UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS

“Informe de Visita técnica a la atarjea-

sedapal”

CURSO: Procesos Industriales I

NOMBRE: Marroquin Salgado, Diego Arturo

CODIGO: 20070147E

PROFESOR: Ing. Parra Osorio, Hernán

SECCION: TP-223U

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2010-I

INFORME DE LA VISITA TECNICAINFORME DE LA VISITA TECNICA

“ATARJEA- SEDAPAL”

INTRODUCCIÓN

Hasta la primeras décadas del siglo XX, la ciudad de Lima se Abastecía con las aguas

subterráneas, localizadas en lo que hoy se denomina La atarjea. Esta zona se

encuentra ubicada a orillas del río Rímac, a 6 Km de la Plaza Mayor de Lima y al pie

de los cerros Santa Rosa y Quiroz, en un terreno de 120 ha.

Con el transcurrir del tiempo, este tipo de aprovechamiento de las aguas ha resultado

insuficiente, haciéndose necesaria la utilización de las aguas superficiales del río

Rímac, construyéndose para ello las primeras instalaciones de tratamiento de agua

superficial.

Estas instalaciones han ido transformándose y ampliándose hasta convertirse en las

plantas de tratamiento más grande del país. Por esto se implemento el Sistema

SCADA y La Atarjea cuenta con certificaciones ISO 9001 y 14001 que aseguran los

estándares de calidad de agua y la preservación del medio ambiente.

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FUNDAMENTO TEORICO

Tratamiento de agua:

En ingeniería ambiental el término tratamiento de aguas es el conjunto de operaciones

unitarias de tipo físico, químico o biológico cuya finalidad es la eliminación o reducción

de la contaminación o las características no deseables de las aguas, bien sean

naturales, de abastecimiento, de proceso o residuales —llamadas, en el caso de las

urbanas, aguas negras—. La finalidad de estas operaciones es obtener unas aguas

con las características adecuadas al uso que se les vaya a dar, por lo que la

combinación y naturaleza exacta de los procesos varía en función tanto de las

propiedades de las aguas de partida como de su destino final.

Debido a que las mayores exigencias en lo referente a la calidad del agua se centran

en su aplicación para el consumo humano y animal estos se organizan con frecuencia

en tratamientos de potabilización y tratamientos de depuración de aguas residuales,

aunque ambos comparten muchas operaciones.

Tratamiento de agua potable

Se denomina estación de tratamiento de agua potable (frecuentemente abreviado

como ETAP) al conjunto de estructuras en las que se trata el agua de manera que se

vuelva apta para el consumo humano. Existen diferentes tecnologías para potabilizar

el agua, pero todas deben cumplir los mismos principios:

1. combinación de barreras múltiples (diferentes etapas del proceso de

potabilización) para alcanzar bajas condiciones de riesgo,

2. tratamiento integrado para producir el efecto esperado,

3. tratamiento por objetivo (cada etapa del tratamiento tiene una meta específica

relacionada con algún tipo de contaminante).

Si no se cuenta con un volumen de almacenamiento de agua potabilizada, la

capacidad de la planta debe ser mayor que la demanda máxima diaria en el periodo de

diseño. Además, una planta de tratamiento debe operar continuamente, aún con

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alguno de sus componentes en mantenimiento; por eso es necesario como mínimo

dos unidades para cada proceso de la planta.

Tipos de plantas

ETAP de tecnología convencional: incluye los procesos de coagulación,

floculación, decantación (o sedimentación) y filtración.

ETAP de filtración directa: incluye los procesos de coagulación-decantación y

filtración rápida, y se puede incluir el proceso de floculación.

ETAP de filtración en múltiples etapas (FIME): incluye los procesos de filtración

gruesa dinámica, filtración gruesa ascendente y filtración lenta en arena.

También puede utilizarse una combinación de tecnologías, y en cada una de las

tecnologías nombradas es posible contar con otros procesos que pueden ser

necesarios específicamente para remover determinada contaminación

Tratamiento de aguas residuales

El tratamiento de aguas residuales (o agua residual, doméstica o industrial, etc.), es un

proceso de tratamiento de aguas que a su vez incorpora procesos físicos, químicos y

biológicos, los cuales tratan y remueven contaminantes físicos, químicos y biológicos

del agua efluente del uso humano. El objetivo del tratamiento es producir agua ya

limpia (o efluente tratado) o reutilizable en el ambiente y un residuo sólido o fango

también convenientes para los futuros propósitos o recursos. Es muy común llamarlo

depuración de aguas residuales para distinguirlo del tratamiento de aguas potables.

Las aguas residuales son generadas por residencias, instituciones y locales

comerciales e industriales. Esto puede ser tratado dentro del sitio en el cual es

generado (por ejemplo: tanques sépticos u otros medios de depuración) o recogido y

llevado mediante una red de tuberías y eventualmente bombas a una planta de

tratamiento municipal. Los esfuerzos para colectar y tratar las aguas residuales

domésticas de la descarga están típicamente sujetos a regulaciones y estándares

locales, estatales y federales (regulaciones y controles). Recursos industriales de

aguas residuales, a menudo requieren procesos de tratamiento especializado.

Típicamente, el tratamiento de aguas residuales es alcanzado por la separación física

inicial de sólidos de la corriente de aguas domésticas o industriales, seguido por la

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conversión progresiva de materia biológica disuelta en una masa biológica sólida

usando bacterias adecuadas, generalmente presentes en estas aguas. Una vez que la

masa biológica es separada o removida, el agua tratada puede experimentar una

desinfección adicional mediante procesos físicos o químicos. Este efluente final puede

ser descargado o reintroducidos de vuelta a un cuerpo de agua natural (corriente, río o

bahía) u otro ambiente (terreno superficial o subsuelo) etc. Los sólidos biológicos

segregados experimentan un tratamiento y neutralización adicional antes de la

descarga o reutilización apropiada.

Estos procesos de tratamiento son típicamente referidos a un:

Tratamiento primario (asentamiento de sólidos)

Tratamiento secundario (tratamiento biológico de sólidos flotantes y

sedimentados)

Tratamiento terciario (pasos adicionales como lagunas, micro filtración o

desinfección)

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SEDAPAL

MATERIAS PRIMAS Y PRODUCTOS DE LA INDUSTRIA VISITADA

Agua de río:

La fuente de agua es el Río Rímac, la cual es un torrente de una montaña que nacen

en la cordillera de los Andes, y que en un pequeño recorrido de 125 Km., desciende

cerca de 5000 metros, está pendiente permite además entonces generar electricidad,

pero en los momentos de huaycos trae consigo mucho mas turbiedad y desechos.

Cloro líquido:

El cloro líquido se obtiene gracias a la salmuera (solución de cloruro de sodio)

determina la liberación del cloro en forma gaseosa. Luego el gas producido es

sometido a las operaciones de enfriamiento, secado y compresión. Este gas

comprimido a 2.5 Kg/cm2 es enfriado y condensado a -20ºC en la planta de

licuefacción del cloro. El cloro producido es un cloro líquido de alta pureza.

El cloro utilizado por SEDAPAL es comprado líquido, y se utiliza para la etapa de pre-

cloración en los embalses reguladores donde actúa como desinfectante, en cantidad

suficiente, a temperatura, volumen y tiempo de contacto adecuado lográndose reducir

la presencia de bacterias

Aditivos para sedimentar:

Antes del ingreso a los decantadores se le agrega al agua dosificación de coagulantes

que hacen que las partículas que están en suspensión, produciendo la turbiedad, sean

reunidas formando grumos; al ser estos pesados se hace más fácil su sedimentación,

con lo cual se obtiene agua de mejor calidad.

Los principales aditivos para sedimentar el agua son el cloruro Férrico (FeCl3) y el

Sulfato de Aluminio (Al2(SO4)3).

Agua potable:

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El agua potable es agua "bebible" en el sentido que puede ser consumida por

personas y animales sin riesgo de contraer enfermedades.

Para asegurar ésta se han establecidos valores máximos y mínimos para el contenido

en minerales, diferentes iones como cloruros, nitratos, nitritos, amonio, calcio,

magnesio, fosfato, arsénico etc. además de los gérmenes patógenos. El pH del agua

potable debe estar entre 6,5 y 8,5. Los controles sobre el agua potable suelen ser más

severos que los controles aplicados sobre las aguas minerales embotelladas.

En la actualidad, se denomina agua potable a la tratada para su consumo humano

según unos estándares de calidad determinados por las autoridades locales e

internacionales.

En zonas con intensivo uso agrícola es cada vez más difícil encontrar pozos cuya

agua se ajusta a las exigencias de las normativas. Especialmente los valores de

nitratos y nitritos además de las concentraciones de los compuestos fitosanitarios

superan a menudo el umbral de lo permitido. La razón suele ser el uso masivo de

abonos minerales o la filtración de purines. El nitrógeno aplicado de esta manera que

no es asimilado por las plantas es transformado por los microorganismos del suelo en

nitrato y luego arrastrado por la agua de lluvia al nivel freático.

También ponen en peligro el suministro de agua potable otros contaminantes

medioambientales como el derrame de derivados del petróleo, lixiviados de minas, etc.

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DESCRIPCIÓN DEL PROCESO EN LA ATARJEA.

Como el río está muy contaminado, el proceso se divide en 2:

Pre – Tratamiento: Se remueve los contaminantes gruesos:

Rejas: Basura.

Desarenadores: Piedras, gravas.

Pre-Cloración: Bacterias en el río (quitar encima del 99%).

Luego es almacenada en estanques reguladores, desde donde se

alimentan a 2 plantas de tratamiento.

A continuación detallamos el proceso de Pre-tratamiento como el de tratamiento en sí.

Represamiento y Captación

La primera etapa del tratamiento del agua es la captación donde se recibe el agua de

rio más contaminado del Perú y que alcanza un caudal máximo de 120m3/s en épocas

de verano, esta agua contiene contaminación orgánica e inorgánica, viviendas,

fabricas, relaves de minerías. El agua de Rio tiene un límite de contaminación para el

ingreso a la planta de tratamiento, el límite permitido es de 10000 NTU y un pH

máximo de 9, en caso que no cumplan estos requerimientos el agua no ingresa para

su procesamiento.

Existen dos bocatomas, ubicadas en las márgenes izquierda y derecha del río,

inmediatamente aguas arriba de las compuertas de sector. Las tomas están equipadas

con rejillas para la separación de material flotante y de arrastre. La capacidad de

captación es de 15m3/s y 20m3/s, para la margen izquierda y derecha,

respectivamente.

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Captación de agua hacia las rejillas. Paso del agua por las rejillas.

DOSIFICACION DE POLIMEROS

Cuando la turbiedad es alta en periodos de "huaycos" se agrega polímero amniótico

para aglomerar las partículas en suspensión, que permite la sedimentación en los

desarenadores y estanque regulador originándose una remoción significativa de

turbiedad.

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Adición de Polímero Amniótico. Desarenadores.

DESARENADORES

El agua captada en la margen izquierda es conducida por una tubería de 2.40 de

diámetro y 700m de longitud entre la bocatoma y desarenadores.

En la derecha, el agua captada pasa bajo el cauce del rio por un sifón invertido, siendo

conducido a los desarenadores por una tubería de 3.0m de diámetro y 430m de

longitud.

En los extremos finales de los conductos existe una sección que desacelera la

corriente y un canal distribuidor para repartir el agua entre las doce unidades de

desarenacion que cuenta cada batería anterior a los estanques.

En los desarenadores se produce una separación natural de la arena por acción de la

gravedad y la disminución de la velocidad del agua, a lo largo de los 35m. En periodos

de alta turbiedad, se aplican polímeros que ayudan a precipitar las partículas.

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PRECLORACION

Antes que ingrese el agua al estanque regulador se aplica cloro en cantidad suficiente

tiempo de contacto, temperatura y volumen a tratar para los procesos de

desinfeccion,oxidadción y control de olores, lográndose reducir la contaminación

bacteriana. La dosificación de Cloro es de 3.8ppm a 4.0 ppm, con esto se logra una

desinfección del 99%.

EMBALSES REGULADORES

Las plantas de la Atarjea cuentan con dos reservorios de almacenamiento de agua pre

tratada una de 500000m3 y la otra de 1200000m3, estos embalses sirven como

sedimentado y como reguladores de la producción, pues en meses de lluvia permite

interrumpir la captación, proporcionando a las plantas, agua más clara y menos

contaminada. En los mese de sequía permite uniformizar la producción de las plantas,

a pesar de la escasez del agua en el río. En estos Embalses se encuentran flotando

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barriles que contienen Sulfato de Cobre que se adicionan a las a aguas para impedir la

formación de plantas acuáticas como algas.

PLANTA DE TRATAMIENTO:

1. Coagulación:

Es la aplicación del coagulante y su reacción con el coloide para la formación del floc.

Los coloides son elementos muy pequeños, químicamente están entre la interfase de

los iones en solución y los sólidos en suspensión, una de sus propiedades es que

tienen carga negativa, se repelen, son pequeñas y están eternamente suspendidas en

el agua, originando turbiedad, contaminación. Tienen que ser removido con un

coagulante, este reacciona con el coloide ya que con su carga positiva neutraliza la

carga negativa del coloide. Al formar una masa neutra, las fuerzas de VDW unen los

coloides neutralizados formando partículas de mayor tamaño llamados flocs (flóculos).

Coagulantes: Se elige en base a Costos y eficiencia.

- Sulfato Férrico.

- Ayudantes de Coagulación: polímeros

- Catiónicos: CATFLOKSE

- Aniónicos

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- No iónicos

La parte activa del coagulante es el ión metálico.

Durante la visita, se estaba agregando Sulfato Férrico, es de color pardo. La aplicación

del coagulante tiene que realizarse distribuida no puntualmente, el lugar de aplicación

tiene que ser uno de alta turbulencia. Acá se notaba una caída que provocaba alta

turbulencia, agregándose en ese punto el coagulante, el cual se encontraba en un

canal en la parte superior desde donde caía en forma de gotas continuas.

Tanques de Sulfato Férrico. Aplicación de coagulante.

Mezcla del coagulante. Los flocs quedan suspendidos.

2. Decantación:

En la parte interna del decantador existe una cámara, el agua ingresa al decantador a

través de una tubería que conecta el punto de coagulación con la parte central del

decantador donde ingresa a la cámara. Existe un ventilador succionador conectado a

esta cámara en su parte superior de tal manera que el agua que va ingresando la va

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succionando y durante todo el tiempo de succión no ingresa agua al decantador, sino

solamente a la cámara; llega a cierto nivel donde se rompe el vacío y el agua

almacenada en la cámara sale impulsada violentamente e ingresa por la parte inferior

del decantador a través de tuberías circulares radiales, que tienen orificios circulares.

Quiere decir que el ingreso al decantador no es continuo sino intermitente, hay un

llenado inicial de una cámara que funciona mediante una succión, pasan 30s, se

rompe el vacío y el agua sale expulsada en 20s. Entonces el agua en la parte inferior

está como un resorte, esto ocasiona que el manto de lodos vaya creciendo

rápidamente con el aporte de los coagulantes y la mezcla y el contacto que hacen las

pulsaciones, todo esto favorece que el agua que sale por la parte superior sea de

mejor calidad de la que ingresa. El flujo es ascensional, hay tuberías con orificios

perforados en la parte inferior por donde ingresa el agua, el flóculo por ser más pesado

se queda en el fondo y el agua que sale tiene menos contaminación.

Los flóculos están decantando y se depositan en el fondo de la unidad. El agua por la

parte superior está siendo recolectada a través de una tuberías perforadas (están

completamente cubiertas por agua) para ser transportada a los filtros. En el fondo se

forma un manto de lodos que va creciendo en tamaño con el aporte de los coagulantes

con los coloides, estos se purgan con cierto intervalo de tiempo para evitar que este

manto crezca demasiado y llegue a la superficie. En este mando de lodo, se concentra

toda la contaminación (metales pesados, elementos orgánicos) de tal manera que el

agua que llega a la superficie está libre de estos. El lodo se desecha por la parte

inferior, donde existen válvulas que purgan automáticamente, además pueden ser

reguladas, este lodo es llevado a una Planta de Tratamiento de Lodos (fuera de la

Atarjea – 2Km). De estos lodos, se aprovecha para materiales de construcción.

¿Qué se controla en los

decantadores?

- Sistema de pulsaciones.

- Cohesión del manto de

lodos.

- Dosis de insumos químicos.

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El agua cambia de características, se vuelve de baja turbiedad. Se remueve los

químicos peligrosos, por ejm. los metales pesados (coagulación – decantación).

Se observó en la superficie del decantador unas partículas suspendidas

(flóculos), los cuales eran consecuencia de la reacción del coagulante con el coloide.

Los flóculos quedan atrapados en el manto de lodos (2 m de altura). Este

manto actúa como un resorte, el tiempo del vaciado está programado para que los

flocs no se rompan.

Se realiza en una sola unidad la floculación y la decantación.

Desventaja: Consumo energía eléctrica.

Decantadores.

3.Filtración:

El agua ingresa por la parte superior. A un metro de profundidad se encuentra un

medio filtrante: arena silicia (resistente al golpe-duro- y al ataque de ácidos) el cual

retiene las partículas remanentes de los decantadores, además, este medio, está

soportado por una loza de fondo o loza de soporte. El agua que pasa por el medio

filtrante y sale por la parte inferior es el que tiene la más baja turbiedad, está libre de

metales pesados, de compuestos orgánicos, y está listo para cloración.

Los poros de este medio filtrante con el tiempo se van saturando, por lo que después

de cierto tiempo se tienen que lavar con agua (a contracorriente) y aire con la ayuda

de compresores y bombas. Se cierra la entrada del agua, se cierra la válvula de

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filtración. Existen 2 válvulas: de aire y agua para lavar la arena. El lavado dura 20

minutos.

Inicialmente el aire empieza a burbujear ocasionando una gran turbulencia, mueve la

arena, los granos comienzan a chocar entre sí, las capas de turbiedad adheridos al

grano de arena van a ser removidas y van a formar un agua altamente turbia en la

parte superior, el agua que va a empezar a pasar se encarga de lavar y reemplazar

esta agua turbia por agua limpia; una vez que toda el agua está cristalina culmina el

lavado. Esto se hace c/36h.

A la salida, el agua posee la más baja turbiedad de toda la planta, es un agua

cristalina pero posee bacterias.

Planta 1: 36 filtros ; Planta 2: 22 filtros, con profundidad de 2.50m y arena 1m.

Toberas: Es el sistema de recolección del agua filtrada, pero también sirven para el

lavado. Consiste de un tubo vertical y una cabecita perforada (perforación<1mm) con

ranuras verticales, espaciadas c/5mm. El tubo vertical penetra la loza de fondo. El

agua filtra por las ranuras de las toberas, pero también existe una capa de 10 cm de

grava que no permite el contacto de la arena con la tobera. Cuando ingresan el aire y

agua para el lavado, los orificios de las toberas permiten la distribución uniforme del

agua de lavado en toda la arena.

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Lecho filtrante

Toberas

Salida agua

filtrada

Ingreso agua de lavado (Cerrado)

Funcionamiento del filtro

Agua decantada

Ingreso aire lavado

(Cerrado)

Cámara colectoraIngreso aire

Ingreso agua

Expansión de arena

Lavado del filtro

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Desinfección con cloro

Después de la filtración se adiciona el cloro al agua para aseguramiento de la

calidad, la cantidad de cloro que se adiciona entre 1,2 y 1,5 mg/L a fin de

obtener un cloro residual como protección contra posibles contaminaciones en

el transporte o distribución.

Reservorios de agua potable

El agua, después de ser clorada pasa a ser almacenada en los 9 reservorios con la

finalidad de regular la disponibilidad de agua potable cuando la producción es alta y/o

el consumo es mínimo para ser usada cuando la producción es mínima y/o el consumo

es alto. Estos reservorios poseen una capacidad de almacenamiento de 238 000 m3 y

son necesarios porque la planta está diseñada para una producción constante y

uniforme.

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Sistema Automatizado

Sedapal viene implementando el sistema SCADA, para la automatización de la

Planta, comprendida dentro del proceso de modernización de la empresa, de

manera que pueda contar con tecnología de punta para la supervisión y operar

a control remoto a través de un sistema de radio o de fibra óptica.

Posee 3 componentes:

1) Instrumentación de Campo: medidores de: Cloro residual, turbiedad, nivel,

caudal; hacen una medición local.

2) Red de PLC’s: A través de un transmisor la señal del instrumento llega al PLC.

3) Estación de Control: formado por el SCADA (Servidores, unidades de

almacenamiento de la información, proyector, comunicación interna) que capta

información en tiempo real y almacena información histórica.

Sistema Controlador SCADA.

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OBSERVACIONES

La bocatoma permanece abierta en los meses que se tiene un gran caudal en

el río Rímac y se mantiene cerrada en los meses de poca lluvia y/o poco

caudal para mantener el nivel de agua en los reservorios, los cuales sirven de

emergencia de manera racionada en los meses de poco caudal.

Sedapal hace un seguimiento del río Rímac por todo su recorrido hasta su

nacimiento para controlar los niveles de contaminación que sufre el agua a los

largo de su cauce.

La atarjea tiene previsión en caso de desastres naturales, es por ello que los

estanques reguladores se ubican de manera que no generen daños por grietas

y/o fisuras hacia los interiores y exteriores de la atarjea.

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RECOMENDACIONES

El agua que reencuentra en los reservorios en caso de emergencia no

satisfacerla la demanda de agua, es por ello la necesidad de adquirir por parte

de la atarjea una ampliación en estas estructuras.

Es necesario que exista un estricto control de calidad en cada operación del

proceso de clarificación del agua, debido a que, por ser un proceso irreversible,

no existe la posibilidad de volver a reprocesar el agua después de cada

operación

En la etapa de la cloración , se debe tener sumo cuidado debido a que se debe

manejar esto con mucha precaución , por ejemplo :cuando estuvimos en la

atajea , sucedió que se había acabado el cloro.

Tener constante actualización de métodos y medidas de seguridad debido a

que el agua está llegando cada vez más contaminada, lo cual requiere una

mejora de tratamiento.

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