Plan Estratégico Regional para el Manejo, Tratamiento y

Análisis de Alternativas y el Anteproyecto para la Construcción de las Obras de Ampliación
de la Rd de Alcantarillado Sanitario y Nueva Planta de Tratamiento de Aguas Residuales en
Nueva Ciudad Guerrero, Tamaulipas.
2008
Análisis de Alternativas y el AnteProyecto para la
Construcción de las Obras de
Ampliación de la Red
de Alcantarillado Sanitario y Nueva
Planta de
Tratamiento de Aguas Residuales en
Nueva Ciudad
Guerrero, Tamaulipas.
Segundo Informe
COMISIÓN DE COOPERACIÓN ECOLÓGICA
FRONTERIZA
TAAF Consultoría Integral S.C.
noviembre de 2015
1
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Análisis de Alternativas y el Anteproyecto para la Construcción de las Obras de Ampliación
de la Rd de Alcantarillado Sanitario y Nueva Planta de Tratamiento de Aguas Residuales en
Nueva Ciudad Guerrero, Tamaulipas.
ÍNDICE GENERAL
1.
GENERALIDADES ...................................................................................................................... 5
1.1
1.2
1.3
1.4
2.
UBICACIÓN............................................................................................................................................. 5
CLIMA ................................................................................................................................................... 7
HIDROGRAFÍA ......................................................................................................................................... 7
OROGRAFÍA ............................................................................................................................................ 7
RECOPILACIÓN, ANÁLISIS Y ACTUALIZACIÓN DE LA INFORMACIÓN EXISTENTE......... 8
2.1
POBLACIÓN DE PROYECTO ......................................................................................................................... 8
2.1.1
Periodo de proyecto .................................................................................................................... 8
2.1.2
Proyección de población ............................................................................................................. 9
2.2
COBERTURA DE ALCANTARILLADO ............................................................................................................. 10
2.3
SITUACIÓN ACTUAL ................................................................................................................................ 10
2.3.1
Saneamiento ............................................................................................................................. 10
2.4
GASTOS DE DISEÑO ................................................................................................................................ 11
2.4.1
Dotación ................................................................................................................................... 11
2.4.2
Gasto medio diario ................................................................................................................... 11
2.4.3
Caudal mínimo .......................................................................................................................... 11
2.4.4
Gasto máximo instantáneo ...................................................................................................... 12
2.4.5
Gasto máximo extraordinario ................................................................................................... 12
2.4.6
Modulación del gasto de diseño ............................................................................................... 13
2.4.7
Selección de sitios para ubicar la planta de tratamiento de agua residual .............................. 13
2.4.8
Caracterización del agua residual............................................................................................. 13
3.
MARCO NORMATIVO EN MATERIA DE AGUA RESIDUAL .................................................. 17
3.1
3.2
4.
CUERPO RECEPTOR ................................................................................................................................ 17
CALIDAD DEL EFLUENTE ........................................................................................................................... 17
ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO ............................. 20
4.1
ESTUDIOS DE FACTIBILIDAD ...................................................................................................................... 20
4.1.1
Aforo de agua residual ............................................................................................................. 20
4.1.2
Estudio de mecánica de suelos ................................................................................................. 21
4.1.2.1
Sitio 1.................................................................................................................................................... 21
4.1.2.1.1 Exploración y muestreo .................................................................................................................. 21
4.1.2.1.2 Pruebas de laboratorio ................................................................................................................... 22
4.1.2.1.3 Revisión de la seguridad del terreno de cimentación (capacidad admisible del terreno) .............. 24
4.1.2.1.4 Conclusiones ................................................................................................................................... 24
4.1.2.2
Sitio 2.................................................................................................................................................... 25
4.1.2.2.1 Exploración y muestreo .................................................................................................................. 25
4.1.2.2.2 Pruebas de laboratorio ................................................................................................................... 26
4.1.2.2.3 Revisión de la seguridad del terreno de cimentación (capacidad admisible del terreno) .............. 28
4.1.2.2.4 Conclusiones ................................................................................................................................... 28
4.1.3
Levantamientos topográficos ................................................................................................... 28
4.2
IDENTIFICACIÓN Y DISEÑO DE ALTERNATIVAS ............................................................................................... 29
4.2.1
Trenes de Procesos ................................................................................................................... 29
4.2.1.1
Procesos Unitarios ................................................................................................................................ 32
4.2.1.1.1 Regulación y cribado ....................................................................................................................... 32
4.2.1.1.2 Sedimentación primaria y secundaria ............................................................................................ 32
4.2.1.1.3 Tratamiento secundario ................................................................................................................. 34
4.2.1.1.4 Desinfección ................................................................................................................................... 38
4.2.1.2
Sistema mecanizado ............................................................................................................................. 38
4.2.2
4.2.2.1
2
Obras complementarias ........................................................................................................... 40
Caseta de vigilancia .............................................................................................................................. 40
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de la Rd de Alcantarillado Sanitario y Nueva Planta de Tratamiento de Aguas Residuales en
Nueva Ciudad Guerrero, Tamaulipas.
4.2.2.2
4.2.2.3
4.2.2.4
Almacén................................................................................................................................................ 40
Cerca Perimetral ................................................................................................................................... 40
Subestación .......................................................................................................................................... 41
4.3
EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS ................................................................................................................ 41
4.3.1
Costos de inversión ................................................................................................................... 41
4.3.2
Costos de operación .................................................................................................................. 42
4.3.3
Disponibilidad del terreno ......................................................................................................... 42
5.
AMPLIACIÓN Y REHABILITACIÓN DE LA RED DE ALCANTARILLADO ............................ 43
5.1
SITUACIÓN ACTUAL ................................................................................................................................ 43
5.1.1
Revisión hidráulica .................................................................................................................... 43
5.2
CAPACIDAD DE LAS TUBERÍAS ................................................................................................................... 45
5.3
AMPLIACIÓN DE LA RED........................................................................................................................... 47
5.3.1
Costo de la Ampliación ............................................................................................................. 47
5.4
MANTENIMIENTO DE LA RED .................................................................................................................... 48
6.
REPORTE FOTOGRÁFICO DEL ESTADO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO ............ 49
7.
REFERENCIAS ......................................................................................................................... 58
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA 2.1
TABLA 2.2
TABLA 2.3
TABLA 2.4
TABLA 3.1
POBLACIÓN MUNICIPAL Y POR LOCALIDAD DE GUERRERO, TAMAULIPAS.......................................................... 8
PERIODO DE DISEÑO PARA ELEMENTOS DE SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO ............................... 8
PROYECCIÓN DE POBLACIÓN PARA GUERRERO, TAMAULIPAS. ..................................................................... 10
RESULTADOS DEL ANÁLISIS DEL AGUA RESIDUAL ....................................................................................... 16
LÍMITES PERMISIBLES PARA CONTAMINANTES BÁSICOS EN LAS DESCARGAS DE AGUA A CUERPOS CON USO AGRÍCOLA
18
TABLA 3.2 LÍMITES PERMISIBLES PARA METALES PESADOS Y CIANUROS EN LAS DESCARGAS DE AGUA A CUERPOS CON USO
AGRÍCOLA .................................................................................................................................................... 19
TABLA 4.1 COSTOS DE INVERSIÓN DE LAS DOS ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO LAGUNAR, UBICADAS EN EL PREDIO 1 .......... 41
TABLA 4.2 COSTOS DE INVERSIÓN DE LAS DOS ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO LAGUNAR, UBICADAS EN EL PREDIO 2 .......... 42
TABLA 4.3COSTOS ACUMULADOS AL AÑO 2018 ......................................................................................................... 42
TABLA 5.1 CAUDALES CONDUCIDOS POR LAS ATARJEAS DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO, FUNCIONANDO PARCIALMENTE
LLENAS. 46
TABLA 5.2 CAUDALES CONDUCIDOS POR LAS ATARJEAS DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO, FUNCIONANDO TOTALMENTE LLENAS.
46
TABLA 5.3COSTO DE LA AMPLIACIÓN DE LA RED DE ALCANTARILLADO .............................................................................. 47
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 1.1
UBICACIÓN DEL MUNICIPIO DE GUERRERO, TAMAULIPAS ........................................................................ 5
FIGURA 1.2
UBICACIÓN DE NUEVA CIUDAD GUERRERO ........................................................................................... 6
FIGURA 2.1
DATOS CENSALES PARA EL MUNICIPIO DE GUERRERO, TAMAULIPAS........................................................... 9
FIGURA 2.2
DETALLES DEL TANQUE IMHOFF........................................................................................................ 11
FIGURA 2.3
UBICACIÓN DE LOS SITIOS PROPUESTOS PARA ALBERGAR LA PLANTA DE TRATAMIENTO ................................. 14
FIGURA 2.4
EQUIPO DE FASIQ .......................................................................................................................... 14
FIGURA 2.5
. EMISOR DE LA RED DE ALCANTARILLADO ........................................................................................... 15
FIGURA 3.1
DISTRITOS DE RIEGO AGUAS DEBAJO DE LA PRESA INTERNACIONAL FALCÓN .............................................. 18
FIGURA 4.1
VARIACIÓN HORARIA DEL CAUDAL EN NUEVA CIUDAD GUERRERO ........................................................... 20
FIGURA 4.2
VISTA GENERAL DEL PREDIO 1 DONDE SE LLEVÓ A CABO EL MUESTREO ...................................................... 21
FIGURA 4.3
EXCAVACIÓN DEL POZO A CIELO ABIERTO ............................................................................................ 22
FIGURA 4.4
PERFIL ESTRATIGRÁFICO DEL PREDIO .................................................................................................. 23
3
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de la Rd de Alcantarillado Sanitario y Nueva Planta de Tratamiento de Aguas Residuales en
Nueva Ciudad Guerrero, Tamaulipas.
FIGURA 4.5
FIGURA 4.6
FIGURA 4.7
FIGURA 4.8
FIGURA 4.9
FIGURA 4.10
FIGURA 4.11
FIGURA 4.12
FIGURA 4.13
FIGURA 5.1
FIGURA 5.2
FIGURA 5.3
4
VISTA GENERAL DEL PREDIO 1 DONDE SE LLEVÓ A CABO EL MUESTREO ...................................................... 25
EXCAVACIÓN DEL POZO A CIELO ABIERTO ............................................................................................ 26
PERFIL ESTRATIGRÁFICO DEL PREDIO .................................................................................................. 27
IMAGEN DEL PLANO DEL LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO ....................................................................... 29
PROCESO DE TRATAMIENTO CON UNA LAGUNA AIREADA ....................................................................... 31
PROCESO DE TRATAMIENTO CON UNA LAGUNA ANAEROBIA ................................................................... 31
PROCESO DE TRATAMIENTO CON UN PROCESO SEMIMECANIZADO ........................................................... 32
PLANTA DE CASETA DE CONTROL Y VIGILANCIA.................................................................................... 40
VISTA FRONTAL DE LA CERCA PERIMETRAL .......................................................................................... 41
POZO AZOLVADO EN EL CRUCE DE LA AV. VENUSTIANO CARRANZA Y LA CALLE RAMÓN DE IBARROLA ............. 44
POZO AZOLVADO EN EL CRUCE DE LA AV. MORELOS Y LA CALLE FLORENCIO CHAPA ..................................... 44
POZO CON LA TAPA CUBIERTA, EN EL CRUCE DE AV. TAMAULIPAS Y CALLE BLAS DE LA GARZA ....................... 45
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de la Rd de Alcantarillado Sanitario y Nueva Planta de Tratamiento de Aguas Residuales en
Nueva Ciudad Guerrero, Tamaulipas.
1. Generalidades
1.1 Ubicación
La zona de estudio, Nueva Ciudad Guerrero, se encuentra ubicada en la parte sureste del
Municipio de Guerrero, Tamaulipas, Figura 1.1, que colinda con los Municipios de Nuevo Laredo y
Mier en Tamaulipas, con el estado de Nuevo León y con el estado de Texas, EUA. El Municipio
ocupa una superficie1 de 2,406.85 Km². El municipio tiene una altitud promedio de 94 metros sobre
el nivel del mar2.
Figura 1.1
Ubicación del Municipio de Guerrero, Tamaulipas
Fuente: TAAF Consultoría Integral con información del INEGI3
1
Plan Municipal de Desarrollo del Municipio de Guerrero, Tamaulipas. 2008-2010.
ídem
3
Marco Geoestadístico Municipal versión 3.1.1, 2005. Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática.
2
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Figura 1.2
Ubicación de Nueva Ciudad Guerrero
Fuente: TAAF Consultoría Integral con información del INEGI y de la COMAPA
6
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de la Rd de Alcantarillado Sanitario y Nueva Planta de Tratamiento de Aguas Residuales en
Nueva Ciudad Guerrero, Tamaulipas.
Dentro del Municipio existen 86 localidades, siendo las más importantes: Nueva Ciudad Guerrero
(cabecera municipal), donde se asienta la mayoría de la población, San Ignacio, El Águila , La
Lajilla, San Rafael de la Tortillas, Santa Teresa, Golondrinas, Las Adjuntas y San Miguel 4.
1.2 Clima
La clasificación del clima se considera del tipo seco, muy cálido con presencia de canícula,
extremos con oscilación de 7º a 14ºC, y con una precipitación media anual de 440mm³, siendo una
de las más bajas del Edo5.
1.3 Hidrografía
El municipio de Guerrero se ubica sobre la cuenca del río Bravo, que cruza al municipio de oeste a
este, siendo la principal corriente superficial. Su afluente localizado en la parte central del territorio
es el río Salado.
Además, un 50% del territorio del municipio se encuentra cubierto por la presa Falcón.
1.4 Orografía
La mayor parte de la superficie presenta un relieve semiplano, con pendientes suaves y dirección
de oeste a este, definiendo de esta manera las corrientes superficiales que desembocan en la
presa Falcón. La parte más elevada se localiza hacia el occidente, la región ribereña ubicada al
este es la más baja6.
4
Ficha de datos básicos del Municipio de Guerrero, Tamaulipas.
www.tamaulipas.gob.mx/gobierno/secretarias/sec_general/cedemun/enciclopedia/guerrero.pdf
5
6
ídem
ídem
7
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Nueva Ciudad Guerrero, Tamaulipas.
2. Recopilación, Análisis y Actualización de la Información Existente
2.1 Población de Proyecto
La población que será beneficiada con los proyectos que se desprendan de este estudio, será la
asentada en Nueva Ciudad Guerrero, cabecera municipal de Guerrero, Tamaulipas. Cabe destacar
que la mayor cantidad de habitantes del municipio, se ubica en dicha localidad, como se puede
observar en la tabla 2.1.
Tabla 2.1
Población municipal y por localidad de Guerrero, Tamaulipas
Total de
Hombres
Mujeres
habitantes
Población Municipal (Guerrero )
3,861
2008
1853
El Cuelladero
9
6
3
La Lajilla
6
5
1
La Tira
7
6
1
Nueva Ciudad Guerrero
3674
1881
1793
San Ignacio
16
8
8
Localidades con menos de 3
viviendas
149
102
47
Fuente: II Conteo de Población y Vivienda, INEGI, 2005.
2.1.1
Periodo de proyecto
El periodo de proyecto o de diseño de las obras referentes a obras de alcantarillado,
abastecimiento o saneamiento, se determinan tomando en cuenta que éste es siempre menor que
la vida útil de la infraestructura. La Comisión Nacional del Agua, en el documento “Datos Básicos”,
propone periodos de diseño para diferentes elementos de infraestructura, tabla 2.2.
Tabla 2.2
Periodo de diseño para elementos de sistemas de agua potable y
alcantarillado
Elemento
8
Pozo
Periodo
[años]
5
de
Embalse
Hasta 50
Línea de Conducción
De 5 a 20
Planta Potabilizadora
De 5 a 10
Estación de Bombeo
De 5 a 10
Tanque
De 5 a 20
Distribución Primaria
De 5 a 20
Distribución Secundaria
A saturación
diseño
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de la Rd de Alcantarillado Sanitario y Nueva Planta de Tratamiento de Aguas Residuales en
Nueva Ciudad Guerrero, Tamaulipas.
Red de Atarjeas
A saturación
Colector y Emisor
De 5ª 20
Planta de Tratamiento
De 5 a 10
Fuente: Comisión Nacional del Agua
Para el caso de una planta de tratamiento el periodo de diseño máximo, es de 10 años, mismo que
se tomará para la proyección de población, para aumentar el tiempo de servicio de este tipo de
infraestructura. Este mismo periodo será utilizado para dimensionar o verificar el funcionamiento de
los elementos de la red de alcantarillado que deban ser construidos o rehabilitados.
2.1.2
Proyección de población
En México, la entidad encargada de realizar las proyecciones de población es el Consejo Nacional
de Población, CONAPO; que utiliza como insumo los datos obtenidos en los Censos de Población
y Vivienda del Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática, INEGI. En la figura 2.1 se
muestra la variación de la población desde 1950 a 2005; como puede observarse, desde 1995 la
cantidad de habitantes ha disminuido.
Habitantes
Figura 2.1
5,000
4,500
4,000
3,500
3,000
2,500
2,000
1,500
1,000
500
0
1945
Datos censales para el Municipio de Guerrero, Tamaulipas
4,237
4,249
4,191
4,510
4,366
4,007
3,861
3,076
1955
1965
1975
1985
1995
2005
2015
Año
Fuente: INEGI
Los datos censales mostrados, son el insumo principal para realizar las proyecciones de población.
En la tabla 2.3 se muestra la cantidad de habitantes que habrá hasta 2019, año establecido para el
final del periodo de proyecto.
Como se observa en la tabla, la cantidad de habitantes decrece con el tiempo. De esto se tiene,
que la cantidad de habitantes a la que brindará servicio la infraestructura desarrollada será
subutilizada en el año 2019. Por lo que la población de proyecto, deberá ser la actual población
de Nueva Ciudad Guerrero. Para el cálculo de las condiciones de proyecto se usará la cantidad de
habitantes que se tiene en el año 2005, 3674 habitantes, producto del Segundo Conteo de
Población y Vivienda de INEGI.
9
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de la Rd de Alcantarillado Sanitario y Nueva Planta de Tratamiento de Aguas Residuales en
Nueva Ciudad Guerrero, Tamaulipas.
Tabla 2.3
Proyección de población para Guerrero, Tamaulipas.
Año
Población
2009
3,641
2010
3,566
2011
3,493
2012
3,422
2013
3,352
2014
3,284
2015
3,217
2016
3,152
2017
3,089
2018
3,028
Fuente: CONAPO
2.2 Cobertura de Alcantarillado
La cobertura actual de abastecimiento es del 85%, con 1,372 tomas atendidas 2. A partir de esta
cantidad de tomas, es posible obtener un indicador para el diseño de infraestructura hidráulica: la
cantidad de usuarios por toma.
La manera de estimar la cantidad de usuarios por toma (UT), es dividiendo la población entre el #
de tomas registradas. El número de habitantes considerado es el proporcionado por la Comisión
Municipal de Agua Potable y Alcantarillado, 3800 habitantes.
Para el caso de Nueva Ciudad Guerrero,
2.3 Situación actual
2.3.1
Saneamiento
Inicialmente, la única zona de captación de agua residual era la correspondiente al centro de la
ciudad, zona I. Las descargas de esta zona, como actualmente sucede, son dirigidas al tanque
Imhoff, en donde se le daba un tratamiento primario al agua residual antes de ser vertida al arroyo
El Coronel; sin embargo, el escaso manteniendo y la falta de información sobre las características
técnicas de este tanque, ocasionaron que la estructura haya dejado de proporcionar el tratamiento
primario y el agua se descargue sin ninguna clase de tratamiento. Antes de la entrada del tanque
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0
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se cuenta con un canal desarenador para remover gravillas, arenas, cenizas y otros materiales
orgánicos presentes en el agua residual municipal.
Figura 2.2
Detalles del Tanque Imhoff
Fuente: TAAF Consultoría Integral
2.4 Gastos de diseño
2.4.1
Dotación
Del volumen concesionado por la Comisión Nacional del Agua al Municipio de Guerrero para
abastecimiento de agua potable a Nueva Ciudad Guerrero, sólo una parte es utilizada. Con este
volumen utilizado, la dotación de agua para la población es de 360 l/hab/día 7.
2.4.2
Gasto medio diario
Para el diseño de la red de alcantarillado es necesario calcular los caudales que serán conducidos
y aportados, tanto en los albañales como en colectores que llevan el agua hasta el punto donde el
agua recibe el tratamiento necesario antes de ser descargada.
Los caudales de diseño se calculan en función de la aportación de agua residual a la red de
alcantarillado. La Comisión Nacional del Agua en el Manual de Datos Básicos propone la relación
donde:
QAR – caudal medio aportado de agua residual, [l/s];
D – dotación de agua potable, [l/hab/día];
P – población servida, [hab];
Para el caso de Nueva Ciudad Guerrero se tiene un caudal medio de aportación de 12.24 lps.
2.4.3
Caudal mínimo
7
Información proporcionada por la Comisión Municipal de Agua Potable y Alcantarillado de
Guerrero, Tamaulipas.
1
1
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de la Rd de Alcantarillado Sanitario y Nueva Planta de Tratamiento de Aguas Residuales en
Nueva Ciudad Guerrero, Tamaulipas.
El caudal mínimo, se calcula utilizando la siguiente relación 8
donde:
QAR – Caudal medio diario de agua residual, lps
0.5 – Factor recomendado por la Comisión Nacional del Agua.
Para la población de proyecto se tiene un gasto mínimo de 6.33 lps.
2.4.4
Gasto máximo instantáneo
El caudal máximo instantáneo es el valor máximo de escurrimiento que se pude presentar en un
instante dado. Su valor es el producto de multiplicar el gasto medio de agua residual por un
coeficiente M, que en el caso de una zona habitacional es el coeficiente de Harmon. En la ciudad
no se cuenta con una zona industrial, rastros, ni grandes comercios, por lo que la aportación de
agua residual se considera sólo de tipo doméstico.
donde:
Qmi- caudal máximo instantáneo, [l/s];
QAR – caudal máximo instantáneo, [l/s];
M – coeficiente de Harmon.
donde:
P es la población acumulada. Cuando la población sea menor a 1000 habitantes, el coeficiente M
es constante e igual a 3.8. Para la población de Nueva Ciudad Guerrero, el gasto máximo
instantáneo es de 14.90 lps.
2.4.5
Gasto máximo extraordinario
El caudal máximo extraordinario es el caudal de agua residual que considera aportaciones que no
forman parte de las descargas normales, como agua pluvial de azoteas.
Para el cálculo del caudal máximo extraordinario se tiene que
donde:
Qme – caudal máximo extraordinario, [l/s];
Cs – coeficiente de seguridad adoptado
Qmi – caudal máximo instantáneo, [l/s].
Para el caso de aportaciones normales el coeficiente es igual a 1 y para condiciones
extraordinarias es 1.59. Durante el recorrido de campo, se observó que en la ciudad no existe un
sistema de alcantarillado pluvial separado para el desalojo del agua de lluvia; de igual manera, no
se cuenta con coladeras para captar el agua de lluvia e incorporarla a la red de alcantarillado
sanitario.
8
9
Manual de Datos Básicos de la Comisión Nacional del Agua
ídem
1
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Así mismo, en los predios no se cuenta con bajadas de agua pluvial que permitan introducirla a la
red de alcantarillado. Con base en ello, se considera que no existen aportaciones extraordinarias,
por lo que el coeficiente seguridad tomará el valor de 1 para el cálculo de los caudales de diseño, y
se tiene un gasto máximo extraordinario de 14.90 lps.
2.4.6
Modulación del gasto de diseño
La modulación del gasto de diseño, se refiere a la variación que esté tendrá hasta llegar al final del
periodo de diseño. Debido a que los gastos de diseño dependen únicamente de la cantidad de
habitantes, al descender dicha cantidad, también disminuirán los caudales. Siendo el caudal de
2009 mayor que el de 2019, por lo que el primero será el utilizado para el diseño de infraestructura.
2.4.7
Selección de sitios para ubicar la planta de tratamiento de agua
residual
Actualmente, el emisor de la red de alcantarillado, descarga en un afluente del arroyo el Coronel;
dicho cuerpo de agua se encuentra ubicado en un predio dentro del municipio de Mier, siendo
propiedad privada. Al estar impactado el predio por las actuales descargas de agua residual sin
tratamiento, se consideró como la primera opción para albergar la planta de tratamiento. Sin
embargo, en opinión del Director de la Comisión Municipal de Agua de Guerrero, la adquisición de
este predio presentaría desventajas como el alto precio de la tierra puesto por el propietario del
terreno. Debido a esto, se consideraron otros dos predios, ambos al lado del Tanque Imhoff, figura
2.3 y plano topográfico. Conforme lo expresado por el Director de la COMAPA, estos predios
resultarán más asequibles para el Municipio., que a través del Director de la COMAPA adquirirá
uno de los dos predios para desarrollar la opción más viable para la construcción de una planta de
tratamiento. Por esta razón los estudios de factibilidad se llevaron a cabo en estos dos predios.
2.4.8
Caracterización del agua residual
La calidad de agua en el influente de una planta de tratamiento de agua residual determina el tipo
de tratamiento que tendrá, ya que distintos tipos de tratamiento requieren mayor cantidad de área
de proceso, y se obtiene una calidad diferente en el efluente.
El muestreo y análisis fue llevado a cabo por la empresa FASIQ, con sede en la ciudad de
Monterrey. Dicha empresa se encuentra certificada por la Empresa Mexicana de Acreditación para
el análisis de distintos parámetros de calidad, se anexa fotocopia del documento de certificación.
En la figura 2.4 se puede observar al personal y equipo enviado por el laboratorio para la toma de
muestras.
El muestreo de agua residual se llevó a cabo en el colector de la red de alcantarillado, antes de
ingresar al canal desarenador del Tanque Imhoff, figura 2.5.
Los parámetros analizados son los que están contenidos en las tablas 2 y 3 de la NOM-001SEMARNAT-1996, en la tabla 2.4 se muestran los resultados de éste análisis, así como el método
utilizado para determinar la concentración del parámetro. El tipo de muestreo que se realizó fue de
tipo compuesto, con una duración de 24 horas, con una toma de muestra cada 4 horas. Se anexa
el reporte entregado por FASIQ Internacional sobre el muestreo y análisis de agua residual.
1
3
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de la Rd de Alcantarillado Sanitario y Nueva Planta de Tratamiento de Aguas Residuales en
Nueva Ciudad Guerrero, Tamaulipas.
Figura 2.3
Ubicación de los sitios propuestos para albergar la planta de tratamiento
Fuente: TAAF Consultoría Integral
Figura 2.4
Equipo de Fasiq
Fuente: TAAF Consultoría Integral
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Análisis de Alternativas y el Anteproyecto para la Construcción de las Obras de Ampliación
de la Rd de Alcantarillado Sanitario y Nueva Planta de Tratamiento de Aguas Residuales en
Nueva Ciudad Guerrero, Tamaulipas.
Figura 2.5
. Emisor de la red de alcantarillado
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Tabla 2.4
Resultados del Análisis del agua residual
Parámetro
Método de análisis
Valor
Promedio Mensual
Promedio Diario
pH
NMX-AA-008-SCFI-2000
7.66
05-oct
05-oct
Sólidos sedimentables
NMX-AA-004-SCFI-2000
1.5 ml/l
1
2
Grasas y Aceites
NMX-AA-005-SCFI-2001
28.4
15
25
Nitrógeno Total K
NMX-AA-026-SCFI-2001
31.5 mg/l
40
60
Nitratos (como N)
NMX-AA-079-SCFI-2001
<0.03
Nitritos (como N)
EPA-354.1 (1983)
< 0.006 mg/l
Nitrógeno Total
Part 4÷5÷6
31.5 mg/l
40
60
Demanda Bioquímica de Oxigeno
NMX-AA-028-SCFI-2001
56 mg/l
150
200
Fósforo Total
NMX-AA-029-SCFI-2001
2.10 mg/l
20
30
Sólidos Suspendidos Totales
NMX-AA-034-SCFI-2001
76 mg/l
150
200
Materia Flotante
NMX-AA-006-SCFI-2000
presente
Ausente
Ausente
Arsénico
NMX-AA-051-SCFI-2001
0.003 mg/l
0.2
0.4
Cadmio
NMX-AA-051-SCFI-2001
<0.05 mg/l
0.2
0.4
Cianuros
EPA 335.2 (1983)
< 0.01 mg/l
1
3
Cobre
NMX-AA-051-SCFI-2001
<0.1mg/l
4
6
Cromo total
NMX-AA-051-SCFI-2001
< 0.05 mg/l
1
1.5
Mercurio
NMX-AA-051-SCFI-2001
< 0.001 mg/l
0.01
0.02
Níquel
NMX-AA-051-SCFI-2001
< 0.3 mg/l
2
4
Plomo
NMX-AA-051-SCFI-2001
<0.1 mg/l
0.5
1
Zinc
NMX-AA-051-SCFI-2001
0.14 mg/l
10
20
Coliformes Fecales
NMX-AA-042-SCFI-1987
<= 240,000 NMP/100ml
1000
2000
Huevos de helminto
Demanda Química de Oxígeno
NMX-AA-113-SCFI-1999
NMX-AA-030-SCFI-2001
0 huevos/l
88 mg/l
1
NA
1
NA
Temperatura
NMX-AA-007-SCFI-2000
22.4 ºC
NA
NA
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3. Marco normativo en materia de agua residual
La Normatividad vigente en materia de agua residual, está plasmada en tres normas básicas,
publicadas por la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales. Dichas normas son:
NOM-001-SEMARNAT-1996 – El objetivo de esta norma es establecer los límites máximos
permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales,
con el objetivo de proteger su calidad y posibilitar sus usos.
NOM-002-SEMARNAT-1996 – Esta norma establece los límites máximos permisibles de
contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o
municipal con el fin de prevenir y controlar la contaminación de las aguas y bienes nacionales, así
como proteger la infraestructura de dichos sistemas.
NOM-003-SEMARNAT-1997 – En ella se establecen los límites máximos permisibles de
contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reusen en servicios al público, con el
objeto de proteger el medio ambiente y la salud de la población.
En el caso las descargas de Nueva Ciudad Guerrero, no se tiene contemplado el reuso del agua
en actividades donde pueda existir contacto directo con la población. De igual manera, no existen
industrias que descarguen a la red de alcantarillado, por lo que se descarta la aplicación de las
NOM-002-SEMARNAT-1996 y NOM-003-SEMARNAT-1997. Y sólo será aplicable la NOM-001SEMARNAT-1996.
3.1 Cuerpo Receptor
El Arroyo el Coronel es el cuerpo de agua que recibe las descargas de agua residual de Nueva
Ciudad Guerrero, este arroyo es tributario del Río Bravo. Por lo que la calidad que debe tener el
efluente, conforme lo marca la NOM-001-SEMARNAT-1996 está en función del uso que se le da al
agua del Río Bravo, aguas debajo de la descarga del arroyo El Coronel.
3.2 Calidad del efluente
Aguas abajo de la Presa Internacional Falcón, el agua del río bravo es utilizada para riego agrícola,
figura 3.1, este uso define la calidad que debe tener el efluente de la planta de tratamiento de agua
residual, cumpliendo con los límites permisibles establecidos para cuerpos receptores con uso
agrícola en la NOM-001-SEMARNAT-1996, tablas 3.1 y 3.2. El efluente de la planta de tratamiento
deberá tener las calidades mostrada en las tablas mencionadas.
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Figura 3.1
Distritos de Riego aguas debajo de la Presa Internacional Falcón
Fuente: Comisión Nacional del Agua y Google Earth
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Tabla 3.1
Límites permisibles para contaminantes básicos en las descargas de agua a
cuerpos con uso agrícola
Parámetro (en mg/l, excepto que
se especifique)
Limite Permisible
Límite Permisible
Promedio Mensual
Promedio Diario
Temperatura (ºC)
N.A.
N.A.
Grasas y Aceites
15
25
Materia Flotante
Ausente
Ausente
Sólidos sedimentables (ml/l)
1
2
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Sólidos suspendidos totales
150
200
Demanda Bioquímica de Oxigeno
150
200
Nitrógeno Total
40
60
Fosforo Total
20
30
Fuente: NOM-001-SEMARNAT-1996
Tabla 3.2
Límites permisibles para metales pesados y cianuros en las descargas de
agua a cuerpos con uso agrícola
Parámetros (mg/l)
Límite Permisible
Límite Permisible
Promedio Mensual
Promedio diario
Arsénico
0.2
0.4
Cadmio
0.2
0.4
Cianuro
1
3.0
Cobre
4.0
6.0
Cromo
1
1.5
Mercurio
0.01
0.02
Níquel
2
4
Plomo
0.5
1
Zinc
10
20
Fuente: NOM-001-SEMARNAT-1996
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4. Análisis de Alternativas para la Planta de Tratamiento
4.1 Estudios de factibilidad
La elección del lugar más adecuado para ubicar la planta de tratamiento de agua residual, así
como del tratamiento que se le dará al agua para obtener la calidad deseada, está en función de
factores como son:



Topografía
Tipo de suelo
Caudal de agua residual
A continuación se detallan estos estudios.
4.1.1
Aforo de agua residual
El aforo de agua residual fue llevado a cabo de forma paralela a la toma de muestras de agua
residual, pues es un dato necesario para elaborar una muestra compuesta de 24 horas. Para llevar
a cabo el muestreo se usó el método de sección constante; el equipo enviado para el muestreo
midió la geometría del canal de llegada al tanque Imhoff. Una vez conocida esta sección de paso,
se midió el nivel del agua en varias veces para cada toma de muestra. Para estas condiciones de
flujo se estimó el caudal de agua residual en diferentes horarios. En la figura 4.1 se muestra la
variación horaria del caudal a la llegada al Tanque Imhoff. Cabe destacar que el caudal máximo
aforado es similar al caudal medio que se espera en la red de alcantarillado, 12.24 lps.
Figura 4.1
Variación horaria del caudal en Nueva Ciudad Guerrero
Fuente: TAAF Consultoría Integral
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4.1.2
Estudio de mecánica de suelos
El objetivo del estudio de mecánica de suelos es determinar la capacidad de carga del suelo, y de
la permeabilidad de este, pues estas características son determinantes para desarrollar uno u otro
tipo de infraestructura. Los sitios de muestreo fueron los predios que se consideran viables para
ser adquiridos por el municipio.
4.1.2.1
Sitio 1
4.1.2.1.1
Exploración y muestreo
En la exploración se realizó un sondeo tipo pozo a cielo abierto (PCA-1 al PCA-2), Con la
determinación del peso volumétrico del lugar y se recuperaron muestras de suelo en estado
alterado de los diferentes estratos de subsuelo encontrados. En estos sondeos se llegó hasta la
profundidad de 1.60 m, en la cual se recuperaron muestras de suelo en estado alterado utilizando
herramienta básica, así como la realización de los siguientes ensayes de campo: contenido de
humedad (w%), peso volumétrico del lugar (γm) y el levantamiento del perfil estratigráfico del
subsuelo en la zona de estudio.
Figura 4.2
Vista general del predio 1 donde se llevó a cabo el muestreo
Fuente: TAAF Consultoría Integral
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Figura 4.3
Excavación del pozo a cielo abierto
Fuente: TAAF Consultoría Integral
En el sondeo PCA-1, se localizaron los siguientes estratos:



De 0.00 a 0.70 metros; una capa de arcilla limosa de color café claro de consistencia
media y compresibilidad media.
De 0.70 a 1.00 metros; una capa de arcilla limo - arenosa con pequeñas incrustaciones de
caliza alterada de color café claro de consistencia media y compresibilidad media.
En el sondeo no se localizo el nivel de aguas freáticas a la profundidad explorada.
En el sondeo PCA-2, se localizaron los siguientes estratos:



De 0.00 a 1.00 metros; una capa de arcilla limosa de color café claro de consistencia
media y compresibilidad media.
De 1.00 a 1.60 metros; una capa de arcilla limo arenosa con pequeñas incrustaciones de
caliza alterada de color café claro de consistencia media y compresibilidad media.
En el sondeo no se localizo el nivel de aguas freáticas a la profundidad explorada.
4.1.2.1.2
Pruebas de laboratorio
Las muestras extraídas en campo se llevaron al laboratorio y se les realizaron ensayes de
laboratorio siguientes: ensayes índice (humedades, límites de consistencia, granulometría y
densidades o gravedad específica) para identificar y clasificar el subsuelo según el sistema de
clasificación S.U.C.S.
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Con la información de laboratorio obtenida se seleccionaron los parámetros geotécnicos y con la
correlación de la compacidad relativa se determinan los parámetros de resistencia al corte que
permite realizar la revisión de la seguridad del terreno de cimentación (capacidad admisible del
terreno) y el análisis de deformaciones en el suelo.
Ensayes índices
Los ensayes que se realizaron fueron: El Contenido de humedad,  (%), los límites de consistencia
(Límite líquido, wL. (%), Límite plástico, wP (%), Contracción lineal, CL (%)), Gravedad específica,
Gs y los Pesos específicos de la muestra del suelo natural y seco (m y d, ton/m³). Además se
realizaron análisis granulométricos de los materiales encontrados a diferentes profundidades
(F,S,G.). Los ensayes mencionados anteriormente se efectuaron con el propósito de determinar la
distribución de los diferentes tamaños de las partículas de suelo (análisis granulométrico). Una vez
conocida la distribución de los tamaños de las partículas se clasificaron los materiales que
conforman los estratos del subsuelo en estudio con base al sistema unificado de clasificación de
suelos (S.U.C.S.) y así se determino que el comportamiento del material es de tipo COHESIVOFRICCIONANTE.
Correlación de la consistencia relativa y resistencia al corte
Para esto se utilizó las pruebas de campo, las cuales se correlacionan con la compacidad relativa y
se obtienen los parámetros de resistencia al corte, como son; resistencia al esfuerzo cortante (qu),
y la cohesión del material (Cu). Con estos parámetros de suelo se revisa finalmente la seguridad
del terreno de cimentación (capacidad de carga admisible del terreno), para garantizar la
estabilidad de la estructura a construir red de alcantarilla y nueva Planta de tratamiento de aguas
residuales.
Estratigrafía y presentación de resultados
En las hojas anexas al estudio realizado, se presenta la estratigrafía de los sondeos tipo pozo a
cielo abierto (PCA-1 al PCA-2), indicando en ellos las características geotécnicas del estrato del
subsuelo encontrado. En dichos perfiles se reportan los ensayes índices (humedades,
granulometrías, límites de consistencia, gravedad específica) y pruebas de campo.
Figura 4.4
Perfil estratigráfico del predio
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4.1.2.1.3
Revisión de la seguridad del terreno de cimentación
(capacidad admisible del terreno)
Los parámetros seleccionados a partir de los ensayes de laboratorio son los siguientes:
Para el primer estrato de arcilla limosa de color café claro ( 0.00 a 0.70 m ), y el siguiente
consistente en arcilla limo – arenosa
con pequeñas incrustaciones de caliza alterada de color
café claro (1.00 a 1.60 m)
(0.00 a 0.70 mtrs)
(1.00 a 1.60 mtrs)
φ= 10 °
φ = 14 °
C= 0.35 kg/cm²
c= 1.00 kg/cm²
E = 75.00 kg/cm²
E = 135.00 kg/cm²
G = 27.78 kg/cm²
G = 50 kg/cm²
γ= 1.70 gr/cm³
γ= 1.75 gr/cm³
γd= 1.45 gr/cm³
γd= 1.50 gr/cm³
W= 20.1 %
w= 15.5 %
Gs = 2.69
Gs = 2.67
Granulometrías
Finos, F= 89 %
Finos, F= 74.00 %
Arenas, S= 11 %
Arenas, S= 13.00 %
Gravas, G= 0.0 %
Gravas, G= 13.00 %
Consistencia media
Consistencia media
Compresibilidad media
Compresibilidad media
Clasificación S.U.C.S. = CL
Clasificación S.U.C.S. = CL-ML
4.1.2.1.4
Conclusiones
De lo anteriormente expuesto se concluye que en la zona de estudio donde se realizó la
exploración y muestreo con dos sondeos tipo pozo a cielo abierto (PCA-1 al PCA-2) que el
material es de tipo arcilla limo – arenosa con pequeñas incrustaciones de caliza alterada de color
café claro.
De acuerdo a la estratigrafía y características del subsuelo encontrado al realizar la exploración de
campo y de los ensayes de laboratorio, se concluye que se tiene un estrato de arcilla limosa de
color café claro de consistencia media y compresibilidad media. Y un siguiente consistente en
una arcilla limo-arenosa con pequeñas incrustaciones de caliza alterada de color café claro de
consistencia media y compresibilidad media. Se determinó el asentamiento unitario instantáneo
que se presentará es de = 0.55. Que es de orden medio a alto.
Para efectos de diseño por sismo el terreno de cimentación se considera como terreno de
transición tipo II, zona "A" del mapa de zonificación (C.F.E.),
Además se determino el coeficiente de permeabilidad (k), y es de: 1.04E-3 cm/seg. En la
arcilla limo-arenosa con pequeñas incrustaciones de caliza alterada de color café claro.
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4.1.2.2
Sitio 2
4.1.2.2.1
Exploración y muestreo
En la exploración se realizó un sondeo tipo pozo a cielo abierto (PCA-1 al PCA-2), Con la
determinación del peso volumétrico del lugar y se recuperaron muestras de suelo en estado
alterado de los diferentes estratos de subsuelo encontrados. En estos sondeos se llevó hasta la
profundidad de 1.00 m, en el cual se recuperaron muestras de suelo en estado alterado utilizando
herramienta básica, así como la realización de los siguientes ensayes de campo: contenido de
humedad (w%), peso volumétrico del lugar (γm) y el levantamiento del perfil estratigráfico del
subsuelo en la zona de estudio.
Figura 4.5
Vista general del predio 1 donde se llevó a cabo el muestreo
Fuente: TAAF Consultoría Integral
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Figura 4.6
Excavación del pozo a cielo abierto
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En el sondeo PCA-1, se localizaron los siguientes estratos:


De 0.00 a 0.70 metros; una capa de arcilla limosa de color café claro de consistencia
media y compresibilidad media.
En el sondeo no se localizo el nivel de aguas freáticas a la profundidad explorada.
En el sondeo PCA-2, se localizaron los siguientes estratos:


De 0.00 a 1.00 metros; una capa de arcilla limosa –arenosa de color café claro de
consistencia media y compresibilidad media.
En el sondeo no se localizo el nivel de aguas freáticas a la profundidad explorada.
4.1.2.2.2
Pruebas de laboratorio
Las muestras extraídas en campo se llevaron al laboratorio y se les realizaron ensayes de
laboratorio siguientes:
Para las muestras alteradas: ensayes índice (humedades, límites de consistencia, granulometría y
densidades o gravedad específica) para identificar y clasificar el subsuelo según el sistema de
clasificación S.U.C.S.
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Con la información de laboratorio obtenida se seleccionaron los parámetros geotécnicos y con la
correlación de la compacidad relativa se determinan los parámetros de resistencia al corte que
permite realizar la revisión de la seguridad del terreno de cimentación (capacidad admisible del
terreno) y el análisis de deformaciones en el suelo.
Ensayes índices
Los ensayes que se realizaron fueron: El Contenido de humedad,  (%), los límites de
consistencia (Límite líquido, wL. (%), Límite plástico, wP (%), Contracción lineal, CL (%)), Gravedad
específica, Gs y los Pesos específicos de la muestra del suelo natural y seco (m y d, ton/m³).
Además se realizaron análisis granulométricos de los materiales encontrados a diferentes
profundidades (F,S,G.).
Los ensayes mencionados anteriormente se efectuaron con el propósito de determinar la
distribución de los diferentes tamaños de las partículas de suelo (análisis granulométrico). Una vez
conocida la distribución de los tamaños de las partículas se clasificaron los materiales que
conforman los estratos del subsuelo en estudio con base al sistema unificado de clasificación de
suelos (S.U.C.S.) y así se determino que el comportamiento del material es de tipo COHESIVOFRICCIONANTE.
Correlación de la consistencia relativa y resistencia al corte
Para esto se utilizó las pruebas de campo, las cuales se correlacionan con la compacidad relativa y
se obtienen los parámetros de resistencia al corte, como son; resistencia al esfuerzo cortante (qu),
y la cohesión del material (Cu). Con estos parámetros de suelo se revisa finalmente la seguridad
del terreno de cimentación (capacidad de carga admisible del terreno), para garantizar la
estabilidad de la estructura a construir Planta de tratamiento de aguas residuales.
Estratigrafía y presentación de resultados
En las hojas anexas al estudio realizado, se presenta la estratigrafía de los sondeos tipo pozo a
cielo abierto (PCA-1 al PCA-2), indicando en ellos las características geotécnicas del estrato del
subsuelo encontrado. En dichos perfiles se reportan los ensayes índices (humedades,
granulometrías, límites de consistencia, gravedad específica) y pruebas de campo.
Figura 4.7
Perfil estratigráfico del predio
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4.1.2.2.3
Revisión de la seguridad del terreno de cimentación
(capacidad admisible del terreno)
Los parámetros seleccionados a partir de los ensayes de laboratorio son los siguientes:
Para el primer estrato de arcilla limosa de color café claro (0.00 a 0.70 m ), y el siguiente
consistente en arcilla limosa-arenosa de color café claro (0.70 a 1.00 m)
(0.00 a 0.70 mtrs)
= 12 °
c= 0.35 kg/cm²
E = 80.00 kg/cm²
G = 29.63 kg/cm²
= 1.70 gr/cm³
d= 1.45 gr/cm³
w= 20.1 %
Gs = 2.69
(0.70 a 1.00 mtrs)
= 13 °
c= 0.8 kg/cm²
E = 110.00 kg/cm²
G = 40.74 kg/cm²
= 1.75 gr/cm³
d= 1.50 gr/cm³
w= 15.5 %
Gs = 2.67
GRANULOMETRÍAS
Finos, F= 87 %
Finos, F= 86.00 %
Arenas, S= 13 %
Arenas, S= 14.00 %
Gravas, G= 0.0 %
Gravas, G= 0.00 %
Consistencia media
Consistencia media
Compresibilidad media
Compresibilidad media
Clasificación S.U.C.S. = CL -ML
Clasificación S.U.C.S. = CL-ML
4.1.2.2.4
Conclusiones
Con base en los estudios y sondeos realizados en el predio, como son: ensayes índice (límites de
consistencia, densidad de sólidos, contracción lineal, etc.) y de la prueba de penetración estándar
se obtuvo la resistencia al esfuerzo cortante (c) se tiene que el tipo de suelo es arcilla
limosa – arenosa de color café claro.
La revisión de la seguridad del terreno de cimentación (capacidad admisible) se realizó para la
condición de suelo siguiente: Comportamiento Cohesivo-Friccionante con cimentación superficial
(zapata corrida). La capacidad de carga admisible para el estrato de subsuelo estudiado con un
ancho de B= 1.0 m, es de Qadm = 2.48 t/m² a una Df=0.50 m, Qadm = 4.26 t/m² a una Df = 0.80
m. y Qadm = 6.43 t/m² a una Df = 1.00 m.
De acuerdo a la estratigrafía y características del subsuelo encontrado al realizar la exploración de
campo y de los ensayes de laboratorio, se concluye que se tiene un estrato de arcilla limosa de
color café claro de consistencia media y compresibilidad media. Se determinó el asentamiento
unitario instantáneo que se presentará es de = 0.60. Que es de orden medio a alto.
Además se determino el coeficiente de permeabilidad (k), y es de: 4.64E-4 cm/seg. En la
arcilla limosa-arenosa de color café claro.
4.1.3
Levantamientos topográficos
Para la elaboración de las propuestas de tratamiento de agua residual, así como del sitio que
albergará a la planta de tratamiento de agua residual de Nueva Ciudad Guerrero, es necesario
contar con información que permita realizar el diseño de dichos sistemas de tratamiento, así como
las características del sitio que albergará la planta, tanto topográficas como geotécnicas. Es por
ello que se llevaron a cabo levantamientos topográficos para conocer la configuración de los sitios
propuestos para albergar la planta, ver plano topográfico.
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Figura 4.8
Imagen del plano del levantamiento topográfico
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4.2 Identificación y diseño de alternativas
Conforme a lo establecido en los términos de referencia del proyecto, se presentan tres
alternativas para el tratamiento del agua residual, dos sistemas lagunares, uno aerobio y otro
anaerobio y un sistema mecanizado.
En el diseño de las alternativas se utilizará el gasto máximo, puesto que las plantas deberán poder
absorber los picos de caudal, ya que si se diseñara con un caudal menor, la calidad en los
efluentes puede variar a la baja. De igual manera se mantiene este caudal de diseño, puesto que
es similar al gasto máximo que se aforó para llevar a cabo el muestreo de agua residual.
4.2.1
Trenes de Procesos
Los trenes de procesos en una planta de tratamiento de agua residual están formados por
procesos unitarios, que tienen un fin específico, como remover material que obstruya el flujo del
agua, remover la materia en suspensión, disminuir la carga biológica o bien, eliminar organismos
patógenos del agua residual.
La selección de los procesos unitarios se lleva a cabo en función de la calidad de agua en el
influente de la planta de tratamiento, para ello se llevo a cabo el muestreo de agua referido en el
punto 1.6 de este informe.
Como se observa en la tabla 2.4, los únicos parámetros que sobrepasan los límites permisibles
establecidos en la NOM-001-SEMARNAT-1996, son la concentración de grasas/aceites y los
coliformes fecales. Por ello, los procesos de la planta de tratamiento deberán reducir la
concentración de estos parámetros para cumplir con lo especificado en la norma.
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Los procesos propuestos comprenden:

Regulación del caudal de entrada y cribado – para ello se construirá un cárcamo de
regulación, a la entrada de este se colocará una malla para retener las sustancias con un
diámetro de esfera mayor al espacio entre los alabes de la bomba. El tamaño de la malla
deberá ser definido al elegir el tipo de bomba en el proyecto ejecutivo.

Sedimentación primaria – En este proceso se removerán los sólidos suspendidos totales y
el diseño del sedimentador deberá incluir pantallas para distribuir el flujo y permitir el paso
del agua por la parte inferior de éstas, de manera que las grasas y aceites se acumulen en
la superficie del agua.

El proceso biológico, sea una laguna aireada, anaerobia, o bien un sistema mecanizado,
tendrá que servir para reducir la carga orgánica en el agua residual, así como disminuir los
coliformes fecales.

Sedimentación secundaria, en este proceso, se lleva a cabo la remoción de los lodos
producidos en la laguna de aireación. Este proceso no se incluye cuando se tiene una
laguna anaerobia, ya que los tiempos de residencia en la laguna son tales que permiten la
sedimentación de las partículas suspendidas. En el proceso semimecanizado, la
sedimentación ya está incluida como parte de éste, así que tampoco se considera en el
tren de procesos.

Desinfección. Es esta última etapa, se lleva a cabo la eliminación de los microorganismos
remanentes en el proceso. Se llevará a cabo con cloro en forma de .hipoclorito de sodio.
Como se observa en la tabla 1.6 las grasas y aceites sobrepasan el límite permisible establecido
en la NOM-001-SEMARNAT-1996, es por ello que en los sistemas lagunares será fundamental un
sistema de sedimentación primaria con separación de grasas y aceites.
De igual manera, para los sistemas lagunares, se considera a instalación de un cárcamo de
regulación, en el cual se recibirán las descargas de la red de alcantarillado y desde el cual se
enviará el agua al primer sedimentador.
En el primer sistema, con una laguna aireada, se instalará un sedimentador secundario para
remover los lodos producidos en la laguna y después será necesario llevar a cabo una
desinfección para eliminar los microorganismos patógenos.
En el sistema con base en una laguna anaerobia, sólo se considera un sedimentador primario, sin
sedimentación secundaria ni desinfección, ya que este proceso brinda una remoción de coliformes
mayor al 95%.
En la figuras 4.9, 4.10 y 4.11 se muestran los trenes de procesos.
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Figura 4.9
Cribado
Proceso de Tratamiento con una laguna aireada
Sedimentación
Primaria
Laguna Aireada
Sedimentación
Secundaria
Desinfección
Fuente: TAAF Consultoría Integral
Figura 4.10
Cribado
Proceso de Tratamiento con una laguna anaerobia
Sedimentación
Primaria
Laguna
Anaerobia
Fuente: TAAF Consultoría Integral
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Figura 4.11
Proceso de Tratamiento con un proceso semimecanizado
Lodos
Activados
Cribado
Sedimentación
Decantación
Desinfección
Fuente: TAAF Consultoría Integral
Para cada alternativa de tratamiento se generó un juego de planos con el arreglo general del
sistema.
4.2.1.1
Procesos Unitarios
4.2.1.1.1
Regulación y cribado
La regulación se llevará a cabo en un cárcamo de 432 m3 de capacidad, provisto con un sistema
de cribas para retener materia flotante y brindar una regulación del flujo a la entrada de la planta de
tratamiento.
4.2.1.1.2
Sedimentación primaria y secundaria
La sedimentación es una operación que se emplea para remover las particular en suspensión más
pesadas que el agua. De igual manera, en este proceso pueden ser removidos materiales como
grasas y aceites, cuando los tiempos de retención son mayores a una hora.
El prediseño de los sedimentadores se realizó considerando el cual medio que aportan las áreas
tributarias, [m3/día]. Para estimar el área del tanque sedimentador, se utilizó el concepto de
coeficiente de uso del tanque, que es una medida del flujo del tanque por unidad de superficie. Un
valor común de este indicador es de 40 [m 3/m2/día]10. La relación que permite estimar el área del
tanque es
A=QCST
La infraestructura se diseñará para brindar el tratamiento del caudal máximo esperado, que en este
caso es de 14.90 lps, equivalente a 1287.36 [m 3/día] o 53.64 [m3/h]. Entonces, se tiene que
10
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A=1287.36 [m3día]40 [m3/m2/día ]
A=32.184 [m2]
Una vez que se tiene el área del tanque, se propone un ancho, W, de 5 metros. El siguiente paso
es determinar el largo, L, que deberá tener el tanque.
L=AW
L=32.184 [m2]*3 [m]
L=10 [m]
Después de este paso, se ajusta la longitud a un número entero, el superior. Entonces se tiene que
las dimensiones del tanque de sedimentación son W= 3 [m] y L= 11 [m], A = 33 [m 2] y una altura
del tanque de 1.5 [m]. De esto se obtiene un volumen del tanque de 49.5 m 3.
Otro factor que debe tomarse en cuenta para el diseño de un tanque sedimentador, es el tiempo de
retención del tanque, el cual se obtiene dividiendo el volumen del tanque entre el caudal de diseño.
Tr=VQ
Tr=49.5 [m3]53.64 [m3/h]
Tr=0.92 [h]
El valor que se tienen para el tiempo de retención con la geometría del tanque definida
anteriormente, es menor al recomendado por la Comisión Nacional del Agua. Debiendo estar éste
último entre 1.5 y 3 horas9. Para cumplir con esta recomendación, se proponen nuevas
dimensiones del tanque, con W=4 [m]; L=14 [m]; A = 56 [m 2] y h = 1.5 [m]. Para estas dimensiones
se tiene un tiempo de retención de1.57 horas, cumpliéndose así con la recomendación de
CONAGUA.
El siguiente paso es comprobar que la velocidad del agua dentro del tanque no supere la velocidad
de sedimentación de las partículas, la cual se calcula con la siguiente relación:
Vh=8ks-1gdf
Donde
k – factor de arrastre, 0.06 para las partículas más cohesivas 11
s – densidad de las partículas, 1.03 para agua residual.12
g – aceleración gravitatoria, 9.81 [m/s2]
d – diámetro medio de las partículas, un tamaño típico es de 0.5x10-4 [m]13
f – factor de fricción de Darcy, 0.013 para concreto armado14.
11
Metcalf & Eddy. Wastewater engineering: treatment and reuse. McGraw-Hill
ídem
13 ídem
14 ídem
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Con estos valores, se tiene una velocidad de sedimentación de 0.015 [m/s].
De igual manera, debe calcularse la velocidad del agua en el tanque, que se obtiene al dividir el
caudal por el área transversal del tanque.
Vt=Qb*h
Con el caudal máximo de diseño se tiene una velocidad en el tanque de 0.0024 [m/s].
Si Vt < Vh, significa que la velocidad del agua no hará que las partículas sedimentadas sean
transportadas nuevamente por el agua. En este caso, la velocidad de horizontal en el tanque es
menor que la velocidad de sedimentación, por lo que no afectará en el proceso de sedimentación.
4.2.1.1.3
Tratamiento secundario
Laguna Aerobia
Las lagunas aerobias son depósitos de poca profundidad donde los microorganismos se
encuentran en suspensión y prevalecen las condiciones aerobias. El oxigeno puede ser
suministrado en forma natural por la aireación de la superficie artificial o por la fotosíntesis de
algas. En este caso, el oxígeno será proporcionado mediante aereadores.
Los datos principales para el diseño de una laguna aireada son el caudal a tratar y el tiempo de
retención que tendrá el agua residual en la laguna. En este caso el caudal es de 1287[m 3/día], y se
propone un tiempo de retención de 2 días, con una profundidad de la laguna de 2 metros.
El volumen que tendrá la laguna se obtiene de la relación
VL=Q*Tr
Donde
VL – volumen de la laguna, [m 3];
Q – caudal de agua residual, [m 3/día];
Tr – Tiempo de retención, [día]
Con los datos de este proyecto, se tiene que
VL=1287m3día*2 [día]
VL=2547.7 [m3]
Posteriormente, con base en las condiciones climáticas de la zona de estudio, se calculan las
constantes de remoción de la Demanda Bioquímica de Oxígeno. La información básica para su
estimación son las temperaturas máxima y mínima de la zona, 7 y 14 ºC respectivamente. Para ello
se utiliza la relación siguiente15
K=2.5*1.06(T-20)
Para las temperaturas máxima y mínima se tienen los siguiente coeficientes
KTmáx=2.5*1.06(14-20)
KTmáx=1.762
Tomín=2.5*1.06(7-20)
15
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KTmín=0.984
La concentración de DBO en el efluente se estima con la siguiente relación 16
S= S01+kτ
Donde
S0 – Concentración inicial, mg/l
K – constante de remoción
τ – tiempo de retención, [días]
Para la concentración inicial de DBO, de la tabla 2.4, 56 mg/l, se tiene una remoción en los
periodos cálido y frio.
STmáx= 561+1.762*2
STmáx=4.42 [mg/l]
STmín= 561+0.984*2
STmín=18.86 [mg/l]
El agua residual de Nueva Ciudad Guerrero, como se ha podido ver, actualmente el agua residual
ya cumple con la NOM-001-SEMARNAT-1996 para la DBO. Después del tratamiento lagunar, el
agua tiene calidad para ser reusada en contacto directo con la población.
El siguiente paso en el diseño de una laguna es estimar la cantidad de oxigeno requerida para
remover la materia orgánica. Para ello se utiliza la relación siguiente 17
R0=Q (S0-S)-1.42PX,bio
Donde
P - cantidad de sólidos biológicos que se estima con la relación
P=XQ1000
Donde X es la concentración de sólidos biológicos
X= Y (S0-S)1+kdτ
S0 – Concentración inicial de DBO, [mg/l] o bien [g/m3]
S – concentración final, [mg/l] o bien [g/m3], medida en el efluente a 20 ºC, sin corrección por
temperatura; se obtiene con
S= Ks (1+kdτ)τ Yk-kd-1
τ – tiempo de retención, [días]
Coeficientes cinéticos del proceso18:
Kd – valor típico, 0.1
Y - valor típico, 0.6
Ks- valor típico, 60
K – valor típico, 5
Entonces, la concentración a 20 ºC en el efluente es
16
Metcalf & Eddy. Wastewater engineering: treatment and reuse. McGraw-Hill
ídem
18 ídem
17
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S= 60 [g/m3] (1+0.1 [g/g*día]*2 [día])2 día(0.6 [g/g]*5 [g/g*d]-0.1 [g/g*día])-1
S= 15 [g/m3]
Con estos valores se obtiene la concentración de sólidos
X= 0.6 [g/g](56 [g/m3]-15[g/m3])1+0.1 [g/g*día] 2 [día]
X= 24.6 [g/m3]
Finalmente, se tiene que
PX=24.6 gm3 *1287[m3/día1000
Px=31 [kg/día]
Tomando una equivalencia de DBO a DOC de 1/1.6 (=0.625), se determina la demanda de
oxígeno,
R0=1287m3día56-15gm30.625*(103 [g/kg])-1.42*31 [kg/día]
R0=39.40 [kgO2/día]
Para estimar la cantidad de oxígeno que debe ser suministrada por día a la laguna, primero debe
hacerse la corrección de la concentración de oxígeno en el aire para la zona de estudio. Como
puede observarse, para la altura de Nueva Ciudad Guerrero, en promedio 90 metros sobre el nivel
del mar, el factor de ajuste es cercano a uno, así que para facilidad de cálculos se utilizará la
misma concentración que a nivel del mar19, a 14 ºC, 10.29 g/m3.
Para calcular la cantidad de oxígeno por día que los aireadores deben suministrar, se utiliza la
relación
DO2=R0 Cs,20αβCs,T,H-C(1.02420-T)
Donde
DO2 – Demanda de oxígeno, [kg/día]
T – temperatura máxima de la zona, ºC;
α – factor de transferencia de oxígeno en agua residual municipal, 0.82 20;
β –factor de corrección por salinidad, usualmente 1 21.
Cs,T,H – concentración de saturación promedio en agua limpia en el tanque de aireación, para
condiciones de temperatura y presión locales, 10.29[mg/l]
C – concentración mínima de oxígeno, 2 [mg/l]22;
Cs,20 – concentración de oxígeno a nivel del mar y 20 ºC de temperatura.
Entonces, se tiene que
DO2=39.40 [kg/día] 9.08 [g/m3]0.821*10.29 [g/m3]-2 [g/m3](1.02420-14)
De donde se desprende, que el sistema de aireación de la laguna, debe proporcionar
DO2=60.79 [kg O2/día]
El tipo de suelo que subyace a los sitios donde se pretende asentar la laguna es de tipo arcilloso,
lo que brindará una protección contra la infiltración de agua residual al sistema acuífero. Sin
19
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ídem
21 ídem
22 ídem
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embargo, para asegurar esto, sobre las paredes y fondo de la laguna se deberá compactar
material producto de excavación para formar una capa impermeable, la cual deberá tener 15
centímetros de espesor.
Laguna Anaerobia
Las lagunas anaerobias, se diseñan para tiempos de retención de 7 a 30 días 23, se utilizan
principalmente para remover materia orgánica, en forma de DBO, en general se tiene una
eficiencia que varía entre 85 y 95 % de efectividad y una remoción cercana al 100 % de coliformes.
El dimensionamiento de la laguna anaerobia, está en función principalmente del caudal y el tiempo
de retención. Para el caso de Nueva Ciudad Guerrero se propone un tiempo de retención de 15
días. El volumen de la laguna se obtiene con la relación
V=Q*Tr
Donde
V – volumen de la laguna, [m3]
Q – caudal de agua residual, [m3/día];
Tr – Tiempo de retención en la laguna, [m];
Entonces, se tiene que
V=1287 [m3/día] * 15 [días]
V=19,305 [m3]
La profundidad de las lagunas anaerobias varía entre 2 y 6 metros24. Una vez establecida la
profundidad, es posible calcular el área que ocupará la laguna con la relación
A=Vh
Donde
A – área de la laguna, [m 2];
V – volumen de la laguna, [m 2];
h – profundidad de la laguna, [m].
Entonces,
A=19,305 [m]5 [m]
A=3,861 [m2]
Las dimensiones que se proponen para el área de la laguna son, ancho 60 [m], largo 65 [m], con
un área total de 3,900 [m 2].
En general, las lagunas anaerobias, debido al proceso metanogénico que se lleva a cabo en ellas,
generan olores que son incómodos para las personas que habitan cerca. Sin embargo, en la parte
más superficial de las lagunas se reproducen organismos aerobios que pueden oxidar los
compuesto que generan los malos olores.
23
Sistemas Alternativos de Tratamiento De Aguas Residuales y Lodos. Producidos. Comisión
Nacional del Agua
24 ídem
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Como en el caso de la laguna aerobia, también se deberá formar una capa impermeable con
material producto de excavación para evitar filtraciones de agua residual al sistema acuífero.
4.2.1.1.4
Desinfección
La desinfección se lleva a cabo para eliminar los microorganismos patógenos remanentes en el
tren de procesos. El proceso se lleva a cabo en un tanque de contacto con cloro, donde el tiempo
de retención de 0.5 horas.
El volumen del tanque se calcula con la relación
V=Q*Tr
Donde
V – volumen del tanque, [m3];
Q – caudal de agua residual, [m3/h];
Tr – Tiempo de retención en el tanque, [h];
Entonces se tiene el siguiente volumen del tanque de contacto con cloro
V=53.62 [m3/h]*0.5 [h]
V=26.8 [m3]
El cloro para la desinfección puede estar en estado gaseoso, lo cual no se recomienda debido a la
toxicidad de este gas, o bien en forma de hipoclorito de sodio, que es una sustancia más estable y
menos tóxica, y de fácil manejo.
4.2.1.2
Sistema mecanizado
El sistema mecanizado que se propone instalar para el tratamiento del agua residual de Nueva
Ciudad Guerrero, es una planta compacta en donde realiza el proceso de cribado en un cárcamo
de entrada, de igual manera, en este cárcamo se realiza la regulación del caudal que ingresa a un
reactor biológico, donde se lleva a cabo mediante lodos biológicos la remoción de DBO. El
siguiente paso consiste en la sedimentación acelerada, que se logra mediante la adición de
catalizadores al agua residual. La sedimentación se lleva a cabo en una unidad especialmente
diseñada para ello, en la cual mediante un proceso hidrodinámico se separan los lodos que son
recirculados hacia el reactor biológico. Después de este paso, se lleva a cabo un filtrado en
unidades con camas que están formadas por materiales de distintos diámetros, en donde es
retenida la materia orgánica. Antes de ser descargada, al agua residual tratada se le agrega
hipoclorito de sodio mediante un dosificador.
El control del proceso se lleva a cabo mediante la calibración de parámetros físicos que permite
monitorear la calidad del agua, como son pH y turbidez. En caso de que el agua no tenga la
calidad deseada en el efluente, será recirculada hasta alcanzar el grado de tratamiento necesario.
Esto se realiza con un sistema de sensores y válvulas.
La ventaja de estos sistemas es que ocupan un área mucho menor que un sistema lagunar (en
total 500 m2) o un proceso convencional de lodos, ya que el proceso se lleva a cabo a una presión
constante, que se da mediante bombas, por lo que los costos energéticos para estos sistemas son
mayores que para el de una laguna de cualquier tipo.
El equipo es de fabricación Israelí y está certificado a nivel nacional e internacional por cumplir con
los estándares de calidad en su efluente de la USEPA y en México de las NOM-001,002,003SEMARNAT sobre calidad de agua.
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4.2.2
Obras complementarias
4.2.2.1
Caseta de vigilancia
Se recomienda la construcción de una caseta de control de acceso y vigilancia (opcional) que
cuenta con visibilidad hacia el exterior e interior de la planta de tratamiento, de tal modo que
puedan ser observadas las personas que ingresan y salen del sitio, figura 4.13. Para ello, la caseta
cuenta con dos ventanas, una puerta, baño y área de trabajo, de dimensiones 3.50 por 2.15 m2.
4.2.2.2
Almacén
Se debe contemplar la construcción de un cobertizo para el resguardo de herramienta, o bien de
insumos para el proceso de tratamiento.
La construcción de la techumbre del cobertizo será de perfiles estructurales, los muros de block y
tendrá las dimensiones necesarias para el resguardo de la maquinaria utilizada en la operación del
relleno y del equipo.
Figura 4.12
Planta de Caseta de Control y Vigilancia
Fuente: TAAF Consultoría Integral
4.2.2.3
Cerca Perimetral
Con el fin de proteger el sitio de personas ajenas, de animales, de fauna nociva y del depósito de
residuos de forma irregular, se colocará en todo el perímetro del predio una cerca de malla
ciclónica galvanizada con apertura de 55 x 55 mm de calibre 8, figura 4.14.
La cerca perimetral llevará postes galvanizados de 7.5 cm (3”) de diámetro de tipo Terminal (de 2.8
m de altura) y de tipo intermedio (de 2.50 m de altura), a cada 3 m de distancia. Arriba de la malla
ciclónica se colocarán 3 hiladas de alambre de púas para mayor protección a la obra; los postes
estarán anclados sobre el terreno natural mediante silletas de concreto simple.
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Figura 4.13
Vista frontal de la Cerca perimetral
Fuente: TAAF Consultoría Integral
4.2.2.4
Subestación
La subestación eléctrica deberá contemplarse pues el equipo de bombeo y los compresores del
sistema de aeración, en el caso de la laguna aerobia, se conectarán a la subestación.
4.3 Evaluación de alternativas
4.3.1
Costos de inversión
Los costos de inversión de las tres opciones de tratamiento incluyen obra civil y equipo. En la tabla
4.1, se muestran los costos de inversión para las tres alternativas en el sitio 1y en el anexo de
modelos de costos, se encuentran detallados los costos de inversión en los catálogos de
conceptos para cada alternativa. Los precios de los conceptos manejados en dichos catálogos
fueron tomados del Cotizador de Precios Unitarios, Noviembre de 2008. Cabe destacar que el
costo del sistema mecanizado es el mismo sin importar el terreno donde se construya, ya que se
cotiza junto con la obra civil que le acompaña, estando incluida la construcción de los cárcamos,
así como excavaciones para su construcción.
Tabla 4.1
Costos de inversión de las dos alternativas de tratamiento lagunar, ubicadas
en el predio 1
Laguna Aerobia
$ 7,294,329.02
Laguna Anaerobia
Sistema
Mecanizado
$ 14,322,816.79
$ 17,814,346.15
Fuente: TAAF Consultoría Integral
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Tabla 4.2
Costos de inversión de las dos alternativas de tratamiento lagunar, ubicadas
en el predio 2
Laguna Aerobia
$ 5,198,766.07
Laguna Anaerobia
Sistema
Mecanizado
$ 7,630,908.69
$ 17,814,346.15
Fuente: TAAF Consultoría Integral
4.3.2
Costos de operación
Los costos de operación fija para los sistemas lagunares incluyen a dos ayudantes, limpieza de
tanques y pintura a los elementos que así lo requieran, ver archivo adjunto. La operación variable
incluye un factor de deterioro del equipo de 2% por mantenimiento y un 6% del costo total de la
inversión. El costo de operación del sistema mecanizado está dado por el fabricante, ODIS
ASVERSA. En el modelo de costos adjunto, pueden observarse los costos acumulados de cada
opción de tratamiento. En la tabla siguiente se muestran los costos acumulados de operación al
año 2018 para cada sitio y sistema de tratamiento.
Tabla 4.3Costos acumulados al año 2018
Sitio 1
Sitio 2
Laguna Aerobia
Laguna Anaerobia
Sistema
Mecanizado
$
11,273,433.03
$
20,719,132.86
$
29,546,463.69
Laguna
Aerobia
Laguna
Anaerobia
Sistema
Mecanizado
$ 8,457,171.66
$ 11,693,965.27
$ 29,546,463.69
Fuente: TAAF Consultor{ia Integral
4.3.3
Disponibilidad del terreno
En cuanto al terreno que deberá adquirirse para llevar a cabo la construcción de una planta de
tratamiento de agua residual, esto será decidido por el organismo operador del municipio, es por
ello que no se ha costeado el valor del terreno en los catálogos de conceptos. Es por ello que las
alternativas de tratamiento se presentan con ubicaciones en los predios 1 y 2.
4
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5. Ampliación y rehabilitación de la red de alcantarillado
5.1 Situación actual
5.1.1
Revisión hidráulica
Como parte de los trabajos preliminares para conocer la situación actual de la red de alcantarillado,
se llevó a cabo un levantamiento de los puntos que se consideran críticos en cuanto a su
funcionamiento hidráulico; estos puntos fueron propuestos por las autoridades locales, dichos
puntos fueron objeto de una revisión hidráulica así como de sus condiciones físicas con el fin de
conocer con certeza las condiciones que guardan actualmente y la posibilidad de reemplazarlos
por haber sobrepasado su capacidad hidráulica.
Los puntos que fueron revisados son los que corresponden a los pozos de visita ubicados en las
atarjeas que confluyen hacia la Av. México, ubicados sobre las calles:







Blas de la Garza
José Escandón
Vicente Guerra
José Báez Benavides
José Florencio de Chapa
Resuárez
Jiménez
Y los tramos de los colectores comprendidos entre las calles Carranza y Hermanos Gutiérrez de
Lara:




Francisco Javier Osornio
Ramón de Ibarrola
Antonio García Cubas
Fortunato Dosal
Además del colector de la calle Ignacio López Bancalarí desde la calle González Garza hasta la
calle Hermanos Gutiérrez de Lara.
Durante el recorrido por los puntos mencionados, se observó que durante las obras de
encarpetamiento de las vialidades no se tuvo la precaución de levantar las tapas de los pozos de
visita para que no fueran selladas por la carpeta asfáltica. Una consecuencia de ello es la
imposibilidad de ubicar los pozos a simple vista o bien el tener que retirar parte de la carpeta
asfáltica para realizar el mantenimiento necesario o bien una inspección rutinaria. De igual manera,
pudo observarse que debido al escaso mantenimiento, la mayoría de las atarjeas se encuentran
azolvadas.
Otra problemática detectada es el asentamiento de la carpeta asfáltica en los tramos que
sobreyacen a algunas líneas de tubería. Esto se debe principalmente a que la realización de los
proyectos de ampliación existió escasa participación de la COMAPA, sobretodo en el rubro de
supervisión. Debido a ello no se tiene una referencia del grado de compactación, ni de la norma
utilizada para llevar a cabo el relleno de las zanjas, ni de la distribución de los rellenos y la tubería
en las zanjas.
Durante el levantamiento, se revisaron los puntos señalados en los planos Guerrero 01, 02, 03 y
04. Las características revisadas, fueron diámetros de tubería, material, profundidad de arrastre y
4
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Nueva Ciudad Guerrero, Tamaulipas.
aportaciones. Las condiciones de los pozos de visita, tapados o sellados imposibilitaron la
obtención de la información necesaria para la evaluación del funcionamiento hidráulico.
Figura 5.1
Pozo Azolvado en el cruce de la Av. Venustiano Carranza y la Calle Ramón de
Ibarrola
Calle
Ibarrola
Av. Carranza
Pozo de
Visita
Fuente: TAAF Consultoría Integral
Figura 5.2
Pozo azolvado en el cruce de la Av. Morelos y la calle Florencio Chapa
Av. Morelos
Calle.
Florencio
Chapa
Pozo
Visita
de
Fuente: TAAF Consultoría Integral
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Figura 5.3
Pozo con la tapa cubierta, en el cruce de Av. Tamaulipas y Calle Blas de la
Garza
Av.
Tamaulipas
Calle
Blas
de la Garza
Fuente: TAAF Consultoría Integral
5.2 Capacidad de las tuberías
Para estimar la capacidad hidráulica de las tuberías es necesario conocer el diámetro de ésta, el
material de que está hecha y la pendiente de arrastre que tiene, datos que fueron colectados
durante el recorrido en campo.
Con base en lo observado durante el trabajo de campo, se considera que los tramos prioritarios
son aquellos donde los diámetros son los más pequeños, y donde la única aportación de agua
residual es la que proviene de las viviendas, es decir que no existe una aportación de otro sector
de la red.
Para calcular la capacidad de las tuberías se seleccionaron las tuberías que tuvieran un tramo
localizado entre dos de los pozos de visita revisados. Dichos tramos se localizan al inicio de la red,
por lo que para la revisión se calculó el caudal proveniente de las viviendas. En los tramos
mencionados, la aportación proviene de 10 viviendas por cada lado de la vialidad. Es decir, cada
atarjea recibe agua residual de 20 tomas. Como se vio anteriormente, se tienen 2.77 habitantes por
cada conexión al alcantarillado. El caudal aportado es
𝑄𝑎𝑝 =
𝐷 ∗ 0.8 ∗ 𝑈𝑇 ∗ 𝑡𝑜𝑚𝑎𝑠
86,400
𝑄𝑎𝑝 =
360 ∗ 0.8 ∗ 2.67 ∗ 20
86,400
𝑄𝑎𝑝 = 0.178 [𝑙/𝑠]
El caudal mínimo es 0.09 [l/s] y el caudal máximo extraordinario 0.70 [l/s] 25.Como puede verse,
este caudal es menor a 1 [l/s]; para estos casos en el Manual de Datos Básicos26, se recomienda
utilizar como caudal de diseño 1.5 l/s, ya que los excusados de 16 litros generan dicha descarga.
Por lo que se comparará este caudal con el que pueden conducir las tuberías verificadas.
La capacidad de conducción se calcula mediante la ecuación de Manning:
25
26
La metodología utilizada para el cálculo de estos caudales es la mostrada en la sección 3.5
Manual de Datos Básicos. Subdirección General Técnica. Comisión Nacional del Agua, 2007.
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𝑄𝑡 =
𝑅2/3 𝑆 1/2
𝐴
𝑛
Donde:
Qt – Caudal conducido, [m 3/s]
n – Rugosidad de la tubería, depende del material. n=0.013 para el concreto, n=0.009 para el PVC.
A – Área de paso de la tubería, [m 2]
R – Radio hidráulico, [m]
S – Pendiente de la tubería, definida como el cociente de la diferencia de nivel entre los puntos
extremos dividida por la distancia entre ambos puntos.
𝑆=
∆ℎ
𝐿
Donde:
∆h – diferencia de nivel, [m]
L – longitud, [m]
Las tuberías se revisaron para dos tipos de funcionamiento, a tubo semilleno (con el nivel de agua
a mitad de tubo) y totalmente lleno. Los cálculos pueden verificarse en el archivo adjunto de Excel,
en la hoja, “capacidad de tuberías”. Los resultados se muestran en la Tabla 5.1
Tabla 5.1
Caudales conducidos por las atarjeas del sistema de alcantarillado,
funcionando parcialmente llenas.
Tramo
Diámetro
Inicio
Fin
[m]
Nivel de Arrastre
Inicial
[m]
Nivel de Arrastre
Final
[m]
Q
[l/s]
Pozo # 48
Pozo # 43
0.1524
100.04
98.14
8.59
Pozo # 49
Pozo # 42
0.1524
102.07
97.54
13.15
Pozo # 40
Pozo # 39
0.254
97.31
97.20
7.49
Pozo # 37
Pozo # 21
0.1524
100.19
97.69
9.78
Fuente: TAAF Consultoría Integral S.C.
Tabla 5.2
Caudales conducidos por las atarjeas del sistema de alcantarillado,
funcionando totalmente llenas.
Tramo
Diámetro
Inicio
Fin
[m]
Nivel de Arrastre
Inicial
[m]
Nivel de Arrastre
Final
[m]
Q
[l/s]
Pozo # 48
Pozo # 43
0.1524
100.04
98.14
17.18
Pozo # 49
Pozo # 42
0.1524
102.07
97.54
26.30
Pozo # 40
Pozo # 39
0.254
97.31
97.20
14.98
Pozo # 37
Pozo # 21
0.1524
100.19
97.69
19.56
Fuente: TAAF Consultoría Integral S.C.
Como se ve en la tabla anterior, la capacidad de las alcantarillas sobrepasa el aporte en los tramos
iníciales. Como un componente posterior de este estudio, se llevará a cabo un levantamiento a
detalle de la red de alcantarillado en los tramos que se considere requieren una modificación en su
trazo y en los colectores que descargan actualmente a los arroyos y al tanque Imhoff.
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Los niveles de arrastre fueron calculados con base en el levantamiento en campo, tomando como
nivel del brocal el nivel marcado en el plano topográfico proporcionado por la Comisión Municipal
de Agua Potable y Alcantarillado. Las longitudes fueron calculadas con base en las coordenadas
de los puntos tomadas con GPS.
5.3 Ampliación de la red
Actualmente, la cobertura de la red de alcantarillado es del 85% del total de las viviendas de la
localidad. Aunado a esto, el gobierno municipal está incentivando el desarrollo de otras áreas
susceptibles a ser urbanizadas y que en un futuro deberán conectarse a la red de alcantarillado. En
el plano “Ampliación”, se muestran las áreas que están en proceso de urbanización.
Para esa zona de desarrollo, se muestra el arreglo de alcantarillado que se muestra en el plano
“Ampliación”, con un cárcamo de rebombeo que mandará el agua hasta el pozo ubicado en el
cruce de las calles Juárez y México.
Para esta zona se propone instalar un sistema de atarjeas, de seis pulgadas de diámetro,
funcionando a gravedad, y en los tramos más desfavorables con pendiente mínima, 3.30
milésimas27. Con dicha pendiente y en la condición de flujo con mayor cantidad de pérdidas, es
decir trabajando a tubo lleno, se tiene un caudal conducido, calculado con la ecuación de Manning,
de 9.12 lps.
En esta zona el área de aportación comprende 15 manzanas. Para estimar el gasto de esta área
de aportación, se multiplica el caudal de agua residual obtenido en el apartado 5.2, 0.187 lps, por
la cantidad de manzanas. Entonces se tiene un caudal de 2.8 lps. Si se compara con el caudal que
puede conducir una tubería de seis pulgadas de diámetro y pendiente mínima, puede observarse
que el sistema de atarjeas podrá desalojar al caudal del área de aportación.
La profundidad a la que se colocarán las tuberías es de 2.50 m, en promedio, con base en lo
observado durante el diagnóstico del sistema de alcantarillado. Para el diámetro de 6 pulgadas,
será necesario excavar una zanja de 0.65 metros y se colocarán pozos de visita a cada 50 metros
de distancia uno de otro y en los cambios de dirección y pendientes, procurando que estas sean
los más parecidas a la pendiente del terreno. Se adjunta el catálogo de conceptos para realizar el
costeo de esta ampliación de la red de alcantarillado.
5.3.1
Costo de la Ampliación
En la tabla siguiente se muestra el costo aproximado de la ampliación de este sector de la red de
alcantarillado.
Tabla 5.3Costo de la ampliación de la red de alcantarillado
CONCEPTO
Preliminares
Excavación y rellenos
Tuberías y pozos de visita
Subtotal
Iva
Total
IMPORTE
$20,628.00
$163,448.56
$187,987.94
$372,064.50
$37,206.45
$409,270.95
Fuente: TAAF Consultoría Integral
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Normas de proyecto para obras de alcantarillado sanitario en localidades urbanas de la república
mexicana.
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5.4 Mantenimiento de la red
Como se observó durante la primera visita a Nueva Ciudad Guerrero, la red de alcantarillado
presenta tramos en los cuales los pozos de visita han sido azolvados. Para mejorar el
funcionamiento de la red, deberán ser limpiados aquellos pozos que se detectaron con problemas
de azolve.
También se recomienda que al realizar obras de encarpetamiento, se haga la nivelación de los
brocales de pozo, ya que se pudo observar que han sido cubiertos por el asfalto y esto imposibilita
en ocasiones encontrar los pozos de visita y por consiguiente llevar a cabo obras de limpieza en la
red.
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6. Reporte fotográfico del estado del sistema de alcantarillado
Pozo de visita ubicado en el cruce de la calle Blas de la Garza y Av. Tamaulipas
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Pozo de visita ubicado en el cruce de las calles Ramón de Ibarrola y Av. Carranza
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Pozo de visita ubicado en el cruce de la calle Mier y Terán y el Boulevard Hidalgo
Pozo de Visita en el cruce de la calle Florencio Chapa y la Av. Morelos.
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Estado de las tuberías en el pozo de visita del cruce de la calle Juárez y Av. México
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Pozo Ubicado en el cruce de la calle Jiménez y Av. Morelos
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Pozo ubicado en el cruce de la calle Antonio Zapata y Av. Madero
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Pozo de visita en el cruce de la calle Francisco Javier Osornio y la Av. Hnos. Gutiérrez de
Lara
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Pozo de visita en el cruce de la calle Morelos y Av. Tamaulipas
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7. Referencias

Comisión Nacional del Agua. Sistemas Alternativos de Tratamiento De Aguas Residuales y
Lodos. México, 1997

Comisión Nacional del Agua. Diseño de Lagunas. México, 1997

Cotizador de Precios Unitarios, Noviembre de 2008. NEODATA

Departamento del Distrito Federal, 1993.- Instituto de Ingeniería UNAM.- México, D.F.
“Comentarios, ayudas de diseño y ejemplos de las normas técnicas complementarias para
diseño y construcción de cimentaciones”.

Braja M. Das.- Ed. Pws-Kent.- USA.- 1990. “Principles of fundation Engineering.”.

Ed. Comisión Federal de Electricidad.- México, D. F.”Manual de diseño de obras civiles.Diseño por sismo”.

Juárez Badillo E. y Rico Rodríguez A.- México, D.F.- 1979. “Mecánica de suelos tomo I
yII.”.

Metcalf & Eddy. Wastewater treatment and reuse. USA, 1998.

NOM-001-SEMARNAT-1996

NOM-002-SEMARNAT-1997

NOM-003-SEMARNAT-1996

Peck B., Ralph.-Ed. Limusa.- Segunda edición.-México, D.F.-1990. “Ingeniería de
cimentaciones”.


Sociedad Mexicana de Mecánica de suelos, México; D.F.
(1989).- 2a. Impresión. “Manual de diseño de pilas y pilotes”.

Zeevaert W., Leonardo.- Ed. Krieger.- New York.- 1979. “Foundation Engineering Subsoil
Conditions”.

Roy Witclow, Editorial CECSA “ Fundamentos de Mecánica de suelos”
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