belmira_corregimiento_labores

TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………..…3
JUSTIFICACIÒN……………………………………………………………………………...…4
1. PARÁMETROS PARA EL DISEÑO DEL ALCANTARILLADO………………………. .5
1.1 Población Actual………………………………………………………………………………………5
1.2 Población Proyectada………………………….……………………………………………………..5
1.3 Asignación del Nivel de Complejidad……………………………………………………………….6
1.4 Parámetros Técnicos………………………………………………………………………………....7
1.5 Descripción del sistema de alcantarillado proyectado…………………………………………….9
2. SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDULAES URBANAS (ARU)…………..10
2.1 Caudal de diseño………………………………………………………………………...…..10
2.1.1 Ambito de aplicación……………………………………………………………………….10
2.1.2 Ventajas……………………………………………………………………………………...11
2.1.3 Trampa de grasas ………………………………………………………………………….11
2.1.4 Separación de aguas grises……………………………………………………………….11
2.2 Funcionamiento……………………………………………………………………………….11
2.3 Componentes del sistema …………………………………………………………………..12
2.4 Localización …………………………………………………………………………………..12
2.5 Mantenimiento ……………………………………………………………………………..…13
2.6 Especificaciones técnicas……………………………………………………………………13
1
LISTADO DE ANEXOS
Anexo 1.1 Memorias de cálculo del sistema de alcantarillado
Anexo 1.2 Memorias de cálculo del sistema de tratamiento de las aguas residuales
Anexo 1.3 Cantidad de obra y presupuesto del sistema de alcantarillado
Anexo 1.4 Cantidad de obra y presupuesto aproximado de la PTAR
Anexo 1.5 Análisis de Precios Unitarios (APU)
Anexo 1.6 Cartera e informe de topografía
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INTRODUCCIÓN
Siguiendo las directrices de CORANTIOQUIA de expandir el saneamiento de las fuentes
superficiales, se ha dado inicio al proyecto de recolección y transporte y tratamiento de las
aguas residuales urbanas del Corregimiento de Labores en el Municipio de Belmira.
El presente informe se mostrará los criterios y parámetros tenidos en cuenta para la
realización de los diseños. Adicionalmente se presenta la descripción tanto de las redes
como del sistema de tratamiento proyectado, la cantidad de obra y presupuesto
aproximado del proyecto además de las memorias de cálculo que sustentan los diseños.
Se debe aclarar que todos los parámetros y criterios adoptados durante los diseños están
enmarcados bajo las exigencias y recomendaciones del reglamento Técnico del Sector
Agua Potable y Saneamiento Básico RAS/2000. El sistema propuesto pata el tratamiento
de las aguas residuales está basado en tecnologías ampliamente conocidas,
experimentadas, fáciles de operar y ante todo factibles desde el punto de vista económico
para la corporación y el Municipio.
3
JUSTIFICACIÒN
El corregimiento de labores cuenta con un sistema de alcantarillado combinado construido
desde hace más de 20 años. Actualmente la totalidad de sus redes se encuentran en
tubería de concreto, en mal estado físico y la gran mayoría de ellas con un alto grado de
sedimentación debido a las bajas pendientes que se manejan.
El sistema descarga todas las aguas residuales sobre la quebrada La Quebradona. Del
total de 94 inmuebles que se tiene en la zona urbana, solo 14 de ellos entregan las aguas
residuales a un sistema de redes que las transporta hasta un pozo séptico.
De acuerdo a lo anterior, se hace necesario proyectar un nuevo sistema de recolección y
transporte que recoja las aguas residuales y las lleve hasta un sistema de tratamiento
donde se les realice una buena remoción de las cargas contaminante para que de esta
forma pueda ser descargada sobre la fuente receptora.
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1. PARÁMETROS PARA EL DISEÑO DEL ALCANTARILLADO
Es importante definir los parámetros iniciales que servirán de base tanto para el diseño de
las redes como para el diseño del sistema de tratamiento:
1.1 Población Actual
Del censo sanitario realizado por el consultor en el mes de Noviembre de 2005, se obtuvo
una población en la zona urbana del Corregimiento de 237 habitantes y una población
flotante de 84 personas. De acuerdo a la información suministrada por planeación
municipal donde se manifiesta que la Administración municipal tiene proyectado a corto
plazo la construcción de un proyecto urbanístico de 25 viviendas unifamiliares para 100
personas, se tiene que la población actual en el corregimiento de labores, incluyendo las
personas del proyecto urbanístico es de 337 habitantes.
1.2 Población Proyectada
A pesar que el Corregimiento presenta una tasa decreciente de población, para efectos del
diseño, se adoptará una tasa de crecimiento del 1.2%. La proyección de la población se
realizará por el método geométrico avalado por el RAS/2000 con los siguientes resultados:
Tabla Nº 1.1 Proyección de la población a 15 y 20 años
AÑO
MÉTODO
GEOMETRICO
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
337
341
345
349
353
358
362
366
371
375
380
384
389
394
398
403
408
413
418
5
2024
2025
423
428
1.3 Asignación del Nivel de Complejidad
La estimación del nivel de complejidad se realizó teniendo como referencia la tabla A.3.1
del RAS/2000.
Tabla Nº 1.2 Asignación Del Nivel De Complejidad
Nivel de
complejidad
Población en la
zona urbana (1)
Capacidad
económica de los
usuarios(2)
(habitantes)
Bajo
< 2,500
Baja
Medio
2,501 a 12,500
Baja
Medio Alto
12,501 a 60,000
Media
Alto
> 60,000
Alta
Fuente: RAS/2000 Tabla A.3.1.
Notas : (1) Proyectado al periodo de diseño, incluida la población flotante.
(2) Incluye la capacidad económica de población flotante. Debe ser evaluada
según metodología del DNP.
De acuerdo a metodología RAS/2000, el nivel de complejidad está en función de la
población proyectada y la capacidad económica de los usuarios. La población proyectada
a su vez depende del nivel de complejidad, entonces lo que se hace es proyectar la
población a diferentes horizontes de diseño (15 y 20 años), evaluar la capacidad
económica y luego definir el nivel de complejidad.
De la Tabla Nº 1.1 se tiene:
Población a los 15 años = 403 hab.
Población a los 20 años = 428 hab.
De lo anterior se puede apreciar, que para todos los periodos de diseño la población es
menor de 2.500 habitantes, por consiguiente se sitúa en el Nivel de Complejidad Bajo.
Desde el punto de vista de la capacidad económica de los usuarios, más del 70% de los
usuarios se sitúan en el estrato uno y dos, por lo tanto se le asocia una capacidad
económica baja. Para efectos de este estudio la localidad del corregimiento de labores, se
6
clasifica en un NIVEL DE COMPLEJIDAD BAJO, dando como resultado un horizonte de
diseño de 15 años.
1.4 Parámetros Técnicos
•
Dotación Bruta: La dotación bruta definida para el diseño de la red de alcantarillado es de 197
l/hab – día.
•
Densidad poblacional. Está dada por la relación existente entre la población futura con
alcantarillado (403 hab) y el área neta poblada (2.34 ha) (Densidad poblacional = 172 hab./ha).
•
Contribución por infiltraciones. Este valor será adoptado con base en lo recomendado por el
RAS/2000 para un sistema de complejidad bajo y con una infiltración alta, (Caudal de
infiltración = 0.20 l/s-ha).
•
Coeficiente de retorno. Se adoptará un coeficiente de retorno de 0,80 según RAS/2000 para
nivel de complejidad bajo
•
Caudal de diseño. El caudal de diseño de las redes corresponderá al caudal máximo horario
de aguas residuales, más los caudales de infiltración y el caudal aportado por aguas lluvias. El
diseño hidráulico de las redes de alcantarillado se efectuará separadamente, verificando su
efectividad para aguas residuales y en aguas combinadas.
•
Caudal máximo de aguas residuales. El caudal máximo horario de aguas residuales se
determina multiplicando el caudal medio diario por un coeficiente de mayoración que permite
tener en cuenta las variaciones en el consumo de agua por parte de la población. El factor de
mayoración se estimó con base en la fórmula de Babbit:
F=
5
Donde 1.4 <= F <= 4.0
P 0.2
P = población en miles de habitantes. Este factor se calcula para cada tramo y siempre debe
ser mayor o igual a 1.4 y menor que 4.0.
• Caudal de Aguas Lluvias. Para la determinación de los caudales de aguas lluvias se aplicó el
Método Racional mediante la siguiente expresión:
Donde:
Q=CxixA
Q: Caudal de diseño de aguas lluvias en l/s
7
C: Coeficiente de escorrentía, el cual representa la relación entre la escorrentía y el volumen de
lluvia precipitado. Este coeficiente depende del tipo de suelo y de su permeabilidad
C = 0,14 + 0,65 I + 0,05 P
Donde:
I = Impermeabilidad = 0,75 (según RAS/2000 para residencias contiguas, con predominio de zonas
duras)
I = Impermeabilidad = 0,30 (según RAS/2000 para Zonas verdes)
P = Pendiente media del terreno, en decimales.
i : Intensidad de la lluvia en mm/hr, correspondiente al período de retorno de diseño y al tiempo de
concentración calculado.
i = [k*Trm]/[(c +Tc)n].
Donde:
Tc = Tiempo de concentración en minutos
Tr = Tiempo de retorno = 2.33 años
Para determinar la intensidad de la lluvia de diseño, se utilizaron las curvas de intensidad,
frecuencia y duración definidas para la estación pluviográfica Riochico, cuyas constantes son:
k
m
n
c
:
:
:
:
240.3
0.195
0.648
0.250
lo cual indica:
i=
240.3 x 2.33 0.195
(0.250 + Tc)0.648
El tiempo de concentración está compuesto por el tiempo de entrada y el tiempo de recorrido en el
colector. El tiempo de entrada corresponde al tiempo requerido para que la escorrentía superficial
del área tributaria contribuya en el punto en consideración, mientras que el tiempo de recorrido se
asocia con el tiempo de tránsito del agua dentro del colector. Según los lineamientos del
RAS/2000, el tiempo de concentración mínimo en cámaras iniciales es de 10 minutos y máximo de
20, siendo el tiempo de entrada mínimo de 5 minutos.
A = Área tributaria del tramo
•
Velocidad media. El principio de funcionamiento de los alcantarillados es a flujo libre por
gravedad. La velocidad se calcula con la fórmula de Manning:
8
V = R2/3 ×
S 1/ 2
n
Donde:
V:
Velocidad media (m/s)
R:
Radio hidráulico (m)
S:
Pendiente de la tubería (m/m)
n: Coeficiente de rugosidad de Manning, el cual depende del tipo de material de la tubería. Los
valores recomendados por el RAS/2000 son: para PVC n= 0.009.
•
Velocidad mínima permitida de las Aguas Residuales, es Vmin(ARU)= 0,45 m/s según RAS/200:
Este parámetro busca proveer al colector de una velocidad suficiente para lavar los sólidos
depositados durante períodos de caudal bajo.
Velocidad mínima permitida de las Aguas Combinadas (AC), es Vmin(AC) = 0,75 m/s
•
Velocidad máxima permitida de las Aguas Residuales y combinadas es Vmax = 10 m/s.
•
Relación q/Q < 1,0 para aguas combinadas
•
Fuerza tractiva. Este parámetro está dado por la expresión
τ= γ x Rh x S
Donde:
τ : Esfuerzo cortante (kg. /cm2)
γ : Peso específico del agua residual
Rh : Radio hidráulico (m)
S : Pendiente (m/m)
Para ARU > 0.15 kg/m2; y para Aguas Combinadas > 0.30 kg/m2
Cuando por las condiciones topográficas existentes no sea posible alcanzar la velocidad mínima,
debe verificarse que el esfuerzo cortante cumpla lo establecido por el RAS/2000.
La revisión hidráulica del sistema de alcantarillado se realizará para aguas combinadas y para
aguas residuales.
1.5 Descripción del sistema de alcantarillado proyectado
Siguiendo la conformación topográfica de la zona urbana del corregimiento de Labores se ha
diseñado un sistema d alcantarillado de tipo semicombinado cuyo colector principal sigue el
alineamiento de la carrera 2, iniciando con una primera cámara de arranque en los terrenos donde
se construirá el proyecto urbanístico. Un segundo arranque se localiza en inmediaciones de la
9
salida para Entrerrios; ambas redes confluyen en el cruce de la carrera 2 con la calle 9 para
finalmente entregar las aguas residuales al sistema de tratamiento.
A continuación se presenta un resumen de las características principales del sistema de
alcantarillado proyectado.
Tabla Nº 1.3 Resumen de las Características del Sistema de Alcantarillado
item
1
2
3
4
5
6
7
Descripción
Total de cámaras de inspección
Total de tramos
Longitud de redes de Ø 8”
Longitud de redes de Ø 10”
Longitud de redes de Ø 12”
Longitud total de redes
Número total de domiciliarias
Valor
18.0
18.0
169.60
259.00
288.80
717.40
85.0
Unidad
unidades
unidades
m
m
m
m
unidades
2. SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDULAES URBANAS (ARU)
Teniendo definido el sistema de recolección y transporte de las aguas residuales se proyectará
una planta de tratamiento para aguas residuales con las siguientes características:
2.1 Caudal de diseño
Dada la limitación de espacio en el sitio donde se emplazarán las estructuras, inicialmente
se diseñará un sistema que atienda el Caudal Máximo Diario de aguas residuales (QMD) y
no el caudal Máximo Horario como lo recomienda el RAS/2000.
El caudal de diseño está dado por la expresión:
Qdiseño = qmdARU x K1 x 0.85
Donde: qmdARU = Caudal máximo diario de aguas residuales
K1 = Coeficiente máximo diario ( K1 = 1.3)
0.85 = Factor de retorno
qmdARU = (Dotación Bruta x Población) / 86400
qmdARU = (197 l/hab-dia x 403 hab.) / 86400 = 0.9 l/s
Qdiseño = 0.9 l/s x 1.3 x 0.85 = 1.0 l/s
2.1 Características del sistema de tratamiento
2.1.1 Ambito de aplicación
10
El sistema puede ser instalado para pequeños y medianos núcleos de personas
(Colegios, hospitales, centros urbanos etc). Todos sus módulos vienen prefabricados en
material de fibra de vidrio de fácil instalación y operación.
2.1.2 Ventajas
•
•
•
•
•
Construcción en fibra de vidrio
Puede trasladarse a otro sitio si se requiere
Canastilla incorporada y de fácil remoción de gruesos tales como: plásticos,
tollas sanitarias, preservativos, papel higiénico, etc.
El filtro biológico parte integral del sistema es de material sintético especial y de
duración indefinida, teniendo así tratamiento primario y secundario en un solo
sistema.
Si se desea en un futuro puede convertirse este a sistema anaerobio.
2.1.3 Trampa de grasas
Como agregado importante esta el separador o trampa de grasas el cual mediante un
proceso de flotación deshace emulsiones para permitir su descarte. Estos separadores o
trampa de grasas están especialmente indicados para aquellos casos en que exista un
aporte importante de grasas al agua.
2.1.4 Separación de aguas grises
Pasando previamente por una trampa de grasas el agua residual proviene de: duchas,
lavamanos, lavaderos de ropa y lava platos; puede ser utilizada para riego de cultivos o
reutilizarla en los tanques de los sanitarios o simplemente hacer un by-pass al septi-pac y
conectar a la salida de este hacia la zona de infiltración o a la fuente receptora.
2.2 Funcionamiento
El tratamiento de aguas residuales es uno de los temas más importantes y recurrentes en
la actualidad. Una de las soluciones para llevarlo a cabo es el propuesto en el presente
proyecto. El sistema septi-pac con un comportamiento de sólidos en suspensión y filtro
biológico incorporados (FAFA). Esta es la respuesta adecuada para grupos de entre 5 y 12
habitantes por unidad, para mayores capacidades se colocan varias unidades paralelas.
Debido al proceso microbiológico estos lodos digeridos constituyen un excelente abono
orgánico. El efluente del sistema puede disponerse en el terreno a través de zanjas de
11
infiltración o descargarse directamente a la fuente receptora con una remoción mayor al
80% en sólidos suspendidos y DBO5.
El sistema septi-pac no consume energía y con un mantenimiento adecuado se eliminan
los malos olores. En el filtro biológico, el agua residual se distribuye homogéneamente en
el lecho fijo de material sintético especial y uniformemente dispuesto. En este filtro
biológico se crea una película de microorganismos que realiza la absorción y oxidación de
la materia orgánica del agua residual.
2.3 Componentes del sistema
•
•
•
Trampa de grasas
SEPTI-PAC ( pozo séptico y filtro anaerobio)
Caja de distribución
Esta caja recibe las aguas tratadas provenientes del tanque séptico y consta de varias
salidas para recibir las aguas grises y salidas a las zonas de infiltración al terreno con las
siguientes alternativas.
•
•
•
Zanjas filtrantes
Pozos absorbentes
Filtros de arena
Los criterios de elección de uno u otro sistema están en función de los siguientes factores
•
•
•
Disponibilidad de terreno
Permeabilidad del terreno
Profundidad del nivel freático
2.4 Localización
Siempre que el terreno lo permita se debe instalar lo mas retirado posible del área
habitacional para evitar malos olores debido a un mantenimiento inapropiado, sin embargo
para el caso de Labores se dispondrá de un cerramiento perimetral en alambre de púas y
estacón inmunizado, complementado con una barrera viva en limoncillo Swingle. En la foto
siguiente se presenta el sitio donde se construirá el sistema de tratamiento
El desalojo de los lodos se debe realizar por medio de una motobomba de achique de 1
Hp; por el alto contenido de fósforo y nitrógeno, los lodos pueden ser utilizados como
mejoradotes de suelos.
12
Foto Nº 1 Sitio para construcción de la PTAR
2.5 Mantenimiento
La rejilla de remoción de gruesos debe limpiarse periódicamente para evitar su obstrucción
del sistema. La frecuencia de esta limpieza depende de la cantidad de materiales gruesos
que se depositen, ejemplo: toallas sanitarias, pañales desechables, preservativos, papel
higiénico, etc. Si es posible se debe evitar arrojar papel higiénico al inodoro. Si se abusa
en este sentido puede ser necesario limpiar la canastilla diariamente.
La evacuación de lodos debe hacerse aproximadamente cada 6 meses
2.6 Especificaciones técnicas
En la tabla siguiente se muestran las características principales del sistema de tratamiento
(Ver las memorias de cálculo en el anexo 1.2.)
Tabla Nº 2.1 Resumen de las Características del Sistema de tratamiento de las ARU
item
1
2
3
4
5
6
Descripción
Número de unidades
Diámetro de cada módulo
Longitud de la primera cámara del pozo séptico
Longitud de la segunda cámara del pozo séptico
Longitud del FAFA
Tiempo de retención hidráulico
13
Valor
4
2.0
4.6
1.8
1.0
1
Unidad
unidades
m
m
m
m
hora