MANEJO DE AGUAS DE ESCORRENTÍA NO CONTAMINADAS

Para el manejo de las aguas de escorrentía que se generen en los terrenos donde se localicen los campamentos y en general las instalaciones del proyecto, se recomienda la recolección y conducción de estas aguas de una manera adecuada, con el fin de evitar su contaminación, vertimiento descontrolado y erosión de las áreas aledañas a dichos campamentos.

Se recomienda la construcción de un sencillo sistema de recolección de las aguas de escorrentía, constituido básicamente por canales perimetrales e internos, diques perimetrales de contención y lagunas de sedimentación, los cuales pueden ser excavados en tierra.

En los campamentos (base y provisional) las aguas de escorrentía no contaminadas se generan prácticamente en toda el área destinada para la construcción de los mismos. Los sitios en los que se propone la instalación del sistema de recolección de estas aguas se listan a continuación.

Para el campamento base:

En el borde externo del campamento.

En las áreas destinadas para el apilamiento de la capa orgánica del suelo y de material estéril.

Para el campamento provisional:

En el borde externo del campamento.

En las áreas destinadas para el apilamiento de la capa orgánica del suelo y de material estéril.

En el área destinada para el secado de lodos.

CANALES PERIMETRALES E INTERNOS

Función: Evitar la mezcla de aguas lluvia no contaminadas con otras que requieren tratamientos diferentes y conducirlas de manera adecuada. Impedir la acumulación de agua en superficies irregulares o cóncavas y proteger las tierras bajas de la deposición de sedimentos.

Diseño: Los canales son estructuras excavadas en tierra, la sección transversal debe ser de forma trapezoidal, con taludes laterales con pendiente 1V:1H según las condiciones del terreno. En caso que las condiciones de estabilidad del terreno no permitan construir los taludes con la pendiente indicada, se recomienda reducirla a 1V:2H. La pendiente longitudinal de los canales no debe ser inferior a 0.5% ni superior al 2%, para la localización de los canales en terrenos con pendientes superiores al 2% se recomienda la realización de escalonamientos que permitan ajustar la pendiente máxima permitida. El ancho mínimo de la base de los canales será de 0.4 m. En la Figura 2.3 se presenta un esquema de la sección transversal de los canales, se puede aplicar tanto a los canales perimetrales como a los canales internos de recolección.

Figura 2.3 Canales perimetrales

Nota:

T = Ancho superficial de la lámina de aguay = Altura de la lámina de aguab = 0.40mh = 0.40m MÍNIMO

DIQUES PERIMETRALES DE CONTENCIÓN

Función: Retener temporalmente el agua recolectada en las áreas en que no se presente contaminación, para luego conducirlas directamente al canal perimetral.

Diseño: Los diques perimetrales de contención son estructuras que se construyen con el material estéril, o el suelo inorgánico extraído para la excavación de los canales. El material se debe compactar formando taludes 1V:2H y su altura no debe ser superior a 0.40 m.

LAGUNAS DE SEDIMENTACIÓN

Función: facilitando la decantación de Almacenar temporalmente las aguas recolectadas, los sólidos contenidos en estas. En los campamentos se pueden adecuar lagunas de sedimentación excavadas en tierra sin revestimiento, ubicadas aguas abajo y en proximidades del área donde se realizan las actividades de exploración del carbón.

Diseño: Las lagunas de sedimentación se construyen al final de la cadena de recolección de las aguas de escorrentía. Para el dimensionamiento se tienen en cuenta dos variables: el caudal a tratar y el tiempo de retención mínimo requerido para que se presente la decantación. En el caso de la laguna de sedimentación que se debe construir en el campamento base, de acuerdo con estadísticas y promedios obtenidos de varios proyectos, se tiene un caudal aproximado de 7.52 m3/hora, y para la laguna del campamento provisional se tiene un caudal aproximado de 5.74 m3/hora.

Estos caudales se calcularon tomando una precipitación pluviométrica media de 30 mm/hora, un coeficiente de escorrentía de 0.85 y áreas aproximadas de 295 y 225 m2 para los campamentos base y provisional, respectivamente. Las condiciones climatológicas y las características de los terrenos donde se realicen las exploraciones pueden variar, pero estos datos dan una idea aproximada del orden de magnitud de las lagunas de sedimentación.

El tiempo de retención recomendado es de una hora, con lo que se permite la decantación de partículas con diámetros entre 0.01 y 1 mm. (limos a arenas respectivamente). Teniendo en cuenta estas especificaciones de

diseño, se recomienda construir lagunas de sedimentación de forma tronco-piramidal, como las mostradas en la Figura 2.4 con las dimensiones especificadas en la tabla adjunta a la figura.

Figura 2.4 Laguna de sedimentación

Dimensiones de las lagunas de sedimentación

DIMENSIÓN CAMPAMENTO

BASE PROVISIONAL

Longitud Superior (Ls) 5m 4m

Ancho Superior (As) 3m 3m

Longitud Inferior (Li) 3m 2m

Ancho Inferior (Ai) 1m 1m

Profundidad (h) 1m 1m

Talud Paredes Laterales (H:V) 1 : 1 1 : 1

Volumen Total (m3) 8.2 6.3

Construcción: Las lagunas de sedimentación se construyen procurando que el movimiento de tierras sea compensado; es decir, que la excavación produzca el material necesario para los diques.

La construcción de los diques se inicia con una fundación o escarificación, la cual consiste en excavar aproximadamente 0,15 m del terreno, antes de iniciar la conformación de los terraplenes. Tiene por objeto dar soporte y apoyo a la estructura del terraplén.

Una vez hecha la escarificación, los terraplenes se construyen con el material de las excavaciones, o del obtenido en otras zonas (zonas de préstamo). Es recomendable que el material empleado en los terraplenes contenga arcilla suficiente para garantizar la impermeabilidad de los mismos. En general, los diques de tierra hechos con material con alto contenido de arcilla, logran una buena estabilidad.

En el caso de ser necesaria la impermeabilización, se debe construir una barrera conformada por dos capas de arcilla de 0,1 m de espesor compactadas con pisones manuales. El material de los taludes y fondo debe estar convenientemente descapotado y libre de material orgánico u otros materiales. Los taludes serán 1H : 1V , como se indica en el diseño.

MANEJO DE AGUAS ACEITOSAS

Las aguas lluvias contaminadas con aceites contienen gran cantidad de sólidos que hacen difícil su separación e interfieren en el funcionamiento de los sistemas de tratamiento, lo cual hace necesario reducir al mínimo la posibilidad de mezcla de las aguas lluvias. Para reducir tales efectos, de ser posible, es necesario cubrir las áreas susceptibles de contaminación y/o proceder a la limpieza inmediata y exhaustiva de las zonas afectadas por derrames.

Los elementos a eliminar, que generalmente se presentan en este tipo de aguas residuales, comprenden aceites libres y emulsionados, fenoles, compuestos nitrogenados y sulfurados, provenientes de los diques para tanques, limpieza de equipos, aguas lluvias de zonas de perforación, áreas múltiples y de máquinas.

Es necesario implementar un plan de manejo para el tratamiento de estas aguas aceitosas, con el fin de remover el aceite y así obtener un agua tratada que cumpla con las normas establecidas para su vertimiento, en procura de no afectar los cuerpos receptores.

El aporte de grasas y aceites básicamente proviene de los derrames de combustibles y aceites utilizados por la maquinaria, zonas de depósito de combustibles y talleres de mantenimiento. Para el control efectivo de este impacto será necesario realizar obras que permitan retener estos materiales. Finalmente se debe acompañar todas estas obras con programas de capacitación a operarios.

Las grasas y aceites por ser menos denso que el agua, normalmente suelen encontrarse flotando sobre ésta (a excepción cuando se ha logrado dispersar lo cual hace que se precipite en el fondo), este fenómeno permite que puedan entramparse o capturarse con facilidad por medios mecánicos al realizar obras que así lo permitan.

El manejo de aguas aceitosas consiste en colocar sistemas para recuperación de aceites en cada uno de los puntos donde se generan aguas residuales aceitosas, o conducir varios efluentes hacia una cámara separadora, de acuerdo con las condiciones de caudales generados y distancias entre los diversos puntos.

Las actividades de exploración carbonífera generan aguas residuales aceitosas en los siguientes sitios :

En los talleres donde se lleva a cabo el mantenimiento y reparación de equipos.

En el área de localización de las canecas de combustibles.

En el área de localización del equipo de perforación, las motobombas y la planta de generación eléctrica.

DIQUES CONTENEDORES

Las áreas donde se almacenan combustibles y lubricantes son muy susceptibles de ser contaminadas por derrames operacionales de combustible, debido a que en las actividades de cargue y descargue, en el momento de efectuar

conexiones de tuberías o mangueras ocurren escapes de combustibles que caen al piso. Las aguas lluvias al impactar el suelo lavan estos hidrocarburos y los arrastran a las corrientes de agua.

Función: Confinar las aguas lluvias provenientes de áreas de almacenamiento y manipulación de combustibles y lubricantes, las cuales con susceptibles de ser contaminadas, para posteriormente someterlas a un tratamiento de separación de hidrocarburos.

Un dique o barrera de aislamiento es un muro perimetral en tierra alrededor de los tanques o los contenedores de combustibles y lubricantes. Hacen las veces de contenedores en caso de derrames y sirven para aislar el fuego en caso de incendio.

Diseño: Los diques contenedores deben tener la capacidad de retener 1.1 veces la capacidad de almacenamiento del combustible almacenado en el área protegida, previendo el caso de un derrame.

Los volúmenes típicos de combustibles, aceite para motor y lubricantes para un campamento provisional, requeridos para ocho días, - lapso de tiempo para el cual se abastece -, se presentan en el Tabla 2.6.

Tabla 2.6 Volúmenes típicos de combustibles para el campamento provisional

VOLUMEN A.C.P.M. VOLUMEN ACEITE MOTOR VOLUMEN LUBRICANTES

120 Gal/semana 5 Gal/semana 4 Gal/semana

La cantidad total de combustibles y aceites a almacenar será de 129 galones semanales (0.49 m3/semana), lo cual sería equivalente a almacenar cuatro canecas con diámetro de 0.6 m. como se puede apreciar en la Figura 2.5.

Figura 2.5 Diques contenedores

Si el campamento base se abasteciera cada quince días, y a su vez se suministrara combustible a cuatro campamentos provisionales semanalmente, la capacidad de retención (o volumen) del dique para la estación base, será ocho veces el volumen para el campamento provisional.

Vcb = 8 Vcp

donde:

Vcb: Volumen del campamento base.

Vcp: Volumen del campamento provisional.

El volumen del dique para el campamento provisional será:

Vcp = Va + Vam + Vl

donde:

Vcp: Volumen del dique del campamento provisional.

Va: Volumen de ACPM.

Vam: Volumen de aceite motor.

Vl: Volumen de lubricantes.

Para el almacenamiento de los combustibles se deberá construir un dique con base cuadrada y sección trapezoidal, las paredes deberán tener taludes con inclinación 1:1 y las siguientes dimensiones:

Base mayor (B) = 2.1 m.

Base menor (b) = 1.3 m.

Altura (h) = 0.3 m.

Volumen (V) = 0.66 m3.

La capacidad máxima de almacenamiento de combustible, aceite motor y lubricantes en el Campamento base para 15 días de suministro se presenta en el Tabla 2.7.

Tabla 2.7 Volúmenes típicos de combustible para el campamento base

VOLUMEN A.C.P.M. VOLUMEN ACEITE MOTOR VOLUMEN LUBRICANTES

960 Gal / quincenales 40 Gal / quincenales 32 Gal / quincenales

La cantidad total de combustibles y aceites a almacenar será de 1032 galones quincenales (3.91 m3/quincena), lo cual sería equivalente a almacenar 20 canecas con diámetro de 0.6 m.

Para el almacenamiento de los combustibles en el campamento base, se deberá construir un dique con base cuadrada y sección trapezoidal, las paredes deberán tener taludes con inclinación 1 : 1 y las siguientes dimensiones:

Base mayor (B) = 4.1 m.

Base menor (b) = 3.5 m.

Altura (h) = 0.3 m.

Volumen (V) = 3.9 m3.

Construcción: Los materiales para la construcción del dique deben, en lo posible, provenir de la excavación. Si el terreno es permeable, es necesario hacer una impermeabilización. Teniendo en cuenta que los campamentos se utilizan por períodos cortos (el campamento base del orden de tres meses y el provisional cerca de 15 días), la impermeabilización puede llevarse a cabo mediante un plástico.

El dique debe estar comunicado mediante una tubería que lleve el efluente de aguas con contenido de aceite a un canal interceptor que a su vez lo llevará a la trampa de grasas y aceites. Debe disponer de una válvula que permita el cierre de la tubería de acceso al canal y la recolección del aceite derramado.

TRAMPA DE GRASAS Y ACEITES

Función: Son interceptoras de aceite y se requieren donde el agua servida tiene componentes de aceite, gasolina y otros líquidos volátiles que contaminan las aguas y crean un riesgo de fuego o explosión.

El manejo de las aguas aceitosas, se lleva a cabo mediante un sistema de separación gravitacional, aprovechando la diferencia de densidad entre el agua y el aceite, eficientes para remover aceite libre o dispersiones fácilmente separables.

La trampa de grasas es un tanque o caja con un separador o tabique en el centro que divide la caja en dos compartimientos. Este tabique o separador no alcanza a tocar el fondo de la caja lo que permite la comunicación de las aguas contenidas en los compartimientos.

Uno de los compartimientos denominado compartimiento de entrada, recibe superficialmente las aguas contaminadas con aceites (provenientes del canal perimetral), por diferencia de densidades, las grasas y aceites flotan. Por efecto de vasos comunicantes las aguas sin aceites pasan del primer compartimiento al segundo. El aceite que va quedando en la parte alta de la trampa se va recuperando mediante una bomba. Para el manejo del aceite recuperado en la cámara de aceites, se transfiere a tambores mediante una bomba para disposición en otros usos.

Para su correcto funcionamiento es necesario que la trampa permanezca siempre con un nivel alto de agua. Adicionalmente es importante recolectar periódicamente el aceite entrampado en una de sus cámaras. Así mismo, es importante regularmente vaciar la caja y extraer los sólidos que han podido depositarse en el fondo de ésta.

En el diseño se debe tener en cuenta la velocidad del flujo del agua y la cantidad estimada de aceites a manejar, las cuales están íntimamente relacionadas con el tamaño de la trampa a instalar. Los efluentes de estos separadores, se disponen en sistemas de piscinas o lagunas de estabilización, antes de verterlos a la corriente receptora.

Diseño: Para el diseño de las trampas de grasas y aceites se ha de tener en cuenta:

Determinar el caudal de agua a tratar

Calcular el volumen de aguas que se va a descargar (efluente), el cual se estima es aproximadamente el 75% de la capacidad de la trampa, ya que el resto es ocupado por los accesorios dentro del depósito.

Estimar el tiempo de vaciado del depósito, máximo dos minutos.

Diseñar hidráulicamente el interceptor para garantizar el paso del caudal calculado, dándole un tiempo de retención conveniente para que se produzca la separación.

La trampa de grasas y aceites estará comunicada mediante un tubo cuya batea estará colocada justamente en el nivel máximo de aguas y que permitirá el paso del aceite recuperado hacia la cámara de recolección de aceites.

Para la determinación del volumen de diseño de las aguas de escorrentía con posibilidad de contaminarse con aceites se tienen los siguientes datos tipo, obtenidos de el análisis de varios proyectos.

Tabla 2.8 Áreas típicas de escorrentía

AREA AREA (m2)

Diques para equipo perforación, motobomba, bentonita y planta eléctrica 4

Dique para combustibles. 16

Trampa de grasas 2

Taller de mantenimiento. 20

TOTAL 42

Para calcular el caudal de agua a tratar, se aplica la fórmula:

Q = C * i * A

Donde:

i : 30 mm / hora. Se considera normal para una zona de alta pluviosidad.

C: 0.85 Coeficiente de escorrentía.

A: Área aferente de aguas lluvias con contenido de aceites, que sería la más crítica.

Aplicando un tiempo de retención de una hora, el volumen de la trampa de aceite será de 1.07 m3. Este dato se considera como el 75% del volumen de la trampa, dejando un 25% más para los accesorios (tubos, codos, tees y tabique intermedio).

Entonces el volumen total de la trampa es:

Volumen total: 1.07 m3 + 0.25*1.07 = 1.42 m3

Borde libre: 0..35 m.

En la Figura 2.6, se muestra el esquema de la trampa de aceites con sus dimensiones.

Figura 2.6 Trampa de grasas y aceites

Construcción: La trampa de grasas y aceites y la cámara de recolección de aceite recuperado se construirán en tierra si la estabilidad del terreno lo permite, de lo contrario se estabilizará el terreno mediante tablestacado o cualquiera otro medio. La tubería de entrada y salida y los accesorios requeridos serán en tubería PVC. Debido a su corto período de vida útil no se justifican mejores especificaciones en su construcción.

LAGUNA DE ESTABILIZACIÓN

Función: La laguna de estabilización permite hacer el tratamiento secundario del efluente de las trampas de aceite, mediante un proceso de autodepuración llamado de estabilización natural en el que ocurren fenómenos de tipo físico, químico y biológico. Las lagunas de estabilización son de poca profundidad (1-5 m) y requieren tiempos de retención altos (1 - 30 días). Su efluente debe cumplir con las características necesarias para ser descargado en fuentes superficiales.

Algunos de los objetivos del uso de una laguna de estabilización en los campamentos base y provisional son:

Reducción de la carga orgánica contaminante (DBO-DQO) originada por la presencia de hidrocarburos en las aguas afluentes.

Estabilización de las condiciones de pH de los efluentes

Homogenización de las fuentes de deshechos líquidos antes de ser vertidos, la cual debe tener como mínimo un 80% de remoción de la carga orgánica, según la legislación colombiana.

Aumento del contenido de oxígeno disuelto en el efluente por intercambio atmosférico.

Se puede involucrar parte del caudal por aguas lluvias de escorrentía permitiendo la disminución de sólidos suspendidos en el efluente.

Para el tipo de efluentes generados en los campamentos base y provisionales, se recomienda una laguna de estabilización. Para lograr este propósito, los efluentes de las trampas de grasas, se conducen mediante canales a las lagunas de estabilización.

El objetivo fundamental de la laguna de estabilización es el de la protección ecológica a través de la disminución de la carga orgánica DBO de las aguas residuales, lográndose de esta manera que el nivel de oxígeno disuelto OD en los cuerpos receptores se vea menos comprometido, con el consiguiente beneficio para los peces y demás organismos acuáticos.

Diseño: El diseño de lagunas de estabilización tiene dos requerimientos críticos, son estos la carga orgánica y el balance hídrico. El diseño por carga orgánica es más flexible que por balance hídrico.

Debido al corto tiempo de operación de estas lagunas (del orden de 15 a 20 días que dura el campamento provisional), solo se tendrán en cuenta los caudales de aguas residuales y el agua lluvia sobre la laguna.

Caudal de la trampa de grasas y aceites. 1.07 m3/hora

Caudal sobre la superficie de la laguna. 0.50 m3/hora

TOTAL 1.57 m3/hora

Se asume una duración del aguacero de 2 horas/día, con lo cual se tiene un volumen de agua de 3.14 m3/día. Tomando un tiempo de retención en la laguna de estabilización de tres días, se tendrá un volumen de:

Las dimensiones para la laguna de estabilización se presentan en el Tabla 2.9.

Tabla 2.9 Dimensiones típicas de la laguna de estabilización

Longitud superior (Ls). 6 m.

Ancho superior (As). 3 m.

Longitud inferior (Li). 4 m.

Ancho inferior (Ai). 1 m.

Profundidad (h). 1 m.

Talud paredes laterales H : V 1 : 1

Volumen total. 10.16 m3.

En la Figura 2.7, se presenta un esquema de la laguna de estabilización.

Construcción: Los materiales para la construcción de la laguna deben, en lo posible, provenir de la excavación. Si el terreno es permeable, es necesario hacer una impermeabilización. Dados los tiempos cortos de operación de los campamentos (campamento base, del orden de tres meses y provisional, del orden de 15 días), la impermeabilización puede llevarse a cabo mediante un plástico.

MANEJO DE AGUAS DE LUBRICACIÓN DEL EQUIPO Y TIERRA DE PERFORACIÓN

La lubricación del equipo de perforación se hace mediante la inyección de agua y bentonita, de este proceso se obtienen residuos contaminados de tipo líquido y sólido. El manejo ambiental de los insumos utilizados para lubricación en la perforación y de los residuos de la misma, se hace mediante la construcción de diques para mezclado de bentonita, construcción de canales de recolección y conducción de la bentonita y de la tierra de perforación, implementación de lagunas de sedimentación y recirculación de aguas.

DIQUE PARA MEZCLADO DE BENTONITA

Función: El dique para mezclado con bentonita permite aislar el área donde se mezclan la bentonita y el agua, de forma que los residuos del proceso son contenidos y conducidos hasta la laguna de sedimentación, para su posterior tratamiento.

Diseño: El volumen de diseño equivale al de la preparación de cada cochada de bentonita.

Volumen dique = Volumen caneca de agua + Volumen de 1 bulto de bentonita

Donde:

Volumen 1 caneca = 55 gal * 3.78 L / 1 gal = 208 L = 0.21 m3

Volumen 1 bulto de bentonita = 0.06 m3.

Se tiene entonces: Volumen dique = 0.21 m3 + 0.06 m3 = 0.27 m3 0.3 m3. Las dimensiones del dique se presentan en el Tabla 2.10.

Tabla 2.10 Dimensiones para el dique de mezcla de bentonita

Longitud superior (Ls). 1.6 m.

Ancho superior (As). 1.6 m.

Longitud inferior (Li). 1.0 m.

Ancho inferior (Ai). 1.0 m.

Profundidad (h). 0.3 m.

Talud paredes laterales H : V 1 : 1

Volumen total. 0.51 m3.

Construcción: : Los materiales para la construcción deben, en lo posible, provenir de la excavación. Si el terreno es permeable, es necesario hacer una impermeabilización. Dados los tiempos cortos de operación la impermeabilización puede llevarse a cabo mediante un plástico.

CANAL DE RECOLECCIÓN Y CONDUCCIÓN DE LA BENTONITA Y LA TIERRA RESULTANTE DE LA PERFORACIÓN

El equipo de perforación permite la expulsión del lubricante (bentonita-agua) ya utilizado o de exceso, este se recoge mediante un dique alrededor del orificio de perforación y un canal que lo conduce del sitio de perforación hasta la laguna de sedimentación. Además se recoge la tierra que ha sido extraída durante el proceso de la perforación

Función: Recoger y conducir los residuos de la mezcla bentonita-agua y la tierra extraída y contaminada, producidos en el proceso de perforación.

Diseño: La sección transversal del canal será en forma trapezoidal con taludes 1:1. Se recomienda una base de 0.40 m. y una profundidad de 0.30 m. como dimensiones mínimas.

Construcción: Los canales se construirán en tierra y la sección transversal será trapezoidal.

LAGUNA DE SEDIMENTACIÓN

La sedimentación es la separación de las partículas más pesadas que el agua, mediante la acción de la gravedad. Es una operación unitaria de las más utilizadas para la eliminación de material particulado. En la mayoría de los casos, el propósito es obtener un efluente clarificado, con un lodo concentrado.

Función: Retener las partículas sólidas más pesadas contenidas en las aguas provenientes de la perforación, permitiendo así clarificar el efluente y separar el lodo.

Las lagunas de sedimentación deben reunir entre otros los siguientes requisitos:

Suficiente capacidad de almacenamiento.

Proveer la máxima eficiencia posible para retener materiales sólidos, de forma que su efluente cumplan los requisitos normativos.

El agua a tratar debe permanecer el tiempo suficiente para que los sólidos sedimenten por su propio peso.

Los diques de las lagunas deben ser cuidadosamente diseñados y construidos para evitar pérdidas económicas y ambientales.

Diseño: Para el caso de exploración de carbón, la laguna de sedimentación debe tener la capacidad de albergar las cantidades de tierra procedentes de la perforación, las cantidades de bentonita utilizada, el agua requerida en el

proceso y el agua lluvia que caiga sobre la superficie de la perforación. Para el dimensionamiento de la laguna de sedimentación, se tienen los siguientes caudales de diseño:

Caudal de agua para la mezcla con bentonita (22680 L / día). 0,95 m3/hora

Caudal de agua lluvia sobre la superficie de la laguna. 0.50 m3/hora

Caudal total 1.45 m3/hora

Se asume una duración del tiempo de retención en la laguna de sedimentación de cuatro horas, con lo cual se espera una alta tasa de sedimentación con el fin de reutilizar el agua.

Volumen de sedimentos:

Volumen de un bulto de bentonita 0,06 m3

Volumen promedio de bentonita por perforación (10 bultos) 0.60 m3

Volumen total de tierra extraída por perforación

Diámetro = 0,0765 m

Longitud promedio = 400 m

1,83 m3

Volumen total de sedimentos 2,45 m3

Volumen total de la laguna de sedimentación

Volumen agua 6 m3

Volumen de sedimentos 2,45 m3

Volumen total de la laguna 8,45 m3

Las dimensiones para la laguna de estabilización se presentan en el

Tabla 2.11 Dimensiones para la laguna de Sedimentación (aguas procedentes de la perforación)

Longitud superior (Ls). 5,5 m.

Ancho superior (As). 3 m.

Longitud inferior (Li). 3,5 m.

Ancho inferior (Ai). 1 m.

Profundidad (h). 1 m.

Talud paredes laterales H : V 1 : 1

Volumen total. 9,19 m3.

El tabique debe quedar a 4,5 m, sumergido a 0,1 m para que se produzca la cámara para el bombeo con el objeto de hacer la recirculación del agua.

Construcción: Los materiales para la construcción deben, en lo posible, provenir de la excavación. Si el terreno es permeable, es necesario hacer una impermeabilización. Dados los tiempos cortos de operación la impermeabilización puede llevarse a cabo mediante un plástico.

RECIRCULACIÓN DE AGUAS

El sector final de la laguna de sedimentación se separa mediante un tabique en madera que permita pasar el agua sedimentada por la parte superior y que a su vez sea la pared de separación entre el proceso de sedimentación y el bombeo de agua sedimentada para recirculación en el sistema, lo que permite reutilizar el agua.

Función:

Evitar perjuicios sobre la salud humana, por el consumo de aguas no aptas para ello.

Utilizar racionalmente el recurso, evitando el desperdicio

Evitar su contaminación por todo tipo de aguas residuales

Evitar el deterioro de los cauces superficiales, por erosión y sedimentación

Evitar la contaminación de aguas subterráneas

Metodología

Las recomendaciones pertinentes para un adecuado manejo del recurso hídrico son las siguientes:

Emplear las cantidades absolutamente necesarias de agua para uso industrial y doméstico, estimadas como promedio en 24 m3/día. evitando así la contaminación y desperdicio de excedentes de agua. Su control en los campamentos de perforación se puede realizar empleando mangueras con válvulas y reutilizando el agua clarificada de lodos; y en el campamento base, mediante las instalaciones sanitarias adecuadas, como se expone en el numeral 5.3.

Se producen aguas residuales domésticas e industriales, como de escorrentía que no deberán ser vertidas a ningún cauce de agua sin antes ser tratadas a través de los sistemas propuestos adecuados.

Se debe evitar el arrastre de sedimentos hacia los cauces. Para ello se pueden emplear trampas de sedimentos (balas de paja) y cubrir con plástico los montones de tierra que se encuentren a la intemperie (Figura 2.8).

Prevenir la tala en la ribera de los cauces, nacimientos de agua, lagunas, etc.; y donde sea necesario (p.ej. bocatomas). Establecer una vegetación rastrera, mediante el transplante de tapetes de césped sujetos con estacas, o la plantación de estolones de pasto, para mantener estables los taludes adyacentes.

Informar por escrito a la autoridad ambiental competente el hallazgo de aguas subterráneas, de acuerdo con lo dispuesto en el artículo 172 del decreto 1541/78.

Prevenir la contaminación de los acuíferos mediante el taponamiento de las perforaciones, una vez concluida la exploración.

Figura 2.8 Trampas o barreras de sedimentos

MANEJO AMBIENTAL DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES

Objetivo

Prevenir, corregir y mitigar el impacto ambiental que se produce sobre un cuerpo de agua. Por las descargas de aguas residuales provenientes de los procesos de operación de la carboeléctrica o el uso doméstico.

Controlar las aguas residuales con carga de sólidos.

Control de aguas residuales ácidas o alcalinas.

Control de aguas de escorrentía.

Impacto a prevenir o mitigar

Aumento en la concentración de sólidos en suspensión.

Contaminación de cuerpos de agua con grasas y aceites.

Aumento en la temperatura de los cuerpos de agua.

Criterios ambientales

No se debe realizar ningún tipo de vertimiento líquido, sin tratamiento, a cuerpos de agua.

Descripción de los sistemas

Sistemas para el manejo de aguas residuales industriales con contenidos de aceites y combustibles

Sistema para recuperación de aceites

En la zona de mantenimiento del parque automotor, se puede construir un cárcamo para vertimiento de aceites y lubricantes. Los líquidos vertidos en este cárcamo, se podrán conducir mediante una tubería a un tanque de depósito subterráneo. Del tanque de depósito subterráneo y mediante un sistema de bombeo, se pasarán a un carro tanque y luego a un sitio de reuso.

Sistema para recuperación de aceites

Consiste en un cárcamo comunicado mediante una tubería a un tanque de almacenamiento subterráneo, el cual debe tener por lo menos una capacidad de almacenamiento suficiente para el volumen de aceite producidos en un mes, por las operaciones de mantenimiento y reparación del maquinaria y equipo.

El propósito del sistema es el de evitar el trasiego manual de grasas y aceites, disminuyendo la contaminación. El contenido del tanque será vaciado mediante un sistema de bombeo, transferido a un tanque cisterna y llevado a sitios donde sea reutilizado, reciclado o reprocesado. (Ver Figura 14)

Figura 14 SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE ACEITES

Drenaje de los tanques de almacenamiento de combustibles

El drenaje de los tanques de almacenamiento de A.C.P.M., Gasolina y Aceites, deberá ir siempre al separador de aceites. Se hace necesaria la purga, cuando durante la inspección del tanque se detecta la presencia de agua acumulada en el fondo de los diques.

Los tanques de almacenamiento estarán rodeados por muros de contención o cortafuegos, que deberán retener el volumen total de almacenamiento de los tanques en caso de derrame, y su drenaje deberá contar con un sistema de válvula doble, que permita llevar el agua lluvia al sistema de separación primaria (separador agua - aceite del tipo A.P.I.), si por alguna razón se contamina, o al sistema de aguas lluvias, si está limpia

Otros aportes de aguas aceitosas

El cálculo de los demás aportes de aguas aceitosas, dependerá de su origen y como tal, requerirá de procedimientos distintos como pueden ser: balances de masas cuando se trata de aguas residuales de proceso, medición directa o el estimativo con base en factores típicos, en especial cuando el agua proviene de actividades tales como la limpieza de áreas contaminadas (pisos, talleres, etc.). Lo importante en cualquier caso, será considerar para efectos del diseño, todas las fuentes de aguas aceitosas y producir el mejor estimativo posible de sus caudales, con el fin de proveer con ello garantías mínimas de estabilidad hidráulica para el sistema de tratamiento.

Separador A.P.I. convencional

Consiste en una unidad rectangular en la cual se remueven, por diferencia de gravedades específicas, el aceite libre y los sólidos sedimentables de las aguas de desecho que se producen en estaciones de bombeo, zonas de almacenamiento de combustible y en general en todos los sitios en donde se trabaje con combustibles y lubricantes en las instalaciones de las Estaciones de Suministro de Combustibles. Estas unidades no rompen emulsiones ni remueven sustancias solubles. El equipo consiste en una piscina, a través de la cual el agua aceitosa fluye en forma suficientemente lenta, para darle tiempo a las gotas de aceite de ascender hasta la superficie, donde coalescen con la película de aceite formada, la cual es retenida por un bafle y removida con un desnatador. El equipo está provisto también de un sistema de remoción de los sólidos, que puedan sedimentarse en el separador. Previa al separador A.P.I., en caso de requerirse, debe localizarse una caja receptora donde convergen diferentes tuberías que conducen afluentes de aguas aceitosas de procedencias diversas.(Ver Figura 15)

Figura 15 SEPARADOR A.P.I CONVENCIONAL

Lagunas de estabilización para el tratamiento de aguas aceitosas a continuación de los separadores

Cuando las aguas residuales son descargadas en lagunas de estabilización tiene lugar un proceso de autodepuración llamado de estabilización natural, en el que ocurren fenómenos de tipo físico, químico y biológico. Las lagunas de estabilización son de poca profundidad (1 - 5 m) y con tiempos de retención altos (1 - 30 días). Se han desarrollado para producir un efluente con características suficientes para ser descargadas en la mayoría de fuentes superficiales y para recuperación de cuerpos de agua a bajo costo y con mano de obra no muy calificada.

Piscina de lodos

En esta piscina debidamente impermeabilizada, se secarán los lodos aceitosos, para su posterior disposición en rellenos sanitarios o como sustrato para descomposición anaeróbica. (Ver Figura 16)

Figura 16 PISCINA DE LODOS

Aguas residuales industriales con carga de sólidos

Sedimentador

Las aguas provenientes de las purgas del tanque contraincendio, purgas y excesos de la torre de enfriamiento, purgas de la planta de potabilización y del retrolavado de filtros de la planta de potabilización y las aguas de escorrentía del patio de carbón y patio de cenizas, con altos contenidos de sólidos en suspensión se deberán recolectar y depositar en la laguna de estabilización.

Esta laguna de estabilización funcionara como un sedimentador a gravedad que permitirá el almacenamiento temporal del agua, la condición principal de estos es que deben tener una baja velocidad de flujo en donde las partículas sedimentables logren su velocidad critica de sedimentación.

Sedimentador para lixiviados del patio de acopio de carbón

El carbón apilado al entrar en contacto con el agua rica en oxígeno incrementa la concentración de sedimentos que pueden alterar la calidad físico química de la misma, para el control de este impacto se debe construir un sedimentador donde se depositen las aguas lluvias recolectadas en los canales perimetrales del patio de acopio de carbón.

El sedimentador remueve los sólidos en suspensión del efluente, por acción de la gravedad, los sedimentos se depositan en el fondo del sedimentador para su posterior remoción y las aguas tratadas, se conducen a la laguna de estabilización. Los lodos del sedimentador deben ser evacuados, secados y dispuestos en forma adecuada par evitar contaminación posterior del suelo y agua. (Ver Figura 17)

Figura 17 SEDIMENTADOR

Sedimentador para lixiviados de la escombrera de cenizas

Las aguas lluvias de la escombrera de cenizas deben ser recolectadas y conducidas por medio de canales, o tuberías de drenaje instaladas en el perímetro o base de las pilas, con descarga a el sedimentador las aguas tratadas son vertidas a la laguna de estabilización. Igualmente Los lodos del sedimentador deben ser evacuados, secados y dispuestos en forma adecuada para evitar contaminación posterior del suelo y agua.

Aguas residuales ácidas o alcalinas

Sistema de neutralización

El sistema de desmineralización genera un efluente ácido y alcalino proveniente de la regeneración de las resinas de intercambio catiónico y aniónico respectivamente. Estas aguas se neutralizan, utilizando ácido sulfúrico o clorhidríco e hidróxido de sodio, según sea el caso, para ajustar el pH en un rango neutro, antes de llevarlas a la laguna de estabilización.

Para el tratamiento de los residuos líquidos, ácidos o alcalinos, se aplica una técnica de neutralización. Esta técnica se realiza en cinco etapas de tratamiento la homogeneización, la mezcla, la aireación, la sedimentación y la disposición final de lodo de desecho. (Ver Figura 18)

Figura 18 SISTEMA DE NEUTRALIZACIÓN

Aguas de escorrentía

Canales perimetrales

El control y manejo de las aguas de escorrentía se recomienda realizarlo por medio de la construcción de canales perimetrales a cada una de las áreas del PCE revestidos en concreto. Las aguas de escorrentía recogidas en estos canales son sometidas a un proceso de sedimentación, antes de su vertimiento final, para remover como mínimo el 80% de los sólidos suspendidos. Este proceso se lleva a cabo en la laguna de estabilización, que deberá recibir también las aguas residuales domésticas e industriales, una vez han sido tratadas por otros sistemas.

Las aguas depositadas en zonas duras o impermeabilizadas (parqueaderos y vías), son recogidas por sumideros, los cuales están conectados directamente a los canales por medio de tubería tipo alcantarillado. Para las zonas de patio de carbón y zonas verdes en general, las aguas de escorrentía se vierten directamente sobre el canal.

Laguna de estabilización

La laguna de estabilización recibirá los efluentes de los sistemas de control y tratamiento de las aguas residuales con aceites y combustibles, las aguas residuales domésticas, sólidos en suspensión, sistema de neutralización y aguas de escorrentía.

La función básica de la laguna de estabilización es la de retener las aguas por un periodo de tiempo suficiente que permita la sedimentación de los sólidos, homogeneizar los efluentes antes de su disposición en un cuerpo de agua y oxidar la materia orgánica presente en los residuos. La laguna es una estructura simple para embalsar agua, excavada en tierra e impermeabilizada, debe permitir el tiempo suficiente de retención que asegure la sedimentación de los sólidos, la capacidad suficiente para almacenar los lodos producidos y poca profundidad para evitar malos olores por la descomposición anaeróbica de los lodos acumulados.

Aguas residuales contaminadas térmicamente

Requerimiento de caudal

Algunos estudios que han aplicado el modelo matemático propuesto por Robert V. Thomann y John A. Mueller (1987) para el análisis de las descargas térmicas en los cuerpos de agua, como ríos y quebradas de caudal considerable, y sus consecuencias, ha demostrado que se requiere disponer de un caudal de 2.33 veces el caudal de descarga para obtener un diferencial de temperatura resultante de 3 ºC ( rango en el cual la afectación ecológica del cuerpo receptor es aceptable, según la normatividad del Banco Mundial. ) suponiendo que la mezcla es instantánea, con una entrega superior en 10 ºC a la temperatura del cuerpo receptor. Para lograr estas condiciones es necesario buscar métodos que produzcan una mezcla suficiente con el propósito de minimizar el impacto de la descarga térmica.

Profundidad de la descarga

Como primera medida de control la descarga debe ser realizada a mayores profundidades, de estas manera se produce un intercambio de calor más eficaz, debido al ascenso del agua a menor densidad hacia la superficie. Se puede incentivar aún más si la descarga es distribuida al ampliar el radio de acción de la mezcla.

Laguna de enfriamiento

Si se prevé que la descarga térmica es severa, es necesario reducir el calor de la descarga, esto se logra por medio de una laguna de enfriamiento que puede ser natural o artificial. Adicionalmente la laguna puede actuar como recolector de sedimentos y además ofrecer una buena opción paisajística.

Torre de enfriamiento

Cuando se elige esta alternativa, el caudal de agua de enfriamiento es aproximadamente el 4% del requerido en el sistema abierto, ya que únicamente es necesario reponer las perdidas del sistema por evaporación, arrastre y purgas. Tiene la ventaja que requiere menor área, y es bastante útil en las zonas que carecen de los caudales necesarios de agua para implementar un circuito abierto.

Actividades a desarrollar

Elección de sistema de control ambiental

Elección de sitio de localización, de acuerdo a los requerimientos.

Construcción de sistema de control

Mantenimiento

Seguimiento, monitoreo, evaluación y corrección de su funcionamiento.

Responsables

La responsabilidad de ejecución física de estas actividades está a cargo del dueño del PCE.

La responsabilidad de seguimiento del desarrollo de estas actividades es de la autoridad ambiental.

La responsabilidad de asistencia técnica y seguimiento del desarrollo de estas actividades es de la entidad del subsector a través del delegado en campo.

Es responsabilidad del interventor ambiental velar por el desarrollo y cumplimiento de las actividades por cada una de las partes.

MANEJO AMBIENTAL DE AGUAS RESIDUALES

Objetivos

La protección de la salud humana

La protección del recurso hídrico.

Impacto a prevenir o mitigar

Contaminación de los cuerpos de agua

El contenido de materia orgánica de las aguas residuales que se vierten en ríos y quebradas por la biodegradación que sufren estas aguas, consumen grandes cantidades de oxígeno de las aguas receptoras, ocasionando la muerte de peces , plantas acuáticas y aumentando la probabilidad de enfermedades.

Aumento de organismos patógenos

Es necesario eliminar de las aguas residuales los elementos patógenos, o sea las bacterias causantes de enfermedades, que puedan incrementar los organismos patógenos en los cuerpos de agua.

Criterios ambientales

Dimensionamiento

El sistema considerado debe ser diseñado para servir al total del personal que labore en la mina .

Definición del sistema

De acuerdo a las tecnologías apropiadas para PCE, se debe adoptar una que satisfaga las necesidades técnicas y económicas del tipo de minería que se vaya a realizar.

Localización

Mínimo a 20 m de distancia y aun nivel mas bajo de aljibes, manantiales u otras fuentes de agua.

En suelos permeables.

En zonas secas y no inundables.

Descripción de los sistemas de control

En la Figura 19 se muestra un esquema general de los sistemas de control de aguas residuales

Figura 19 ESQUEMA GENERAL DE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE AGUAS RESIDUALES

Trampa de grasa

Se realiza aquí una remoción por flotación de grasas saponificadas emulsionadas. Con base en los principios mecánicos de sedimentación, flotación y retención, para lograr el efecto de separación del material no biodegradable.

La función más importante de la trampa de grasas, es evitar que las grasas y jabones disminuyan la eficiencia de las etapas siguientes del tratamiento complementario del efluente.

Los residuos líquidos provenientes de Oficina, Servicios Sanitarios Generales, Casino, Vivienda, Portería y Talleres, suelen contener gran cantidad de grasa y jabón, que pueden salir del tanque séptico, junto con el efluente hacia el filtro anaeróbico y el campo de infiltración, e interferir en la descomposición biológica, al obstruir los poros de los medios filtrantes y, hacen que los tanques sépticos fallen antes de tiempo, por acumulación de grasa.

En cada una de las instalaciones las aguas grises serán separadas de las aguas negras. Las aguas grises, pasarán por la trampa de grasas antes de ir al pozo séptico, mientras que las aguas negras irán directamente al pozo.(Ver Figura20)

Figura 20 TRAMPA DE GRASAS

Pozo Séptico

Es un digestor decantador de medio suspendido en dos cámaras. El período de retención está comprendido entre uno y tres días. Durante este período, los sólidos sedimentan en el fondo del tanque, en donde tiene lugar una digestión anaeróbica, ayudada por una gruesa capa de espuma que se forma en la superficie del líquido. Se logran las fases de hidrolización y acidulación del material orgánico, con la correspondiente retención de sólidos biodegradables durante más tiempo, que el material orgánico presente en forma disuelta o coloidal. (Ver Figura 21)

Figura 21 TANQUE SEPTICO

Filtro Anaeróbico

Funciona como un digestor - percolador de medio fijo en una cámara anaeróbico, considerando que el efluente del tanque séptico no posee las calidades fisicoquímicas y organolépticas adecuadas para ser descargado en una fuente superficial. Se produce metanización o descomposición final de materia orgánica carbonácea.

El filtro anaeróbico deberá colocarse después del tanque séptico y consiste en un tanque de concreto o ladrillo, alimentado por el fondo, a través de una cámara difusora. El efluente entra a través de ésta y sube por entre los intersticios dejados por el agregado, formando una película biológicamente activa, la cual degrada anaeróbicamente una parte importante de la materia orgánica. Con este sistema, la eficiencia en remoción de DBO5 es altamente dependiente de la temperatura, pero en general podría ser del orden de 70%. (Ver Figura 22)

Figura 22 FILTRO ANAEROBICO

Campo de infiltración

Este recibirá directamente el efluente del filtro anaeróbico y lo dispondrá mediante una serie de zanjas convenientemente localizadas, cuyas dimensiones dependen de las tasas de infiltración del suelo. A través de las zanjas de infiltración, el efluente del filtro anaeróbico se percolará en el subsuelo, permitiendo así su oxidación y disposición final. (Ver Figura 23)

Figura 23 CAMPO DE INFILTRACIÓN

Actividades a desarrollar

Localización del sistema de manejo y tratamiento de aguas residuales domesticas.

Adecuación del terreno.

Construcción del sistema.

Mantenimiento preventivo semestral.

Seguimiento, monitoreo, evaluación y corrección de su funcionamiento.

Responsables

La responsabilidad de ejecución física de estas actividades está a cargo del dueño del PCE.

La responsabilidad de seguimiento del desarrollo de estas actividades es de la autoridad ambiental.

La responsabilidad de asistencia técnica y seguimiento del desarrollo de estas actividades es de la entidad del subsector a través del delegado en campo.

Es responsabilidad del interventor ambiental velar por el desarrollo y cumplimiento de las actividades por cada una de las partes.