra las líquidos de abastecimiento y los desechos producidos por el uso y consumo del preciado

mineral, esto, con el fin de proteger la salud y el bienestar general de dichas sociedades. La construcción de sistemas de tratamiento de aguas residuales

permite mitigar los riesgos para la salud producidos por los posibles agentes patógenos que se puedan encontrar en las fuentes hídricas, al igual, que favorece las posibilidades de reducir el impacto ambiental.

Cada sistema está diseñado para y según unas condiciones específicas que varían

de acuerdo a la geografía, condición económica y social, criterios para descargas de efluentes, y motivaciones ecológicas, por lo que, no todas las pantas y esquemas

cumplen las mismas funciones. “El objetivo principal del tratamiento de A.R.D. comprende las siguientes acciones a realizar: Remoción de DBO; Remoción SS; Remoción de patógenos; Remoción de nitrógeno y fósforo; Remoción de sustancias

orgánicas refractarias como los detergentes, fenoles y pesticidas, Remoción de trazas de metales pesados, Remoción de sustancias inorgánicas disueltas”.

(ideam.gov.co, 2020)

Los métodos utilizados para el tratamiento de aguas residuales pueden ser, procesos químicos, procesos biológicos y operaciones físicas; estos, suelen ser clasificados como operaciones físicas unitarias, procesos químicos unitarios y

procesos biológicos unitarios. Según IDEAM, (2020):

Las operaciones físicas unitarias son aquellas en las cuales predominan las acciones de fuerzas físicas;

Fuente: CORBITT, Roberto A. Manual de referencia de la ingeniería ambiental,

McGraw-Hill/Interamericana, S.A.U, 2003. p. 6.7-6.8.

40

haciendo parte de ella el desbaste, mezclado,

floculación, sedimentación, flotación, transferencia de gases y filtración. Los procesos químicos unitarios son

aquellos en donde la eliminación o conversión de los contaminantes se consigue con la adición de productos químicos, o gracias al desarrollo de ciertas reacciones

químicas. Fenómenos como la precipitación, adsorción y la desinfección son ejemplos de los procesos de

aplicación más común en el tratamiento de las AR. Los procesos biológicos unitarios son aquellos en donde la eliminación de los contaminantes se lleva a cabo gracias

a la actividad biológica. Su principal aplicación es la eliminación de las sustancias orgánicas biodegradables

presentes en el AR, en forma tanto coloidal como en disolución. (ideam.gov.co, 2020)

A continuación, se muestran las figuras que contienen los procesos químicos y

biológicos más utilizados al igual que las operaciones físicas más comunes en el

campo del tratamiento de aguas residuales:

41

Figura 11. Aplicaciones de las Operaciones Físicas Unitarias en el Tratamiento

de las A.R.D.

Fuente: ideam.gov.co. (16 de 01 de 2020). ideam.gov.co. Obtenido de

ideam.gov.co: http://documentacion.ideam.gov.co/

42

Figura 12. Aplicaciones de los Procesos Químicos Unitarios del Tratamiento de

A.R.D.



43

Figura 13. Aplicaciones de los procesos bilógicos unitarios del tratamiento de

A.R.D.

Fuente: ideam.gov.co. (16 de 01 de 2020). ideam.gov.co.

Obtenido de ideam.gov.co:

http://documentacion.ideam.gov.co/

44

Figura 14. Ventajas y Desventajas del Proceso Anaerobio.

Figura 15. Ventajas y Desventajas del Proceso Aerobio.

Fuente: ideam.gov.co. (16 de 01 de 2020). ideam.gov.co. Obtenido de ideam.gov.co: http://documentacion.ideam.gov.co/



45

5.2 MARCO GEOGRÁFICO

Girardot (ver, figura 16) es un municipio perteneciente al departamento de Cundinamarca, ubicado a 134 kilómetros al suroeste de Bogotá; hace parte de la

provincia del Alto Magdalena, limitando al norte con los municipios de Nariño y Tocaima, al sur con el municipio de Flandes y el río Magdalena, al oeste con el municipio de Nariño, el río Magdalena y el municipio de Coello y al este con el

municipio de Ricaurte y el río Bogotá. Posee una población de 120.000 habitantes distribuidos en una extensión de 130 km2, se encuentra a 275 m. sobre el nivel del

mar; está dividido en 5 comunas con 143 barrios y 13 veredas, entre ellas se encuentra la vereda Guabinal Plan, en dónde se encuentra ubicada la Institución Educativa Luis Antonio Duque Peña.

Figura 16. Mapa geográfico del municipio de Girardot, Cundinamarca.

Fuente:

https://www.google.com/search?q=girardot&rlz=1C1CHBD_esCO923CO924&oq=girr&aqs=chrome.2.69i57j46i10j0i10j0i10i433j0i10l3.3606j0j4&sourceid=chrom

e&ie=UTF-8#

46

Figura 17. Tabla Climática / Datos Históricos

Fuente: es.climate-data.org. (10 de febrero de 2021). es.climate-data.org. Obtenido de es.climate-data.org: https://es.climate-data.org/america-del/

Hay una diferencia de 149 mm de precipitación entre los meses más secos y los

más húmedos. La variación en las temperaturas durante todo el año es 1.4 °C.

5.3 MARCO CONCEPTUAL

Respecto del diseño de sistemas de tratamiento de aguas residuales domésticas, es posible hallar distintos trabajos de fuentes nacionales e internacionales, que

muestran el advenimiento del diseño e implementación de métodos de mejoramiento del manejo de aguas en zonas rurales y urbanas. Vale la pena,

examinar los fundamentos teóricos que dieron forma a la implementación de este tipo de sistemas, en diversos lugares del mundo, con el fin de, establecer los elementos clave en estos desarrollos.

En México se han desarrollado investigaciones como la realizada por Martínez (2011), plantean, “el objetivo de investigar el estado actual del tratamiento de las aguas residuales municipales en las comunidades rurales Mexicanas, así como

discutir cuáles son las barreras y retos que se deben superar, para incrementar la cobertura de plantas de tratamiento” (Martínez, 2011). Esto, debido a, que

recientemente según los autores, “se han hecho esfuerzos, por incrementar la cobertura de plantas de tratamiento de aguas residuales municipales en México; sin

47

embargo, estos esfuerzos se han enfocado principalmente en las comunidades

urbanas”. En Colombia la situación no difiere mucho, los sectores campesinos, indígenas y rurales, sufren la falta de sistemas de agua potable y de tratamiento de

desechos, de ahí la importancia de desarrollar trabajos como este, en los que se busca brindar algún tipo de solución a esta problemática.

En Ecuador, en la provincia de Milagro, se realizó un proyecto denominado, Propuesta de Diseño de una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

Domesticas a Escala Piloto en la Universidad Estatal de Milagro (UNEMI), cuyo propósito fundamental es:

Proponer un diseño de una planta de tratamiento de

aguas residuales domésticas a escala piloto, con el fin de mejorar los vertidos hacia un cuerpo hídrico (…). Para

esto, se requirió, fundamentar teóricamente aspectos relacionados con plantas de tratamiento de aguas residuales dentro y fuera del país; analizar las

tecnologías existentes para el tratamiento de aguas residuales y verificar la más factible para su

implementación en el medio; realizar los planos constructivos, listado de materiales y presupuesto a requerir para la implementación de la planta de

tratamiento de aguas residuales a escala piloto. (Torres Cobo, 2020).

Lo anterior, permite ver la importancia que tiene en la investigación, el identificar

fundamentos locales y externos para la consolidación conceptual del diseño de este tipo de sistemas. Para dar proceso a las aguas residuales, “se tomaron en cuenta fundamentaciones teóricas, aplicadas en el país y también fuera del territorio

nacional, esto nos ayudó a conocer las diferentes tecnologías que se aplican al tratamiento de aguas residuales domésticas, para emplear la más factible según el

medio” (Torres Cobo, 2020); esta fue una de las conclusiones que derivaron de dicha investigación y que reafirma lo planteado anteriormente.

En la Universidad Nacional del Altiplano – Puno, se construyó la propuesta académica llamada, Evaluación y Propuesta Técnica de una Planta de Tratamiento

de Aguas Residuales en Massiapo del Distrito de Alto Inambari – Sandia, con el fin de:

Realizar la evaluación de la laguna de estabilización y

plantear una propuesta técnica de una planta de tratamiento de aguas residuales, con la finalidad de reducir la contaminación causada por efecto de las

descargas de aguas residuales en el distrito de Alto Inambar. (Lorenzo, 2013).

A diferencia del trabajo mencionado anteriormente, este proyecto requirió:

48

Realizar la evaluación del funcionamiento de la laguna

de estabilización de aguas residuales, y determinar los parámetros físicos, químicos y bacteriológicos, tales

como temperatura, potencial de hidrogeno, oxígeno disuelto, demanda bioquímica de oxígeno (DBO5), demanda química de oxígeno (DQO), sólidos

sedimentables y suspendidos, nitritos y nitratos. Y Plantear una propuesta técnica de una planta de

tratamiento de aguas residuales con filtración biológica, así contribuir con el saneamiento y disminuir la incidencia de enfermedades gastrointestinales en los

habitantes de la localidad. (Lorenzo, 2013)

A nivel nacional se hallan un gran número de trabajos que facilitan una forma de desarrollar estrategias similares aunque con objetivos distintos en diversas formas,

por ejemplo, la Propuesta Técnica para el Diseño de un Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales para el Municipio de Restrepo, Meta, cuyo objetivo comprende el diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR), “capaz de

minimizar el nivel de contaminación presente en el vertimiento de las aguas residuales de Restrepo sector de la margen izquierda del río Upin hacia los cuerpos

hídricos que circulan por el mismo”. (Burgos García, 2015)

Para conseguir su cometido, Burgos García (2015), propuso: primero, determinar la población que va a ser beneficiada; segundo, calcular consumos netos y caudales máximos y mínimos; y tercero, presentar una alternativa del diseño de una planta

de tratamiento con sus respectivos cálculos. Finalmente concluyeron que:

La alternativa de diseño que se presenta para controlar la contaminación de las aguas servidas sobre el rio Upin,

demuestra un nivel de confianza mayor, partiendo que removerá un gran porcentaje de carga contaminante, su

diseño estará acorde al medio ambiente porque verterá al rio Upin las aguas tratadas de tal manera que no contaminara ningún tipo de recursos hídricos. (Burgos

García, 2015)

En el ámbito local, se encuentra el diseño propuesto por Charry (2019), denominado, Diseño y Montaje A Escala de una Planta de Tratamiento de Aguas

Residuales Domesticas (PTAR), Como Modelo Funcional para el Desarrollo de Prácticas en el Laboratorio de Calidad de Aguas, del Programa de Ingeniería Civil de la Universidad Piloto de Colombia – SAM. Sus objetivos proponen:

Identificar los fundamentos teóricos, técnicos y legales

para el diseño de las PTAR domésticas. Investigar acerca de materiales que se puedan ser útiles de

acuerdo a sus características para el diseño del modelo funcional a escala PTAR domésticas. Realizar un

49

estudio inicial acerca de la calidad del agua a tratar antes

de usar la PTAR para así conocer el estado del agua y que componentes químicos como pH y turbiedad posee

en el momento. Elaborar el diseño, montaje y construcción para el modelo funcional a escala PTAR domésticas. Desarrollar un ensayo en el modelo

funcional a escala PTAR domésticas, para analizar los resultados físico-químicos que se obtengan en el agua

que sea tratada. Elaborar una guía de laboratorio indicando el marco teórico, objetivos y el procedimiento para el uso adecuado y obtención de datos en el modelo

funcional a escala PTAR domésticas. (Charry López, 2019)

5.4 MARCO LEGAL

5.4.1 Decreto 1594 de 1984

Por el cual se reglamenta parcialmente el Título I de la Ley 9 de 1979, así como el Capítulo II del Título VI -Parte III- Libro II y el Título III de la Parte III -Libro I- del

Decreto - Ley 2811 de 1974 en cuanto a usos del agua y residuos líquidos. (Agricultura, 1984)

5.4.2 Ley 142 de 1994

Por la cual se establece el régimen de los servicios públicos domiciliarios y se dictan otras disposiciones.

Esta Ley se aplica a los servicios públicos

domiciliarios de acueducto, alcantarillado, aseo, energía eléctrica, distribución de gas combustible, telefonía [fija]

pública básica conmutada y la telefonía local móvil en el sector rural*; a las actividades que realicen las personas prestadoras de servicios públicos de que trata el

artículo 15 de la presente Ley, y a las actividades complementarias definidas en el Capítulo II del presente

título y a los otros servicios previstos en normas especiales de esta Ley. (República, 1994)

5.4.3 Ras 2000 título E

Su propósito es fijar los criterios básicos y requisitos mínimos que deben reunir los

diferentes procesos involucrados en la conceptualización, el diseño, la construcción,

http://www.secretariasenado.gov.co/senado/basedoc/ley_0142_1994.html#15

50

la supervisión técnica, la puesta en marcha, la operación y el mantenimiento de los

sistemas de tratamiento de aguas residuales que se desarrollen en la República de Colombia, con el fin de garantizar su seguridad, durabilidad, funcionalidad, calidad,

eficiencia, sostenibilidad y redundancia dentro de un nivel de complejidad determinado. (Económico, 2000)

5.4.4 Resolución 0631 del 2015

Por la cual se establecen los parámetros y los valores límites máximos permisibles

en los vertimientos puntuales a cuerpos de aguas superficiales y a los sistemas de alcantarillado público y se dictan otras disposiciones. (Sostenible, 2015)

5.4.5 Resolución 0330 del 2017

La Resolución 0330 de 2017 expedida por el Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio “Por la cual se adopta el Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable y

Saneamiento Básico – RAS y se derogan las resoluciones 1096 de 2000, 0424 de 2001, 0668 de

2003, 1459 de 2005, 1447 de 2005 y 2320 de 2009”.

La Resolución reglamenta los requisitos técnicos que se deben cumplir en las etapas de diseño

construcción, puesta en marcha, operación, mantenimiento y rehabilitación de la infraestructura

relacionada con los servicios públicos de acueducto, alcantarillado y aseo.

La Resolución aplica a los prestadores de los

servicios públicos de acueducto, alcantarillado y aseo, a las entidades formuladoras de proyectos de inversión en

el sector, a los entes de vigilancia y control, a las entidades territoriales y las demás con funciones en el sector de agua potable y saneamiento básico, en el

marco de la Ley 142 de 1994. Así como a los diseñadores, constructores, interventores, operadores,

entidades o personas contratantes que elaboren o adelanten diseños, ejecución de obras, operen y mantengan obras, instalaciones o sistemas propios del

sector de agua y saneamiento básico. (Ministeio de Vivienda, 2017)

51

6. DISEÑO METODOLÓGICO

6.1 FASE 1

Para obtener información precisa y detallada de las condiciones físicas, climáticas, ambientales y pluviales de la región, deben formularse los estudios mínimos y necesarios para proceder con el diseño de un sistema de tratamiento de aguas

residuales para la Institución Educativa Rural Luis Antonio Duque Peña, en la vereda, Guabinal Plan, corregimiento de Barzalosa, Girardot, Cundinamarca.

6.1.1 Estudios e indagación

6.1.1.1 Precipitación

Estudios Mínimos para el Diseño del Sistema de Tratamiento de A.R.D.; Tomado

de la base de datos del SICLICA – Sistema de Información Climatológica e Hidrológica, se observan los valores totales mensuales y los valores totales

mensuales, máxima 24h de precipitación, Corporación Autónoma y Regional (CAR).

52

Figura 18. Valores Totales Mensuales de Precipitación.

ESTACIÓN : 2120181 POZO AZUL

Latitud 0419 N Departamento CUNDINAMARCA Corriente R. BOGOTÁ Categoría PG

Longitud 7449 W Municipio GIRARDOT Cuenca R. BOGOTÁ Fecha Instalación

Elevación 450 m.s.n.m Oficina Provincial 3 ALTO MAGDALENA Fecha Suspensión

AÑO ENERO FEBRE MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOST SEPTI OCTUB NOVIE DICIE

1989 1,5 78,8 76,8 36,6 9,2 106,9 139,7 9 30,1

1990 11,8 90,5 108,6 189,5 72,4 25,9 52,7 26,4 96,1 309,5 40

1991 35,4 18,2 101,9 182,9 178,5 118,1 35,7 14,8 180,4 14,4 135 42

1992 8 22 18,7 100,6 123,7 1,3 9,8 15,9 258,3 52,8 85,6 24

1993 137,9 87,9 81,6 323,9 50,5 10,6 22 94,6 127,2 200,1 152,1

1994 135 7,5 198,8 164 204,9 9,8 39 2,9 77,6 62 78 45

1995 4 7,9 53,2 150,6 140,9 132,7 207,5 81,4 126 137,7 67,2 102,3

1996 52,5 39,2 179,2 150,9 155,3 53,5 80,8 109,2 115 120,5 184,8 46,7

1997 66,5 84,2 188,2 56,8 85,9 0 1 83,4 154 71,9 92,1

1998 21,8 80,4 125,9 374,5 288,2 27,1 15,1 13,6 154 208 12 29,9

1999 68,9 255,3 29,1 235,3 30,6 137,8 14,3 48,3 144,6 226,6 70,5 69,7

2000 12 133,7 77,1 255,6 121,4 171,4 8 21,1 257,1 322,5 58,4 81,9

2001 78,9 151 238,1 132,1 177,5 16,8 76,8 0 61,7 115,6 183,5 60,1

2002 18 50,2 181 236,6 124,6 81,5 67,8 49,9 89,4 182,1 34,4 96,1

2003 0,7 67,1 120 24,6 0 8,5 74,6 224,8 166,5 46,2

2004 40,7 108,3 68,3 127,1 234 30,4 71,2 21,6 65,4 56,3 70,7 0

2005 75,4 79,1 75,4 49,4 176,7 20,3 10,8 2,9 57,2 270,6 142,8 52,6

2006 11,5 115,1 210,7 36,8 75,4 48 20,9 4,6 37,4 32 69,2 6,5

2007 72,4 0 158,7 165,5 221,2 10,8 87,7 17,5 57,9 141,2 113,6 7,5

2008 127,5 122 128,6 177,6 109,1 28 215,4 174,6 112,3 103,5 42,3

2009 124,4 27,5 70,9 138,3 98,3 47,9 2,5 46,6 125,5 49 101,3 154,8

2010 32,9 21,7 51,7 507,1 232,7 75 190,6 17 67,3 70,4 112,4 49,1

2011 3 177,6 158,9 93,2 80 15,5 60,4 17,6 54 111,7 116 37,8

2012 51,7 74,3 102,7 221,6 44,4 18,5 17,1 7,4 24,4 210,2 30,3 78,4

2013 13,6 86,9 109,9 148,5

C A R - CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DE CUNDINAMARCASICLICA - Sistema de Información Climatológica e Hidrológica

VALORES TOTALES MENSUALES DE PRECIPITACIÓN (mm)

04/01/1989

X=N=969200

Y=E=917550

Fuente: base de datos del SICLICA – Sistema de Información Climatológica e

Hidrológica, Corporación Autónoma y Regional (CAR).

53

6.1.1.2 Evaporación

Se extrae la información de evaporación total mensual de la estación la victoria del municipio de Tocaima, con el fin de dar el soporte de estudios mínimos para la ejecución del sistema de tratamiento de agua residual, ya que, las condiciones

climatológicas son muy similares a la zona rural en la que se haya la vereda Guabinal, la cual, limita con este municipio.

Figura 19. Valores Totales Mensuales de Evaporación, tomado de SICLICA –

Sistema de Información Climatológica e Hidrológica.

ESTACIÓN : 2120640 VICTORIA LA

Latitud 0428 N Departamento CUNDINAMARCA Corriente R. BOGOTÁ Categoría CO

Longitud 7436 W Municipio TOCAIMA Cuenca R. BOGOTÁ Fecha Instalación

Elevación 380 m.s.n.m Oficina Provincial 3 ALTO MAGDALENA Fecha Suspensión

AÑO ENERO FEBRE MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOST SEPTI OCTUB NOVIE DICIE

1991 120,5 122,7 111,8 97,9 99,7 90,8 129,8 118,9 97,8 136,5 91,8 101,9

1992 108,6 112,5 121 128,2 113,3 112,2 155,8 152,4 122,9 140 93,5 108,9

1993 106,5 90,3 100,3 115,3 103,4 118 111,5 132,6 129,2 122,5 128 112,3

1994 121 93 98,6 86,6 84 113,6 112,8 106 99,4 79,9 78,9 110,9

1995 123,4 97,5 91,9 114,6 85,9 110,1 104,3 119,8 100 108,9 111,7 107,4

1996 102 105 109,9 110,4 96,4 90,2 116,9 137,6 120,1 107,8 106,8 116,9

1997 98,7 107,7 118,7 89,8 100,5 92,6 125,6 153,3 134,7 109,7 77,3 131,1

1998 123,3 129,9 122,3 104,2 112,1 136,5 141,4 151,9 136,7 121,9 116,1 122,6

1999 101,1 90 93 56,7 88,1 77,9 131,6 143,8 74,1 85,1 86,1 102,1

2000 117,6 92,5 101,8 64,7 67,7 83,3 126,3 139,2 85,9 116,3 103,9 102,2

2001 132,8 90,2 98,5 102,3 115,9 116,3 87,5 138,5 104,8 61,8 93,2 46,2

2002 109,4 115,7 74,8 42,7 87,2 66,7 90,5 130,3 86,8 102,8 81,8 75,7

2003 156,3 136,4 116,5 88,7 115,6 22,2 37,5 43 26 87,3 35,8

2004 127,9 113,1 139,2 94,9 99 129 130 176,3 147,4 139,5 121,7 106,3

2005 107,4 127 146,7 133,4 159,3 125,9 143,9 165,4 129,3 118,1 99,8 104,1

2006 112,4 113,5 106,8 99,1 107,1 109,2 147,4 163,6 123,8 114,9 93,4 96,3

2007 14,3 171,3 148,7 89,8 102,4 100,7 145,2 129,5 132 95,7 98,6 104,1

2008 107,9 116,6 124 105,8 88,9 95,1 122,3 69,4 115,6 124,4 102,9 121,8

2009 103,4 100,6 101,6 50,3 43,4 128 130,2

2010 62,3 58,9 76,6 87,7 67,3 55 88 106,7 106,8 123,8 96,2 101,3

2011 129,7 101,7 70,2 33,9 60 100,9 106 131,2 130,7 103,8 89,5 48,8

2012 129,5 120,3 126,6 60,8 115,7 109,7 118,2 134,1 129,3 140,7 89,7 116,6

2013 164,7 109,7 132,7 143,2 96,9 110,3 139,8 138,3 165,2 129,7 124,9 105,7

2014 124,8 103,4 110,4 113,4 106 102,8 146,6 153,7 163,9 138,4 110,4 134,1

2015 151,3 128,6 142,3 116,3 121,1 104,6 141,6 121,3 106,7 113,2 110,4 106

2016 116,9 121,5 124,9 105 109,5 108,2 128,6 155,1 108 99,7 98,1 95,1

2017 102,1 99,6 88,7 90,2 87 99,7 105,3 104,3 119,3 111,2 102,3 108,3

2018 107,8 96,5 131

C A R - CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DE CUNDINAMARCASICLICA - Sistema de Información Climatológica e Hidrológica

VALORES TOTALES MENSUALES DE EVAPORACIÓN (mm)

12/01/1986

X=N=985690

Y=E=941710

Fuente: base de datos del SICLICA – Sistema de Información Climatológica e

Hidrológica, Corporación Autónoma y Regional (CAR).

54

6.1.1.3 Fuente Hidrográfica

Se identificaron 3 fuentes hídricas, que limitan con el predio: Quebrada Guabinal,

zanja honda, Quebrada innominada tributaria a la Quebrada la Sangradera, todas desembocan en la cuenca baja del rio Bogotá.

Figura 20. Mapa hídrico de la zona que comprende la vereda Guabinal Plan.

6.2 FASE 2

En este momento, se analizan factores como población estudiantil, condiciones

físicas del suelo de la Institución (nivel freático, ensayo de permeabilidad del suelo, características y vida útil de los materiales de construcción que se implementaran

en el proceso constructivo del sistema, donde se destaca especificaciones del material, ensayos de permeabilidad, nivel freático

Fuente: https://www.geoambiental.com/

55

6.2.1 Población Institucional

Temporales:

(19) Estudiantes entre los grados cero y primero.

(28) Estudiantes entre los grados segundo y tercero.

(24) Estudiantes entre los grados cuarto y quinto.

(3) Docentes.

(2) Ecónoma.

(1) Vigilante.

(1) Domiciliario.

Permanentes

Un vigilante

Un domiciliario

6.2.2 Prueba De Permeabilidad Del Suelo Escuela Duque Peña

6.2.2.1 Permeabilidad en los Suelos

Se entiende por permeabilidad a la facilidad de movimiento de flujo a través de un medio poroso, esto, permite clasificar los suelos en: suelos permeables y suelos

impermeables. “La permeabilidad puede definirse como velocidad de flujo producida por un gradiente hidráulico unitario. El valor del coeficiente de permeabilidad (k) se usa como una medida de resistencia al flujo medida por el suelo. La permeabilidad

se ve afectada por diversos factores inherentes tanto al suelo como a las características del agua circulante” (Bárcena, 2021).

“Los factores principales son:

La densidad del suelo.

La relación de vacíos del suelo

La estructura y estratificación del suelo.

56

La existencia de agujeros, fisuras, etc. en el suelo.

La viscosidad del agua del suelo, que varía con la temperatura”. (Bárcena, 2021)

Imagen 1. Excavación con medidas de 30 centímetros de largo por 30 centímetros

de ancho, con 1 metro de profundidad.

Después de este proceso se procede a llenar con agua la excavación hasta su tope

Fuente: Foto tomada por el investigador.

57

Imagen 2. Excavación saturada con agua

Fuente: Foto tomada por el investigador

Después de este proceso se procede a llenar con agua la excavación hasta su tope máximo:

Cálculo del volumen de agua:

0.30 x 0.30 x 1.00 = 0.09m3

0.09 x 1000/1 = 90L

Se requiere un total de 90 litros de agua para llenar en su totalidad la excavación.

Prueba # 1:

Se llena en su totalidad y se hace un conteo de 10 minutos para estimar la capacidad de permeabilidad del terreno.

58

Prueba # 2:

De nuevo Se llena en su totalidad y se hace un conteo de 20 minutos para estimar la capacidad de permeabilidad del terreno.

Prueba # 3:

Nuevamente Se llena en su totalidad y se hace un conteo de 30 minutos para

estimar la capacidad de permeabilidad del terreno.

Imagen 3. Excavación prueba 1.

Se observa que pasados 10 minutos el agua descendió 10 centímetros, lo que

equivale a 1 centímetro por minuto.


59


Se observa que pasados 20 minutos el agua descendió 12 centímetros, lo que

equivale a 1.6 centímetro por minuto.


60


Se observa que pasado 30 minutos el agua descendió 15 centímetros, lo que

equivale a 2 centímetro por minuto.

6.2.3 Vida Útil del Sistema

Para determinar la vida útil de la estructura, se determinan previamente la de los

materiales con los cuales se va a ejecutar el diseño, teniendo en cuenta el tipo de material a usar, tubería P.V.C. y concreto 3000 psi.

6.2.3.1 Tubería P.V.C.

Tubos ranurados de policloruro de vinilo no plastificado (P.V.C.), son los que disponen de perforaciones u orificios uniformemente distribuidos en su superficie,

usados en el drenaje de suelos. Según el diámetro exterior de los tubos, éstos pueden ser corrugados y lisos hasta un diámetro inferior o igual a 200 mm y de

superficie exterior nervada e interior lisa para diámetros superiores a 200mm. El policloruro de vinilo es el segundo plástico más usado en el mundo, teniendo así una vida útil entre 15 y 100 años. (elorrio.eus, 2021)


61

6.2.3.2 Concreto

Los códigos buscan en general que las estructuras tengan vida útil por encima de los 50 años, pero hay que tener en cuenta que algunas estructuras deben ser

diseñadas para periodos aún más largos, digamos hasta 100 años y otras para periodos de 25 años o menos. Cangrejo (2015), cita diferentes autores para definir el conreto desde una pespectiva teórica fundamental:

El concreto es un material obtenido mediante una mezcla cuidadosa de cemento, arena, grava (u otro

agregado) y agua (Nilson, 2001), esta mezcla después de realizada se endurece en formaletas con la forma y las dimensiones adecuadas. Por otra parte para Rivva

(2000) define el concreto resaltando que se trata de un producto artificial compuesto de un medio ligante

denominado pasta, dentro del cual se encuentran embebidas partículas de un medio ligado denominado agregado; La pasta es el resultado de la combinación

entre el agua y el cemento, el agregado es referido por el autor como la fase discontinua del concreto ya que las

partículas no se encuentran unidas, existen a su vez los agregados finos y los agregados gruesos. El concreto en algunos casos se mezcla con aditivos según el uso o las

condiciones de instalación, se caracteriza por ser un compuesto que presenta una gran resistencia a la

compresión lo cual es considerado como uno de los mejores materiales en la construcción de proyectos de infraestructura pues proporciona seguridad y estabilidad

a las estructuras. (Cangrejo, 2015)

6.2.3.3 Acero

Fundamentalmente todos los aceros son principalmente, o más apropiadamente, aleaciones de hierro y carbono.

Los aceros llamados al simple carbono son aquellos que generalmente tienen aparte del carbono cantidades o

porcentajes pequeños de Mn, Si, S, P. Un ejemplo es el acero 1045 que tiene un 0.45% de carbono, 0.75% de manganeso, 0.40% de fósforo, 0.50% de azufre, y 0.22%

de silicio. Los aceros aleados son aquellos que contienen cantidades o porcentajes específicos de otros

elementos en una composición química los elementos más comúnmente aleados con estos aceros son el níquel, cromo, molibdeno, vanadio y tungsteno. El Mn se

62

encuentra también en esta categoría si se especifica

dentro de un porcentaje mayor al 1%. (Flores, 1996)

Según, arquitecturaenacero.org (2021), la vida útil del acero es muy alta. Algunos

estudios han estimado que una viga de acero con protección mínima a las corrosiones puede superar los 60 años. Esto, si se analiza como parte de un sistema constructivo.

6.2.3.4 LADRILLO

El ladrillo es uno de los materiales tipo cerámica o arcilla cocida más antiguo que se viene utilizando en el sector de la albañilería. Se distingue por su forma de prisma rectangular, y por sus propiedades

que le hacen tener una excelente resistencia a la compresión. También se distingue por sus cualidades de aislamiento acústico y

térmico. Con este material hecho de masa de barro cocida se logra levantar perfectamente cualquier muro o estructura. Este material es muy versátil, estable y duradero, siendo fabricado con cerámica roja

mezclada con otros elementos. Generalmente suelen tener un espesor que oscila entre los 4 y los 27 cm. Veamos los tipos que hay.

(cementoscibao.com, 2017)

Es más liviano y lleva menor cantidad de otros materiales de construcción, como cemento y arena. El rendimiento por metro

cuadrado es una de las ventajas más resaltadas llegando a ser el triple que otros sistemas alternativos de construcción. Estas virtudes tienen

una especial relevancia cuando se cotejan con su durabilidad: por lo general esperamos que una vivienda de ladrillos dure 100 años (o más). (lanacion.com.a, 2017)

6.3 FASE 3

En esta parte se representa el sistema hidráulico de forma conceptual, matemática y funcional; pasando por sus tratamientos (preliminar – primario – secundario –

terciario cuya finalidad, infiltrar el terreno natural sin afectar el subsuelo o efluentes cercanos), teniendo en cuenta todos los aspectos y estudios teóricos recopilados durante todo el proceso de investigación, para así adoptar un sistema totalmente

funcional.

63

Figura 21. Esquema de Tren de Tratamiento.

Fuente: Propia.

6.3.1 Cálculos Hidráulicos del Sistema de Tratamiento A.R.D.

6.3.1.1 Trampa De Grasas (Tratamiento Preliminar).

Se compone de tanques pequeños de flotación donde la grasa sale a la superficie

para ser retenida, mientras el agua aclarada, sale por una descarga inferior. No lleva partes mecánicas y posee un diseño similar al de un tanque séptico. Recibe nombres específicos según al tipo de material flotante que vaya a removerse,

además, se clasifican en domiciliar, colectiva y sedimentadores.

El diseño fue realizado de acuerdo a las características propias y el caudal del agua

residual a tratar, teniendo en cuenta, que la capacidad de almacenamiento mínimo expresada en kg de grasa, debe ser de por lo menos una cuarta parte del caudal de

SECUENCIA DE TRATAMIENTOS

Tratamiento preliminar (Trampa degrasas) elimininacion de grasas ydetergentes

Tratamiento primario (Tanqueseptico) decantacion de un 50 a 70%de sólidos suspendidos, tratamiendoanaerobio de lodos sedimentados.

Tratamiento secundario (FAFA) pormedio del filtro biológico se realiza unadegradación biológica anaeróbica deDBO soluble además de removercantidades adicionales de sólidossuspendidos.

Tratamiento terciario (campo de infiltracion)dispocicion final por medio de infiltracionadotando la opcion de un pozo teniendoencuenta los datos optenidos en losensayos.

64

diseño (caudal máximo horario) expresado en litros por minuto. (Ministerio de

Desarrollo Económico, 2000)

6.3.1.2 Tanque Séptico (Tratamiento Primario).

Como bien se ha mencionado al principio del documento, una de las principales falencias de la vereda Guabinal, es la de no contar con una red pública de alcantarillado acompañada de un sistema de tratamiento centralizado. Para la

disposición de aguas residuales domésticas su población ha tenido que acudir a sistemas convencionales o descentralizados, en ciertos casos deben hacer el

vertimiento directamente en la fuente hídrica más cercana sin haber efectuado ningún tipo de tratamiento a estas A.R.D., incurriendo en detrimento del medio ambiente, exponiéndose a sanciones ordenadas por la entidad ambiental

encargada de velar por los recursos hídricos del municipio, la Corporación Autónoma Regional (CAR).

De acuerdo con los parámetros estipulados en la norma RAS (2017), se procedió con el diseñó del tanque haciendo uso de una geometría prismática rectangular de dos cámaras subterráneas, selladas con tapas y permitiendo el acceso para su

debido mantenimiento. El efluente a disponer en el tanque, viene con un pos tratamiento efectuado por el tratamiento preliminar (trampa de grasas).

Las aguas residuales deben ser acondicionadas con el fin, de remover entre un 30% a 50% de DBO, un 15% de fosforo, y un 50 a 70% de sólidos suspendidos; se realizará un tratamiento anaerobio de lodos sedimentados, almacenando lodos y

material flotante, para así, lograr una mayor eficiencia con un periodo de retención mayor a 24 horas; ubicando una pantalla para gases en la unidad de salida del

tanque, sus cámaras múltiples tendrán interconexiones similares a dicha unidad de salida.

6.3.1.2.1 Localización.

El tanque posee espacio suficiente para su construcción y estará situado a 6m de estructuras como, salones, comedor escolar y baños, a 4m de un árbol de Acacio,

a 5m de redes públicas de abastecimiento de agua, a 28m de una canal de aguas lluvias en uno de los linderos de la escuela; la quebrada la “Sangrera” como una de las fuentes hídricas de montaña más cercana, está ubicada a 5 km al este y a 3 km

de una acequia contribuyente con esta misma fuente.

De acuerdo a la metodología del diseño, se augurará un correcto funcionamiento

del sistema teniendo en cuenta los siguientes criterios:

Rendimiento del proceso de tratamiento.

Almacenamiento de lodos

Amortiguamiento de caudales pico.

65

6.3.1.2.2 Cámaras del Tanque

Especificaciones de la cámara 1.

Tapa de seguridad de 0.60m, tubería de entrada con un “accesorio T” de 4 pulgadas

ubicado debajo de la tapa de registro para facilitar el varillaje por lo menos a 15 cm, la cota batea del tubo de entrada estará a 0.07m de la cota batea del tubo de salida del (FAFA) y así garantizar que el comportamiento hidráulico dentro del tanque

séptico y filtro funcionen bien.

Especificaciones cámara 2.

Tapa de seguridad de 0.60m en la parte superior de tanque, la salida del agua sedimentada se efectúa por medio de una venta (su función es permitir la conexión entre la cámara del tanque séptico a la cámara del filtro) de 0.25m (se asume este

valor para que el agua no tenga inconvenientes al ingresar) en el fondo del tanque, para así permitir el flujo accedente del líquido hacia la cámara del (FAFA) filtro

anaerobio de flujo ascendente.

6.3.1.3 Tratamiento Segundario, Filtro Anaerobio De Flujo Ascendente

(FAFA)

Antes de empezar con esta etapa, previamente se realizó un tratamiento preliminar y un primario en el cual se hace una respectiva separación de grasas, detergentes y solidos suspendidos.

Mediante este proceso buscamos realizar una depuración final al agua antes de ser llevada a su disposición final; por medio del filtro biológico se realiza una

degradación biológica anaeróbica de DBO soluble que escapa de los tratamientos anteriores, además de remover cantidades adicionales de sólidos suspendidos.

El principio básico del tratamiento en el FAFA lo realizan bacterias anaerobias que

crecen y se adhieren a un soporte inerte, formando una capa biológica, que al ponerse en contacto con el agua residual estabiliza la materia orgánica y se produce

metano como uno de los productos finales. (Ministerio de Desarrollo Económico, 2000)

- Tratamiento y Vaciado de Lodos Digeridos

Son los líquidos y material sólido que se bombea desde un tanque séptico. La nata se acumula en la superficie, mientras, que el lodo se deposita en el fondo, abarcando del 20% al 50% del volumen total del tanque cuando este es vaciado. Un

depósito séptico retiene generalmente del 60% al 70% de los sólidos, materia fecal y coloidal, que pasan a través del sistema. Por ningún motivo los residuos y

desechos sépticos serán vertidos en ningún tipo de cuerpo de agua superficial.

66

De acuerdo a lo anterior, se deja a disposición del personal de la escuela 2

alternativas de tratamientos de lodos.

compostaje como una opción viable a la hora de tratar los lodos digeridos en este tipo de condiciones de terreno, ya que, se cuenta con espacio para hacer

su adecuado manejo.

Los sólidos y líquidos de los residuos sépticos ya estabilizados, son sacados del tanque y sometidos a deshidratación, luego, son mezclados con un agente de abultamiento (por ejemplo, las virutas de madera, el aserrín), para

ser aireados por volteo. El proceso de compostaje, convierte los residuos sépticos en un material estable o material húmico que puede ser utilizado

como acondicionador del terreno en campos agrícolas; siempre y cuando, estos últimos no estén dedicados al cultivo de hortalizas, frutas o legumbres que se consuman crudas.

Al obtener el pH adecuado para dichos lodos, es posible utilizar dicho

compostaje como recuperador de las condiciones físicas y químicas del suelo y, laderas aledañas a la Institución, a su vez, convierte el suelo en tierra fértil para la siembra de flora.

También se contempla la opción de tratamiento de lodos mediante cal para

realizar una estabilización al pH de los lodos y evitar proliferación de olores y lixiviados que producen estos a la hora de ser sacados del tanque, para esto se requiere una disponibilidad del terreno y tener un nivel freático

profundo para poder realizar este proceso.

Se requiere de una excavación donde serán arrojados los lodos sacados del tanque, allí se procede a verter los lodos y aplicando tratamiento de cal se estabiliza el pH de estos.

6.3.1.4 Campo de Infiltración

En este tratamiento final se realizó un ensayo de permeabilidad, procedimiento para establecer la capacidad de infiltración y deducir la tasa de aplicación para el diseño

del sistema de disposición final, de acuerdo a las especificaciones de la norma RAS 17 y el libro del ingeniero Jairo Romero Rojas, Tratamiento de Aguas Residuales (teoria y principio de diseño).

Se realizaron los cálculos con las diferentes disposiciones finales como; zanjas de

infiltración, lechos y pozos de infiltración. Contemplando factores tales como; permeabilidad, disposición del suelo, área y nivel freático encontrándose a más de

5 metros de la rasante del suelo, datos obtenidos en la fase 2 del diseño

67

metodológico; se llega a la conclusión de que la disposición final se realizara por

medio del pozo de infiltración.

- Tratamiento Terciario, Pozo de Infiltración

En este proceso al momento de realizar la excavación debemos contar con un suelo totalmente seco para realizar su construcción, contar con una grava limpia aplicando

una capa mínima de 30 cm, utilizando bloque de ladrillo o de concreto. El pozo de infiltración es una excavación profunda para disposición sub-superficial de aguas

residuales y se filtra a través de las paredes laterales. La separación entre pozos es de 3 veces el diámetro del pozo

6.4 FASE 4

En esta parte se incluyen diseños (planos) de todo el sistema hidraulico de tratamiento de aguas residuales, desde el plano arquitectonico de la Institucion

Educativa, hasta el sistema completo con sus cortes.

68

6.4.1 Plano Arquitectonico

Figura 22. Plano Arquitectónico y ubicación del sistema en la institucion.

Fuente: Propia

69

Figura 23. Trampa de Grasas - Corte Perfil – Escala 1:1

Fuente: Propia

Figura 24. Trampa de Grasas - Corte Planta – Escala 1:1

Fuente: Propia

70

Figura 25. Tanque Séptico Y FAFA - Corte Perfil – Escala 1:1

Fuente: Propia

71

Figura 26. Tanque Séptico Y FAFA - Corte en Planta – Escala 1:1

Fuente: Propia

72

Figura 27. Pozo de Infiltración

Fuente: Propia

73

7. RESULTADOS

7.1 RESULTADOS DEL ENSAYO DE PERMEABILIDAD Y NIVEL FREÁTICO

Tabla 1. Datos del Ensayo de Infiltración

Fuente: Elaborada por el investigador.

Usando la última lectura se hace el siguiente cálculo. Por ejemplo, si la Lectura es de 15 cm en 30 minutos, la tasa de percolación será:

Tasa de percolación= 30/15= 2 min/cm

El área necesaria de infiltración se calcula con base en los resultados de la prueba de infiltración y la tasa de aplicación correspondiente, de acuerdo con los valores de la figura 28.

N (T)

Minutos (H)

Centimetros

1 10 10

2 20 12

3 30 15

74

Figura 28. Tasas de Aplicación de Aguas Residuales para Sistemas de Infiltración.

Fuente: Rojas, J. A. (1999). TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ( teoria

y principio de diseño ). Bogota, colombia: Escuela colombiana de ingenieria. Recuperado el 2020

De acuerdo a los cálculos obtenidos y basándonos en los valores de la figura 28 se

encuentra una textura de suelo (arena media gruesa) con una tasa de percolación en un rango de 0.4 – 2.0 min/cm y la tasa de aplicación 48 L/m2d.

- Nivel Freático

Debido a factores económicos a la hora de hallar, identificar y plasmar el nivel freático de la zona, se tuvo en cuenta el ensayo de permeabilidad que se realizó al

suelo de la institución educativa, teniendo en cuenta los datos recopilados durante el proceso de realización de este, se puede determinar que el nivel freático de la zona se encuentra a una distancia considerada partiendo del punto de vista de un

campo de infiltración que se realizó de 1 metro de profundidad por un diámetro de 30 x 30.

75

Imagen 6. Profundidad de la Excavación.


Lo que lleva a sacar la conclusión de que el suelo es permeable, ya que, durante el

ensayo de permeabilidad o infiltración, el terreno se saturó de un total de 90 litros en el ensayo; esto, lleva a sacar la conclusión de, que si el terreno tuviese el nivel freático al menos de 2 metros, el tiempo que tardaría el agua en drenar hubiese sido

mayor que el arrojado en el ensayo, por lo tanto, se establece que le nivel freático se encuentra a más de 5 m de la rasante del suelo.

- Resultados de la Vida Útil del Sistema

T= TUBERIA C= CONCRETO

A= ACERO L= LADRILLO

T+C+A+L= 15+25+60+100=200 200/4= 50 AÑOS

76

Se realiza un sumatorio total de los años de durabilidad que tiene cada material de

construcción y a su vez se divide en el mismo número para así tener un promedio

de duración mínimo de la estructura.

7.2 RESULTADOS DE TRATAMIENTO PRELIMINAR TRAMPA DE

GRASAS

Para el diseño de la trampa de grasas se debe tener en cuenta el tipo de artefactos y el número de grifos para multiplicar la cantidad de estos por la unidad de gastos,

para obtener el total de grifos de los artefactos conectados a la trampa de grasas (ų).

Tabla 2. Total, de grifos de los A.S. conectadas a la trampa de grasas.

Fuente: Propia

Una vez obtenido el número de artefactos hidro-sanitarios que estarán conectados a la trampa de grasas se procede a calcular el caudal de diseño de esta. Con la

siguiente ecuación:

Qd = 0.3 * √𝑢

El cual se obtendrá en litros sobre segundo L/s

- Caudal de Diseño.

Qd = 0.3 * √32 = 1.70 l/s

Artefactos Cantidad Grifos Unid. Gastos Total

Lavabo 4 2.5 1 10

Lavadero 2 2 3 12

Duchas 1 1 1 1

Lavaplatos 2 2 2 8

Orinales 1 1 1 1

Total ų 32

77

A continuación, se procede a calcular el volumen (V), que es igual al caudal de

diseño por el tiempo de retención (TR), de acuerdo al Ras 17, debe ser mínimo de

2.5.

- Volumen Trampa de Grasas.

V= ((Qd*60s*TR)/1000)

V= ((1.70*60s*3)/1000) = 0.305 m3

Figura 29. Tiempo de Retención.

Se calcula en litros, y luego se pasa a m3 para calcular el área superficial que se

obtendrá en metros cuadrados (m2). Nunca debe diseñarse una trampa de grasas de un volumen inferior a 120 Litros. El tanque debe tener 0.25m² de área por cada litro por segundo, una relación ancha/longitud de 1:1 3:1 de acuerdo a las

actualizaciones del Ras 17.

- Área Superficial.

As = 0.25 * Qd

As = 0.25 * 1.70 = 0.42m2

Después de obtener el área superficial, se calcula el ancho y largo de la trampa de grasas. Relación 1.1

Figura 27. Tiempo de Retención Tomado de Minvivienda. (2017). REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO - RAS 2017. Bogotá, D.C.: República de Colombia.

78

- Ancho.

A = √𝐴𝑆1⁄

A = √0.421⁄ = 0.7

- Longitud.

B = 3 * A

B= 1 * 0.7 = 0.7

- Profundidad

Luego, se calcula la profundidad, la profundidad de la trampa de grasas mínima recomendada es de 0.35 metros mínimo según el RAS 17; en caso tal que la profundidad de diseño sea inferior se asumirá este valor para la trampa de grasas.

P = 𝑣

𝐴 ∗ 𝐵

P = 0.305

0.7 ∗ 0,7= 0.72

- Borde Libre.

Bl = P * 0.30

Bl = 0.72 * 0.30 = 0.22

El borde libre se recomienda que este entre 20% y 30% de la altura de la trampa de grasas; el tabique de separación se ubicará a los 2/3 de la entrada y 1/3 de la salida

de la trampa de grasas.

79

- Tabique de Separación

TS = B * 2/3

Caudal entrada 2/3

Ts = 0.7 * 2/3 = 0.43

Caudal de salida 1/3

Ts = 0.7 * 1/3 = 0.22

Tabla 3. Trampa de grasas.

1. Trampa de Grasas

Parámetros Valor Unidades

Ų (Unidades de Gasto) 32 Unid

Qd (Caudal de Diseño) 1.7 L/s

V (Volumen Útil) 0.305 m3

AS (Área Superficial) 0.42 m2

A (Ancho) 0.7 M

B (Longitud o Largo) 0.7 M

P (Profundidad) 0.72 M

Borde libre 0.22 M

Ø Entrada 2 Pul

Ø Salida 4 Pul

Tabique de separación 2/3 0.43 M

Fuente: Propia.

80

7.3 RESULTADOS DEL TRATAMIENTO PRIMARIO (TANQUE SÉPTICO).

- Volumen Útil

Para el cálculo del volumen útil del tanque séptico se recomienda el siguiente criterio.

Vu = 1000 + Nc (C * T + K * Lf)

Donde:

Nc: número contribuyentes = 70 (tabla de ponderado de Nc)

C: contribución de aguas residuales por persona (L/día)

T: tiempo de retención aguas residuales (día)

K: tasa de acumulación de lodos

Lf: contribución de lodos frescos (L/persona/día)

Para hallar el volumen útil del tanque séptico se debe ponderar contribución de

aguas residuales por persona (C) y contribución de lodos frescos (Lf). Mediante la recopilación de datos adquiridos durante el proceso de investigación, se determinó que el predio se clasifica en: ocupante permanente tipo clase baja y ocupante

temporal tipo escuelas:

Tipo ocupantes permanentes tipo clase baja (2 personas) el valor de C: 100 y el Lf: 1.

Para ocupantes temporales tipo escuela (76 personas) el valor de C: 50 y Lf: 0.2.

81

Tabla 4. Contribución de Aguas Residuales por Persona.

Fuente: Minvivienda. (2017). REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO - RAS 2017. Bogotá, D.C.: República de Colombia.

Ponderado �̅�

�̅� =∑𝑪 ∗ 𝑵𝒄

𝑵𝒄

�̅� =(𝟏𝟎𝟎∗𝟐)+(𝟓𝟎∗𝟕𝟔)

𝟕𝟖= 51.28

Unidedes

Ocupantes permanentes Und C Lf

persona 160 1

persona 130 1

persona 100 1

Hotel (excepto lavandería y cocina) persona 100 1

Alojamiento provisional persona 80 1

Ocupantes temporales

Fábrica en general persona 70 0,3

Oficinas temporales persona 50 0,2

Edificios públicos o comerciales persona 50 0,2

persona 50 0,2

persona 6 0,1

Restaurantes comida 25 0,01

Cines, teatros o locales de corta permanencia local 2 0,02

tasa unitaria 480 4Baños públicos

Escuelas

Bares

Residencia

Clase alta

Clase media

Clase baja

tabla 16,3 Contribución de aguas residuales por persona

PredioContribución de aguas

residuales (C) y lodos frescos

82

Ponderado Lf

𝑳𝒇̅̅ ̅̅ =∑𝑳𝒇 ∗ 𝑵𝒄

𝑵𝒄

𝑳𝒇̅̅ ̅̅ =(𝟏∗𝟐)+(𝟎.𝟐∗𝟕𝟔)

𝟕𝟖 = 0.22

Tabla 5. C y Lf Ponderadas.

Ponderado de la contribución de aguas residuales (c) y lodos frescos (l) para el

predio clasificado en ocupantes permanentes clase baja y temporales escuelas

según la tabla 4. Los resultados obtenidos se tendrán en cuanta para el cálculo de

vida útil.

Tabla 16.2 de C y Lf ponderadas

Nc ĈPond LfPond

Nc1 2 C1 200 Lf1 2

Nc2 76 C2 3800 Lf2 15,2

Nc3 C3 Lf3

Nc4 C4 Lf4

Nc5 C5 Lf5

Nc6 C6 Lf6

Nc7 C7 Lf7

Nc8 C8 Lf8

Nc9 C9 Lf9

Nc10 C10 Lf10

78 51,28 0,22

Fuente: Propia

83

Número de contribuyentes (Nc) 78 * contribución de agua residual (c) 51.2 = 4000L

Para obtener los valores de tiempo de retención debe observarse la figura 26; la contribución diaria expresada en (L) de nuestro diseño posee un valor de 3.900 L,

ubicándolo en un rango de contribución diaria que oscila entre los 3.000 y 4.500 L. para continuar con el cálculo del volumen útil se determinará como tiempo de

retención 0.83 días.

Figura 30. Tiempos de Retención.

Fuente: Minvivienda. (2017). REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE AGUA

POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO - RAS 2017. Bogotá, D.C.: República de Colombia.

El intervalo de limpieza asignado para la Institución Educativa Rural Luis Antonio

Duque Peña; en la Vereda, Guabinal Plan, Corregimiento de Barzalosa, Girardot,

Cundinamarca, fue de 2 años. La temperatura media de Girardot es de 28°c., el

valor de k se obtendrá de la figura 31, valores de tasa de acumulación de lodos

digeridos.

84

Figura 31. Valores de Tasa de Acumulación de Lodos Digeridos.

Fuente: Minvivienda. (2017). REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE

AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO - RAS 2017. Bogotá, D.C.: República de Colombia.

Obtenidos todos los valores de la fórmula según el RAS 17, para hallar el volumen útil del tanque séptico se procede a remplazar sus constantes.

Vu = 1000+78(51,28*0.83+97*0.22) = 5988 L

Vu = 5.988/1000 = 5.99 m3

- Profundidad Útil

Se procede a realizar los cálculos de área superficial, ancho, largo teniendo en cuenta que la profundidad asumida; puesto que el volumen útil es 5.9 m3, y

basándose en los datos del ensayo de permeabilidad en el área donde se plantea el diseño se concluyó que el nivel freático se encuentra a más de 5 metros de profundidad de la rasante del suelo; de esta forma, se da cumplimiento

con lo concertado en la norma que estipula que la estructura debe encontrarse a una altura vertical mínima de un metro, respecto del nivel freático.

Se ubica el volumen útil en 5.9 m3 que oscila entre 1 y 6 m3, con una profundidad

útil de 2.0 m que oscila entre 1.2 m mínimo, hasta una máxima de (2.2 m) de acuerdo a la figura 32.

85

Figura 32. Profundidad útil.

Fuente: Minvivienda. (2017). REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE

AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO - RAS 2017. Bogotá, D.C.: República de Colombia.

Área superficial

As = Vu/Pu

As = 5.99/2.0 = 3.0m2

- Ancho

De acuerdo a los parámetros de la norma (RAS 17) la cual establece una

relación largo ancho 2.1 mínima y 5.1 máxima.

Por lo tanto, se asume la mínima 2.1 por consideraciones de espacio horizontal

para el cálculo del ancho y largo del tanque séptico

A = (As/2.1)

A = (3.0/2.1) = 1.43 m

- Largo

B= (A*2,1)

B= (1.43*2.1)

B= 3.0 m

86

Tabla 5. Tratamiento Primario

Fuente: Propia

TANQUE SÉPTICO

PARÁMETROS VALOR UNIDADES

Número de Contribuyentes (Nc) 78 Hab.

Contribución de Aguas Residuales (C) 50 L/ Hab.-día

Contribución de Aguas Residuales 4000 L/día

Contribución de Lodo Fresco (Lf) 0,2 L/ Hab.-día

Intervalo de Limpieza 2 años

Temperatura Ambiente (C°) 28º Centígrados

Tasa de Acumulación de Lodos Digeridos (K) 97 días

Tiempo de Retención (T) 0,83 días

Volumen Útil (Vu) 5.99 m3

Profundidad 2.0 m

Área Superficial (As) 3.0 m2

Relación L:A 2.1 2 .1 – 5.1

Ancho (A) 1,43 m

Largo (B) 3,0 m

87

7.4 RESULTADOS DE TRATAMIENTO SECUNDARIO (FAFA)

- Cálculo del volumen útil del filtro anaeróbico en m3

Vu = (Qf * R / K)

Qf = caudal de aguas residuales

R = Relación R (volumen del filtro según el RAS)

K = volumen del filtro

Vu = (4.0* 0.04 / 0.1) = 1.60m3

- Profundidad del Filtro

La profundidad el filtro se da según la profundidad del tanque séptico restando las

alturas de la ventada de salida del flujo ubicada en el fondo de la segunda cámara

del tanque y la distancia vertical de 0.08 m la cual permite que el filtro quede

sumergido y su salida no se vaya a obstruir con las gravas.

Pf = P lámina de agua tanque. Sep. – h ventana – 0.08

Pf = 1.8 – 0.25 – 0.08 = 1.47m

- Ancho

El ancho del filtro tendrá el mismo ancho del tanque séptico para poder ensamblar

en una sola estructura.

A = A Tanque séptico

A = 1.43

- Largo.

L = Vf/P*A

L = 1.60 /1.47*1.43 = 0.76m

88

Tabla 6. Tratamiento secundario (FAFA)

FILTRO ANAERÓBICO DE FLUJO ASCENDENTE


NUMERO DE CONTRIBUYENTES: Nc

78 (Hab.)

CONTRIBUCIÓN DE AGUAS RESIDUALES: C

51,282 (L/ Hab.)-día)

CAUDAL DE AGUAS RESIDUALES: Qf 4,0 (m3/día) (Nc*C/1000)

RELACIÓN R (VOLUMEN FILTRO Vf/CAUDAL Qf)

0,04 Según RAS

CONSTANTE DE CAUDAL (RAS): K 0,1 (m3/día) Según RAS

VOLUMEN FILTRO: Vf 1,60 (m3) (Qf * R / K)

PROFUNDIDAD: P 1,47 (m) según la del

tanque séptico

ANCHO: A 1,43 (m) Igual al tanque

séptico

LARGO: L 0,76 (m) (l = Vf/P*A)

Fuente: Propia

7.5 RESULTADO DE TRATAMIENTO TERCIARIO (CAMPO DE

INFILTRACIÓN)

- Área Superficial

As = Ct/Ta

As = 3900/0.48 = 8.12 m2

- Tasa de Percolación

Usando la última lectura de la tabla 1 (datos de ensayo de infiltración) se hace el

siguiente cálculo. Por ejemplo, si la Lectura es de 15 cm en 30 minutos, la tasa de percolación será:

Tasa de percolación= 30/15= 2 min/cm

89

- Tasa de Aplicación

De acuerdo a los cálculos obtenidos y basándonos en los valores de la figura 24

(Tasas de aplicación de aguas residuales para sistemas de infiltración), se encuentra una textura de suelo (arena media gruesa) con una tasa de percolación

en un rango de 0.4 – 2.0 min/cm

Ta = 0.48 m

- Perímetro

P = π * D

P = π * 1.5

- Profundidad del Pozo

h = As/P

h = 8.12/4.71= 1.72 m

Tabla 7. Tratamiento Terciario (Pozo de infiltración)


NUMERO DE CONTRIBUYENTES 78 Hab.

TIPO OCUPANTE permanente /

temporal

PREDIO escuela

CONTRIBUCIÓN DE AGUA RESIDUAL (c) 50 (l/hab-dia)

CONTRIBUCIÓN AGUAS RESIDUALES (Ct) 3900 (L/dia)

TAZA DE PERCOLACIÓN (Tp) 2,0 (Cm/min)

TAZA DE APLICACIÓN (Ta) 0,48

según tabla del libro de Jairo Alberto Romero

rojas

ÁREA SUPERFICIAL (As) 8,125 (m2)

90

DIÁMETRO DEL POZO 1,5 según el ras 17

PERÍMETRO DEL POZO (P) 4,71 π * D

N# DE POZOS 1

PROFUNDIDAD DEL POZO (h) 1,73 As/P

Fuente: Propia

91

8. CONCLUSIONES

Mediante el proceso de recopilación de datos, estudios y análisis, se encuentra que gran parte de los habitantes de la zona en la que se encuentra

la Institución, carecen de servicio de alcantarillado y en muchos casos de agua potable; por lo tanto, el proyecto se ha enfocado hacia la realización de

un diseño de tratamiento de aguas residuales que cumpla con los parámetros legales vigentes establecidos.

El diseño postulado permite brindar el manejo adecuado al agua antes de su

disposición final, contribuyendo con el cuidado del medio ambiente y la salud de los habitantes, por medio de la realización de una serie de tratamientos

que ayudaran a eliminar residuos sólidos, agentes patógenos, materia fecal y coloidal, presentes en el agua.

El diseño cuenta con un proceso preliminar - proceso primario -, un proceso

secundario y uno terciario en el que se da la disposición final; además, cuenta con un filtro anaeróbico (FAFA) de flujo ascendente; este, es el mayor

beneficio del sistema, ya que, dentro de los estudios realizados, se observó que los habitantes recurren a un sistema de pozo séptico ante la carencia de un sistema de alcantarillado. Muchas de estas aplicaciones van en contra de

los requisitos en cuanto a las descargas superficiales, debido a, que en un mismo recipiente ocurre el proceso de descomposición de la materia

orgánica y la infiltración al terreno, lo que no garantiza que se den las condiciones de descarga del efluente, poniendo en riesgo de contaminación a las aguas subterráneas.

El FAFA tiene la facilidad de biodegradar anaeróbicamente la materia que aún queda presente en el agua después de haber pasado por los tratamientos anteriores gracias su filtro biológico, logrando una remoción

generalmente de un 70% de DBO. Se logró incentivar la conciencia ambiental en los usuarios del sistema mediante la implementación, desarrollo y manejo

de las aguas y la disposición final de lodos que resultan al momento de hacer mantenimiento, dándole un tratamiento de compostaje.

92

9. RECOMENDACIONES

El diseño del sistema debe respetarse durante el periodo para el cual fue diseñado; se estimó su ejecución, debido a que los caudales se encuentran

estimados con base en la demanda por habitante, por lo que, después del año

2049, habría que realizarse una valoración de la planta para comprobar si aún se cumple con los parámetros con que se diseñó.

Cuando se vaya a construir el prototipo, deberá regirse bajo el diseño hidráulico y planos propuestos, ya que, se diseñó cumpliendo los parámetros establecidos

del reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico RAS 2000 y parámetros de diseño del ingeniero Jairo Romero Rojas.

Una vez entre en operación el sistema de tratamiento, es importante la implementación de los parámetros de operación y mantenimiento.

93

10. ANEXOS

Anexo A. Archivo Fotográfico.

Imagen 7. Pozo séptico existente (estado colmatado).

Fuente: Propia.

94

Imagen 8. Escorrentía proveniente del pozo séptico colmatado.

Imagen 9. Escorrentía proveniente del pozo séptico colmatado.

Fuente: Propia.

Fuente: Propia.

95

Imagen 9. Grifería escolar baños niños, niñas y comedor.

Imagen 10. Grifería escolar baños niños, niñas y comedor.

Fuente: Propia.

Fuente: Propia.

96


existente.

Fuente: Propia.

97


existente.


existente.

Fuente: Propia.

Fuente: Propia.

98

Imagen 14. Box Culvert aledaño a la Institución Educativa, ubicado sobre la vía

Girardot – Tocaima.

Fuente: Propia.

99

Imagen 15. Vía Girardot – Tocaima.

Fuente: Propia.

100

Imagen 16. Cocina y comedor estudiantil.

Fuente: Propia.

101

Imagen 17. Comedor Estudiantil.

Fuente: Propia.

102

Imagen 18. Zona donde se plantea la ubicación del Sistema, punto estratégico

que cumple con las normas para poder ejecutar el diseño.

Fuente: Propia.

103

Anexo B. Cartilla

Imagen 19. Manual de Mantenimiento del Sistema de Tratamiento de A.R.D.

Ç

Fuente: Propia.

104


Fuente: Propia.

105


Fuente: Propia.

106


Fuente: Propia.

107


Fuente: Propia.

108


Fuente: Propia.

109


Fuente: Propia.

110


Fuente: Propia.

111


Fuente: Propia.

112


Fuente: Propia.

Fuente: Propia.

113

11. BIBLIOGRAFÍA

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