UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD INGENIERÍA ...

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS

Y MATEMÁTICA CARRERA INGENIERÍA CIVIL

Evaluación y propuestas de mejora de la planta de tratamiento de agua potable del

Cantón Píllaro, Provincia de Tungurahua

Trabajo de Titulación modalidad Estudio Técnico, previo a la obtención del

Título de Ingeniero Civil

Arias Donoso Huder Elvis

Quishpe Codena Byron Ivan

TUTOR: Ing. Gonzalo Boroshilov Castro Merizalde.MSc

Quito, 2018

ii

DERECHOS DE AUTOR

Nosotros, ARIAS DONOSO HUDER ELVIS y QUISHPE CODENA BYRON IVAN

, en calidad de autores y titulares de los derechos morales y patrimoniales del trabajo de

titulación: “EVALUACIÓN Y PROPUESTAS DE MEJORA DE LA PLANTA DE

TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL CANTON PÍLLARO, PROVINCIA DE

TUNGURAHUA”, modalidad ESTUDIO TÉCNICO, de conformidad con el Art.114 del

CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS,

CREATIVIDAD E INNOVACIÓN, concedemos a favor de la Universidad Central del

Ecuador una licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la

obra, con fines estrictamente académicos. Conservamos a nuestro favor todos los

derechos de autor sobre la obra, establecidos en la normativa citada. Así mismo,

autorizamos a la Universidad Central del Ecuador para que realice la digitalización y

publicación de este trabajo de titulación en el repositorio virtual, de conformidad a lo

dispuesto en el Art. 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior.

Los autores declaran que la obra objeto de la presente autorización en original en su forma

de expresión y no infringe el derecho de autor de terceros, asumiendo la responsabilidad

por cualquier reclamación que pudiera presentarse por esta causa y liberando a la

Universidad de toda responsabilidad.

Firma: _______________________


C.C.: 17163115-2

Dirección electrónica: [email protected]

Firma: _______________________

Arias Donoso Huder Elvis

C.C.: 172317074-0

Dirección electrónica: [email protected]

iii

APROBACIÓN DEL TUTOR

En calidad de tutor del Trabajo de Titulación, presentado por ARIAS DONOSO

HUDER ELVIS y QUISHPE CODENA BYRON IVAN, para optar por el Grado de

Ingeniero Civil; cuyo título es: EVALUACIÓN Y PROPUESTAS DE MEJORA DE LA

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL CANTON PÍLLARO,

PROVINCIA DE TUNGURAHUA, considero que dicho trabajo reúne los requisitos y

méritos suficientes para ser sometido a la presentación pública y evaluación por parte del

tribunal examinador que se designe.

En la ciudad de Quito, a los 27 días del mes de mayo de 2017.

-------------------------------------------------------

Ing. Gonzalo Boroshilov Castro Merizalde.

DOCENTE-TUTOR

C.C: 040065201-2

iv

DEDICATORIA

A Dios por darme el privilegio de vivir cada día para lograr mis metas de superación

personal y profesional con fortaleza y por guiar mi camino con su infinito amor y bondad,

a mis padres Zulema Judit Donoso Recalde y Hugo Eduardo Arias Pilatuña por ser el

pilar en mi vida, por inculcarme principios y valores que toda persona requiere para

salir siempre adelante con dignidad, por creer siempre en mí, por darme enseñanzas y

concejos que me permitieron ser lo que hoy en día soy un Ingeniero Civil.

A mis queridos hermanos Hugo Eduardo, Johana Zulema y Joselyn Zanely, por el apoyo,

por la constancia de perseverar y además de ser un ejemplo para ellos a seguir

superandose.

A mi novia Mayrita por el apoyo incondicional de seguir adelante siempre y no decaer.

HUDER ELVIS ARIAS DONOSO

v

DEDICATORIA

A mi Dios todo poderoso por darme la vida, fortaleza y permitirme salir adelante guiando

mi camino en todo momento, a mis padres Miriam Ximena Codena Simbaña y Segundo

Manuel Quishpe Hernández por ser unos padres ejemplares, pacientes y por todo el amor

que me han brindado día a día, por haber inculcado en mi los valores y principios que

un ser humano requiere para no dejar de luchar por sus objetivos.

A mis hermanos Bryan y Nayeli, por estar siempre a mi lado brindándome ese apoyo

incondicional en las largas noches, en las tristezas y alegrías.

BYRON IVAN QUISHPE CODENA

vi

AGRADECIMIENTO

A Dios por darme su protección acompañándome día a día, para superar dificultades a

lo largo de mi vida.

A mis padres por su infinita confianza en mí, por ser fuente de sabiduría, concejos, para

no desfallecer y así llegar a cumplir todas mis metas propuestas.

A mis hermanos por tener fe en mí y acompañarme siempre en el arduo camino de la

superación.

A mi novia por estar conmigo motivándome para alcanzar las metas y proyectos que me

proponga.

A la Prestigiosa Universidad Central del Ecuador, en especial a la Facultad de

Ingeniería en Ciencias Físicas y Matemáticas, mi inmensa gratitud por inculcar en mí

aptitudes y conocimientos para afrontar mi vida profesional.

Al Ing. Castro tutor de tesis, por su asesoramiento y guía, así como también al Gobierno

Autónomo Descentralizado del Cantón Píllaro por la apertura, tolerancia y facilidades

prestadas para la realización del proyecto de grado.

A la Ing. Susana Guzmán, así como al Ing. Freddy Muñoz que con su apoyo la tesis es y

será un proyecto de titulación de excelencia y que enorgullezca a la institución U.C.E.

Facultad de Ingeniería Civil.

Gracias a todos aquellos familiares, amigos y maestros que me apoyaron en diversas

formas para alcanzar este logro importante en mi vida, que me servirá para mi futuro.

HUDER ELVIS ARIAS DONOSO

vii

AGRADECIMIENTO

A Dios por todo el amor brindado, porque con el encontré la guía y la fuerza para poder

superar los problemas y dificultades presentados en mi camino para culminar esta etapa

de mi vida.

A toda mi familia, ya que gracias a ellos encontré la fuente de inspiración y superación

para lograr salir de mis problemas y así llegar a culminar mis metas.

A la Gloriosa Universidad Central del Ecuador, a la Facultad de Ingeniería en Ciencias

Físicas y Matemáticas mi gratitud inmensa por inculcar en mi conocimientos y aptitudes

para enfrentar mi vida profesional.

Al Ing. Boroshilov Castro tutor del proyecto, por su asesoramiento, comprensión y guía

a lo largo del proyecto.

A la Ing. Susana Guzmán, así como al Ing. Freddy Muñoz que con su apoyo y guía el

proyecto de titulación será de excelencia y uno de los primeros en la facultad y así sea

motivo de enorgullecimiento en la U.C.E. Facultad de Ingeniería Civil.

Al Gobierno Autónomo Descentralizado (GAD) del Cantón Píllaro por la compresión y

las facilidades prestadas para la culminación del proyecto.

A los ingenieros del Consorcio zona uno EPMAPS por todo el apoyo y facilidades

prestadas.

Para concluir un gran agradecimiento a mis amigos y amigas por brindarme su amistad

y apoyo incondicional a lo largo de toda la carrera.

BYRON IVAN QUISHPE CODENA

viii

CONTENIDO

DERECHOS DE AUTOR ............................................................................................. ii

APROBACIÒN DEL TUTOR .................................................................................... iii

DEDICATORIA .......................................................................................................... iv

DEDICATORIA ........................................................................................................... v

AGRADECIMEINTO ................................................................................................. vi

AGRADECIMIENTO ................................................................................................ vii

CONTENIDO ............................................................................................................ viii

LISTA DE TABLAS ................................................................................................. xiii

LISTA DE ILUSTRACIONES ................................................................................... xv

LISTA DE GRÁFICOS ............................................................................................ xvii

LISTA DE ANEXOS ............................................................................................... xviii

RESUMEN ................................................................................................................. xx

ABSTRACT .............................................................................................................. xxi

ix

CAPÍTULO I............................................................................................................... 1

1. GENERALIDADES ............................................................................................. 1

1.1. ANTECEDENTES ........................................................................................ 1

1.2. OBJETIVOS ................................................................................................. 2

1.2.1. Objetivo general ...................................................................................... 2

1.2.2. Objetivos específicos ............................................................................... 2

1.3. ALCANCE .................................................................................................... 2

1.4. JUSTIFICACIÓN ......................................................................................... 3

CAPITULO II ............................................................................................................. 4

2. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA .................................................................. 4

2.1 DEFINICIONES Y GLOSARIO .................................................................. 4

2.2 PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE ............................. 6

2.2.1 Tipos de plantas de tratamiento de agua potable ....................................... 7

2.2.2 Procesos de la PTAP convencional. ......................................................... 8

2.2.2.1 Coagulación ............................................................................................... 9

2.2.2.2 Floculación................................................................................................. 9

2.2.2.3 Sedimentación ............................................................................................ 9

2.2.2.4 Filtración .................................................................................................. 10

Tipo de filtración .............................................................................................. 10

Material filtrante............................................................................................... 11

Tasa de filtración .............................................................................................. 12

Lavado del filtro ............................................................................................... 12

2.2.2.5 Desinfección ............................................................................................ 12

2.2.3 Parámetros de control del agua............................................................... 13

2.3 ANTECEDENTES DE LA PTAP DEL CANTÓN PÍLLARO ................. 15

2.3.1 Fuente de abastecimiento ....................................................................... 18

2.3.2 Instalaciones .......................................................................................... 18

2.4 ESQUEMA DE TRATAMIENTO PTAP PILLARO................................ 21

2.5 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA PLANTA ......................................... 21

2.5.1 Captación............................................................................................... 21

2.5.2 Cámara de llegada.................................................................................. 22

2.5.3 Zona de mezcla rápida ........................................................................... 23

2.5.3.1. Caudal de aforo............................................................................... 25

x

2.5.4 Tanques de floculación .......................................................................... 27

2.5.5 Tanques de sedimentación ..................................................................... 28

2.5.6 Tanques de filtración ............................................................................. 29

2.5.7 Tanque de desinfección .......................................................................... 32

2.5.8 Tanques de almacenamiento .................................................................. 34

2.6 DESCRIPCIÓN TEÓRICA DE LAS PRUEBAS REALIZADAS EN LAS

UNIDADES DE LA PTAP .................................................................................... 36

2.6.1 Trazadores ............................................................................................. 36

2.6.1.1. Prueba de trazadores ....................................................................... 37

2.6.1.2. Sustancias trazadoras ...................................................................... 37

2.6.1.3. Procedimiento ................................................................................. 38

2.6.1.4. Análisis de datos ............................................................................. 39

2.6.2 Control del proceso de filtración ............................................................ 44

CAPITULO III.......................................................................................................... 45

3. EVALUACIÓN DE LAS UNIDADES DE LA PTAP ................................... 45

3.1. ESTADO ACTUAL DE LA PLANTA ....................................................... 45

3.1.1. Captación............................................................................................... 47

3.1.2. Cámara de llegada.................................................................................. 48

3.1.3. Zona de mezcla rápida ........................................................................... 49

3.1.4. Tanques de floculación .......................................................................... 49

3.1.5. Tanque de sedimentación ....................................................................... 49

3.1.6. Tanques de filtración ............................................................................. 50

3.1.7. Cámara de desinfección ......................................................................... 50

3.2. DISEÑO VOLUMÉTRICO DE LAS UNIDADES DE LA PTAP. ........... 51

3.3. CALIDAD DEL AGUA .............................................................................. 63

3.3.1. Resultados experimentales del agua ....................................................... 63

3.3.1.1. Resultados obtenidos de ensayos realizados en época Invernal

(noviembre 2016). ............................................................................................ 64

3.3.1.2. Resultados obtenidos de ensayos realizados en época Seca (febrero

2017). 66

3.3.1.3. Eficiencias de remoción entre las distintas unidades que componen la

PTAP. 68

3.3.1.4. Comparación de Resultados entre agua tratada en época seca y época

lluviosa con la Normativa 1108. ....................................................................... 70

3.4. TRATABILIDAD “PRUEBA DE JARRAS” ............................................ 71

xi

3.4.1. Equipo de Jarras..................................................................................... 71

3.4.2. Tipo de coagulante ................................................................................. 72

3.4.3. Parámetros de dosificación..................................................................... 73

3.4.3.1 Dosis optima de coagulante ...................................................................... 73

3.4.4. Parámetros de floculación ...................................................................... 78

3.5. EFICIENCIA DE OPERACIÓN DE LA PLANTA MEDIANTE

PRUEBAS .............................................................................................................. 80

3.5.1. Prueba de trazadores .............................................................................. 80

3.5.1.1. Canal de mezcla rápida ....................................................................... 84

Salida Canal de Mezcla Rápida (Punto de Muestreo “A”) .................................... 84

3.5.1.2. Unidad de floculación ........................................................................ 91

Salida Floculador (Punto de Muestreo “B”) ......................................................... 91

3.5.1.3. Unidad de sedimentación.................................................................. 100

Salida Sedimentador (Punto de Muestreo “C”) ................................................... 100

3.6. FILTRACIÓN ........................................................................................... 110

3.6.1. Evaluación del proceso de filtración ..................................................... 110

3.6.1.1. Velocidad y caudal de filtración .................................................... 110

3.6.2. Evaluación del lecho filtrante ............................................................... 113

3.6.2.1. Granulometría del Medio Filtrante ................................................ 113

3.6.2.2. Espesor del Lecho filtrante............................................................ 115

3.6.2.3. Bolas de Barro .............................................................................. 119

3.6.3. Evaluación del proceso de lavado de los filtros .................................... 121

3.6.3.1. Velocidad y Caudal de Lavado. .................................................... 121

3.6.3.2. Expansión del Lecho filtrante ....................................................... 123

3.6.3.3. Tiempo Óptimo de Lavado ........................................................... 125

3.7. DESINFECCIÓN ...................................................................................... 131

3.7.1.1. Tiempo de cloración ..................................................................... 133

3.7.1.2. Dosificación cloro......................................................................... 134

3.8. ANÁLISIS Y DIAGNOSTICO DE LAS EVALUACIONES REALIZADAS

EN LAS UNIDADES DE LA PTAP. .................................................................. 137

3.8.1. Comparación geométrica de unidades de la PTAP................................ 137

3.8.2. Comparación hidráulica – sanitaria de las unidades de la PTAP. .......... 139

3.9. POTENCIAL DE PRODUCCIÓN DE LA PTAP ................................... 143

CAPITULO IV ........................................................................................................ 146

xii

4. GESTION AMBIENTAL ............................................................................ 146

4.1 PROCESO DE REGULARIZACIÓN AMBIENTAL ............................. 146

4.2 SIMULACIÓN .......................................................................................... 146

4.3 MARCO LEGAL ...................................................................................... 151

CAPITULO V ......................................................................................................... 153

5 PROPUESTAS DE MEJORA Y PRESUPUESTO REFERENCIAL DE LA

PROPUESTA SELECCIONADA PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE

AGUA POTABLE DEL CATÓN PILLARLO .................................................. 153

5.1 ALTERNATIVAS DE MEJORA. ............................................................ 153

5.2 PRESUPUESTO REFERENCIAL DE LAS PROPUESTAS DE MEJORA

156

5.2.1 ALTERNATIVAS DE MEJORA ........................................................ 156

CAPITULO VI ........................................................................................................ 159

6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. .......................................... 159

6.1 CONCLUSIONES .................................................................................... 159

6.2 RECOMENDACIONES ........................................................................... 161

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................. 162

8 ANEXOS .......................................................................................................... 165

CHECK LIST .................................................................................................... 166

PLAN DE MUESTREO .................................................................................... 171

DATOS HISTÓRICOS ANÁLISIS DE AGUA ................................................. 188

TRATABILIDAD .............................................................................................. 191

PRUEBA DE TRAZADORES ........................................................................... 199

PÉRDIDAS DE CARGA ................................................................................... 208

ANÁLISIS DE GRANULOMETRÍA ................................................................ 217

REGISTRO DE CHARLAS .............................................................................. 226

FOTOGRAFIAS ................................................................................................ 228

NORMATIVA LEGAL ..................................................................................... 233

PLANOS HIDRÁULICOS UNIDADES OPERATIVAS ................................... 240

PLANOS DE LA PROPUESTA DE MEJORA .................................................. 245

CARACTERISTICAS Y PARÁMETROS MEDIDOS IN SITU ........................ 247

ACCESORIOS DE FIBRA DE VIDRIO ........................................................... 253

NORMA INEN 1108 PARA AGUA POTABLE................................................ 255

xiii

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Límites de calidad de agua para plantas de filtración directa ........................... 8

Tabla 2 Tipo de Sedimentadores según su forma ......................................................... 9

Tabla 3 Límites de calidad de agua aceptables para tratamiento mediante filtración

rápida. ......................................................................................................................... 11

Tabla 4 Límites permisibles para lechos filtrantes ...................................................... 11

Tabla 5 Componentes de la PTAP - Cantón Píllaro .................................................... 19

Tabla 6 Equipo agitador de sulfato de aluminio .......................................................... 23

Tabla 7 Cargas hidráulicas sobre el vertedero rectangular (canal mezcla rápida) ........ 25

Tabla 8 Resultados de Aforos ..................................................................................... 26

Tabla 9 Bombas de dosificación de cloro - gas ........................................................... 32

Tabla 10 Características tanques de almacenamiento .................................................. 35

Tabla 11 Relación √ (γ/μ ) para diferentes temperaturas del agua.............................. 57

Tabla 12 Resultados obtenidos en la captación (agua Cruda) ...................................... 64

Tabla 13 Cotejo de resultados entre agua tratada con Norma INEN 1108 ................... 65

Tabla 14 Resultados obtenidos en la captación (agua Cruda) ...................................... 66

Tabla 15 Cotejo de resultados entre agua tratada con Norma INEN 1108 ................... 67

Tabla 16 Comparación de resultados entre entrada sedimentador y salida sedimentador

................................................................................................................................... 68

Tabla 17 Comparación de resultados entre entrada filtración y salida filtración ......... 69

Tabla 18 Comparación de resultados entre agua cruda y agua tratada ......................... 70

Tabla 19 Índice de Wilcomb ...................................................................................... 75

Tabla 20 Eficiencia de remoción (4,5 UNT) ............................................................... 76

Tabla 21 Eficiencia de remoción (3,2UNT) ................................................................ 77

Tabla 22 Eficiencia de remoción (4,8UNT) ................................................................ 77

Tabla 23 Volumen de unidades .................................................................................. 80

Tabla 24 Volumen de unidades - trazador y agua ....................................................... 82

Tabla 25 Parámetros - canal mezcla rápida ................................................................ 86

Tabla 26 Análisis de resultados - canal mezcla rápida ................................................ 87

Tabla 27 Parámetros – canal mezcla rápida ................................................................ 87

Tabla 28 Análisis de resultados – canal mezcla rápida ................................................ 87

Tabla 29 Relación √ (γ/μ ) para diferentes temperaturas del agua.............................. 90

Tabla 30 Parámetros - floculador ................................................................................ 94

Tabla 31 Análisis de resultados - floculador ............................................................... 95

Tabla 32 Parámetros - floculador ................................................................................ 95

Tabla 33 Análisis de resultados - floculador ............................................................... 95

Tabla 34 Parámetros - sedimentador ......................................................................... 103

Tabla 35 Análisis de resultados - sedimentador ........................................................ 104

Tabla 36 Parámetros - sedimentador ......................................................................... 104

Tabla 37 Análisis de resultados - sedimentador ........................................................ 104

Tabla 38 Tipos de sedimentadores según el sentido de flujo ..................................... 108

Tabla 39 Tasa de filtración ....................................................................................... 111

Tabla 40 Resultados del Ensayo de Granulometría ................................................... 114

Tabla 41 Características del lecho filtrante ............................................................... 115

Tabla 42 Análisis del Ensayo de Granulometría ....................................................... 115

Tabla 43 Espesores del lecho filtrante ...................................................................... 116

Tabla 44 Resumen de espesores de lecho filtrante .................................................... 117

Tabla 45 Resultado de ensayo de Bolas de barro ...................................................... 120

xiv

Tabla 46 Condiciones del medio filtrante ................................................................. 120

Tabla 47 Velocidades de Lavado .............................................................................. 122

Tabla 48 Resultados ensayo expansión ..................................................................... 125

Tabla 49 Resultados obtenidos de Tiempo óptimo de lavado .................................... 127

Tabla 50 Prueba de tiempo de contacto .................................................................... 132

Tabla 51 Propiedades de los productos de cloro y sus características ........................ 134

Tabla 52 Comparación y análisis del levantamiento geométrico y el diseño volumétrico

................................................................................................................................. 138

Tabla 53 Comparación y análisis prueba de trazadores resumen – canal mezcla rápida

................................................................................................................................. 139

Tabla 54 Comparación y análisis prueba de trazadores resumen – unidad floculación

................................................................................................................................. 140

Tabla 55 Comparación y análisis prueba de gradientes y carga superficial – unidad

floculación ................................................................................................................ 140

Tabla 56 Comparación y análisis prueba de trazadores resumen – unidad de

sedimentación ........................................................................................................... 141


sedimentación ........................................................................................................... 141

Tabla 58 Presupuesto construcción de accesorios fibra de vidrio .............................. 156

Tabla 59 Presupuesto - construcción de tanques de filtración .................................. 157

Tabla 60 Presupuesto Total ...................................................................................... 158

Tabla 61 Datos históricos (Agua Cruda) ................................................................... 189

Tabla 62 Datos históricos (Agua Tratada) ................................................................ 190

Tabla 63 Prueba de Jarras 15-12-2016 ...................................................................... 192

Tabla 64 Prueba de Jarras 8-2-2017 .......................................................................... 193

Tabla 65 Prueba de Jarras 14-6-2017 ........................................................................ 194

Tabla 66 Parámetros de Floculación 8-2-2017 .......................................................... 197

Tabla 67 Parámetros de Floculación 14-6-2017 ........................................................ 198

Tabla 68 Tiempo - Conductividad / Mezcla Rápida .................................................. 200

Tabla 69 Trazadores - Mezcla Rápida ...................................................................... 201

Tabla 70 Tiempo - Conductividad / Floculador ........................................................ 202

Tabla 71 Trazadores - Floculador ............................................................................. 203

Tabla 72 Tiempo - Conductividad / Sedimentador .................................................... 204

Tabla 73 Trazadores - Sedimentador ........................................................................ 206

Tabla 74 Granulometría - Filtro 1 ............................................................................. 218





Tabla 79 Mediciones del pH y temperatura en entrada y salida de la PTAP .............. 248

Tabla 80 Mediciones del cloro residual .................................................................... 250

xv

LISTA DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1 PTAP - Cantón Píllaro ........................................................................... 16

Ilustración 2 Esquema de la PTAP - Cantón Píllaro ................................................... 17

Ilustración 3 Mapa del origen del agua que procesa la PTAP - Cantón Píllaro ............ 18

Ilustración 4 Esquema de la PTAP - Cantón Píllaro ................................................... 20

Ilustración 5 Captación de la PTAP - Cantón Píllaro .................................................. 21

Ilustración 6 Cárcamo rompe presiones ..................................................................... 22

Ilustración 7 Válvula de regulación de caudal de ingreso a la PTAP .......................... 22

Ilustración 8 Área de mezcla rápida ........................................................................... 24

Ilustración 9 Canal de Mezcla rápida ......................................................................... 24

Ilustración 10 Unidad de Floculación y Válvulas de purga de cada cámara ................ 28

Ilustración 11 Unidad de Sedimentación .................................................................... 29

Ilustración 12 Sistema de filtración de tasa declinante ............................................... 30

Ilustración 13 Tanques de filtración ........................................................................... 31

Ilustración 14 Válvulas de control (cámaras de filtración) .......................................... 31

Ilustración 15 Unidad de Desinfección ...................................................................... 33

Ilustración 16 Cámara de contacto ............................................................................. 34

Ilustración 17 Cuarto de máquinas ............................................................................. 34

Ilustración 18 Unidad de almacenamiento y/ Esquemas de los Tanques ..................... 35

Ilustración 19 Problemas de pandeo y deterioro en pantallas de floculadores. ............ 46

Ilustración 20 Unidad de sedimentación..................................................................... 46

Ilustración 21 Resalto Hidráulico ............................................................................... 53

Ilustración 22 Dimensionamiento del mezclador Hidráulico “tipo rampa” ................. 57

Ilustración 23 Equipo de Prueba de jarras. ................................................................. 72

Ilustración 24 Índice de Wilcomb .............................................................................. 75

Ilustración 25 Conductivímetro digital ....................................................................... 81

Ilustración 26 Ubicación de puntos de muestreo de trazadores .................................. 83

Ilustración 27 Velocidad y caudal de filtración ........................................................ 110

Ilustración 28 Granulometría del medio filtrante ...................................................... 113

Ilustración 29 Espesor del lecho filtrante ................................................................. 116

Ilustración 30 Esquema de ensayos de filtros ........................................................... 118

Ilustración 31 Bolas de barro ................................................................................... 119

Ilustración 32 Expansión del lecho filtrante ............................................................. 123

Ilustración 33 Expansión lechos filtrantes ................................................................ 124

Ilustración 34 Tiempo óptimo de lavado .................................................................. 126

Ilustración 35 Resultado cloro residual .................................................................... 136

Ilustración 36 Pastillas de cloro ............................................................................... 137

Ilustración 37 Página principal del "SUIA" .............................................................. 147

Ilustración 38 Página principal del "SUIA" .............................................................. 147

Ilustración 39 Ingreso de datos al sistema ................................................................ 148

Ilustración 40 Ingreso de características del proyecto ............................................... 149

Ilustración 41 Ingreso de datos del proyecto (caudal y área)..................................... 149

Ilustración 42 Resultado Obtenidos ......................................................................... 150

Ilustración 43 Check List ......................................................................................... 170

Ilustración 44 Medidor de Ph ................................................................................... 174

Ilustración 45 Botella Platica ................................................................................... 174

Ilustración 46 Frasco Esterilizado ............................................................................ 175

Ilustración 47 Etiquetado de muestras ...................................................................... 175

xvi

Ilustración 48 Etiqueta recipiente plástico (muestra en general) ............................... 176

Ilustración 49 Captación del agua para la PTAP. ..................................................... 178

Ilustración 50 Muestreo a la salida del Tanque de Floculación ................................ 178

Ilustración 51 Muestreo a la salida del Tanque sedimentador .................................. 179

Ilustración 52 Muestra tomada a la salida de los Filtros ........................................... 179

Ilustración 53 Tanque de almacenamiento de agua potable ...................................... 180

Ilustración 54 Muestreo cárcamo de llegada ............................................................ 180

Ilustración 55 Medición del pH y temperatura ......................................................... 181

Ilustración 56 Colocación de la muestra en un cooler portátil para su transporte. ..... 181

Ilustración 57 Informe agua cruda ........................................................................... 182



Ilustración 60 Informe agua tratada.......................................................................... 185



Ilustración 63 Cuadro de registro de asistencias ....................................................... 227

Ilustración 64 Toma de dimensiones de las unidades ............................................... 229

Ilustración 65 Levantamiento de Información sobre la PTAP ................................... 229

Ilustración 66 Aforos de caudal canal de mezcla rápida ........................................... 229

Ilustración 67 Prueba de expansión lecho filtrante ................................................... 230

Ilustración 68 Medición de espesor del lecho filtrante .............................................. 230

Ilustración 69 Análisis Granulométrico de los filtros................................................ 230

Ilustración 70 Ensayo Tiempos óptimos de lavado de filtros. ................................... 230

Ilustración 71 Turbidimetro portátil y conductivímetro digital. ................................ 231

Ilustración 72 Preparación de la solución Trazadora (sal en grano). ......................... 231

Ilustración 73 Agregado de la sustancia trazadora al inicio de la unidad ................... 231

Ilustración 74 Toma de lecturas de conductividad a la salida de las unidades ........... 232

Ilustración 75 Prueba de cloro ................................................................................. 251

xvii

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1 Curva caudal vs día .................................................................................... 27

Gráfico 2 Eficiencia de remoción (4,5 UNT) .............................................................. 76

Gráfico 3 Eficiencia de remoción (3,2UNT) ............................................................... 77

Gráfico 4 Eficiencia de remoción (4,8UNT) ............................................................... 78

Gráfico 5 Resultados Turbidez Vs Tiempo, (3,2 UTN) ............................................... 79

Gráfico 6 Resultados Turbidez Vs Tiempo (4,8 UNT) ................................................ 79

Gráfico 7 Prueba trazadores - canal mezcla rápida ...................................................... 84

Gráfico 8 Curva de variación de concentración - canal mezcla rápida ......................... 85

Gráfico 9 Índice de Morril - canal mezcla rápida ........................................................ 85

Gráfico 10 Método Wolf y Resnick – canal mezcla rápida ......................................... 86

Gráfico 11 Trazadores - floculador ............................................................................. 92

Gráfico 12 Curva de variación de concentración - floculador ...................................... 93

Gráfico 13 Índice de Morril - floculador ..................................................................... 93

Gráfico 14 Método Wolf y Resnick - floculador ......................................................... 94

Gráfico 15 Trazadores - sedimentador ...................................................................... 101

Gráfico 16 Curva de variación de concentración - sedimentador ............................... 102

Gráfico 17 Índice de Morril - sedimentador .............................................................. 102

Gráfico 18 Método Wolf y Resnick - sedimentador .................................................. 103

Gráfico 19 Turbiedad vs tiempo - filtro 1 ................................................................. 128





Gráfico 24 Resumen Tiempos Óptimos de lavado .................................................... 130

Gráfico 25 Cloro residual vs tiempo ......................................................................... 132

Gráfico 26 Potencial de producción de la PTAP ....................................................... 145

Gráfico 27 Turbidez vs Dosis óptima (Prueba 1) ...................................................... 195



Gráfico 30 pH vs Dosis óptima (Prueba 1) ............................................................... 196



Gráfico 33 Análisis Granulométrico Filtro 1 ............................................................. 223





Gráfico 38 Curva de temperatura del agua cruda ...................................................... 249

Gráfico 39 Curva del pH en la entrada ...................................................................... 249

Gráfico 40 Curva del pH en la salida ........................................................................ 250

Gráfico 41 Curva del cloro residual en la salida PTAP ............................................. 251

Gráfico 42 Curva del cloro residual en el tanque colector ......................................... 252

xviii

LISTA DE ANEXOS

Anexo 1 .................................................................................................................... 166

Check list

Anexo 2 .................................................................................................................... 171

Plan de Muestreo

Anexo 3 .................................................................................................................... 188

Datos Históricos de análisis de agua cruda y tratada.

Anexo 4 .................................................................................................................... 191

Tratabilidad

Anexo 5 .................................................................................................................... 199

Prueba de Trazadores

Anexo 6 .................................................................................................................... 208

Perdidas de Carga

Anexo 7 .................................................................................................................... 217

Análisis de Granulometría.

Anexo 8 .................................................................................................................... 226

Registro de Charlas.

Anexo 9 .................................................................................................................... 228

Fotografías

Anexo 10 .................................................................................................................. 233

Normativa Legal.

Anexo 11 .................................................................................................................. 240

Planos Hidráulicos Unidades Operativas.

Anexo 12 .................................................................................................................. 245

Planos de la Propuesta de Mejora.

Anexo 13 .................................................................................................................. 247

Características y Parámetros Medidos In Situ.

xix

Anexo 14 .................................................................................................................. 253

Accesorios de fibra de vidrio.

Anexo 15 .................................................................................................................. 255

Norma INEN 1108 Agua Potable para Consumo Humano.

xx

TÍTULO: Evaluación y Propuestas de Mejora de la Planta de Tratamiento de Agua

Potable del Cantón Píllaro, Provincia de Tungurahua.

Autores: Arias Donoso Huder Elvis


Tutor: Ing. Gonzalo Boroshilov Castro Merizalde.

RESUMEN

El presente estudio técnico consiste en la evaluación hidráulica y sanitaria de las distintas

unidades que componen la Planta de Tratamiento de Agua Potable (PTAP) del cantón

Píllaro, provincia de Tungurahua. El proceso de tratamiento consiste en: análisis de agua,

pruebas hidráulicas, ensayos sanitarios, rediseños de las unidades, mediante normas

vigentes, códigos constructivos para de esta manera establecer el estado actual y a su vez

mejorar a optimizar la PTAP con propuestas de mejoras. La evaluación de la PTAP se

llevó a cabo en varias etapas: 1.- Evaluación visual - objetiva de las distintas unidades

operativas. 2.- Evaluación sanitaria la cual por medio de distintos ensayos de laboratorio

se obtuvo las eficiencias de remoción y así poder definir el estado de operación actual de

la planta. 3.- Evaluación hidráulica que por medio de pruebas de trazadores se logró

definir los tipos de flujo y falencias hidráulicas en cada unidad. Por medio de distintas

pruebas y ensayos realizados in situ se lograron obtener parámetros óptimos de

funcionamiento de las distintas unidades. Con el análisis de todos los resultados obtenidos

de las evaluaciones hidráulicas – sanitarias se pudo identificar la eficiencia y falencias de

la PTAP y de esta manera proponer alternativas de mejora y así llegar a optimizar la

producción – operación de la PTAP del cantón Píllaro.

.

PALABRAS CLAVE: EVALUACIÓN HIDRÁULICA – SANITARIA / REDISEÑO /

PLANTA DE TRATAMIENTO / TRAZADORES / DOSIS ÓPTIMA.

xxi

TITLE: Evaluation and Improvement Proposals of the Drinking Water Treatment

Plant of the Píllaro Canton, Tungurahua’s Province.

Authors: Arias Donoso Huder Elvis


Tutor: Ing. Gonzalo Boroshilov Castro Merizalde.

ABSTRACT

The present technical study consists of the hydraulic and sanitary assessment of the

different units that compose the Drinking Water Treatment Plant (DWTP) of the canton

Píllaro, Tungurahua’s Province. The process of treatment consists in: water analysis

hydraulic tests, sanitary tests, redesigns of the units, by means of existing standards,

building codes hereby to establish the current condition and in turn to improve optimizing

the DWTP with improvement proposals. The evaluation of the DWTP was carried out in

several stages: 1.- Visual Evaluation – objective of the different operative units. 2.-

Sanitary Evaluation which by means of different laboratory test programs obtained the

removal efficiencies and to be able to define the condition of current operation of the

plant. 3.- Hydraulic Evaluation that by means of tracers’ test was archived to define the

types of flow and hydraulic failings in every unit. By means of different testing and trials

realized in situ they were achieved to obtain ideal parameters of different units

functioning. Whit the analysis of all the results obtain of the hydraulic and sanitary tests,

it was possible to identify the efficiency and failings of the DWTP and hereby propose

alternatives of improvement and this way manage to optimize the production – operation

of the DWTP of canton Píllaro.

KEYWORDS: HYDRAULIC AND SANITARY TEST / REDESIGN / TREATMENT

PLANT / TRACERS / OPTIMUM DOSE.

1

CAPÍTULO I

1. GENERALIDADES

1.1. ANTECEDENTES

El Ecuador es un país privilegiado referente con la cantidad de agua dulce disponible en su

territorio, sin embargo, la cantidad de agua dulce no siempre es suficiente sobre todo en

algunas zonas donde existen marcadas diferencias entre la época seca e invernal. Sin duda

conocer la disponibilidad de agua dulce en las diversas regiones del país es uno de los

mayores retos para el manejo del agua y de los ecosistemas que regulan su ciclo.

Desde la antigüedad el agua es y ha sido fuente de vida tanto para la flora, fauna y el ser

humano razón por la cual el hombre trata de establecer sus viviendas cerca a este líquido

vital; cabe recalcar que con el paso del tiempo, la evolución y la sobrepoblación el ser

humano ha ido contaminando los afluentes de agua casi desde su nacimiento, aumentando

así la escasez del agua de calidad, por ello el ser humano ha ido concienciándose sobre el

tema y actuando inmediatamente para controlar el problema, donde la ingeniería, las

ciencias afines y la tecnología han ido evolucionando y han encontrado soluciones a este

gran problema por medio de obras hidráulicas y sanitarias como son las plantas de

potabilización.

En el Ecuador y específicamente en la provincia de Tungurahua, en el cantón Píllaro el

abastecimiento y distribución de agua potable en la actualidad ha disminuido por varias

razones como son: el crecimiento de la población, deterioro de la planta de tratamiento de

agua potable ubicada en el sector de Santa Rita, por falta de mantenimiento, variación de

caudales por la época seca e invernal, entre otras, siendo el Gobierno Autónomo

Descentralizado (GAD) y Juntas Administradoras de Agua Potable las responsables de su

mantenimiento y operación. No obstante, no asignan los recursos técnicos, económicos y

administrativos necesarios, para mantenerla adecuadamente operativa quedando sectores del

cantón sin agua potable.

2

En este sentido, el presente estudio técnico plantea evaluar la planta de potabilización de

agua del cantón Píllaro y proponer acciones de mejoramiento.

La evaluación de la PTAP definirá el funcionamiento y comportamiento hidráulico -

sanitario de cada una de las unidades que la conforman.

1.2. OBJETIVOS

1.2.1. Objetivo general

Evaluar la operación de las distintas unidades de la planta de tratamiento de agua

potable del Cantón Píllaro.

1.2.2. Objetivos específicos

Identificar a través de ensayos de laboratorio y rediseño de la PTAP las falencias

hidráulicas – sanitarias.

Cuantificar la eficiencia de cada operación unitaria de la planta de tratamiento de agua.

Definir un nivel óptimo de operación de la planta de tratamiento con la ayuda de

ensayos de laboratorio.

Proponer variantes de mejora según los resultados obtenidos de la evaluación de las

diversas unidades de la planta de tratamiento.

Regularizar ambientalmente el proyecto conforme a las ordenanzas y acuerdos

ministeriales que rigen sobre la provincia de Tungurahua.

1.3. ALCANCE

El proyecto de estudio técnico tiene la finalidad de ejecutar la Evaluación y Propuesta de

Mejora de la Planta de Tratamiento de Agua Potable del cantón Píllaro a través de una

comparación entre levantamiento geométrico con un diseño hipotético, la tratabilidad del

agua, parámetros de diseño de la planta y, eficiencia de la misma mediante pruebas y

ensayos.

3

1.4. JUSTIFICACIÓN

La Constitución de la República del Ecuador garantiza el acceso al agua potable como un

derecho, por lo tanto, es un tema prioritario a nivel nacional razón por la que el estudio

técnico propuesto está enfocado al recurso hídrico, en Evaluar la Planta de Tratamiento de

Agua Potable (PTAP) del cantón Píllaro, para así dar constancia de que se entrega a los

habitantes agua apta para el consumo humano según lo especificado en la NORMA INEN

1108.

El cantón Píllaro, desde sus inicios ha sufrido problemas con el abastecimiento de agua

potable, por muchas variantes como el crecimiento poblacional o la falta de recursos del

Gobierno Autónomo Descentralizado Municipal y Juntas Administradoras de Agua Potable.

No obstante, la actual PTAP sirve a gran parte de los habitantes de Píllaro, existiendo un

segmento de la misma que no cuenta con servicio de agua potable.

En este sentido, se hace necesario evaluar el funcionamiento de dicha planta a fin de

identificar su nivel de operación y proponer al Departamento de Obras Públicas las acciones

requeridas para su optimización.

Dicha evaluación incluirá aspectos hidráulicos y sanitarios que permitan justamente llegar a

establecer las acciones señaladas en el párrafo anterior.

4

CAPITULO II

2. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

2.1 DEFINICIONES Y GLOSARIO

A continuación, se presenta un resumen de la terminología usada en el proyecto de estudio

técnico tomada principalmente de la Norma Ecuatoriana INEN 1108, INEN 2176 y del Plan

de Desarrollo y Ordenamiento Territorial del Cantón Santiago de Píllaro

(a) Agua potable.

Es el agua cuya características físicas, químicas, microbiológicas han sido tratadas a fin de

garantizar su aptitud para el consumo humano.

(b) Agua cruda.

Es el agua que se encuentra en la naturaleza y que no ha recibido ningún tratamiento para

modificar sus características: físicas, químicas o microbiológicas.

(c) Límite máximo permitido.

Representa un requisito de calidad del agua potable que fija dentro del ámbito del

conocimiento científico y tecnológico del momento un límite sobre el cual el agua deja de

ser apta para consumo humano. Para la verificación del cumplimiento, los resultados se

deben analizar con el mismo número de cifras significativas establecidas en los requisitos

de esta norma y aplicando las reglas para redondear números.

(d) Microorganismos patógenos.

Son los causantes potenciales de enfermedades para el ser humano.

(e) Subproductos de desinfección.

Productos que se generan al aplicar el desinfectante al agua, especialmente en presencia de

sustancias húmicas (materia orgánica del suelo).

(f) Cloro residual.

5

Cloro remanente en el agua luego de al menos 30 minutos de contacto.

(g) Sistema de abastecimiento de agua potable.

El sistema incluye las obras y trabajos auxiliares construidos para la captación, conducción,

tratamiento, almacenamiento y sistema de distribución.

(h) Sistema de distribución.

Comprende las obras y trabajos auxiliares construidos desde la salida de la planta hasta la

acometida domiciliaria.

(i) Muestra instantánea, puntual, individual.

Es la muestra tomada al azar (con relación al tiempo y/o lugar de un volumen de agua).

(j) Muestra compuesta.

Es la formada por dos o más muestras o sub-muestras, mezcladas en proporciones

conocidas, de la cual se puede obtener un resultado promedio de una característica

determinada. Las proporciones para la mezcla se basan en las mediciones del tiempo y el

flujo.

(k) Muestreo.

Es el proceso de tomar una porción, lo más representativa, de un volumen de agua para el

análisis de varias características definidas.

(l) Muestreador.

Es el equipo usado para obtener una muestra de agua, para el análisis de varias características

predefinidas.

(m)Déficit hídrico.

Las ocurrencias de fenómenos de origen natural provocan sequías en diferentes partes del

mundo y se conoce como déficit hídrico.

(n) PTAP.

Planta de Tratamiento de Agua Potable.

(o) GAD.

6

Gobierno Autónomo Descentralizado.

(p) INEN.

Servicio Ecuatoriano de Normalización.

(q) NTU.

Unidad de turbidez nefelometrías.

(r) WGS84.

World Geodetic System 84 Sistema Geodésico Mundial 1984.

(s) PD Y OT PÍLLARO.

Plan de Desarrollo y Ordenamiento Territorial del cantón Píllaro.

(t) msnm.

Metros sobre el nivel del mar.

2.2 PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE

Una planta de tratamiento de agua potable es una secuencia de operaciones o procesos

unitarios que trabaja en conjunto y concordancia, siendo seleccionada convenientemente

cada unidad de proceso de la que estará compuesta la planta, a partir de las características

del agua a tratar.

Para potabilizar el agua existen varios métodos, procesos y tecnologías, pero todos deben

cumplir con los mismos estándares como son:

Mezcla de barreras variadas con diferentes etapas dentro del proceso de

potabilización, para alcanzar mayor eficiencia.

Tratamiento integrado de varias unidades operacionales para producir la

purificación deseada.

Se debe determinar el tratamiento en base al objetito final que estará destinada el

agua que va a ser purificada. (Caballero, 2011)

http://www.abbreviationfinder.org/es/acronyms/ntu_nephelometric-turbidity-unit.html

7

2.2.1 Tipos de plantas de tratamiento de agua potable

Según (CEPIS/OPS, Manual II: Diseño de plantas de tecnologia Apropiada, 2006), las

plantas se pueden clasificar: De acuerdo con el tipo de proceso que conforman, en plantas

convencionales antiguas, en plantas convencionales con tecnología apropiada, en plantas de

filtración rápida y plantas de filtración lenta.

PTAP de tecnología convencional

Este tipo de planta, realiza el tratamiento al agua cruda bajo los siguientes procesos unitarios:

coagulación, floculación, sedimentación, filtración y desinfección.

PTAP de filtración rápida

Este tipo de planta, se denominan así debido a que sus filtros operan con velocidades entre

80 y 300 m3/m2*d, de acuerdo a las características de la calidad del agua, del medio filtrante

y recursos disponibles para operar.

Por el motivo de las altas velocidades con las que operan estos filtros, se colmatan en un

lapso de 40 a 50 horas en promedio. Por lo cual se necesita un retrolavado o lavado

ascensional de la unidad durante un lapso de 5 a 15 minutos (dependiendo del tipo de sistema

de lavado) para descolmatar el medio filtrante y volviendo el lecho filtrante a su estado

inicial.

PTAP de filtración directa

Este tipo de planta se utiliza en aguas con poca o escasa turbiedad o cuando la fuente de

abastecimiento es confiable, en caso de que la cuenca sea virgen o bien protegida, en la que

la turbiedad no supera de 10 a 20 NTU el 80% y no supera los 30 NTU en 90% del tiempo.

Los procesos unitarios considerados son: coagulación-decantación y filtración rápida. De

ser necesario se puede adicionar el proceso de floculación.

8

Tabla 1 Límites de calidad de agua para plantas de filtración directa

Alternativa Parámetros 90% del

tiempo

80% del

tiempo

Esporádicamente

Filtración

Directa

Descendente

Turbiedad (UNT) 25 -30 < 20 < 50

Color (UC) <25

NMP de coliformes

termotolerantes /100

mL

< 2500

Concentración de

algas (unidades/mL) < 200

Fuente: (CEPIS/OPS, Manual II: Diseño de plantas de tecnologia Apropiada, 2006)

La parte economía a considerar en este tipo de plantas, contempla un costo inicial en dos

procesos como la operación y mantenimiento de la planta, generando un ahorro de 40% a

50% de sustancias químicas, disminuyendo ampliamente el costo de los estudios

(CEPIS/OPS, Manual II: Diseño de plantas de tecnologia Apropiada, 2006).

PTAP de filtración Lenta

Este tipo de planta opera con tasas que normalmente varían entre 0,10 y 0,30 m/h, que son

tasas menores al promedio de las empleadas en filtros rápidos. Los filtros lentos simulan a

los procesos de tratamiento que se efectúan en la naturaleza en forma directa y espontánea.

Con el tren de procesos de los filtros lentos se pueden remover hasta 500 NTU, teniendo en

cuenta que el material coloidal no debe superar los 50 NTU.

2.2.2 Procesos de la PTAP convencional.

Esta tecnología se empezó a desarrollar en la década de 1970 y se ha ido perfeccionando

cada vez más. Las unidades son de alta tasa, ocupan una extensión que constituye el 25% ó

30% del área que ocupa un sistema convencional de la misma capacidad. La reducción del

área se debe al empleo de floculadores verticales que por su mayor profundidad ocupan

menos área que los horizontales y permiten optimizar el área de implantación de la PTAP.

9

Los procesos que contiene la planta convencional se definen a continuación:

2.2.2.1 Coagulación

La coagulación tiene como finalidad anular las cargas eléctricas de las partículas y

trasformar las impurezas que se encuentran en suspensiones finas o en estado coloidal y

algunas que están disueltas en partículas que puedan ser removidas por decantación y

filtración (Organización Panamericana de la Salud, 2006)

2.2.2.2 Floculación

El objetivo del floculador es proporcionar a la masa de agua coagulada una agitación lenta

aplicando velocidades decrecientes, para promover el crecimiento de los flocs y su

conservación (Organización Panamericana de la Salud, 2006).

2.2.2.3 Sedimentación

La sedimentación es el proceso por el cual el sedimento en movimiento se deposita. Un tipo

común de sedimentación ocurre cuando el material sólido, transportado por una corriente de

agua, se deposita en el fondo de un río, embalse, canal artificial, o dispositivo construido

especialmente para tal fin.

Los decantadores o sedimentadores son de placas inclinadas a 60°, de tal modo que el área

de decantación real es la suma de las proyecciones horizontales de todas las placas, lo que

equivale a la superficie del fondo del decantador convencional(Organización Panamericana

de la Salud, 2006).

Tabla 2 Tipo de Sedimentadores según su forma

Sentido de Flujo Ejemplo Rata de flujo

Sedimentadores

Horizontales

Desarenadores 200 – 420

15 – 30

Sedimentadores

Verticales

Manto de lodos 45 - 60

Inclinado Decantadores de

módulos

120 -180

Fuente: (Arboleda Valencia, 2000)

http://es.wikipedia.org/wiki/Sedimento

http://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo

http://es.wikipedia.org/wiki/Embalse

http://es.wikipedia.org/wiki/Canal_(v%C3%ADa_artificial_de_agua)

10

2.2.2.4 Filtración

Proceso físico químico de clarificación para remover materia sólida en suspensión y coloidal

a través del paso del agua en medios porosos. Es uno de los métodos más antiguos de

tratamiento, elimina turbiedad, bacterias, color, olor y sabor del agua (Organización

Panamericana de la Salud, 2006).

Los sistemas de Filtrado pueden ser clasificados de varias formas, teniendo en cuenta el tipo

de lecho filtrante, el sentido de flujo durante la filtración, la forma de cargar el agua sobre

el lecho filtrante y formas operacionales de control.

Tipo de filtración

Los filtros esencialmente constan de un tanque rectangular de concreto en el cual se coloca

material (arena, antracita) sobre un sistema de suelo falso.

El sistema consta de cuatro flujos básicamente:

Un flujo de entrada de agua sedimentada

Un flujo de salida del agua ya filtrada

Un flujo de entrada del agua de lavado del filtro para hacer la limpieza del medio

filtrante

Un flujo de desagüe del agua sucia proveniente del lavado de la unidad

Los filtros rápidos cualquiera que sea su medio filtrante, requieren de algún sistema de

control para regular la hidráulica del proceso.

La característica principal es que el nivel del agua en cada unidad de filtración varía desde

un valor mínimo, cuando el medio filtrante se encuentra limpio, hasta un valor máximo

cuando el filtro requiere ser lavado. (CEPIS/OPS, Manual II: Diseño de plantas de tecnologia

Apropiada, 2006)

Las plantas de filtración rápida completa están constituidas por procesos de coagulación,

floculación, sedimentación, filtración y desinfección.

Para la utilización de estos procesos se debe tener en cuenta las caracterizas del agua cruda

o el terreno en donde se implanta el proyecto. En la siguiente tabla, se indican los rangos de

calidad de agua aceptable, para el tratamiento con este tipo de filtros.

11

Tabla 3 Límites de calidad de agua aceptables para tratamiento mediante filtración

rápida.

Parámetros 90% del

tiempo

80% del

tiempo Esporádicamente

Turbiedad (UNT) < 1000 < 800 < 1500; si excede considerar

sedimentación.

Color (UC) <150 < 70 ----

NMP de coliformes

termotolerantes /100 mL

< 600 Si excede de 600 se debe

considerar pre desinfección.


Material filtrante

Los filtros pueden estar compuestos de material filtrante como antracitas, arena de manera

estratificada. Los filtros rápidos por lo general cuentan con una capa superior de antracita

como material filtrante con una altura de 0,40 m que tiene un tamaño efectivo de 0,9 mm

con un rango de 0,8 a 1,1 mm. Su coeficiente de uniformidad es menor a 1,65 (rango

aceptable de 1,3 a 1,7).

El lecho filtrante de antracita descansa sobre una arena sílice con una altura de 0,25 m. La

arena de filtro tiene un tamaño efectivo de 0,4 mm (rango recomendado de 0,45 a 0,55 mm)

Su coeficiente de uniformidad es menor que 1,65.

La siguiente tabla muestra los límites permisibles recomendados para lechos filtrantes.

Tabla 4 Límites permisibles para lechos filtrantes

Características Símbolo Arena Antracita

Espesor (cm) L 15 - 30 45 - 60

Tamaño Efectivo(mm) Te 0,50 - 0,60 0,80 - 1,10

Coeficiente de Uniformidad C.U. < 1,65 <1,5

Tamaño más grueso(mm) D90 1,41 2,0


12

Tasa de filtración

Para filtros de arena y antracita y de medios múltiples, la tasa irá de 180 m3/m2*día a 360

m3/m2*día. No obstante, la Norma (CPE INEN CO 10.7-602, 2013) recomienda para filtros

de tasa declinante de medios múltiples, tasas de 240 m3/m2*día a 600 m3/m2*día.

Lavado del filtro

El lavado debe hacerse cada vez que la pérdida de carga es igual a la presión estática sobre

el fondo del hecho, o la calidad del afluente desmejore. La mayoría de los problemas del

filtro se originan en un lavado deficiente incapaz de desprender la película que recubre los

granos del lecho.

2.2.2.5 Desinfección

Los procesos de coagulación, floculación, sedimentación y filtración remueven con mayor

o menor eficiencia, la mayoría de baterías y virus presentes en el agua. Desde este punto de

vista pueden ser considerados como procesos preparatorios para la desinfección pues

cumplen dos objetivos:

Disminuir la carga bacteriana del agua.

Hacen más eficientes los métodos de desinfección.

Debe considerarse que los microrganismos son partículas coloidales y que como tales

quedan sometidas a los mismos procesos de remoción que afectan a los otros coloides, es de

esperarse que al progresar el aglutinamiento de las partículas tanto las bacterias como los

virus queden incorporados dentro del floc y sedimentan con el mismo, cabe recalcar que los

lodos sedimentados contienen bacterias y virus por lo cual se debe realizar un manejo

cuidadoso de los mismos.

La desinfección del agua se refiere a la destrucción del organismo causante de enfermedades

o patógenas presentes en ella los principales son: bacterias, protozoarios, virus,

trematodos.

Las condiciones que debe tener un desinfectante ideal para ser usado en las plantas de

tratamiento son:

13

Capaz de destruir los organismos causantes de enfermedades

Realizar la labor de desinfección en tiempos y temperaturas adecuadas.

No debe cambiar las características como: sabor, olor y toxicidad.

Ser de fácil obtención, sencillo manejo y bajo costo.

La efectividad de un proceso de desafección se mide por el porcentaje de organismos

muertos dentro de un tiempo, de una temperatura y un pH prefijados.

La cloración es un proceso de desinfección que hasta el presente reúne las mayores ventajas:

es eficiente, fácil de aplicar, y deja un efecto residual que se puede medir por sistemas muy

simples y alcance para todos. De igual manera, como todo proceso, tiene sus desventajas

como las de ser un agente corrosivo y especialmente formar sub productos peligrosos para

la salud.

2.2.3 Parámetros de control del agua

COLOR

El color del agua dependerá tanto de las sustancias que se encuentren disueltas, como de las

partículas que se encuentren en suspensión.

Color Verdadero.-Es el color causado por materia suspendida a nivel coloidal, propia

del agua.

Color Aparente. - es el que incluye las partículas en suspensión (que a su vez generan

turbidez), el color aparente es entonces el de la muestra tal como se obtiene en el sistema

a estudiar (NOM-127-SSA1-1994, 2015).

TURBIDEZ

Depende de los materiales en suspensión en la columna de agua (como sedimentos,

microorganismos, jabón), que atenúan y absorben la luz incidente (NOM-127-SSA1-1994,

2015).

14

NITRATOS - NITRITOS

Nitrato y nitrito son compuestos solubles que contienen nitrógeno y oxígeno. En el ambiente

nitrito (NO2-) generalmente se convierte a nitrato (NO3

-), lo que significa que el nitrito ocurre

raramente en aguas subterráneas. El nitrato es esencial en el crecimiento de las plantas y está

presente en todos los vegetales y granos (Guillermo Goyenola, Versión 1.0 Junio – 2007).

COLIFORMES FECALES

Grupo de especies bacterianas que tienen ciertas características bioquímicas en común e

importancia relevante como indicadores de contaminación del agua y los alimentos (Celia

Castro, 2009).

SÓLIDOS DISUELTOS TOTALES

TDS es una medida de la materia menor de 2 micrones (2 millionésimas de un metro) que

no pueden ser removidos por un filtro tradicional. TDS es básicamente la suma de todos los

minerales, metales, y sales disueltas en el agua y es un buen indicador de la calidad del agua

(Universidad Estatal de Montana, 2012).

SÓLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES

Corresponde a la cantidad de material (sólidos) que es retenido después de realizar la

filtración de un volumen de agua. Es importante como indicador ya que su presencia

disminuye el paso de la luz a través de agua evitando su actividad fotosintética en las

corrientes, importante para la producción de oxígeno (Corporación Autónoma Regional de

Nariño, 2001- 2011).

DUREZA TOTAL

Es una característica química del agua que está determinada por el contenido de carbonatos,

bicarbonatos, cloruros, sulfatos y ocasionalmente nitratos de calcio y magnesio (Luis

Gabriel, 2008).

15

POTENCIAL HIDRÓGENO

El potencial de hidrógeno, pH, es el término que nos indica la concentración de iones

hidrógeno en una disolución. Se trata de una medida de la acidez de la disolución. Valor

que hace referencia a una escala numérica utilizada para medir la acidez (entre 0 y 7) o

alcalinidad (de 7 a 14) de una sustancia. El valor 7 indica una sustancia neutra. En las aguas

naturales este valor oscila entre 6,7 y 8,5.

2.3 ANTECEDENTES DE LA PTAP DEL CANTÓN PÍLLARO

La PTAP del cantón Píllaro se encuentra ubicada en el sector de Santa Rita la misma que

ocupa un área de 3.551 m2 con las siguientes coordenadas: “Sistema de Proyección

WGS84”.

Latitud: 9875585,00°

Longitud: 776661,00°

Altura de: 3,058 (m)

La PTAP fue construida por el consorcio Ing. Patricio Ordoñez – NOBELCONS. La obra

inició su construcción en el año 2003 y finalizó en el 2004, año que inicia su operación y

funcionamiento. La planta fue diseñada para un período de 20 años, con un caudal de

diseño de 75 l/s, de los cuales han transcurrido 13 años

Como punto de partida, se solicitó al GAD municipal del Cantón de Píllaro, la entrega de

información técnica disponible sobre los diseños de la PTAP, la misma que, aunque se la

solicitó oficialmente, no fue proporcionada. En este caso, el trabajo de campo es el que

sirvió para contar con la información requerida.

Las siguientes ilustraciones muestran los diferentes elementos que forman parte de la

planta en estudio.

16

Ilustración 1 PTAP - Cantón Píllaro

Fuente: (Arias Huder y Quishpe Byron, 2016)

La fase preliminar del trabajo de campo fue realizada mediante inspección visual. Para

el efecto se utilizó el formato que se indica en Manual de Evaluación CEPIS/OPS “Check

List” ver Anexo N° 1.

17

Ilustración 2 Esquema de la PTAP - Cantón Píllaro

Elaborado: (Arias Huder y Quishpe Byron, 2016)

CÁMARA DE FLOCULACIÓN 2

CÁMARA DE SEDIMENTACIÓN1

SALIDA A LOS TANQUES

DE ALMACENAMIENTO

MEZCLA RÁPIDA

CÁMARA DE FLOCULACIÓN 1

CÁMARA DE SEDIMENTACIÓN1

CÁ

MA

RA

DE

CO

NT

AC

TO

TA

NQ

UE

S D

E F

ILT

RA

CIÓ

N

TANQUE SEDIMENTADOR

TANQUE FLOCULADOR

CA

NA

L D

E R

EC

OL

EC

CIÓ

N CUARTO DE CLORO - GAS

BODEGA

CUARTO DE DOSIFICACIÓN

CÁMARA DE LLEGADA

ESC. 1:100PLANTA DE TRATAMEINTO DE AGUA POTABLE CANTÓN PILLARO

18

2.3.1 Fuente de abastecimiento

La PTAP del cantón Píllaro se abastece de agua cruda que tiene sus orígenes en el río

Yanayacu el mismo que es alimentado de las aguas provenientes del Parque Nacional

Llanganates.

En un tramo del río se encuentra una captación de agua para varios usos, como el riego,

la cual fue construida y puesta en operaciones el año 2000 por la Junta de Agua del Cantón

Píllaro. La mayoría de esta conducción se la realiza por medio de un túnel hasta llegar a

una bifurcación en canal abierto, donde se reparten los canales de riego para el sector

norte y sur del cantón. En el sitio de bifurcación se encuentra ubicada la captación del

agua para la PTAP, la cual se la realiza por medio de una rejilla lateral sumergida. La

obra de captación fue diseñada para captar 75 l/s,

El siguiente mapa muestra el trazado del sistema de agua cruda hasta llegar a la PTAP y

luego de su tratamiento hasta los tanques de almacenamiento.

Ilustración 3 Mapa del origen del agua que procesa la PTAP - Cantón Píllaro


2.3.2 Instalaciones

La planta de tratamiento está implantada en un área de aproximadamente 3.551,00 m2,

compuesta por un cuarto de operaciones, dividido en 2 áreas: un área en la que se

encuentran los dosificadores de productos químicos y otra área destinada para bodega y

otros. Adicionalmente existe un área destinada a las distintas unidades de la PTAP y un

19

cuarto de dosificado de cloro gas y las respectivas bombas dosificadoras.

La PTAP no cuenta con un laboratorio propio para un adecuado monitoreo, dosificación

y análisis de agua. Se visualiza un área destinada para parqueaderos, y una caseta de

guardianía. La siguiente tabla da cuenta de los componentes de la PTAP.

Tabla 5 Componentes de la PTAP - Cantón Píllaro

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE - CANTÓN PÍLLARO

N° Componentes

1 Captación sumergida - rejilla lateral sumergida (sector de San Andrés y Poaló)

2 Cárcamo Rompe presiones

3 Canal de mezcla Rápida

4 Dosificador de Sulfato de aluminio

5 Cámaras de Floculación de flujo vertical

6 Cámaras de sedimentación de flujo ascendente

7 Canales de recolección

8 Cámaras de filtración de flujo descendente

9 Cámara de contacto

10 Dosificador de Cloro gas

11 Tanques de almacenamiento en hormigón armado.(Sector de Rocafuerte)


La siguiente ilustración muestra la implantación de los diferentes elementos que forman

parte de la PTAP.

20

Ilustración 4 Esquema de la PTAP - Cantón Píllaro


CÁM

ARA

1

CÁM

ARA

2

CÁM

ARA

1

CÁM

ARA

2

CÁMARA DE CONTACTO

TANQUES DE

FILTRACIÓN

TANQUE

SEDIMENTADOR TANQUE

FLOCULADOR

CANAL DE RECOLECCIÓN

CUARTO DE CLORO - GAS

BODEGACUARTO DE

DOSIFICACIÓN

CÁMARA DE

LLEGADA

CASETA DE

GUARDIANIA

ENTRADA

PARQUEADEROS

ESC. 1:100PLANTA DE TRATAMEINTO DE AGUA POTABLE CANTÓN PILLARO

CERRAMIENTO

2

34

5

6

7

8

9

10

CAPTACIÓN SUMERGIDA

1

21

2.4 ESQUEMA DE TRATAMIENTO PTAP PILLARO

El sistema de tratamiento está constituido de los siguientes elementos:

Canal de mezcla rápida (Coagulación).

Tanques de floculación.

Tanques de sedimentación.

Tanques de filtración.

Cámara de contacto (inyección de cloro gas).

Tanques de Almacenamiento.

2.5 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA PLANTA

2.5.1 Captación

La obra civil del canal abierto de riego está compuesta por una estructura rectangular de

hormigón armado, localizada en la cabecera de la parroquia Poaló en una zona alejada

de la población, con un camino de acceso en buen estado, cabe reconocer que

previamente al canal de riego el agua se transporta por medio de un túnel de hormigón

armado.

La captación se la hace mediante una rejilla lateral sumergida ubicada al costado del

canal, aguas arriba de la derivación. Está construida con 8 varillas de acero de 20 mm de

diámetro.

Complementariamente, en la captación de toma lateral se encuentra ubicada una válvula

de compuerta que regula el caudal que ingresa a través de tubería de PVC de 400 mm de

diámetro la cual va desde la captación hasta la PTAP.

La siguiente ilustración muestra la estructura de derivación y la captación.

Ilustración 5 Captación de la PTAP - Cantón Píllaro


22

2.5.2 Cámara de llegada

Es una pequeña estructura construida en hormigón armado, que su principal función es

disipar la energía por medio de una pantalla de hormigón armado que se encuentra en el

centro de la cámara. Cabe recalcar que antes de la llegada a la cámara existe una válvula

de compuerta de 16” en acero, la cual cumple la función de regular el caudal que ingresa

a la PTAP.

El agua después de la cámara de llegada es trasportada a un canal de mezcla rápida por

medio de un vertedero rectangular de pared delgada.

Las siguientes ilustraciones muestran el tanque en mención:

Ilustración 6 Cárcamo rompe presiones


Ilustración 7 Válvula de regulación de caudal de ingreso a la PTAP


23

2.5.3 Zona de mezcla rápida

La zona de mezcla rápida se encuentra ubicada en una edificación, la misma que se

divide en dos áreas:

En la primera se encuentran los agitadores del coagulante y bodega.

En la segunda se encuentra el canal de mezcla rápida.

Previamente a este proceso el agua ingresa por un vertedero rectangular en el cual se

produce el resalto hidráulico (mezcla rápida), es decir el canal es un mezclador

hidráulico.

Posterior a este proceso el agua es transportada por el canal hacia las unidades

floculadoras para que se realice el proceso de mezcla lenta.

Los agitadores encargados de la mezcla y preparación de la solución del coagulante

tienen las siguientes características.

Tabla 6 Equipo agitador de sulfato de aluminio

AGITADOR DE SULFATO DE ALUMINIO

EQUIPO: Agitador eléctrico de motor

MARCA: CARPANELLI MODELO: HH71C4

SERIE: 2704 POTENCIA: 0,5hp - 0,37 Kw

FRECUENCIA: 60 Hz VOLTAJE: 200 V

rpm: 1690 ---- ----


24

El proceso de mezclado del coagulante (sulfato de aluminio) se realiza en tanques de 120

litros, para posteriormente ser difundido por una tubería de PVC de ½” con agujeros

separados cada 20 cm. En la actualidad no se encuentra en funcionamiento.

En las siguientes fotografías se muestran la edificación y las áreas en las que se realiza

la mezcla rápida.

Ilustración 8 Área de mezcla rápida


Ilustración 9 Canal de Mezcla rápida


Tubería difusora

de coagulante.

Vertedero

25

2.5.3.1. Caudal de aforo

No obstante lo señalado, el trabajo de campo incluyó la medición del caudal que ingresa

actualmente a la PTAP. Para el efecto se utilizó el vertedero de pared delgada ubicado

al ingreso del canal de mezcla rápida.

Las mediciones se distribuyeron en 5 meses con lecturas mensuales . Los resultados

obtenidos fueron:

Tabla 7 Cargas hidráulicas sobre el vertedero rectangular (canal mezcla rápida)

LECTURAS

ALTURAS DEL VERTEDERO

DIA 1 DIA 2 DIA 3 DIA 4 DIA 5

21/11/2016 15/12/2016 19/01/2017 23/03/2017 19/04/2017

HORA H (m) H (m) H (m) H (m) H (m)

8H00 0,14 0,13 0,13 0,13 0,12

10H00 0,13 0,14 0,12 0,14 0,13

14H00 0,12 0,13 0,13 0,12 0,14

PROMEDIO 0,130 0,133 0,127 0,130 0,130


Para calcular el caudal se utilizó la siguiente ecuación empírica (Manual de Mecánica de

Fluidos, Ing. Silva Milton):

𝑸 = 𝑪𝒅 ∗ 𝟐

𝟑∗ √𝟐 ∗ 𝒈 ∗ 𝑳 ∗ 𝑯𝟑/𝟐

Donde:

Q : Caudal (m3/s)

Cd : Coeficiente de descarga

g : gravedad (9.81m/s2)

L: longitud del vertedero

H: altura del agua sobre el vertedero

Por la geometría del vertedero utilizado, se lo clasifica como vertedero rectangular con

contracciones, cuya ecuación del coeficiente de descarga es:

26

𝐶𝑑 = 0,616 ∗ (1 − 0,1 ∗𝐻

𝑏)

Cálculo Típico:

H promedio total = 0,130m

Longitud del vertedero (b) = 1,0 m

𝐶𝑑 = 0,616 ∗ (1 − 0,1 ∗0,13

1,0)

𝑪𝒅 = 𝟎, 𝟔𝟎𝟕𝟗𝟗𝟗

𝑄 = 0,60799 ∗ 2

3∗ √2 ∗ 9,81 ∗ 1,0 ∗ 0,133/2

𝑸 = 𝟎, 𝟎𝟖𝟒 𝒎𝟑 / s

Siguiendo el mismo procedimiento se calcularon los caudales para los demás días. Los

resultados se resumen en la siguiente tabla:

Tabla 8 Resultados de Aforos

Lecturas H Promedio Cd Q caudal Q caudal

N° (m) m3/s l/s

DIA 1 0,130 0,60799 0,084 84,15

DIA2 0,133 0,60779 0,087 87,38

DIA 3 0,127 0,60820 0,081 80,96

DIA 4 0,130 0,60799 0,084 84,15

DIA 5 0,130 0,60799 0,084 84,15

PROMEDIO 0,130 0,60799 0,0842 84,16


27

Gráfico 1 Curva caudal vs día


En base a la tabla 11 y grafico 1 se establece el caudal promedio que ingresa a la PTAP

es de 84,16 L/s.

2.5.4 Tanques de floculación

Luego de la mezcla rápida el agua es repartida, por medio de un canal en forma de “L”,

a los dos tanques de floculación. Su ingreso es regulado por medio de compuertas en

guillotina, operadas manualmente.

Los floculadores son de pantalla de flujo vertical; es decir, el agua fluye de arriba hacia

abajo, lo que permite la mezcla lenta que asegura el choque de las partículas, con el fin

de que se aglutinen y formen partículas más grandes y pesadas.

La unidad está compuesta de la siguiente manera:

Estructura de hormigón armado.

Nueve placas verticales de hormigón armado.

Diez placas verticales de fibra de vidrio.

Soportes de fibra de vidrío de las placas floculantes.

84,15

87,38

80,96

84,15 84,15

80,00

82,00

84,00

86,00

88,00

90,00

0 1 2 3 4 5

(Q)

l/

s

DIAS

CAUDAL DE ENTRADA A LA PTAP

84,16l/s

28

Dos tuberías de PVC de 6” de diámetro que sirven para la recolección de lodos.

Se ubican en la parte inferior del tanque.

La separación entre las placas es de 80 cm. Sus placas internas (hormigón) se intercalan

cada 80 cm.

Al final de la segunda cámara de floculación se encuentra un canal rectangular que lleva

el agua floculada hacia los tanques de sedimentación.

La siguiente fotografía muestra la unidad de Floculación.

Ilustración 10 Unidad de Floculación y Válvulas de purga de cada cámara


2.5.5 Tanques de sedimentación

La estructura de sedimentación es de flujo ascendente y está constituida por dos tanques

de sedimentación. Las paredes de la tolva son inclinadas 60°, con lo que se logra

sedimentar las partículas y evacuarlas del tanque por medio de tuberías en el fondo de

PVC de 6” de diámetro.. Las partículas removidas (lodos) son evacuados hacia un pozo

de desagüe que tiene como descarga, una quebrada aledaña.

La unidad dispone además de:

Módulos de sedimentación rápida (SEDITUBOS) de ABS.

Tuberías recolectoras llamadas flautas de agua tratada.

29

Tuberías recolectoras de lodos (fondo de los tanques).

A una altura de 0,8 m del borde de las cámaras se encuentran los módulos de

sedimentación rápida (SEDITUBOS) de ABS (Acrilo Butadieno Stireno), que ayudan a

la sedimentación de las partículas.

En la parte superior del tanque existen 9 tuberías recolectoras de agua tratada en cada

una de las cámaras, las cuales son de tipo flauta de diámetro ф = 160 mm de acero, con

perforaciones cada 20cm.

El agua tratada que es recolectada por las tuberías antes señaladas es transportada hacia

un canal de recolección ubicado en el centro de las dos cámaras el que a su vez se une a

un canal ubicado en la parte inferior de la unidad de sedimentación, para posteriormente

transportar el agua hacia las unidades de filtración.

En la siguiente fotografía se puede observar la unidad de sedimentación:

Ilustración 11 Unidad de Sedimentación


2.5.6 Tanques de filtración

El efluente de los sedimentadores es receptado en un canal central que lo lleva hasta las

5 unidades de filtración de tasa declinante y de flujo descendente en los que se

30

encuentran lechos de material filtrante constituido de antracita, arena sílice. El agua

tratada en la unidad es recolectada a través de un falso fondo.

Ilustración 12 Sistema de filtración de tasa declinante


Los filtros son lavados periódicamente cada 4 horas, con lo que se retira las partículas

adheridas al material filtrante.



Arena de Sílice para lechos filtrantes, espesor de 0,25m.

Antracita para lechos filtrantes, espesor de 0,4 m.

Tuberías recolectoras de agua tratada, de 200 mm PVC.

Tuberías recolectoras de lodos, de 6” PVC.

Válvula de compuerta para controlar el agua tratada.

Válvula de compuerta para controlar el agua de lodos.

El ingreso del agua a los tanques se lo realiza por medio de 5 tuberías de PVC de 150

mm de diámetro, controladas con válvulas de compuerta. En la parte inferior de los

tanques se encuentran 5 tuberías de PVC de 6” de diámetro que recolectar el agua tratada.

El paso de agua se controla por medio de válvulas de compuerta. Las válvulas sirven

además para realizar el mantenimiento de los filtros y a su vez realizar el proceso de retro

lavado (proceso manual).

31

En las siguientes fotografías se muestra la unidad de filtración:

Ilustración 13 Tanques de filtración


La imagen muestra los 5 filtros descendentes.

Ilustración 14 Válvulas de control (cámaras de filtración)


Las válvulas de compuerta tienen sirven para realizar el retro lavado de las cámaras de

filtración y desagüe de lodos, a la vez permiten el ingreso y salida del agua de los filtros.

Color rojo: desagüe (purgas).

Color celeste: ingreso de caudal tratado de la unidad de sedimentación

32

2.5.7 Tanque de desinfección

La unidad está conformada por dos partes: una es el cuarto de máquinas donde se

almacena el cloro-gas y se encuentran instaladas las bombas que lo inyectan al agua

tratada. La segunda, es la cámara de contacto donde se inyecta el cloro, previo a su

almacenamiento y entrega a la población.



Tubería de salida de agua tratada, de 250mm de PVC.

Válvula de compuerta para agua tratada.

Tanques presurizados de cloro gas de 68kg de capacidad.

Dos bombas dosificadoras con las siguientes características.

Tabla 9 Bombas de dosificación de cloro - gas

BOMBAS DOSIFICADORAS

EQUIPO: 2 Bombas

MARCA: A.O.SMITH MODELO: C48C06A06

SERIE: 16711FM POTENCIA: 1 HP

FRECUENCIA: 60 Hz VOLTAJE: 115/230 V

Amb : 40°C rpm: 3450


Sistema de tuberías de PVC de ½”, los cuales sirven para la inyección del cloro-

gas en la cámara de contacto.

33

La cámara de contacto se encuentra conformada por dos compartimientos rectangulares.

Al primer tramo llega el agua tratada desde las cámaras de filtración por medio de 5

tuberías de PVC de diámetros de 250 mm, las cuales son controladas con válvulas de

compuerta de que sirven para controlar el caudal que ingresa en la unidad, posee un

pequeño vertedero en de 0,80 m de longitud cuya función es producir un resalto

hidráulico en donde se inyecta el cloro-gas y se produzca una mezcla óptima. En la parte

inferior, del segundo tramo, se encuentra una tubería de acero de diámetro 8”, la cual

transporta el agua hacia los tanques de almacenamiento ubicados en el sector de

Rocafuerte en la parroquia de Poalo. Todo este proceso se realiza a gravedad por la

topografía de la Ciudad.

En las siguientes fotografías se muestra la Unidad de desinfección:

Ilustración 15 Unidad de Desinfección


34

Ilustración 16 Cámara de contacto

Fuente: (Arias Huder y Quishpe Byron,

2016)

Fuente: (Arias Huder y Quishpe Byron,

2016)

2.5.8 Tanques de almacenamiento

En el sector de Rocafuerte se encuentran ubicados 4 tanques de almacenamiento

circulares enterrados, construidos en estructura de hormigón amado. La unidad de

almacenamiento cuenta con:

Cerramiento de ladrillo y malla.

Caseta de guardianía.

Tanques de almacenamiento.

Válvulas de compuerta.

Tuberías de distribución a la población: Asbesto cemento 250 mm y de PVC 200

mm.

A los tanques se los ha denominado como: N°1, N°2, N°3 N°4.

Sus características son:

Ilustración 17 Cuarto de máquinas

35

Tabla 10 Características tanques de almacenamiento

TANQUE N°1 TANQUE N°2 TANQUE N°3 TANQUE N°4

Material

Hormigón

Armado,

soterrado

Hormigón

Armado,

soterrado

Hormigón

Armado,

soterrado

Hormigón

Armado,

soterrado

Geometría Circular, con

cúpula

Circular con

cúpula

Circular con

cúpula

Circular con

tapa

Dimensiones

Diám. = 10,0 m

Altura = 4,0 m

Diám. = 12,0 m

Altura = 4,5 m

Diám. = 13,5 m

Altura = 4,5 m

Diám. = 15,5 m

Altura = 5,0 m

Volumen 315,0 m3 500,0 m3 650,0 m3 900,0 m3


La capacidad de almacenamiento total es aproximadamente de 2365 m3 de agua.

Ilustración 18 Unidad de almacenamiento y/ Esquemas de los Tanques


36


2.6 DESCRIPCIÓN TEÓRICA DE LAS PRUEBAS REALIZADAS EN LAS

UNIDADES DE LA PTAP

2.6.1 Trazadores

Este capítulo tiene por objetivo describir teóricamente las pruebas a ejecutarse para

evaluar los procesos hidráulicos integrales de las unidades de la PTAP.

Según: (Jorge Arboleda, 2000):

Se basa toda la teoría de este capítulo mismo que detallan los diversos procedimientos

que nos permiten determinar:

Si la solución teórica adoptada es compatible con los recursos existentes.

Las características de los procesos y estimar aquellos factores que se acercan o

discrepen de los valores establecidos como normales.

Los problemas existentes y su posible origen.

La eficiencia y capacidad operacional de los procesos.

Para ello se debe establecer o determinar:

Las normas y valores que sirvan como grado o base de comparación.

Los procedimientos a seguirse en cada caso.

A continuación, se presenta la metodología utilizada para evaluar los procesos y

principales características de la PTAP.

ENTRADA BODEGA

CERRAMIENTO

Cámara de

Llegada

TANQUE N° 3 TANQUE N° 4

Vol = 315,0 m3

Vol = 900,0 m3

TANQUE N° 1TANQUE N° 2

Vol = 650,0 m3

Vol = 500,0 m3

37

2.6.1.1. Prueba de trazadores

Las pruebas de trazadores son de gran utilidad para conocer el comportamiento

hidráulico de los mezcladores, floculadores, sedimentadores y conductos conectivos de

cada unidad. Se basan en el estudio de reactores, ciencia desarrollada por ingenieros

químicos para estudiar la eficiencia de los procesos industriales.

El objeto de las pruebas de los trazadores, es el determinar:

Tiempo de retención real.

Proporción de flujo pistón y flujo mezclado.

Cortocircuitos.

Zonas muertas existentes en floculadores y sedimentadores.

Para esto se agrega al flujo sustancias llamadas trazadoras, las cuales se inyectan en el

afluente del tanque que se requiere analizar, en concentración conocida y determinado a

la salida del mismo la forma como dicha concentración se distribuye a través del tiempo.

Durante el proceso deben tomarse las siguientes precauciones:

a. Procurar uniformidad en la aplicación cuando la prueba es continua.

b. Controlar la dosis por peso o volumen dosificado.

c. Anotar, de hora en hora, la temperatura y la turbiedad del agua cruda desde las

24 horas anteriores a la iniciación del ensayo y durante el transcurso del mismo.

2.6.1.2. Sustancias trazadoras

Las sustancias trazadoras pueden ser:

a. Colorantes como fluoreceina y rodamina.

b. Iones como cloruros, fluoruros y nitratos.

c. Elementos radioactivos como isótopos.

d. Ácidos: clorhídrico, benzoico.

e. Otras sustancias químicas: alizarim, sapirol, naptol.

El uso de cloruros o fluoruros es más sencillo que el de radioisótopos y las pruebas

pueden realizarse sin mucho problema de equipo. El uso de radioisótopos, a pesar de ser

38

un sistema bastante sofisticado, tiene grandes ventajas como las señaladas a

continuación:

a. Es mucho más preciso ya que los detectores de radiación, son más sensibles.

b. La determinación de los trazadores puede hacerse en forma continua, sin

necesidad de coger muestras.

c. Puede efectuarse aun en los casos en que no se tiene acceso al interior del

sistema pues la radiación puede ser medida a través de determinado tipo de

materiales.

d. Se adapta mejor a las investigaciones.

Una de las grandes desventajas de este sistema es que requiere utilizar equipo y personal

especializados.

Antes de elegir el tipo de trazador a utilizar (ya sea fluoruros o cloruros), se debe verificar

la concentración de estas sustancias en el agua cruda y seleccionar aquellas que se

presenten en concentraciones constantes o muy bajas.

Es conveniente además escoger como trazador aquella sustancia que no reaccione en

gran cantidad con los compuestos que existen en el agua, y que por tanto la concentración

total que se determine a la salida, sea sensiblemente igual a la que se aplique a la entrada.

Esta es la razón por la cual los iones como el cloro son malos trazadores. Por supuesto,

en casi todos los casos, hay que esperar que se pierda algo de trazador.

Para nuestro estudio la sustancia trazadora utilizada fue el cloruro de sodio.

2.6.1.3. Procedimiento

La adición del trazador puede hacerse de dos maneras distintas: en forma instantánea y

en forma continua.

En el primer caso se aplica una concentración Co a la entrada del floculador o

sedimentador en un tiempo muy corto, inferior a 1/30 del tiempo teórico de retención

(to) y en un punto tal que se mezcle instantáneamente con la masa de agua que se piensa

analizar.

39

En el segundo caso se aplica la concentración Co continuamente, por un tiempo no menor

a tres veces el período de retención nominal y luego se interrumpe bruscamente la

dosificación.

La forma continua tiene la ventaja de permitir establecer comparaciones entre las curvas

que se presentan en la entrada del trazador (cuando se inicia la dosificación) y al final

(cuando se paraliza la misma). Además, se obtiene una concentración de equilibrio.

La dosis instantánea se usa preferentemente cuando se utilizan cloruros y la dosis

continua cuando se utilizan fluoruros.

En la dosis instantánea la concentración Co que se escoja debe ser tal que se pueda

determinar con facilidad en el agua.

Mediante la fórmula que se indica a continuación, se puede obtener la cantidad de

cloruro de sodio:

𝑃 =𝑉 𝑥 𝐾 𝑥 𝐶𝑜

1000 𝑥 𝐼

Donde:

P = cantidad de cloruro de sodio a aplicarse.

V = volumen total en el que se dispersa en trazador

K = constante de corrección a cloruros

Co = incremento en la concentración

I = grado de pureza del trazador

2.6.1.4.Análisis de datos

Análisis de la curva de tendencia de concentración del trazador

Según (CEPIS/OPS, Manual III: Evalaución de Plantas de Tecnología Apropiada, 2006)

se indica que ha sido práctica común establecer la eficiencia hidráulica de un floculador

y sedimentador, analizando la tendencia de la curva de concentración del trazador y

relacionando sus diferentes parámetros con condiciones de flujo.

40

Al aplicar trazadores a un floculador, sedimentador y analizar las muestras de agua

tomadas a la salida, se obtiene una serie de valores de concentración que aumenta con el

tiempo hasta llegar a un máximo y luego disminuye progresivamente, originando una

curva que se observa en los análisis posteriores de cada unidad.

Los principales parámetros de análisis son:

ti = Tiempo inicial desde que se aplica el trazador hasta que aparece en el efluente.

t10 = Tiempo correspondiente al paso del 10% de la cantidad total del trazador.

tp = Tiempo modal, correspondiente a la presentación de la máxima concentración.

tm = Tiempo mediano, correspondiente al paso del 50% de la cantidad total del

trazador.

to = Tiempo medio de retención o tiempo teórico de retención = V/Q

t90 = Tiempo correspondiente al paso del 90% de la cantidad total del trazador.

tf = Tiempo que transcurre hasta que atraviesa la totalidad del trazador el

floculador, sedimentador.

Co = Concentración inicial.

Cp = Concentración máxima a la salida.

Se pueden utilizar los siguientes criterios para analizar los resultados obtenidos de la

prueba de trazadores:

a. Cortocircuitos hidráulicos grandes. Es igual a 1 para flujo de pistón y 0 el flujo

mezclado. Si el valor de la reacción es < 0,3 puede significar que existe paso

directo del trazador entre la entrada y la salida (cortocircuitos).

ti / to

b. Si la relación es menor que la unidad (1), existen cortocircuitos hidráulicos. Si

es mayor hay errores experimentales o existen zonas en donde el trazador ha

quedado retenido durante cierto tiempo (espacios muertos), y luego ha ido

saliendo lentamente, con lo que la rama descendente de la curva presente una

41

forma alargada que desplaza el centroide del área y aumenta el valor de tm,

haciendo que tm > to.

tm / to

c. Indica la relación de flujo pistón y flujo mezclado. Cuando es igual a 1, existe

únicamente flujo pistón y si es igual a 0 flujo mezclado, cuando la relación tp

/ to se aproxima a 1 y ti / to > 0,5 se puede concluir que existe predominio de

flujo pistón y cuando se aproxima a 0, existe predominio de flujo mezclado.

tp / to

d. Está relacionado en general con la difusión debida a corrientes de inercia

(turbulencia). Es igual al cociente (Δto/to) (razón de tiempo de inyección) para

el flujo estable ideal y aproximadamente del orden de 0,7 flujo mezclado.

tc / to

e. Está relacionado con las corrientes de inercia turbulentas y de recirculación

grande. Es igual al cociente (Δto/to) para el flujo estable ideal y del orden de

2,3 para el flujo mezclado ideal.

tb / to

f. Indica la relación de flujo pistón y flujo mezclado. Cuando es igual a 1, existe

únicamente flujo pistón y si es igual a 0 flujo mezclado, cuando la relación tp

/ to se aproxima a 1 y ti / to > 0,5 se puede concluir que existe predominio de

flujo pistón y cuando y cuando se aproxima a 0, existe predominio de flujo

mezclado.

𝑒 =(𝑡𝑓 − 𝑡𝑝) − (𝑡𝑝 − 𝑡𝑖)

𝑡𝑜

g. Índice de Morril.- el autor encontró que el acumular los datos sobre cantidad

de trazador que pasa, expresado en porcentaje y dibujados en papel

doblemente logarítmico, en el cual se grafica el tiempo en el eje de las

coordenadas y el porcentaje de trazador en las abscisas.

42

El segundo comprendido entre el 10% y el 90 % es el más regular y por eso Morril

sugirió que la relación entre uno y otro se tomara como índice de depresión.

Í𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑀𝑜𝑟𝑟𝑖𝑙 =𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑒𝑛 𝑞𝑢𝑒 𝑝𝑎𝑠𝑎 𝑒𝑙 90%

𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝑝𝑎𝑠𝑎 𝑒𝑙 10%

Si todo el flujo fuera pistón, la curva seria curva horizontal y el índice de Morril seria 1,

pues todo el trazador saldría en el tiempo t= to y no saldría antes. En cambio, a medida

que hay más proporción de flujo mezclado, aumenta el crecimiento de la curva con

respecto a la horizontal pues hay una distribución más amplia del tiempo de retención.

h. El estudio de la totalidad de la curva puede suministrar una información más

completa que la de las tendencias centrales.

Generalmente, el solo hecho de observar la forma que toma la curva de trazadores, da

una primera indicación del comportamiento hidráulico del floculador, sedimentador que

se estudia.

Algunos autores consideran que se puede tomar el punto de inflexión I1, cuando la curva

cambia de cóncava a convexa. De aquí en adelante el flujo debe considerarse como no

de pistón. Entre dicho punto y el punto de inflexión I2, en la rama descendente, flujo es

dual (pistón y mezclado). A partir del segundo punto de inflexión el flujo tiene un

carácter predominante mixto.

Modelo simplificado de la teoría de Wolf – Resnick

Con el modelo Wolf – Resnick, los datos que se van a calcular son los siguientes:

P = fracción de flujo de pistón de la parte efectiva del caudal mezclado.

l – P = fracción de mezcla perfecta de la parte efectiva del caudal no mezclado.

m = espacio muerto (fracción del espacio muerto del volumen del tanque).

l – m = porción efectiva del volumen del taque.

43

Que mediante las expresiones descritas por este autor (1963) y reacomodando los

términos, Rebhun y Argaman (1965) llegaron a la siguiente ecuación práctica:

1 − 𝐹(𝑡) = 𝑒−

1(1−𝑝)(1−𝑚)

(1

𝑡𝑜−𝑝 (1−𝑚))

Sacando logaritmos se tiene:

log(1 − 𝑓(𝑡)) =0.43429

(1 − 𝑝)(1 − 𝑚)(

1

𝑡𝑜− 𝑝 (1 − 𝑚))

Que corresponde a la ecuación de una línea recta.

Haciendo Ɵ = p (1 – m)

Tenemos que 𝑝 =Ɵ 𝑡𝑔𝛼

0.43429+ Ɵ 𝑡𝑔𝛼

Y 𝑚 = 1 − Ɵ

𝑝

Dichos valores se obtienen del gráfico en papel semilogarítmico en el cual se colocan

los que corresponde a 100 – F (t) en las abscisas (escala logarítmica) y la relación t/to en

las ordenadas (escala aritmética). En dicho grafico cuando la curva pasa por el origen, el

flujo es todo mezclado y cuando es igual a 90° para t/to= 1, el flujo es todo pistón. En la

práctica, sin embargo, α forma un ángulo menor a 90°, manteniéndose la condición de

que cuanto mayor sea el ángulo, mayor será la proporción de flujo pistón en el floculador,

sedimentador.

Limitaciones de las pruebas de trazadores

Las pruebas de trazadores son muy útiles para conocer cómo se desplazan las diferentes

masas de agua dentro de los floculadores y sedimentadores, pero los datos obtenidos se

refieren solamente al momento en que se hace la prueba, que no necesariamente

representa el comportamiento promedio.

44

Por otra parte, tampoco dicen nada sobre la eficiencia en la desestabilización o remoción

de partículas, pues estos procesos dependen no solo de las características hidráulicas de

los floculadores, sedimentadores sino también de las químicas.

Puede por eso presentarse el caso de que un floculador, sedimentador con un mal

comportamiento hidráulico (flujo pistón menor de 60%) que produzca remoción mayor

de partículas, que otro con un buen funcionamiento hidráulico, pero con partículas que

tienen velocidades de sedimentación menores.

Es importante recalcar que este tipo de análisis no determina tampoco las trayectorias de

las partículas, de flujo, o de como este se distribuye en el floculador, sedimentador,

indicando el tiempo de permanencia, pero no su trayectoria (Jorge Arboleda, 2000).

2.6.2 Control del proceso de filtración

Para poder estudiar el proceso de filtración en una planta de tratamiento es necesario:

Analizar las condiciones en que el filtro se desarrolla, en especial los datos

suministrados por los equipos de control, así como el estado que se encuentra el

medio granular que se usa.

1. Precisión de instrumentos de control de filtración:

Medidor de caudal de filtración.

Velocidades de filtración.

2. Control de Lavado

Controlador de caudal de lavado.

Duración del lavado del filtro.

Espesor del lecho filtrante

Expansión de la arena y antracita.

3. Análisis del medio filtrante.

Granulometría.

Determinación de bolas de barro.

Expansión de la arena y antracita.

45

CAPITULO III

3. EVALUACIÓN DE LAS UNIDADES DE LA PTAP

3.1. ESTADO ACTUAL DE LA PLANTA

Las estructuras que componen la PTAP están construidas de hormigón armado y

corresponden a: canal abierto de riego, captación, cámara rompe presiones, canal de

mezcla rápida, floculador, sedimentador, filtración, desinfección y tanques de

almacenamiento, las cuales luego de las inspecciones realizadas se encuentran

funcionales y en buen estado. Tampoco se aprecian fugas ni filtraciones de agua. No

obstante, se pudo observar que los tanques de floculación y sedimentación no cuentan

con pintura.

Existe vulnerabilidad de contaminación del recurso hídrico en el canal abierto riego, ya

que se encuentra en un lugar accesible por lo que el riesgo de contaminación es alto.

La rejilla de captación, así como la válvula que controla el ingreso de agua se encuentran

funcionales y operativas; es decir, en buen estado. Cabe recalcar que el agua es

transportada por una tubería de PVC de 400mm de diámetro.

En la actualidad en el canal de mezcla rápida no se inyecta sulfato de aluminio, además

se encuentran dañados los agitadores de la solución. No se realizan aforamientos, ni se

dispone de un medidor de caudal que serviría para monitorear la cantidad de agua que

ingresa a la planta de manera exacta y así llevar un registro de la misma. De igual

manera, no se llevan registros tanto de turbidez y de pH debido que en la planta no se

cuenta con equipos destinados al monitoreo de estos parámetros.

Con las inspecciones iniciales se pudo evidenciar en los tanques floculadores que las

Placas Verticales de fibra de vidrío se encuentran deterioradas y en algunos casos

pandeadas como las localizadas al inicio del floculador.

46

Ilustración 19 Problemas de pandeo y deterioro en pantallas de floculadores.


Las pantallas de flujo vertical se encuentran en buen estado y funcionales. Existe un

correcto espaciamiento entre las pantallas de fibra de vidrio y las pantallas de hormigón

armado. Los soportes metálicos que anclan las pantallas de fibra de vidrio se encuentran

en buen estado y cumplen su objetivo.

Se pudo evidenciar en los sedimentadores que los módulos de sedimentación rápida

(SEDITUBOS) de ABS y tuberías recolectoras (flautas) de agua tratada se encuentran

en buen estado y operativas.

Ilustración 20 Unidad de sedimentación


47

La unidad de Filtración se determinó que es de flujo descendente con tasa declinante de

acuerdo a la geometría y disposición de las unidades. Consta de 5 unidades conformadas

de lecho mixto (arena y antracita). Se observó válvulas que regulan la entrada y salida

del agua tratada en los filtros las cuales se encuentran identificadas por colores.

El retrolavado de los filtros se los realiza de forma frecuente cada 2 horas y el tiempo de

lavado está a criterio del operador, sin ninguna base teórica o ensayos que afirmen dichos

tiempos y frecuencias.

La unidad de desinfección en la cámara de contacto se la observa deteriorada ya que en

su estructura se logra ver las varillas. Al ser visibles las varillas existe vulnerabilidad de

contaminación por la oxidación de las mismas. También se puede observar conductos de

ventilación en la parte inferior del cuarto, los cuales tienen la función de ventilar al

momento de existir una fuga de cloro-gas este al ser un gas pesado va a permanecer en

la parte inferior del cuarto y por ende la ruta de evacuación del gas se lo realizara de

forma inmediata por medio de los conductos evitando causar asfixia por inhalación del

gas.

Todas las unidades no se encuentran revestidas con pintura impermeabilizante, la PTAP

trabaja a gravedad controlada por válvulas de compuerta y de guillotina que regulan el

caudal que ingresa a cada unidad.

GEOMETRÍA DE LAS UNIDADES

Para el desarrollo de presente numeral se tomaron de mediciones de las unidades que

conforma la PTAP, con la ayuda de una cinta de 30 metros de longitud, flexómetros,

longitud de varillas para la medición de profundidades de los tanques.

3.1.1. Captación

Previamente al levantamiento de la obra de captación de agua que es transportada a la

PTAP, se procedió a tomar las medidas del canal rectangular de riego que transporta el

agua captada para la planta, las medidas de área útil son:

Ancho = 3 m

Altura = 2,5 m

48

Longitud = 500,0 m.

Los espesores de las paredes laterales son de 30cm.

Rejilla de captación lateral

Para el levantamiento de la rejilla lateral que se encuentra totalmente sumergida se utilizó

un flexómetro y para medir el diámetro de las varillas un calibrador (pie de rey).

Las dimensiones de la rejilla y sus respectivas varillas de acero son las siguientes:

Longitud de la rejilla = 1.0 m

Ancho de la rejilla = 0.50 m

Ф barrotes = 20 mm

N barrotes = 8

3.1.2. Cámara de llegada

La presente unidad se encuentra ubicada en la parte trasera de cuarto de dosificación, es

el primer punto de llegada del agua a la PTAP, la salida del agua de la tubería se

encuentra ubicada en el centro de la cámara.

Las dimensiones útiles de la cámara son:

Largo = 2,50 metros

Ancho = 1,50 metros

Altura = 2,00 metros

Volumen (actual) = 7.5 m3

Los espesores de las paredes del tanque son de 20 cm, las dimensiones de la pared de

contacto son: altura = 1,0 m, ancho = 1,50 m y un espesor de 20 cm.

En una de las paredes de la cámara se encuentra ubicado un vertedero rectangular de

pared delgada el cual sirve para trasportar el agua hacia el canal de mezcla rápida, las

dimensiones del vertedero son: ancho = 1,0m, altura = 0,50 m y un espesor de pared de

20 cm.

49

3.1.3. Zona de mezcla rápida

El agua mezclada con el coagulante es conducida por medio de una canal de las

siguientes características:

Largo = 5,60 m

Ancho = 1,00 m

Altura = 0,90 m

Volumen(actual) = 5,04 m3

Los espesores de las paredes del canal son de 20 cm.

3.1.4. Tanques de floculación

El agua coagulada es conducida por un canal rectangular de hormigón con las siguientes

dimensiones: altura = 1,0 m, ancho = 0,50 m, longitud = 1,50m y un espesor de paredes

de 0,20 m.

El agua que ingresa a la unidad de floculación es controlada por medio de una compuerta

tipo guillotina de 1,0 m de alto y un ancho de 0,50m.

Las dimensiones hidráulicas de las cámaras de floculación son:

Largo = 9.35 m c/cámara

Ancho = 1,20 m c/cámara

Altura = 4,20 m

Volumen(Total) = 94,30 m3

El espesor de las paredes del tanque es de 30cm.

3.1.5. Tanque de sedimentación

El agua floculada ingresa a las unidades de sedimentación por medio de un canal

rectangular de hormigón con las siguientes dimensiones: altura = 0,8 m, ancho = 1,0 m,

longitud = 1,50 m.

50

Las dimensiones hidráulicas de las cámaras de sedimentación que en situ se encuentran

implantadas son:

Largo = 9,50 m c/cámara

Ancho = 6.8 m c/cámara

Altura = 4,80 m

Volumen = 310,0 m3

Los espesores de las paredes de las cámaras de sedimentación son de 30cm, la cámara

de floculación y de sedimentación tiene en común la misma pared, esto se debe a la

disposición e implantación de los tanques que se encuentran uno al lado de otro.

En el centro de los dos tanques de sedimentación se encuentra una canaleta rectangular

de recolección de agua sedimentada que tiene las siguientes dimensiones: profundidad

de 1,80 m, un ancho de 0,80m, una longitud de 9,0 m y una pendiente longitudinal

aproximada de 2%.

3.1.6. Tanques de filtración

Previamente a estas unidades existe una canal de recolección de agua tratada en la unidad

de sedimentación con las siguientes dimensiones: altura = 2,50 m, ancho = 0,50m y un

largo = 12,5m. Posteriormente el agua del canal es transportada por medio de tuberías

PVC 200mm de diámetro hacia las 5 cámaras de filtración de iguales dimensiones.

Las dimensiones hidráulicas de los tanques de filtración que en situ son:

Largo = 2,5 m c/ uno

Ancho = 2,0 m c/uno

Altura = 4.5 m

Volumen = 23,0 m3 c/uno

3.1.7. Cámara de desinfección

El agua filtrada en las unidades anteriores es transportada hacia una cámara de contacto

en la cual se realiza la incorporación del cloro-gas para complementar el tratamiento al

agua.

51

Las dimensiones internas de la cámara de contacto son:

Largo = 9.5 m

Ancho = 2,0 m

Altura = 5,0 m

Volumen = 95,0 m3

3.2. DISEÑO VOLUMÉTRICO DE LAS UNIDADES DE LA PTAP.

Para realizar el nuevo diseño volumétrico se utilizaron varias normativas y manuales de

diseño como son:

Modelo planteado por YAKUPRO, plantas de tratamiento compactas de agua

potable.

Tratamiento de agua para consumo humano, Plantas de filtración rápida:

MANUAL II: Diseño de plantas de tecnología apropiada, del CEPIS/OPS,

Lima,2006

CÓDIGO ECUATORIANO DE LA CONSTRUCCIÓN. (C.E.C) DISEÑO DE

INSTALACIONES SANITARIAS: NORMAS PARA ESTUDIO Y DISEÑO

DE SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y DISPOSICIÓN DE AGUAS

RESIDUALES PARA POBLACIONES MAYORES A 1000 HABITANTES.

CÁMARA DE LLEGADA

Características

Geometría compartimiento: Rectangular – Hormigón armado

Caudal que ingresa 𝑄𝐷 : 84,16 l/s

Tiempo de retención hidráulica (TRH): 2min = 60s (asumido)

Largo del compartimiento asumido (B) : 2,0m

Altura útil del compartimiento asumido(h) (H= h + 0,20) : 2,00 m

52

Cálculo del volumen requerido

𝑉𝐶𝐵(𝑚3) = 𝑄𝐷 (𝑚3

𝑠) ∗ 𝑇𝑅𝐻(𝑠)

𝑉𝐶𝐵 = 0,084 𝑚3

𝑠∗ 120𝑠

𝑉𝐶𝐵 = 10,10 𝑚3

Cálculo de la superficie del tanque

𝑆(𝑚2) = 𝑉𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 /ℎ

𝑆(𝑚2) = 10,10𝑚3 /2 (𝑚)

𝑆(𝑚2) = 5,05𝑚2 ≈ 5,0 𝑚2

Cálculo de la longitud del tanque

𝐿(𝑚) =𝑉𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 ℎ𝑜𝑚𝑜𝑔

ℎ(𝑚) ∗ 𝑎(𝑚)

𝐿(𝑚) =10,10 𝑚3

2,00 𝑚 ∗ 1,5 𝑚= 3,40 𝑚

Dimensiones

Largo = 3,40 metros

Ancho = 1,50 metros

Altura = 2,00 metros

Volumen (actual) = 10,10 m3

CANAL DE MEZCLA RÁPIDA

Características de diseño

Geometría compartimiento: Rectangular – Hormigón armado

Caudal de Diseño 𝑄𝐷 : 0,08416 m³/s

53

Tiempo de retención hidráulica (TRH): < 1 s

Números de Froude (F) entre 4,5 y 9,0 (recomendado Código Ecuatoriano de

la Construcción)

Gradientes de velocidad entre 700 y 1300 s-1

Temperatura del agua 13°C

Ancho del canal(B): 1,0 m(asumido)

Longitud del plano X: 1,30 m (asumido)

Altura de la rampa (Eo) : 0,75 m(asumido)

Ilustración 21 Resalto Hidráulico


Caudal Unitario

𝑞(𝑚3/𝑠) = 𝑄𝑑/𝐵

𝑞(𝑚3/𝑠) = 0,0842 /1,0

𝑞(𝑚3/𝑠) = 0,0842𝑚3/𝑠

Inclinación de la rampa

𝜃 = 𝑡𝑔−1(𝐸𝑜

𝑋)

𝜃 = 𝑡𝑔−1(1,0

1,30)

54

𝜽 = 𝟑𝟕, 𝟓𝟔°

Relación de alturas antes y después del resalto

K = 4,67 (Constante Hidráulica)

𝒂 = (√(𝟖𝑭𝑲 𝟑)⁄ ) ∗ 𝒄𝒐𝒔𝜃

𝟑

a = 11,80

Altura antes del resalto

Numero de Froude (F): 5,0 (asumido)

Gravedad (g): 9.81 m/s2

𝒅𝟏 = 0,030 m

Profundidad antes del resalto

𝒉𝟏 = 0,039 m

Velocidad del resalto

𝑉1 = 0,0842 /0,039

𝑉1 = 2,15 m/s

55

Comprobación Número de Froude

𝐹 = 𝑉1/√(𝑔 ∗ ℎ1)

𝐹 = 2,15/√(9,81 ∗ 0,039)

𝐹 = 3,48

Profundidad después del resalto

h2 = 0,030 *11,85

𝒉𝟐 = 𝟎, 𝟑𝟓 m

Longitud del resalto

𝐿 = 6 ∗ (0,35 − 0,039)

𝑳 = 𝟏, 𝟖𝟕𝒎

Pérdida de carga

𝒉𝒑 = 𝟎, 𝟓𝟓 𝒎

Volumen del resalto

∀= 𝟎, 𝟒𝟎 𝒎𝟑

56

Tiempo de mezcla

𝑇 = 0,40

0,0842

𝑻 = 𝟒, 𝟕𝟓 𝒔

Altura de agua en el vertedero

𝒉𝟑 = 𝟎, 𝟏𝟒𝒎

Comprobación de igualdad

0,75 +0,14 ≈ 0,55 + 0,35

0,89 ≈ 0,90

Calculo de la Gradiente hidráulica (G-1)

𝐺 = √𝛾 ∗ ℎ𝑓

𝜇 ∗ 𝑡𝑟

Donde:

γ = peso específico del agua a 13,62 °C

tr = tiempo de retención

hf = pérdida de carga en la unidad

𝜇 = viscosidad a T = 13,62 °C

57

a) La pérdida de carga hidráulica en la unidad de mezcla rápida = 0,55m

b) Con un termómetro de laboratorio, se determinó la temperatura del agua = 13,62°C

c) Se determinó la relación √(γ/μ ) para la temperatura 13,62°C, por interpolación con

la ayuda de la tabla 33 = 2873,41

Tabla 11 Relación √ (γ/μ ) para diferentes temperaturas del agua

Temperatura

(°C) √

𝜸

𝝁

0 2336,94

4 2501,56

10 2736,53

15 2920,01

20 3114,64

25 3266,96


𝐺 = 2873,41/ (𝑚 ∗ 𝑠)12 ∗ √

0,55 𝑚

59,89 𝑠

𝑮 = 𝟐𝟕𝟓, 𝟑𝟕 𝒔−𝟏

Ilustración 22 Dimensionamiento del mezclador Hidráulico “tipo rampa”


58

Largo = 3,20m

Ancho = 1,00 m

Altura = 0,9 m

Volumen = 2,88 m3

TANQUES DE FLOCULACIÓN

Características de diseño volumétrico

Geometría compartimiento: Rectangular- Hormigón Armado

Tipo: Floculador de pantallas de flujo vertical


Tiempo de retención hidráulica (TRH): 20 min = 1200s (recomendado por la

C.E.C para Floculadores de flujo vertical)

Altura útil del compartimiento recomendada por la C.E.C es de 3 a 4m

Ancho del compartimiento (a) : 2,5 m




𝑉𝐶𝐵 = 0,08416 𝑚3

𝑠∗ 1200𝑠

𝑉𝐶𝐵 = 101,04 𝑚3 ≈ 101,00𝑚3

Cálculo de la superficie del tanque

H (asumida) = 4,0 m

𝑆(𝑚2) = 𝑉𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 ∗ ℎ

𝑆(𝑚2) = 101,0𝑚3/4 (𝑚)

59

𝑆(𝑚2) = 25,30𝑚2


𝐿(𝑚) =𝑉𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒

ℎ(𝑚) ∗ 𝑎(𝑚)

𝐿(𝑚) =101,0 𝑚3

4,0 𝑚 ∗ 2,50 𝑚= 10,10 𝑚 ≈ 10,0 𝑚



Altura = 4,0 m

Volumen(Total) = 101,0 m3

* Nota: para la altura del tanque se debe considerar una altura de borde o altura de

seguridad = 0,2m

TANQUES DE SEDIMENTACIÓN


Geometría compartimiento: Rectangular- Hormigón Armado

Tipo: Sedimentador de flujo ascendente

Caudal de Diseño 𝑄𝐷 : 0,08416 m³/s – 302,40 m³/h

Tiempo de retención hidráulica (TRH): 2h (recomendado por la C.E.C para

Floculado res de flujo vertical)

Altura útil del compartimiento recomendada por la C.E.C es de 3 a 4m

Ancho del compartimiento (a): 7,0 m

60



ℎ) ∗ 𝑇𝑅𝐻(ℎ)

𝑉𝐶𝐵 = 302,4 𝑚3

ℎ∗ 1 ℎ

𝑽𝑪𝑩 = 𝟑𝟎𝟐, 𝟒 𝒎𝟑



ℎ(𝑚) ∗ 𝑎(𝑚)

𝐿(𝑚) =302,4𝑚3

5,0 𝑚∗6,0 𝑚= 10,10 𝑚 ≈ 10,0m



Altura = 5,0 m

Volumen = 302,40 m3

TANQUE DE FILTRACIÓN


Asumiendo los siguientes parámetros:

Geometría compartimiento: Rectangular – Hormigón Armado

Tipo: Filtro de flujo descendente

Caudal de la planta 𝑄𝐷 : 84,16 l/s = 7271,4 m³/d

Numero de cámaras filtrantes: 5

Caudal de Diseño 𝑄𝐷 = 1454 m3/d c/filtro

61

Tasa de filtración: 180 a 360 m3/m2*d (para filtros de lechos mixtos

arena y antracita)

Ancho del compartimiento (a): 2 m (asumido)

Altura útil del compartimiento (H= h + 0,20): 4,5 m

Cálculo de la superficie filtrante

Tasa de filtración: 200 m3/m2/d (Asumido según C.E.C)

𝑆(𝑚2) = 𝑄𝐷

𝑚3

𝑑 ÷ 𝑇𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 (

m3

m2∗ d)

S(𝑚2) = 1454𝑚3

𝑑÷ 200 (

m3

m2∗ d)

𝑺 = 𝟕, 𝟐𝟕 (𝒎𝟐)

Cálculo de la Longitud del filtro

𝐿 = 𝑆(𝑚2) ÷ 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 (𝑚)

𝐿 = 7,27 ÷ 2,0 (𝑚)

𝑳 = 𝟑, 𝟔 𝒎

Cálculo del Volumen del filtro

𝑉 = 𝑆 ∗ ℎ

𝑉 = 7,27 ∗ 4,5

𝑽 = 𝟑𝟐, 𝟕 𝒎𝟑

Volumen Total

Vtotal = Vf * N° filtros

Vtotal = 37,70*5

62

Vtotal = 163,50 m3


Ancho = 2,0 m c/uno

Altura = 4.5 m

Volumen = 37,70 m3 c/uno

CÁMARA DE CONTACTO


Asumiendo los siguientes parámetros:

Geometría compartimiento: Rectangular – Hormigón Armado

Caudal de Diseño 𝑄𝐷 : 0,08416 m3/s

Tiempo de retención: 20-30 min (Norma C.E.C)

Ancho del compartimiento (a): 2 m (asumido)

Altura útil del compartimiento (H= h + 0,20): 4,50


𝑉𝐶 (𝑚3) = 𝑄𝐷 (𝑚3


𝑉𝐶 = 0,0842 𝑚3

𝑠∗ 60 ∗ 20 𝑠

𝑽𝑪 = 𝟏𝟎𝟏, 𝟎 𝒎𝟑

63



ℎ(𝑚) ∗ 𝑎(𝑚)

𝐿(𝑚) =101,0

4,50 𝑚 ∗ 2 𝑚= 11,2 𝑚

Largo = 11,2 m

Ancho = 2,0 m

Altura = 4,50 m

Volumen = 101,0 m3

3.3. CALIDAD DEL AGUA

Para el efecto del analizar la calidad del agua que se capta y la que se entrega a la

población luego de ser tratada, se tomaron las respectivas muestras, las cuales fueron

llevadas a un laboratorio acreditado por la SAE.

El plan de muestreo se realizó de acuerdo a lo establecido en las normas INEN 2169,

INEN 2176 e INEN2226, ver en Anexo 02.

3.3.1. Resultados experimentales del agua

Basándose en los parámetros límites de la norma para la caracterización de agua

potabilizada que puede ser consumida por los seres humanos, procedemos a realizar la

comparación entre resultados del análisis de agua y los límites máximos permisibles que

rige la norma INEN 1108, a su vez se anexan datos históricos sobre análisis de agua

realizados por el GAD, ver en ANEXO 03.

Se detallan los resultados de los parámetros más importantes de los ensayos sanitarios

realizados al recurso hídrico a la entrada y salida de la PTAP por: (Laboratorio ALS

acreditado por la SAE N° OAE LE 2C 05-005, 2016)

64

3.3.1.1.Resultados obtenidos de ensayos realizados en época Invernal

(noviembre 2016).

Tabla 12 Resultados obtenidos en la captación (agua Cruda)

PARÁMETROS

ANALIZADOS

METODOLOGÍA

DE

REFERENCIA

MÉTODO

INTERNO ALS UNIDAD

43452-1

Agua

Cruda

LÍMITE

MÁXIMO

PERMISIBLE

NORMA

INEN 1108

RESULTADOS

COLOR APARENTE

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

2120C

PA – 75.00 Pt – Co 14,21 15 CUMPLE

TURBIDEZ

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

2130A y 2130B

PA – 37.00 NTU <4 5 CUMPLE

NITRATOS

Standard Methods

Ed. 22, 2012, 4500-

NO3- E

PA – 48.00 mg/l 2,09 50 CUMPLE

NITRITOS

Standard Methods

Ed. 22, 2012, 4500-

NO2- E

PA – 13.00 mg/l <0,010 3,0 CUMPLE

COLIFORMES

FECALES

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

9221B,E y F

PA – 66.00 NMP/100ml <1,1 <1,1 CUMPLE

SÓLIDOS DISUELTOS

TOTALES

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

2540A y 2540C

PA – 15.00 mg/l 70 NO APLICA NO APLICA

DUREZA TOTAL

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

2340A y 2340C

PA – 40.00 mg/l 24,1 NO APLICA NO APLICA

HIERRO

EPA 3010A, Rev.

01, 1992

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

3111B


SÓLIDOS

SUSPENDIDOS

TOTALES

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

2540A y 2540D

PA – 16.00 mg/l <10 NO APLICA NO APLICA

MOHOS (*)

AOAC 997.02, Ed.

18, 2005

Standard Methods

Ed. 22, 2012, 9610

PA – 81.00 UPC/ml <1 NO APLICA NO APLICA

ARSENICO

EPA 3010A, Rev.

01, 1992

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

3111B

PA – 20.00 mg/l 0,001 0,01 CUMPLE

COBRE

EPA 3010A, Rev.

01, 1992

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

3111B

PA – 20.00 mg/l 0,01 2,0 CUMPLE

LEVADURAS (*)

AOAC 997.02, Ed.

18, 2005

Standard Methods

Ed. 22, 2012, 9610


POTENCIAL

HIDRÓGENO

Standard Methods

Ed. 22, 2012, 4500-

H+A y 4500-H+B

PA – 05.00 UpH 6,87 NO APLICA NO APLICA

Elaborado: (Laboratorio ALS acreditado por la SAE N° OAE LE 2C 05-005, 2016)

65

Tabla 13 Cotejo de resultados entre agua tratada con Norma INEN 1108

PARÁMETROS

ANALIZADOS

METODOLOGÍA DE

REFERENCIA UNIDAD

43452-1

Agua

Tratada

LÍMITE

MÁXIMO

PERMISIBLE

(INEN1108)

RESULTADOS

COLOR

APARENTE

Standard Methods Ed. 22,

2012, 2120C

Pt – Co 7,83 15 CUMPLE

TURBIDEZ


2012, 2130A y 2130B

NTU <4 5 CUMPLE

NITRATOS


2012, 4500-NO3- E

mg/l 2,95 50 CUMPLE

NITRITOS


2012, 4500-NO2- E

mg/l <0,010 3,0 CUMPLE

COLIFORMES

FECALES


2012, 9221B,E y F

NMP/100ml <1,1 <1,1 CUMPLE

SÓLIDOS

DISUELTOS

TOTALES


2012, 2540A y 2540C

mg/l 92 NO APLICA NO APLICA

DUREZA TOTAL


2012, 2340A y 2340C

mg/l 42,2 NO APLICA NO APLICA

HIERRO

EPA 3010A, Rev. 01,

1992 Standard

Methods Ed. 22, 2012,

3111B


SÓLIDOS

SUSPENDIDOS

TOTALES


2012, 2540A y 2540D

mg/l <10 NO APLICA NO APLICA

MOHOS (*)

AOAC 997.02, Ed. 18,

2005


2012, 9610

UPC/ml <1 NO APLICA NO APLICA

ARSÉNICO

EPA 3010A, Rev. 01,

1992 Standard


3111B

mg/l 0,001 0,01 CUMPLE

COBRE

EPA 3010A, Rev. 01,

1992 Standard


3111B


LEVADURAS (*)

AOAC 997.02, Ed. 18,

2005


2012, 9610


POTENCIAL

HIDRÓGENO


2012, 4500-H+A y 4500-

H+B

UpH 7,12 NO APLICA NO APLICA


Mediante el análisis en la comparación de resultados entre agua tratada y la NORMA

INEN 1108, la planta cumple con los límites permisibles que garantizan que dicho

recurso hídrico es apto para el consumo humano sin perjudicar a la salud.

66

3.3.1.2. Resultados obtenidos de ensayos realizados en época Seca (febrero

2017).

Tabla 14 Resultados obtenidos en la captación (agua Cruda)

PARÁMETROS

ANALIZADOS

METODOLOGÍA

DE

REFERENCIA

MÉTODO

INTERNO ALS UNIDAD

43452-1

Agua

Cruda

LÍMITE

MÁXIMO

PERMISIBLE

INEN 1108

RESULTADOS

COLOR APARENTE

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

2120C

PA – 75.00 Pt – Co 13,51 15 CUMPLE

TURBIDEZ

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

2130A y 2130B

PA – 37.00 NTU <4 5 CUMPLE

NITRATOS

Standard Methods

Ed. 22, 2012, 4500-

NO3- E

PA – 48.00 mg/l 1,96 50 CUMPLE

NITRITOS

Standard Methods

Ed. 22, 2012, 4500-

NO2- E

PA – 13.00 mg/l <0,010 3,0 CUMPLE

COLIFORMES

FECALES

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

9221B,E y F

PA – 66.00 NMP/100ml <1,1 <1,1 CUMPLE

SÓLIDOS DISUELTOS

TOTALES

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

2540A y 2540C

PA – 15.00 mg/l 55 NO APLICA NO APLICA

DUREZA TOTAL

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

2340A y 2340C


HIERRO

EPA 3010A, Rev.

01, 1992

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

3111B


SÓLIDOS

SUSPENDIDOS

TOTALES

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

2540A y 2540D

PA – 16.00 mg/l <10 NO APLICA NO APLICA

MOHOS (*)

AOAC 997.02, Ed.

18, 2005

Standard Methods

Ed. 22, 2012, 9610


ARSENICO

EPA 3010A, Rev.

01, 1992

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

3111B

PA – 20.00 mg/l 0,001 0,01 CUMPLE

COBRE

EPA 3010A, Rev.

01, 1992

Standard Methods

Ed. 22, 2012,

3111B

PA – 20.00 mg/l 0,01 2,0 CUMPLE

LEVADURAS (*)

AOAC 997.02, Ed.

18, 2005

Standard Methods

Ed. 22, 2012, 9610


POTENCIAL

HIDRÓGENO

Standard Methods

Ed. 22, 2012, 4500-

H+A y 4500-H+B

PA – 05.00 UpH 6,94 NO APLICA NO APLICA


67

Tabla 15 Cotejo de resultados entre agua tratada con Norma INEN 1108

PARÁMETROS

ANALIZADOS

METODOLOGÍA DE

REFERENCIA UNIDAD

43452-1

Agua

Tratada

LÍMITE

MÁXIMO

PERMISIBLE

(INEN1108)

RESULTADOS

COLOR

APARENTE


2012, 2120C

Pt – Co 6,92 15 CUMPLE

TURBIDEZ


2012, 2130A y 2130B

NTU <4 5 CUMPLE

NITRATOS


2012, 4500-NO3- E

mg/l 1,55 50 CUMPLE

NITRITOS


2012, 4500-NO2- E

mg/l <0,010 3,0 CUMPLE

COLIFORMES

FECALES


2012, 9221B,E y F

NMP/100ml <1,1 <1,1 CUMPLE

SÓLIDOS

DISUELTOS

TOTALES


2012, 2540A y 2540C

mg/l 81 NO APLICA NO APLICA

DUREZA TOTAL


2012, 2340A y 2340C


HIERRO

EPA 3010A, Rev. 01, 1992


2012, 3111B


SÓLIDOS

SUSPENDIDOS

TOTALES


2012, 2540A y 2540D

mg/l <10 NO APLICA NO APLICA

MOHOS (*)

AOAC 997.02, Ed. 18, 2005


2012, 9610


ARSÉNICO

EPA 3010A, Rev. 01, 1992


2012, 3111B


COBRE

EPA 3010A, Rev. 01, 1992


2012, 3111B


LEVADURAS (*)

AOAC 997.02, Ed. 18, 2005


2012, 9610


POTENCIAL

HIDRÓGENO


2012, 4500-H+A y 4500-

H+B

UpH 7,25 NO APLICA NO APLICA


Partiendo de los resultados históricos y de los obtenidos durante la realización del

proyecto se concluye que las características del agua cruda cumplen con los límites

máximos permisible en la normativa INEN 1108. Sin embargo, existen eventos naturales

a lo largo del canal abierto que eventualmente incrementan levemente la turbidez del

agua, de los ensayos podemos observar que la turbidez no supera lo establecido por la

normativa.

68

3.3.1.3.Eficiencias de remoción entre las distintas unidades que componen

la PTAP.

No obstante, al no añadirse en la actualidad el sulfato de aluminio y de no requerirse las

unidades de floculación y sedimentación, para fines de la presente investigación se

tomaron muestras de agua a la salida de las unidades de floculación y sedimentación a

fin de comparar la calidad de la misma y evidenciar si existe algún cambio debido a la

falta de mantenimiento de placas y demás componentes de las unidades que puedan estar

alterando sus características. Si se comparan los resultados obtenidos se concluye que el

agua conserva las mismas características tal como se puede observar en la siguiente

tabla:

Tabla 16 Comparación de resultados entre entrada sedimentador y salida sedimentador

PARÁMETROS

ANALIZADOS

UNIDAD 43452-1 Entrada

Sedimentador

43452-1 Salida

Sedimentador

EFICIENCIA DE

REMOCIÓN (%)

COLOR APARENTE Pt – Co 15,29 7,57

50,49

TURBIDEZ NTU <4 <4

----------

NITRATOS mg/l <1 <1 ----------

NITRITOS mg/l <0,010 <0,010

----------

COLIFORMES

FECALES NMP/100ml <1,1 <1,1

----------

SÓLIDOS

DISUELTOS

TOTALES

mg/l 60 20

66,67

DUREZA TOTAL mg/l 32 34

-6,25

HIERRO mg/l 0,27 0,30

-11,11

SÓLIDOS

SUSPENDIDOS

TOTALES

mg/l 28 <10

64,29

MOHOS (*) UPC/ml <1 <1

----------

LEVADURAS (*) UPC/ml <1 <1

----------

POTENCIAL

HIDRÓGENO UpH 7,17 6,76

----------


69

Paralelamente y con el fin evaluar la eficiencia de la unidad de filtración se tomaron

muestras a la salida del sedimentador y a la salida de la filtración.

Si se comparan los resultados obtenidos se concluye que existe remoción considerable

de sólidos tal como se puede observar en la siguiente tabla:

Tabla 17 Comparación de resultados entre entrada filtración y salida filtración

PARÁMETROS

ANALIZADOS

UNIDAD

43452-1

Entrada

Filtración

43452-1 Salida

Filtración

EFICIENCIA DE

REMOSIÓN (%)


5,54

TURBIDEZ NTU <4 <4

----------

NITRATOS mg/l <1 <1 ----------


----------

COLIFORMES


----------

SÓLIDOS

DISUELTOS

TOTALES

mg/l 20 40

-100

DUREZA TOTAL mg/l 34 32

5,88


13,33

SÓLIDOS

SUSPENDIDOS

TOTALES

mg/l <10 <10

----------


----------

LEVADURAS (*) UPC/ml <1 <1

----------

POTENCIAL


----------


Analizando los resultados de remoción de los otros parámetros prácticamente no existe

variación en virtud que la unidad de filtración está más orientada en remoción de sólidos.

Cabe recalcar que los resultados de los análisis del agua tomadas en el tanque de

almacenamiento, fueron comparados con los análisis del agua tomadas en la captación,

para establecer la efectividad de la PTAP.

70

3.3.1.4.Comparación de Resultados entre agua tratada en época seca y

época lluviosa con la Normativa 1108.

Se realizó un promedio entre los valores de época seca y época lluviosa para la posterior

comparación detallado a continuación.

Tabla 18 Comparación de resultados entre agua cruda y agua tratada

PARÁMETROS

ANALIZADOS

UNIDAD

43452-1

Agua

Cruda

43452-1 Agua

Tratada

EFICIENCIA DE

REMOSIÓN (%)


46,79

TURBIDEZ NTU <4 <4 ----------

NITRATOS mg/l 2,03 2,25 -11,11


----------

COLIFORMES


----------

SÓLIDOS DISUELTOS

TOTALES mg/l 62,5 86,5

-38,40

DUREZA TOTAL mg/l 22,9 39,9

-74,24


-13,21

SÓLIDOS

SUSPENDIDOS

TOTALES

mg/l <10 <10

----------


----------

LEVADURAS (*) UPC/ml <1 6,87

----------

POTENCIAL


----------


71

3.4.TRATABILIDAD “PRUEBA DE JARRAS”

Uno de los sistemas de simulación en laboratorio es la prueba de jarras o test de jarras,

el cual consiste en reproducir en vasos o en jarras los procesos que producen la planta y

así evaluar los distintos parámetros durante y al final de la prueba.

Entre los parámetros que podemos analizar con este test son:

a) Determinación de dosis óptimas

Evaluaciones cualitativas: Tamaño de floc y tiempo inicial de formación de

floc.

Evaluaciones cuantitativas:

o Determinaciones físicas: Turbiedad y/o color residual.

o Determinaciones químicas: pH, alcalinidad, hierro.

b) Determinación de pH en la coagulación.

c) Determinación del tiempo y gradientes óptimos de floculación.

d) Determinación de la velocidad de sedimentación.

Si bien el agua cruda cumple, la mayor parte del tiempo, con los límites permisibles de

turbidez, lo que hace que no se coloquen coagulantes, para el presente caso y con fines

didácticos se realizó un test de jarras en varias muestras de agua cruda tomadas en

diferentes fechas para poder determinar la dosis optima de coagulante.

3.4.1. Equipo de Jarras

El ensayo se realizó en las instalaciones del laboratorio certificado “WASCORP S.A”,

en el cual los equipos utilizados fueron:

Un agitador múltiple de velocidad variable que puede crear turbulencia

simultánea en 6 jarras en cual puede operar a velocidades de hasta 400 rpm.

Vasos de precipitado de vidrio de sección circular con capacidad de hasta 600ml

de capacidad.

72

Ilustración 23 Equipo de Prueba de jarras.

Fuente: (WASCORP.S.A, 2017)

3.4.2. Tipo de coagulante

En la actualidad las principales sustancias con propiedades coagulantes que se utiliza

para el tratamiento de aguas son:

Sulfato de aluminio

Cloruro férrico

Sulfato Ferroso.

La principal característica es que estos coagulantes por su bajo costo y manejo

relativamente sencillo son usados con mayor frecuencia en plantas potabilizadoras.

El coagulante sulfato de aluminio es la sustancia más usada ya que se lo puede utilizar

de forma sólida o liquida, en la actualidad se dosifica sulfato de aluminio en estado

líquido y en estado sólido en casos de que no se tenga a disposición el mismo en estado

sólido.

El sulfato de aluminio para estar presente en la coagulación deberá cumplir con varios

requisitos según la normativa técnica INEN 1903 tenemos.

El sulfato de aluminio no deberá tener ningún olor y su sabor deberá ser

astringente y ligeramente dulce.

En su forma sólida deberá ser de color blanco o ligeramente amarillento.

En su forma líquida o en solución, deberá ser razonablemente clara, de tal

manera que permita realizar sin dificultad las lecturas en medidores de flujo.

73

El sulfato de aluminio en cualquiera de sus formas no deberá contener

sustancias orgánicas o minerales solubles en el agua. (NTE INEN 1903, 1992)

Ajustándose a la realidad del GAD y darle uso al coagulante en grandes cantidades

almacenado en las bodegas de la planta se optó por la realización de la prueba con sulfato

de aluminio.

3.4.3. Parámetros de dosificación

3.4.3.1 Dosis optima de coagulante

La determinación de la dosis optima de coagulante es una parte importante del proceso

de tratabilidad, y por ende el objetivo principal es determinar la dosis de coagulante que

producirá la más eficiente desestabilización de partículas coloidales que permita la

formación de un floc pesado y compacto para que pueda sedimentarse rápidamente y no

se rompa al pasar por los filtros.

Con la prueba de jarras se puede evaluar al floc de forma cualitativa y cuantitativa, con

lo cual seguiremos los siguientes procedimientos.

Procedimiento Previo

1. Determinar características iniciales del agua cruda como son: temperatura,

turbiedad, pH, color y parámetros como hierro y alcalinidad si son significativos.

2. Se diluye el Sulfato de Aluminio tipo A al 1 % de solución, con agua potable, se

tiene:

1 mL = 0,01g Al2 (SO4)3 = 10 mg Al2 (SO4)3

Por lo cual tenemos:

74

1 mL (10 Al2 (SO4)3) 1000 mL agua cruda = 10 ppm






3. Se coloca 500 ml en cada uno de los vasos de precipitación, y se ubica en cada

paleta del equipo de jarras, al mismo tiempo se prepara las soluciones de sulfato

de aluminio en jeringas delante de la jarra correspondiente, para luego ser vertidos

en los vasos.

4. Poner en funcionamiento el equipo en 3 tipos de agitamiento para simular los

estados de mezcla rápida, mezcla lenta y sedimentación.

a) Mezcla rápida = tiempo: 1 minuto, velocidad de 300rpm

b) Mezcla lenta= tiempo: 15 min, velocidad de 35 rpm.

c) Sedimentación= tiempo: 15 min, velocidad de 0 rpm.

5. Se inicia el funcionamiento del equipo y de forma simultanea e instantánea se

aplica el coagulante en el punto de máxima turbulencia para que así se penetre

profundamente la solución.

Evaluación Cualitativa

Tiempo de formación de floculo

6. con la ayuda de un cronometro se determina el tiempo en segundos que tarda en

formarse el floc en cada uno de los vasos, el cual es uno de los sistemas para

identificar la velocidad de reacción del coagulante.

Tamaño del Floculo

7. Poco antes de que el proceso de coagulación (mezcla rápida) concluya se procede

a observar el tamaño del floculo y compararlo cualitativamente según el índice de

Wilcomb. El criterio de selección de la dosis óptima es observar en que vaso se

produce la partícula más grande, aunque no siempre el mayor tamaño de la

partícula produce mayor velocidad de asentamiento.

75

Tabla 19 Índice de Wilcomb

INDICE DE WILCOMB

0 Floc coloidal Ningún signo de aglutinamiento

2 Floc visible muy pequeño casi imperceptible

4 Floc disperso Bien formado sedimenta muy lento o no sedimenta

6 Floc claro Tamaño relativamente grande, sedimenta muy lento

8 Floc Bueno Sedienta fácil pero no completamente

10 Floc excelente Se deposita todo dejando el agua clara.


Ilustración 24 Índice de Wilcomb


Evaluación Cuantitativa

8. Una vez terminado los dos estados de mezcla rápida y mezcla lenta, se procede al

pagado del equipo y también a retirar los agitadores y se deja sedimentar la

muestra por 15 minutos.

9. Terminado el tiempo de sedimentación, se toma muestras de agua de cada vaso

para posteriormente medir las características del agua al finalizar la prueba.

10. Procedemos a graficar los resultados, y se selecciona como dosis optima aquella

que produce menor turbidez residual.

Los resultados del ensayo de jarras se obtuvieron promedio de entre las tres muestras

analizadas en diferentes fechas con diferentes características del agua, lo resultados de

las pruebas de jarras realizadas se muestran en el Anexo 04.

76

Posteriormente para ver la efectividad del sulfato de aluminio se procederá a calcular la

eficiencia de remoción para el promedio de los 3 ensayos realizados para cada una de las

dosis por medio de la siguiente fórmula.

𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑛𝑒𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑐𝑖ó𝑛 (%) =𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 − 𝑇𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙

𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙∗ 100

Tabla 20 Eficiencia de remoción (4,5 UNT)

VARIABLE VASO 1 VASO 2 VASO 3 VASO 4 VASO 5 VASO 6

Dosis de

Sulfato de

Aluminio

10 20 30 40 50 60

Turbidez

inicial (To) 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50 4,50

pH inicial 7,35 7,35 7,35 7,35 7,35 7,35

pH final 7,30 7,25 7,13 7,18 7,05 6,95

Turbidez

final(Tf) 3,1 0,9 0,9 1,0 1,1 1,1

E. R. (%) 57,82 88,30 87,62 86,67 85,58 84,76


Gráfico 2 Eficiencia de remoción (4,5 UNT)


50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

10 20 30 40 50 60

Efic

ien

cia

de

Rem

oci

on

(%)

Dosis de Sulfato de Aluminio(ppm)

PRUEBA DE JARRAS -EFICIENCIA VS DÓSIS

ÓPTIMA(4,5UNT)

77

Tabla 21 Eficiencia de remoción (3,2UNT)

VARIABLE VASO 1 VASO 2 VASO 3 VASO 4 VASO 5 VASO

6

Dosis de

Sulfato de

Aluminio

10 20 30 40 50 60

Turbidez

inicial (To) 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2

pH inicial 7,10 7,10 7,10 7,10 7,10 7,10

pH final 7,30 7,24 7,11 7,18 6,95 6,81

Turbidez

final(Tf) 3,5 1,1 0,9 1,0 1,6 2,6

E. R. (%) 50,42 85,21 88,03 86,20 78,17 63,24


Gráfico 3 Eficiencia de remoción (3,2UNT)


Tabla 22 Eficiencia de remoción (4,8UNT)

VARIABLE VASO 1 VASO 2 VASO 3 VASO 4 VASO 5 VASO 6

Dosis de Sulfato

de Aluminio 10 20 30 40 50 60

Turbidez inicial

(To) 4,8 4,8 4,8 4,8 4,8 4,8

pH inicial 7,10 7,10 7,10 7,10 7,10 7,10

pH final 7,21 7,20 7,15 7,22 7,11 7,06

Turbidez

final(Tf) 5,1 3,1 0,8 1,0 1,9 2,6

E. R. (%) 28,17 55,92 88,59 86,20 73,52 63,24


50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

10 20 30 40 50 60

Efic

ien

cia

de

Rem

oci

on

(%)



ÓPTIMA(3,2UNT)

78

Gráfico 4 Eficiencia de remoción (4,8UNT)


Como podemos ver en los cuadros de eficiencias de remoción la dosis optima varía entre

20 ppm a 30 ppm, pero sugerimos una dosificación de 30 ppm ya que tenemos un

porcentaje de remoción muy alto.

Como resultado final se pudo demostrar que el producto funciona adecuadamente en la

planta de tratamiento de agua y constituye una buena alternativa.

Sulfato de aluminio óptimo es:

X = Kg

Q= Caudal de la PTAP actual = 84,16 l/s = (7271,42m³/día)

D= Dosis optima de Al2 (SO4)3 = 30ppm

10 ppm = 1000mL = 1 L

X = (D (ppm) x Q (m3/día))/1000

X = (30 x 7271,42) /1000 = 218,0 Kg/día

3.4.4. Parámetros de floculación

Es el parámetro para conocer la intensidad que debe darse a la mezcla durante el proceso

de floculación a fin de optimizar la remoción de partículas.

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

10 20 30 40 50 60

Efic

ien

cia

de

Rem

oci

on

(%)



ÓPTIMA(4,8 UNT)

79

En las siguientes graficas obtenidas de los ensayos realizados en el test de jarras para

determinar los gradientes y tiempos óptimos de floculación, el procedimiento y los

resultados se muestran en el Anexo 04.

Gráfico 5 Resultados Turbidez Vs Tiempo, (3,2 UTN)


Gráfico 6 Resultados Turbidez Vs Tiempo (4,8 UNT)


0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

0 1 0 2 0 3 0 4 0

TUR

BID

EZ

(NTU

)

TIEMPO

PRUEBA N°1 -TURBIDEZ VS TIEMPO

G15 (s-1)

G25 (s-1)

G30 (s-1)

G35 (s-1)

G 40 (s-1)

G50 (s-1)

(minutos)

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

0 1 0 2 0 3 0 4 0

TUR

BID

EZ

(NTU

)

TIEMPO

PRUEBA N°2 -TURBIDEZ VS TIEMPO

G15 (s-1)

G25 (s-1)

G30 (s-1)

G35 (s-1)

G 40 (s-1)

G50 (s-1)

(minutos)

80

De las pruebas realizadas los mejores resultados de turbidez residual como se puede

observar en las anteriores gráficas, dieron para un tiempo de floculación de entre 13 y

20 minutos (siendo 18 minutos el más notable) y un gradiente de velocidad entre 25 y

30 s-1 (siendo el 30 el más significativo).

3.5.EFICIENCIA DE OPERACIÓN DE LA PLANTA MEDIANTE PRUEBAS

3.5.1. Prueba de trazadores

Se ejecutó la prueba de trazadores el día sábado 08 de julio de 2017 y 09 de julio del

2017, día en el cual el caudal de ingreso fue de 84,16 l/s, se realizó el muestreo a la salida

de la unidad de mezcla rápida, tanque floculador y tanque sedimentador, a fin de

determinar cortocircuitos hidráulicos, zonas muertas, tipos de flujos y a la vez analizar

los resultados.

Previamente se calculó el volumen total de agua en el cual se iba a dispersar la sustancia

trazadora.

Tabla 23 Volumen de unidades

UNIDAD VOLÚMEN

m3

Mezcla Rápida 5,04

Tanques de Floculación 94,3

Tanques de Sedimentación 310,0

TOTAL 409,34


Para funcionamiento normal de la planta en la que se trata un promedio de 84,16 l/s; es

decir que el volumen total en el que se realizaran las pruebas de trazadores corresponde

a 409.34 m3 a los cuales se quiere obtener un incremento de concentración de cloruros

aproximada de 13 mg/L ya que mediante pruebas previas al ensayo en un laboratorio se

apreció un incremento de concentración > 10 mg/l ya producen variación representativa

en el conductivímetro que se utilizara en el ensayo.

81

Ilustración 25 Conductivímetro digital


Mediante la fórmula que se indica a continuación, se puede obtener la cantidad de cloruro

de sodio:

𝑃 =𝑉 𝑥 𝐾 𝑥 𝐶𝑜

1000 𝑥 𝐼

Donde:

P = cantidad de cloruro de sodio a aplicarse.

V = volumen total en el que se dispersa en trazador = 409,34 m3

K = constante de corrección a cloruros = 1,65

Co = incremento en la concentración = 13 mg/l

I = grado de pureza del trazador = 90%

P = 9,38 kg

82

Tabla 24 Volumen de unidades - trazador y agua

UNIDAD VOLÚMEN TRAZADOR AGUA

m3 kg Litros

Mezcla Rápida 5,04 0,20 1,0

Tanques de Floculación 94,3 2,1 9,0

Tanques de Sedimentación 310,0 7,10 29,0

TOTAL 409,34 9,40 39,0


Se programó la dosificación de 10 fundas de un kilogramo de cloruro de sodio; es decir,

10 kg en totalidad del ensayo, siendo disueltos en aproximadamente 39,0 litros. Los

cuales fueron agitados en forma permanente durante 8 horas en un día, antes de la prueba,

así como varios minutos antes de la aplicación del trazador. Luego de esto se recolectó

muestras en la salida de cada unidad.

Puntos de Muestreo

Punto (A): Salida de la unidad de mezcla rápida.

Punto (B): Salida de la unidad de Floculación.

Punto (C): Salida de la unidad de sedimentación.

En la siguiente imagen se localizan los distintos puntos de muestreo:

83

Ilustración 26 Ubicación de puntos de muestreo de trazadores


84

3.5.1.1. Canal de mezcla rápida

Salida Canal de Mezcla Rápida (Punto de Muestreo “A”)

En el cuadro del Anexo 05 se presenta el formato utilizado para el muestreo mismo que

se procedió a muestrear a la salida de la unidad mediante un equipo digital

“conductivímetro” cada 2 segundos durante 28 segundos, se observa la necesidad de

tomar los datos iniciales para conocer caudal, volumen de la unidad, tiempo teórico de

retención y conductividad inicial, así como el personal que interviene, ya que puede

existir errores de apreciación en la forma de llevar los datos que causan mal

entendimiento al momento de procesar los datos.

Los resultados son procesados en el cuadro del Anexo 05, del cual se obtiene la curva

de variación de concentración y así proceder al análisis de la misma y determinar el

tiempo real de retención; el índice de Morril y los tipos de flujo por el método de Wolf

– Resnick descritos anteriormente.

ANÁLISIS DE LA CURVA DE VARIACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DEL

TRAZADOR

Gráfico 7 Prueba trazadores - canal mezcla rápida


13,0

14,0

15,0

16,0

17,0

18,0

19,0

20,0

0 10 20 30

Co

nd

uct

ivid

ad (u

s/cm

)

Tiempo (segundos)

TRAZADORES - MEZCLA RÁPIDA PLANTA SANTA RITA- PÍLLARO

TRH: 12 segMC: 19 us/cm

85

Gráfico 8 Curva de variación de concentración - canal mezcla rápida


Gráfico 9 Índice de Morril - canal mezcla rápida


0,01

0,10

1,00

4,00 20,00 100,00

Tiem

po

(m

inu

tos)

F(t)%

ÍNDICE DE MORRIL - MEZCLA RÁPIDA

T10 = 0,90min

T90 = 0,276min

86

Gráfico 10 Método Wolf y Resnick – canal mezcla rápida


Tabla 25 Parámetros - canal mezcla rápida

PARÁMETROS

ti: 1,98seg 0,033min

t10: 3,00seg 0,05min

TR (tp): 12,00seg 0,20min

to: 60,00seg 1,00min

t90: 21,00seg 0,35min

tf: 28,00seg 0,466min

tm: 15,48seg 0,258min

Tc: 8,48seg 0,141min

Tb: 18,00seg 0,30min


87

Tabla 26 Análisis de resultados - canal mezcla rápida

ANÁLISIS DE RESULTADOS

ti/to = 0,033 < 0,3 existe cortocircuito

tm/to = 0,258 <1,0 existen zonas muertas

tp/to = 0,200 <0,5 predomina flujo mezclado

tc/to = 0,141 <0,7 Turbulencia

tb/to = 0,300 < 2,3 recirculación grande

e = 0,099 <1,0 hay flujo mezclado

Índice de Morril = 3,08 Existe flujo mezclado


MODELO SIMPLIFICADO DE LA TEORÍA WOLF - RESNICK

Partiendo de gráfico 11, se obtienen los siguientes parámetros:

Tabla 27 Parámetros – canal mezcla rápida

PARÁMETROS

θ = 0,10

t1/to = 0,10

t2/to = 0,38


Tabla 28 Análisis de resultados – canal mezcla rápida


tg = 3,571

Flujo pistón = 45,09% 2,273 m3

Flujo mezclado = 54,91% 2,767 m3

Espacios muertos = 77,82% 3.922 m3


88

Tiempo de retención

El tiempo de retención se determina por el tiempo en el cual se registra la mayor

concentración de trazador, que se puede visualizar en la tabla 29, mismo que esta

expresado como tp = 12 segundos en los resultados descritos anteriormente y a su vez

con un tiempo teórico tr = 60 segundos, existiendo una desviación del 80% en defecto

del tiempo teórico.

Tipo de flujo

Analizando los resultados, aproximadamente el 45,09% corresponde a un flujo pistón y

el otro 54,91% corresponde a flujo mezclado; es decir, que el funcionamiento hidráulico

del canal de mezcla rápida es eficiente ya que el flujo que predomina es del mezclado

garantizando la formación del micro floc. En el gráfico 8, se puede observar que el flujo

dual es muy bajo ya que los puntos de inflexión I1 e I2 se encuentran muy cercanos.

Zonas muertas

Los resultados establecen un porcentaje muy alto de zonas muertas, cuyo valor

corresponde al 77,82% dicho valor se constata por la forma de la curva de concentración

que genera que la relación tm/to sea menor que la unidad. Por lo cual existe una cantidad

de flujo que se queda retenida en la unidad y sale paulatinamente hasta los 27,98

segundos de prueba, lo cual puede generar una reducción significativa en la

desestabilización de las partículas que dependen del tipo de mezcla y a su vez se da la

existencia de zonas muestras por la geometría de la unidad ya que al ser rectangular

existe espacios muertos en las esquinas.

Cortocircuitos hidráulicos

Los cortocircuitos no se determinan volumétricamente sino por la presencia del trazador

en un tiempo menor del tiempo real de retención que hace que el crecimiento de la curva

sea paulatino en el caso presente existen cortocircuitos ya que se presenta el trazador a

los 1,98 segundos de la aplicación y se distribuye durante 27,98 segundos hasta que

aparece la máxima concentración por ello la relación ti/to es mucho menor de 0,3.

89

Debido a la presencia de cortocircuitos el tiempo real de retención es mucho menor que

el tiempo teórico ya que estos arrastran en gran proporción el trazador.

Tiempo de retención teórico

El tiempo de mezcla tiene relación con el tipo de proceso de coagulación que se

desarrolla, debe ser menor que 1 segundo, según Código .Ecuatoriano Construcción.

El tiempo de retención de acuerdo al diseño se calcula mediante la siguiente expresión:

𝑡𝑟 =𝑉

𝑄

Donde:

V: Volumen útil de la unidad.

Q: Caudal de diseño.

tr: tiempo teórico de retención.

𝑡𝑟 =5,04 𝑚3

84,16𝑙/𝑠1000⁄

𝒕𝒓 = 𝟓𝟗, 𝟖𝟗 𝒔

𝒕𝒓 = 𝟏 𝒎𝒊𝒏

El valor obtenido en la unidad de mezcla rápida está mínimamente dentro del límite

establecido

Gradiente de Velocidad teórico

La gradiente de velocidad se calcula en base a la siguiente fórmula.

𝐺 = √𝛾 ∗ ℎ𝑓

𝜇 ∗ 𝑡𝑟

Donde:


90




Se siguieron los siguientes pasos para la obtención del gradiente:

d) Formula a aplicar 𝐺 = √𝛾

𝜇 ∗ √

ℎ𝑓

𝑡𝑟

e) La pérdida de carga hidráulica en la unidad de mezcla rápida = 0,55m ver Anexo 06

f) Con un termómetro de laboratorio, se determinó la temperatura del agua = 13,62°C

g) Se determinó la relación √(γ/μ ) para la temperatura 13,62°C, por interpolación con

la ayuda de la tabla = 2873,41

Tabla 29 Relación √ (γ/μ ) para diferentes temperaturas del agua

Temperatura

(°C) √

𝜸

𝝁

0 2336,94

4 2501,56

10 2736,53

15 2920,01

20 3114,64

25 3266,96


𝐺 = 2873,41/ (𝑚 ∗ 𝑠)12 ∗ √

0,55 𝑚

59,89 𝑠

𝐺 = 275,37 𝑠−1

91

Este valor es obtenido con el volumen de la mezcla rápida, ya que al aumentar el caudal

se incrementa el volumen por lo tanto disminuye la gradiente y viceversa sin embargo

dicho valor es menor a lo recomendado para gradientes de mezcla rápida, por motivos

de existir cortocircuitos, tipo de flujo, zonas muertas, el gradiente recomendado para este

tipo de unidad es de 1000 s-1 valor tomado de (CEPIS/OPS, Manual II: Diseño de plantas

de tecnologia Apropiada, 2006).

Unidad Mezcla Valores de G (s-1)

Retromezclado 800 – 1000

Salto hidráulico = 1000

Difusores 800 – 1000

Mezcladores en línea 3000 - 5000

Gradiente de Velocidad real

Por nivelación se determinó la pérdida de carga en el resalto hidráulico = 0,55 m medida

tomada en campo.

𝐺 = 2873,41/ (𝑚 ∗ 𝑠)12 ∗ √

0,55 𝑚

12 𝑠

𝐺 = 615,16 𝑠−1

Este valor es obtenido con el volumen de la mezcla rápida, ya que al aumentar el caudal

se incrementa el volumen por lo tanto disminuye la gradiente y viceversa sin embargo

dicho valor es menor a lo recomendado para gradientes de mezcla rápida, por motivos

de existir cortocircuitos, tipo de flujo, zonas muertas, el gradiente recomendado para este

tipo de unidad es de 1000 s-1 valor tomado de (CEPIS/OPS, Manual II: Diseño de plantas

de tecnologia Apropiada, 2006).

3.5.1.2.Unidad de floculación

Salida Floculador (Punto de Muestreo “B”)

92



“conductivímetro” cada 1 minuto durante 22 minutos, se observa la necesidad de tomar

los datos iniciales para conocer caudal, volumen de la unidad, tiempo teórico de




Los resultados son procesados en el cuadro del Anexo 05, del cual se obtiene la curva





TRAZADOR

Gráfico 11 Trazadores - floculador


12,0

13,0

14,0

15,0

16,0

17,0

18,0

19,0

20,0

21,0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Co

nd

uct

ivid

ad (u

s/cm

)

Tiempo (minutos)

TRAZADORES - FLOCULADOR PLANTA SANTA RITA-

PÍLLARO

TRH: 10 minMc: 20 us/cm

93

Gráfico 12 Curva de variación de concentración - floculador


Gráfico 13 Índice de Morril - floculador


1

10

100

1,90 95,00

Tie

mp

o (

min

uto

s)

F(t)%

ÍNDICE DE MORRIL - FLOCULADOR

T10 = 5,60min

T90 = 16,52min

94

Gráfico 14 Método Wolf y Resnick - floculador


Tabla 30 Parámetros - floculador

PARÁMETROS


t10: 102,00seg 1,70min

TR (tp): 600,00seg 10,00min

to: 1120,20seg 18,67min

t90: 1179,00seg 19,65min

tf: 1320,00seg 22,00min

tm: 928,80seg 15,48min

Tc: 352,50,00seg 5,88min

Tb: 1077,00seg 17,95min


95

Tabla 31 Análisis de resultados - floculador




tp/to = 0,535 >0,5 predomina flujo mezclado

tc/to = 0,315 <0,7 Turbulencia







Tabla 32 Parámetros - floculador

PARÁMETROS

θ = 0,30

t1/to = 0,30

t2/to = 1.20


Tabla 33 Análisis de resultados - floculador


tg = 1,111

Flujo pistón = 43,38% 40,91 m3

Flujo mezclado = 56,62% 53.39 m3

Espacios muertos = 30,85% 29.09 m3


96



concentración de trazador, para el análisis en el punto de muestreo B corresponde a tp

=10 minutos y a su vez con un tiempo teórico tr = 18,67 minutos resultados que se

pueden visualizar en la tabla 34, existiendo un desviación del 46,44% en defecto del

tiempo teórico. Como se puede visualizar el punto donde se realice el muestreo es de

suma importancia, razón por la cual la muestra se la tomo a la salida de la unidad misma

que brinda esa facilidad.

Tipo de flujo



del floculador es deficiente ya que es menor que el 60% de flujo pistón. En el gráfico 12,

se puede observar que el flujo dual es muy bajo ya que los puntos de inflexión I1 e I2 se

encuentran muy cercanos.

Zonas muertas

Los resultados establecen un porcentaje muy alto de zonas muertas, cuyo valor


que genera que la relación tm/to sea menor que la unidad. Por lo cual existe una cantidad

de flujo que se queda retenida la unidad y sale paulatinamente hasta los 22 minutos de

prueba, lo cual puede generar una reducción significativa en la desestabilización de las

partículas que dependen del tipo de mezcla y a su vez se da la existencia de zonas

muestras por la geometría de la unidad ya que al ser rectangular existe espacios muertos

en las esquinas.

97



en un tiempo menor del tiempo real de retención, existen cortocircuitos ya que se

presenta el trazador a los 1 minuto de la aplicación y se distribuye durante 22 minutos

hasta que aparece la máxima concentración por ello la relación ti/to es mucho menos a

0,3. Si consideramos que en la unidad anterior existieron cortocircuitos y el tiempo de

aparición el trazador en la unidad de floculación es de 0,967 minutos más tarde, por lo

que ratifica la existencia de cortocircuitos luego del canal de mezcla rápida.


El tiempo de mezcla tiene relación con el tipo de proceso de floculación que se

desarrolla, así al ser de tipo vertical es de 20 min = 1200 s recomendado por el Código

Ecuatoriano de Construcción, para floculadores de tipo vertical.

El tiempo de retención de acuerdo al diseño se calcula simplemente mediante la siguiente

expresión:

𝑡𝑟 =𝑉

𝑄

𝑡𝑟 =94,30 𝑚3

84.16 𝑙/𝑠1000⁄

𝒕𝒓 = 𝟏𝟏𝟐𝟎, 𝟒𝟖𝒔

𝒕𝒓 = 𝟏𝟖, 𝟔𝟕 𝒎𝒊𝒏

Los valores obtenidos en la unidad de floculación están dentro del límite permisible.



𝐺 = √𝛾 ∗ ℎ𝑓

𝜇 ∗ 𝑡𝑟

98

Donde:

γ = peso específico del agua a 13.62 °C





a) Fórmula a aplicar 𝐺 = √𝛾

𝜇 ∗ √

ℎ𝑓

𝑡𝑟

b) La pérdida de carga hidráulica en la unidad de floculación = 0,23m ver Anexo 06

c) Con un termómetro de laboratorio, se determinó la temperatura del agua = 13,62°C

d) Se determinó la relación √(γ/μ ) para la temperatura 13,62°C, por interpolación con


𝐺 = 2873,41/ (𝑚 ∗ 𝑠)12 ∗ √

0,23 𝑚

1120,48 𝑠

𝐺 = 41,17 𝑠−1

Este valor es obtenido con el volumen del floculador, el cual está dentro del rango

permitido recomendado por Trippe y Ham para gradientes de floculadores, que señala

un valor entre 100 y 20 s-1 y del (CPE INEN CO 10.7-602, 2013) que recomienda no

tener gradientes de velocidad menores que 20 s-1 .

Tasa de operación

La tasa de operación se determina con la siguiente expresión:

𝑡𝑎𝑠𝑎 =𝑄

𝐴

99

Donde:

Q = caudal tratado = 84,16l/s = 7271,42 m3/día

A = área horizontal del floculador = 9,35 * 1,20 * 2 = 22,44 m2

tasa = 324.04m3/m2. día


Por nivelación se determinó la pérdida de carga en el floculador = 0,22 m medida tomada

en campo.

𝐺 = 2873,41/ (𝑚 ∗ 𝑠)12 ∗ √

0,22 𝑚

600,00 𝑠

𝐺 = 55,02 𝑠−1

Este valor es obtenido con el volumen del floculador, sin embargo dicho valor está dentro

del rango permitido recomendado por Trippe y Ham para gradientes de floculadores, la

cual está estimada entre 100 y 10 s-1.

Determinación de la carga superficial real

La carga superficial está dada por la siguiente relación sus unidades son (m3/m2*d):

TEÓRICO

𝑞 =𝐻 ∗ 100

𝑇𝑜 ∗ 60∗ 864

Donde:

H = profundidad (m) = 4,20 m

To = tiempo de retención teórico = 1120,48 segundos

Por medio de las pruebas de trazadores se determina la carga superficial Teórica con el

tiempo de retención teórico.

100

𝑞 =4,2 ∗ 100

1120,48 ∗ 60∗ 864

q = 5.02 m3/m2*d

REAL

𝑞 =𝐻 ∗ 100

𝑇𝑟 ∗ 60∗ 864

Donde:


Tr = tiempo de retención real = 600 segundos

Por medio de las pruebas de trazadores se determina carga superficial real con el tiempo

de retención real.

.

𝑞 =4,2 ∗ 100

600,00 ∗ 60∗ 864

q = 10,08 m3/m2*d

3.5.1.3.Unidad de sedimentación

Salida Sedimentador (Punto de Muestreo “C”)



“conductivímetro” cada 1 minuto durante 60 minutos, se observa la necesidad de tomar

los datos iniciales para conocer caudal, volumen de la unidad, tiempo teórico de




Los resultados son procesados en el cuadro del Anexo 05 , del cual se obtiene la curva


101




TRAZADOR

Gráfico 15 Trazadores - sedimentador


13

14

15

16

17

18

19

20

21

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Co

nd

uct

ivid

ad (u

s/cm

)

Tiempo (minutos)

TRAZADORES - SEDIMENTADOR PLANTA SANTA RITA -

PÍLLARO

TRH: 4min MC: 20 us/cm

102

Gráfico 16 Curva de variación de concentración - sedimentador


Gráfico 17 Índice de Morril - sedimentador


1

10

100

1,90 95,00

Tiem

po

(m

inu

tos)

F(t)%

ÍNDICE DE MORRIL - SEDIMENTADOR

T10 = 4,24min

T90 = 44,43min

103

Gráfico 18 Método Wolf y Resnick - sedimentador


Tabla 34 Parámetros - sedimentador

PARÁMETROS


t10: 84,00seg 1,40min

TR (tp): 240,00seg 4,00min

to: 3683,40seg 61,39min

t90: 3306,00seg 55,10min

tf: 3600,00seg 60,00min

tm: 870,00seg 14,50min

Tc: 670,20seg 11,17min

Tb: 322,00seg 53,70min


104

Tabla 35 Análisis de resultados - sedimentador




tp/to = 0,065 <0,5 flujo mezclado

tc/to = 0,182 <0,7 turbulencia







Tabla 36 Parámetros - sedimentador

PARÁMETROS

θ = 0,30

t1/to = 0,30

t2/to = 0,75


Tabla 37 Análisis de resultados - sedimentador


tg = 2,22

Flujo pistón = 60,51% 187,58 m3

Flujo mezclado = 39,49% 122,42 m3

Espacios muertos = 50,43% 156,33 m3


105



concentración de trazador, para el análisis en el punto de muestreo C corresponde a tp

= 4 minutos y a su vez con un tiempo teórico tr = 61,39 minutos segundos resultados

que se pueden visualizar en la tabla 38, existiendo un desviación del 93,48% en defecto

del tiempo teórico.

Tipo de flujo



del sedimentador es eficiente ya que es mayor que el 60% de flujo pistón. En el gráfico

16, se puede observar que el flujo dual es muy bajo ya que los puntos de inflexión I1 e I2

se encuentran muy cercanos. En este caso se mejora el flujo pistón ya que la circulación

del agua es más paulatina y no tiene paneles.

Zonas muertas

Los resultados establecen un porcentaje muy alto de zonas muertas cuyo valor


que genera que la relación tm/to sea menor que la unidad. Por lo cual no queda retenido

el trazador en la unidad de floculación y a su vez se debe a la geometría de la unidad que

es rectangular y por ende el trazador se retiene en sus esquinas existiendo por esta razón

también las zonas muertas de gran porcentaje.



en un tiempo menor del tiempo real de retención, existen cortocircuitos ya que se

presenta el trazador a al 1 minuto de la aplicación y se distribuye durante 60 minutos

hasta que aparece la máxima concentración por ello la relación ti/to es mucho menos a

106

0,3. Si consideramos que en la unidad anterior existieron cortocircuitos y el tiempo de

aparición el trazador en la unidad de sedimentación es igual de floculación por lo que

ratifica la existencia de cortocircuitos luego del floculador.


El tiempo de mezcla tiene relación con el tipo de proceso de sedimentación que se

desarrolla, así al ser de tipo ascendente es de 2 a 4 horas recomendado por la Código.

Ecuatoriano. Construcción para sedimentadores tipo ascendentes.

El tiempo de retención de acuerdo al diseño se calcula simplemente mediante la siguiente

expresión:

𝑡𝑟 =𝑉

𝑄

𝑡𝑟 =310,00 𝑚3

84.16 𝑙/𝑠1000⁄

𝒕𝒓 = 𝟑𝟔𝟖𝟑, 𝟒𝟔 𝒔

𝒕𝒓 = 𝟔𝟏, 𝟑𝟗 𝒎𝒊𝒏

Los valores obtenidos en la unidad de sedimentación de flujo ascendente están por

debajo del tiempo recomendado, esto pudiera deberse a la existencia de corto circuitos

hidráulicos, zonas muertas o tipos de flujo que posterior serán evaluados.



𝐺 = √𝛾 ∗ ℎ𝑓

𝜇 ∗ 𝑡𝑟

107

Donde:






a) Formula a aplicar 𝐺 = √𝛾

𝜇 ∗ √

ℎ𝑓

𝑡𝑟

b) La pérdida de carga hidráulica en la unidad de sedimentación = 0,11m ver Anexo 06

c) Con un termómetro de laboratorio, se determinó la temperatura del agua = 13,62°C

d) Se determinó la relación √(γ/μ ) para la temperatura 13,62°C, por interpolación con


𝐺 = 2873,41/ (𝑚 ∗ 𝑠)12 ∗ √

0,11𝑚

3683,46 𝑠

𝐺 = 15,70 𝑠−1

Tasa de operación

La tasa de operación se determina con la siguiente expresión:

𝑡𝑎𝑠𝑎 =𝑄

𝐴

Donde:

Q = caudal tratado = 84,16 l/s = 7271,42 m3/día

A = área horizontal del sedimentador = 9,5 * 6,80 * 2 = 129,20 m2

108

tasa = 56,28m3/m2*día

En la siguiente tabla se muestran los tipos de sedimentadores con sus respectivas tasas

de flujo:

Tabla 38 Tipos de sedimentadores según el sentido de flujo

Sentido de Flujo Ejemplo Rata de flujo

Horizontal Desarenadores 200 – 420

15 – 30

Vertical Manto de lodos 45 - 60

Inclinado Decantadores de

módulos

120 -180

Elaborado:(Arboleda Valencia, 2000)

Como podemos comparar con los valores de la tabla, sedimentador de flujo vertical la

tasa se encuentra dentro del rango recomendado.


Por nivelación se determinó la pérdida de carga en el sedimentador = 0,02 m medida

tomada en campo.

𝐺 = 2873,41/ (𝑚 ∗ 𝑠)12 ∗ √

0,02 𝑚

240,00 𝑠

𝐺 = 26,23 𝑠−1

Este valor es obtenido con el volumen del sedimentador, ya que al no existir mayor

variación en el nivel del agua, por lo tanto el gradiente no es variable, sin embargo dicho

valor está por debajo del rango recomendado por Trippe y Ham para gradientes de

sedimentadores, la cual está estimada entre 100 y 10 s-1, esto se debe a la existencia de

cortocircuitos, zonas muertas, tipos de flujos.

109

Determinación de la carga superficial real

La carga superficial está dada por la siguiente relación sus unidades son (m3/m2*d):

TEÓRICO

𝑞 =𝐻 ∗ 100

𝑇𝑜 ∗ 60∗ 864

Donde:


To = tiempo de retención teórico = 3683,46 segundos

Por medio de las pruebas de trazadores se determina el tiempo de retención real.

𝑞 =4,8 ∗ 100

3683,46 ∗ 60∗ 864

q = 1,88 m3/m2*d

REAL

𝑞 =𝐻 ∗ 100

𝑇𝑟 ∗ 60∗ 864

Donde:


Tr = tiempo de retención real = 240 segundos

Por medio de las pruebas de trazadores se determina el tiempo de retención real.

𝑞 =4,8 ∗ 100

240,00 ∗ 60∗ 864

q = 28,80 m3/m2*d

110

3.6. FILTRACIÓN

3.6.1. Evaluación del proceso de filtración

Los parámetros para la siguiente evaluación del proceso de filtración son: Velocidad.

3.6.1.1.Velocidad y caudal de filtración

Para la realización de la siguiente evaluación se procedió de la siguiente forma:

Se cierra la válvula de ingreso del agua sedimentada.

Se abre la válvula del drenaje del filtro.

Se abre la válvula para que el agua descienda.

Se desciende el nivel por debajo del vertedero.

Fijamos lo más verticalmente una regleta graduada cada 10 cm.

Cronometramos el tiempo en segundos que demora en descender el nivel del

agua entre marca y marca.

Ilustración 27 Velocidad y caudal de filtración


Con los datos obtenidos procedemos a calcular la velocidad con las siguientes

expresiones:

111

𝑉𝑓(𝑐𝑚

𝑠) =

∆ℎ

∆𝑡

Vf (m3/m2/.d) =∆ℎ

∆𝑡∗ 864

𝑄𝑓 (𝑙

𝑠) = 10 ∗ 𝑉𝑓 ∗ 𝐴

Donde:

∆ℎ : Espacio entre marca y marca de la regleta graduada (10cm).

∆𝑡 ∶ Tiempo que tarda el nivel de agua en descender entre marca y marca.

𝑉𝑓 : Velocidad de filtración (cm/s).

A: Área del lecho filtrante.

En los siguientes cuadros se muestran los resultados obtenidos por filtro.

Tabla 39 Tasa de filtración

FIL

TR

O N

° 1

ALTURA TIEMPO VELOCIDAD

FIL

TR

O N

° 2


(cm) (s) cm/s (cm) (s) cm/s

10 30,10 0,3322 10 30,34 0,3296

20 55,57 0,3599 20 56,01 0,3571

30 81,08 0,3700 30 81,73 0,3671

40 106,32 0,3762 40 107,17 0,3732

50 137,21 0,3644 50 138,31 0,3615

60 166,50 0,3604 60 167,83 0,3575

Velocidad de filtración

Promedio 0,3605


Promedio 0,3577

Área del lecho filtrante (m2) 3,96 Área del lecho filtrante (m2) 3,96

Tasa de filtración

(m3/m2*día) 311,49

Tasa de filtración

(m3/m2*día) 309,02

Caudal ensayo (l/s) 14,28 Caudal ensayo (l/s) 14,16

Caudal actual(l/s) 16,80 Caudal actual(l/s) 16,80

Fecha de ejecución 24/6/2017 Fecha de ejecución 24/6/2017

FIL

TR

O

N°

3 ALTURA TIEMPO VELOCIDAD

FIL

TR

O

N°

4 ALTURA TIEMPO VELOCIDAD


10 30,40 0,3289 10 30,07 0,3326

112

20 56,12 0,3563 20 55,51 0,3603

30 81,89 0,3663 30 80,99 0,3704

40 107,38 0,3725 40 106,21 0,3766

50 138,58 0,3608 50 137,07 0,3648

60 168,16 0,3568 60 166,33 0,3607


Promedio 0,3570


Promedio 0,3609


Tasa de filtración

(m3/m2*día) 308,41

Tasa de filtración

(m3/m2*día) 311,80

Caudal (l/s) 14,14 Caudal (l/s) 14,29



FIL

TR

O N

° 5


(cm) (s) cm/s

10 30,28 0,3302

20 55,90 0,3578

30 81,56 0,3678

40 106,95 0,3740

50 138,03 0,3622

60 167,50 0,3582

Velocidad de filtración Promedio 0,3584

Área del lecho filtrante (m2) 3,96

Tasa de filtración (m3/m2*día) 309,63

Caudal ensayo (l/s) 14,19

Caudal actual(l/s) 16,80

Fecha de ejecución 25/6/2017


Como podemos observar la tasa de filtración de todos los filtros se encuentra dentro del

rango de 180 – 360 (m3/m2*día) por lo cual se puede decir que los filtros están

trabajando en buenas condiciones.

113

3.6.2. Evaluación del lecho filtrante

3.6.2.1. Granulometría del Medio Filtrante

La presente prueba nos ayudará a determinar el tamaño de los granos que componen una

muestra del lecho filtrante.

Procedimiento

Lavar el filtro normalmente y vaciarlo para poder ingresar.

Obtener muestras inalteradas de antracita y arena, como recomendación se

obtienen las muestras a una profundidad aproximadamente en la mitad de cada

capa.

Secar y pesar la muestra de material filtrante, alrededor de 200 a 500 gramos de

muestra.

Colocar la muestra en el juego de mallas de Tyler, en la parte superior en el tamiz

de mayor abertura y agitar mecánica o manualmente hasta que los granos pasen a

través de las mallas.

Se procede a pesar las porciones de muestra retenidas en cada malla y calcular

como porcentajes de la muestra total.

Grafica los porcentajes obtenidos en un papel logarítmico.

Ilustración 28 Granulometría del medio filtrante


114

De la curva dibujada se localizan los tamaños de los granos que corresponden al 10 %,

60% y 90 % del peso acumulado de donde se obtienen las siguientes características: un

tamaño efectivo (Te) y el coeficiente de uniformidad (C.U.).

Te = D10

C.U. = D60 /D10

En el siguiente cuadro se presenta el resumen de los resultados obtenidos en el ensayo,

con los cuales se comparará y se procederá a dar un diagnóstico de las características del

lecho filtrante, los resultados del ensayo de granulometría y gráficas ver en Anexo 07.

Tabla 40 Resultados del Ensayo de Granulometría

MATERIAL CARACTERISTICAS NÚMERO DE FILTRO

1 2 3 4 5

ANTRACITA

D90 2,12 2,07 2,18 2,14 2,16

D60 1,66 1,63 1,62 1,67 1,68

D10 1,21 1,07 1,05 1,09 1,13

Te 1,21 1,07 1,05 1,09 1,13

C.U. 1,37 1,53 1,55 1,53 1,49

ARENA

D90 2,28 2,34 2,02 1,87 2,16

D60 1,37 1,41 1,13 1,19 1,27

D10 0,66 0,63 0,59 0,53 0,59

Te 0,66 0,63 0,59 0,53 0,59

C.U. 2,07 2,26 1,90 2,25 2,17


En el siguiente cuadro se presentan valores requeridos para características normales de

los lechos dobles (antracita y arena).

115

Tabla 41 Características del lecho filtrante

Características Símbolo Arena Antracita

Espesor (cm) L 15 - 30 45 - 60

Tamaño Efectivo(mm) Te 0,50 - 0,60 0,80 - 1,10

Coeficiente de Uniformidad C.U. < 1,65 <1,5

Tamaño más grueso(mm) D90 1,41 2,0


Analizando los resultados obtenidos, se procede al respectivo diagnóstico de cada filtro.

Tabla 42 Análisis del Ensayo de Granulometría

FIL

TR

OS

01 La antracita es ligeramente gruesa y es uniforme, en cambio la arena es

ligeramente gruesa y no uniforme.

02 La antracita tiene buen tamaño y ligeramente no es uniforme, en cambio la

arena es ligeramente gruesa y no uniforme.

03 La antracita tiene buen tamaño y ligeramente no es uniforme, en cambio la

arena tiene ligeramente un buen tamaño pero no es uniforme.

04 La antracita tiene buen tamaño y es ligeramente uniforme, en cambio la

arena tiene un buen tamaño y no es uniforme

05 La antracita es ligeramente gruesa y uniforme, en cambio la arena tiene un

buen tamaño y no es uniforme.


3.6.2.2. Espesor del Lecho filtrante

La siguiente prueba se realizó para determinar el espesor del lecho filtrante (antracita y

arena).

Procedimiento

Se empleó una varilla de ¼” de diámetro graduada, la cual debe ser introducida

hasta que atraviese únicamente el lecho filtrante.

Este proceso se lo realiza luego de que el filtro sea lavado.

116

Se procede a secar toda el agua del filtro después se procede a tomar mediciones

en distintos puntos como se muestran en la ilustración N°29.

Ilustración 29 Espesor del lecho filtrante


Los resultados obtenidos se los presenta en la siguiente tabla.

Tabla 43 Espesores del lecho filtrante

PUNTOS

FILTRO

1

FILTRO

2

FILTRO

3

FILTRO

4

FILTRO

5

(cm) (cm) (cm) (cm) (cm)

1 50 58 65 60 63

2 55 60 64 62 63

3 56 57 66 63 63

4 56 57 67 63 61

5 53 58 65 62 62

PROMEDIO c/filtro 54 58 65 62 62

PROMEDIO TOTAL 60,4

Espesor original del lecho filtrante : 35 cm (antracita) + 25,6 cm ( arena) = 60,4 cm


117

Tabla 44 Resumen de espesores de lecho filtrante

MATERIAL

FILTRO

1

FILTRO

2

FILTRO

3

FILTRO

4

FILTRO

5

(cm) (cm) (cm) (cm) (cm)

ANTRACITA 34 36 35 37 37

ARENA 20 22 30 25 25

LECHO TOTAL 54 58 65 62 62


El análisis de resultados podemos observar que el filtro N°1 tiene un espesor aproximado

de 55cm, el filtro N°3 un espesor aproximado de 65cm y los filtros N°2, N°4 y N°5 un

espesor aproximado de 62cm. Uno de los primiciales aspectos para que los es pesores

varíen es que no existe una buena distribución de reto lavado, por lo cual existen

reducciones de espesores en zonas que están frente al ingreso del agua y otras al lado

contrario por lo cual se procede acumular el material filtrante.

118

Ilustración 30 Esquema de ensayos de filtros


T.A

cero

FILTRO 1

3 43

22

Ø 1

50 m

m

Puntos de muestreo para espesor de lecho filtrante.

Ø 1

50 m

m

1

Puntos de muestreo para expansión de lecho filtrante.

Ø 1

50 m

m

FILTRO 3

3

35

1

2

1

3 55 2

T.A

cero

2

T.A

cero

4

1

5 23 2

FILTRO 5

1

T.A

cero

1

3

T.A

cero

3

2

4

FILTRO 4

4

5

33

Ø 1

50 m

m

Ø 1

50 m

m

2

4

FILTRO 2

2

119

3.6.2.3. Bolas de Barro

La formación de bolas de barro en los lechos filtrantes puede ser un indicio del deterior

de los mismo o pueden indicar un deficiente lavado decir que no remueve el material

retenido en los filtros.

Procedimiento

Después de un lavado normal del filtro, se drena hasta un nivel bajo,

aproximadamente 20cm por debajo de la antracita.

Se extrae una muestra representativa del medio filtrante en varios puntos, la

muestra se la toma en un envase de volumen conocido.

Se colocan todas las muestras en un solo recipiente y se procede a tamizar en un

tamiz N°10, el cual se encuentra sumergido en un balde de agua.

Se mueve suavemente el tamiz con el fin de desprender las bolas de barro del

material filtrante, quedando las bolas de barro retenidas en el tamiz.

En una probeta con volumen de agua conocida se introduce las bolas de barro, de

tal modo el incremente el volumen del agua en la probeta será el volumen de las

bolas de barro.

Ilustración 31 Bolas de barro


120

% bolas de barro = (Vb / Vo) * 100

Donde:

Vb: Volumen de las bolas de barro (ml)

Vo: Volumen total de la muestra analizada (ml)

Tabla 45 Resultado de ensayo de Bolas de barro

FILTRO Vol. Total

(Vo)

Vol. Probeta

(Vp)

Variación

Vol.

Vol. Bolas

Barro (Vb)

Porcentaje

Lodos

N° (ml) (ml) (ml) (ml) %

1 550 500 501 1 0,18

2 360 300 300 0 0,00

3 325 300 300 0 0,00

4 510 500 504 4 0,78

5 360 300 301 1 0,28


Tabla 46 Condiciones del medio filtrante

% DE VOLUMEN DE

BOLAS DE BARRO

CONDICIONES DEL

MEDIO FILTRANTE

0 - 0,1 Excelente

0,1 – 0,2 Muy Bueno

0,2 – 0.5 Bueno

0.5 – 1.0 Regular

1.0 – 2.5 De Regular a mal

2.5 – 5.0 Mal

>5.0 Muy Malo

Fuente: (CEPIS/OPS, Manual III: Evalaución de Plantas de Tecnología Apropiada,

2006)

121

De los resultados obtenido en el ensayo podemos observar que la mayoría de los filtros

el lecho filtrante se encuentra en excelente y muy buen estado debido que no se encontró

material (bolas de barro) en el material analizado, a excepción del filtro N°4 el cual se

encuentra en un rango regular, lo cual se puede deber a un ineficiente lavado de la unidad.

3.6.3. Evaluación del proceso de lavado de los filtros

El proceso de lavado es un factor muy influente en el funcionamiento de los filtros, por

lo que para aumentar la eficiencia del mismo será necesario un buen mantenimiento de

los medios filtrante.

Entre los parámetros a evaluar se encuentran: Velocidad y caudal de lavado, Expansión

del lecho filtrante, tiempo óptimo de lavado de los filtros.

3.6.3.1. Velocidad y Caudal de Lavado.

El presente ensayo tiene como objetivo determinar la velocidad y caudal de lavado con

que está operando el filtro.

Procedimiento

Primero se introduce una regleta graduada cada 10 cm en la caja del filtro.

Se cierra la válvula de agua filtrada y válvula de ingreso del afluente del filtro.

Se abre la válvula de drenaje y se deja descender hasta el nivel más bajo.

Se abre la válvula de ingreso de agua de lavado.

Se encera el cronometro con la primera marca de la regleta.

Se cronometra los tiempos en segundos necesarios para que ascienda el nivel del

agua entre la marca.

Con los datos obtenidos procedemos a calcular la velocidad con las siguientes

expresiones:

𝑉𝑓(𝑐𝑚

𝑠) =

∆ℎ

∆𝑡 ; Vf (m3/m2/.d) =

∆ℎ

∆𝑡∗ 864 ; 𝑄𝑓 (

𝑙

𝑠) = 10 ∗ 𝑉𝑓 ∗ 𝐴

En las siguientes tablas tenemos los resultados obtenidos.

122

Tabla 47 Velocidades de Lavado F

ILT

RO

N°

1


FIL

TR

O N

° 2



10 5,24 1,9084 10 6,84 1,4620

20 14,15 1,4134 20 12,68 1,5773

30 20,27 1,4800 30 19,59 1,5314

40 27,37 1,4615 40 25,64 1,5601

50 32,95 1,5175 50 32,05 1,5601

60 38,92 1,5416 60 37,55 1,5979

Velocidad de lavado

Promedio(cm/s) 1,554


Promedio 1,548

Velocidad de lavado

Promedio(m/min) 0,932




Tasa de filtración (m3/m2*día) 1342,4 Tasa de filtración (m3/m2*día) 1337,6

Caudal de la prueba (l/s) 61,5 Caudal de la prueba (l/s) 61,3



FIL

TR

O N

° 3


FIL

TR

O N

° 4



10 6,91 1,4472 10 7,01 1,4265

20 12,36 1,6181 20 13,1 1,5267

30 19,31 1,5536 30 20,07 1,4948

40 25,06 1,5962 40 26,32 1,5198

50 30,74 1,6265 50 29,11 1,7176

60 36,55 1,6416 60 38,61 1,5540

velocidad de filtración

Promedio 1,581


Promedio 1,540






Tasa de filtración (m3/m2*día) 1365,6 Tasa de filtración (m3/m2*día) 1330,5

Caudal (l/s) 62,6 Caudal (l/s) 61,0



FIL

TR

O N

° 5


(cm) (s) cm/s

10 6,33 1,5798

20 13,2 1,5152

30 20,22 1,4837

40 27,38 1,4609

50 32,85 1,5221

60 38,79 1,5468

velocidad de filtración Promedio 1,5181

velocidad de filtración Promedio(m/min) 0,9108

Área del lecho filtrante (m2) 3,96

Tasa de filtración (m3/m2*día) 1311,6

Caudal ensayo (l/s) 60,1

Caudal actual(l/s) 16,8

Fecha de ejecución 25/6/2017


123

El rango de velocidades para lavado de filtros rápidos en lechos mixtos debe encontrarse

entre 0,6m/min y 1,0 m/min valor recomendado por la norma RAS2000, mientras autores

como Jorge Arboleda definen el mismo rango de velocidades de 0,6 m/min y 1,0 m/min.

Según los rangos descritos anteriormente las velocidades para lavado en los filtros están

dentro de dichos valores, por lo que se puede decir que cumplen con las velocidades para

las cuales fueron diseñados, por lo cual en el siguiente apartado se corrobora con el

ensayo de expansión de lecho filtrante.

3.6.3.2. Expansión del Lecho filtrante

La expansión del lecho filtrante depende del caudal de lavado y del peso de los granos

de arena, este último varía de acuerdo con el diámetro del material granular. Cuyo

objetivo es determinar el porcentaje de aumento de espesor del lecho filtrante durante la

operación de lavado. El ensayo dispone del siguiente material: varilla metálica con

cajitas soldadas a una distancia de 5cm entre los bordes de las cajitas, en el extremo de

la varilla debe haber una plancha para evitar que se introduzca en la superficie de la

arena, para el presente ensayo se reemplazaron los materiales por un palo de madera con

tubos de PVC asegurados cada 5cm entre bordes de cada tubo y al extremo inferior del

palo de madera una base de una plancha rectangular de madera triplex.

Ilustración 32 Expansión del lecho filtrante


124

Ilustración 33 Expansión lechos filtrantes


Para que el medio filtrante se lave bien, debe producirse una expansión de 20 a 50% de

manera uniforme en toda el área del filtro.

Procedimiento

Se fija el aparato recolector de material expandido sobre la superficie del lecho

filtrante.

Se procede a lavar el filtro normalmente.

Se cuenta la expansión en centímetros según el número de tubitos que contengan

material filtrante.

Se expresa la expansión como porcentaje de espesor del lecho filtrante.

%E = Δh *100 / h

Donde:

Δh: Elevación del lecho filtrante durante el retro lavado (cm).

h: Espesor del lecho filtrante

Las ubicaciones de los puntos de muestreo se encuentran en el ilustración 30 y los

resultados se observan en el siguiente cuadro.

125

Tabla 48 Resultados ensayo expansión

EXPANSIÓN DEL MEDIO FILTRANTE

PUNTO

S

Esp.(cm

) = 54

Esp.(cm

) = 58

Esp.(cm

) = 65

Esp.(cm

) = 62

Esp.(cm

) = 62

N° 1 N°2 N°3 N°4 N°5

Expansión Expansión Expansión Expansión Expansión

(cm) % (cm) % (cm) % (cm) % (cm) %

1 15 27,78 20 34,48 25 38,46 20 32,26 15 24,19

2 10 18,52 15 25,86 10 15,38 10 16,13 10 16,13

3 10 18,52 10 17,24 20 30,77 10 16,13 5 8,06


Como podemos ver, los resultados obtenidos de expansión del lecho filtrante en cada

filtro y en los diferentes puntos impuestos para el análisis podemos ver que se encuentran

dentro del rango permitido para este tipo de diseño de filtros, de esta manera podemos

confirmar que no se pierde material filtrante durante la operación de lavado.

3.6.3.3. Tiempo Óptimo de Lavado

El objetivo del ensayo es determinar el tiempo óptimo en que debe ejecutarse la

operación de lavado del filtro, para mantener una turbiedad menor a 10 UNT, para

obtener turbiedades menores es necesario prolongar el lavado durante un largo tiempo,

lo que lleva a la utilización de mayor cantidad de agua para lavado

En la época de lluviosa, cunado la turbiedad es alta conlleva un tiempo de lavado mayor

que en la época seca.

126

Procedimiento

Se enumeran 15 vasos de 150ml aproximadamente, el número de vasos dependerá

de la época del año.

Se inicia el lavado normal del filtro y tan pronto caiga la primera agua en las canaletas

de lavado, llenamos un vaso rápidamente.

Se continúa llenando los vasos cada minuto hasta completar los 15.

Determinamos las turbiedades de las muestras y dibujamos una curva de turbiedad

versus tiempo en papel logarítmico.

Se determina el punto de inflexión donde la curva tiende a ser asintótica con respecto

a la horizontal. Este punto corresponderá al tiempo óptimo de lavado. A partir de

este punto no se gana nada con prolongar el proceso de lavado. Es optimo que en

este punto se obtenga turbiedades menores a 5 UNT

Ilustración 34 Tiempo óptimo de lavado


En las siguientes tablas se muestran los resultados obtenidos.

127

Tabla 49 Resultados obtenidos de Tiempo óptimo de lavado

TIEMPO ÓPTIMO DE LAVADO

FILTROS FILTRO

N°1

FILTRO

N°2

FILTRO

N°3

FILTRO

N°4

FILTRO

N°5

FECHA : 08/07/2017 08/07/2017 08/07/2017 09/07/2017 09/07/2017

HORA : 10H30 11h15 12h00 9h30 10h00

TEMPERATURA(°C): 12,10 11,95 12,00 11,91 12,00

Tiempo (min) Turbiedad

(NTU)

Turbiedad

(NTU)

Turbiedad

(NTU)

Turbiedad

(NTU)

Turbiedad

(NTU)

1 26,50 24,10 31,50 22,20 21,60

2 11,10 12,20 14,10 10,50 13,10

3 6,20 7,10 9,00 7,30 6,50

4 4,60 4,80 9,30 5,10 7,80

5 3,00 3,50 5,20 4,30 4,10

6 3,40 4,50 5,50 2,90 3,10

7 2,60 1,70 3,90 3,10 2,90

8 1,70 2,30 3,10 2,30 2,70

9 1,40 1,80 1,70 1,60 1,80

10 1,50 2,00 1,50 1,30 2,10

11 1,30 1,60 1,30 1,50 1,60

12 1,40 1,60 1,60 1,40 1,50

13 1,50 1,90 1,60 1,40 1,70

14 1,50 1,80 1,30 1,20 1,40

15 1,40 1,60 1,20 1,30 1,20


En la siguiente parte se muestran las gráficas respectivas a cada filtro:

128

Gráfico 19 Turbiedad vs tiempo - filtro 1




1,00

10,00

100,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16

TUR

BIE

DA

D (U

NT)

TIEMPO (MIN)

FILTRO N° 1

1,00

10,00

100,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16

TUR

BIE

DA

D (U

NT)

TIEMPO (MIN)

FILTRO N° 2

129





1,00

10,00

100,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16

TUR

BIE

DA

D (U

NT)

TIEMPO (MIN)

FILTRO N°3

1,00

10,00

100,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16

TUR

BIE

DA

D (U

NT)

TIEMPO (MIN)

FILTRO N°4

130



Gráfico 24 Resumen Tiempos Óptimos de lavado


1

10

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16

TUR

BIE

DA

D (U

NT)

TIEMPO (MIN)

FILTRO N°5

1,00

10,00

100,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Turb

ied

ad (N

TU)

Tiempo (min)

Tiempos Optimos de Lavado en los Filtros

Filtro N°1

Filtro N°2

Filtro N°3

Filtro N°4

Filtro N°5

131

El tiempo óptimo que debe durar el lavado se determina en función de la gráfica 25 y la

tabla 54.

En base a la gráfica se determinó un tiempo de 9 minutos, ya que las curvas empiezan a

comportarse asintóticamente respecto al eje en dicho tiempo. En lo que respecta a la

bibliografía indica que el tiempo óptimo de lavado seria aquel en el cual la turbidez

remanente sea menor de 5 UNT, por lo cual de los ensayos realizados el tiempo a

considerarse en forma general es de 6 minutos.

Se puede escoger cualquiera de los parámetros como tiempo óptimo de lavado,

recomendando utilizar el tiempo de 6 minutos ya que él se emplearía menor caudal para

el lavado garantizando así el no desperdicio de material filtrante.

3.7. DESINFECCIÓN

La desinfección es el proceso indispensable y obligatorio que toda PTAP debe ejecutar

para la potabilización de aguas destinadas para el consumo humano. El proceso destruye

patógenos y organismos causantes de enfermedades en los seres humanos. El

desinfectante usado en la planta es el cloro gas, mismo que viene en cilindros de 75 kg.

El tiempo de contacto es el tiempo necesario que el cloro necesita para que reaccione

con el agua.

El único ensayo realizado en la unidad de desinfección es el tiempo de residencia que

tiene el tanque de agua tratada, para ello se incrementó la dosis de cloro con la finalidad

de medir el incremento del cloro residual de 1,35 a 1,7mg/l, mediciones realizadas tanto

a la salida como en el tanque de almacenamiento, para la medición del cloro residual se

usó un equipo portátil.

A continuación, el cuadro muestra el esquema seguido para el ensayo.

132

Gráfico 25 Cloro residual vs tiempo


Tabla 50 Prueba de tiempo de contacto

TIEMPO DE CONTACTO DE CLORO

FECHA MEDIDOR:HUDER ARIAS

8/7/2017 ANOTADOR: BYRON QUISHPE

TIEMPO (min) SALIDA TANQUES DE ALMACENAMIENTO

0 1.35 1.15

4 1.35 1.15

8 1.52 1.15

12 1.52 1.15

16 1.65 1.15

20 1.65 1.15

24 1.68 1.15

28 1.68 1.33

32 1.68 1.33

36 1.68 1.33

40 1.68 1.42

44 1.68 1.42

48 1.68 1.5

52 1.68 1.5

56 1.68 1.5

60 1.68 1.5


60; 1,68

60; 1,5

1

1,2

1,4

1,6

1,8

0 10 20 30 40 50 60 70

CL

OR

O R

ES

IDU

AL

(m

g/l

)

TIEMPO (minutos)

CLORO RESIDUAL vs TIEMPO

SALIDA

T. ALMA.

133

Analizando la gráfica el valor del cloro residual en el tiempo cero es de 1,35mg/l a la

salida de la PTAP y de 1,15 mg/l en los tanques de almacenamiento mismos que se

incrementan a1, 68 mg/l y 1,5mg/l respectivamente a los tiempos 28minutos y 56

minutos; por lo que es el tiempo en que tarde en aparecer el cambio de cloro residual

desde el instante de la dosificación hasta la salida de la PTAP y los tanques de

almacenamiento.

Se observa en la gráfica la variación de cloro residual a la salida que se produce en un

tiempo de 28 minutos de haber cambiado la dosificación, mientras que en los tanques de

almacenamiento esta variación se produce a los 56 minutos, por lo que el tiempo de

retención práctico es de 28 minutos, valor que se encuentra en el rango del tiempo

teórico de 21,11 minutos y al tiempo recomendado de 30 minutos, concluyendo que la

dosis de desinfección es la adecuada para garantizar un cloro residual de 0,3mg/l al punto

más alejado de la red.

El equipo comparador de cloro residual presenta valores de apreciación que dependen

del medidor, por lo que podemos considerar que el valor teórico es igual al práctico.

3.7.1.1.Tiempo de cloración

El proceso de desinfección del agua es progresivo, la finalización del proceso se lo

concluye cuando el 100% de los organismos que se trata de eliminar han muerto.

El tiempo de contacto se determina a partir del volumen del tanque y del caudal de agua

tratada con la siguiente expresión:

𝑡𝑟 =𝑉

𝑄

Donde:

V: volumen del tanque de contacto = 9,5 * 2,0 *5,0 = 95,0 m3

Q: Caudal tratado = 84,16 l/s

𝑡𝑟 =95,00 𝑚3

84,16 𝑙/𝑠1000⁄

𝒕𝒓 = 𝟏𝟏𝟐𝟖, 𝟖 𝒔

134

𝒕𝒓 = 𝟏𝟖, 𝟖𝟏 𝒎𝒊𝒏

El tiempo de cloración recomendado por (CPE INEN CO 10.7-602, 2013) es de 20 a 30

min, mismo que se encuentra mínimamente por debajo del rango permitido.

3.7.1.2.Dosificación cloro

Cantidad de Cloro

Para la desinfección del agua se utiliza principalmente cloro gas. Sin embargo, cuando

no hay la disponibilidad de cloro gas se emplea pastillas de cloro al 70%.

En este sentido a continuación se presenta el cálculo de las dosis requeridas de estos dos

productos químicos, tomando como referencia lo señalado en la siguiente tabla:

Tabla 51 Propiedades de los productos de cloro y sus características

Nombre y

Formula

Nombre

comercial

o común

Características % de Cloro

activo

Estabilidad

en el tiempo Seguridad

Envase

Usual

Cloro gas

Cl2

Cloro

Licuado

Cloro

Gaseoso

Gas licuado a

presión 99,5% Muy buena

Gas altamente

toxico

Cilindros

de 40 a 75

kg y 1

Tonelada

Hipoclorito

de calcio

Ca(ClO)2

4H2O

HTH,

Perclorón

Polvo, gránulos

y tabletas Solido

blanco

Polvo: 20-

35 %.

Granulado:

65 -70 %.

Tabletas:

65 – 70 %.

Buena.

Pérdida de 2

a 2.5 % por

año.

Corrosivo

Inflación posible

al entrar en

contacto con

ciertos

materiales

ácidos.

Latas de

1.5kg,

tambores

de 45 -

135kg,

Baldes de

plástico.

Elaborado: (Organización Panamericana de la Salud, 2006)

Datos:

Caudal (actual): 84,16 l/s

Concentración de cloro recomendada según la OPS/OMS está entre 1 y 5 mg/l,

esta dosis dependerá según la claridad o turbiedad del agua.

135

Dosis tomadas de la tabla 56.

Para el cálculo de la dosis se ha utilizado la siguiente formula:

Cloro = Q * C

Donde:

Q: caudal que ingresa a la planta

C: concentración de cloro

Cloro = 84, 16 l/s * 3 mg/l

Cloro = 252,48 mg

Cloro = 22,44 kg/día

Cloro Gas al 99,5 % (Cilindros de 75 Kg)

𝐶𝐿𝐺 = 𝐶𝑎𝑛𝑡. 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜

0,995

𝐶𝐿𝐺 = 22,44𝑘𝑔/𝑑𝑖𝑎

0,995

𝑪𝑳𝑮 = 𝟐𝟐, 𝟓𝟓 𝑲𝒈/𝒅𝒊𝒂

Hipoclorito de Calcio al 70 % (como material granular o pastillas de 200gr) ,

𝐻𝐶 = 𝐶𝑎𝑛𝑡. 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑜

0,7

𝐻𝐶 = 22,44

0,7

𝑯𝑪 = 𝟑𝟐, 𝟎𝟕𝒌𝒈/𝒅𝒊𝒂

Dado que cada pastilla pesa 200gr se necesitaría 160 pastillas en un día.

136

La norma INEN 1108 expone valores permisibles de concentración de cloro residual el

cual varía según el pH del agua tratada para nuestro caso tenemos pH entre 6 y 7 pH por

lo cual los valores entre debe estar nuestra concentración de cloro residual debe ser de

0,3 a 1,5 ppm, los cuales se encuentran dentro del rango que indica la Norma INEN

1108.

Ilustración 35 Resultado cloro residual


Cuando existe déficit de cloro-gas, los operadores suministran cloro en pastillas

(Hipoclorito de Calcio) con las siguientes características:

20 pastillas de 200gr con una concentración de cloro al 70 % durante 3 horas,

al ejecutar este proceso por experiencia existe una deficiencia operativa.

Las pastillas de cloro se colocan las veces que sean necesarias; es decir, si se termina

una barra inmediatamente se coloca otra y así sucesivamente hasta disponer de cloro-

gas. En otras palabras, no existe una dosis determinada por los técnicos del GAD al

momento de colocar el cloro en pastilla.

La dosis de cloro en pastillas es 32.07 kg/día para desinfectar 86.8 l/s de caudal,

manteniendo un cloro residual dentro de los límites permisibles ya mencionados

anteriormente.

137

Ilustración 36 Pastillas de cloro


3.8. ANÁLISIS Y DIAGNOSTICO DE LAS EVALUACIONES

REALIZADAS EN LAS UNIDADES DE LA PTAP.

Se realiza una comparación de los estudios y ensayos respectivos realizada en cada

unidad que contiene la PTAP, en base de obtener conclusiones de las evaluaciones y con

el fin de establecer la eficiencia de dichas unidades.

3.8.1. Comparación geométrica de unidades de la PTAP.

El presente análisis se realizó debido a que los planos de diseño y construcción de la

PTAP no fueron posibles obtenerlos. Por lo cual se realizó una comparación de medidas

entre las levantadas en sitio y las obtenidas con el diseño volumétrico y así verificar

como varía la cantidad de volumen de agua que pueden soportar las distintas unidades.

138

Tabla 52 Comparación y análisis del levantamiento geométrico y el diseño volumétrico

UNIDAD MEDIDAS

LEVANTADAS

MEDIDAS DE

DISEÑO

VOLUMÉTRICO

OBSERVACIONES

Cámara de

Llegada o

Tanque Rompe

Presiones

Largo = 2,50 m

Ancho = 1,50 m

Altura = 2,00 m

Vol. = 7.5 m3

Largo = 3,40 m

Ancho = 1,50 m

Altura = 2,00 m

Vol. = 10,10 m3

Variación en el

volumen de un 25%

encontrándose sub-

dimensionado

Tanques de

Floculación

Largo = 9.35 m c/cám.

Ancho = 1,20 m c/cám.

Altura = 4,20 m c/cám.

Vol. = 94,30 m3

Largo = 10.0 m c/cám.



Vol. = 101,0 m3

Variación en el

volumen de un 6,6%

encontrándose sub-

dimensionado

Tanques de

Sedimentación

Largo = 9,50 m c/cám.



Vol.= 310,0 m3

Largo = 10,0 m c/cám.



Vol.= 302,40 m3

Variación en el

volumen de un 2,5%

encontrándose

sobredimensionado.

Tanques de

Filtración


Ancho = 2,0 m c/uno

Altura = 4,5 m

Vol. = 23,0 m3 c/uno


Ancho = 2,0 m c/uno

Altura = 4,5 m

Vol. = 32,7 m3 c/uno

Variación en el

volumen de un 29,7%

encontrándose sub-

dimensionado.

Tanque de

Desinfección o

Contacto

Largo = 9,5 metros

Ancho = 2,0 metros

Altura = 5,0 metros

Volumen = 95,0 m3

Largo = 11,20 m

Ancho = 2,0 m

Altura = 4,50 m

Vol. = 101,0 m3

Variación en el

volumen de un 5,9%

encontrándose sub-

dimensionada.


Las variaciones volumétricas de cada una de las unidades, encontrándose sub-

dimensionadas en la mayoría de unidades y sobredimensionada la unidad de

sedimentación, obtenidas en el diseño por lo que se puede concluir que existirán

variaciones en el funcionamiento de las unidades.

139

3.8.2. Comparación hidráulica – sanitaria de las unidades de la PTAP.

MEZCLA RÁPIDA

Tabla 53 Comparación y análisis prueba de trazadores resumen – canal mezcla rápida

UNIDAD TIEMPO DE

RETENCIÓN

TIPO DE

FLUJO

ZONAS

MUERTAS CORTOCI. OBSERV.

Canal de

Mezcla

Rápida

tr = 12 seg

to = 60 seg

Fp = 45,09%

Fm= 54,91%

Fp < 60,00%

Zm = 77,82%

ti = 1,98 seg

tf = 27,98 seg

Existen

cortocircuitos

Existen zonas

muertas

Predomina flujo

mezclado

Funcionamiento

eficiente


Analizando la tabla 59 se puede afirmar que existe una desviación del 80% entre el

tiempo de retención real y teórico; en relación al tipo de flujo predomina el flujo

mezclado con un porcentaje de 54,91%, también se establece un flujo dual muy corto ya

que los puntos de inflexión se encuentran muy cerca uno del otro; existe un porcentaje

elevado de zonas muertas cuyo valor es 77,82%; en la unidad se presentan cortocircuitos

hidráulicos ya que la relación ti/to < 0,3; la unidad es eficiente por lo mencionado ya que

los resultados obtenidos se dan por la geometría rectangular de la unidad y también por

lo que está sobre dimensionada eso repercute para que el tiempo de retención sea mayor

a lo recomendado.

UNIDAD DE FLOCULACIÓN

En esta parte se realizó una comparación entre los tiempos y gradientes teóricas con las

reales obtenidas en pruebas de trazadores y ensayos de parámetros óptimos de

floculación analizando las gradientes hidráulicas.

140

Tabla 54 Comparación y análisis prueba de trazadores resumen – unidad floculación

UNIDAD TIEMPO DE

RETENCIÓN

TIPO DE

FLUJO

ZONAS


Tanques de

Floculación

tr = 10 min

to = 18,67 min

Fp = 43,38%

Fm= 56,52%

Fp < 60,00%

Zm = 30,85%

ti = 1,00 min

tf = 22,00 min

Existen

cortocircuitos

Existen zonas

muertas

Predomina flujo

mezclado

Funcionamiento

deficiente

Elaborado: (Autores de la Tesina, 2016)


floculación

UNIDAD GRADIENTES CARGA

SUPERFICIAL OBSERV.

Tanques de

Floculación

Go = 41,17 s-1

Gr = 55,02 s-1

qo = 5,02 m3/m2/d

qr = 10,08 m3/m2/d

En las gradientes existe una

variación de 25,17% en aumento.

En la carga superficial la real es

mayor que la teórica dicha

variación es 50,20% en aumento, lo cual incide en que la eficiencia

de la unidad sea baja.


Analizando la tablas 60 y 61 se puede afirmar que existe una desviación del 46,44%

entre el tiempo de retención real y teórico; en relación al tipo de flujo predomina el flujo

mezclado con un porcentaje de 56,52%, también se establece un flujo dual muy corto ya

que los puntos de inflexión se encuentran muy cerca uno del otro; existe un porcentaje

considerable de zonas muertas cuyo valor es 30,85%; en la unidad se presentan

cortocircuitos hidráulicos ya que la relación ti/to < 0,3; la unidad es deficiente por lo

mencionado ya que los resultados obtenidos se dan por la geometría rectangular de la

unidad y también por lo q esta sub dimensionada para el caudal a tratar, pandeo de las

placas. Las gradientes tienen una variación de 25,17% en aumento entre la real y la

teórica, así como la carga superficial la real es mayor que la teórica dicha variación es

50,20% en aumento, lo cual incide en que la eficiencia de la unidad sea baja.

De las pruebas de tratabilidad tenemos unas gradientes óptimas entre 25 y 30 s-1

141

Las cuales están por debajo de las reales y teóricas determinadas con fórmulas, lo cual

indica que se encuentran dentro del rango establecido por la C.E.C. para floculadores de

flujo vertical.

UNIDAD DE SEDIMENTACIÓN

Tabla 56 Comparación y análisis prueba de trazadores resumen – unidad de

sedimentación

UNIDAD TIEMPO DE

RETENCIÓN

TIPO DE

FLUJO

ZONAS


Tanques de

Sedimentació

n

tr = 4 min

to = 61,39 min

Fp = 60,51%

Fm= 39,49%

Fp > 60,00%

Zm = 50,43%

ti = 1,00 min

tf = 60,00 min

Existen

cortocircuitos

Existen zonas

muertas

Predomina flujo

pistón

Funcionamiento

eficiente



sedimentación

UNIDAD GRADIENTES CARGA

SUPERFICIAL OBSERV.

Tanques de

Sedimentación

Go = 15,70s-1

Gr = 26,23 s-1

qo = 1,88 m3/m2/d

qr = 28,80 m3/m2/d

En las gradientes existe una

variación de 40,14% en aumento.

En la carga superficial la real es

mayor que la teórica dicha

variación es 93,47% en aumento,

lo cual incide en que la eficiencia

de la unidad sea baja.


Analizando la tablas 62 y 63 se puede afirmar que existe una desviación del 93,48%

entre el tiempo de retención real y teórico; en relación al tipo de flujo predomina el flujo

pistón con un porcentaje de 60,51%, también se establece un flujo dual muy corto ya que

los puntos de inflexión se encuentran muy cerca uno del otro; existe un porcentaje

142

considerable de zonas muertas cuyo valor es 50,85%; en la unidad se presentan

cortocircuitos hidráulicos ya que la relación ti/to < 0,3; la unidad es eficiente pese a que

las unidades anteriores son deficientes por lo mencionado ya que los resultados

obtenidos se dan por la geometría rectangular de la unidad. Las gradientes tienen una

variación de 40,14% en aumento entre la real y la teórica, así como también la carga

superficial la real es mayor que la teórica dicha variación es 93,47% en aumento, lo cual

incide en que la eficiencia de la unidad sea baja.

Al instante de comparar con las tasas de sedimentación que nos presenta en la

bibliografía de Arboleda vemos que se encuentra dentro del rango para sedimentadores

de flujo vertical que esta entre 40 y 60 m3 /m2*d.

UNIDAD DE FILTRACIÓN

Estructuralmente la unidad se encuentra en perfectas condiciones de uso, en los

anteriores capítulos se muestran los ensayos realizados para determinar la eficiencia del

filtro, eficiencia del lecho filtrante y del tiempo de lavado.

Para lo cual Se determinó que la tasa de filtración se encuentra dentro del rango

establecido por la CEPIS/OPS para filtros rápidos de tasa declinante que esta entre 180

– 360 (m3/m2/día), lo cual nos da un indicio de que las unidades se encuentran en un

buen estado operativo, la carrera de filtros en este caso no se pudo aplicar debido que no

se contaba con datos históricos de turbiedades de cada unidad y como versas en la

bibliografía se debe tener un grifo o llave para tomar las muestras de agua tratada en

cada filtro, lo cual en la PTAP de pillarlo no existe el paso de agua tratada es directo a

la cámara de desinfección por medio de tuberías de acero que con son controladas con

válvulas de compuerta.

En lo que respecta al lecho filtrante podemos observar que la granulometría realizada a

cada una de las capas filtrantes (antracita y arena) nos indican que en mayor parte de los

filtros en lo que se refiere a la antracita sobresale insignificantemente del rango

establecido que es de 0,8 – 1,1 mm, en lo que refiere coeficiente de uniformidad (C.U.)

el cual es de < 1,5 podemos observar que son ligeramente uniformes.

143

En la arena podemos observar que tenemos en la mayoría de filtros un buen tamaño los

cuales están dentro de los rangos establecidos, pero en lo que no cumplen es que la arena

en todos los filtros no es uniforme. Pero no sería un problema debido a que al tener un

buen tamaño efectivo llena los espacios dejados entre partículas.

La expansión del lecho filtrante se encuentra dentro de los rangos porcentuales

establecidos, este quiere decir que la presión con la que se realizan los retro lavados son

las adecuadas y no permiten que se pierda mayoritariamente el lecho filtrante.

El tiempo óptimo de lavado se encuentra entre los 8 minutos, pero como dice la

bibliografía que se puede considerar un lavado optimo al partir de obtener turbiedades

remantes menores a 5NTU por lo cual se recomienda tiempo optimo a los 6 minutos.

Por lo cual uno de los puntos altos de la planta son los filtros, los cuales se encuentran

en un estado funcional.

3.9. POTENCIAL DE PRODUCCIÓN DE LA PTAP

Una vez efectuada la inspección inicial de la planta de tratamiento, determinado el tipo

de tratamiento que se usa y después de haber llenado la ficha (check list) del Anexo 1,

que se realizó mediante el recorrido por la planta, tomando las dimensiones de cada

unidad y la información se procederá a efectuar los cálculos para determinar la potencia

de producción, por lo que conocemos que el caudal actual de operación es de 84,16 l/s.

a) Canal de Mezcla rápida

Volumen total = 5,04 m3

Tiempo de retención total = 28 seg (Obtenido de la prueba de trazadores)

Entonces:

Caudal (Q) = (5,04 m3 *1000l/m3) / (28seg)

(Q) = 178, 72 l/s

144

b) Floculadores

Volumen total = 94,30 m3

Tiempo de retención total = 22 min (Obtenido de la prueba de trazadores)

Entonces:

Caudal (Q) = (94, 30 m3 *1000l/m3) / (22 min *60 s/min)

(Q) = 71, 44 l/s

c) Sedimentadores

Área total de las unidades = 129,20 m2

Profundidad = 4,80 m

Tasas de decantación = 60,0 m3/m2 * d según (Jorge Arboleda, 2000)

Entonces:

Caudal (Q) = (60 m3 /m2. d *1000l/m3 * 129, 20 m2) / 86400 (s/d)

(Q) = 89, 72 l/s

d) Unidades de filtración

Área filtrante total (cada unidad) = 5,0 m2

Tasas de filtración = 180,0 m3/m2*d según (Jorge Arboleda, 2000)

Entonces:

Caudal (Q) = (180 m3 /m2. d *1000 l/m3 * 5, 0 m2) / 86400 (s/d)

(Qtotal) = 53, 19 l/s

145

e) Unidades de Desinfección

Temperatura = 13 °C

Cloro residual actual = 1,35 mg/l

Volumen de la cámara = 95,0 m2

Entonces:

Caudal (Q) = (1000 l/m3 * 95 m3) / (20 min *60(s/min)

(Qtotal) = 79,17 l/s

Gráfico 26 Potencial de producción de la PTAP


Como se puede observar, el máximo caudal con el que puede operar la planta es de 75,0

l/s de acuerdo a los datos de diseño, por lo cual en el diagrama de barras se puede

observar que las unidades de floculación, sedimentación y desinfecciones se encuentran

sobre el pico máximo, en cambio las unidades de cámara de llegada, filtración bajo el

caudal pico.

El problema que se puede observar es el “pico de botella” que se genera en la unidad de

filtración como se observar en la gráfica N°26 la unidad está produciendo 53,19 l/s por

lo cual la unidad no satisface volumétricamente al caudal destinado a tratarse.

79,17

53,19

89,72

71,44

178,72

84,16

75,00

0 50 100 150 200

C. Desinfección

T.Filtración

T.Sedimentador

T.Floculador

Z. mezcla rápida

Caudal Actual(2017)

Caudal Diseño

CAUDAL (L/S)

UN

IDA

DE

S O

PE

RA

TIV

AS

POTENCIAL DE LA PRODUCCIÓN

146

CAPITULO IV

4. GESTION AMBIENTAL

4.1 PROCESO DE REGULARIZACIÓN AMBIENTAL

La regularización ambiental de un proyecto es un capítulo muy importante en la

actualidad, ya que versa sobre la normativa actual y acogiendo a lo que nos dicen los

Artículos 19 y 20 del Acuerdo ministerial N° 61 que sustituye al libro VI del Texto

Unificado de Legislación Secundaria del Ministerio del Ambiente edición especial

N°316, por tal motivo el presente proyecto debe someterse a un proceso de

regularización para obtener la licencia , certificado o permiso ambiental, mediante la

Ordenanza que regula la Gestión Ambiental Provincial Y Ejercicio de sus Facultades

como Autoridad Ambiental a la Ordenanza Provincial de Tungurahua, en el Capítulo

III, articulo 9 se indica la obligatoriedad de regular proyectos frente entes

administrativos.

Todo proyecto ubicado en la provincia de Tungurahua y que suponga un riesgo

ambiental está obligado a tener una certificación, registro o licencia ambiental de lo

establecido por la Autoridad Ambiental Nacional, el proceso de regularización se

realizará en base lo que establece el “Sistema Único de Información Ambiental” (SUIA)

4.2 SIMULACIÓN

El “SUIA (Sistema Único de Información Ambiental) en la cual se impulsa la gestión de

regularización de actividades, obras y proyectos para su posterior ejecución,

construcción u operación.

Acceder al sistema mediante la página Web: http://suia.ambiente.gob.ec/ en la cual

podemos observar la parte de regularización ambiental y control ambiental como lo

muestra la siguiente imagen:

147

Ilustración 37 Página principal del "SUIA"

Fuente: (SUIA, 2017)

La regularización y control ambiental

Al siguiente proceso pueden acceder cualquier tipo de personas naturales para realizar

la creación de proyectos mediante un proceso de categorización según el tipo de proyecto

a desarrollar.

Ilustración 38 Página principal del "SUIA"


148

Categorización del Proyecto

La categorización se lo realiza en función del Acuerdo Ministerial N° 61, Art.14 el cual

especifica: “La regularización del proyecto, obra o actividad; los proyectos, obras o

actividades, constantes en el catálogo expedido por la Autoridad Ambiental Nacional

deberán regularizarse a través del SUIA, el que determinara automáticamente el tipo de

permiso ambiental: Registro ambiental o Licencia Ambiental.”

Proceso para un nuevo proyecto

Una vez creado el usuario, ingresamos al sistema el cual nos pide diferentes categorías

para elegir, en este caso el proyecto a ser regularizado versa sobre “rehabilitación de una

planta potabilizadora”, ya que el proyecto trata sobre una evaluación y propuestas de

mejora de la PTAP del Cantón Píllaro.

Ilustración 39 Ingreso de datos al sistema


El resultado o tramite a seguir que nos recomienda el sistema es un “certificado

Ambiental”.

149

Procedemos a llenar los datos generales del proyecto como son el tema en que versa el

proyecto el cual es: Evaluación y Propuestas de mejora de la PTAP del Cantón Píllaro y

un pequeño resumen de la actividad a desarrollar en el proyecto.

Ilustración 40 Ingreso de características del proyecto


Complementamos con los datos sobre el proyecto como son el área donde se encuentra

implantado, litros de agua tratada y ubicación del proyecto.

Ilustración 41 Ingreso de datos del proyecto (caudal y área)


150

Finalmente, el Sistema nos realiza el registro ambiental con las características del

proyecto.

Ilustración 42 Resultado Obtenidos

Fuente: (SUIA, 2017; Silva, 2003)

El proyecto de titulación conforme a la categorización realizada en el sistema “SUIA”

basada en la evaluación realizada por el Ministerio del Ambiente, encaja en la figura de

“Certificado Ambiental”.

151

Para lo siguiente se necesita incluir un marco legal donde nos indique los acuerdos y

normas donde verse sobre la conservación del agua que es consumida por los seres

humanos.

4.3 MARCO LEGAL

Acuerdos Ministeriales

Según Acuerdo N° 061. Reforma del Libro VI del Texto Unificado de

Legislación Secundaria.

En el TÍTULO I, Art.2 en la parte de Aguas nos dice: “Todas las Aguas marítimas,

superficiales, subterráneas y atmosféricas del territorio nacional, en todos sus estados

físicos, mismos que constituyen el dominio hídrico publico conforme lo definido en la

Ley Orgánica de Recursos Hídricos, Usos y Aprovechamiento del Agua.”

En el Art.3 nos indica los que versa sobre un certificado ambiental versa sobre: “Es el

documento no obligatorio otorgado por la Autoridad Competente, que certifica que el

promotor ha cumplido en forma adecuada con el proceso de registro de su proyecto,

obra o actividad.”

En la SECCIÓN III, CALIDAD DE COMPNENTES ABIÓTICOS.

PÁRRAFO I

DEL AGUA

Art. 209 De la calidad del Agua, nos indica que son: “las características físicas,

químicas y biológicas que establecen la composición del agua y la hacen apta para

satisfacer la salud, el bienestar y el equilibrio ecológico.”

Las evaluaciones y monitoreo del recurso se deberán realizar mediante procedimientos

analíticos y muestreos se encuentran limitados de acuerdo al Anexo I.

Nos recomienda que toda actividad antrópica deberá realizar las acciones preventivas

por el principal motivo de no alterar y asegurar la calidad y cantidad de agua de las

152

cuencas hídricas, por lo cual el no incumplimiento de la misma conllevará sanciones que

correspondan a determinado caso.

ORDENANZA AMBIENTAL PROVINCIAL DE TUNGURAHUA

Según: la Ordenanza que Regula la Gestión Ambiental Provincial y el ejercicio de

sus Facultades como Autoridad Ambiental de Aplicación Responsable en la

Provincia de Tungurahua, 2015.

Indica que el proceso de regularización de proyectos se realizara mediante lo establezca

el Sistema Unificado de Información Ambiental “SUIA”, posteriormente a la simulación

procederá a indicar que tipo de procedimientos debe seguir el proyecto para lograr una

aceptación frente a estos organismos de control Ambiental. (Orenanza Ambiental

Proviancia de Tungurahua, 2015)

153

CAPITULO V

5 PROPUESTAS DE MEJORA Y PRESUPUESTO REFERENCIAL DE LA

PROPUESTA SELECCIONADA PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO

DE AGUA POTABLE DEL CATÓN PILLARLO

De las evaluaciones sanitarias e hidráulicas realizadas en el presente proyecto, se han

identificado los puntos focales donde se debe intervenir o dar solución con propuestas

de mejora para una mejor producción de la PTAP.

5.1 ALTERNATIVAS DE MEJORA.

Las mejoras se deben implementar inmediatamente para una óptima operación y

producción de la PTAP.

5.1.1 Construcción “Unidad de Filtración Rápida”

Partiendo de la base fundamental de una evaluación la cual es la calidad de agua captada

a ser tratada, mediante la evaluación sanitaria en lo que refiere a calidad del agua y así

como también del registro de años anteriores de calidad del agua, los cuales fueron

comparados con la norma INEN 1108 en la que nos indica los límites máximos de

parámetros físico –químicos y bacteriológicos que debe tener el agua para ser consumida

por el ser humano observamos que cumple con todos los parámetros permisibles

mediante lo cual se afirma que la PTAP solo necesita las unidades de filtración y

desinfección, por ende la propuesta de mejora es la construcción de unidades de

filtración.

Cabe recalcar que al realizar un análisis de producción de las unidades de la PTAP se

refleja el cuello de botella y menor producción en la unidad de filtración, razón por la

cual ratificamos que la propuesta de mejora será la construcción de unidades de filtración

adicionales a las existentes para garantizar la producción del recurso hídrico y el trabajo

óptimo de la planta.

Se realiza el cálculo para determinar cuántos filtros serán necesarios construir para

cumplir con la producción estimada, a continuación, se detalla el cálculo:

154

a) Número de Filtros

Caudal de producción máximo de la mezcla rápida = 178,72 m3/s

Cuello de botella “unidad de filtración” = 53,72 m3/s

Caudal que ingresa a un filtro = 16,83 m3/s

Entonces:

16,83 m3/s 1 filtro

178,72 m3 X

# Filtros Totales = (178,72 m3/s* 1filtro) / (16,83 m3/s)

# Filtros Totales = 10 filtros

# Filtros construir = # Filtros Totales - # Filtros Existentes

# Filtros construir = 10 - 5

# Filtros construir = 5 filtros de las mismas características a los existentes

Se necesitan 5 filtros rápidos con las mismas características a los existentes con sus

debidos lechos filtrantes de antracita y arena con los mismos espesores ya que se ratificó

en la evaluación de los filtros la granulometría y espesores se encuentran dentro de los

límites permisibles y en excelentes condiciones operativas. Ver Anexo 12.

Características de los filtros

Número de unidades: 5 unidades

Tipo: Filtros Rápidos de tasa constante

Material: Hormigón Armado.

Dimensiones:


Ancho = 2,0 m c/uno

Profundidad = 4,5 m c/uno

155

Arena de Sílice para lechos filtrantes, espesor de 0,25m.

Antracita para lechos filtrantes, espesor de 0,4 m.

5.1.2 Construcción de accesorios para las unidades de floculación – sedimentación

Aun con la construcción de nuevas unidades de filtración antes mencionadas, las

unidades de floculación y sedimentación de la planta van a seguir funcionando pero solo

como unidades de paso del recurso hídrico y para solucionar el problema hidráulico

dichas unidades se propone la propuesta de construir accesorios circulares adaptados en

las esquinas de los tanques de la unidades para garantizar el comportamiento hidráulico

eficiente de la unidad; es decir, obtener un flujo pistón >60% reduciendo así

cortocircuitos hidráulicos, zonas muertas, ya que la curvatura del accesorio permitiría el

libre flujo del agua en la unidad.

Ilustración 43 Detalle de Accesorios curvos en fibra de vidrio


ACCESORIO EN FIBRA DE

VIDRO ACLADO AL TANQUE


Y FLOCULACIÓN

156

5.2 PRESUPUESTO REFERENCIAL DE LAS PROPUESTAS DE MEJORA

En este capítulo se procederá a realizar la descripción del presupuesto necesario a

utilizarse para la puesta en marcha de las mejoras.

El siguiente presupuesto contiene precios unitarios, lista de rubros que sean necesarios

para mejorar la operación y que la PTAP tenga un óptimo funcionamiento, por este

motivo se ha considerado cotizaciones actualizadas de los materiales o equipos

necesarios.

5.2.1 ALTERNATIVAS DE MEJORA

Mejoras constructivas

Se detalla el valor total de la construcción y colocación de los accesorios de fibra de

vidrio del floculador y sedimentador, mismos que garantizaran la eficiencia hidráulica

de las unidades.

Tabla 58 Presupuesto construcción de accesorios fibra de vidrio

ACCESORIOS DE FIBRA DE VIDRIO

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO P.TOTAL

Elementos curvos de Fibra de vidrio para

la unidad de floculación. m 16,8 10,0 168,0

Elementos curvos de Fibra de vidrio para

la unidad de sedimentación m 19,2 10,0 192,0

TOTAL 396,0


Los costos unitarios de producción de los accesorios de fibra de vidrio fueron cotizados

en la empresa “Tecni-Fibras”. Los valores expuestos son para un metro de fabricación

de los elementos curvos de fibra de vidrio Tipo A de espesor 15mm, la cual es de alta

resistencia a químicos y de uso reforzante.

157

TANQUES DE FILTRACIÓN

Mejoras constructivas

Se detalla el valor total de la construcción de los 5 filtros adicionales mismos que

garantizaran la producción de la PTAP.

Tabla 59 Presupuesto - construcción de tanques de filtración

ITEM DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD PRECIO

UNITARIO

PRECIO

TOTAL

1 TANQUES DE FILTRACIÓN

1,1 Limpieza y desbroce del

área m2 46,44 1,15 53,41

1,2 Nivelación del sitio m2 46,44 1,31 60,84

1,3 Excavación manual para

cimientos m3 222,91 4,06 905,01

1,4 Desalojo de material

sobrante m3 222,91 4,85 1.081,11

1,5

Relleno compactado con

material de mejoramiento

e= 5 cm

m3 2,30 21,27 48,92

1,6 Replantillo de H.S f'c=180

Kg/cm² e=10 cm m3 4,64 189,64 879,93

1,7 Hormigón simple f´c=210

Kg/cm2 m3 12,00 216,89 2.602,68

1,8 Encofrado recto m2 195,70 10,07 1.970,70

1,9 Acero de refuerzo Fy=4200

Kg/cm2 kg 475,00 2,26 1.073,50

1,10 Contrapiso de H.S f'c=210

Kg/cm² e=2 cm m3 0,92 213,67 196,58

1,11 Enlucido interior +

impermeabilizante m2 170,26 8,73 1.486,37

1,12 Enlucido exterior (parte

visible 42 cm) m2 168,00 7,73 1.298,64

1,13 Pintura exterior (parte

visible 42 cm) m2 168,00 6,80 1.142,40

1,14

Antracita (De acuerdo a

diseño material y

transporte, no incluye

colocación)

m3 7,92 688,80 5.455,30

1,15

Arena de sílice graduada

para filtros CU=1,6 D=

2,65 (F/T/I)

m3 4,95 86,46 427,98

1,16 Tubería PVC 6” para

Purgas. m 12,5 17,91 223,88

1,17 Válvula de compuerta 6”

400 PSI u 10 266,76 2.667,60

TOTAL 21.574,84


158

Los rubros y precios unitarios se obtuvieron de varias fuentes como la cámara de la

construcción y la EPMAPS, para el análisis y obtención del valor total de la construcción

de los de los filtros.

En la siguiente tabla se detallan los valores totales de los 5 filtros y de accesorios curvos

de fibra de vidrio que se requerirán para poner en ejecución las propuestas de mejora

para garantizar mayor producción y a la vez la eficiencia de las unidades.

Tabla 60 Presupuesto Total

DESCRIPCIÓN COSTO TOTAL

Presupuesto

Construcción de 5 Unidades de filtración 21.574,84

Accesorios curvos en fibra de Vidrio

(unidades de sedimentación y floculación ) 396,00

TOTAL 21,970,84


159

CAPITULO VI

6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

6.1 CONCLUSIONES

En base a ensayos de laboratorio y rediseño de la PTAP se afirma que la unidad

de filtración tiene falencias en su producción ya que es el cuello de botella latente

en la planta.

Mediante la evaluación hidráulica realizada en el presente estudio técnico se

determinó, en base a trazadores que las unidades de mezcla rápida, así como la

unidad de sedimentación son eficientes mientras que la unidad de floculación es

deficiente en función al tipo de flujo que tiene las unidades, en base a la evaluación

de filtros se determinó que la unidad de filtración es eficiente.

Mediante a la evaluación hidráulica “prueba de jarras” se obtuvo una dosis óptima

de coagulante en base a la eficiencia de remoción, siendo esta dosis un valor que

varía entre 20 ppm a 30ppm, del cual se escoge el valor de 30ppm ya que se tiene

un porcentaje de remoción muy alto. Los mejores resultados de turbidez

remanente se obtuvieron para un tiempo de floculación de entre 13 y 20 minutos

siendo el tiempo de 18 minutos el más notable, así como también un gradiente de

velocidad entre 25s-1 y 30-1 siendo el de 30s-1 el más significativo, al compararlos

con los valores obtenidos en la prueba de trazadores los cuales arrojaron una

gradiente de 55,02 s-1 y un tiempo de 22,0 minutos podemos observar que las

gradientes varían significativamente pero el tiempo varia muy ligeramente por lo

cual se puede comprobar que los datos obtenidos pueden ser aceptados.

En lo que se refiere al proceso de lavado de los filtros de acuerdo a las pruebas

realizadas en el presente estudio técnico los valores varían entre 6 a 8 min para

tiempo óptimo de lavado. No tiene sentido prolongar más allá del rango

establecido el tiempo del lavado, ya que se genera consecuencias como pérdida

de lecho filtrante y excesivo gasto de caudal para el lavado.

160

Con la evaluación sanitaria realizada en el presente estudio técnico se constató

que las unidades de floculación, sedimentación, filtración remueven la mayoría

de parámetros físicos, químicos y bacteriológicos analizados, se tiene aumento en

los parámetros de dureza, hierro, sólidos disueltos esto debe al deficiente

mantenimiento de elementos como flautas y pantallas verticales, cabe recalcar que

todos los parámetros se encuentran dentro de los límites permisibles que rige la

norma INEN 1108.

El nivel óptimo de la PTAP en base a la evaluación realizada en el presente estudio

se determinó un valor del 80%, lo cual afirma que la planta tiene una correcta

producción y operación.

Las variantes de mejora están enfocadas a optimizar la producción de la PTAP

solventando las falencias encontradas en la evaluación, dichas propuestas

ayudaran a garantizar la eficiencia de las unidades. Se planteó dos alternativas de

mejora dirigidas en dos frentes de acción: la primera es la construcción de 5 filtros

rápidos de las mismas características a los existentes para garantizar la producción

de 178,72 m3 que puede soportar el canal de mezcla rápida del mismo derivar con

un by-pass a los nuevos filtros; la segunda es la construcción de accesorios de

fibra de vidrio anclados en las esquinas de los tanques de floculación y

sedimentación para garantizar su funcionamiento hidráulico cabe recalcar que

estas unidades solo servirán de paso del recurso hídrico.

El regularizar el proyecto conforme a las ordenanzas y acuerdos ministeriales de

la provincia de Tungurahua se llegó a establecer en el proceso que el presente

estudio técnico establece es un certificado ambiental.

La PTAP del Cantón Píllaro se ha materializado para cumplir con el proceso de

potabilización del recurso hídrico, la planta ejecuta un proceso de purificación

convencional, en base a las evaluaciones ejecutadas y en base a ensayos de calidad

del agua en el proyecto de titulación, se establece que la PTAP solo necesita

realizar un tratamiento convencional con unidades operativas de filtración rápida

y desinfección, con las cuales se consigue un óptimo funcionamiento, producción

y un producto que se encuentre dentro de los límites máximos permisibles por la

norma INEN 1108 para consumo de agua potable en todo el tiempo de operación

de la planta.

161

6.2 RECOMENDACIONES

Se recomienda capacitar a los operarios de la PTAP de forma continua, eso

garantiza que la planta funcione de manera adecuada y a la vez que tenga una

operación correcta.

Se recomienda que las propuestas de mejora sugeridas en el presente estudio

técnico se las ejecuten lo más pronto posible.

Es necesario que el GAD de Píllaro dote a la PTAP con todos los insumos para

garantizar que no exista déficit de los mismos y así la planta cumpla con todos los

procesos de purificación de manera adecuada, correcta sin ningún incumplimiento

de la normativa.

Es necesario y de suma importancia salvaguardar la fuente de agua, razón por la

cual se recomienda proteger el canal abierto de riego con planchas de hormigón

prefabricadas en toda su extensión garantizando así que el agua conserve sus

características.

Ejecutar ensayos de laboratorio de forma periódica para determinar las

características, concentración y dosis óptimas para que trabaje la PTAP, para en

base a los resultados generar una base de datos de registros de calidad del agua.

Se recomienda construir nueva unidad de filtración rápida; es decir 5 filtros de las

mismas características a los existentes para garantizar la producción óptima de la

PTAP.

En cuanto a las características de los lechos filtrantes es necesario realizar una

evaluación periódica de características como tamaño efectivo y coeficiente de

uniformidad para saber si se está perdiendo material en los lavados de los filtros.

Realización de un manual de operaciones y mantenimiento adecuado para la

PTAP debido a que las actividades en la planta se realizan experimentalmente y

no técnicamente.

162

7 BIBLIOGRAFÍA

Acuerdo N° 97 TULAS. (04 de 11 de 2015).

Acuero N° 61 TULAS. (04 de 05 de 2015). Acuerdo Ministeral.

Agua del Ecuador Cia. Ltda. (s.f.). Modulos y equipos . Obtenido de

http://aguasdelecuador.com/equipos.html

Ambiental, S. Ü. (2017). Obtenido de http://suia.ambiente.gob.ec/

Arboleda Valencia, J. (2000). Teoría Práctica de la Purificación del Agua Toomo 1.

bogotá: Mc Graw Hill.

Caballero, D. (2011). Tesis Manual para la Evaluacion y diagnostico de plantas de

Tratamiento de filtrado rapido en la zona rural colombiana.

Celia Castro. (27 de 07 de 2009). Escuela Superior Politécnica del Litoral "Calidad del

Agua". Obtenido de

https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/6154/2/Coliformes%20to

tales%20Celia%20CAstro.pdf

CEPIS/OPS. (2006). Manual II: Diseño de plantas de tecnologia Apropiada. Lima.

CEPIS/OPS. (2006). Manual III: Evalaución de Plantas de Tecnología Apropiada.

Lima.

Constitución de la Republica del Ecuador. (2008). Registro Oficial N° 449.

Corporación Autónoma Regional de Nariño. (2001- 2011). Solidos suspendidos totales.

Obtenido de

http://corponarino.gov.co/modules/wordbook/entry.php?entryID=367

CPE INEN CO 10.7-602. (2013). C.E.C.: Normas para estudio y diseño de sistemas de

agua potable y disposición de aguas residuales para poblaciones mayores a 1

000 habitantes .

DISTRI Ambiente. (2015). Insumos para el tratamiento de agua. Obtenido de

http://tienda.distriambiente.com/product/antracita/

Guillermo Goyenola. (Versión 1.0 Junio – 2007). Red de Monitoreo Ambiental

Participativo de Sistemas Acuáticos. Obtenido de

http://imasd.fcien.edu.uy/difusion/educamb/propuestas/red/curso_2007/cartillas/

tematicas/transparencia_color_%20turbidez.pdf

INEC. (2010). Censo Poblacional. Quito.

J. D. De la cruz Villanueva. (31 de 12 de 2011). Mi Ciencia Química S. Obtenido de

http://micienciaquimicas.blogspot.com/2011/12/potencial-de-hidrogeno.html

163

Jorge Arboleda. (2000). Teoría y Práctica de la Purificación del Agua (Tercera edición

ed.). Colombia: ACODAL.

Laboratorio ALS acreditado por la SAE N° OAE LE 2C 05-005. (12 de 2016).

Legislacion del GAD de Píllaro. (2017). Ordenanza Cantonal.

Ley de Prevencion y Control de la Contaminación. (10 de 09 de 2004). Registro Oficial

Suplemento 418.

Luis Gabriel. (20 de 02 de 2008). Determinación Dureza Total. Obtenido de

http://determinaciondurezatotal.blogspot.com/2008/02/objetivos-del-

proyecto.html

Martinez de Bascarón. (1979). Indice de Calidad del Agua.

NOM-127-SSA1-1994, N. O. (24 de 03 de 2015). SALUD AMBIENTAL AGUA PARA

USO Y CONSUMO HUMANOLIMITES PERMISIBLES DE CALIDAD,.

Obtenido de http://www.cultivopapaya.org/wp-content/uploads/NOM-127-

SSA1-1994.pdf

NTE INEN 1108. (01 de Quinta Revisón 2014). AGUA POTABLE REQUISITOS.

Obtenido de http://normaspdf.inen.gob.ec/pdf/nte/1108-5.pdf

NTE INEN 1903. (1992). Productos Quimicos industriales.

NTE INEN 2169. (2013). Agua. Calidad del agua. Muestreo. Manejo y concervación de

muestras. Obtenido de http://normaspdf.inen.gob.ec/pdf/nte1/2169-1.pdf

NTE INEN 2176. (2013). Agua. Calidad del agua. Muestreo. Técnicas de muestreo.

Obtenido de http://normaspdf.inen.gob.ec/pdf/nte1/2176-1.pdf

NTE INEN 2226. (2000). Agua. Calidad del agua. Muestreo. Diseño de los programas

de muestreo. Obtenido de https://www.coursehero.com/file/11347529/INEN-

2226-Agua-Calidad-del-agua-Muestreo-Dise%C3%B1o-de-los-programas-de-

muestreo/

OPS/CEPIS. (2004). Manual de tratamiento de agua para consumo humano. Lima:

OPS.

Orenanza Ambiental Proviancia de Tungurahua. (2015). Reglamento de Gestión

Ambiental Provincial.

Organización Panamericana de la Salud. (2006). Manual II: Diseño de plantas de

tecnología apopiada. Obtenido de

http://www.bvsde.paho.org/bvsatr/fulltext/tratamiento/manualII/ma2_indice.pdf

PD Y OT PÍLLARO. (2014). GAD del Cantón Santiago de Pillaro.

Silva, M. (2003). Manual de Mecánica de Fluidos. Quito : UCE.

SUIA. (2017). Sistema Unico de Información Ambiental. Obtenido de

http://suia.ambiente.gob.ec/

Tesina , A. (2016).

164

Tesina, A. d. (2016).

TULAS. (13 de 3 de 2014). Anexo 1 del Libro IV del Texto Unificado de Legislación -

Norma de Calidad Ambiental y de Descarga de Afluentes. Obtenido de

http://www.industrias.ec/archivos/CIG/file/CARTELERA/Reforma%20Anexo%

2028%20feb%202014%20FINAL.pdf

Universidad Estatal de Montana. (15 de 11 de 2012). Programa de Extención en

Calidad del Agua Departmento de Recursos de la Tierra y Ciencias

Ambientales. Obtenido de

http://region8water.colostate.edu/PDFs/we_espanol/Nitrate%202012-11-15-

SP.pdf

WASCORP.S.A. (2017). Informe Prueba de jarras.

YAKUPRO. (2015). Planta de Tratamiento Compactas de Agua Potable. Quito, DM.

165

8 ANEXOS

8.1 Check List

8.2 Plan de Muestreo

8.3 Datos históricos de análisis de agua cruda y tratada

8.4 Tratabilidad

8.5 Prueba de trazadores

8.6 Pérdidas de carga

8.7 Análisis de granulometría

8.8 Registro de charlas

8.9 Anexos Fotográficos.

8.10 Normativa legal

8.11 Planos hidráulicos de las unidades operativas

8.12 Planos de la propuesta de mejora (Diseño de filtros)

8.13 Características y parámetros medidos in situ

8.14 Accesorios de fibra de vidrio

8.15 Norma INEN 1108 para calidad de agua potable

166

ANEXO 1

CHECK LIST

167

ANEXO 1

168

CHECK LIST

FECHA:

PAÍS:

PROVINCIA:

CANTON:

PARROQUIA:

a) Quebrada

b) Río

c) Lago o embalse

d) Otros X

Canal de riego

a) Bocatoma Lateral X

b) Bocatoma de fondo

c) otras

a) Por grabedad X

b) Por bombeo

a) Desarenador

b) Presedimentador

c) Otros

SI NO

a) Archivos de la planta X

b) Planos de la PTAP X

c) Ensayos de calidad del agua X

d) Caudales X

e) Datos historicos X

a) Caudal de la planta (Momento de la inspección) 84,16 l/s.

b) Caudal del proyecto (Diseño) 75,00 l/s.

c) Caudal Maximo que opera la PTAP ---- l/s.

d) Caudal Mínimo que opera la PTAP ----

a) Patente

b) Convencional clásica X

c) Tipo CEPIS/OPS X


FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIA FÍSICAS Y MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

FORMATO DE INSPECCIÓN INICIAL (CHECK LIST)

4.2 TIPO DE PLANTA

4.1 CAUDAL

2.4 REMOCIÓN DE PARTÍCULAS POR SEDIMENTACIÓN

2.3 CONDUCCIÓN DE AGUA

4. CARACTERÍSTICAS DE LA PTAP

NOMBRE DE LA PLANTA :

LOCALIZACIÓN:

ALTITUD:

ADMINISTRADOR:

1 . UBICACIÓN

2. FUENTE DE ABASTECIMIENTO , CAPTACIÓN , CONDUCCIÓN

PTAP SANTIAGO DE PILLARO

Santa Rita

3.058 m

GAD SANTIAGO DE PILLARO

POALÓ

15/12/2016

ECUADOR

TUNGURAHUA

SANTIAGO DE PILLARO

2.1 FUENTE DE ABASTECIMIENTO

2.2 TIPO DE TOMA

3. CALIDAD DE LA FUENTE

169

2003-2004

a) canaleta Parshal

b) Vertedero X

c) Caudalimetro

Tipo de Mezclador :

a) Mecánico: Retromezclador

Hidraulico:

b) Parshall

c) Vertedero X

Punto de aplicación :

a) Punto de Mayor Agitación X

b) Fuera del punto de mayor Agitación

Tipo de Coagulante :

a) Sulfato de Aluminio X

b) Cloruro Ferrico

c) Policloruro de Aluminio(PAC)

d) Sulfato Ferroso

e) Otro

Tipo de dosificador en solución:

a) Gravimentrico

b) Volumétrico

Número de dosificadores : 1

Tipo :

a) Mecánico

Hidráulico :

b) Flujo vertical X

c) flujo Horizontal

d) en serie

e) Paralelo

Número de Unidades : 1

Número de Tramos ; 2

Dimenciones:

Profundidad útil : 4,20 m

largo : 9,35 m

ancho : 1,20 m

Area de cada unidad ; 22,44 m2

Tipo :

a) Convencional

b) Placas paralelas o láminar X

Forma :

d) Rectangular X

e) Cuadrado

4.3.2 MEZCLA RÁPIDA

4.3 DESCRIPCIÓN

4.3.1 MEDIDOR DE CAUDAL

4.3.3 FLOCULADORES

4.3.4 SEDIMENTADORES

e) Año que se remodelo/ amplio /optimizo :

d) Año en que se diseño :

----

170

Ilustración 43 Check List


Dimenciones:


largo : 9,50 m

ancho : 6,80 m


Tipo :

a) Tasa Constante

b) Tasa Declinante X

Tipo de Lecho filtrante :

d) Simple

e) Doble (antracita y arena) X


Dimenciones (cada filtro):


largo : 2,50 m

ancho : 2,00 m


a) Rectangular X

b) Cuadrado

Dimenciones (cámara):


largo : 9,50 m

ancho : 2,00 m


Tipo de Desinfectante:

a) Cloro Líquido

b) Cloro Gaseoso X

c) Ozono

d) Cloro Pastillas

Tipo de dosificación :

a) Bombas inyectora X

b) Hidroyectores

Número de dosificadores : 2

* No se cuentra con un laboratorio propio.

* No se realiza la dosificación de sulfato de aluminio debido que los dosificadores se encuntran dañados.

* Cuando se agota el cloro gas , los operadores tienen las ordenes de colocar pastillas de cloro en la camara de contacto sin ninguna

dosificación.

* No se realizan mediciones periodicas de caudales , turbiedades , pH entre otras caracteristicas físico-Químicas del agua cruda.

FIRMA DE INSPECTORES:

ARIAS DONOSO HUDER E. QHISHPE CODENA BYRON I.

4.3.5 FILTROS

4.3.6 CÁMARA DE CONTÁCTO

OBSERVACIONES

171

ANEXO 02

PLAN DE MUESTREO

172

ANEXO 02

PLAN DE MUESTREO

MUESTREO O TOMA DE MUESTRAS

El manejo y conservación de las muestras se aplicará para el análisis microbiológico,

físico, químico de acuerdo con lo establecido en los métodos normalizados para el agua

potable y residual (Standard Methods).

Procedimiento de recolección de muestras de agua1

La confiabilidad de la toma de muestras se apoya en la experiencia y buen criterio de la

persona que realiza el muestreo, hay que consideras varios aspectos a seguir para que la

muestra no sea alterada ni contaminada como son:

1. La persona que va a realizar el muestreo, antes de iniciar el procedimiento de

recolectar la muestra debe equiparse con el material, equipo e instrumentación

adecuada para así garantizar una muestra no alterada.

2. Antes del muestreo, es de suma importancia homogenizar el recipiente; es decir,

introducir el recipiente en el agua que se va a recolectar dos o tres veces, a menos

que contenga agentes preservantes.

3. Cuando las muestras son compuestas, la igualación de las mismas se realizará

con la suma de todos los volúmenes recolectados, evitando así la aireación al

momento de la homogenización.

4. Dependiendo del tipo de muestra, el recipiente se llena totalmente (compuestos

orgánicos, fenoles o tensoactivos), o en el recipiente se deja un espacio para

aireación (análisis microbiológicos, determinación parámetros físicos y

químicos) y por último si el recipiente contiene persevantes el agua recogida no

pude rebosar ya que se causaría una pérdida del preservante.

5. En caso que la muestra requiera dejar un espacio de aire, éste debe ser

aproximadamente equivalente a 1% del volumen del recipiente para permitir la

1 EMAPQ, (1998), recopilación bibliográfica, Manual para muestreo de aguas y sedimentos

173

expansión térmica durante el transporte de la muestra.

6. No destapar el frasco de muestra sino hasta el momento del muestreo. Quitar el

tapón con todo cuidado para evitar que se ensucie; durante el muestreo no tocar

el interior, el tapón ni la boca del frasco; debiéndose protegerlos de la

contaminación. Tomar el frasco cerca de su base y la muestra sin enjuagar,

volviendo a taparlo inmediatamente

Identificación y registro de muestras2

El origen de las muestras, las condiciones bajo las cuales han sido recogidas deben ser

anotadas y esta información ser adherida a la botella inmediatamente luego de ser

llenada. Un análisis de agua es de valor limitado si no está acompañado por la

identificación detallada de la muestra.

Los resultados de cualquier análisis realizado en el sitio, también se deben incluir en un

informe anexo a la muestra. Las etiquetas y los formatos deben llenarse al momento de

la recolección de la muestra.

Debe incluirse al menos los siguientes datos en el informe de muestreo:

a) localización (y nombre) del sitio del muestreo, con coordenadas (lagos y ríos) y

cualquier información relevante de la localización;

b) detalles del punto de muestreo;

c) fecha de la recolección;

d) método de recolección;

e) hora de la recolección;

f) nombre del recolector;

g) condiciones atmosféricas;

h) naturaleza del pre-tratamiento;

i) preservante o estabilizador adicionado;

j) datos recogidos en el campo.

2 INEN 2176. (Primera Edición 2013). Agua. Calidad del agua. Muestreo. Técnicas de muestreo.

174

MATERIAL DE MUESTREO

El equipo adecuado consiste en recipientes de capacidad suficiente para el volumen de

muestra requerido. Para el muestreo se utilizaron botellas plásticas de 2 litros para un

análisis físico -químico y frascos esterilizados de 100ml para el análisis bacteriológico

con su respectiva identificación como lo recomienda la normativa, cabe recalcar que

algunas lecturas se tomaron en situ por ende se adicionan equipos como el medidor de

pH (pH-metro), un termómetro digital propiedad de la empresa.

Ilustración 44 Medidor de Ph


Ilustración 45 Botella Platica


175

Ilustración 46 Frasco Esterilizado


Ilustración 47 Etiquetado de muestras


ETIQUETADO DE LAS MUESTRAS

Las muestras se las etiqueto cumpliendo así con la normativa en la toma de muestras y

su posterior traslado.

Las etiquetas fueron proporcionadas y llenadas en situ por parte de la “ALS Ecuador”,

se colocaron las etiquetas para identificar cada muestra de agua tomada en la captación,

Floculador, sedimentación, filtración y tanque de almacenamiento (Tanque colector).

Se usaron etiquetas para colocarlas en las botellas plásticas y etiquetas para los frascos

esterilizados de 100ml.

176

Formato de etiqueta utilizado por “ALS ECUADOR” para envases plásticos:

Ilustración 48 Etiqueta recipiente plástico (muestra en general)

Fuente: (Laboratorio ALS acreditado por la SAE N° OAE LE 2C 05-005, 2016)

LABORATORIO

Los ensayos de laboratorio se realizaron en la empresa ALS, un laboratorio acreditado

por la SAE (Servicio de Acreditación Ecuatoriano) con acreditación N° OAE LE 2C 05-

005.

LOGÍSTICA

El plan de muestreo se puso en práctica en dos etapas de muestreo, la primera se realizó

el día 21 de noviembre del 2016 a las 8:00 am aproximadamente se procedió al muestreo

del agua en el cantón Píllaro, el muestreo se realizó en puntos importantes del sistema

de potabilización de agua como son en la captación y el tanque de almacenamiento al

momento de que el agua es distribuida para el consumo de la población.

En el lugar de la captación el cual se encuentra varios kilómetros arriba de la planta de

tratamiento en el sector de la parroquia de Poaló y posteriormente se dirigieron al sector

de Rocafuerte el lugar donde se encuentran los tanques de almacenamiento.

Los expertos del laboratorio procedieron a la toma de muestras siguiendo los distintos

procedimientos normalizados.

NOMBRE DEL CLIENTE : SEÑOR HUDER ARIAS / SEÑOR BYRON QUISHPE

NOMBRE DEL PROYECTO: MONITOREO DE AGUA PTAP- PILLARO

MUESTREO : ALS-ECUADOR

DIRECCION DEL PROYECTO : AMBATO -PILLARO

PROCEDENCIA : AGUA CRUDA -CAPTACIÓN

TEM. AMBIENTE(C°):

FECHA TOMA MUESTRA :

HORA :

CODIGO: 43452-1

MUESTREO

ALS ECUADOR

LABAORATORIO DE ENSAYOS

ACRED. N°0AE LE 2C 05-005

SISTEMA INTEGRADOS DE GESTIÓN

177

Se puede mencionar que día del muestreo se realizó el día 21 de noviembre del 2016, y

el informe con los resultados del muestreo fueron entregados el 01 de diciembre del 2016

La segunda parte del Muestreo se realizó 08 de mayo del 2017 en el cual se realizaron la

toma de muestras a la salida de cada unidad operativa de la PTAP; es decir, a la salida

de las unidades de Floculación, sedimentación y filtración correspondientemente.

Para complementar los estudios se realizaron muestreos de agua cruda en la cámara de

llegada para posteriormente realizar una Test de jarras y determinar los distintos procesos

de tratamiento que se debe llevar a cabo la PTAP.

TÉCNICA Y MANEJO

1. Antes de iniciar el procedimiento de recolectar la muestra debe equiparse con el

material, equipo e instrumentación adecuada para así garantizar una muestra no

alterada.

2. Antes del muestreo, es de suma importancia homogenizar el recipiente; es decir,

introducir el recipiente en el agua que se va a recolectar dos o tres veces, a menos

que contenga agentes preservantes.

3. Colocar la etiqueta al recipiente donde se recolecto la muestra con su debida

información relevante.

4. Tomar muestras en situ como el pH, temperatura, con sus debidos equipos.

5. Guardar las muestras tomadas en el cooler portátil para su transporte al laboratorio

en donde se ejecutarán los ensayos pertinentes para la obtención de resultados.

Muestra tomada en la captación. - Para determinar la calidad del agua cruda, establecer

sus características antes del ingreso a la PTAP y a su vez si el proceso de potabilización

es el adecuado en base a los resultados de los ensayos realizados al recurso hídrico.

Por medio de botellas plásticas etiquetadas correctamente, procedieron a recoger 2 litros

y 100ml aproximadamente de agua cruda en los diferentes frascos, consiguientemente

tomaron muestras de pH y temperatura de la muestra.

178

Ilustración 49 Captación del agua para la PTAP.


Muestra tomada en la salida de las unidades. - Para determinar la calidad de remoción

de las unidades, establecer si el proceso de potabilización es el adecuado en base a la

comparación de los resultados de los ensayos realizados al recurso hídrico.

Muestra tomada en la salida del Floculador.

Ilustración 50 Muestreo a la salida del Tanque de Floculación


179

Muestra tomada en la salida del sedimentador.

Ilustración 51 Muestreo a la salida del Tanque sedimentador


Muestra tomada en la salida de la filtración.

Ilustración 52 Muestra tomada a la salida de los Filtros


Muestra tomada en tanque de almacenamiento. - Para determinar la calidad del agua

tratada o potable que consume la población del cantón Píllaro y a su vez establecer si el

180

recurso hídrico es apto para el consumo humano, así como también si la planta cumple

con su función principal, se utilizó las mismas técnicas para recolección de muestras.

Ilustración 53 Tanque de almacenamiento de agua potable


Muestra tomada en cárcamo de llegada. - Esta muestra servirá para enviarla al

laboratorio para que se realice el respectivo Test de Jarras y determinar las características

óptimas para realizar un correcto tratamiento al agua cruda.

Ilustración 54 Muestreo cárcamo de llegada


181

Ilustración 55 Medición del pH y temperatura


Ilustración 56 Colocación de la muestra en un cooler portátil para su transporte.


182

INFORMES DE LABORATORIO

Ilustración 57 Informe agua cruda

183


184


185

Ilustración 60 Informe agua tratada

186


187


188

ANEXO 03

DATOS

HISTÓRICOS

ANÁLISIS DE AGUA

189

ANEXO 03

DATOS HISTÓRICOS ANÁLISIS DE AGUA

Se detallan las tablas de los ensayos realizados por el GAD en el año 2014.

Tabla 61 Datos históricos (Agua Cruda)

PARÁMETROS

ANALIZADOS

METODOLOGÍ

A DE

REFERENCIA

UNIDAD RESULTAD

O

LÍMITE

MÁXIMO

PERMISIBL

E INEN1108

TULAS

2013 RESULTADOS

pH

PRO TEC

011/APHA 4500

H+B

UpH 6,94 6.5-8.5 6.0—9.0 CUMPLE

DQO*

PRO TEC

041/APHA 5220

D

mg/l 0 ---- ------- -----

DBO5**

PRO TEC

030/APHA 5220

B

mg/l 0 ------ ----- -----

Aceites y

grasas***

PEAGSEN12 mg/l 24 ------ 0,3 ------

Caudal de

descarga**

SEGUN

CONDICIONES

DEL SISTEMA

l/s 0,268 NO

OBJETABLE ------ -------

Sólidos

suspendidos*

PRO TEC

029/HACH 8006

mg/l 0 -- ----- CUMPLE

Sólidos

sedimentables*

PRO TEC

021/APHA 2540

F

ml/l 0 --- ------ CUMPLE

Sólidos totales*

PRO TEC

017/APHA 2540

B

mg/l 54 ----- 1000 CUMPLE

Sólidos totales

Disueltos

PRO TEC

016/APHA 2540

C

mg/l 126 ----- 1000 CUMPLE

Oxígeno

Disuelto**

PRO TEC

033/APHA 4500

– OG

mg/l 0,04 ----- <6 CUMPLE

Coliformes

fecales**

PRO TEC

036/AOAC

991.14

NMP/100m

l Ausencia <1.1* 600 CUMPLE

Coliformes

totales**

PRO TEC

035/AOAC

991.14

NMP/100m

l Ausencia <1.1* 3000 CUMPLE

Elaborado: (PD Y OT PÍLLARO, 2014)

190

Tabla 62 Datos históricos (Agua Tratada)

PARÁMETROS

ANALIZADOS

METODOLOGÍA

DE REFERENCIA UNIDAD RESULTADO

LÍMITE

MÁXIMO

PERMISIBLE

INEN 1108

RESULTADOS

pH PRO TEC 011/APHA

4500 H+B UpH 7,14 6.5-8.5 CUMPLE

DQO*

PRO TEC 041/APHA

5220 D

mg/l 0 ---- ------

DBO5**

PRO TEC 030/APHA

5220 B

mg/l 0 ------ -------

Aceites y grasas***

PEAGSEN12 mg/l <11,8 ------ CUMPLE

Caudal de

descarga**

SEGUN

CONDICIONES DEL

SISTEMA

l/s 0,298 NO

OBJETABLE CUMPLE

Sólidos

suspendidos*

PRO TEC 029/HACH

8006

mg/l 0 -- CUMPLE

Sólidos

sedimentables*

PRO TEC 021/APHA

2540 F

ml/l 0 --- CUMPLE

Sólidos totales*

PRO TEC 017/APHA

2540 B

mg/l 44 ----- CUMPLE

Sólidos totales

Disueltos

PRO TEC 016/APHA

2540 C

mg/l 140 ----- CUMPLE

Oxígeno Disuelto**

PRO TEC 033/APHA

4500 – O G

mg/l 0,02 ----- CUMPLE

Coliformes

fecales**

PRO TEC 036/AOAC

991.14

NMP/100ml Ausencia <1.1* CUMPLE

Coliformes

totales**

PRO TEC 035/AOAC

991.14

NMP/100ml Ausencia <1.1* CUMPLE

Fuente: (PD Y OT PÍLLARO, 2014)

191

ANEXO 04

TRATABILIDAD

192

ANEXO 04

TRATABILIDAD

Tabla 63 Prueba de Jarras 15-12-2016

PRUEBA DE JARRAS

PRUEBA: DOSIS ÓPTIMA DE COAGULANTE

COAGULANTE

SULFATO DE

ALUMINIO

FECHA: 15/12/2016

MUESTRA N°: 1

TEMPERATURA(°C): 13

MEZCLA RAPIDA MEZCLA LENTA SEDIMENTACIÓN

TIEMPO: 1 min TIEMPO: 15 min TIEMPO: 15min

VELOCIDAD: 100 rpm VELOCIDAD: 35 rpm VELOCIDAD: 0 rpm

VASO pH inicial Turbidez

inicial

Dosis

Coagulante Ayudante

coagulación

Tiempo

de form.

Floc

Índice de

Wilcomb

Turbidez final pH

final

N° NTU ppm - - - NTU

1 7,35 4,5 10 - - 0 3,1 7,35

2 7,35 4,5 20 - 47,51'' 4 0,80 7,25

3 7,35 4,5 30 - 35,66'' 6 0,90 7,13

4 7,35 4,5 40 - 34,89'' 4 1,0 7,1

5 7,35 4,5 50 - 35,12'' 4 1,1 7,05

6 7,35 4,5 60 - 20,20'' 4 1,5 6,95

193


PRUEBA DE JARRAS


COAGULANTE SULFATO DE ALUMINIO

FECHA: 8/2/2017

MUESTRA N°: 2

TEMPERATURA(°C): 13




VASO pH inicial Turbidez

inicial

Dosis

Coagulante Ayudante

coagulación

Tiempo

de form.

Floc

Índice de

Wilcomb

Turbidez final pH

final


1 7,52 3,21 10 - - 0 3,50 7,3

2 7,52 3,21 20 - 58,56'' 6 1,10 7,24

3 7,52 3,21 30 - 41,23'' 8 0,80 7,11

4 7,52 3,21 40 - 40,33'' 6 1,0 7,18

5 7,52 3,21 50 - 39.67'' 6 1,6 6,95

6 7,52 3,21 60 - 19,55'' 6 1,7 6,81

194


PRUEBA DE JARRAS



FECHA: 14/6/2017

MUESTRA N°: 3

TEMPERATURA(°C): 13,5




VASO pH

inicial

Turbidez

inicial

Dosis

Coagulante Ayudante

coagulación

Tiempo de

form. Floc

Índice de

Wilcomb

Turbidez final pH final


1 7,1 4,83 10 - - 0 5,1 7,21

2 7,1 4,83 20 - 73.22'' 8 3,10 7,2

3 7,1 4,83 30 - 59,32'' 6 0,80 7,15

4 7,1 4,83 40 - 40,06'' 6 0,90 7,22

5 7,1 4,83 50 - 39,50'' 4 1,8 7,11

6 7,1 4,83 60 - 33,25'' 4 2,6 7,06

195

Gráfico 27 Turbidez vs Dosis óptima (Prueba 1)



0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0

TUR

BID

EZ (N

TU)

DOSIS SULFATO DE ALUMINO(PPM)

PRUEBA N°1 -TURBIDEZ VS DOSIS ÓPTIMA

0

1

2

3

4

5

6

1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0

TUR

BID

EZ (N

TU)



0

1

2

3

4

5

6

1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0

TUR

BID

EZ (N

TU)



196

Gráfico 30 pH vs Dosis óptima (Prueba 1)



6,5

7

7,5

8

8,5

1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0

PH

(UP

H)


PRUEBA N°1 -PH VS DOSIS ÓPTIMA

6,5

7

7,5

8

8,5

1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0

PH

(UP

H)



6,5

7

7,5

8

8,5

1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0

PH

(UP

H)



197

Tabla 66 Parámetros de Floculación 8-2-2017

PRUEBA: PARÁMETROS DE FLOCULACIÓN

COAGULANTE SULFATO DE ALUMINIO FECHA: 8/2/2017

TURBIEDAD INICAL (To) 3,2


VASO DOSIS OPTIMA

TIMEPO MEZCLA

RAPIDA

GRADIENTE TIMEPOS DE FLOCULACIÓN (min)

7 13 20 27 33 40

N° ppm (seg) s-1 Tf %Tf/To Tf %Tf/To Tf %Tf/To Tf %Tf/To Tf %Tf/To Tf %Tf/To

1 30 10 15 3,5 1,09 2,0 0,63 1,6 0,50 1,7 0,53 1,9 0,59 2,2 0,69

2 30 10 25 1,9 0,59 1,8 0,56 1,4 0,42 1,3 0,41 1,5 0,47 1,8 0,56

3 30 10 30 1,1 0,34 0,9 0,28 0,7 0,22 0,9 0,28 1,3 0,41 1,5 0,47

4 30 10 35 1,5 0,47 1,3 0,41 1,4 0,44 1,6 0,50 1,8 0,56 1,7 0,53

5 30 10 40 2,4 0,75 2,2 0,69 1,8 0,56 1,9 0,59 2,0 0,63 2,3 0,72

6 30 10 50 2,1 0,66 1,9 0,59 1,6 0,50 1,5 0,47 1,4 0,44 1,6 0,50

198

Tabla 67 Parámetros de Floculación 14-6-2017

PRUEBA: PARÁMETROS DE FLOCULACIÓN


FECHA: 14/6/2017

TURBIEDAD INICAL (To) 4,8


VASO DOSIS OPTIMA

TIMEPO MEZCLA

RAPIDA

GRADIENTE TIMEPOS DE FLOCULACIÓN (min)

7 13 20 27 33 40

N° ppm (seg) s-1 Tf %Tf/To Tf %Tf/To Tf %Tf/To Tf %Tf/To Tf %Tf/To Tf %Tf/To

1 30 10 15 5,2 1,08 3,5 0,73 2,9 0,60 2,3 0,48 2,4 0,50 2,7 0,56

2 30 10 25 4,1 0,85 3,3 0,69 2,5 0,52 2,8 0,58 2,7 0,55 2,6 0,54

3 30 10 30 2,5 0,52 2,0 0,42 1,4 0,29 1,5 0,31 1,5 0,31 2 0,42

4 30 10 35 3,1 0,65 2,7 0,56 2,0 0,42 1,9 0,40 1,9 0,40 2,3 0,48

5 30 10 40 3,5 0,73 2,9 0,60 2,2 0,45 2,3 0,48 2,2 0,45 1,8 0,38

6 30 10 50 3,8 0,79 3,3 0,69 2,5 0,52 2,6 0,54 2,4 0,50 2,5 0,52

199

ANEXO 05

PRUEBA DE

TRAZADORES

200

ANEXO 05

PRUEBA DE TRAZADORES

SALIDA MEZCLA RÁPIDA 1

Fecha de prueba: 08 julio de 2017

Caudal de ingreso: 84,16 l/s

Conductividad: 14 us/cm

Muestra: Punto “A” ver plano

Temperatura: 12,5 °C

Trazador: Cloruro de sodio

Tabla 68 Tiempo - Conductividad / Mezcla Rápida

muestra tiempo conducti.

N° seg min us/cm

1 0 0.00 14.0

2 2 0.03 14.0

3 4 0.07 15.0

4 6 0.10 16.0

5 8 0.13 17.0

6 10 0.17 18.0

7 12 0.20 19.0

8 14 0.23 18.0

9 16 0.27 16.0

10 18 0.30 16.0

11 20 0.33 15.0

12 22 0.37 14.0

13 24 0.40 14.0

14 26 0.43 14.0

15 28 0.47 14.0

201

SALIDA MEZCLA RÁPIDA 1



Volumen total: 5,04 m3

Tiempo teórico de retención: 1 min

Muestra: Punto “A” ver plano



Tabla 69 Trazadores - Mezcla Rápida

CANAL DE MEZCLA RÁPIDA

Tiempo Conductividad T/To C-

Co

ΔConductividad

Acumulada F(t) 1-F(t)

minutos us/cm

0.00 14.0 0.00 0.0 0.0 0.00 100.00

0.03 14.0 0.03 0.0 0.0 0.00 100.00

0.07 15.0 0.07 1.0 1.0 4.17 95.83

0.10 16.0 0.10 2.0 3.0 12.50 87.50

0.13 17.0 0.13 3.0 6.0 25.00 75.00

0.17 18.0 0.17 4.0 10.0 41.67 58.33

0.20 19.0 0.20 5.0 15.0 62.50 37.50

0.23 18.0 0.23 4.0 19.0 79.17 20.83

0.27 16.0 0.27 2.0 21.0 87.50 12.50

0.30 16.0 0.30 2.0 23.0 95.83 4.17

0.33 15.0 0.33 1.0 24.0 100.00 0.00

0.37 14.0 0.37 0.0 24.0 100.00 0.00

0.40 14.0 0.40 0.0 24.0 100.00 0.00

0.43 14.0 0.43 0.0 24.0 100.00 0.00

0.47 14.0 0.47 0.0 24.0 100.00 0.00

202

SALIDA FLOCULADOR 2




Muestra: Punto “B” ver plano



Tabla 70 Tiempo - Conductividad / Floculador


N° seg min us/cm

1 0 0 13.0

2 60 1 13.0

3 120 2 14.0

4 180 3 14.0

5 240 4 14.0

6 300 5 14.0

7 360 6 15.0

8 420 7 16.0

9 480 8 17.0

10 540 9 18.0

11 600 10 20.0

12 660 11 19.0

13 720 12 19.0

14 780 13 18.0

15 840 14 14.0

16 900 15 14.0

17 960 16 15.0

18 1020 17 14.0

19 1080 18 16.0

20 1140 19 15.0

21 1200 20 13.0

22 1260 21 13.0

23 1320 22 13.0

203

SALIDA FLOCULADOR 2



Volumen total: 94,30 m3

Tiempo teórico de retención: 18,67 min

Muestra: Punto “B” ver plano



Tabla 71 Trazadores - Floculador

FLOCULADOR

Tiempo Conductividad T/To C-Co

ΔConductividad


minutos us/cm

0 13.0 0.00 0.0 0.0 0.00 100.00

1 13.0 0.05 0.0 0.0 0.00 100.00

2 14.0 0.11 1.0 1.0 1.92 98.08

3 14.0 0.16 1.0 2.0 3.85 96.15

4 14.0 0.21 1.0 3.0 5.77 94.23

5 14.0 0.27 1.0 4.0 7.69 92.31

6 15.0 0.32 2.0 6.0 11.54 88.46

7 16.0 0.37 3.0 9.0 17.31 82.69

8 17.0 0.43 4.0 13.0 25.00 75.00

9 18.0 0.48 5.0 18.0 34.62 65.38

10 20.0 0.54 7.0 25.0 48.08 51.92

11 19.0 0.59 6.0 31.0 59.62 40.38

12 19.0 0.64 6.0 37.0 71.15 28.85

13 18.0 0.70 5.0 42.0 80.77 19.23

14 14.0 0.75 1.0 43.0 82.69 17.31

15 14.0 0.80 1.0 44.0 84.62 15.38

16 15.0 0.86 2.0 46.0 88.46 11.54

17 14.0 0.91 1.0 47.0 90.38 9.62

18 16.0 0.96 3.0 50.0 96.15 3.85

19 15.0 1.02 2.0 52.0 100.00 0.00

20 13.0 1.07 0.0 52.0 100.00 0.00

21 13.0 1.12 0.0 52.0 100.00 0.00

22 13.0 1.18 0.0 52.0 100.00 0.00

204

SALIDA SEDIMENTADOR 3




Muestra: Punto “C” ver plano



Tabla 72 Tiempo - Conductividad / Sedimentador


N° seg min us/cm

1 0 0 16

2 60 1 16

3 120 2 17

4 180 3 17

5 240 4 20

6 300 5 19

7 360 6 19

8 420 7 19

9 480 8 19

10 540 9 19

11 600 10 19

12 660 11 19

13 720 12 18

14 780 13 18

15 840 14 18

16 900 15 18

17 960 16 18

18 1020 17 18

19 1080 18 17

20 1140 19 18

21 1200 20 17

22 1260 21 17

23 1320 22 17

24 1380 23 17

25 1440 24 17

205

26 1500 25 17

27 1560 26 17

28 1620 27 17

29 1680 28 16

30 1740 29 16

31 1800 30 16

32 1860 31 16

33 1920 32 16

34 1980 33 16

35 2040 34 16

36 2100 35 17

37 2160 36 17

38 2220 37 17

39 2280 38 17

40 2340 39 17

41 2400 40 17

42 2460 41 17

43 2520 42 17

44 2580 43 17

45 2640 44 17

46 2700 45 17

47 2760 46 17

48 2820 47 17

49 2880 48 17

50 2940 49 16

51 3000 50 17

52 3060 51 16

53 3120 52 16

54 3180 53 16

55 3240 54 16

56 3300 55 16

57 3360 56 16

58 3420 57 16

59 3480 58 16

60 3540 59 16

61 3600 60 16

206

SALIDA FLOCULADOR 3



Volumen total: 310 m3

Tiempo teórico de retención: 61,39 min

Muestra: Punto “C” ver plano



Tabla 73 Trazadores - Sedimentador

SEDIMENTADOR

Tiempo Conductividad T/To C-

Co

ΔConductividad


minutos us/cm

0 16 0.00 0.0 0.0 0.00 100.00

1 16 0.02 0.0 0.0 0.00 100.00

2 17 0.03 1.0 1.0 1.43 98.57

b3 17 0.05 1.0 2.0 2.87 97.13

4 20 0.07 4.0 6.0 8.60 91.40

5 19 0.08 3.1 9.1 13.06 86.94

6 19 0.10 2.7 11.8 16.88 83.12

7 19 0.11 2.7 14.4 20.70 79.30

8 19 0.13 2.7 17.1 24.52 75.48

9 19 0.15 3.0 20.1 28.82 71.18

10 19 0.16 3.1 23.2 33.28 66.72

11 19 0.18 2.7 25.9 37.10 62.90

12 18 0.20 2.2 28.1 40.29 59.71

13 18 0.21 2.2 30.3 43.47 56.53

14 18 0.23 2.2 32.6 46.66 53.34

15 18 0.24 1.8 34.3 49.20 50.80

16 18 0.26 1.8 36.1 51.75 48.25

17 18 0.28 1.8 37.9 54.30 45.70

18 17 0.29 1.3 39.2 56.21 43.79

19 18 0.31 1.8 41.0 58.76 41.24

20 17 0.33 1.3 42.3 60.67 39.33

21 17 0.34 1.3 43.7 62.58 37.42

22 17 0.36 1.3 45.0 64.49 35.51

23 17 0.37 0.9 45.9 65.76 34.24

24 17 0.39 0.9 46.8 67.04 32.96

207

25 17 0.41 0.9 47.7 68.31 31.69

26 17 0.42 0.9 48.6 69.59 30.41

27 17 0.44 0.9 49.4 70.86 29.14

28 16 0.46 0.4 49.9 71.50 28.50

29 16 0.47 0.4 50.3 72.13 27.87

30 16 0.49 0.4 50.8 72.77 27.23

31 16 0.50 0.4 51.2 73.41 26.59

32 16 0.52 0.4 51.7 74.04 25.96

33 16 0.54 0.4 52.1 74.68 25.32

34 16 0.55 0.4 52.6 75.32 24.68

35 17 0.57 1.0 53.6 76.75 23.25

36 17 0.59 1.0 54.6 78.18 21.82

37 17 0.60 1.0 55.6 79.62 20.38

38 17 0.62 1.0 56.6 81.05 18.95

39 17 0.64 1.0 57.6 82.48 17.52

40 17 0.65 1.0 58.6 83.92 16.08

41 17 0.67 1.0 59.6 85.35 14.65

42 17 0.68 1.0 60.6 86.78 13.22

43 17 0.70 1.0 61.6 88.22 11.78

44 17 0.72 1.0 62.6 89.65 10.35

45 17 0.73 1.0 63.6 91.08 8.92

46 17 0.75 0.9 64.4 92.36 7.64

47 17 0.77 0.9 65.3 93.63 6.37

48 17 0.78 0.9 66.2 94.90 5.10

49 16 0.80 0.4 66.7 95.54 4.46

50 17 0.81 0.9 67.6 96.82 3.18

51 16 0.83 0.4 68.0 97.45 2.55

52 16 0.85 0.4 68.4 98.09 1.91

53 16 0.86 0.4 68.9 98.73 1.27

54 16 0.88 0.4 69.3 99.36 0.64

55 16 0.90 0.4 69.8 100.00 0.00

56 16 0.91 0.0 69.8 100.00 0.00

57 16 0.93 0.0 69.8 100.00 0.00

58 16 0.94 0.0 69.8 100.00 0.00

59 16 0.96 0.0 69.8 100.00 0.00

60 16.0 0.98 0.0 69.8 100.00 0.00

208

ANEXO 06

PÉRDIDAS DE

CARGA

209

ANEXO 06

PÉRDIDAS DE CARGA

CALCULO DE PÉRDIDA DE CARGA EN LA UNIDAD DE MEZCLA RÁPIDA


Tiempo de retención hidráulica (TRH): < 1 s

Números de Froude (F) entre 4,5 y 9,0 (C.E.C.)

Gradientes de velocidad entre 700 y 1300 s-1

Temperatura del agua 13°C

Ancho del canal(B): 1,0 m(asumido)

Longitud del plano X: 1,30 m (asumido)

Altura de la rampa (Eo) : 0,75 m(asumido)

Caudal Unitario

𝑞(𝑚3/𝑠) = 𝑄𝑑/𝐵

𝑞(𝑚3/𝑠) = 0,0842 /1,0

𝑞(𝑚3/𝑠) = 0,0842𝑚3/𝑠

Inclinación de la rampa

𝜃 = 𝑡𝑔−1(𝐸𝑜

𝑋)

𝜃 = 𝑡𝑔−1(1,0

1,30)

𝜽 = 𝟑𝟕, 𝟓𝟔°

Relación de alturas antes y después del resalto

K = 4,67

210

a = 11,80

Altura antes del resalto

Numero de Froude (F): 5,0 (asumido)

Gravedad (g): 9.81 m/s2

𝒅𝟏 = 0,030 m

Profundidad antes del resalto

𝒉𝟏 = 0,039 m

Velocidad del resalto

𝑉1 = 0,0842 /0,039

𝑉1 = 2,15 m/s

Comprobación Número de Froude

𝐹 = 𝑉1/√(𝑔 ∗ ℎ1)

𝐹 = 2,15/√(9,81 ∗ 0,039)

𝐹 = 3,48

Profundidad después del resalto

h2 = 0,030 *11,85

211

𝒉𝟐 = 𝟎, 𝟑𝟓 m

Longitud del resalto

𝐿 = 6 ∗ (0,35 − 0,039)

𝑳 = 𝟏, 𝟖𝟕𝒎

Pérdida de carga

𝒉𝒑 = 𝟎, 𝟓𝟓 𝒎

CALCULO DE PÉRDIDA DE CARGA EN LA UNIDAD DE FLOCULACIÓN

En teoría, la pérdida de carga producida en cada floculador es principalmente debido:

1. Cambio de dirección y turbulencia h´

2. Paso por los orificios que comunican las cámaras h´´

3. Fricción del flujo con paredes de cada cámara h´´´

Para floculadores de flujo vertical, puede asumirse que h´ es proporcional a la carga de

velocidad por el número de tabiques (N) y una constante (k) como se detalla en la

ecuación:

ℎ´ = 𝑘 ∗ 𝑁 ∗𝑉2

2 ∗ 𝑔

Donde:

h´ = pérdida de carga debido a cambio de dirección y turbulencia

k = constante = 3

N = número de tabiques

V = velocidad promedio m/s

212

g = gravedad 9,81 m/s2

De estudios experimentales se tiene que el valor más frecuente de k es 3, la velocidad

promedio del flujo se calcula a partir del caudal de operación y el área transversal entre

el tabique y la pared de cada cámara:

Área transversal de flujo = 4,20 m * 1,20 m = 5,04 m2

Velocidad promedio (v) = 0,08416 m3/s / 5,04 m2 = 0,0167 m/s

En la literatura se recomienda que la velocidad promedio de flujo este entre 0,10 y 0,60

m/s, ya que velocidades mayores de 0,60m/s pueden romper el floc y velocidades

menores de 0,10 m/s, permiten la sedimentación.

En conclusión, para un caudal de 84,16 l/s la velocidad promedio es 0,0167m/s lo que es

insuficiente permitiendo la sedimentación.

El floculador cuenta con 20 tabiques para lo cual h´ es:

ℎ´ = 3 ∗ 20 ∗0,01672

2 ∗ 9,81

h´= 0,00085 m

La pérdida de carga para los pasos inferiores viene dada por:

ℎ´´ =𝑄2

2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐴2 ∗ 𝐶𝑑2

Donde:

h´´ = pérdida de carga debido a pasos inferiores

Q = caudal m3/s

213

A = área pasos inferiores m2

Cd = 0,74 para los pasos inferiores

g = gravedad 9,81 m/s2

El área de los pasos inferiores es:

A = 1,20 m * 0,20 m = 0,24 m2

La pérdida de carga por los pasos inferiores será:

ℎ´´ =0,084162

2 ∗ 9,81 ∗ 0,242 ∗ 0,742

h´´= 0,0114 m

Para 20 pasos inferiores h´´ (total) = 0,0114 *20

h´´= 0,229 m

La pérdida de carga por fricción se expresa:

ℎ´´´ = 𝐶 ∗𝐿

𝐷ℎ∗

𝑉2

2 ∗ 𝑔

Donde:

C = coeficiente de fricción (de 0,013 según la rugosidad de Manning)

Dh = diámetro hidráulico (Dh = 4* A/P)

A = área transversal de flujo (m2)

214

P = perímetro mojado (m)

V = velocidad de flujo (m/s)

g = gravedad (m/s2)

Multiplicando la lámina de agua en cada cámara por el número de pasos que se realiza

el flujo a través del floculador se tiene la longitud de flujo (L), así:

L = # pasos * lámina de agua = 20 * 4,10 m = 82 m

Dimensiones transversales de cada paso = 4,20 m * 1,20 m

Área transversal = 5,04 m2

Perímetro = 4,20 *2 + 1,20 * 2 = 10,80 m

Dh =4 * A/P = 4 * (5,04 / 10,80) = 1,87 m

ℎ´´´ = 0,013 ∗82

1,87∗

0,0167 2

2 ∗ 9,81

h´´´= 0,0000081 m

La pérdida de carga total htotal = h´ + h´´ + h´´´

htotal = 0,00085 + 0,229 + 0,0000081

htotal = 0,23 m

CALCULO DE PÉRDIDA DE CARGA EN LA UNIDAD DE SEDIMENTACIÓN

La ecuación a utilizar para el cálculo de la pérdida de carga en el canal de mezcla rápida

es la expresión de Manning:

hf = L * ((Q / A) * n * (1 / Rh)2/3)

Donde:

hf = pérdida de carga (m)

215

n = coeficiente de rugosidad 0,013

Q = caudal (m3/s)

A = área transversal del canal (m2)

Rh = radio hidráulico igual A/P (perímetro) en metros

L = longitud (m)

Caudal = 0, 08416 m3/s

Área transversal de flujo = 6,80 * 4,80 = 32,64 m2

Perímetro = 4,80 + 4,80 + 6,80 = 16,40 m

Radio hidráulico = A / P = 1, 99 m

Longitud = 9, 50 m

hf = 9, 50 * ((0, 04208 / 32, 64) * 0,013 * (1 / 1, 99)2/3)

hf = 0,00010 m

La fórmula para el cálculo de la pérdida de carga a través de la tubería es:

hf = f * (L / D) * (Q / A)2 / 2

Donde:

hf = pérdida de carga (m)

f = factor de fricción (0,011 para tubería de acero)

Q = caudal (m3/s)

A = área transversal (m2)

D = diámetro de la tubería (m)

L = longitud de la tubería (m)

216

Caudal = 0,00468 m3/s que capta cada tubería

Diámetro = 160 mm = 0,16 m

Área = π * D2 / 4 = π * 0,162 / 4 = 0,020 m2

hf = 0,011 * (6,8 / 0,16) * (0,00468 / 0,020)2 / 2

hf = 0,012 m

La pérdida de carga total en la tubería es: hf = 0,012 * 9

hf = 0,11 m

La pérdida de carga total en la unidad es: htotal= hf + hftubería =0,00010 + 0,11

htotal = 0,1101 m

217

ANEXO 07

ANÁLISIS DE GRANULOMETRÍA

218

ANEXO 07

ANÁLISIS DE GRANULOMETRÍA

Tabla 74 Granulometría - Filtro 1

FILTRO N° 1

GRANULOMETRIA FECHA DE REALIZACION: 27-06-2017

ANTRACITA ARENA

TAMIZ

MUESTRA

INICIAL (g) 200

MUESTRA

INICIAL (g) 200

1 2 3 4 5 6 7 8 4 5 6 7 8

Nº TAMIZ TAMIZ RETENIDO PASA % % RETENIDO PASA % %

PARCIAL ACUMULADO ACUMULADO RETENIDO PASA PARCIAL ACUMULADO ACUMULADO RETENIDO PASA

- - ( mm ) ( g ) ( g ) (g) - - ( g ) ( g ) (g) - -

1 3/8 " 9,5 0,00 0,00 200,00 0,00 100,00 0,00 0,00 200,00 0,00 100,00

2 N°8 2,38 1,32 1,32 198,68 0,66 99,34 14,89 14,89 185,11 7,45 92,56

3 N°10 2,00 27,19 28,51 171,49 14,26 85,75 19,07 33,96 166,04 16,98 83,02

4 N°12 1,68 47,73 76,24 123,76 38,12 61,88 15,83 49,79 150,21 24,90 75,11

5 N°16 1,19 109,14 185,38 14,62 92,69 7,31 48,14 97,93 102,07 48,97 51,04

6 N°18 1,00 9,67 195,05 4,95 97,53 2,47 26,57 124,50 75,50 62,25 37,75

7 N°20 0,84 1,40 196,45 3,55 98,23 1,78 25,37 149,87 50,13 74,94 25,07

8 N°30 0,59 0,75 197,20 2,80 98,60 1,40 42,31 192,18 7,82 96,09 3,91

9 N°40 0,42 1,70 198,90 1,10 99,45 0,55 7,40 199,58 0,42 99,79 0,21

10 N°60 0,25 1,02 199,92 0,08 99,96 0,04 0,42 200,00 0,00 100,00 0,00

11 N°80 0,18 0,08 200,00 0,00 100,00 0,00 - - - - -

Bandeja(Sobrante) - 0,00 200,00 0,00 100,00 0,00 0,00 200,00 0,00 100,00 0,00

219


FILTRO N° 2


ANTRACITA ARENA

TAMIZ

MUESTRA

INICIAL (g) 210

MUESTRA

INICIAL (g) 250,15

1 2 3 4 5 6 7 8 4 5 6 7 8



- - ( mm ) ( g ) ( g ) (g) - - ( g ) ( g ) (g) - -

1 3/8 " 9,5 0,00 0,00 210,00 0,00 100,00 0,00 0,00 250,15 0,00 100,00

2 N°8 2,38 2,56 2,56 207,44 1,22 98,78 22,33 22,33 227,82 8,93 91,07

3 N°10 2,00 22,71 25,27 184,73 12,03 87,97 26,51 48,84 201,31 19,52 80,48

4 N°12 1,68 49,35 74,62 135,38 35,53 64,47 19,01 67,85 182,30 27,12 72,88

5 N°16 1,19 97,23 171,85 38,15 81,83 18,17 59,22 127,07 123,08 50,80 49,20

6 N°18 1,00 26,20 198,05 11,95 94,31 5,69 27,66 154,73 95,42 61,85 38,15

7 N°20 0,84 7,66 205,71 4,29 97,96 2,04 24,26 178,99 71,16 71,55 28,45

8 N°30 0,59 2,06 207,77 2,23 98,94 1,06 53,88 232,87 17,28 93,09 6,91

9 N°40 0,42 1,70 209,47 0,53 99,75 0,25 16,71 249,58 0,57 99,77 0,23

10 N°60 0,25 0,25 209,72 0,28 99,87 0,13 0,46 250,04 0,11 99,96 0,04

11 N°80 0,18 0,09 209,81 0,19 99,91 0,09 - - - - -


220


FILTRO N° 3


ANTRACITA ARENA

TAMIZ

MUESTRA

INICIAL (g) 205,1

MUESTRA

INICIAL (g) 215,3

1 2 3 4 5 6 7 8 4 5 6 7 8



- - ( mm ) ( g ) ( g ) (g) - - ( g ) ( g ) (g) - -

1 3/8 " 9,5 0,00 0,00 205,10 0,00 100,00 0,00 0,00 215,30 0,00 100,00

2 N°8 2,38 5,01 5,01 200,09 2,44 97,56 7,25 7,25 208,05 3,37 96,63

3 N°10 2,00 29,11 34,12 170,98 16,64 83,36 15,02 22,27 193,03 10,34 89,66

4 N°12 1,68 35,69 69,81 135,29 34,04 65,96 17,33 39,60 175,70 18,39 81,61

5 N°16 1,19 98,65 168,46 36,64 82,14 17,86 41,22 80,82 134,48 37,54 62,46

6 N°18 1,00 21,22 189,68 15,42 92,48 7,52 29,11 109,93 105,37 51,06 48,94

7 N°20 0,84 10,22 199,90 5,20 97,46 2,54 26,66 136,59 78,71 63,44 36,56

8 N°30 0,59 3,01 202,91 2,19 98,93 1,07 57,90 194,49 20,81 90,33 9,67

9 N°40 0,42 1,25 204,16 0,94 99,54 0,46 16,71 211,20 4,10 98,10 1,90

10 N°60 0,25 0,41 204,57 0,53 99,74 0,26 2,56 213,76 1,54 99,28 0,72

11 N°80 0,18 0,00 204,57 0,53 99,74 0,26 0,80 214,56 0,74 99,66 0,34


221


FILTRO N° 4


ANTRACITA ARENA

TAMIZ

MUESTRA

INICIAL (g) 220

MUESTRA

INICIAL (g) 210,55

1 2 3 4 5 6 7 8 4 5 6 7 8



- - ( mm ) ( g ) ( g ) (g) - - ( g ) ( g ) (g) - -

1 3/8 " 9,5 0,00 0,00 220,00 0,00 100,00 0,00 0,00 210,55 0,00 100,00

2 N°8 2,38 2,10 2,10 217,90 0,95 99,05 3,51 3,51 207,04 1,67 98,33

3 N°10 2,00 32,12 34,22 185,78 15,55 84,45 10,33 13,84 196,71 6,57 93,43

4 N°12 1,68 51,13 85,35 134,65 38,80 61,20 18,26 32,10 178,45 15,25 84,75

5 N°16 1,19 101,22 186,57 33,43 84,80 15,20 51,91 84,01 126,54 39,90 60,10

6 N°18 1,00 21,70 208,27 11,73 94,67 5,33 22,60 106,61 103,94 50,63 49,37

7 N°20 0,84 7,09 215,36 4,64 97,89 2,11 28,03 134,64 75,91 63,95 36,05

8 N°30 0,59 3,22 218,58 1,42 99,35 0,65 49,30 183,94 26,61 87,36 12,64

9 N°40 0,42 1,25 219,83 0,17 99,92 0,08 15,22 199,16 11,39 94,59 5,41

10 N°60 0,25 0,03 219,86 0,14 99,94 0,06 10,07 209,23 1,32 99,37 0,63

11 N°80 0,18 - - - - 0,22 209,45 1,10 99,48 0,52


222


FILTRO N° 5


ANTRACITA ARENA

TAMIZ

MUESTRA

INICIAL (g) 205,5

MUESTRA

INICIAL (g) 215

1 2 3 4 5 6 7 8 4 5 6 7 8



- - ( mm ) ( g ) ( g ) (g) - - ( g ) ( g ) (g) - -

1 3/8 " 9,5 0,00 0,00 205,50 0,00 100,00 0,00 0,00 215,00 0,00 100,00

2 N°8 2,38 3,25 3,25 202,25 1,58 98,42 11,26 11,26 203,74 5,24 94,76

3 N°10 2,00 29,85 33,10 172,40 16,11 83,89 18,00 29,26 185,74 13,61 86,39

4 N°12 1,68 49,25 82,35 123,15 40,07 59,93 18,26 47,52 167,48 22,10 77,90

5 N°16 1,19 94,50 176,85 28,65 86,06 13,94 46,11 93,63 121,37 43,55 56,45

6 N°18 1,00 24,22 201,07 4,43 97,84 2,16 25,08 118,71 96,29 55,21 44,79

7 N°20 0,84 2,03 203,10 2,40 98,83 1,17 23,22 141,93 73,07 66,01 33,99

8 N°30 0,59 1,20 204,30 1,20 99,42 0,58 51,22 193,15 21,85 89,84 10,16

9 N°40 0,42 1,05 205,35 0,15 99,93 0,07 18,33 211,48 3,52 98,36 1,64

10 N°60 0,25 0,07 205,42 0,08 99,96 0,04 2,15 213,63 1,37 99,36 0,64

11 N°80 0,18 - - - - - - - - - -


223

Gráfico 33 Análisis Granulométrico Filtro 1


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10

% Q

UE

PA

SA (

%)

ABERTURA DE TAMIZ (MM)

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO FILTRO N°1

ANTRACITA

ARENA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10

% Q

UE

PA

SA (

%)



ANTRACITA

ARENA

224



0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10

% Q

UE

PA

SA (

%)



ANTRACITA

ARENA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10

% Q

UE

PA

SA (

%)



ANTRACITA

ARENA

225


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10

% Q

UE

PA

SA (

%)



ANTRACITA

ARENA

226

ANEXO 08

REGISTRO DE

CHARLAS

227

ANEXO 08

REGSITRO DE CHARLAS

Ilustración 63 Cuadro de registro de asistencias

228

ANEXO 09

FOTOGRAFIAS

229

ANEXO 09

FOTOGRAFIAS

LEVANTAMIENTO GEOMÉTRICO DE LAS UNIDADES

Ilustración 64 Toma de dimensiones de las unidades

Ilustración 65 Levantamiento de Información sobre la PTAP

AFOROS

Ilustración 66 Aforos de caudal canal de mezcla rápida

230

PRUEBAS Y ENSAYOS (EFICIENCIA DE LA PTAP)

Ilustración 67 Prueba de expansión

lecho filtrante

Ilustración 68 Medición de espesor del

lecho filtrante

Ilustración 69 Análisis Granulométrico

de los filtros.

Ilustración 70 Ensayo Tiempos óptimos

de lavado de filtros.

231

Ilustración 71 Turbidimetro portátil y conductivímetro digital.

Ilustración 72 Preparación de la

solución Trazadora (sal en grano).

Ilustración 73 Agregado de la sustancia

trazadora al inicio de la unidad

232

Ilustración 74 Toma de lecturas de conductividad a la salida de las unidades

233

ANEXO 10

NORMATIVA

LEGAL

234

ANEXO 10

NORMATIVA LEGAL

ANCLAJE JURIDICO EN EL CUAL SE SUSTENTA EL ESTUDIO TÉCNICO

Dentro de los aspectos legales que se emplean como apoyo para el desarrollo del estudio

técnico y el adecuado funcionamiento de la PTAP del cantón Santiago de Píllaro están en

las disposiciones que regulan el recurso hídrico, la normativa legal usada se describe a

continuación.

CONSTITUCIÓN DE LA REPUBLICA DEL ECUADOR

La constitución de la República del Ecuador, publicada el 20 de Octubre del 2008 en Quito,

mediante el registro oficial N° 449 establece:

TITULO II: DERECHOS

Capitulo segundo: Derechos del buen vivir

Sección primera: Agua y alimentación

Art. 12.- El derecho humano al agua es fundamental e irrenunciable. El agua constituye

patrimonio nacional estratégico de uso público, inalienable, imprescriptible, inembargable

y esencial para la vida.

Sección segunda: Ambiente sano

Art. 14.- Se reconoce el derecho a la población a vivir en un ambiente sano y

ecológicamente equilibrado, que garantice la sostenibilidad y el buen vivir, Sumak kawsay.

Se declara de interés público la preservación del ambiente, la conservación de los

ecosistemas, la biodiversidad, la integridad del patrimonio genético del país, la prevención

del daño ambiental y la recuperación de los espacios naturales degradados.

Capítulo séptimo

Derechos de la naturaleza

Art. 71.- La naturaleza o Pacha Mama, donde se reproduce y realiza la vida tiene derecho

a que se respete integralmente su existencia y el mantenimiento y regeneración de sus ciclos

vitales, estructura, funciones y procesos evolutivos. Toda persona, comunidad, pueblo o

nacionalidad podrá exigir a la autoridad pública el cumplimiento de los derechos de la

naturaleza. Para aplicar e interpretar estos derechos se observarán los principios

235

establecidos en la Constitución, en lo que proceda. El Estado incentivará a las personas

naturales y jurídicas, y a los colectivos para que protejan la naturaleza, y promoverá el

respeto a todos los elementos que forman un ecosistema.

Art. 72.- La naturaleza tiene derecho a la restauración. Esta restauración será

independiente de la obligación que tienen el Estado y las personas naturales o jurídicas de

indemnizar a los individuos y colectivos que dependen de los sistemas naturales afectados.

En los casos de impacto ambiental grave o permanente, incluidos los ocasionados por la

explotación de los recursos naturales no renovables, el Estado establecerá los mecanismos

más eficaces para alcanzar la restauración, y adoptará las medidas adecuadas para

eliminar o mitigar las consecuencias ambientales nocivas.

Art. 74.- Las personas, comunidades, pueblos y nacionalidades tendrán derecho a

beneficiarse del ambiente y de las riquezas naturales que les permita el Buen Vivir. Los

servicios ambientales no serán susceptibles de apropiación; su producción, prestación, uso

y aprovechamiento serán regulados por el estado.

TITULO VII

REGIMEN DEL BUEN VIVIR

Capítulo segundo: Biodiversidad y recursos naturales

Sección primera: Naturaleza y ambiente

Art. 395.- la constitución reconoce los siguientes principios ambientales: El estado

garantizará un modelo sustentable de desarrollo, ambientalmente equilibrado y respetuoso

de la diversidad cultural, que conserve la biodiversidad y la capacidad de regeneración

natural de los ecosistemas, y asegure la satisfacción de las necesidades de las generaciones

presentes y futuras.

Sección sexta: Agua

Art.411.- el estado garantizara la conservación, recuperación y manejo integral de los

recursos hídricos, cuencas hidrográficas y caudales ecológicos asociados al ciclo

hidrológico. Se regulara toda actividad que pueda afectar la calidad y cantidad de agua y

el equilibrio de los ecosistemas, en especial en las fuentes y zonas de recarga de agua. La

sustentabilidad de los ecosistemas y el consumo humano serán prioritarios en el uso

y aprovechamiento del agua.

236

Art. 412.- La autoridad a cargo de la gestión del agua será responsable de su planificación,

regulación y control. Esta autoridad cooperará y se coordinará con la que tenga a su cargo

la gestión ambiental para garantizar el manejo del agua con un enfoque eco sistémico.

Sección séptima: Biosfera, ecología urbana y energías alternativas

Art. 415.- el estado central y los gobiernos autónomos descentralizados adoptaran políticas

integrales y participativas de ordenamiento territorial urbano y de uso del suelo, que

permitan regular el crecimiento urbano, el manejo de la fauna urbana e incentiven el

establecimiento de zonas verdes. Los gobiernos autónomos descentralizados desarrollaran

programas de uso racional del agua, y de reducción reciclaje y tratamiento adecuado

de desechos sólidos y líquidos. Se incentivara y facilitara el transporte terrestre no

motorizado, en especial mediante el establecimiento de ciclo vías.

LEY DE PREVENCIÓN Y CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN

Publicada en el registro oficial suplemento 418 de 10 de septiembre del 2004.

CAPITULO II

DE LA PREVENCION Y CONTROL DE LA CONTAMINACION DE LAS AGUAS

Art. 6.- Queda prohibido descargar, sin sujetarse a las correspondientes normas técnicas y

regulaciones, a las redes de alcantarillado, o en las quebradas, acequias, ríos, lagos

naturales o artificiales, o en las aguas marítimas, así como infiltrar en terrenos, las aguas

residuales que contengan contaminantes que sean nocivos a la salud humana, a la fauna, a

la flora y a las propiedades.

Art. 7.- El Consejo Nacional de Recursos Hídricos, en coordinación con los Ministerios de

Salud y del Ambiente, según el caso, elaborarán los proyectos de normas técnicas y de las

regulaciones para autorizar las descargas de líquidos residuales, de acuerdo con la calidad

de agua que deba tener el cuerpo receptor.

Art. 8.- Los Ministerios de Salud y del Ambiente, en sus respectivas áreas de competencia,

fijarán el grado de tratamiento que deban tener los residuos líquidos a descargar en el

cuerpo receptor, cualquiera sea su origen.

Art. 9.- Los Ministerios de Salud y del Ambiente, en sus respectivas áreas de competencia,

también, están facultados para supervisar la construcción de las plantas de tratamiento de

237

aguas residuales, así como de su operación y mantenimiento, con el propósito de lograr los

objetivos de esta Ley.

TEXTO UNIFICADO DE LEGISLACIÓN AMBIENTAL SECUNDARIA DEL

MINISTERÍO DEL AMBIENTE

Expedida mediante Decreto Ejecutivo N° 3399, publicada en el Registro Oficial N° 725 de

16 de diciembre del 2002.

Libro VI. de la calidad Ambiental.

“Art. 15.- Determinación de la necesidad de la evaluación de impactos ambientales

(tamizado).

La institución integrante del Sistema Nacional Descentralizado de gestión Ambiental en

su calidad de autoridad ambiental de aplicación debe disponer de métodos y

procedimientos adecuados para determinar la necesidad (o no) de un proceso de

evaluación de impactos ambientales en función de las características de una actividad o

un proyecto propuesto. Estos métodos pueden consistir en:

a) Lista taxativa y umbrales que determinen la actividad de proyectos

sujetos a un proceso de evaluación de impactos ambientales,

incluyendo criterios complementarios para la determinación de la

necesidad de una evaluación de impactos ambientales.

“Art. 73.- Control de calidad

Los procedimientos de control de calidad analítica y métodos de análisis empleados en la

caracterización de las emisiones, descargas y vertidos, control de procesos de tratamiento,

monitoreo y vigilancia de la calidad del recurso, serán los indicados en las respectivas

normas técnicas ecuatorianas o en su defecto estándares aceptados en el ámbito

internacional. Los análisis se realizarán en laboratorios acreditados. Las entidades de

control utilizarán, de tenerlos, sus laboratorios.”

238

NORMATIVA TÉCNICA ECUATORIANA

RTE INEN 023:2013 Modificatoria 1, Agua potable, Expedida por Resolución N° 13094

de 2013-04-30, publicado en el Registro Oficial N° 7 de 2013-06-04.

NTE INEN 1108:2011, Agua potable. Requisitos, Quinta revisión 2014, Expedida por

Resolución N° 11 135 de 2011-05-20, publicado en el Registro Oficial N° 481 de 2011-

06-30.

NTE INEN 2176:98, Agua. Calidad del agua. Muestreo. Técnicas de muestreo, Expedida

por Resolución N° S/N de S/F, publicado en el Registro Oficial N° S/N de S/F.

LEGISLACIÓN DEL GOBIERNO AUTONOMO DESCENTRALIZADO DE

PÍLLARO

Las siguientes ordenanzas tienen relación con la protección ambiental dentro del cantón

Santiago de Píllaro y respaldan a la Legislación Nacional, se hace mención de las

diferentes Ordenanzas y Reglamentos en la que se respaldarán el estudio técnico en base

al recurso hídrico.

“ORDENANZA DE PREVENCIÓN, CONTROL Y MANEJO AMBIENTAL

SOBRE LA CONTAMINACIÓN POR AGUAS RESIDUALES, DESECHOS

INDUSTRIALES Y OTRAS FUENTES FIJAS EN EL RECURSO AGUA.”

“REGLAMENTO PARA LA APLICACIÓN DE LA ORDENANZA DE

PREVENCIÓN, CONTROL Y MANEJO AMBIENTAL SOBRE LA

CONTAMINACIÓN POR AGUAS RESIDUALES, DESECHOS

INDUSTRIALES Y OTRAS FUENTES FIJAS EN EL RECURSO AGUA.”

Art.27.- Uso de Áreas naturales y de protección ecológica

Art.28.- Reglamentación de las zonas de uso de suelo de aprovechamiento de recursos

naturales.

La Ley del Medio Ambiente de Ecuador en sus artículos expresa:

“Art. 86.- El Estado protegerá el derecho de la población a vivir en un medio

ambiente sano y ecológicamente equilibrado, que garantice un desarrollo sustentable.

Velará para que éste derecho no sea afectado y garantizará la preservación de la

naturaleza. Se declaran de interés público y se regularán conforme a la ley:

239

1. La preservación del medioambiente, la conservación de los ecosistemas, la

biodiversidad y la integridad del patrimonio genético del país.

2. La prevención de la contaminación ambiental, la recuperación de los

espacios naturales degradados, el manejo sustentable de los recursos naturales

y los requisitos que para estos fines deberán cumplir las actividades públicas y

privadas.

3. El establecimiento de un sistema nacional de áreas naturales protegidas, que

garantice la conservación de la biodiversidad y el mantenimiento de los servicios

ecológicos, de conformidad con los convenios y tratados internacionales.

240

ANEXO 11

PLANOS HIDRÁULICOS

UNIDADES OPERATIVAS

241

ANEXO 11

PLANOS HIDRÁULICOS UNIDADES OPERATIVAS

244

a

N° de Plano:

PLANTA DE TRATAMIENTO DE

AGUA POTABLE -PILLARO

Revisión:

06/04/2017

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

Revisado:

INICIAL FIRMA


Fecha:

A1

ESTUDIO TÉCNICO

Diseñado:

FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS

0

Escala:

Dibujado:

AUTORES : ARIAS HUDER

QUIHSPE BYRON

N°: 01 DE: 01Formato:

s/n

Aprobado:

CONTROL

Contenido:

CUARTO DE CLORO - GAS

CUARTO DE

DOSIFICACIÓN

PARQUEADEROS

CERRAMIENTO

TANQUE

FLOCULADOR

PLANTA DE TRATAMEINTO DE AGUA POTABLE CANTÓN PILLARO

BODEGA

ENTRADA

CÁMARA DE

LLEGADA

CASETA DE GUARDIANIA

TANQUES DE

FILTRACIÓN

ESC. 1:100

CANAL DE RECOLECCIÓN

CÁ

MA

RA

2

TANQUE

SEDIMENTADOR

CÁMARA DE CONTACTO

CÁ

MA

RA

2

CÁ

MA

RA

1

CÁ

MA

RA

1

245

ANEXO 12

PLANOS DE LA PROPUESTA DE

MEJORA

246

ANEXO 12

PLANOS DE DISEÑO - PROPUESTA DE MEJORA

247

ANEXO 13

CARACTERISTICAS

Y PARÁMETROS

MEDIDOS IN SITU

248

ANEXO 13

CARACTERISTICAS Y PARÁMETROS MEDIDOS EN SITU

AFORAMIENTO DEL CAUDAL

MEDICIÓN DE pH Y TEMPERATUTA

Los datos de las características y parámetros del agua que ingresa a la PTAP fueron tomados

a la salida de la cámara de llegada, se analizaron los parámetros de pH y temperatura con la

ayuda de un kit portátil “PENTAIR - pH and CL” y un termómetro digital para la primera

etapa del monitoreo, para la obtención de los datos relacionados al cloro residual se realizó

con la ayuda de una equipo portátil paramétrico “HANNA instruments – HI701-25 FREE

CHLORINE REAGENT” de los cuales fue facilitados por los operadores de la PTAP, los

resultados se pueden observar en las siguientes tablas, los datos obtenidos fueron tomados

durante 5 meses en días aleatorios de cada mes .

Tabla 79 Mediciones del pH y temperatura en entrada y salida de la PTAP

DIAS FECHAS TEMPERATURA pH(ENTRADA) pH(SALIDA)

°C

DIA 1 21/11/2016 13,62 6,80 6,90

DIA 2 15/12/2017 13,60 7,30 7,00

DIA 3 19/01/2017 13,67 7,10 6,90

DIA 4 23/03/2017 13,58 7,50 7,30

PROMEDIO

13,62 7,20 7,0


249

Gráfico 38 Curva de temperatura del agua cruda


Gráfico 39 Curva del pH en la entrada


13,62

13,60

13,67

13,58

13,55

13,60

13,65

13,70

0 1 2 3 4 5

TEM

PER

ATU

RA

°C

DIAS

TEMPERATURA

6,80

7,30

7,10

7,50

6,00

6,50

7,00

7,50

8,00

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

pH

DIAS

pH (ENTRADA)

250

Gráfico 40 Curva del pH en la salida


La norma INEN 1108 establece valores permisibles de pH para el consumo de agua entre

6,5 y 8,5 pH. En los días de monitoreo se obtuvo un valor promedio de 7,23 en la entrada

y un valor de 7,0 a la salida de la PTAP el cual se encuentra en el rango establecido.

Tabla 80 Mediciones del cloro residual

DIAS FECHAS

CLORO

RESIDUAL(SALIDA

PTAP)

CLORO RESIDUAL

(TANQUE

ALMACENAMIENTO.)

Ppm Ppm

DIA 1 21/11/2016 1,32 0,72

DIA 2 15/12/2017 1,22 0,89

DIA 3 19/01/2017 1,59 1,05

DIA 4 23/03/2017 1,07 0,63

PROMEDIO 1,30 0,82


6,907,00

6,90

7,30

6,00

6,50

7,00

7,50

8,00

0 1 2 3 4 5

pH

DIAS

pH (SALIDA)

DATOS pH

251

Ilustración 75 Prueba de cloro


Gráfico 41 Curva del cloro residual en la salida PTAP


1,321,22

1,59

1,07

0,30

0,60

0,90

1,20

1,50

1,80

2,10

2,40

2,70

3,00

0 1 2 3 4 5

CL

pp

m

DIAS

CLORO RESIDUAL(SALIDA PTAP)

252

Gráfico 42 Curva del cloro residual en el tanque colector


La norma INEN 1108 expone valores permisibles de concentración de cloro residual el cual

varía según el pH del agua tratada para el caso tenemos pH entre 6 y 7 pH por lo cual los

valores entre debe estar nuestra concentración de cloro residual debe ser de 0,3 a 1,5 ppm.

En los días de monitoreo se obtuvo un valor promedio de 1,30 ppm en la salida de la PTAP

y un valor de 0,82 ppm los tanques de almacenamiento los cuales se encuentran dentro del

rango que indica la Norma INEN 1108.

0,72

0,89

1,05

0,63

0,00

0,50

1,00

1,50

0 1 2 3 4 5

CL

pp

m

DIAS

CLORO RESIDUAL(T. COLECTOR )

253

ANEXO 14

ACCESORIOS DE

FIBRA DE VIDRIO

254

ANEXO 14

ACESORIOS DE FIBRA DE VIDRIO


ACCESORIO EN FIBRA DE

VIDRO ACLADO AL TANQUE


Y FLOCULACIÓN

255

ANEXO 15

NORMA INEN 1108 PARA AGUA

POTABLE

256

ANEXO 15

Requisitos que debe cumplir el agua para ser considerada como potable según la norma

INEN 1108

Los sistemas de abastecimiento de agua potable deben cumplir con los requisitos que

establecen a continuación, en las tablas establecidos por la Norma Ecuatoriana INEN 1108.

Características físicas, sustancias inorgánicas y radiactivas

PARAMETROS UNIDAD Límite máximo permitido

Características físicas

Color Unidades de color aparente (Pt-

Co)

15

Turbiedad NTU 5

Olor --- no objetante

Sabor --- no objetante

Inorgánicos

Antimonio, Sb mg/l 0,02

Arsénico, As mg/l 0,01

Barío, Ba mg/l 0,7

Boro, B mg/l 2,4

Cadmio, Cd mg/l 0,003

Cianuro, CN - mg/l 0,07

Cloro libre residual* mg/l 0,03 a 1,5 1)

Cobre, Cu mg/l 2,0

Cromo, Cr (cromo total) mg/l 0,05

Fluoruros mg/l 1,5

Mercurio, Hg mg/l 0,006

Níquel, Ni mg/l 0,07

Nitratos, NO3 - mg/l 50

Nitritos, NO2 - mg/l 3,0

Plomo, Pb mg/l 0,01

Radiación total α* Bg/l 0,5

Radiación total β** Bg/l 1,0

Selenio, Se mg/l 0,04 1) Es el rango en el que debe estar el cloro residual luego de un tiempo mínimo de contacto de

30 minutos * Corresponde a la radiación emitida por los siguientes radionucleídos: 210Po, 224Ra, 226Ra,

232Th, 234U, 238U, 239Pu ** Corresponde a la radiación emitida por los siguientes radionucleídos: 60Co, 89Sr, 90Sr, 129I,

141I, 134Cs, 137Cs, 210Pb, 228Ra

Fuente: (NTE INEN 1108, Quinta Revisón 2014)

257

Sustancias orgánicas

UNIDAD Límite máximo permitido

Hidrocarburos policíclicos aromáticos HAP

Benzo [a] pireno

mg/l 0,0007

Hidrocarburos:

Benceno

Tolueno

Xileno

Estireno

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

0,01

0,7

0,5

0,02

1,2dicloroetano mg/l 0,03

Cloruro de vinilo mg/l 0,0003

Tricloroeteno mg/l 0,02

Tetracloroeteno mg/l 0,04

Di(2-etilhexil) ftalato mg/l 0,008

Acrilamida mg/l 0,0005

Epiclorohidrina mg/l 0,0004

Hexaclorobutadieno mg/l 0,0006

1,2Dibromoetano mg/l 0,0004

1,4- Dioxano mg/l 0,05

Ácido Nitrilotriacético mg/l 0,2


Plaguicidas


Atrazina y sus metabolitos cloro-s-triazína mg/l 0,1

Isoproturón mg/l 0,009

Lindano mg/l 0,002

Pendimetalina mg/l 0,02

Pentaclorofenol mg/l 0,009

Dicloroprop mg/l 0,1

Alacloro mg/l 0,02

Aldicarb mg/l 0,1

Aldrín y Dieldrín mg/l 0,00003

Carbofuran mg/l 0,007

Clorpirifós mg/l 0,03

DDT y metabolitos mg/l 0,001

1,2-Dibromo-3-cloropropano mg/l 0,001

1,3-Dicloropropeno mg/l 0,02

Dimetoato mg/l 0,006

Endrín mg/l 0,0006

Terbutilazina mg/l 0,007

Clordano mg/l 0,0002

Hidroxiatrazina mg/l 0,2

258


Residuos de desinfectantes


Monocloramina,

Si pasa de 1,5 mg/l investigar:

N-Nitrosodimethylamine

mg/l

mg/l

3

0,0001


Subproductos de desinfección


2, 4, 6-triclorofenol mg/l 0,2

Trihalometanol totales

Si pasa de 0,5 mg/l investigar:

Bromodiclorometano

Cloroformo

mg/l

mg/l

mg/l

0,5

0,06

0,3

Tricloroacetato mg/l 0,2


Clanotoxinas


Microcistina-LR mg/l 0,001


Requisitos microbiológicos

Máximo

Coliformes fecales (1):

Tubos múltiples NMP/100 ml ó

Filtración por membrana ufc/100 ml

< 1,1 *

<1 **

Cryptosporidium, numero de ooquistes/ litro Ausencia

Giardia, numero de quistes/ litro Ausencia * < 1,1 significa que en el ensayo del NMP utilizando 5 tubos de 20 cm3 ó 10 tubos de

10 cm3 ninguno es positivo ** < 1 significa que no se observan colonias

(1) ver anexo 1, para el número de unidades (muestras) a tomar de acuerdo con la

población servida


UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD INGENIERÍA ...

Documents

Transcript of UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD INGENIERÍA ...