PROYECTOINGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS EL YAQUE, MUNICIPIO DAZ. ESTADO NUEVA ESPARTAREVISIN 0NOVIEMBRE2006C O N T E N I D O1. INTRODUCCIN................................................................................................................................................................12. OBJETIVOS........................................................................................................................................................................22.1 Objetivos Generales..................................................................................................................................................22.2 Objetivos especficos................................................................................................................................................23. ALCANCE DEL TRABAJO................................................................................................................................................35. UBICACIN DE LA FUTURA PLANTA DE TRATAMIENTO...........................................................................................46. CARACTERSTICAS AMBIENTALES DEL PROYECTO.................................................................................................76.1 Clima..........................................................................................................................................................................76.1.1 Precipitacin.................................................................................................................................................76.1.2 Evaporacin..................................................................................................................................................76.1.3 Temperatura.................................................................................................................................................86.1.4 Vientos..........................................................................................................................................................86.2 Topografa.................................................................................................................................................................86.3 Suelos........................................................................................................................................................................86.4 Hidrologa y Drenaje..................................................................................................................................................96.5 Vegetacin.................................................................................................................................................................96.6 Poblacin...................................................................................................................................................................97. PARMETROS DE DISEO............................................................................................................................................107.1 Caudal de diseo....................................................................................................................................................107.2 Carga Orgnica.......................................................................................................................................................107.3 Calidadesperada del efluente...............................................................................................................................107.4 Efectos de la temperatura.......................................................................................................................................117.5 Constantes de remocin de DBO5 y Coliformes fecales........................................................................................128. DESCRIPCIN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO PROPUESTO..............................................................................138.1 Diagrama del Proceso.............................................................................................................................................138.2 Tratamiento Preliminar............................................................................................................................................158.3 Lagunas Aireadas...................................................................................................................................................158.4 Desinfeccin............................................................................................................................................................168.5 Diseo de la Cmara de Contacto Cloro................................................................................................................178.6 Interconexiones Hidrulicas....................................................................................................................................178.7 Facilidades del Sistema..........................................................................................................................................188.7.1 Edificio de Servicios...................................................................................................................................188.7.2 Otras Facilidades........................................................................................................................................199. DISEO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO PROPUESTO..........................................................................................209.1 Diseo del Canal Desarenador...............................................................................................................................209.2 Diseo de Lagunas Aireadas..................................................................................................................................209.2.1 Lagunas Aireadas de Mezcla Completa....................................................................................................209.2.2 Lagunas Aireadas de Mezcla Parcial.........................................................................................................219.2.3 Temperatura del agua en la laguna...........................................................................................................229.2.4 Formulas fundamentales de diseo...........................................................................................................239.2.5 Necesidad y transferencia de oxigeno.......................................................................................................259.2.6 Requerimientode Oxigeno........................................................................................................................279.2.7 Requerimiento de Mezcla...........................................................................................................................279.3 Aireadores Mecnicos.............................................................................................................................................2710. MATERIALES, EQUIPOS MECNICOS Y ELECTROMECNICOS.............................................................................3010.1 Medidor de Gasto....................................................................................................................................................3010.2 Compuertas.............................................................................................................................................................3010.3 Aireadores...............................................................................................................................................................3010.4 Tuberas y Accesorios.............................................................................................................................................3010.5 Vlvulas...................................................................................................................................................................3110.6 Centro de Control de Motores.................................................................................................................................3110.7 Transformadores.....................................................................................................................................................3110.8 Planta Generadora Elctrica de Emergencia..........................................................................................................3110.9 Equipo Hidroneumtico...........................................................................................................................................3110.10Geomembrana.........................................................................................................................................................3211.10Sistema de Cloracin..............................................................................................................................................3211. PERFIL HIDRULICO......................................................................................................................................................3312. RESUMEN DISEO SANITARIO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO.........................................................................3512. RESUMEN DISEO SANITARIO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO N D I C E D E T A B L A STabla 6.1 Precipitacin media estacin de Porlamar-Aeropuerto.Tabla 6.2 Evaporacin media estacin de Porlamar-Aeropuerto.Tabla 7.1 Constante de Reduccin de DBO5 y Coliformes Fecales utilizadas en el diseo de las lagunas aireadas mezcla completa.Tabla 7.2 Constante de Reduccin de DBO5 y Coliformes Fecales utilizadas en el diseo delas lagunasaireadas parcialmente.Tabla 7.3 Coeficientes Cinticos a 20 C para el diseo de Lodos Activados.Tabla 10.1 Resumen Calculo .ANEXO A. ESTUDIO DE SUELOSANEXO B. DISEO SANITARIOANEXO C. DISEO HIDRULICOANEXO D. DISEO ELCTRICOANEXO E. DISEO ESTRUCTURALANEXO F DISEO DEL SISTEMA DRENAJESANEXO G. DISEO DE ARQUITECTURAANEXO H. ESPECIFICACIONES Y LISTA DE PROCURA DE EQUIPOS Y MATERIALES,PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 11. INTRODUCCINEl Ministerio de Ambiente a travs de la Unidad EjecutoradelSaneamiento Ambientalha decidido culminar los trabajos de saneamiento de la poblacin de El Yaque en el Municipio Daz del Estado Nueva Esparta, la cual ha tenido importantes desarrollos tursticos, dado su atractivo comoplaya de windsurf.Atravsdel programaconocidocomoLey deSobremarchadel ao 2002,se construy el sistema cloacal de dicha poblacin, as como tambin la Estacin de Bombeo Principaldelasaguasresidualesparasudisposicinenlaplantadetratamientoa construirse en el sector nortey adyacente al Aeropuerto Santiago Mario.La tramitacin de los permisos de construccin y la posterior objecin de las autoridades del MINFRAhizoquesemodificaralaubicacindelaplantaas comotambinel respectivo proyecto.Por los motivos expuestos se tuvo que reubicar el sitio de la Planta hacia el sector noreste, alejado suficientemente de la zona de despegue de los aviones.Por razones presupuestarias nunca se pudo terminar elnuevo sistema de tratamiento, aunque debe mencionarse que esta planta nunca llego a contar con un proyecto definitivo. De este intento de planta solo existe en campo una laguna de 28 x 32 m revestida de concreto, la cual ser aprovechada en elpresente proyecto.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 15/09/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 12. OBJETIVOS2.1 Objetivos GeneralesEl presente estudio tiene como finalidad los siguientes objetivos: Eliminar los niveles de contaminacin del sector Playa El Yaque y de esta manera culminar con el saneamientodeesta importante rea de vocacin recreacional y turstica. Contribuir a las metas trazadas por el Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales (MARN), con respecto a la descontaminacin de los cuerpos de aguas de las zonas costeras del oriente del pas.2.2 Objetivos especficos Tratarbiolgicamentelasaguasprovenientesdel sistemaderecoleccindelas aguas servidas dela poblacin de El Yaque. Reducir elDBO5 yColiformes delefluente tratadoa valores tales que permitan cumplir conloslimites mximos de calidad de los vertidos lquidos que van a ser descargados a lagos o lagunas, fijados por el Decreto No. 883 de fecha 28 Mayo 1985, referido en la Gaceta OficialNo. 5021, para un horizonte de diseo de 20 aos (Ao 2.026) Contar con un caudal de aguas tratadas que pueda ser utilizado para el riego de las reasverdesdeesteemporiotursticodeprimordial importanciatantonacional como internacional.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 15/09/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 13. ALCANCE DEL TRABAJODe acuerdo con las reuniones realizadas en la Unidad Ejecutora de Saneamiento Ambiental del Estado Nueva Esparta en la sede del Ministerio delAmbiente,el alcance del presente trabajo qued definido como sigue:Eldiseo del sistema de tratamiento incluir: Diseo del Proceso Biolgico. Estudio del Movimiento de Tierras. Clculos Hidrulicos. Equipos Electromecnicos y Tablero Elctrico. Obras complementarias y Edificio Administrativo. Obras de drenaje interno e iluminacin. Especificaciones tcnicas para la construccin. Cantidades de obra. Especificaciones para la procura de equipos. Planos de detalle para construccin Diseodeunsistemadedesinfeccinapropiadoalas condiciones del sitiode ubicacin de la planta de tratamiento de El Yaque.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 15/09/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 15. UBICACIN DE LA FUTURA PLANTA DE TRATAMIENTOLapoblacin de El Yaque se encuentra situada al sur de la Isla de Margarita, limitando por la parte norteconel AeropuertoSantiagoMario. SehacenecesarialaconstruccindeunaPlantade Tratamiento de aguas servidas con una calidad del efluente que permita su utilizacin futura para finesderiegoenunapartedelpasdondeel recurso aguaesde primordial importanciadada su escasez.Se puede acceder al sitio donde se ubicar la Planta a travs de un sendero no pavimentado, a una distancia aproximada de 1 Km. de la poblacin de El Yaque, como se observa en Fig. 5.1.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 15/09/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 2ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 15/09/2006Fecha Impresin : 2011-07-07LAGUNA DE LAS MARITES AEROPUERTOINTERNACIONALDE MARGARITAPLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS LOS BAGRESFUTURA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS EL YAQUEPOBLACIN DE EL YAQUEPROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 3Fig. 5.1 Vista area de ubicacin de la futura Planta de Tratamiento El Yaque y sus alrededores.El sitio donde se piensa implantar La Planta de Tratamiento ha sido destinado para este propsito en el Plan de Ordenamiento Urbano de El Yaque. Ver fig. 5.2.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 15/09/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 4Fig. 5.2Sitio de Ubicacin de la futura Planta de Tratamiento El YaqueARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 15/09/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 5En la Fig. 5.3 se puede observar la laguna de aireacin que fue construida por el Ministerio del Ambiente; as como en la Fig. 5.4, los daos ocasionados por las lluvias en los ltimos dos aos.Esnecesarialaprontareposicindematerial enlaszonaserosionadasyaquedelocontrario pudieran daarse varios paos de concreto de esta importante obra. Ver fig. 5.4Fig. 5.4. Crcavas en zona cercana a tubera de interconexinARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 15/09/2006Fecha Impresin : 2011-07-07Fig. 5.3. Laguna de aireacin con las conexiones de entraday recirculacinPROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 16. CARACTERSTICAS AMBIENTALES DEL PROYECTO6.1 ClimaLos registros de informacin para el anlisis de los parmetros climticos provienen de las estaciones denominadas PORLAMAR-AEROPUERTO. Elrea deestudio, se caracteriza por tener un clima del tipo semi-rido convegetacin xerfila o montes espinosos. 6.1.1 PrecipitacinLos registros de precipitacin anual en la zona varan entre 270 y 940 mm con un valor promedio de 469 mm/ao. El rgimen de precipitacin usual es de diez meses de baja precipitacin o periodoseco y dos meses de lluvias ms intensas que definen el periodo de lluvia.Tabla 6.1 Precipitacin media estacin de Porlamar-Aeropuerto.MES ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ANUALPROM(mm)37.5 27.8 7.5 12.0 13.9 32.9 48.4 57.7 43.8 53.4 65.8 68.4 469.1FUENTE: MARNR.- DIRECCIN GENERAL DE INFORMACIN E INVESTIGACIN DEL AMBIENTE6.1.2 EvaporacinLaevaporacinpromedioanual alcanzalos3200mm. Todoslosvalorespromediosmensuales superan los 100mm, alcanzando un valor mximo de 311.9 mm en el mes de Mayo, como se aprecia en la tabla 6.2.La evaporacin supera en todo momento los valores de precipitacin, lo cuales una caracterstica propia del rea, debido especialmente al tipo de vegetacin y a la fuerte incidencia de los vientos.Tabla 6.2 Evaporacin media estacin de Porlamar-Aeropuerto.MES ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ANUALPROM(mm)236.6 248.5 300.1 301.5 311.9 277.3 268.4 265.7 265.9 273.0 234.8 220.5 3204.2FUENTE: MARNR.- DIRECCIN GENERAL DE INFORMACIN E INVESTIGACIN DEL AMBIENTEARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 15/09/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 16.1.3 TemperaturaEn la Estacin Porlamar-Aeropuerto se obtuvieron datos de temperatura, especficamente referidos a latemperaturamximamedia, temperaturamediaytemperaturamnimamedia. Latemperatura mediaanual esde26.9C, alcanzandocomomximosvalores28Cenel mesdeAgostoy Septiembre, tal como se puede observar en la Tabla 6.3. En elsector,lavariacinmensualms alta no supera los 2C;es decir,nose observan cambios fuertesenlatemperatura, locual esunacaractersticaquefavorecelaadecuadaoperacindel proyecto propuesto.Tabla 6.3 Temperatura media estacinPorlamar Aeropuerto.MES ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ANUALPROM(C)26.2 26.5 26 27 27 27.1 27 28 28 27.0 26.1 26 26.9FUENTE: DIRECCIN DE HIDROGRAFA Y NAVEGACIN. OBSERVATORIO CAJIGAL.6.1.4 VientosLos vientos predominantes son los alisios con direccin ENE en un 90% del tiempo. Se presentan las brisas del mar y tierra que resultan de la diferencia de temperaturas entre la superficie marina y la continental,que generavientosenunouotrosentido,en la medidaqueavanzaosiiniciael da respectivamente. Esta zona es ampliamente conocida por sus fuertes vientos en la poca de Enero hasta Mayo que son aprovechados para actividades deportivas conocidas como wind surf.6.2 TopografaEl rea seleccionada para la construccin de la Planta de Tratamientose encuentra en una terraza excavada para tales fines y cuenta con un levantamiento detallado del sitio a escala 1:500 en el cualse incluyeelrea que ocupa la laguna construida con anterioridad. Aproximadamente el100% delrea levantada presenta una topografaplana, concotas que van desde 12 msnm hasta 14msnm.6.3 SuelosDuranteel diseodeesteproyectonosecontconunEstudiodeSuelosdel areadel proyecto, posteriormente con fecha del mes de nov del 2006 el MARN , realizo dos perforaciones cuyo informe de resultados se encuentra en el anexo En visitas de campo llevadas a cabo se pudo constatar que los suelos son arcillo arenosos. Una de las conclusiones del estudio es que se trata de un suelo muy permeabley no se detecto nivel fretico en ninguna de las perforaciones.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 15/09/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 2Es importante destacar que la laguna revestida de concreto no ha sufrido daos por asentamientos aunquela misma est vaca desde su construccin.6.4 Hidrologa y DrenajeEn el rea de estudio se localizanalgunos socavones debido a la accin de las aguas de lluvia y a la ausencia de un drenaje sencillo que permita el desvo de las aguas. La erosin ms significativa se observa en las adyacencias de la laguna construida, fundamentalmente en la zona del contacto entre los taludes de concreto y el suelo (Ver figuras 5.1 y 5.2).Con urgencia deben rellenarse las crcavas y canalizar las aguas de lluvia a fin de proteger las obras construidas.6.5 VegetacinLas evaluaciones realizadas durante la visitas de campo, permiti observar que la vegetacin consiste de cactus y cujes, muy caracterstica de la zona. 6.6 PoblacinEn cuanto a la poblacin de ElYaque se presenta una situacin muy particular ya que los daos ecolgicos que ha causado el desarrollo incontrolado de la zona ha llevado a las Autoridades de Turismo a limitarel crecimiento de la zona.Actualmente El Yaque posee una poblacin fija estimada de2.000 habitantes y una poblacin flotante que puede llegar a unos 5000 habitantes debido a las caractersticas recreacionales que tiene este sector de dicho litoral.En ese sentido el Ministerio del Ambiente ha fijado una cifra tope de poblacin de 10.000 habitantes en acordancia a las regulaciones fijadas.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 15/09/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 17. PARMETROS DE DISEOA fin de determinar los parmetros de diseo se sostuvieron reuniones con la Unidad Ejecutora de la Ley de Saneamiento Ambiental Nueva Esparta (UESA-NE).7.1 Caudal de diseoEl caudal medio de aguas negras para la poblacin de El Yaque se estim en base a una poblacinde10.000habitantes, queeslapoblacintopefijadapor el Ministeriodel Ambiente. Considerando una dotacinper-cpitade agua potable de 250 l/hab/d y asumiendo un 80% de la poblacin empotrada alsistema, se obtiene un gasto de 2000 m/d,es decir,aproximadamente 23 litrospor segundo. Este ser elgasto considerado para el diseo sanitario de las lagunas. El diseo hidrulico de las obras de entrada y las estructuras de las lagunas ser para el gasto mximo de bombeo existente de 65 l/s.7.2 Carga OrgnicaEl Ministerio del Ambiente dispone de estudios de caracterizacin puntual de aguas negras realizados enlazonaoriental. Entreellosel realizadoporel Ing. RobertoPrezLecunaparalaciudadde Carpano yotros realizados en el rea de Barcelona y Puerto la Cruzpor la Unidad de Saneamiento de Anzotegui. Estos estudios reflejan una concentracin de DBO5,20que vara entre 120 y 140 mg/l en el caso de Carpano y 140 mg/l en el caso de Puerto La Cruz. Tan baja concentracin, tiene su explicacinenel altoconsumodeaguapotableper-cpita(>350l/had/d) quehacaracterizado siempre al oriente del pas.Sin embargo, se espera en un corto plazo un uso ms racional del agua potable y por lo tanto, los valores antes mencionadosseaproximarnavalores tpicosdediseo. Por estaraznseha convenidoendisear laplantadetratamientoparaunDBO5,20de180mg/l yunaconcentracin promedio de slidos suspendidos de 200 mg/l.7.3 Calidadesperada del efluente.Se deber cumplir con todas las normas especificadas en la Gaceta Oficial referente a descargas de aguas tratadas a cuerpos de agua .En cuanto a DBO efluente ser menor de 60 mg/l y menos de 1000 coliformes /100 ml.Debe mencionarse que las dos disposiciones finales previstas para el efluente tratado son: Sistema de Riego para la poblacin de El Yaque. LagunadeLasMarites, situadasaproximadamentea1kmdel sitiode planta.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 15/09/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 2En cuanto a la primera opcin, es importante sealar que existe un proyecto elaborado para el MARN por el Ing. Ahmed Irazabaldonde se calculan las lminas de riego a aplicar en la referida zona. Esta opcin es atractiva, pero su implementacin pudiera tomarbastante tiempo.En cuanto a la laguna de Las Marites, es tambin factible ya que actualmente y por los ltimos tres aos la Planta de Tratamiento de Los Bagres ha descargado en dicha laguna y lejos de perjudicar, pareciera haber estimulado tanto la fauna como la flora de la misma. Sin embargo debe realizarse un EstudiodeImpactoAmbiental para corroborar quenoseafectael ecosistemadetan importante sistema acutico.Aunque se establezca un plan de riego, siempre se deber contar con la alternativa de disposicin final a la laguna de LasMarites.7.4 Efectos de la temperaturaLadependenciadelatemperaturadelasconstantesdevelocidaddereaccinbiolgicaesmuy importante a fin de asegurar la eficacia conjunta de un proceso de tratamiento biolgico. La temperaturanosoloinfluyeenlasactividadesmetablicasdelapoblacinmicrobiana, sinoque tambin tiene un profundo efecto sobre factores tales como la velocidad de transferencia de gases y sobre las caractersticas de sedimentacin de los slidos biolgicos. El efecto de la temperatura sobre la velocidad de reaccin de un proceso biolgico se suele expresar de la siguiente manera:2020 TTr r..............................................................................................................Ec. 7.1En las secciones siguientes se definirn los valores para el coeficiente actividad-temperatura y el de velocidad de reaccin a 20C, para cada tipo de proceso, Lodos Activados o Lagunas Aireadas, que se utilizarn en el clculo sanitario de las diferentes alternativas que se estudiaran para la Planta de Tratamiento de la poblacin de El Yaque. 7.5 Constantes de remocin de DBO5 y Coliformes fecalesLosvaloresdelas constantesde remocinde DBO5,decaimiento bacterial,coeficientes cinticos de crecimiento, degradacin y auto eliminacin varan ampliamente en la literatura. Como ya se mencion, su dependencia de la temperatura es muy importante a fin de asegurar la eficacia conjunta del proceso de tratamiento biolgico.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 15/09/2006Fecha Impresin : 2011-07-07rT =Velocidad de reaccin a TC.r20 = Velocidad de reaccin a 20C. = Coeficiente de actividad-temperatura.T = Temperatura, en CPROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 2Los valores de estas constantes se obtienen del laboratorio, mediante la operacin de una planta piloto para agua residual, en este caso de origen domstico, en diferentes condiciones de tratamiento. La construccin de plantas de tratamiento de aguas residuales en Venezuela es reciente y est en proceso la investigacin de constantes locales. Por esta razn, se utilizaran para el diseo de las lagunas aireadas constantes referidas de lugares concondicionesclimticasydeaguasresidualessimilaresalasdelapoblacindeEl Yaque. Las constantes seleccionadas se muestran en las tablas 7.1 y 7.2Laseleccin deestasconstanteses la decisinmsimportante parael diseo,yaque todas las dems consideraciones estarn influenciadas por esta seleccin.Tabla 7.1 Constante de Reduccin de DBO5 y Coliformes Fecales utilizadas en el diseo de las lagunas aireadas mezcla completa.Tabla 7.2 Constante de Reduccin de DBO5 y Coliformes Fecales utilizadas en el diseo delas lagunas aireadas parcialmente.8. DESCRIPCIN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO PROPUESTOEl sistemadetratamientopropuestoconsistirdelassiguientesUnidades:Tratamiento Preliminar (desbaste y desarenado), seguido de una Laguna Aireada de Mezcla Completa, ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 15/09/2006Fecha Impresin : 2011-07-07DESCRIPCION SIMBOLO VALOR UNDIDAD REFERENCIACoeficiente de actividad por temperatura1,06METCALF & EDDY. Ingeniera de las aguasresiduales. Tratamiento vertido y reutilizacin.3ra Edicin 1999Constante de reduccin de DBO5,20en LagunasAireadas Mezcla Completak201,5d-1Metcalf & Eddy. Watewater EngineeringTreatment and Reuse. 4th ed 2003Constante de reduccin de Coliformes Fecaleskb201,1d-1YAEZ 1984.DESCRIPCION SIMBOLO VALOR UNDIDAD REFERENCIACoeficiente de actividad por temperatura1,036 Normas de los Diez Estados. Manual de la EPAConstante de reduccin de DBO5,20en lagunasparcialmente aireadaskpm200,276d-1Normas de los Diez Estados. Manual de la EPAConstante de reduccin de Coliformes Fecaleskb201,1d-1YAEZ 1984.PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 2dos Lagunas Aireadas Parcialmentey finalmente de una Cmara de Contacto de Cloro. Se haprevistolascorrespondientesinterconexionesoby-passes, conel objetodedarle flexibilidad alproceso de operacin y de mantenimiento.Elsistema ser instalado en un rea de terreno disponible de 1 ha. (Ver foto rea en pgina 5).Para el sistema antes mencionado se tomar en cuenta una laguna existente, construida en el ao 2004, segn lo descrito en las secciones anteriores, la cual cumplir las funciones de Laguna Aireada de Mezcla Completa.El sistema se ha configurado de tal manera que se puedandejar fuera de operacin las unidades del sistema para el mantenimiento aser requerido en el futuro y con un mnimo de interconexiones que garanticen el menor numero de prdidas hidrulicas en el sistema, a fin de obtener estructuras de fcil operacin y econmicas.El efluente de la planta ir a una tanquilla ubicada dentro de las instalaciones de la planta, mientras el MARN completa los estudios necesarios que permitirn decidir la reutilizacin del efluente para riego o si por el contrario se determina descargarlo en una laguna natural conocida como Laguna de Las Marites.8.1 Diagrama del ProcesoEn la figura 8.1 se muestra en forma esquemtica el diagrama del proceso propuesto, y se muestra para el funcionamiento normalcon el gasto mximo de bombeo (mximo horario).ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 15/09/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 2 ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 15/10/2006Fecha Impresin : 2011-07-07Fig. 8.1Diagrama de flujo del proceso.PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 38.2 Tratamiento PreliminarConsiste en el desbaste de objetos mediante rejillas de operacin manual de barras rectas con limpieza frontal mediante rastrillo. Estas rejillas se encuentran ubicadas en 2 canales de concreto, diseados cada uno para el gasto mximo horario, el cual se ha estimado en 65 l/s.Las rejillas consistirn de barras de acero inoxidable de 10 mmde espesor y separacin entre barras de 15 mm. En lnea con las rejillas anteriores, se instalar un canal desarenador de flujo horizontal con elobjeto de eliminar la arena de hasta 0.30 mmde dimetro. Igualmente se ha previsto dotar a este canal de entrada de un elemento medidor de flujo que consistir en una regleta graduada en la seccin de control del canal desarenador.8.3 Lagunas Aireadas Elafluente ser conducido por tuberas, tanquillas, y bocas de visita, a las lagunas respectivas del sistema, las cuales descargarn por medio de estructuras de salidaa las unidades siguientes, hasta su disposicin final. Las lagunas sern construidas en tierra y diseadas como pirmides truncadas invertidas, excepto la laguna No. 1(existente), la cual fue construida en el ao 2004 y de acuerdo a visitas de campo se encuentra en buen estado.La profundidad mxima a nivel del pelo de agua es de 3.0 m, sin incluir el bordedeproteccinllamadonormalmentebordelibre,elcual tendrunaprofundidadvariableal considerar las perdidas de carga, siendo 0.50, 0.60 y 0.90 mrespectivamente.La inclinacin de los taludes internos y externos de las lagunas 2 y 3, sern 1:2 (vertical: horizontal), iguales a los de la laguna existente.Se ha considerado la impermeabilizacin del fondode las lagunas. Esta impermeabilizacin se har mediante geomembrana de espesor 1.5 mm, la cual se proteger por medio de una capa gravo-areno-arcillosa de 30 cm para permitir elpaso de equipos cuando sea necesario realizar la limpieza. Los detalles de la instalacin de la geomembrana se encuentran en los planos respectivos.Se prevee realizar la limpieza, por medio de maquinaria liviana, para lo cual se ha previsto una rampa de acceso en la laguna No. 3.A cada laguna se le disearon estructuras de entrada y salida, tanto para operacin normal como by passes para labores de mantenimiento, consistentes en tanquillas de concreto y tuberas de PVC con los dimetros sealados en los planos. Igualmente se ha previsto un rebose de emergencia para el caso de tener que dejar fuera de servicio por completo las obras de entrada.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 4En estas lagunas se instalarnun total de 9 aireadores (4 de 7.5 hpy 5 de 5 hp) del tipo flotante, los cuales sern controlados mediante un centro de control de motores ubicado en el edificio de servicio.8.4 DesinfeccinTal como fue mencionado en el informe inicial del presente proyecto, la poca disponibilidad de terreno para la construccin de la planta de tratamiento imposibilita la construccin de reactores solares que son muy efectivos enladestruccin decoliformes fecales. Es por esto que se ha decidido utilizar cloracin como el sistema de desinfeccin.Loscompuestos decloromsfrecuentemente empleadosenplantasdetratamiento del aguaresidual son:(1)cloroCl2;(2)dixidodecloro;(3)hipocloritodecalcio;y(4) hipoclorito de sodio.Cuando se usan los dos ltimos compuestosqumicos, elproceso de cloracin recibe el nombre de hipocloracin.Elcloro se suministra en forma de gas licuado a alta presinen 2 tamaos:cilindros de 68kg y contenedores de 1 tonelada.La eleccin del tamao del recipiente a presin depende del estudio econmico de costos de transporte, almacenamiento y manipulacin.El cloro se puede aplicar directamente como gas en forma de solucin acuosa. El cloro se puede extraer de los contenedores de almacenamiento en forma de gas o de lquido. Si se extrae en forma de gas, la evaporacin del lquido en el contenedor conduce a la formacin de una escarcha que limita las velocidades de extraccin a 10 kg/d para cilindros de 68 kg y a 205 kg/d para contenedores de 1 tonelada a 21 C. Deber preverse un adecuado almacenamiento de los cilindros de reserva. La cantidad de cloroalmacenadosedebecalcularenfuncindeladisponibilidadydependenciadel suministro, as como de cantidad de cloro consumido.Los cilindros en uso se sitan sobre una bscula y la prdida de peso se usa como una medida de comprobacin de la dosificacin de cloro.Basadoen experienciasprovenientesdeplantasdetratamiento deaguas residuales enlaIslade Margarita dondese han presentado problemas de suministro de cloro(Planta de Aricagua), se ha decidido instalar dos sistemas de dosificacin de cloro: uno por gas cloro y otro por hipoclorito de calcio. Enotraspalabras, encasodefallar el suministrodegascloropor cualquier motivo, se ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 5dispondr de un sistema de dosificacin que consistir de un tanque de plstico con un mezclador rpido y bomba dosificadora que permita la aplicacin de la solucin. El uso de hipoclorito de calcio es ms costoso que el uso de gas cloro, pero tiene su justificacin en caso de emergencia y pequeas instalaciones.Debe resaltarse que elsistema de cloracin en condiciones normales ser Gas Cloroy dado los gastos a desinfectar es el ms efectivo. En las especificaciones de equipos aparecen las caractersticas ms importantes de los dosificadores a utilizarse.Esimportantemencionar quelaremocindehelmintosserrealizadaenel sistemadelagunas, primordialmente en la tercera (mediante sedimentacin de los huevos) .Esta remocin es literalmente imposible por cloracin ya que los huevos de ascaris se encapsulan y no permiten su eliminacin durante dicho proceso.La aplicacin de la dosificacin de cloro se realizara en forma cuidadosamente monitoreaday deber realizarse pruebas durante la puesta en marcha de la planta a fin de garantizar que no tenga ningn efecto en fauna y flora en el sitio dedescarga.Se debe disponer de un sistema de anlisis de cloro residual para observar y controlar la posibilidad dosificaciones excesivas o demasiado escasas.8.5 Diseo de la Cmara de Contacto CloroEl efluente de la LagunaNo.3 pasara un tanque denominado Cmara de Contacto de Cloro diseado para un gasto mximo de bombeo de 65 l/s y un tiempo de retencin de 30 minutos, segn lo recomendado por las Normas Venezolanas.En el tanque se han dispuesto tabiques de tipo around the end para mejorar el contacto del afluente con la solucin de cloro.En el anexo B, se encuentra en detalle el diseo del tanque de cloracin.8.6 Interconexiones HidrulicasSehanprevistointerconexioneshidrulicasentrelagunasparalaoperacinnormal de ellas. El gasto de diseo de estas interconexiones ser el mximo de bombeo, o sea 65 l/s, tomando en cuenta la poca capacidad de las lagunas de amortiguar los gastos mximos.Igualmente, se han previsto tuberas de interconexin para by-pasear las lagunasNo. 1 y No. 2ytodaslaslagunas,encasodeser necesario.Lastanquillasdeinterconexin funcionaran todas sumergidas.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 6Adicionalmente se ha previsto unreboseen las obras de entrada a fin de by pasear las mismaspara el caso de una falla total. Este by pass descargar mediante una tubera de DN 15 PVC, en la laguna No. 1.El efluente dela Cmarade Contacto de Cloroser descargado mediante una tubera de PVC, deDN 15,cuyodiseoestfueradel alcancedeesteproyectoycuyositiode disposicin final ser la Lagunas de las Marites.Este proyecto no contempla, en su alcance, la ejecucin del proyecto de riego de las reas verdesdelaplantadetratamientoodeotrasreas,conaguatratada, sin embargose propone en las cantidades de obra una partida parala ejecucin del mismo por parte del contratista de la obra, siguiendo el esquema propuesto para su ejecucinen el plano de Paisajismo.8.7 Facilidades del SistemaA fin de que la planta pueda operar yfuncionar adecuadamente, se requiere de una serie de facilidades que as lo garanticen. 8.7.1 Edificio de ServiciosDeacuerdoalostrminosdereferencia, sediseunreadeservicio, conarquitecturatipo convencional detechosbajos, consistenteenunaedificacinquecontendrlassiguientesreas: laboratorio, depsito, oficina de operador, sanitarios, recinto de tableros elctricos y vigilancia. Anexo a esta edificacin se ubicar el transformador elctrico, grupo generador de emergenciaysistemahidroneumtico, contanquedeaguasblancassubterrneoque permita cubrir el suministro de agua a las oficinas y otras facilidades por un mnimo de cinco das, dada la escasez que en ciertas temporadas se presenta en Margarita. Igualmente se ha previsto la instalacin de una tubera conectada a la red existente (la cual no forma parte de este proyecto), de 4 pulgadas de PVC clase AB para abastecer de aguas blancas a las oficinas. Las aguas servidas sern descargadas directamente a las lagunas. Tambin se ha considerado una caseta de servicios para el sistema de cloracin donde se instalaran 2 cloradores del tipo al vaco, alimentado por cilindros de gas cloro.8.7.2 Otras FacilidadesTodo el sistema contar con una red de vialidad interna para acceso a todas las instalaciones. Estasvassernpavimentadasenasfaltoytendrnanchode4mlas interiores a las lagunas y 5 m las exteriores.Esta vialidad interna se conecta a la vialidad existente mediante un va asfaltada de 6 m de ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 7ancho con aceras de 0.50 m.Adicionalmente se han considerado otras facilidades como iluminacin, y un cercado de malla de alambre y portn de acceso.Comocomplementoambiental del proyecto, seprevunproyectodepaisajismoque incluye un tipo de vegetacin apropiado para este tipo de instalacin y acorde con el clima y terreno circundante. Ver planos de arquitectura en anexo G.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 89. DISEO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO PROPUESTO9.1 Diseo del Canal DesarenadorSe dise un canal desarenador de flujo horizontal, cuya seccin parablica requerida se aproxim a una seccin transversal trapezoidal. La mediciones de gasto se har por medio de regleta graduada en la seccin de control. El desarenador se proyect para eliminar el 100%delaspartculasdearenade0,30mm. Alalongituddelacanal requerida tericamenteseleagregunalongitudadicional paratomar encuentalaszonasde entrada y salida que generan turbulencias. Los clculos respectivos se encuentran en el anexo C.9.2 Diseo de Lagunas AireadasUna laguna aireada es un depsito donde el agua residual se trata en la modalidad de flujo continuo generalmente sin recirculacin de slidos. La principal funcin de este proceso es la conversin de la materia orgnica. Normalmente se suele aportar el oxigeno con aireadores superficiales montados en plataformas flotantes o fijas. La turbulencia creada por el sistema de aireacin se utiliza para mantener ensuspensinel contenidodel depsito. Laslagunasaireadassonclasificadasdeacuerdoala cantidaddemezclasuministrada, demaneraqueexistendostiposclaramentediferencias: lasde mezcla completa y las de mezcla parcial.Las lagunas aireadas mecnicamente constituyen una herramienta muy til en el tratamiento de las aguas servidas, no producen malos olores y son eficientes en la remocin de DBO y su requerimiento de rea es menor que el de lagunas facultativas ylagunas anaerobias, siendo muy apropiadas donde existen limitaciones de terreno o donde el valor del mismo es considerablemente alto.Los factores que hay que tener en cuenta en el diseo de lagunas aireadas son: (1) Eliminacin de DBO(2) Caractersticasdel efluente(3) DemandadeOxigeno(4) EfectodelaTemperatura(5) Demanda energtica para el Mezclado (6) Separacin de Slidos.Las caractersticas del efluente de una laguna aireada que revisten importancia son la concentracin de DBO5 y de slidos suspendidos. 9.2.1 Lagunas Aireadas de Mezcla CompletaLas lagunas aireadas, segn el modelo de diseo y operacin, de Mezcla Completa, estn basadas en el tratamiento de las aguas servidas en un flujo a travs de un rector o laguna.La funcin de este proceso de tratamiento es la de mantener todos los slidos en suspensin. La aireacin es usada para mezclar el contenido en la laguna y transferir el oxigeno al liquido.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 9El oxigeno es usualmente suministrado por medios de aireadores superficiales, la turbulencia creada por la aireacin es usada para mantener el contenido de los slidos en suspensin.Dependiendo deltiempo de retencin,el efluente de una laguna aireadapuede contener entreun tercio y la mitad de la DBO afluente, en forma de tejido celular. La mayor parte de estos slidos se debe eliminar por sedimentacin antes de ser descargados a su destino final. Un tanque de sedimentacin suele ser un elemento habitual en la mayora de estos sistemas de lagunajes.El tiempo de residencia celular es la clave para asegurar un desarrollo adecuado del sistema aireado.Por logeneral, enclimastropicalesyparaaguasresidualesdomestica, lapotenciarequeridade mezclado es la que manda sobre la potencia para suministrar oxigeno demandado por la reduccin de la materia orgnica, siendo la primera la que determina el nmero de los aireadores.9.2.2 Lagunas Aireadas de Mezcla ParcialLaslagunasdemezclaparcial seconocentambincomolagunasaireadasparcialmenteyson normalmente utilizadas para el tratamiento de agua residual municipal e industrial. Esta tecnologa ha sido utilizada ampliamente durante los ltimos 40 aos. En Venezuela, en lugares como la isla de Margarita han sidoconstruidas varias de estas lagunas con excelentes resultados.La aireacin suministrada en las lagunas parcialmente aireadas es slo para satisfacer el requerimiento de oxigeno. Parte de los slidos se mantienen en suspensin, luego estos sedimentan en el fondo de la laguna permitiendo la fermentacin anaerbica de los mismos.Las lagunas parcialmente aireadas son conocidas tambin como lagunas facultativas aireadas y se disean con celdas en serie, con un tiempo de retencin que depende de la temperatura. Las lagunas son construidas para tener agua a una profundidad que varia entre 2 y 5 m.Laprincipal ventaja deunalaguna aireadaparcialmentemezclada, radicaenquenecesitamenos energa que un sistema de mezcla completa, elcualpuede requerir hasta 10 veces la cantidad de energa utilizada por un sistema de parcialmente aireado para tratar agua residualdomestica. Este bajo requerimiento de energa se compensa con un mayor requerimiento de rea ya que las lagunas parcialmente aireadas operan con tiempos de residencia mayores que las lagunas aireadas de mezcla completa.En un sistema con lagunas aireadas, la primera laguna podra ser de mezcla completa seguida de varias lagunas parcialmente aireadas en serie. De manera que undiseo eficiente permite la combinacin de estas lagunas con las de mezcla completa.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 10El nmero de lagunas conectadas en serie afecta el tiempo de retencin requerido para alcanzar el nivelde tratamiento deseado. De manera que estas lagunas son ms eficientes cuando operan en serie con 3 lagunas.En un sistema de lagunas aireadas parcialmente en serie, el requerimiento de aireacin no es igual en cada una de las lagunas, requirindose en la primera laguna de la serie hasta un 50% de la aireacin requerida en todo el sistema. La ltima laguna puede requerir poca o ninguna aireacin.Adicionalmente, las lagunas aireadas parcialmente presentan una mnima generacin de lodos.La concentracin de slidos suspendidos en el efluente de tales lagunas puede alcanzar valores de hasta 25 mg/l.9.2.3 Temperatura del agua en la lagunaLos efectos de los cambios de temperatura se deben considerar en el proyecto de lagunas aireadas. El efectomsrelevantedelatemperaturaes lareduccindelaactividad biolgica y de la eficiencia del tratamiento. A partir de la temperatura del agua residual entrante, la temperatura del aire, la superficie de la laguna y del caudal de agua residual, la temperatura resultante en la laguna aireada se puede estimar empleando la siguiente ecuacin, cuyo desarrollo corresponde a Mancini y Barnhart.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 11( )Q f Ainv Tagua Q inv ire Ta f Averano Tw+ + * ..............................................Ec. 9.1( )Q f Aver Tagua Q ver ire Ta f Ainvierno Tw+ + * ...........................................Ec. 9.2El factor de proporcionalidadfincorpora los coeficientes de transferencia de calor adecuadosal casoeincluyeel incrementodelasuperficiequeproducedebidoala aireacin, el efecto del viento, y el efecto de la humedad. Se adoptara el valor utilizado en el este de los Estados Unidos con un valor tpico de 0.5.En el caso de lagunas aireadas parcialmente para la determinacin la temperatura del agua serequiereestimar elreasuperficial delalagunaapartirdel tiempoderetencin determinado mediante la Ec.9.4Si la temperatura calculada essignificativamentemenor que la temperaturainicialmente supuesta se necesitaran algunas iteraciones para corregir el factor kpm.9.2.4 Formulas fundamentales de diseoEl diseo de lagunas aireadas de mezcla completa se puede llevar a cabo basndose en el tiempomedioderetencincelular. Laeleccindeesteultimo, sedebellevar acabo asegurando (1) que los microorganismos en suspensin bioflocularn haciendo sencilla su eliminacin por sedimentacin, y (2) la adopcin de un factor de seguridad adecuado en relacin con el tiempo medio de retencin celular limite que produce la perdida de slidos. Para las condiciones climticas como las de la Isla de Margarita en Venezuela, Las lagunas aireadas deben ser diseadas con un tiempo de retencin no menor de 1 da. Una vez seleccionado el valor del tiempo de retencin celular, se pude estimar la concentracindel ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07Donde:A = Area, mf = factor de proporcionalidadTairever= Temperatura delairea en Verano, CTaireinv= Temperatura del airea en Invierno, CTaguainv= Temperatura del agua en verano, CTaguaver= Temperatura del agua en invierno, CPROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 12substratosoluble enel efluente,ycalcularselaeficiencia delaeliminacin utilizandola siguiente ecuacin:) / ( 11Q V k SoS+......................................................................................................Ec. 9.3Los valores de la constante de eliminacin global varan entre 0,25 y 1. Para la fraccin de DBO5 soluble, los valores de k serian mayores. Siendo este parmetro el determinante en el diseo de lagunas aireadas de mezcla completa.Para las lagunas parcialmente aireadas, aun cuando este tipo de lagunas no se mezcla completamente, en la practica es comn utilizar un modelo de mezcla completa y cintica de primer orden, para establece una aproximacin al desempeo de las lagunas aireadas con mezcla parcial. La ecuacin para el diseo de n-lagunas de igual tamao conectadas en serie es:]]]]

,`

.| 1/ 1 nCnCokpmnt .............................................................................................Ec. 9.4Dondekpm, el coeficientecinticoparalaremocindeDBO5, esteesel parmetro determinante en el diseo de estas lagunas. Segn el modelo de diseo de la EPAy el documento Ten State Recommended Standards (Ten State, 1990) se sugiere utilizar un valor de kpm= 0.276 d-1 a 20 C.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07So = DBO5 del afluente, mg/lS = DBO5 de l efluente, mg/lk = Constanteglobal deeliminacinde DBO5 de primer orden, d-1V = Volumen, m3Q = Caudal, m3/dDonde:Co = DBO5 del afluente, mg/lCn = DBO5 de l efluente, mg/lkpm = Coeficiente Cintico de remocin de DBO5 t = Tiempo de retencin, dPROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 13Ambos factores, tanto k como kpmsern afectados por la temperatura mediante la ecuacin clsica de Arrhenius, para una valor de = 1.06 para lagunas aireada mezcla completay =1.036paralagunasaireadasmezcladasparcialmente, deacuerdoalo mostrado en la seccin 7.) 20 (20) 06 . 1 ( Tk k..................................................................................................Ec. 9.5) 20 (20) 036 . 1 ( Tkpm kpm......................................................................................Ec. 9.69.2.5 Necesidad y transferencia de oxigenoLa necesidad terica de oxigeno se puede determinar a partir de la DBO del agua residual y de la cantidad de organismos purgados diariamente del sistema. El razonamiento es el siguiente. Si toda la DBO se convirtiera en productos finales, la demanda total de oxigeno se podra calcular convirtiendo la DBO5 en DBOL utilizando un factor de conversin adecuado. Por otro lado se sabe que parte delresiduo se convierte en tejido celular nuevo que, posteriormente, se purga del sistema, de modo que, si la DBOL del tejido celular, se resta del total, la cantidad remanente corresponde a la cantidad de oxigeno que es necesario suministrar al sistema. Se sabe que la DBOL de un mol de clulas es igual a 1,42 veces la concentracin de clulas. Por lo tanto, la demanda terica deoxigeno para la eliminacin de la materia orgnica carbonosa presente en el agua residual se puede calcular mediante la expresin:AOR= (Masa de DBOL total utilizada, kg/d) 1.42 (Masa de organismos purgados, kg/d)Utilizando trminos anteriormente definidos ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07Donde:Kpm = Coeficiente Cintico de remocin de DBO5para lagunas aireadas parcialmente.K = Coeficiente Cintico de remocin de DBO5para lagunas aireadas mezcla completa.T = Temperatura C.K20, kpm20Definidos en la seccion 7.4.PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 14PxfKg g S So QAOR 42 . 1/ 10 ) (3 ............................................................Ec. 9.7Para definir la potencia total requerida en una planta de tratamiento se tomar en cuenta el oxigeno requerido para la actividad celular y los requerimientos de potencia para llevar a cabo una mezcla adecuada de los slidos en el tanque. Generalmente, cuando se trata de lquidos residuales domsticos, losrequerimientosdeenergaparapromover mezclasonmayores. Encambio, en lquidos residuales industriales se requiere generalmente mayor oxigenacin.Por lo tanto, si se conoce, o se puede estimar la eficiencia de la transferencia de oxigeno del sistema de aireacin, se pueden determinar las necesidades reales de aire. Elsuministro de aire debe ser adecuado para (1) satisfacer la DBO del agua residual, (2) satisfacer la respiracin endgena de los organismos presentesenel lodo, (3) proporcionar unmezcladoadecuadoy(4) mantener una concentracin mnima de oxigeno disuelto en todo eltanque de aireacin comprendido entre 1 y 2 mg/l.En eldocumento Ten States Standards, se establece como demanda habitualde aire para el procesodemezclacompleta125m/kgDBO5eliminada. Enlossistemasdeaireacinmediante difusores, la cantidad de aire suele variar entre 3.75 y 15 m/m. Debido a que el consumo de aire depende de la concentracin del agua residual, la relacin aire/agua residual se ha convertido en un valor que ya no se emplea como criterio de diseo, sino que simplemente se guarda como parte de los registros de operacin. Otro factor emprico clsico de diseo de los sistemas de aireacin era aplicar entre 1,0 y 1,2 kgO2/kgDBO5 eliminada.Parahacer frentealascargasorgnicaspicosostenidasserecomiendadisear losequiposde aireacin con un factor de seguridad que, como mnimo, cubra las condiciones correspondientes a una carga diaria de DBO5igual al doble de la carga media. Los equipos de aireacin tambin se deben dimensionar de modo que se asegure una concentracin residualde oxigeno disuelto de 2 mg/len condiciones de carga media y0,5 mg/en condiciones de carga pico.El documentoTen States Standards,obligaaquelossistemasdeaireacinpordifusinseancapacesdeproporcionarel ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07f = Factor deconversindeDBO5enDBOL (0.45-0.68)Px = Produccin diaria neta de lodo activado, medida en trminos de SS Voltiles, kg/d.AOR = Requerimiento actual de Oxigeno, kgO2/dQ, So, S = Segn definicin anterior.PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 15oxigenonecesarioparasatisfacer lamayor delassiguientesdemandas: lacorrespondienteala demanda de oxigeno pico diaria, o el doble de la demanda de oxigeno media de proyecto.9.2.6 Requerimientode OxigenoEn lagunas aireadas se usan aireadores mecnicospara transferir oxigeno al liquido en la proporcin necesaria para mantener las condiciones aerbicas en la laguna. La demanda de oxigeno se calcula siguiendo el mtodo anteriormente descrito enel proceso de lodos activados. Apartir de los resultados obtenidos en plantas se ha podido comprobar que la necesidad de oxigeno oscila entre 0,7 y 1,4 veces la cantidad de DBO5 eliminada.9.2.7 Requerimiento de MezclaLas dimensiones y la geometra del tanque, laguna o depsito son muy importantes para conseguir un mezclado efectivo. Las necesidades energticas que se desea mantener en una laguna aireada varia con su tipo, as para lagunas aireadas del tipo mezcla completa y con aireadores mecnicos este nivelde potencia vara entre 16 y 20 kWhr/1000m de volumen aireado. En cambio, para lagunas aireadas de mezcla parcial, unnivel depotenciade5y8kWhr/1000messuficienteparasatisfacerel suministrode oxigeno requerido. Todo esto de acuerdo con Metcalf & Eddy 4ta edicin.En el diseo de lagunas aireadas para el tratamiento de aguas residuales domesticas es extremadamente importante comprobar las necesidades energticas para el mezclado ya que en muchos casos, es el factor que controla el proceso.9.3 Aireadores MecnicosLoa aireadores mecnicos se suelen clasificar en funcin de las principales caractersticas dediseoyfuncionamiento: aireadoresdeejevertical yaireadoresdeejehorizontal. Ambosgrupossesubdividenenaireadoresdesuperficieyaireadoressumergidos.El oxigeno se obtiene de la atmsfera a partir del aire que se introduce. La accin agitadora y de bombeo de los aireadores contribuye a mantener mezclados el contenido del tanque o laguna de aireacin.Los aireadores seclasificanatendiendoasucapacidaddetransferenciadeoxigeno (expresadaenkgdeoxigenoporkWhr)encondicionesnormalizadas(20C, 0mg/l de oxigeno disuelto y agua potable como liquido de ensayo). Los ensayos y evaluacin de los aireadores se suelen llevar a cabo, normalmente, con agua limpia, desaireada con sulfito, en condiciones no estacionarias. Los airedores superficiales que se comercializan presentan eficiencias que varandesde 1,20 a2,40 kgO2/kWhr.Slo se debera aceptar las eficienciasyrendimientosdelos aireadoresqueproporcionan losfabricantessi van ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 16acompaadas de datos de ensayos realizados con el modelo y tamao del aireador que se este considerando. A efectos de diseo es necesario corregir los datos del requerimiento de oxigeno en condiciones de campo AOR a condiciones normalizada de agua limpia.Esta correccin se consigue con la siguiente ecuacin:( ) 20024 . 1TLC CwCsf..............................................................................Ec. 9.8Luego, el requerimiento de oxigeno en condiciones de campo ser, utilizando trminos ya definidos:fAORSOR Ec. 9.9ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07Donde: = Factor de correccin de salinidad Tensin Superficial.Cw_alt = Concentracindesaturacindeoxigeno en agua de la red de suministro a temperatura y altitud determinadas, mg/l.Cs_20 = Concentracindesaturacindeoxgeno de agua de la red de suministro a 20C, mg/l.CL = Concentracin de oxigeno de funcionamiento, mg/l.T = Temperatura, C = Factor decorreccindelatransferencia de oxigeno en el agua residual.PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 17Finalmente, lapotenciaqueserequieresuministrar paragarantizar laoxidacindela materia orgnica se determina con la ecuacin:SORTSORPO Ec. 9.10ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07Donde:SOR = Requerimiento de oxigeno en condiciones de Standard de agua limpia.SORT = Transferencia de oxigeno standard en agua limpia del aireador. Dato del fabricante 1,20 a 2,40 kg O2/kWhrPROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 1810. MATERIALES, EQUIPOS MECNICOS Y ELECTROMECNICOSEn La Planta de Tratamiento El Yaque se utilizarn los siguientes equipos y materiales.10.1 Medidor de Gasto Se seleccion un medidor de gasto utilizando una regleta graduada en la seccin de control del canal desarenador. El medidordebercumplirconlosrequisitosestablecidosenla norma ASTM D-1941.10.2 CompuertasEstas compuertas estarn constituidas por todos los materiales, marco, pernos de anclaje y empacadurasnecesariosparasuinstalacinencanalesytanquillasdeconcretoala entrada y salida de las lagunas.Seusarndostiposdecompuertas: compuertasaislantesmontadassobreparedesen tanquillas y compuertas aislantes en canales Compuertas de aislamiento en canal: Se instalaran un total de4 compuertas. Compuerta de aislamiento en tanquillas: Se instalarn un total de 6 compuertas.Todas las compuertas estarn construidas en acero inoxidable tipo 316, accionadas manualmentepor volanteyfabricadasdeacuerdoalasnormasAWWAC501, ltima edicin.10.3 AireadoresSe instalar un sistema de aireacin para las lagunas parcialmente aireadas. El sistema de aireacinconsisteprincipalmentedeaireadoresflotantesaccionadaspormotorelctrico contodosloscables elctricos ydefijacinycentro de control demotores. Elsistema requerirdeuntotal 9aireadores(4de7,5hpy5de5hp), paraunapotenciatotal instalada de 55 hp.10.4 Tuberas y AccesoriosSe colocarn todas las tuberas y accesorios, tal como indican los planos del proyecto. La fabricacin de las tuberas deber ser realizada por una empresa que tenga certificacin ISO 9002.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 19Estarn conformadas por tuberas y accesorios de PVC para aguas servidas. Las tuberas sern espiga-campana de juntas automticas fabricadas segn Normas ASTM F-679 clase DR 35. Adicionalmente ser colocadatubera de acero y accesorios de acero, los cuales sern bridados segn corresponda, en la entrada de la planta.10.5 VlvulasSe instalarn vlvulas de compuerta, para uso en aguas negras, con todos los materiales, pernosyempacadurasnecesariosparasucolocacinentanquillasdeconcreto. Estas debern tener un recubrimiento interior y exterior epxico segn AWWA C550 y estarn conformadas por vlvulas de compuerta revestidas de material resilente para ser instalada en el drenaje del canal desarenador.10.6 Centro de Control de MotoresSe instalar un tablero principal de bajo voltaje, 480V, 3 fases y 60Hz, con encerramiento Nema 5, cumpliendo con las normas elctricas americanas. El tablero ser apropiado para ambientes tropicales e instalado bajo techo. Deber ser construido con plancha de acero de espesor mnimo 2 mm, con proteccin anticorrosiva y pintura final color gris. El tablero tendr acceso por el frente y cableado por debajo.10.7 TransformadoresSe tiene previsto la instalacin de un transformador trifsico, tipo subestacin unitaria de 200 kVA, colocado a la intemperie sobre una base de concreto, permitiendo la regulacin de la tensin en los porcentajes de 13.800 + (5%, 0%) / 480-277 V.10.8 Planta Generadora Elctrica de EmergenciaSe proveer un sistema de emergencia para elsuministro de energa elctrica que ser automtico y sin asistencia del operador. Consistir en una unidad de generacin elctrica diesel de bajo voltaje refrigerado por agua con panel de control y tablero de transferencia automtica. El generadorelctricodeemergenciatendrunacapacidadaproximadade 100 kVA y vendr con caja insonorizada para instalarse a la intemperie sobre una base de concreto. Se incluye con estas instalaciones un tanque de combustible con capacidad para un da de operacin.10.9 Equipo HidroneumticoEn el diseo se contempla la compra deun equipo hidroneumtico de 120 galones. ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 20Se incluyen todos los accesorios para su instalacin, tales como bomba, vlvulas, tuberas de interconexin, tanque de aire, maraca de succin y flotador mecnico para el tanque subterrneo.10.10 GeomembranaSehaconsideradolaimpermeabilizacindel fondoytaludesinternosdelaslagunas mediante geomembrana deespesor1.5mm. Estase protegerpor medio de una capa gravo-areno-arcillosa de30cm.parapermitir el pasodeequipos cuandoseanecesario realizar la limpieza.Para proteger los taludes interiores contra el oleaje se ha previsto losetas de concreto que llegarn hasta 0,60 m, por debajo del nivel medio de agua, de manera que el resto del talud interno y el fondo de las lagunas, ser previsto impermeabilizarlo con geomembrana (HDPE).11.10 Sistema de CloracinSe instalarn dos sistemas de dosificacin de cloro: gas cloro e hipoclorito de calcio. Para cubrir las fallas en el suministro de gas cloro por cualquier motivo, se dispondr de un sistema de dosificacinconhipocloritodecalcio. Resaltndosequeel sistemadecloracinencondiciones normales ser gas cloro.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 2111. PERFIL HIDRULICOLos niveles de agua de las distintas lagunas estn determinados por el perfil hidrulico del sistema para el periodo de diseo seleccionado y los gastos considerados en la Seccin 7.1.Este perfil muestra la factibilidad del funcionamiento hidrulico de los distintos componentes del sistema.El perfil hidrulico realizado para la operacin normal de la planta se muestra en el plano No. G-05, en el cual el flujo de agua y sus prdidas de carga entre los distintos elementos de la planta fueron determinados de acuerdo a los siguientes mtodos de clculo.1.Prdidas por friccin en tuberas sin presin por la frmula de Manning: 2.Prdidas por friccin en tuberas a presin con la formula de Williams-Hazen:3.Altura de carga en vertedero con la formula de Francis:4.Prdidas de carga localizadas por medio de la formula 5.Prdidas en rejillas de barras rectas con la formula de KirschmerARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-072 / 1 3 / 2* *1i Rhnv 87 . 4 85 . 185 . 1** * 67 . 10D CL Qhf ( )2 / 3* * 87 . 1 h L Q gv khl22( ) 45* 2/ * 42 . 22 3 / 4SengV a ehfDonde:n=0.012 para tubera de PVC. (Segn Normas de Diseo Venezolanas).n=0.014 para ductos de concreto.Donde C=120 equivalente al n de Manning de la formula anterior.Dondekesunfactor quedependedelasingularidaddela estructura hidrulica. Este valor se determin utilizando las tablas del libro Memento des Perdes de Charge de I.E. IDELCIK (Editorial Eyrolles. Paris).PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 226.Las velocidades mnimas de 0.6 m/s se respetaran en el diseo de los colectores. En el resto de las estructuras se trat de mantener una velocidad mnima de 0.40 m/sARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07PROYECTO INGENIERA DE DETALLES PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE EL YAQUE, MUNICIPIO DIAZ.MARGARITA EDO. NUEVA ESPARTAPag. 2312. RESUMEN DISEO SANITARIO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTOA continuacin se presenta un resumen del clculo realizado. El clculo completo del diseo sanitario se encuentra en el anexo B.Tabla 10.1 Resumen Calculo * La laguna No. 1 se instalar en un tanque de concreto existente. Ver planos respectivos.ARCHIVO : 62454239 MEMORIA DESCRIPTIVAFecha Elaboracin : 10/08/2006Fecha Impresin : 2011-07-07Nombre de Reactor o Laguna Aireada * Aireada AireadaMezcla Completa Parcialmente ParcialmenteSecuencia del tratamiento STN: 1 2 3Numero de Unidades 1 1 1Borde Libre [metros]0,5 0,6 0,9Profundidad [metros]3 3 3H total a Nivel Terraza [metros]3,5 3,6 3,9Q Diseo [m/s]2.000,00 2.000,00 2.000,00Q Entrada PL [m/s]2.000,00 2.000,00 2.000,00Tiempo de residencia [TR] d0,74 0,71 1,71DBO Afluente [mg/l]180 77,93 63,5DBO Efluente [mg/l]77,93 63,5 41,04SS Afluente [mg/l]200 295 210SS Efluente [mg/l]295 210 75Coliformes Fecales Afluente [colif/100 ml]10.000.000 4.806.768 2.360.192Coliformes Fecales Efluente [colif/100 ml]4.806.768 2.360.192 665.236DIMENSIONESNIVEL TERRAZA: Largo x Ancho [metros]32,00 x 28,00 32,00 x 28,00 60,00 x 32,00NIVEL DEL AGUA: Largo x Ancho [metros]30,00 x 26,00 29,60 x 25,60 56,40 x 28,40NIVEL DEL FONDO: Largo x Ancho [metros]18,00 x 14,00 17,60 x 13,60 44,40 x 16,40Tiempo de residencia [TR] d0,74 0,71 1,71Volumen de agua en Reactor o Laguna [V] m1.476,00 1.423,68 3.422,88AIREACION Requerimiento Actual de Oxigeno [kg/d] 230,41 43,29 67,38Potencia requerida de Oxidacin [HP] 14,04 2,64 4,1Potencia requerida de Mezcla [HP] 23,68 5,68 13,68Potencia de Cada Aireador [HP] 7,5 5 5Numero de Aireadores 4 2 3Potencia Total Suministrada[HP]30 10 15CANTIDADES DE OBRA. PARTIDAS RELEVANTESExcavacinSe supone total excavacin (para estimacin de costo)Volumen de Excavacin por Unidad [m] 1.894,67 1.894,67 4.694,67Volumen de Excavacin Total [m] 1.894,67 1.894,67 4.694,67Babero de ConcretoVolumen de Concreto por Unidad [m] 14,88 14,88 25,9Volumen de Concreto Total [m] 14,88 14,88 25,9Impermeabilizacin del fondo de las lagunasrea a Impermeabilizar [m]252 239,36 728,16rea a Impermeabilizar Total [m]252 239,36 728,16