Obras de saneamiento de las ciudades de Encarnación y

OBRAS DE SANEAMIENTO DE LAS CIUDADES DE ENCARNACIÓN Y CAMBYRETÁ
Estanislao Udagawa, Ingeniero Civil, Entidad Binacional Yacyreta
OBRAS DE SANEAMIENTO DE LAS CIUDADES DE ENCARNACIÓN Y CAMBYRETÁ
Ciudad de Encarnación
Referencias Geográficas e Informaciones Generales
La Ciudad de Encarnación, capital del departamento de ltapúa, República del Paraguay, se localiza
en la margen derecha del Río Paraná y se halla situada entre los paralelos 27º 17’ 30” y 27º 23’ 00”
de latitud Sur y entre los meridianos 55º 49’ 00” y 55º 54’ 01” de longitud Oeste.
La ciudad fue fundada el 25 de marzo de 1614 por el Padre Jesuita Roque González de Santa
Cruz. El número de habitantes es de 68.960 de acuerdo al censo del año 2002.
Figura 1 – Referencia Geográfica.
Figura 2 – Ciudad de Encarnación.
Antecedentes del Proyecto de Saneamiento
Para la realización del actual proyecto ejecutivo fueron tomados en consideración, estudios
anteriormente realizados tales como:
• “Plan Maestro de Agua Potable y Alcantarillado de la Ciudad de Encarnación” EBY/1993.
• “Estudio de Concepción del Sistema de Alcantarillado de la Ciudad de Encarnación”
EBY/1997.
• “Estudio de Revisión del Plan Maestro de Agua Potable y Alcantarillado de la Ciudad de
Encarnación” BID/1998.
La Entidad Binacional Yacyretá ha persistido en la implementación de estos servicios básicos en la
ciudad de Encarnación desde el año 1993, a fin de mitigar los efectos negativos que pudieran
ocasionar el embalse de la hidroeléctrica de Yacyretá a los habitantes ribereños, con el interés de
preservar y mejorar la calidad de vida de los mismos.
Las demoras y dificultades principales, se originaron en la resistencia de un sector de la población,
básicamente en la elección del emplazamiento de la planta de tratamiento de líquidos cloacales y
en cierta medida en el desconocimiento sobre el tema.
Figura 3 – Ubicación de la Planta de Tratamiento.
A fin de vencer la sistemática resistencia que ejercían los poderes sociales ante el proyecto del
Sistema de Saneamiento, la Entidad Binacional Yacyretá organizo campañas de difusión y visitas
con los principales dirigentes de barrios y funcionarios Municipales a países limítrofes para
observar el funcionamiento de las distintas plantas de tratamiento de líquidos cloacales.
Finalmente, después de un perseverante accionar de la Entidad Binacional Yacyretá y las
autoridades de la ciudad de Encarnación, se iniciaron las obras en el mes de Junio de año 2004.
La obras de Saneamiento son financiados por el Banco Interamericano de Desarrollo (BID) y
comprenden dos contratos de construcción en la ciudad de Encarnación y Cambyretá, que son:
Figura 4 - Plano de Ubicación Contratos EBY/BID Nº 419 y 420
CONTRATO EBY/BID N° 420
Este contrato corresponde a la “Ampliación del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado
Sanitario – Zona Sur” en la Ciudad de Encarnación y el Distrito de Cambyretá, que entre las
principales obras en ejecución se pueden citar:
a) SISTEMA DE AGUA POTABLE:
Figura 5 – Plano de Redes de Agua Existente.
Ampliación de Redes
• Ejecución completa de nuevas redes en el Barrio San Isidro de Encarnación y el Municipio
de Cambyretá.
• Ampliación de las redes existentes en todos los barrios de las Zonas Centro y Buena Vista
de Encarnación
• Extensión de las redes a construir: aproximadamente 70 Km., con cañerías de diámetros
comprendidos entre 63 mm y 300 mm.
Ampliación de la Toma de agua cruda y Estación de Tratamiento de Agua Potable
Figura 6 – Fotografía de la Toma de Agua Cruda del Río Paraná.
• Estación de Bombeo de la Toma de agua cruda.
• Puesto de Transformación y Distribución eléctrica para la Toma de agua cruda.
• Ampliación de la capacidad de la Estación de Tratamiento de agua potable de los 28.000
m3/ día actuales a 56.000 m3/ día.
• Construcción de un reservorio de 2.000 m3.
• Construcción de un tanque elevado de agua potable de 150 m3 para lavado de filtros de la
Estación de Tratamiento de agua potable.
• Casa de Química de la Estación de Tratamiento de agua potable.
• Caseta de dosificación de cloro gas de la Estación de Tratamiento de agua potable.
• Estación de Bombeo Central a los Centros de Distribución del barrio San Isidro y
Cambyretá
Figura 7 – Fotografía del Reservorio de Agua en Construcción de 2.000 m3
Centro de Distribución de Agua Potable del Barrio San Isidro.
• Construcción de un reservorio de 450 m3.
• Construcción de un tanque elevado de agua potable de 150 m3.
• Estación de Bombeo del reservorio al tanque elevado.
Figura 8 – Fotografía de la Casa Química y Tanque Elevado en Construcción.
Centro de Distribución de Agua Potable de Cambyretá.
• Construcción de un reservorio de 950 m3.
• Construcción de un tanque elevado de agua potable de 250 m3.
• Estación de Bombeo del reservorio al tanque elevado.
b) SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO:
Figura 9 – Plano del Sistema Cloacal Existente y Fotografía de Obras en Construcción.
Ampliación del Sistema
•
Ejecución de colectores principales, secundarios y conexiones domiciliarias en los barrios
Gral. Bernardino Caballero, La Paz, I.P.V.U. y Villa Cándida; Poti-y Buena Vista, Pacú Cuá
y San Roque González de Santacruz, San Isidro; todos barrios pertenecientes al Distrito de
Encarnación y los barrios: San Miguel, Carmelitas, San Francisco, Valdez, Espíritu Santo y
otros del Distrito de Cambyretá.
Figura 10 – Fotografías de Obras en Construcción.
•
•
Extensión de las redes a construir: aproximadamente 92 Km., con cañerías de PVC de
diámetros comprendidos entre 150 mm y 400 mm.
Construcción de 12 Estaciones de bombeo, con 12,5 Km. de tendido de cañerías de
mpulsión de Hierro Fundido con diámetros comprendidos entre 80 mm y 200 mm.
CONTRATO EBY/BID N° 419
Figura 11 – Fotografía del Cartel de Obra.
La exposición se centrará en la descripción de las obras correspondientes al Contrato EBY/BID Nº
419 “Construcción de líneas de conducción principal, estaciones de bombeo y planta de
tratamiento de líquidos cloacales” y abordaremos a partir de la construcción de:
1. Líneas de Conducción y Estaciones de Bombeo
Figura 12 – Cuencas del sistema.
Para el desarrollo del proyecto hidráulico – sanitario de las tuberías de impulsión y gravedad para
el transporte de aguas servidas y las estaciones de bombeo de la ciudad de
Encarnación hasta la planta de tratamiento se consideraron entre otros los siguientes parámetros:
1. Establecimiento de los caudales de proyecto y de las etapas de implantación de las
estaciones de bombeo y tuberías, según determinado el grado de cobertura del servicio,
considerando el crecimiento poblacional durante el periodo de proyecto establecido;
2. establecimiento de las cuencas componentes del sistema de alcantarillado de la ciudad,
ubicación de las estaciones de bombeo y la directriz de las tuberías de impulsión y
gravedad;
3. proyecto conceptual hidráulico – sanitario de las estaciones de bombeo;
4. dimensionamiento de pozos y conjuntos motor – bomba;
5. dimensionamiento de las líneas de impulsión e interceptores;
6. especificación de los equipos principales de las estaciones de bombeo y tuberías;
7. estimativa de la demanda de energía;
8. elaboración de los planos finales de las estaciones de bombeo, tuberías de impulsión y
gravedad.
1.1 Determinación del Caudal del Proyecto
Los caudales de proyecto adoptados para el desarrollo del proyecto hidráulico – sanitario sigue los
estudios contenidos en el informe de los “Estudios de Revisión del Plan Maestro de Agua Potable y
Alcantarillado de la Ciudad de Encarnación (BID/1997)”.
En este estudio son presentados los caudales anuales según el horizonte de proyecto de 20 años y
considerando el año 2001 como año inicial de operación del sistema. Los caudales anuales
estimados según el incremento gradual de cobertura del sistema de alcantarillado considera un
nivel de 60% de la atención de población total en el año 2010 y del 80% para el año 2020. Los
valores de las poblaciones indicadas son la resultante de la recomendación final del estudio de
crecimiento poblacional, la cual se basó en la adopción de los siguientes criterios:
• mantenimiento de la tasa media de crecimiento geométrico anual de 6.53%, observada por
el Censo Nacional, para el periodo de 1982 a 1992, proponiéndose su reducción para 5.0%
después del año 1992;
•
•
la fijación de la población de 118.000 habitantes en el año 2016, según conclusión del Plan
Maestro (1993); y
el mantenimiento de una tasa decreciente de crecimiento anual, hasta el fin del periodo de
proyecto, cuando la tasa de crecimiento anual seria de 1.5%.
Aunque el año final del proyecto de la planta de tratamiento sea el año 2020, el informe de
referencia recomienda para el dimensionamiento del sistema de alcantarillado la adopción del
periodo de proyecto de 30 años. Por lo tanto, la determinación de los caudales de proyecto de las
estaciones de bombeo y tuberías deberá considerar la sumatoria de los caudales anuales
producidos en cada una de las cuencas respectivamente contribuyentes a cada una de las
unidades, según el grado de cobertura propuesto. En la Figura 12 se presenta la totalidad de las
cuencas del sistema de alcantarillado de la Ciudad de Encarnación.
1.2 Proyecto Conceptual
Todas las estaciones de bombeo en ejecución (en total 4: EB3, EB4, EB5 y EB6) son del tipo
húmedo. La adopción de esta característica comparada con las estaciones de bombeo
convencional obedece a la economía en el espacio, reducida necesidad de inspección de los
equipos en condiciones normales de funcionamiento, acoplamiento automático entre la bomba y la
tubería de impulsión y la facilidad en la colocación y retiro del equipo.
Las estaciones de bombeo están equipadas con una canasta interceptora de sólidos gruesos
afluentes a la estación, con guías que facilitan la operación de recambio por medio mecánico.
Figura 13 – Estación de Bombeo
En función del periodo de proyecto de 30 años, y por consecuencia, la gran variación del caudal
entre el inicio y el fin de proyecto, se propuso para las estaciones de bombeo de acuerdo al
incremento del caudal a lo largo del tiempo, la instalación progresiva y en paralelo de otros
conjuntos de bombeo de una misma capacidad. El sistema de bombeo en paralelo será operado
según la variación del caudal y del nivel del pozo húmedo.
Figura 14 – Ubicación de Estaciones de Bombeo
Todas las estaciones tendrán conjunto de bombeo de reserva. Además fueron considerados los
caudales medios (Qm), máximos diarios (Qd) y máximos horarios (Qh) para los años 2005, 2015,
2025 y 2035
2. Planta de Tratamiento
La ubicación de la planta de tratamiento se encuentra en la margen izquierda del arroyo Quiteria
próximo a su desembocadura en el río Paraná.
Figura 15 – Planta de Tratamiento de Líquidos Cloacales
Los equipamientos edilicios de la planta de tratamiento son: un local para laboratorio, sector
administrativo, depósito para reparaciones menores y espacio para los compresores y generador,
vivienda del cuidador y caseta de control.
El sistema de tratamiento es de dos lagunas aireadas seguidas de tres lagunas de sedimentación
con pretratamiento por medio de rejillas y desarenadores mecanizados.
En las lagunas aireadas ocurren los fenómenos biológicos de descomposición de la materia
orgánica, mientras en las lagunas de sedimentación los sólidos formados sedimentan en el fondo
de la laguna, se compactan y degradan anaeróbicamente hasta formar el lodo residual. El lodo
sedimentado, o barro, deberá ser removido del fondo a lo través del tiempo, por medio de bombas
flotantes, hasta la batería de los lechos de secado, de donde serán retirados para su disposición
final a un vertedero sanitario.
Las lagunas serán precedidas de un tratamiento preliminar, que incluye rejillas de limpieza
mecanizada, y desarenadores también de limpieza mecanizada.
Figura 16 – Plano de las Lagunas de Aireación y Sedimentación
El sistema de tratamiento está proyectado para atender a todo el periodo de proyecto, es decir,
hasta el año 2030. Se considera un área para ampliación futura y un área para protección
ambiental de acuerdo a lo establecido en la Ordenanza Municipal de la Ciudad de Encarnación.
Las unidades de la planta están diseñadas de forma modular, para operación en etapas de
acuerdo con el crecimiento del caudal.
El proyecto tiene una particularidad: todo el área de implantación de la planta es un área de
relleno, ubicado en la planicie de inundación del arroyo Quiteria y el Río Paraná en construcción
para recibir a la planta de tratamiento y sus equipamientos. Así, se consideró que todas las
lagunas deberían ser construidas inmediatamente, aunque su operación va ocurrir por etapas.
Figura 17 – Equipamiento Edilicio y Estructura de Entrada de la Planta de Tratamiento
2.1. Estructura de Entrada
2.1.1. Rejas de Barra
La planta tendrá dos tipos de rejas:
• Reja manual, para los materiales sólidos de mayores tamaños, con abertura entre barras
de 25 mm y espesor de las barras de 8 mm, con inclinación de 45 grados.
• Rejas finas de limpieza mecánica, del tipo trepadora, en que las partes de impulsión de la
lámina de limpieza se quedan siempre fuera del nivel del líquido cloacal. Se estará
considerando en el proyecto el uso de dos rejas finas en paralelo, con abertura entre
barras de 15 mm y espesor de las barras de 8 mm con inclinación de 80 grados.
• El sistema fue proyectado de forma que la velocidad en las rejas sea de cerca de 1.00 m/s,
cuando la obstrucción de las rejas llega a un 25% de su área útil.
Los caudales de proyecto son:
• Caudal medio inicial: Qml = 89.60 l/s
• Caudal medio final: QmF = 228.00 l/s
• Caudal máximo inicial: QMI = 143.40 l/s
• Caudal máximo final: QMF = 365.00 l/s
Figura 18 – Rejas de Barra
En la determinación del perfil hidráulico se adoptaron las condiciones más desfavorables:
•
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A partir de las lagunas aireadas, se fijó el caudal de cálculo igual al caudal medio final (Qmf
= 228.00 l/s).
Entre los desarenadores y las lagunas aireadas, se adoptó el caudal máximo final (QMF =
365.00 l/s).
Se consideró, siempre, una división igual de caudales en los dispositivos de distribución de
caudal por las estructuras de salida de las lagunas.
En los canales de rejas, medidores Parshall y cajas de arena fue considerado uno de los
dos conjuntos fuera de operación, o sea, se adoptó el caudal máximo final (365.00 l/s) en
solamente un conjunto.
2.1.2. Desarenadores
Figura 19 – Canal de Rejas y Caja de Arena.
Los desarenadores serán del tipo de sección cuadrada por gravedad, dimensionados para retener
cerca de 95% de las partículas con diámetro igual o superior a 0.2 mm, con densidad de 2.65, y
con velocidad de sedimentación de hasta 1300 m/día.
El dimensionado considera el caudal máximo en la planta, resultando la construcción de dos
desarenadores en paralelo, con ancho de 3.66 m. (sección cuadrada).
La operación del sistema podrá iniciarse con un desarenador, siendo el segundo un equipo de
reserva, hasta que los dos equipos operen seguidamente, de acuerdo con el crecimiento del
caudal.
Condiciones de proyecto en la etapa final:
• Caudal máximo final: 31532 m³/d
• Número de desarenadores en operación: 2
• Tasa superficial: 1176 m³/m².d
Condiciones de proyecto en la etapa inicial:
• Caudal máximo inicial: 12441 m³/d
• Número de desarenadores en operación: 1
• Tasa superficial: 928 m³/m².d
Las condiciones de operación están de acuerdo con las normas técnicas.
La arena decantada será retirada del interior del desarenador por un brazo raspador de eje
inclinado, lo cual lanza la arena en recipientes adecuados para el transporte hasta un área de
relleno sanitario (podrá ser el mismo relleno de la basura de la ciudad). Se estima un volumen
mediano de arena colectada de cerca de 0.6 m³/día, al fin del periodo de proyecto.
Figura 20 – Lagunas Aireadas.
2.1.3. Lagunas Aireadas
El sistema considera dos lagunas aireadas operando en paralelo con profundidad útil de 4.0
m., con uso de difusores alimentados por compresores.
Las lagunas están proyectadas para trabajar con un tiempo de retención hidráulica del líquido
cloacal de 3.0 días para el caudal de proyecto. Considerando también que las lagunas tienen una
gran capacidad de absorción de cargas de polución, fueron proyectadas para la situación de
caudal medio.
El estudio de las condiciones operacionales, y de la variación de caudal a lo largo del tiempo indica
que es posible mantenerse el tiempo de detención hidráulico en cerca de 3.0 días para las
condiciones de operación con una y con dos lagunas en paralelo, con niveles de agua de 4.0 m y
de 3.5 m. La variación de los niveles de agua en el interior de las lagunas se hace por medio de
abertura de compuertas en dicho niveles.
En los estudios hecho, se adoptó preliminarmente un talud de 1:2, lo cual fue después modificado
para 1:2.5, de acuerdo a los estudios de geotecnia.
Datos principales de las lagunas aireadas:
• Caudal de proyecto 228 L/s
• Concentración de la DBO 200 mg/L
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Número de lagunas 2
Caudal por lagunas 114 L/s
Tiempo de detención 3 días
Profundidad útil 4.0 m
Altura total 4.5 m
Talud 1:2.5
Ancho superior 67.5 m
Ancho inferior 45.0 m
Largo superior 146.8 m
Largo inferior 124.3 m
DBO soluble esperada 15 mg/L
2.1.4. Sistema de Aireación
Figura 21 – Sistema de Aireación.
En relación a los equipos de aireación, se adopto el sistema de aireación por aire difuso, que
permite un buen control de distribución de aire, buenas condiciones de mezcla, y evita la formación
de aerosoles. Este sistema hace uso de compresores de aire, y líneas de impulsión de aire hasta
los sistemas de distribución en las lagunas.
Para el cálculo de la potencia de los compresores, de las tuberías de alimentación de aire, del
consumo y distribución de oxígeno en las lagunas, se adoptaron las informaciones del fabricante
de acuerdo con las condiciones establecidas en el proyecto, y de modo de atender las demandas
de oxigenación y de mezcla del líquido en las lagunas.
2.1.5. Lagunas de Sedimentación
Figura 22 – Lagunas de Aireación y Sedimentación.
El objetivo de las lagunas de sedimentación es retener la mayor parte de los sólidos en
suspensión que se formaran en las lagunas aireadas. En el estudio, se consideraran los siguientes
presupuestos:
• El tiempo de detención hidráulica de proyecto es de 1.0 día, para disminuir la posibilidad de
producción de algas. Este tiempo corresponde solamente al efecto de decantación. En
realidad se desea un tiempo de detención de por lo menos 1.0 día, y no más de 2.0 días.
• En el cálculo del volumen de la laguna se considera también la acumulación de lodo, la
concentración de sólidos en suspensión se reduce de 180 mg SS/L para 30 mg SS/L, y se
admite que hay una reducción de sólidos volátiles de 50% al año.
• La concentración de sólidos en el lodo en el fondo de las lagunas es alrededor de 12%,
con peso específico de 1040 kg/m³.
• La limpieza de las lagunas se hace por un período determinado. En el presente estudio se
consideró cada 2 años; sin embargo el período de limpieza puede ser de 3 a 4 años en el
período inicial de operación.
• La profundidad útil es de 3.5 m. para permitir la acumulación de lodo.
Datos principales de las lagunas de sedimentación:
• Número de las lagunas 3
• Caudal por laguna 76 l/s
• Tiempo de detención ›1 y ‹ 2 días
• Profundidad útil 3.5 m
• Ancho superior 41.3 m
• Ancho inferior 21.3 m
• Largo superior 103.08 m
• Largo inferior 91.7 m
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DBO soluble esperada 15 mg/L
Figura 23 – Fotografías de las Obras.
Finalmente, con estas obras de saneamiento en ejecución, la Entidad Binacional Yacyretá en
comunión con la política del Gobierno Nacional, se suma a garantizar la sostenibilidad del medio
ambiente, incorporando los principios de desarrollo en las políticas y programas nacionales,
respondiendo así a los Objetivos de Desarrollo del Milenio basado en el Informe de la Declaración
del Milenio de las Naciones Unidas.