INTRODUCCIÓN

La contaminación de las aguas es un problema que se presenta en la

actualidad y que cada día ocupa más la atención de científicos, técnicos y en

general de los habitantes del planeta.

Con el desarrollo industrial y el crecimiento de la población se han ido

incrementando los caudales y descargas de aguas residuales siendo una ne-

cesidad evidente de la sociedad actual debido al peligro que estas represen-

tan, ya que pueden ocasionar problemas de salud para las comunidades que

se encuentran dentro de esta problemática.

El tratamiento de las aguas residuales consiste en la eliminación de

organismos patógenos, virus, bacterias, materia orgánica y sólidos, utilizando

para ello sistemas de tratamientos, tales como, filtros percoladores, biodisco,

lagunas de estabilización, entre otros; los cuales hacen que las aguas sean

descargadas con menos cantidad de contaminantes. Permitiendo de esta

manera que las mismas se puedan reutilizar.

Una planta de tratamiento es, en el sentido que se propone en este di-

seño, una estructura capaz de tratar el agua residual antes de ser descarga-

da al medio ambiente o también, para la reutilización debido a que los seres

vivos no solo la utilizan para vivir, sino que es esencial para el desarrollo in-

dustrial, agrícola de alimentos y poder lograr metas que conlleven a un desa-

rrollo sostenible de pueblos en distintas partes del mundo.

En Venezuela el uso de plantas de tratamiento para aguas residuales

no es muy conocido, debido a que no se ha establecido un proceso o política

educativa dirigida a la sociedad para su beneficio, dentro de todo ello. Cabe

destacar que la prioridad de este tipo de planta, es difundir una cultura am-

biental orientada a evitar la contaminación del agua sea cual sea sus efluen-

tes naturales, logrando de esta manera crear una matriz de opinión generali-

zada y compartida de salud ambiental.

Finalmente y a los efectos del presente aporte, se presenta el funda-

mento teórico del diseño, así como también todo el desarrollo en base a la

estructura de esta planta y el funcionamiento que pueda tener al momento de

tratar con aguas residuales que en la actualidad llegan de forma directa al

mar, en la cercanía del sector cumanagoto (Cumana -Estado sucre), en el

cual fijaremos el diseño como tal.

CAPITULO I: PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

1. EL PROBLEMA

La acción y el efecto de introducir materias, o formas de energía, o inducir

condiciones en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una

alteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o con

su función ecológica. La contaminación del agua puede estar producida por;

Compuestos minerales: pueden ser sustancias tóxicas como los metales

pesados (plomo, mercurio, etc.), nitratos, nitritos. Otros elementos afectan a

las propiedades organolépticas (olor, color y sabor) del agua que son el

cobre, el hierro, entre otros. Compuestos orgánicos (fenoles, hidrocarburos,

detergentes, etc.) Producen también eutrofización del agua debido a una

disminución de la concentración de oxigeno, ya que permite el desarrollo de

los seres vivos y éstos consumen O2. La contaminación microbiológica se

produce principalmente por la presencia de fenoles, bacterias, virus,

protozoos, algas unicelulares. La contaminación térmica provoca una

disminución de la solubilidad del oxigeno en el agua.

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 OBJETIVO GENERAL

Diseñar una planta de tratamiento de aguas residuales en la zona del

Guapo, Sector Cumanagoto, Cumana Estado Sucre.

1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Diagnosticar la situación actual en la comunidad, conociendo el sitio más

idóneo para la planta sin perjudicar a la población.

Establecer las condiciones necesarias para el óptimo desempeño de la

planta de tratamiento.

Elaborar un proyecto con el fin de entregárselo a la comunidad en cues-tión, y así puedan canalizar su ejecución.

1.3 JUSTIFICACIÓN

El agua es el compuesto vital utilizado por el ser humano para la

alimentación, higiene y actividades del mismo, es por ello que debe disponer

de agua segura para proteger su salud, la cual representa un estado de

completo bienestar en todos los aspectos como físico, mental ,social entre

otros y no solo de la ausencia de enfermedades o afecciones. La

contaminación de las aguas han venido afectando de una u otra forma al

hombre, al medio ambiente y a la relación entre estos, que desde un principio

han tenido. Precisándose luchar contra este fenómeno para mantener el

equilibrio necesario.

Al modificarse las características físicas-químicas naturales de las

masas de aguas tales como, ríos, lagos y mares por los desechos humanos,

se ocasionan daños a los ecosistemas, así como también efectos

contaminantes directos e indirectos sobre los organismos vivos. Por esta

razón y con el desarrollo de este diseño, basado en una planta de

tratamiento de aguas residuales en la zona del Cumanagoto (Cumana-

Estado Sucre), traerá como principal beneficio, que las aguas en su

disposición final puedan ser vertidas a la zona de San Luis, y con un grado

de contaminación disminuido.

La planta de tratamiento de aguas residuales ayudará a resolver un

problema de cultura ambientalista que se presenta no solo en diferentes

partes del estado sucre sino que también en zonas costeras del país. El de

no tener una iniciativa para evitar la contaminación de aguas y dar a la

sociedad una educación ambiental, al enseñarles que existen alternativas

ecológicas tanto a gran escala como es éste el caso, y también a menores

rangos en donde se pueden implementar en sus hogares todos los días. Esto

tiene como objetivo final y primordial la salud pública de las personas de

dicho sector, que están en contacto directo e indirectamente con las aguas

no tratadas que desembocan en el lugar, y que evidentemente contienen

bacterias, virus retenidas en ellas y se verán en riesgo de contraer

enfermedades, en algunos casos mortales. De esta forma no solo se estaría

contribuyendo con las personas que habitan en las adyacencias de este

problema sino que además se evitaría la propagación de aguas residuales en

una de las más hermosas playas de la ciudad de Cumaná (Estado Sucre), de

tal manera que se pueda conservar acta para el disfrute, tanto de los

ciudadanos cumaneses como de los turistas que vienen de vacaciones.

1.4 LIMITACIONES

Según Arias (19999)” La delimitación del problema significa indicar

con precisión en la interrogante formulada: el espacio, el tiempo o periodo

que será considerando en la investigación, y la población involucrada (si

fuera el caso)”.

El desarrollo de esta investigación está enmarcado en razón del

diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales y que cumpla con

los requisitos necesarios para conservar el equilibrio ecológico, sabiendo que

la descarga de dichas aguas en el sector cumanagoto específicamente el

“Guapo”, desembocan en plena vía de acceso, además, en términos

geográficos se puede decir que este sector es muy poblado y al momento de

establecer el proyecto como base para el diseño, dificultaría al mismo en

cuanto al perímetro, tomando esto en consideración, sería un proyecto macro

en sentido del tiempo de realización del mismo.

1.5 ALCANCE

Con este proyecto se pretende que la comunidad del Sector El Guapo

En Cumaná Estado Sucre, cuente con un documento con el que puedan dar

una solución importante a la problemática que hoy día los aquejas; siempre y

cuando se pueda canalizar la ejecución del mismo.

En un tiempo no mayor a 3 meses esperamos tener la conclusión en

físico del proyecto; distribuiremos este tiempo para hacer las visitas

necesarias a la comunidad como parte de la evaluación e inspección de la

zona para establecer el lugar más idóneo sin perjudicar a los habitantes de la

comunidad y brindando un buen desempeño de la planta para el tratamiento

de las aguas residuales despedidas de la comunidad.

De igual forma se pretende tener un estimado total de bolívares para

la ejecución del proyecto, dejando claro y muy detalladamente el costo de

cada elemente a utilizar.

La forma de la estructura también será abordada en el proyecto así

como el articulamiento de los equipos necesarios, todo esto con el fin de que

la comunidad solo tenga a bien realizar las diligencias necesarias para

conseguir el visto bueno al proyecto. Así pues se lograría satisfacer una

inmensa necesidad que tienen esos habitantes, con una solución brindada

por los estudiantes afianzándonos en una patria donde todos podamos

contribuir con su desarrollo.

CAPITULO II: MARCO TEÓRICO

2.1. BASES HISTÓRICAS

En el mundo un tema de suma importancia en la actualidad es el de

las aguas residuales y por ello su tratamiento es una prioridad en diversos

países logrando de esta manera evitar la contaminación de los fluentes

naturales. En este sentido existen un sin fin de investigaciones, talleres,

seminarios, cursos y hasta tesis sobre este tema para aplicar nuevas

técnicas y aportar soluciones a la contaminación generada y disminuyendo el

deterioro de los cuerpos de aguas destinatarios.

En el país podemos notar con facilidad la necesidad de mecanismos

innovadores para el tratamiento de aguas residuales, para detener así la

contaminación existente no solo en ríos que en su mayoría están

contaminados sino también en diversas playas en las cuales es despedida

una gran cantidad de aguas residuales sin ningún tipo de tratamiento.

Verónica la corte, 04 de agosto del 2000, universidad Católica Andrés

Bello, tesis de grado, “manual para la selección de plantas compactas para el

tratamiento de aguas servidas en desarrollo urbanos”

“Es importante determinar el nivel de tratamiento, el cual vendrá

fundamentalmente definido por la normativa según el tipo de medio a utilizar

para su descarga del efluente y por las exigencias del cliente, ya que puede

surgir la necesidad de reutilización del agua residual tratada. Uno de los

factores más importante en el diseño y desarrollo y la planta de tratamiento

es su costo, tanto de diseño, construcción, entre otros como también la de

operación y mantenimiento”.

Dentro del presente trabajo de grado a realizar, el aporte ofrecido por

el referido “Manual para la selección de plantas compactas para el

tratamiento de Aguas Servidas en desarrollo Urbanos”, fue el de implementar

nuevas técnicas para el desarrollo de una planta de tratamiento. De esta

manera se irán elaborando y organizando esquemas de cada uno de los

puntos que se deben tener en cuenta durante su ejecución, diagnósticos y

pruebas de una planta de tratamiento para viviendas unifamiliares. También

establece el manual, el efecto que causa el uso de triturados de basura, en

los hogares y cómo cambian las características del agua, ayudando de esta

manera a tener un nuevo punto de investigación dentro del presente trabajo

Ing. Fernando Núñez (2006) curso de diseño y calculo de una planta

de tratamiento de aguas servidas domésticas de una urbanización caracas-

Venezuela, colegio de ingenieros de Venezuela.

“Para la depuración de las aguas servidas domésticas y de las aguas

residuales industriales se han desarrollado en el mundo muchos procesos de

depuración dentro de sistemas ampliamente conocidos en relación con sus

características físico-químicas y biológicas, gastos y exigencias del grado de

depuración a cumplir”

Este curso fue realizado en Caracas-Venezuela, aportó importantes

aspectos a la investigación, es una guía para que los ingenieros puedan

proyectar, construir, mantener y evaluar plantas de tratamiento

específicamente para aguas residuales domésticas. En este curso se dan

características, los tratamientos y los modelos de plantas que se pueden

encontrar en el mercado, también menciona para el tratamiento de las aguas

residuales de origen doméstico e industrial.

Ing. José Aranguren, Caracas 12 de octubre 2009, proyecto de planta

de tratamiento de Aguas Residuales, conjunto residencial Villas del Rey,

Oripoto, Municipio El Hatillo, Estado Miranda.

“El presente proyecto corresponde al diseño del sistema de

tratamiento de aguas residuales domésticas, como solución de la disposición

y saneamiento de las aguas residuales domésticas que son generadas por el

conjunto residencial ubicado en villas del rey, Oripoto”.

El proyecto ya mencionado, y dentro del diseño de las plantas de

tratamiento para aguas residuales, aportó gran información para el presente

“trabajo de grado” en aspectos como el cálculo y algunas definiciones

básicas de cada propiedad de los componentes del sistema funcional dentro

de una planta de tratamiento. Algunos de ellos son: Sistema de desbaste

reactor Biológico, Sedimentado secundarios, cámara de Desinfección y lecho

de secado.

Artículo de prensa, Enmanuel Suberza 11 de julio 2011 Carlos Slim

“invierte en obras para el tratamiento de Aguas Negras”.

“En Venezuela no se ha empleado el funcionamiento de una planta de

tratamiento tanto a nivel urbano como industrial, comercial, entre otros. La

prioridad de este diseño es fomentar su uso para que ocasione un impacto

ambiental favorable, se han realizado noticias relevantes de que en otros

países como México ya están invirtiendo gran cantidad de dinero para

recuperar el funcionamiento potable del agua, se realizará una planta de

tratamiento que trabaja química y biológicamente en la recopilación de aguas

residuales. En cuanto al impacto ecológico, con este proyecto, 60 por ciento

de las aguas del valle de México podrán ser saneadas, generará su propia

energía eléctrica y aprovechará la extracción del metano de los lodos”.

El implementar un sistema de diseño para la desinfección de las

aguas a ser vertidas o reutilizadas de una planta de tratamiento para

viviendas unifamiliares, sería un aporte en nuestro país. Cambiará y

reorientaría la educación ambiental de Venezuela y llegaríamos a ser un país

dedicado en progreso al transcurso y protección ecológica de su salud

ambiental. Sin embargo, para un país donde sus recursos energéticos

relacionados con la producción de energía eléctrica, no estarían en el ámbito

del aprovechamiento de el principio de la biomasa, este aporte sería un

aspecto a considerar, o bien en casos muy específicos, o en el futuro a largo

plazo de la producción de energía eléctrica.

Universidad Católica Andrés Bello, Tesis de Grado; Vladimir Arana

Ysa, diciembre 2009. Diseño de planta de tratamiento de Aguas negras.

“El poco aprovechamiento que realizan los efluentes de una planta de

tratamiento, es una consideración importante para la disminución de costos y

la preservación del agua. Las plantas de tratamiento de aguas residuales

ofrecen una posibilidad, aspecto que usualmente es usado cuando hay muy

poca disposición de agua”.

Dentro del diseño de plantas de tratamiento de aguas residuales. Es

fundamental considerar el aporte que brinda la utilización del agua

proveniente de plantas de tratamiento. Le proporciona de manera cualitativa

y cuantitativa a esa comunidad. El uso de estas aguas para procesos

relacionados con el riego de áreas verdes y otras aplicaciones relacionadas

con el principio de protección al ambiente.

2.2 BASES TEÓRICAS

Podemos decir que el agua es uno de los elementos naturales que se

encuentra en mayor cantidad en el planeta Tierra. Además, podemos agregar

que el agua es uno de esos elementos que más directamente tienen que ver

con la posibilidad del desarrollo de distintas formas de vida. Del mismo modo

que sucede con el oxígeno, el agua es esencial para que tanto los vegetales

como los animales, el ser humano y todas las formas de vida conocidas

puedan existir. Es importante tener en cuenta que los organismos de todos

los seres vivos están compuestos en una alta proporción por agua, siendo

que esta es la que compone los músculos, órganos y los diferentes tejidos.

Así, el agua se vuelve un elemento de suma importancia para la existencia

de la vida.

El agua de la tierra está siempre en un constante movimiento donde

se recicla y purifica, este procedimiento es llamado ciclo del agua o también

conocido como el ciclo higrológico. Se dice que hay la misma cantidad de

agua en la tierra ahora que cuando la tierra comenzó.

El ciclo incluye diferentes fases que son la precipitación, la

evaporación, la condensación y la transpiración. Este proceso hace que el

agua esté cambiando del estado líquido, al sólido y al vapor, esto sucede a

causa del calor que produce el sol y la gravedad que ejerce la tierra.

Todos estos procesos que realiza el agua hacen que se distribuya de

diferentes formas en el planeta y a pesar del enorme volumen de agua que

existe en el planeta, solo el 3% es agua dulce. Esta distribución se conforma

de la siguiente manera, océanos y mares (97%), casquetes polares y

glaciares (2%), aguas subterráneas (0,75%), y ríos y lagos (0,25%).

2.2.1 COMPOSICIÓN DEL AGUA

El agua es una sustancia química formada por dos átomos de hidrógeno

y uno de oxígeno, y su composición química es la siguiente:

Bicarbonato (HCO3)295,3(mg/l) Sulfato (SO42)43(mg/l) Cloruro (cl)39,7(mg/l) Calcio (Ca2+)86,6(mg/l) Magnesio (Mg2+)23,3(mg/l) Sodio (Na +)20,7 (mg/l)

2.2.2 PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGUA

“El agua pura es un líquido inodoro, insípido, transparente y

prácticamente incoloro, pues sólo en grandes volúmenes presenta un tono

débilmente azul-verdoso. La densidad del agua aumenta anormalmente al

elevar la temperatura de O° a 4° C (exactamente 3,98° C), en que alcanza

su máximo valor 1000kg/l. Por encima o por debajo de esta temperatura, el

agua se dilata y la intensidad disminuye. (Cita: Manuel Gil Rodríguez; 2006;

depuración de aguas residuales. modelización de lodos activos.)

Las propiedades físicas del agua se presentan en el siguiente:

P. Moléculas 18,015 P. Congelación 0° C P. Ebullición 100° C Temp. Critica 374° C Pres. Crítica 218,4 atm Cal. De formación -68,3 Kcal Cal. Fusión 79,7 cal/g Cal. Vapor a 20 ° C 539,5 cal/g Calor específico 1 cal/g2.2.3 CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES

Las aguas residuales también conocidas como aguas servidas,

fecales o cloacales; son aquellas que provienen del sistema de

abastecimiento de agua de una población, que fueron alteradas por diversas

actividades y usos.

Estas se constituyen por un elevado porcentaje de agua (cerca del

99%) y un pequeño porcentaje de sólidos suspendidos (aproximadamente

0,1%). Aunque el porcentaje de los sólidos es pequeño es uno de los

mayores problemas que se pueden presentar durante el tratamiento de las

aguas.

2.2.4 SISTEMA DE TRATAMIENTO SELECCIONADO

El sistema de tratamiento de aguas residuales tiene como función crear un

hábitat cómodo y saludable para los habitantes de una ciudad que les

proporcione bienestar y calidad de vida. Además protege el medio ambiente

al permitir un proceso de tratamiento para las aguas residuales y devolver así

a la naturaleza agua limpia, sin contaminantes y en mejores condiciones.

Este modelo consiste de 5 componentes:

Fosa de acopio Separador de sólidos Fosa de Sedimentación Filtro Fosa de tratamiento biológico

2.2.4.1 DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES

Fosa de acopio: Es con contenedor donde se vierte todas las descargas

de las casetas; las dimensiones de esta fosa debe estar en función del

volumen de descarga diaria. El agua es mandada por medio de una

bomba de sólidos al separador de los mismos.

Separador de sólidos: Es un mecanismo por el cual se extrae la mayor

cantidad de materia sólida que se encuentra en el agua; para este caso

específico se utilizara el tipo tornillo.

Fosa de Sedimentación: Consta de un contenedor el cual almacena el

agua con sólidos suspendidos, disueltos y flotantes por lo menos 24 horas

para su precipitación, esta fosa cuenta con compartimentos no mayores

de 5 metros de longitud para facilitar la recuperación de lodos activados

que se recuperan por medio de un caño con declives laterales, este caño

desemboca a una pileta de recuperación de lodos, cuenta también con

caño elevado que comunica al filtro para evitar el paso de materia

flotante.

Filtro: Este filtro se constituye a base de piedra, grava y arena, su función

es retener las partículas de sólido que por tamaño y densidad no se

logran recuperar con el separador de sólidos, o no se llegan a precipitar

en la fosa de sedimentación. Este filtro trabaja con presión y gravedad.

Estos cuatro componentes forman parte del tratamiento físico cuyo

objetivo principal es reducir y recuperar al máximo los sólidos que se

encuentren en el agua.

Fosa de Tratamiento Biológico: Después del filtro el agua pasa por medio

de un tubo a esta fosa donde se añaden bacterias y enzimas cuyo trabajo

es recuperar los niveles de oxigeno, degradar los organismos patógenos

y reducir a niveles útiles el nitrógeno y fósforo ya sea para descargarse a

un cuerpo receptor o a un estanque como en este caso.

2.3 BASES LEGALES

De la Constitución de la Republica Bolivariana de Venezuela publicada

en la Gaceta Oficial del N° 5.453 de fecha 24 de marzo del 2000 en el

Capitulo IX de los Derechos Ambientales, se toman los artículos siguientes,

en los que se hacen referencia a la protección y conservación del ambiente

Articulo 127: “es un derecho y un deber de cada generación proteger y

mantener el ambiente en beneficio de sí misma y del mundo futuro. Toda

persona tiene derecho individual y colectivamente de una vida y de un

ambiente seguro, sano y ecológicamente equilibrado. El Estado protegerá el

ambiente, la diversidad biológica, los recursos genética, los procesos

ecológicos, los parques nacionales y monumentos naturales y de mas áreas

de especial importancia ecológica…”

Articulo 129: “todas las actividades susceptible de generar daños a los

ecosistemas deben ser previamente acompañadas de estudios, de impacto

ambiental y socio cultural….”

De la Ley Penal del Ambiente Gaceta Oficial N° 4.358 del 3 de Enero

de 1992, de los delitos contra el ambiente en el Capítulo I de la Degradación,

Envenenamiento, Contaminación y Demás Acciones o Actividades Capaces

de Causar Daños a las Aguas, se considera:

Articulo 28: vertido ilícito. “el que vierta o arroje materiales

biodegradables, sustancias no tratadas, agentes biológicos o bioquímicos,

efluentes o aguas residuales no tratadas según las disposiciones técnicas

dictadas por el ejecutivo nacional, objetos o desechos de cualquiera

naturaleza en los cuerpos de aguas, sus riveras, causes, cuencas, mantos

acuíferos, lagos, lagunas o demás depósitos de agua, incluyendo los

sistemas de abastecimiento de aguas, capaces de degradarla, envenenarlas,

contaminarlas, será sancionado con prisión de tres meses a un año y multa

de trescientos (300) a mil (1000) días de salario mínimo.”

De la Ley de Aguas de la Republica Bolivariana de Venezuela de Gaceta

Oficial extraordinaria N° 38.595 de fecha 2 de Enero de 2007 en su Capítulo

III del Control y Manejo de la Calidad de las Aguas consideramos:

Obligaciones de los generadores de efluentes.

Articulo 11: los generadores de efluentes líquidos deben adoptar las

medidas necesarias para minimizar la cantidad y mejoras la calidad de sus

descargas, conforme a las disposiciones de esta Ley, de más normativas que

la desarrolle. A estos efectos utilizará.

1. Tecnología de producción de producción más limpia que reduzcan la

generación de efluentes líquidos.

2. Sistemas de tratamiento de sus aguas residuales para la selección de

estas tecnologías y sistemas se consideran criterios de eficiencia, las

necesidades reales de depuración y los costos asociados a su

construcción operación y mantenimiento.

CAPITULO III: MARCO METODOLÓGICO

3.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN

Según Hurtado, B (2006) “la investigación proyectiva intenta proponer

soluciones a una situación determinada a partir de un proceso previo de

indagación, implica explorar, describir, explicar y proponer alternativas de

cambio, mas no necesariamente ejecutar la propuesta”. Esta investigación es

de tipo proyectiva ya que se estudian los aspectos generales, describe los

sistemas tanto de abastecimiento como de recolección de aguas, a partir de

allí se analizan las posibles alternativas y se plantea la mas favorable a la

situación.

3.2. NIVEL DE INVESTIGACIÓN

En el diseño de la planta de tratamiento para aguas servidas, se

realizara una investigación tipo proyectivo, donde se intenta proponer una

solución al vertido final de las aguas servidas domesticas. Vale recordar que

se intenta proponer una solución al vertido final pero o necesariamente

ejecutar dicha propuesta.

Como se menciono anteriormente, la investigación le aportara una

solución a la zona del Guapa sector Cumanagoto para que sus aguas

residuales no contaminen la fauna y flora que se encuentran en su entorno; y

las habitantes del sector no vean su salud afectada por dicha problemática.

Solo se llegara hasta su diseño para cubrir las necesidades de la población

basada en conocimientos anteriores, luego la comunidad canalizará la

ejecución del proyecto.

3.3. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

De acuerdo con Balestrini (2002) los diseños de investigación de

campo no experimentales son aquellos “donde se observan los hechos

estudiados tal como se manifiestan en su ambiente natural, y en este

sentido, no se manipulan de manera intencional las variables”, a su vez éstos

se clasifican en transeccionales descriptivos que son los que “tienen el

propósito de indagar la incidencia y los valores como se manifiesta una o

más variables estudiadas en una determinada situación”. En la Figura Nº 1

Explicamos el proceso que se realizara para esta investigación.

Figura Nº 1: Diagrama del Marco Metodológico

(Fuente: Autores)

3.4. TÉCNICAS Y HERRAMIENTAS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS

Según Fidias Arias, “Se entenderá por técnica, el procedimiento o

forma particular de obtener datos o información.”

La técnica utiliza para el proyecto es la observación que consiste en

visualizar o captar mediante la vista, en forma sistemática cualquier hecho

fenómeno que se produce en la naturaleza o sociedad, en función de los

objetivos de investigación pre establecidos.

“Un instrumento de recolección de datos es cualquier recurso

dispositivo o formato (en papel o digital), que se utiliza para obtener, registrar

o almacenar información.”.

Para el presente proyecto utilizaremos una hoja de cálculo para la

realización del diseño de la planta de tratamiento de aguas servidas, donde

recolectaremos todas las formulas y datos necesarios para su dimensionado.

CAPITULO IV: PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

4.1 PRESENTACIÓN DE LOS DATOS

El diseño de una planta para el tratamiento de aguas residuales tiene

como característica principal el aporte de un beneficio al medio ambiente y a

la sociedad, para la utilización de la misma. Se deben realizar cálculos y

pruebas previas del uso del agua para así establecer los parámetros

adecuados dentro del manejo de la misma. El primer aspecto a considerar en

el cálculo, es el caudal que va a ser utilizado en el área establecida.

4.2 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Con las ecuaciones definidas a continuación, podemos calcular todo lo

concerniente para la buena función y disponibilidad de la planta de

tratamiento.

4.2.1 CÁLCULO DEL CAUDAL

Para el cálculo del caudal se trabajara con viviendas unifamiliares

desarrolladas dentro la comunidad el Guapo, sector Cumanagoto del estado

Sucre, con una cantidad “z” viviendas de interés social de algunos 150 M2, el

dato principal que es necesario para el cálculo de esta planta es del caudal

de agua que se determinara según la normativa de dotaciones de agua para

edificaciones destinadas a viviendas unifamiliares en la Gaceta Oficial No.

4044, que según los metros cuadrados de cada parcela da un valor de

dotación de agua correspondiente en litros por día, en el caso de la planta de

tratamiento para esta urbanización se utiliza 1500 Lts/día, luego de obtenidos

estos datos es cuestión de multiplicar los litros día por la cantidad de casas

(z) que se tienen dentro de la urbanización de la siguiente manera:

Qm = (1500ltsd í a

¿∗( z ) (Ec. N° 1)

Donde:

z: Número de casas del sector

Con el valor determinado del caudal medio, se puede definir el tamaño

exacto de la planta de tratamiento, tomando en cuenta que es un valor alto la

cantidad de litros diarios que se va a manejar dentro de la planta de

tratamiento. Esta condición conllevara a un sistema de varios “Tanques de

Reactores Biológicos” y “Sedimentadores” para cumplir la normativa y

compensar la cantidad de agua residual que se va a generar diariamente en

la urbanización.

4.2.2 CÁLCULO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO

Luego de este procedimiento se dispone de datos ya establecidos

para el cálculo de una planta de tratamiento que son los siguientes:

Tabla N° 1: Datos establecidos para el cálculo de una planta de tratamiento

(Fuente: Manual de plantas de tratamientos de aguas residuales)

4.2.3 ECUACIONES UTILIZADAS

a) Acumulaciones lodo por síntesis y oxidación para el sistema de oxidación

total, para valor de G=0

G=(a*B*E)-(b*S) (Ec. N° 2)

Donde:

a: Es el valor de DBO con sólidos removidos. (Mg/l)

B: El valor de DBO agregados por dia. (kg/d)

E: El porcentaje de eficiencia esperado en la remoción del DBO. (Resultado

decimal)

b: Rata de respiración endógena. (ppm)

S: Kilos de sólidos obtenidos.

1. Kilos de sólidos contenidos en el aireador

S = a∗B∗Eb

(Ec. N° 3)

Donde:

a: Coeficiente de productividad. (0.57)

B: El valor de DBO agregados por dia. (kg/d)

E: El porcentaje de eficiencia esperado en la remoción del DBO. (Resultado

decimal)

b: Rata de respiración endógena. (ppm)

2. Concentración de sólidos de aireación en el líquido de la mezcla.

Csa = (RR

+Q)*Csr(Ec. N° 4)

Donde:

R: Rta de recirculación. (ppm)

Q: Caudal o gasto medio obtenido. (lts/día)

Crs: Es la concentración de los sólidos de recirculación. (Porcentaje Decimal)

3. Sólidos suspendidos.

SSva = 0.8*S (Ec. N° 5)

Donde:

S: Kilos de sólidos obtenidos.

4. Factor de carga.

k = (B

ss∗V) (Ec. N° 6)

Donde:

B: El valor de DBO agregados por día. (mg/d)

SSva: Sólidos suspendidos. (mg/l)

5. Tiempo medio de resistencia celular o tiempo de detención hidráulica: re-

lación volumen y gasto por día.

vQ

=( YK∗Csa∗e

) (Ec. N° 7)

Donde:

Y: DBO del afluente asignada al sistema en consideración. (mg/l)

K: Factor de carga. (Porcentaje en decimal)

Csa: Concentración de sólidos de aireación en líquido mezcla. (Porcentaje en

Decimal)

e: Porcentaje de materia volátil contenida en los sólidos de aireación.

(Resultado Decimal)

V = ( vQ )∗Q (Ec. N° 7)

Donde:

(vQ

¿: Tiempo medio de resistencia celular. (min)

Q: Caudal o gasto medio obtenido. (m3/min)

6. Kilogramos de oxigeno por día

R`02=a`*(Q*Y)*E+(b*(V*Csa*e)) (Ec. N° 8)

Donde:

a`: DBO removidos. (mg/l)

Q: Caudal o gasto medio obtenido. (ml/d)

Y: DBO del afluente asignada. (mg/l)

E: El porcentaje de eficiencia esperado en la remoción del DBO. (Resultado

decimal)

b: Biomasa.

V: Volumen del tanque. (m3)

Csa: Concentración de sólidos de aireación en líquido mezcla. (Porcentaje en

Decimal)

e: Porcentaje de materia volátil contenida en los sólidos de aireación.

(Resultado Decimal)

7. Kilogramos de oxigeno entre densidad del aire y porcentaje de oxigeno.

Vaire=R`02/(1.123*0.232) (Ec. N° 9)

Donde:

R`02: kg de oxigeno por día

8. Volumen de aire con condiciones normales.

Van=Va/0.05 (Ec. N° 10)

Donde:

Va: kg de oxigeno entre densidad del aire y porcentaje del oxigeno.

9. Volumen de aire a m.s.n.m y a temperatura especifica.

qs=(273*Tv)*Van/(273+Ti) (Ec. N° 11)

Donde:

Tv: Temperatura promedio del ambiente en verano. (K)

Van: Volumen de aire. (m3)

Ti: Temperatura promedio de aire en invierno. (K)

10.Peso del aire a m.s.n.m y temperaturas asumidas para el total del sistema

W=qs*1.123/60 (Ec. N° 12)

Donde:

qs: Volumen de aire m.s.n.m

Para la capacidad del soplador y la capacidad requerida del estanque,

se utilizan las siguientes formulas.

capacidad del estanque= qsn º de sopladores

(Ec. N° 13)

capacidad del soplado= capacidad delestanquen ºde sopladores

(Ec. N° 14)

Luego se procede a calcular la potencia del soplador.

4.2.4 CÁLCULO DE LA POTENCIA REQUERIDA PARA EL SOPLADOR LA

PÉRDIDA DE CARGA EN LA CONDUCCIÓN DEL AIRE

1. Potencia “cv” requerida por el soplador para estanques de aireación

cv=w*R*T1* ( P2P1 )(K− 1

K )− 175∗n∗e

(Ec. N° 15)

Donde:

W: Peso del aire a m.s.n.m y temperaturas asumidas para el total del

sistema. (kg)

R: Constante de los gases aire. (M/K)

Ti: Temperatura absoluta de entrada. (K)

P1: Presión absoluta de entrada en la tubería. (kg/cm2)

P2: Presión absoluta de salida de la tubería. (kg/cm2)

K: Relación del calor especifico a presión constante a calor específico a

volumen constante. (Porcentaje Decimal)

n: Valor exponencial para el aire según la relación de K. (K-1/K)

e: Porcentaje de eficiencia del soplador asumido. (Decimal)

2. Aumento real de la temperatura durante la compresión.

∆T=T1((P2/P1)(K-1/K)-1)/0.70 (Ec. N° 16)

Donde:

Ti: Temperatura absoluta de entrada. (K)

P1: Presión absoluta de entrada en la tubería. (kg/cm2)

P2: Presión absoluta de salida de la tubería. (kg/cm2)

K: Relación del calor especifico a presión constante a calor específico a

volumen

3. Viscosidad del aire, adoptando una temperatura media en la tubería.

u=(161+0.504(at +17.79))*10exp-4*centipoise (Ec. N° 17)

Donde:

∆T: Aumento real de la temperatura. (K)

4. Numero de Reynols.

NR = 25.61*qs/d*u (Ec. N° 18)

Donde:

qs: Volumen de aire requerido en condiciones normales. (m3)

d: Diámetro de la tubería principal de conducción de aire. (m)

u: Viscosidad del aire.

5. Factor de rozamiento en la tubería según el diagrama de Moody.

F=(mm

) (Ec. N° 19)

Grafico N° 1: Diagrama de Moody para el cálculo del factor de rozamiento en

la tuberia

(Fuente:http://mecfluidos.blogspot.com/2007/08/documentos-complementarios-al-tema.html)

6. Caudal de aire en la tubería de transportación.

Ca=qs*Pa*(273+Tv)/4*(Pt+Pa)(273+Ti) (Ec. N° 20)

Donde:

qs: Volumen de aire m.s.n.m

Ti: Temperatura adsoluta de entrada. (K)

Pa: Presión atmosférica a m.s.n.m optada. (kg/cm2)

Pt: Presión de trabajo sobre el sistema. (kg/cm2)

7. Velocidad del aire en la tubería.

Vel=Ca*4/n*dexp2*60 (Ec. N° 21)

Donde:

Ca: Caudal del aire. (m3/seg)

n: Valor exponencial para el aire según la relación de K. (m)

8. Peso especifico del aire.

Pespecifico=(M*P)/(R*T) (Ec. N° 22)

Donde:

M: Peso molecular del aire. (Kg)

P: Presión absoluta de la tubería. (kg/cm2)

R: Constante universal del aire.

T: Temperatura absoluta de la tubería. (K)

9. Altura cinética para el cálculo de la pérdida de carga.

hc=(Vel/139.81)exp2*Pespecifico (Ec. N° 23)

Donde:

Vel: Velocidad del aire en la tubería. (m/seg)

Pespecifico: Peso especifico.

10.Valor total de la pérdida de carga en la tubería.

ht=f*l*hc/d (Ec. N° 24)

Donde:

f: Factor de rozamiento en la tubería. (m/m)

L: longitud de la tubería. (m)

hc: altura cinemática. (m)

d: diámetro de la tubería. (m)

11. Perdida de carga total en el sistema de transportación de aire.

h=ht+hf+hv+hs+ha+d+pd (Ec. N° 25)

Donde:

ht: Altura total de la perdida de carga de la tubería. (m)

hf: Altura del filtro. (m)

hv: Altura de las válvulas. (m)

hs: Altura del silenciador.

ha: Altura de las aguas, nivel freático.

d: diámetro.

pd: presión de difusores. (kg/cm2)

12. Selección del soplador.

PSI: Unidad de presión, libra por pulgada cuadrada.

PSI = Ht (Ec. N° 26)

Donde:

Ht: Altura total de la perdida de carga de la tubería que esta expresada en

PSI

BHP: Unidad de caballos de potencia.

BHP = Cv*1.3 (Ec. N° 27)

Donde:

Cv: Calculo de la potencia requerido por el soplador expresada en HP

CFM: Unidad pie cubico por minuto.

CFM= Cantidad deestanques requeridos

n º reactores por soplador∗1.2 (Ec. N° 28)

RPM: Unidad de revolución por minuto.

Tabla N° 2: Tabla para la determinación de valores en PSI de CFN (unidad

pie cubico por minuto) y BHP (unidad de caballos de potencia)

Fuente: Manual de diseño y calculo de una planta de tratamiento de aguas residuales

servidas domesticas de una urbanización, colegio de ingenieros de Venezuela, Ing.

Fernando Núñez Calderón, Caracas, 2006)

Grafico N° 2: Para el cálculo de valor en unidades de revolución por minuto

Fuente: Manual de diseño y calculo de una planta de tratamiento de aguas residuales

servidas domesticas de una urbanización, colegio de ingenieros de Venezuela, Ing.

Fernando Núñez Calderón, Caracas, 2006)

Grafico N° 3: Para el cálculo de valor en unidades de revolución por minuto

Fuente: Manual de diseño y calculo de una planta de tratamiento de aguas residuales

servidas domesticas de una urbanización, colegio de ingenieros de Venezuela, Ing.

Fernando Núñez Calderón, Caracas, 2006)

Con este cálculo se determina las características del soplador que se

va a utilizar dentro del diseño de la planta de tratamiento.

4.2.5 CALCULO DEL TANQUE “SEDIMENTADOR SECUNDARIO”

1. Área superficial resultante para “cs” adaptado.

Acs=S

n º dereactores∗24∗Rcs(Ec. N° 29)

Donde:

S: sólidos contenidos en el aireador. (Porcentaje Decimal)

Rcs: Rata de desbordamiento superficial recomendada. (ppm)

2. Área superficial resultante para “ds”

Ads = Q

nº dereactores∗Rds(Ec. N° 30)

Donde:

Q: Caudal o gasto medio obtenido. (m3/día)

Rds: Rata de desbordamiento superficial. (ppm)

3. Dimensiones adoptadas del sedimentador

a: Ancho seleccionado. (m)

l: Largo seleccionado. (m)

A: Área resultante. (m2)

a.c: ancho del fondo del cono. (m)

4.2.6 CÁLCULOS DE LOS VERTEDEROS

Q: Gastos medio por segundo. (lts/seg)

Qms: Gasto máximo de vertederos de tanques pequeños. (lts/s/m)

Lv. Canal de vertedero de un solo lado. (unidad)

l: Largo propuestos para vertederos. (m)

v: Ángulo de los vertederos propuestos.

V´: Ancho individual de los vertederos. (m)

Hv: Altura individual de los vertederos. (m)

Ev: Espacio entre dos vertederos colectivos. (m)

4. Numero de vertedores.

Nv = lv

(Ec. N° 31)

Donde:

l: Largo propuestos para vertederos. (m)

v: Ancho individual de los vertederos. (m)

5. Gasto individual por vertederos.

Qr = QNv

(Ec. N° 32)

Donde:

Qr: Gasto individual por vertederos. (lts/seg)

Q: Caudal de diseñó. (lts/seg)

Nv: Número de vertederos.

6. Altura útil resultante por vertedero.

Hv=(Qr

25

1000)

(1 ,425)

(Ec. N° 33)

Donde:

Hv: Altura útil por vertederos. (m)

Qr: Gasto individual por vertederos. (lts/seg)

4.2.7 CÁLCULO DEL CANAL COLECTOR

Q: Gastos medio por segundo. (lts/seg)

a: Ancho del canal. (m)

Hc: Profundidad neta del canal optado. (m)

v: Velocidad mínima recomendada. (m/seg)

hl: Altura libre entre el vértice inferior del vertedero y la superficie del agua.

(m)

ht: Altura total del canal desde la cresta superior de los vertederos al canal.

(m)

1. Área del colector

A=

( Q1000

)

v1000

(Ec. N° 34)

Donde:

A: Área del colector. (m2)

Q: Gastos de diseño. (lts/seg)

v: Velocidad mínima recomendada. (m/seg)

2. Altura del tirante de agua.

Ht = A/a (Ec. N° 35)

Donde:

Ht: Altura del tirante de agua. (m)

A: Área del colector. (m2)

a: Ancho del canal. (m)

4.2.8 CALCULO DE LA CÁMARA DE CLORACIÓN PARA SEDIMENTADO-

RES

Q: Gasto por segundo. (lts/seg)

T: Tiempo de contacto mínimo requerido. (m)

3. Volumen resultante.

Vr=Q∗T∗601000

(Ec. N° 36)

Donde:

Vr: Volumen resultante. (m3)

Q: Gasto por segundo. (lts/seg)

T: Tiempo de contacto mínimo requerido. (m)

4. Volumen total.

Vt = a*h*d*n (Ec. N° 37)

Donde:

Vt: Volumen total. (m3)

a: Ancho total escogido. (m)

h: Altura resultante del tirante de agua. (m)

d: Distancia entre pantallas optado. (m)

5. Clorador seleccionado.

Modelo: SAS

QM: Gastos máximos por segundos igual al gasto a tratar.

Clr: Dosificación de cloro residual en el efluente.

HTH: Compuesto Químico con 70% de cloro útil.

4.2.9 CALCULO DEL LECHO DE SECADO

Vs: Volumen de cono sedimentador. (m3)

Vv: Volumen que se puede vaciar al lecho de secado, 20% del volumen del

cono. (m3)

n: Número de veces a vaciar por mes sumergido.

Lls: Largo de lecho de secado. (m)

Rp: Rata de percolación del lecho. (ppm)

Alsu: Área requerida para percollar. (m2)

6. Volumen que puede variar en el lecho de secado.

Vv = 0.2 * Vs (Ec. N° 38)

Donde:

Vv: Volumen que se puede vaciar al lecho de secado, 20% del volumen del

cono. (m3)

Vs: Volumen del sedimentador. (m3)

7. Profundidad del lecho de secado.

La profundidad del lecho de secado contara con dos capas una de

material granular o piedra picada y la otra de arena, dejando un borde libre

donde reposara el lodo que va a ser utilizado como abono a futuro, como se

muestra en la figura siguiente.

Figura N° 2 Profundidad del lecho de secado

Figura. N° 2

(Fuente: Autores)

CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 CONCLUSIONES

Se ha demostrado que, con este proyecto basado en el diseño de una

planta de tratamiento de aguas residuales se ha cumplido el objetivo

establecido pues, se está dando solución a una problemática que yace

desde tiempo atrás.

Al observar los parámetros del dimensionado de este proyecto y la

situación actual de la comunidad, se puede decir que no se cuenta con un

sitio idóneo para el posicionamiento de la planta, por la forma en que

ésta se encuentra organizada geográficamente.

Es sumamente importante reconocer que las aguas residuales de

cualquier tipo deben estar en las mejores condiciones posibles al

momento de ser vertidas a un determinado cause. Por ello la comunidad

del sector el guapo y las autoridades deben considerar construir una

planta de tratamiento para este recurso natural ya servido y de esta

manera contribuir al buen estado de nuestras aguas marítimas.

Mediante los cálculos provenientes o descritos en el capítulo IV, se

puede decir que el diseño de la planta de tratamiento de aguas

residuales cumple estrictamente con la demanda biológica de oxigeno

establecida bajo los argumentos físicos y químicos de el decreto N°883

de la gaceta oficial N°5.021 extraordinario publicado el 11 de octubre de

1995.

Desde el punto de vista económico este proyecto se torna al momento de

su ejecución un poco costoso, no genera ingresos pero demanda muchos

egresos, y ya dependerá del estado ver la factibilidad del mismo.

Este estudio servirá de base para futuros proyectos que traten de

solucionar problemas de tratamiento de aguas residuales domiciliares en

ciudades costeras y/o de topografía plana.

5.2 RECOMENDACIONES

Se recomienda como parte del objetivo, compartido no solo por el

presente trabajo de investigación sino por las autoridades ambientales

del estado, y establecido de sanidad, higiene y protección ambiental el

implementar, desarrollar, construir y poner en servicio esta planta de

tratamiento de aguas residuales.

Formular claramente con la ayuda de una instancia especializada, un

documento de carácter técnico-económico que contenga explícitamente

los estándares de proceso, operación, mantenimiento, control, analíticos y

de costos que se espera sean cubiertos con la adquisición y puesta en

operación de la planta de tratamiento.

Elaborar campañas educativas, orientadas a prevenir la incorporación de

desechos sólidos de naturaleza peligrosa a los sistemas de conducción

de aguas.

Se debe tener en cuenta acondicionar el terreno donde se construirá la

planta depuradora.

Utilizar materiales para la construcción que soporten las presiones de

operación, es decir, que no sufran quiebres y que sean resistentes a la

corrosión, así como también que los accesorios de cada unidad sean los

adecuados y se instalen adecuadamente.

Realizar pruebas de calidad del agua residual antes y después de la

puesta en marcha de la planta de tratamiento y de esta manera tener un

registro del funcionamiento de las unidades y de la planta en general.

Elaborar las tareas de limpieza y mantenimiento de manera adecuada a

cada unidad, debido a que, es la base para que la operación de la planta

de tratamiento sea óptima.

Llevar un control de todas las actividades realizadas una vez realizada la

operación de la planta con la finalidad de crear un registro que permita

evaluar el sistema de tratamiento.

Elaborar un manual de procedimiento del manejo y funcionamiento de la

planta de tratamiento, de manera que permita al personal realizar sus

actividades adecuadamente.

BIBLIOGRAFÍA

Verónica LA Corte; 04 de febrero del 2001 Trabajo de grado: IC2004.C38;

Tesis de Grado; Manual para la selección de plantas compactas para el

tratamiento de aguas servidas en desarrollos urbanos.

Vladimir Arana Ysa; diciembre 2009 Trabajo de grado; IC977.B24; Tesis

de Grado; Diseño de planta de tratamiento de Aguas negras, Universidad

Católica Andrés Bello, Caracas – Venezuela.

Ing. Fernando Núñez Calderón; Diseño y cálculo de una planta de

tratamiento de aguas servidas domésticas de una urbanización caracas-

Venezuela, colegio de ingenieros de Venezuela.

Emmanuel Suberza 12 de octubre del 2011 Carlos Slim invierte en obras

para el tratamiento de Aguas Negras; Recuperado el 26 de septiembre

del 2011, http://www.eluniversaledomex.mx/home/nota19360.html

Ing. José Aranguren, Caracas 12 de octubre 2009, Proyecto de Planta de

tratamiento de Aguas Residuales, conjunto residencial Villas del Rey,

Oripoto, municipio El Hatillo, Estado Miranda.

Fidias Arias; El Proyecto para la Investigación; Guía para su elaboración;

Editorial Episteme; revisión por Carlos Sabino y Jesús Reyes; Caracas

1999.

Marian Balestrini, como se elabora el proyecto de investigación; Editorial

Consultora Asociados; Caracas julio del 2006,