PTAP - Facultad de Ingeniería Química

Visita de Campo a la PTAP de Juigalpa-Chontales
By| Gema Rivas & Eddysson Flores
Universidad Nacional de Ingeniería
Facultad de Ingeniería Química
UNI-FIQ
Trabajode
Ing.Ambiental II
By|


Gema Daday Rivas Álvarez
Eddysson Jamir Flores Pérez
Tema: Cuestionario de la visita de Campo a la PTAP
de Juigalpa-Chontales
Docente: Dr. Indiana García
Grupo: 6N2Q
Fecha: V. 8 By|
de Gema
JulioRivas
del 2011
& Eddysson Flores
Visita de Campo a la PTAP de Juigalpa-Chontales
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Objetivos
 Conocer las diferentes etapas de tratamiento para obtener
agua de consumo humano
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Introducción
agua
La PTAP de Juigalpa forma parte del nuevo sistema de agua potable para dar respuestas a la escasez de
que
por
muchos
años
ha
padecido
gran
parte
de
los
juigalpinos.
Con la nueva planta se procesaran 270 litros por segundo provenientes del lago Cocibolca, acueducto
construido en el 2008 durante la primera fase del proyecto y que logra transportar el agua del Gran Lago
hasta la Planta de Tratamiento ubicada en el barrio Santa Clara de Juigalpa.
Para cumplir este fin se construyó una toma interna del Cocibolca y una estación de bombeo en Puerto
Díaz, a 28 kilómetros al oeste de Juigalpa, así como una estación de rebombeo ubicada a 15 Km del lago de
Nicaragua, la instalación de 26 kilómetros de tubería para transportar el agua a la Planta de Tratamiento
existente, y un tanque de 350 mil galones de capacidad.
La planta de tratamiento de Juigalpa es una planta convencional que tiene las siguientes etapas de
tratamiento:
1. Toma
2. Caja disipadora de energía
3. Mezcla rápida
4. Floculadores
5. Sedimentadores
6. Filtros rápidos
7. Desinfección
8. Tanque de almacenamiento
9. Laguna de recirculación
10.
El esquema que describe a la PTAP de Juigalpa es el siguiente:
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1) ¿Cómo se llama la fuente que abastece a esta planta?
La fuente que abastece la PTAP de Juigalpa es el Lago Cocibolca, el nombre de lugar específico es
Puerto Díaz (Véase Fig.1)1.
2) ¿Qué tipo de pretratamiento es usado en la cuenca?
En la cuenca el agua no recibe ningún tipo de tratamiento, es decir, que el agua es succionada por las
bombas y luego transportada por medio de sistema de tuberías a una distancia de 37 Km hasta la PTAP,
porque se considera que es de buena calidad.
3) ¿Cómo es enviada el agua de la cuenca a la PTAP de Juigalpa?
Para lograr que el agua que proviene de Puerto Díaz llegue hasta la PTAP de Juigalpa se utilizan
estaciones de bombeo y rebombeo que permiten que el agua sea transportada por el sistema de tuberías que
poseen un diámetro de 600 y 700 mmm a una distancia de 37 Km (Véase Fig.2 y Fig.3)2. No obstante, en los
tramos principales el agua es transportada por gravedad.
Fig.2 →Primera Planta de bombeo
de agua en Puerto Díaz-Juigalpa.
1
2
Fig.3 →Segunda Planta de bombeo
de agua en Puerto Díaz-Juigalpa.
Google Earth→ Puerto Díaz-Nicaragua
http://www.panoramio.com/photo/48084690 ∧ http://www.panoramio.com/photo/48084503
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4) ¿Qué análisis hacen en la planta y con qué periocidad?
En general se realizan análisis físicos-químicos y bacteriológicos, entre estos están:
a) Pruebas de Jarra para determinar la dosificación de coagulantes
b) Pruebas para la determinación de hierro (Fe)
c) Prueba determinación de E. coli.
Estas pruebas se realizan frecuentemente cada hora.
5) ¿Qué análisis son los que envían al laboratorio central de ENACAL en Managua?
Las muestras que se envían al laboratorio central de ENACAL son para realizar análisis de metales
pesados, específicamente para la determinación de arsénico. También se envían muestras mensualmente que
los análisis rutinarios que se realizan diariamente.
6) ¿Cuál es el caudal que procesa la planta?
La planta está divida en dos secciones:
𝐿
a) La existente que procesa 90 𝑠
𝐿
b) La nueva que procesa 180 𝑠
𝐿
Por lo tanto en total procesa un caudal total de 270 𝑠
7) ¿Qué tipos de tratamiento están presentes en la PTAP de Juigalpa, describa cada uno de ellos?
El tipo de tratamiento es el convencional que se estructura de los siguientes procesos:
→ Mezcla rápida:
La mezcla rápida es una operación empleada en el tratamiento del agua con el fin de dispersar diferentes
sustancias químicas y gases. Este proceso consiste en distribuir el coagulante en forma rápida e instantánea
en toda la masa de agua. La mezcla debe ser instantánea porque las reacciones de coagulación apenas
demoran entre 0.1 y 7 segundos dependiendo de la turbiedad del agua.
En plantas de purificación de agua el mezclador rápido tiene generalmente un propósito de dispersar
rápida y uniformemente el coagulante a través de toda la masa o flujo de agua. La mezcla rápida puede
efectuarse mediante turbulencia, provocada por medios hidráulicos o mecánicos.
Se basa en el principio fundamental de agitar violentamente el agua que se va a tratar, con el producto
químico que se aplique, durante un corto tiempo, pudiéndose llevar a cabo mediante canales con deflectores,
de tal manera que se crean condiciones turbulentas.
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→ Coagulación:
La coagulación química puede definirse como un proceso unitario usado para causar la coalescencia o
agregación de material suspendido no sedimentable y partículas coloidales del agua; el cual consiste en la
adición de sustancias químicas al agua, sus distribución uniforme en ella y la formación de un floculo
fácilmente sedimentable. En este proceso se reducen las fuerzas repelentes existentes entre partículas
coloidales para formar partículas mayores de buena sedimentación3.
Las principales sustancias con propiedades coagulantes utilizadas en el tratamiento de aguas son: las
sales de hierro, como sulfato ferroso y férrico y clorosulfato férrico; y las sales de aluminio como sulfato de
aluminio, el sulfato de aluminio amoniacal y el aluminato de sodio.
Fig. 4 → Proceso de
coagulación
→ Floculación:
La floculación se refiere a la aglomeración de partículas coaguladas en partículas floculentas; consiste
en la reunión de los coágulos formados, venciendo las fuerzas de repulsión y consiguiendo la precipitación de
los hidróxidos. Durante éste proceso, la agitación debe ser lo suficientemente lenta para no deshacer los
flóculos formados, dando entonces nuevamente lugar a una suspensión coloidal3.
La floculación se ve influenciada por fuerzas físico-químicas tales como: la carga eléctrica de las
partículas, la capacidad de intercambio, el tamaño y la contracción del flóculo, el pH, la temperatura del agua
y la concentración de los electrolitos. El grado óptimo de agitación cualquiera que sea, depende de la
temperatura y características del agua, del tipo de coagulante usado y otras condiciones (Véase Fig. 5).
Fig. 5 → Proceso de
floculación
3
Romero Moncada Justina, Acosta Munguía Estela; Evaluación de la calidad del agua potable en cuatro Plantas Potabilizadoras
de la región Boaco-Chontales para el período de tiempo 2003 – 2007, 144 páginas, Managua-Nicaragua, Noviembre 2008,
Universidad Nacional de Ingeniería.
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→ Sedimentación:
La sedimentación es una operación por la cual se remueven partículas sólidas de una suspensión
mediante la fuerza de gravedad3.
La sedimentación después de la adición de coagulantes y de la floculación se usa para remover los
sólidos sedimentables que han sido producidos por el tratamiento químico, como en el caso de remoción de
color y turbiedad o en el ablandamiento con cal.
Los factores más importantes que afectan la eficiencia de remoción de una unidad de sedimentación son
las características del proceso y las condiciones de flujo hidráulico. Los cuales a su vez dependen de:
 Las características físico-químicas de las aguas, especialmente turbiedad, color y temperatura.
 Las características del pretratamiento: coagulación y floculación.
 Configuración y diseño de las unidades, zonas de entrada, sedimentación depósito de lodos y salida
del agua.
 Las características de las obras de interconexión.
 Operación y mantenimiento.
→ Filtración:
La filtración es el proceso mediante el cual los flóculos remanentes de los decantadores son retenidos
en medios filtrantes formados principalmente por arena. En la práctica se tiene como objetivo remover
turbiedad e impedir la interferencia de la turbiedad con la desinfección, al proveer protección a los
microorganismos de la acción desinfectante3. En las PTAP de Nicaragua se utilizan principalmente los filtros
rápidos.
→Desinfección:
La desinfección es la operación final que se realiza en la planta de tratamiento de agua y por
consiguiente es la principal responsable de la producción de agua de calidad. El término desinfección se
aplica a procesos en los cuales los microorganismos patógenos, pero no sus esporas, son destruidos. Tiene
como propósito primario disminuir la diseminación de enfermedades hídricas. En el tratamiento del agua; el
cloro y los compuestos de cloro, hipocloritos de calcio y sodio, son los desinfectantes más populares3.
En Nicaragua el proceso más usado en las PTAP por razones económicas es la desinfección química,
donde el más usado es el cloro en forma gaseosa.
8) Dibuje los dos esquemas de tratamiento que existen en la PTAP de Juigalpa con los respectivos
número de unidades de tratamiento
¡Nota! La respuesta de la pregunta 8 está adjunta a esto documento en un archivo de Power Point 2010.
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9) ¿Qué parámetros en el agua cruda son los más problemáticos de tratar?
Uno de los parámetros más problemáticos es la turbidez, principalmente durante la época lluviosa
provocado por el arrastre de una gran cantidad de materiales y sustancias orgánicas por el agua de lluvia que
influye a su vez en el aumento de las suspensiones en forma coloidales.
10) ¿A cuánta población abastece esta planta?
La PTAP de Juigalpa a bastece a una población de aproximadamente 73 mil habitantes.
11) ¿Cuántas horas es abastecida la población?
La población es abastecida durante un periodo de tiempo de 21 h, sin embargo dado que las tuberías
quedan llenas con el agua que no se ha consumido, se considera que la población es abastecida por 24 h.
12) ¿Qué tipo de mezclador rápido tienen en esta planta?
El tipo de mezclador rápido está basado en un sistema de hidráulico de resalto hidráulico.
13) ¿Cómo se llama el tipo de floculador?
El floculador es tipo hidráulico de flujo horizontal con tres diferentes aceleraciones de mezcla que dan
un efecto de flujo pistón.
14) ¿Cuántas secciones y baffles tienen los floculadores?
Los floculadores tienen 3 secciones con 9 baffles cada una.
15) ¿Para qué sirven los bafles?
Su función como paredes o muros en los tanques de floculación es dirigir el sentido de flujo, evitando la
formación de cortocircuitos hidráulicos y espacios muertos (Véase Fig.6).
Fig. 6 → Floculadores
hidráulicos
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16) ¿Qué tipo de medio filtrante utilizan los filtros rápidos?
El tipo de medio filtrante consiste en una capa de arena y una capa de grava.
17) ¿Qué tipo de sedimentación es la existente?
El tipo de sedimentación es por gravedad de alta taza. Los sedimentadores están diseñados para flujos
laminar con deflectores de polímeros con una inclinación de 60°. Los sedimentadores poseen dos zonas: un
alta con tubos de aluminio y una baja.
18) ¿Cómo funcionan los filtros rápidos?
En los filtros rápidos el agua fluye a través de un lecho de arena gruesa o mediana a altas velocidades.
Debido a las altas velocidades de filtración y el uso de arena mediana o gruesa, las impurezas del agua
penetran a grandes profundidades del lecho, taponando rápidamente el mismo, por lo que se requiere
limpiarlo con bastante frecuencia. El lavado se realiza invirtiendo la dirección del flujo de agua, expandiendo
y revolviendo los granos de arena, arrastrando las impurezas acumuladas (Véase Fig.7). La PTAP está
conformada por ocho unidades de filtración rápida de tasa declinantes y con retrolavados mutuo.
Fig. 7 → Estructura de un filtro
rápido
19) ¿Cuántas veces se limpian los filtros rápidos?
Los filtros rápidos se limpian en dos etapas.
 La primera etapa consiste en remover el sedimento en la arena (cada 6 h).
 La segunda consiste en el lavado de la pared y desinfección (cada 8 días).
20) ¿Cuál es la diferencia con un filtro lento?
Mientras que en el filtro lento el agua fluye por gravedad, en un filtro rápido el agua es forzada a fluir a
través de las diferentes capas de material filtrante por presión de una bomba. Además la eficiencia de
remoción de sólidos suspendidos es mejor en un filtro lento, sin embargo la velocidad de filtración es muy
lenta y por ende da lugar a un reducido caudal de agua filtrada.
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21) ¿Cree usted correcto hacer la desinfección en el tanque de almacenamiento?
No porque el cloro-gas puede provocar la corrosión del tanque y dar lugar a fugas masivas. Estos
tanques se diseñan para almacenar el producto final (agua potable lista para tomar) en la cual la
concentración de cloro es mínima.
22) ¿Qué tipos de desinfectantes usan?
El tipo de desinfectante que se utiliza es el cloro-gas, porque resulta más barato en comparación con
otros.
23) ¿Qué tipo de cloro usan en la PTAP y en que concentración?
El tipo de cloro que se usa es el Cloro gaseoso (Cl2) a una concentración de 2 mg/L para obtener una
concentración de cloro residual libre de 0.5 mg/L, según parámetros de la OMS (Véase Fig.8).
Fig. 8 → Dosificador de Cloro-gas
24) ¿Qué otros tipos de productos químicos son utilizados en la PTAP y en que concentración?
El otro tipo de producto químico que se utiliza en la planta es el sulfato de aluminio, el cual tiene la
función de coagulante y su concentración es de 30mg/L.
25) ¿Cuál es la capacidad del tanque de almacenamiento?
Existen dos tanques de almacenamiento cada uno con una capacidad de 318,000 galones
Fig. 9 → Tanques de almacenamiento
de agua potable
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26) ¿Cuál es el tiempo de detención o contacto del agua con el cloro?
El tiempo de detención o contacto es de 30 minutos, esto garantiza una desinfección satisfactoria. No
obstante, una vez que el cloro-gas entra en contacto con el agua este se disuelve en ella (agua) y permanecen
en forma de una mezcla homogénea a una muy baja concentración (0.5 mg/L) hasta el humano la consume.
27) ¿Qué efluentes envían a la laguna de recirculación?
Se envía un efluente de 330L cada vez que se limpian los filtros rápidos (cada 6 horas).
Aproximadamente se calcula que este efluente de 330 L que se envía a las lagunas de recirculación
representa un total del 8 % del volumen total potabilizado.
28) ¿Qué cantidad de agua por persona es suministrada?
Con respecto a la cantidad de habitantes la cantidad de agua por persona es:
𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎 =
𝑄
90 𝑔𝑎𝑙/𝑚𝑖𝑛
𝒈𝒂𝒍
=
= 𝟎. 𝟎𝟎𝟏𝟐𝟑𝟐𝟖
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 73,000 ℎ𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠
𝒎𝒊𝒏 × 𝒉𝒂𝒃
Con respecto al número de casa que es un total de 1800 (según el tablero de presentación del proyecto):
𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑎𝑠𝑎 =
𝑄
90 𝑔𝑎𝑙/𝑚𝑖𝑛
𝒈𝒂𝒍
=
= 𝟎. 𝟎𝟓
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑠𝑎𝑠 1800 𝑐𝑎𝑠𝑎𝑠
𝒎𝒊𝒏 × 𝒄𝒂𝒔𝒂𝒔
29) ¿Qué tipo de operación y mantenimiento se utilizan en la PTAP?
En cuanto al tipo de mantenimiento solamente se le da un mantenimiento preventivo constante a las
estaciones de bombeo. En el caso de la PTAP solamente se le da mantenimiento desde el punto de vista de
limpieza de la misma, pero en síntesis no existe un plan de mantenimiento preventivo. El más evidente es el
plan de mantenimiento correcto cuando algo en la planta va mal.
30) ¿Existe algún programa de mantenimiento?
No existe un programa de mantenimiento que se fije a largo plazo en la PTAP de Juigalpa, para
garantizar su funcionamiento a un largo periodo de tiempo, solamente se cuenta con un manual de
operaciones y mantenimiento correcto proporcionado por los ingenieros que diseñaron la planta.
By| Gema Rivas & Eddysson Flores
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Referencias
→ Software utilizados:
1
Google Earth 6.0.2
→Web sites consultados:
2
http://www.panoramio.com/photo/48084690 ∧ http://www.panoramio.com/photo/48084503
→ Otros web sites consultados:
http://archivo.elnuevodiario.com.ni/2008/05/28/departamentales/77276
http://picasaweb.google.com/gallery.sketchup/Engineering#slideshow/5345371831213150578
http://www.elnuevodiario.com.ni/contactoend/36179
http://www.construccion.org.pe/normas/rne2009/rne2006/files/titulo2/03_OS/RNE2006_OS_020.pdf
→ Monografías consultadas:
3
Romero Moncada Justina, Acosta Munguía Estela; Evaluación de la calidad del agua potable en cuatro
Plantas Potabilizadoras de la región Boaco-Chontales para el período de tiempo 2003 – 2007, 144 páginas,
Managua-Nicaragua, Noviembre 2008, Universidad Nacional de Ingeniería.
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