PROPUESTA PARA EL MEJORAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DE LA ESCUELA DE LOGISTÍCA DEL EJÉRCITO NACIONAL
ANGIE KATHERINE FONSECA CALLEJAS
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA SANITARIA ABRIL 2018
PROPUESTA PARA EL MEJORAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DE LA ESCUELA DE LOGISTÍCA DEL EJÉRCITO NACIONAL
ANGIE KATHERINE FONSECA CALLEJAS 20142181040
PROYECTO DE GRADO EN MODALIDAD DE PASANTÍA PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO SANITARIO
DIRECTOR INTERNO
YOLIMA AGUALIMPIA DUALIBY
DIRECTOR EXTERNO ERIKA TATIANA PULIDO TOVAR
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA SANITARIA MARZO 2018
“Las ideas expuestas en el presente trabajo son responsabilidad única de sus autores por lo tanto no involucra el concepto de la Universidad y el jurado calificador”
Agradecimientos y dedicatoria a:
A Dios, por haberme encamninado en esta maravillosa carrera, por la fortaleza y sabiduría que me otorgó para permitirme culminar esta meta.
A mis padres Anaís Callejas Ramírez y Orlando Fonseca Colmenares, por ser el cimiento principal en la construcción de mi vida profesional y sobretodo, y aún más importante los que con su perseverancia y ejemplo ayudaron a forjar en mí valores, bases de responsabilidad y deseos de ser
cada día una mejor persona. Gracias por apoyarme los tantos días que quise desistir, gracias porque siempre estuvieron alentándome. No solo son unos buenos padres, son ¡Los mejores padres!
A mi compañero de vida Carlos Mario Calderón por su paciencia, su constancia, su gran corazón y colaboración en este proceso de profesionalización.
A la Ingeniera Yolima Agualimpia Dualiby que como directora de esta pasantía, me ha orientado,
corregido y apoyado enormemente para que este trabajo saliera adelante.
A los profesionales del Ejército Nacional que colaboraron con la Investigación Ingeniera Erika
Tatiana Pulido Tovar y ST. Hernando Cortés Rodríguez, por la confianza, tiempo y dedicación.
TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ... 1
2. OBJETIVOS ... 2
2.1 General ... 2
2.2 Específicos ... 2
3. DESCRIPCION DEL PROBLEMA ... 3
4. MARCO REFERENCIAL ... 6
4.1 Marco teórico ... 6
4.1.1Tipos de plantas de tratamiento de agua potable: ... 6
4.1.2. Operaciones unitarias para el tratamiento del agua potable ... 7
4.2 Marco conceptual ... 15
4.3 Marco Histórico ... 17
4.3.1 Historia tratamiento de agua potable ... 17
4.3.2 Escuela de Logística del Ejército Nacional: ... 19
4.3. 3Planta de tratamiento de agua potable de la Escuela Logística del Ejército ... 20
4.4 Marco geográfico ... 20
4.5 Marco legal ... 22
5. METODOLOGÍA ... 24
6.1 Recopilación de la información ... 25
6.2 Descripción general de la planta de agua potable... 25
6.2.1 Captación ... 26
6.2.2Aducción ... 29
6.2.3 Sedimentación ... 29
6.2.4 Planta de tratamiento de agua potable compacta ... 31
6.3 Diagnostico técnico ... 35
6.3.1 Caracterización del afluente ... 37
6.3.2. IRCA ... 39
6.3.3 Eficiencia de remoción ... 42
6.3.4 Filtros ... 43
6.3.5 Procesos químicos ... 44
6.3.6 Desinfección ... 46
6.2.7 Diagnostico administrativo ... 47
6.2.8 Cálculos ... 49
6.4 Diseño de alternativas ... 53
7. CONCLUSIONES ... 56
8. RECOMENDACIONES ... 58
9. REFERENCIAS ... 60
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Extensión y tipo de suelo localidad de San Cristóbal ... 21
Tabla 2. Marco legal... 22
Tabla 3. Normas técnicas colombianas ... 23
Tabla 4. Metodología ... 24
Tabla 5. Resumen componentes ptap ... 36
Tabla 6. Análisis general ... 36
Tabla 7. Puntos de muestreo ... 37
Tabla 8. Ingreso a la planta ... 37
Tabla 9. Salida de la ptap ... 38
Tabla 10. Punto de muestreo cesim ... 39
Tabla 11. Resultados IRCA ... 40
Tabla 12. Proyección de la población ... 49
Tabla 13. Cálculos generales ... 50
Tabla 14. Caudales ptap ... 51
Tabla 15. Cumplimiento canaleta parshall ... 51
Tabla 16. Parámetros de diseño sedimentador ... 52
Tabla 17. Datos iniciales del proyecto... 64
Tabla 18. Cobertura y población servida ... 64
Tabla 19. Dimensiones Canaleta Parshall ... 72
Tabla 21. Parámetros ras ... 72
Tabla 22. Cálculo canaleta parshall ... 73
Tabla 23. Cálculos sedimentador ... 75
Tabla 24. Lechos Filtrantes seleccionados ... 77
Tabla 25. Resultados prueba de filtros- COLOR ... 78
Tabla 26. Resultados prueba de filtros turbiedad ... 78
INDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1. Floculador horizontal ... 3
Ilustración 2. Canaleta parshall ... 3
Ilustración 3. PTAP Compacta ... 4
Ilustración 4. Filtros percoladores ... 4
Ilustración 5. Espectro de filtración ... 10
Ilustración 6. Instalación válvula bypass ... 20
Ilustración 7. Instalación planta compacta ... 20
Ilustración 8. Localización geográfica San Cristóbal ... 21
Ilustración 9. Ubicación de la PTAP ... 25
Ilustración 10. Vista en planta ptap ... 26
Ilustración 11. Rejilla o ventana de captación ... 27
Ilustración 12. Bocatoma 1. Batallón polvorines ... 28
Ilustración 13. Batallón polvorines ... 28
Ilustración 14. Tanque sedimentador ... 29
Ilustración 15. Vista en planta sedimentador ... 30
Ilustración 16. Planta de tratamiento de agua potable compacta ... 31
Ilustración 17. Filtros discontinuos ... 32
Ilustración 18. Módulo ultravioleta ... 33
Ilustración 19. Panel de control ptap portatil ... 34
Ilustración 22. Contaminación por residuos sólidos. ... 42
RESUMEN
Este proyecto pretende el mejoramiento de la planta de tratamiento de agua potable - PTAP de la
Escuela de logística del Ejército Nacional, a partir del análisis de la información obtenida de inspecciones técnicas y operativas a la PTAP permitiendo identificar las necesidades y prioridades de la planta potabilizadora.
Actualmente la Escuela Logística cuenta con una planta de tratamiento de agua portátil, este sistema tiene capacidad de 20 m3/s y atiende aproximadamente 1100 personas, ésta presenta una operación favorable, pero presenta falencias en el cumplimiento con la legislación ambiental colombiana.
A partir de esto se propondrá un diseño de alternativas de mejoramiento de las operaciones y
procesos unitarios de tal manera que garanticen un adecuado funcionamiento del sistema atendiendo los criterios y parámetros contemplados en la normatividad vigente, con el cual se
pretenderá no solo mejorar la calidad de vida de la población de la escuela, si no también evitar gastos innecesarios en cuanto a operación y mantenimiento de la planta y así mismo evitar posibles multas o sanciones por incumplimientos frente a la normativa, haciendo un buen uso del recurso
consiguiendo un sistema de agua potable que perdure en el tiempo y tenga la capacidad de abastecer los usuarios con un agua potable de alta calidad.
ABSTRACT
This project aims to improve the potable water treatment plant - PTAP of the National Army Logistics School, from the analysis of the information obtained from technical and operational inspections to the PTAP allowing to identify the needs and priorities of the water treatment plant. Currently the Logistics School has a portable water treatment plant, this system has a capacity of 20 m3/s and serves approximately 1100 people, this one has a favorable operation, but it has shortcomings in compliance with Colombian environmental legislation. From this we will propose a design of alternatives to improve the operations and unit processes in such a way that they guarantee an adequate functioning of the system, taking into account the criteria and parameters contemplated in the current regulations, which will aim to not only improve the quality of life of the population of the school, if not also avoid unnecessary expenses in terms of operation and maintenance of the plant and likewise avoid possible fines or penalties for non-compliance with the regulations, making good use of the resource by getting a potable water system that lasts over time and has the ability to supply users with high quality drinking water.
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1. INTRODUCCIÓN
El siguiente proyecto propone el diseño de una serie alternativas para mejorar la calidad de vida de la población de la Escuela de Logística a través del mejoramiento de su planta de
tratamiento de agua potable (PTAP), ya que según la recopilación de información realizada, el índice de riesgo por la calidad de agua (IRCA) es en promedio ALTO, debido a esto surge
la necesidad de mejorar los procesos técnicos y operativos para entregar un suministro de agua potable que cumpla con los estándares de calidad establecidos en la normatividad sanitaria vigente.
Este documento describe y evalúa cada uno de los componentes del sistema de potabilización, adicionalmente parte de análisis fisicoquímicos de las fuentes de captación,
punto final de la planta de tratamiento y red suministro, permitiendo identificar falencias y así proponer acciones y/o alternativas ingenieriles destinadas al mejoramiento de la planta. Según la evaluación y diagnóstico previo se identificaron los procesos unitarios de la planta
de tratamiento para agua potable (PTAP), identificando las falencias que presentaban durante el tratamiento, encontrando como puntos a enfocar el mejoramiento a: Granulometría de los
lechos filtrantes, coagulante utilizado y cantidad suministrada, inconsistencias en la dosificación de cloro añadido, la calidad del agua a lo largo de la red de distribución se ve alterada presuntamente debido al material y edad de la red y falta de implementos de
laboratorio que permitan una verificación diaria de parámetros criterio.
Se espera finalmente Escuela Logística del Ejército Nacional adopte lo estipulado en este
2
2. OBJETIVOS 2.1 General
Realizar una evaluación técnica y operativa a la planta de tratamiento de agua potable (PTAP)
de la Escuela logística del Ejército Nacional para el posterior diseño de alternativas destinadas al mejoramiento de la planta.
2.2 Específicos
Efectuar una inspección general a todas las estructuras y componentes del sistema de
potabilización con el fin de hacer la descripción de cada uno de los procesos
determinando falencias y prioridades del tratamiento.
Elaborar el Manual de operación y mantenimiento de la Planta de agua potable de la
Escuela Logística del Ejército.
Plantear alternativas para el mejoramiento de la planta potabilizadora que permitan
superar las falencias encontradas y contribuyan en la entrega de agua apta para
3
3. DESCRIPCION DEL PROBLEMA
La Escuela Logística del Ejército se encuentra localizada en el sur oriente de la ciudad de Bogotá, en la localidad de San Cristóbal, UPZ 32, el sistema de acueducto de esta Institución
militar funciona desde 1966, dentro del sistema se encontraba un sistema de tratamiento conformado por bocatoma, canaleta parshall, sedimentador rectangular, floculador hidráulico
horizontal y acometida.
ILUSTRACIÓN 1.FLOCULADOR HORIZONTAL ILUSTRACIÓN 2.CANALETA PARSHALL
Estos procesos se vieron interrumpidos por continuas fallas en el año 2005, a partir de esto
el Ejército Nacional decide abrir un proceso de licitación para la renovación de la planta de tratamiento; Para esta contratación no existieron estudios de pre factibilidad y factibilidad
debido al escaso rubro presupuestal con el que se contaba, finalmente para el año 2006 se hizo una renovación al sistema mediante la instalación de una planta de tratamiento de agua potable compacta conformada por: módulo ultravioleta, tanque de cloración ,tanque de
coagulación, tanque de floculación y 4 módulos de filtros percoladores. En la actualidad la planta se encuentra ubicada en una de las zonas altas del predio de la escuela lo que permite
4 para un área total de ocupación de 1000 m2, la entrada de agua se hace a través de una tubería de diámetro de 3 pulgadas, la cual proviene de una fuente del Río Fucha y de una quebrada superficial.
ILUSTRACIÓN 3.PTAPCOMPACTA I
LUSTRACIÓN 4.FILTROS PERCOLADORES
La planta de agua potable se encuentra en funcionamiento y hasta el momento ha prestado el servicio con algunos contratiempos en temporada de lluvia debido a que el caudal que ingresa
sobrepasa al caudal de diseño de la planta y el sistema colpsa, adicionalmente el histórico desde su instalación ha mostrado incumplimiento con los parámetros de turbiedad y fosfatos
de acuerdo a los valores máximos permisibles establecidos en la resolución 2115 del 2007, para la a cobertura del servicio no existe un manejo adecuado y racional del líquido debido a
que el consumo no es regulado y existen perdidas por infiltración en toda la red detectadas mediante un Geófono HL – 5000 HYDROLUX SEBA KMT (estudio realizado en enero del 2018 por la Secretaria Distrital de Salud) aproximadamente del 28 % causadas por la edad y
material de las tuberías que adicionalmente no cumplen con la NTC 3664, el mantenimiento y controles internos no se hacen bajo un protocolo de operación por ende no hay garantía de
5 en la normatividad. Es por ello que se hace evidente solucionar el problema del suministro
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4. MARCO REFERENCIAL
4.1 Marco teórico
4.1.1Tipos de plantas de tratamiento de agua potable: 4. 1.1.1 Convencionales:
Es un sistema de tratamiento integrado que incluye todos los procesos para la obtención de agua potable, como los son: coagulación, mezcla rápida, floculación, sedimentación, clarificación, filtrado y desinfección. Dependiendo de las características del agua podemos
obtener un sistema de filtración simple o doble el cual es recomendable cuando el agua tiene alto color o contenidos altos de hierro y manganeso. Cada planta se debe diseñar de acuerdo
al análisis de agua y trazabilidad y se debe hacer con sistema modular que incorpore las etapas del tratamiento. Estas debe tener su tanque en acero o fibra de vidrio y contener lechos filtrantes para la grava, arena, antracita, carbón activado y/o resinas especializadas. Si el agua
tiene alto contenido de hierro se requiere un tratamiento de oxidación previo hecho mediante torres de aireación o pre-cloración. (Bautista, 2017)
4.1.1.2 Compactas:
La planta modular es un sistema integrado de tratamientos en varias etapas que incluye todos los procesos requeridos para obtener agua potable. Ocupan poco espacio y se pueden ampliar
fácilmente añadiendo módulos de clarificación y de filtración. Adecuadas para: aguas de pozo profundo con alto contenido de color, hierro y manganeso; y muy eficientes con aguas
7 incorpora procesos de preaireación y oxidación, arenas especiales para eliminar hierro y
manganeso o posttratamiento con carbón activado cuando hay elementos orgánicos.
4.1.2. Operaciones unitarias para el tratamiento del agua potable 4.1.2.1 Coagulación
Los procesos que se llevan a cabo en esta etapa del tratamiento del agua potable son la
dosificación y la mezcla rápida. Una vez adicionados los coagulantes y auxiliares de la coagulación deben dispersarse rápida y homogéneamente en el cuerpo de agua, para lo cual deben emplearse las unidades de mezcla rápida.
Estos equipos pueden ser hidráulicos o mecánicos. Entre las unidades hidráulicas de mezcla rápida que pueden usarse se encuentran el resalto hidráulico, los vertederos, los mezcladores
estáticos y los difusores; entre las unidades mecánicas de mezcla rápida que pueden emplearse se encuentran los mezcladores mecánicos. Para los niveles de complejidad de sistema bajo y medio, no ser recomienda el empleo de mezcladores mecánicos sino
hidráulicos. (Ministero de vivienda, 2015)
4.1.2.2 Floculación
Clasificación de los procesos
En el proceso de floculación pueden emplearse los floculadores hidráulicos, mecánicos o
hidromecánicos.
Floculadores hidráulicos: Los floculadores hidráulicos utilizan el cambio de dirección de
8 líquido adquiere en su tránsito por un conducto. Entre los floculadores hidráulicos que
pueden ser implementados están los de: a. Flujo horizontal.
b. Flujo vertical.
c. El floculador Alabama. d. Flujo helicoidal.
e. El floculador de lechos porosos.
B. Floculadores mecánicos: Los floculadores mecánicos son aquellos que requieren de un equipo electromecánico para mover un agitador de paletas o álabes. En el nivel de
complejidad del sistema Bajo, se deben evitar en lo posible este tipo de floculadores. Clasificados como floculadores mecánicos están:
Giratorios, en donde la agitación se produce por el giro de paletas alrededor de un eje horizontal o vertical.
De turbina, en donde la agitación se produce mediante grupos de álabes o turbinas dispuestos
a lo largo de un eje horizontal que se instalan en tanques alargados y pueden comunicar un movimiento de rotación a la masa de agua a diferentes velocidades.
Reciprocantes, en donde la agitación se produce por desplazamiento vertical hacia arriba y abajo de unas parrillas dentro del agua.
C. Floculadores hidromecánicos: Los floculadores hidromecánicos utilizan la energía
hidráulica a la entrada del floculador para mover una turbina de impulso similar a la rueda o turbina Pelton la cual puede girar con baja cabeza hidráulica. Esta rueda trasmite su
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4.1.2.3 Sedimentación
Clasificación de los procesos: El proceso de sedimentación debe realizarse siempre que se tiene que producir coagulación de barrido o por adsorción, para poder remover la turbiedad. En otros casos es opcional de acuerdo con los ensayos de laboratorio o planta piloto. La
unidad de sedimentación deben constar de:
a) zona de entrada, b) zona de sedimentación, c) zona de salida y d) zona de
recolección de lodos.
Los sedimentadores que pueden emplearse son el de flujo horizontal y flujo vertical.
También puede realizarse la sedimentación en unidades con manto de lodos, los que a su vez
se dividen en sedimentadores de manto de lodos de suspensión hidráulica y sedimentadores de manto de lodos de suspensión mecánica. Puede además emplearse los sedimentadores de
alta tasa. Para los niveles de complejidad de sistema bajo y medio se acepta el empleo del sedimentador de flujo horizontal o de alta tasa. En estos niveles no se aceptan en ningún caso los sedimentadores de manto de lodos, de suspensión mecánica o hidráulica.
Número de unidades de sedimentación: Independientemente del nivel de complejidad del sistema, todos los sistemas de decantación deben tener por lo menos 2 unidades en servicio
así sea en la primera etapa.
Dispositivo de recolección del agua sedimentada: El agua sedimentada puede recolectarse mediante un sistema de tubos perforados sumergidos, canaletas o vertederos de rebose,
organizados de modo que garanticen un caudal uniforme a lo largo de estos. La proporción de desborde del flujo sobre el vertedero debe ser de 6 a 12 m3/h por metro lineal. Los valores
10 libre de la canaleta. No deben emplearse canaletas lisas, todas deben ser dentadas o con
orificio.
Acceso a la unidad: Todos los sistemas de sedimentación deben tener escaleras permanentes o escalones en las paredes interiores sobre el nivel del agua, con el fin de tener acceso al
fondo de la unidad. Por razones de seguridad deben incluirse barandas perimetrales en todas las zonas de paso.
4.1.2.4 Filtración
Fuente: RAS 2000. Titulo C. (Ministero de vivienda, 2015)
ILUSTRACIÓN 5.ESPECTRO DE FILTRACIÓN
El cuadro expuesto presenta el espectro de la filtración utilizado hoy en día en las plantas de tratamiento de agua para consumo humano, en donde se indican el tamaño relativo de las
11 función del tamaño de los espacios por donde el agua transporta las partículas que van a ser
retenidas o separadas, los cuales van disminuyendo desde los intersticios de un medio filtrante granular convencional, hasta los poros de una membrana filtrante de ósmosis inversa. Las medidas se dan en micras y en unidades Angstrom.
Clasificación de los procesos: En el proceso convencional la filtración puede ser rápida o
lenta. La filtración rápida se divide en filtración ascendente o descendente y puede filtrarse por gravedad o por presión. El lavado del medio filtrante puede ser intermitente o continuo. También puede emplearse la filtración lenta sola o con diversas etapas de prefiltración. El
medio filtrante granular convencional puede estar constituido por arena, antracita, arena de alta densidad, granate, ilmenita o carbono activado granular, generalmente dispuesto sobre
un lecho de grava En caso de emplear algún equipo o procedimiento de filtración distinto a los mencionados en este título, se debe soportar frente al interventor y la persona prestadora la eficiencia y efectividad de dicho proceso, ya sea por resultados obtenidos a nivel
internacional o nacional, por investigaciones reconocidas internacionalmente, por trabajos de laboratorio y/o planta piloto.
Sistemas de control del flujo: A continuación se establecen los principales métodos que pueden emplearse para controlar la tasa de filtración.
1. Filtración de tasa constante: Es el tipo de control tradicional de los filtros rápidos
convencionales. Debe emplearse un controlador variable que mantenga una pérdida de carga total constante al abrirse gradualmente la válvula, a medida que el lecho se colmata. Requiere
12 2. Filtración con afluente igualmente distribuido y nivel variable El caudal debe
distribuirse por igual mediante un orificio o vertedero de entrada sobre cada filtro. El vertedero de control debe quedar en un nivel superior al nivel máximo en el filtro. La unidad debe ser bastante profunda para permitir una variación del nivel de por lo menos 2.0 m.
Debe introducirse un sistema de disipación de energía a la entrada del flujo para no disturbar el medio filtrante. No requiere medida de la pérdida de carga.
3. Pérdida de carga variable, nivel variable, tasa declinante con vertedero de Control. El afluente debe entrar al filtro por debajo del nivel de la canaleta de lavado. Debe contar con un vertedero de control, un orificio o una válvula que evite el vaciado del filtro al comienzo
de las carreras. No requiere medida de la pérdida de carga.
4.1.2.5 Desinfección
Es obligatorio en todos los niveles de complejidad del sistema, desinfectar el agua sin importar el tipo de tratamiento previo que se haya realizado para su potabilización, y aun en
ausencia de éste si se cumplen los requisitos del literal. Entre los procesos de desinfección que pueden realizarse está primordialmente la cloración, incluidos sus derivados el dióxido
de cloro, los hipocloritos y procedimientos como el de la cloraminación. Como desinfectantes complementarios se tienen el ozono y los rayos ultravioleta. Estos procesos se describen con más detalle en este capítulo. Para la desinfección por cloración, deben emplearse tanques de
contacto en los niveles de complejidad de sistema medio alto y alto; en los otros niveles es opcional. El tanque debe proporcionar el tiempo necesario que garantice la desinfección del
13 dan son aplicables a los cuatro niveles de complejidad del sistema, a no ser que se especifique
lo contrario.
1-Cloración: La desinfección con cloro gaseoso o mediante sales de cloro conocidas como hipocloritos sigue siendo la mejor garantía de un agua microbiológicamente apta para el
consumo humano debido a su relativamente bajo costo, pero principalmente por su efecto germicida residual. La cloración puede ser empleada en los siguientes casos:
a. Desinfección de las aguas. b. Control de olores y sabores
c. Prevención del crecimiento de algas y microorganismos.
d. Desinfección preventiva buscando el efecto residual del cloro en el agua.
2- Ozonización: El mecanismo de desinfección del ozono (O3), un gas alótropo del oxígeno,
es su alto poder oxidante que lo convierte en un eficiente destructor de bacterias y la evidencia de su efectividad para atacar virus, quistes y hongos. Debido a su baja capacidad residual germicida, se recomienda que después de la ozonización se haga una desinfección secundaria
inmediata con cloro, lo cual permitirá una elevada reducción en la formación de THM. 3- Rayos ultravioleta: Se recomienda la radiación ultravioleta cuando el contenido de materia
orgánica y la turbiedad del agua son muy bajos. La desinfección por radiación ultravioleta se ha venido utilizando ampliamente en los sistemas de abastecimiento de agua de pequeños establecimientos como hospitales, industrias de alimentos y bebidas y hoteles. Recientemente
se ha incrementado su uso como desinfectante de pequeños y medianos sistemas de potabilización que tratan caudales hasta 300.000 m3/día. No producen subproductos de la
desinfección pero no otorgan ningún residual desinfectante al agua tratada.
14 eliminando esporas, quistes y virus. El menor potencial de oxidación y menor reactividad del
yodo, hace que sea más estable y genere menos THMs Totales que los otros desinfectantes. Se pueden utilizar soluciones desde 1 hasta 8 mg/L, con tiempos de contacto de 30 minutos. Se debe tener en cuenta que a concentraciones mayores de 1 mg/L produce un sabor
medicinal en el agua. Para desinfectar el agua se puede utilizar yodo al 7% adicionando dos gotas por litro de agua a desinfectar. Concentraciones mayores a. una dosis de 0.5 mg/L
produce la inactivación del 99.99% (Log 4) de E. Coli en 1 minuto. El yodo se ha utilizado como tratamiento de desinfección del agua en volúmenes pequeños y para casos de emergencia en periodos cortos de aplicación. En el país su utilización en forma continua y
permanente en sistemas municipales de tratamiento de agua para consumo humano, está restringido por las autoridades sanitarias únicamente como medida excepcional para atender
eventualmente situaciones de emergencia y por corto tiempo para la eliminación de bacterias, en menor grado parásitos y por último virus. La razón específica es que el yodo, por razones médicas, se viene aplicando a la sal de cocina en una dosis controlada por el Instituto
Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos – INVIMA como práctica para evitar el bocio o hipotiroidismo. Una sobredosis puede causar el efecto contrario.
5-Plata coloidal: Solamente se recomienda su uso en filtros domésticos. En caso de emplear otro producto químico distinto a los aquí mencionados para la desinfección, debe solicitarse autorización al Ministerio de Salud y Protección Social para su aplicación. Además se debe
probar su eficiencia, ya sea por resultados obtenidos a nivel internacional o nacional, por investigaciones, trabajos a nivel laboratorio y/o planta piloto donde se demuestre su
efectividad.
15 En la selección del desinfectante deben satisfacerse los siguientes criterios:
1. Debe destruir o inactivar, dentro de un tiempo dado, las clases y número de microorganismos patógenos que pueden estar presentes en el agua que se va a desinfectar. 2-El análisis para determinar la concentración de desinfectante en el agua debe ser exacto
sencillo, rápido y apropiado para hacerlo tanto en el terreno como en el laboratorio.
3. El desinfectante debe ser confiable para usarse dentro del rango de condiciones que
pueden encontrarse en el abastecimiento de agua.
4. Debe poder mantener una concentración residual adecuada en el sistema de distribución de agua para evitar la recontaminación o que los microorganismos se reproduzcan.
5. De ser posible no debe introducir ni producir sustancias tóxicas, o en caso contrario éstas deben mantenerse bajo los valores guía o los exigidos
6. Debe poder medirse la concentración del desinfectante en el agua con rapidez y facilidad. 7. El desinfectante debe ser razonablemente seguro y conveniente de manejar y aplicar en las situaciones en que se requiera su uso.
8. El personal debe estar calificado para manejar el agente desinfectante o si se requiere debe tenerse en cuenta la capacitación que debe suministrarse al personal.
9. El costo del equipo, su instalación, operación, mantenimiento y reparación, así como la adquisición y el manejo de los materiales requeridos para sustentar permanentemente una dosificación eficaz, debe ser razonable.
10. No dejar olor, sabor o color en el agua.
4.2 Marco conceptual
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Agua Bruta: Agua que no ha recibido tratamiento de ningún tipo o agua que entra en una planta para su tratamiento.
Agua Potable: es el agua que puede ser consumida por personas y animales sin riesgo de contraer enfermedades.
Análisis físico-químico del agua: Pruebas de laboratorio que se efectúan a una muestra para determinar sus características físicas, químicas o ambas. (RAS, 2000)
Bocatoma: las bocatomas son estructuras hidráulicas construidas sobre un rio o canal con el objeto de captar o extraer parte de la totalidad del caudal de la corriente principal.
Calidad del agua: Conjunto de características organolépticas, físicas, químicas y microbiológicas propias del agua. (RAS, 2000)
Captación: Recolección y almacenamiento de agua proveniente de diferentes fuentes para su uso benéfico.
Coagulación: Proceso de desestabilización química de las partículas coloidales que se producen al neutralizar las fuerzas que los mantienen separados, por medio de la adición de
los coagulantes químicos y la aplicación de la energía de mezclado.
Conducción: Conjunto integrado por tuberías y dispositivos de control que permiten el transporte del agua, en condiciones adecuadas de calidad, cantidad y presión desde la fuente de abastecimiento hasta su destino.
Cloración: Aplicación de cloro al agua, generalmente para desinfectar o para oxidar compuestos indeseables. (RAS, 2000)
Cloro residual: Concentración de cloro existente en cualquier punto del sistema de abastecimiento de agua, después de un tiempo de contacto determinado. (RAS, 2000)
Desinfección: Destrucción de los microorganismos patógenos.
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Filtración: Mecanismo de tamizado o micro-cribado por acción conjunta de aspectos físicos, químicos y hasta biológicos.
Floculación: Es el proceso que sigue a la coagulación, que consiste en la agitación de la masa coagulada que sirve para permitir el crecimiento y aglomeración de los flóculos recién
forados con la finalidad de aumentar el tamaño y peso necesarios para sedimentar con facilidad.
Planta de Tratamiento de Agua Potable (PTAP): Se denomina estación de tratamiento de agua potable (ETAP) al conjunto de estructuras en las que se trata el agua de manera que se vuelva apta para el consumo humano.
Parámetros de diseño: Criterios preestablecidos con los que se diseñan y construyen cada uno de los equipos de la planta de tratamiento. (RAS, 2000)
Red de distribución: Conjunto de tuberías, accesorios y estructuras que conducen el agua desde el tanque de almacenamiento o planta de tratamiento hasta los puntos de consumo. (RAS, 2000).
Sedimentación: Proceso natural por el cual las partículas más pesadas que el agua, que se encuentran en suspensión, son removidas por la acción de la gravedad.
Valor admisible: Valor establecido para la concentración de un componente o sustancia, que garantiza que el agua de consumo humano no representa riesgo para la salud del consumidor. (RAS, 2000)
4.3 Marco Histórico
4.3.1 Historia tratamiento de agua potable
18 y distribución del agua. Este transporte se realizaba mediante canales sencillos, excavados
en la arena o las rocas y más tarde se comenzarían a utilizar tubos huecos. Por ejemplo, en Egipto se utilizan árboles huecos de palmera mientras en China y Japón utilizan troncos de bambú y más tarde, se comenzó a utilizar cerámico, madera y metal. En Persia la gente
buscaba recursos subterráneos. El agua pasaba por los agujeros de las rocas a los pozos. Alrededor del año 3000 a.C., la ciudad de Mohenjo-Daro (Pakistán) utilizaba instalaciones y
necesitaba un suministro de agua muy grande. En esta ciudad existían servicios de baño público, instalaciones de agua caliente y baños. En la antigua Grecia el agua de escorrentía, agua de pozos y agua de lluvia eran utilizadas en épocas muy tempranas. (Bautista, 2017)
Debido al crecimiento de la población se vieron obligados al almacenamiento y distribución (mediante la construcción de una red de distribución) del agua. El agua utilizada se retiraba
mediante sistemas de aguas residuales, a la vez que el agua de lluvia. Los griegos fueron de los primeros en tener interés en la calidad del agua. Ellos utilizaban embalses de aireación para la purificación del agua. Los romanos fueron los mayores arquitectos en construcciones
de redes de distribución de agua que ha existido a lo largo de la historia. Ellos utilizaban recursos de agua subterránea, ríos y agua de escorrentía para su aprovisionamiento. Los
romanos construyan presas para el almacenamiento y retención artificial del agua. El sistema de tratamiento por aireación se utilizaba como método de purificación. El agua de mejor calidad y por lo tanto más popular era el agua proveniente de las montañas.
Los acueductos son los sistemas utilizados para el transporte del agua. A través de los acueductos el agua fluye por miles de millas. Los sistemas de tuberías en las ciudades utilizan
19 de tratamiento del agua. Durante la edad media se manifestaron gran cantidad de problemas
de higiene en el agua y los sistemas de distribución de plomo, porque los residuos y excrementos se vertían directamente a las aguas. La gente que bebía estas aguas enfermaba y moría. Para evitarlo se utilizaba agua existente fuera de las ciudades no afectada por la
contaminación. Esta agua se llevaba a la ciudad mediante los llamados portadores.
El primer sistema de suministro de agua potable a una ciudad completa fue construido en
Paisley, Escocia, alrededor del año 1804 por John Gibb. En tres años se comenzó a transportar agua filtrada a la ciudad de Glasgow. En 1806 Paris empieza a funcionar la mayor planta de tratamiento de agua. El agua sedimenta durante 12 horas antes de su filtración. Los
filtros consisten en arena, carbón y su capacidad es de seis horas. En 1827 el inglés James Simplón construye un filtro de arena para la purificación del agua potable. Hoy en día todavía
se considera el primer sistema efectivo utilizado con fines de salud pública.
4.3.2 Escuela de Logística del Ejército Nacional:
Fue creada como Escuela de Apoyo de Servicios para el Combate mediante la Disposición No. 013 de fecha 21 de diciembre 1966 del Comando del Ejército, la cual fue aprobada
posteriormente mediante la Resolución No. 08311 de fecha 30 de diciembre de 1966 del Ministro de Defensa Nacional con base al Artículo 33 del Decreto1707 de 1960, su activación se produjo el 02 de enero de 1967, Posteriormente mediante Resolución No 0019 del 01 de
octubre de 1983 se denominó con el nombre que aún conserva hoy de ESCUELA DE LOGÍSTICA, disposición 015, actualmente cuenta con un régimen especial en conformidad
20
4.3.3Planta de tratamiento de agua potable de la Escuela Logística del Ejército
La planta de tratamiento de agua potable actual está en funcionamiento desde el 2016, fue adquirida a la empresa N&F por valor $143.000.000 de pesos colombianos, la planta es de
tipo compacto cuenta con módulos de coagulación, floculación, desinfección, unidades ultravioleta y 4 filtros percoladores. El mantenimiento anual tiene un rubro asignado por la
unidad centralizadora CENAC Usaquén de 20.400.000 pesos colombianos. La instalación fue realizada por el operario que actualmente maneja los procesos de la misma y en colaboración con los soldados que prestaban servicio en esa temporada.
ILUSTRACIÓN 6.INSTALACIÓN VÁLVULA BYPASS ILUSTRACIÓN 7. INSTALACIÓN PLANTA COMPACTA
4.4 Marco geográfico
La localidad de San Cristóbal se ubica al sur oriente de la ciudad, limita al norte con la
localidad de Santa Fe; al sur con la localidad de Usme; al oriente con el municipio de Ubaque y al occidente con las localidades de Rafael Uribe Uribe y Antonio Nariño. Como figura en
21 están clasificadas como suelo urbano y 3.262 ha. Han sido definidas como suelo rural, cifra
que equivale al 66,4% del total de la superficie de la localidad. (Orozco, 2009) Tabla 1. Extensión y tipo de suelo localidad de San Cristóbal
Localidad Área
total
(ha)
Área urbana Área rural
Suelo
urbana
Áreas
protegidas
Total Suelo
rural
Áreas
protegidas
Total
San
Cristóbal
4910 1442 206 1648 - 3262 3262
Fuente: SDP, Decreto 190 del 2004, Bogotá D. C.
Fuente: SDP, Decreto 190 del 2004, Bogotá D. C
ILUSTRACIÓN 8.LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA SAN CRISTÓBAL
La localidad de San Cristóbal está localizada en la cordillera Oriental de los Andes colombianos, sobre un altiplano de 2.600 metros sobre el nivel del mar (msnm), rodeado por cadenas montañosas que superan los 3.500 msnm; la localidad se extiende sobre las montañas
22 nacen un gran número de quebradas y existen bosques nativos y montunos.3 2.3 Localidad
de San Cristóbal en el plan de ordenamiento Territorial POT La localidad se encuentra irrigada por los ríos San Cristóbal y Tunjuelo. Entre las principales quebradas se destacan San Blas y Rama que irrigan al río San Cristóbal y otras como Chiguaza Alta.
4.5 Marco legal
Tabla 2. Marco legal
NORMA/LEY FECHA DE EXPEDICIÓN ESTABLECE
Resolución 151 de la
Comisión de Regulación de Agua
Potable 2011
Enero 23 del 2011
Regulación integral de los
servicios públicos de Acueducto,
Alcantarillado y Aseo
Ley 689 del 2011- Congreso
de la República de Colombia.
Agosto del 2011
Por la cual se modifica
parcialmente la Ley 142 de 1994.
Resolución 151 de la
Comisión de Regulación de Agua
Potable 2011
Enero 23 del 2011
Regulación integral de los
servicios públicos de Acueducto,
Alcantarillado y Aseo
Decreto 302 del Ministerio de
Desarrollo Económico y su
Decreto Modificatorio 229 de
2000.
Febrero 25 2000
Por el cual se reglamenta la
Ley 142 de 1994, en materia de
prestación de los servicios
públicos domiciliarios de
acueducto y alcantarillado.
Ley 09 –Congreso de la
República de Colombia
Enero 24 de 1979 Código Sanitario
Resolución 2115 del 2007.
Ministerio de la protección social
Junio 22 de 2007
Por medio de la cual se
23 ministerio de ambiente, vivienda
y desarrollo territorial
instrumentos básicos y
frecuencias del sistema de control
y vigilancia para la calidad del
agua para consumo humano
Resolución 0330 del 2017.
Ministerio de vivienda, ciudad y
territorio.
Junio 08 de 2017
Por la cual se adopta el
reglamento técnico para el sector
de agua potable y saneamiento
básico RAS
Decreto 1575 de 2007 Mayo 09 del 2007
Por el cual se establece el
Sistema para la Protección y
Control de la Calidad del Agua
para Consumo Humano.
Tabla 3. Normas técnicas colombianas
GTC 2 Manual de métodos analíticos para el control de
calidad del agua (1994-10-19)
GTC 25
Gestión ambiental. Calidad del agua. Muestreo.
Técnicas generales de muestreo para estudios
24
5. METODOLOGÍA
Tabla 4. Metodología
ACTIVIDAD DESCRIPCIÓN CRONOGRAM RECURSOS RESPONSABLES
HU Mat. Tec FF
Recopilación de información teórica
Solicitud de información de la planta de agua potable a
las diferentes unidades militares
Semana 1 x x
Escuela logística- Comando de ingeniería- Pasante
Visita a la planta de tratamiento de agua
potable
Evaluación del diseño actual de la
planta, teniendo en cuenta los
planos e información adicional, verificación de procesos,
funcionamiento de estructuras, dosificaciones y
componentes del sistema.
Semana 1 x x
Pasante- Personal encargado de PTAP Análisis de información recolectada
Compilación de información relativa a las unidades de tratamiento de agua potable
y normatividad vigente en cuanto a calidad de agua.
Semana 2 x x Pasante
Realizar una caracterización según parámetros
criterio del agua cruda y agua tratada
Comparar resultados obtenidos con Res 2115 de
2007 y resultados IRCA mensual2017-2018
Semana 3 x x x Pasante
Determinación de los puntos críticos y puntos a mejorar
Análisis de los diferentes procesos unitarios, determinando puntos críticos del sistema de tratamiento de agua potable.
Semana 4-5 x x x
Pasante-Director interno y externo
de pasantía
Elaboración de propuestas de mejoramiento
Realizar según resultados obtenidos una serie de propuesta que permitan el
cumplimiento de los parámetros criterio
Semana 6-10 x x x
Pasante-Director interno y externo
de pasantía
Elaboración de Manual de procedimientos y mantenimiento de la
PTAP
Documentar el Manual de Procedimientos y mantenimiento para definir
e implementar una metodología unificada,
regulada y organizada de trabajo.
Semana 11-13 x x x x
Pasante-Director interno y externo
de pasantía
Consolidación de documento final
Elaboración de documento
final. Semana 13 x x
Pasante-Director interno y externo
25
6. RESULTADOS
6.1 Recopilación de la información
En las visitas realizadas no se encontró ningún registro de información, la planta actual no
cuenta con planos, no hay registro de los procesos de operación y mantenimiento, ni de los cuidados que se deben tener con las unidades compactas, así mismo no hay un catastro de
redes.
Se encontraron planos del 2005 correspondientes a las unidades que operaban años atrás, estas unidades se encuentran dentro del área donde se efectúan las labores de potabilización
actualmente, en el 2017 se realizó un levantamiento topográfico de la Escuela Logística elaborado por el Comando de Ingenieros. Hay registros del Índice de riego de la calidad del
agua (IRCA) que datan desde el 2014 y dan en promedio un nivel ALTO de riesgo.
6.2 Descripción general de la planta de agua potable
26 La planta de tratamiento de agua potable está ubicada en las coordenadas 4°34'18.1"N
74°04'06.2"W, 4.571687, -74.068383, el área de la planta es de 12.86m2, la longitud es de 19.88m, la altura de 2.8m y el área de ocupación es de 1000 m2. El sistema de tratamiento de agua potable consiste en una planta de tipo compacta, la cual incluye procesos y operaciones
unitarias.
ILUSTRACIÓN 10.VISTA EN PLANTA PTAP
A continuación se presenta una descripción del sistema:
6.2.1 Captación
La fuente de abastecimiento es el río Fucha este nace en la reserva forestal El Delirio en el
27 tiene una extensión de 175 km2 de la cual es captado un caudal de 14 m3/s. El caudal que recibe la planta proviene de dos bocatomas.
Bocatoma 1. Quebrada Batallón Polvorines donde se capta el 60 por ciento del recurso
hídrico. Coordenadas: Norte 99707535 Este 1001161.33. El caudal es de 31 m3/s y la velocidad de entrada al canal es de 3,45 m/s
ILUSTRACIÓN 11.REJILLA O VENTANA DE CAPTACIÓN
Cota A = 2775,20 m
Cota B = 2774,65 m
Cota C = 2774,05 m
Cota D = 2774,90 m
28 ILUSTRACIÓN 12.BOCATOMA 1.BATALLÓN POLVORINES
Bocatoma 2. Quebrada superficial, se capta el 40 por ciento del caudal. Coordenadas Norte 997306.79 Este 1001054.92. El caudal de entrada es de 18 m3/s y la velocidad 3,45 m3/s.
Cota A = 2778,71 m
Cota B = 2778,51 m
Cota C = 2777,81 m
Cota D = 2778,58 m
Cota E = 2778,60 m
29 El agua se capta mediante una bocatoma superficial sobre la cota a 2720 msnm, las rejillas
en la bocatoma 1, tienen 21 barrotes, el espacio entre barrotes es de 2,07 cm, el ancho total de la ventana de captación es de 4,2 m el agua captada por la bocatoma 1 pasa por una cámara de caída y la bocatoma 2 tiene 5 barrotes, el ancho total de la ventana de captación es de 1,1
m y el espacio total entre barrotes es de 0,50 cm.
El agua es llevada por medio de tuberías de 4 y 3 pulgadas respectivamente, a un tanque de
sedimentación.
6.2.2Aducción
La conducción del agua captada desde la bocatoma hasta el sedimentador se realiza por
medio de:
La aducción desde la bocatoma 1 se hace mediante una tubería de PVC de 3/2 pulgadas, con
una pendiente media de 0.28 % con una longitud aproximada de 6 km hasta el sedimentador. La profundidad de la tubería se encuentra a la altura del terreno mediante un sistema de canal abierto.
La aducción en la bocatoma 2 se realiza mediante una tubería de PVC de 2 pulgadas con pendiente de 0.12 %, la longitud aproximada de 1.5 km. La profundidad de la tubería se
encuentra a la altura del terreno mediante un sistema de canal abierto.
6.2.3 Sedimentación
30 La sedimentación se realiza en un tanque rectangular con capacidad de 180 m3 de concreto, el agua es transportada a la siguiente unidad a través de una tubería de PVC de 3 pulgadas, el agua ingresa al tanque a través de orificios. Se adiciona para el procesos de coagulación Aluminio (Al) cuando se acciona mecánicamente o Hipoclorito de calcio al 70% Ca(ClO)2
Fuente: (Mañunga, 2005)
ILUSTRACIÓN 15.VISTA EN PLANTA SEDIMENTADOR
A. Zona de entrada: Distribuye de manera uniforme las líneas dos líneas de flujo que llegan a la unidad, uniformizando a su vez la velocidad.
B. Zona de desarenación: Realiza el proceso de depósito de partículas por acción de la
gravedad.
Material: Concreto
Medidas 3.50 x 1.80
D. Zona de depósito y eliminación de la arena sedimentada: Constituida por una tolva con pendiente de 10% permite el deslizamiento de la arena hacia el canal de limpieza de los
31
6.2.4 Planta de tratamiento de agua potable compacta
Fuente. (NYF Ingeniería , 2015)
ILUSTRACIÓN 16.PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE COMPACTA
La planta de tratamiento cuenta con un tanque de 22 L en el que se desarrolla la coagulación,
en este proceso se logra la sedimentación de los coloides a partir de la adición de Cloruro de Calcio (CaCl2) en el agua, este producto es capaz de neutralizar la carga de los coloides,
generalmente electronegativos, presentes en el agua y formar un precipitado.
La capacidad de un coagulante para desestabilizar una suspensión coloidal es función de su carga. Así, los electrolitos capaces de aportar cationes trivalentes, que neutralizan las cargas
negativas del coloide, presentan una mayor capacidad coagulante (teoría de Schulze-Hardy). Seguido a esto el caudal ingresa a un tanque de 22 L destinado para el proceso de floculación
al que diariamente se le adicionan 20 mg de Aluminio (Al), en este tanque se forma una masa de agua coagulada mediante la agitación lenta aplicando velocidades decrecientes, para promover el crecimiento de los flóculos y su conservación, (Centro Panamericano de
Ingeniería Sanitria y Ciencias del Ambiente. CEPIS) hasta que la suspensión de agua y flóculos sale de la unidad y fluye a través de cámaras de células de flujo que contienen
32 los contaminantes cargados negativamente, tales como bacterias, hongos y algas existentes
en el agua.
En seguida mediante una tubería de PVC de 2 pulgadas, el caudal es distribuido homogéneamente a los 4 filtros discontinuos en donde el agua ingresa por la parte superior y
mediante efecto de gravedad son llevadas a la parte inferior del tanque en donde las partículas son atrapadas en el interior de los medios filtrante, esta separación surge a partir de una
mezcla de sólidos y fluidos que incluye el paso de la mayor parte del fluido a través de un medio poroso, que retiene la mayor parte de la partículas sólidas contenidas en la mezcla. El medio filtrante está conformado por 3 capas de piedras del Río Sinu de diferente
granulometría como se muestra en la Ilustración 17, estas barreras permiten que pase el líquido, mientras retiene la mayor parte de los sólidos (Agua energía y medio ambiente
(AEMA), 2014). El retrolavado es automático, esta operación se realiza una vez por semana por lo general los días lunes, en este proceso se cierra la compuerta de ingreso regular del agua, y se abra la válvula de ingreso por la parte inferior, el agua es impulsada a la parte
superior por donde sale el agua usada para la limpieza de los filtros. Fuente: (NYF Ingeniería , 2015)
ILUSTRACIÓN 17.FILTROS DISCONTINUOS
33 ultravioleta inciden sobre el material genético (ADN) de los microorganismos y los virus, y
los destruye en corto tiempo, sin producir cambios físicos o químicos notables en el agua tratada.
La inactivación por luz ultravioleta se produce mediante la absorción directa de la energía
ultravioleta por el microorganismo y una reacción fotoquímica intracelular resultante que cambia la estructura bioquímica de las moléculas que son esenciales para la supervivencia
del microorganismo. (Centro Panaméricano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias Naturales CEPIS)
Fuente: (Centro Panaméricano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias Naturales CEPIS)
ILUSTRACIÓN 18.MÓDULO ULTRAVIOLETA
En el proceso de desinfección con ultravioleta no se le agrega ninguna sustancia al agua, por lo que no hay riesgos de formación de SPD y la luz ultravioleta no altera el sabor ni el olor
del agua tratada.
Finalmente pasa por un módulo de 22 L destinado a la cloración que permite desinfectar el agua y hacerla potable, mediante la adición de Hipoclorito de Sodio (100 mg diarios), este
34 Gracias al efecto remanente del cloro, continúa siéndolo durante horas o días (en función de
las condiciones de almacenamiento).
El sistema es impulsado mediante una bomba con potencial de 3 HP y la operación del sistema puede ser accionado mecánicamente o manualmente según las necesidades del
operario a través del panel de control.
Fuente: (NYF Ingeniería , 2015)
ILUSTRACIÓN 19.PANEL DE CONTROL PTAP PORTATIL
El agua tratada sale a través de una tubería de 3 pulgadas material PVC y es dirigida a un tanque de concreto cuadrado de 70 m3, luego ingresa mediante tubería de PVC de 3 pulgadas a un tanque de reserva con capacidad de 500 m3 este tanque es de material concreto. A partir
de este punto el agua es distribuida a través de 3 redes de 6 pulgadas (el diámetro de la tubería varia a lo largo de la entrega hasta llegar finalmente al usuario).
1. La primera red la cual distribuye aproximadamente el 30% del caudal tratado es destinado a casas fiscales, la guardia y la CECIM.
2. La segunda red entrega suministro al Castillo y los alojamientos, este caudal
corresponde al 40% del caudal tratado por el sistema.
3. La tercera red brinda su servicio a los alojamientos y caninos, del total de caudal tratado
35 El sistema está compuesto por varias válvulas que se encargan de controlar y medir el caudal.
Tiene integrado un sistema de bypass, para permitir la circulación durante el mantenimiento de la tubería principal.
El conducto de abastecimiento presenta a lo largo del recorrido, grietas en la tubería debido
a la edad de la tubería, adicionalmente los aditamentos o accesorios hidráulicos que pérdidas. El desperdicio de líquido es evidente, pues el suelo se ve empantanado en la extensión de
territorio cercana al sistema hidráulico.
6.3 Diagnostico técnico
A continuación se muestra el esquema general de procesos de la PTAP de la Escuela
Logística.
ILUSTRACIÓN 20.DIAGRAMA DE PROCESOS PTAP
Se relaciona en la tabla 5 la descripción general de los componentes de la planta de
tratamiento de agua potable: Fuente
Bocatoma de fondo. Polvorines Bocatoma 2.
Captación superficial Quebrada
Rejillas Sedimentador horinzontal
Coagulación (Tanque compacto)
Floculación (Tanque
compacto) Ionización
Filtros percoladores de flujo ascendente
36 Tabla 5. Resumen componentes ptap
COMPONENTES DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE Continuidad 24 horas Nivel de complejidad medio
Componentes del sistema
Tipo de infraestructura
Edad de la infraestructura
Material de la infraestructura
Ubicación geográfica
Fuente de
abastecimiento Río Fucha
Páramo Cruz verde. Quebrada
las delicias
Captación Tubería 6 años Concreto
Escuela logística del Ejército. Batallón
polvorines.
Aducción Tubería a presión 6 años
PVC – Concreto Escuela logística del Ejército Sedimentador Estructura en concreto, sedimentador de
flujo horizontal 45 años
Concreto reforzado Escuela logística del Ejército Planta de tratamiento de agua potable Planta de tratamiento de agua
potable portátil 3 años PVC
Escuela logística del Ejército Redes de distribución Tuberías a
presión 45 años PVC
Escuela logística del Ejército Tanques de almacenamiento Almacenamiento/
compensación 15 años
Escuela logística del Ejército
En la Tabla 6 se puede observar un análisis resumido de los principales procesos de la PTAP: Tabla 6. Análisis general
DESCRIPCION ANÁLISIS
Vida útil 30 años
Capacidad instalada 20 m3/s
Capacidad utilizada 14 m3/s
Tubería de distribución 6 pulgadas
Mantenimiento preventivo Si
Mantenimiento correctivo No
Ficha técnica de equipos No
Programa de micro y macro medición No
Personal administrativo
1
37
6.3.1 Caracterización del afluente
La Escuela Logística del Ejército, se abastece de dos fuentes de abastecimiento del Río Fucha esta corriente se forma a partir de manantiales o afloramiento natural. Las muestras fueron
recolectadas por personal de Secretaria de Salud Distrital (SDS) y analizadas por el Instituto nacional de salud (INS). En la siguiente tabla se relacionan los tres puntos de muestreo
TABLA 7.PUNTOS DE MUESTREO
PUNTO DE MUESTREO
FECHA HORA MUESTREO REGISTRO FOTOGRÁFICO
Ingreso a la primera unidad de la PTAP (Sedimentador 22 Febrero del 2018 10: 45 am Puntual
Salida de la PTAP 22 Febrero del 2018 11: 22 am Puntual
Punto de
muestro “CESIN” 22 Febrero del 2018 11:54 am Puntual
A continuación se presentan las caracterizaciones realizadas: TABLA 8.INGRESO A LA PLANTA
PARÁMETRO ANALIZADO
VALOR REPORTADO
UNIDADES CUMPLIMIENTO
38 Alcalinidad
total
10,51 mg/L –
CaCO3
SI
Cloro residual libre
0 mg/L –Cl2 NO
Cloruros <3,52 mg/L –Cl SI
Coliformes totales
0 NMPC en
100 cm3
SI
Color aparente 6 UPC SI
Conductividad 43.7 µS/cm SI
Dureza total 51,63 mg/L –
CaCO3
SI
E. Coli 0 NMPC en
100 cm 3
SI
Hierro total 11.24 mg/L – Fe NO
pH 8.32 Unidades de
pH
SI
Turbiedad 3.87 NTU NO
Fosfatos 3.21 mg/L – PO4 NO
Manganeso 0 mg/L SI
TABLA 9.SALIDA DE LA PTAP
PARÁMETRO ANALIZADO
VALOR REPORTADO
UNIDADES CUMPLIMIENTO
SEGÚN LA RES 2115/2007
Alcalinidad total
10,30 mg/L –
CaCO3
SI
Cloro residual libre
1,55 mg/L –Cl2 SI
Cloruros <3,48 mg/L –Cl SI
Coliformes totales
0 NMPC en
100 cm3
SI
Color aparente 5 UPC SI
Conductividad 43 µS/cm SI
Dureza total 22,20 mg/L –
CaCO3
39
E. Coli 0 NMPC en
100 cm 3
SI
Hierro total <0.075 mg/L – Fe SI
Ph 7,37 Unidades de
pH
SI
Turbiedad 2,98 NTU NO
Fosfatos 2,28 mg/L – PO4 NO
Manganeso 0 mg/L SI
TABLA 10.PUNTO DE MUESTREO CESIM
PARÁMETRO ANALIZADO
VALOR REPORTADO
UNIDADES CUMPLIMIENTO
SEGÚN LA RES 2115/2007
Alcalinidad total
16.96 mg/L –
CaCO3
SI
Cloro residual libre
0,2 mg/L –Cl2 NO
Cloruros <3,66 mg/L –Cl SI
Coliformes totales
5 NMPC en
100 cm3
NO
Color aparente 6.71 UPC SI
Conductividad 43.97 µS/cm SI
Dureza total 21,81 mg/L –
CaCO3
SI
E. Coli 2 NMPC en
100 cm 3
NO
Hierro total 0.31 mg/L – Fe NO
pH 9.75 Unidades de
pH
NO
Turbiedad 4.46 NTU NO
Fosfatos 3.81 mg/L – PO4 NO
Manganeso 0 mg/L SI
6.3.2. IRCA
En el artículo 14, de la resolución 2115 del 2007 se hace referencia a las características que
40 público de agua potable, las cuales fundamentaron las caracterizaciones realizadas. Para ellos
se aplica la siguiente ecuación:
𝐼𝑅𝐶𝐴 = ∑ `𝑃𝑢𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜 𝑎𝑠𝑖𝑔𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑎 𝑙𝑎𝑠 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟í𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎𝑠 𝑛𝑜 𝑎𝑐𝑒𝑝𝑡𝑎𝑏𝑙𝑒𝑠
∑ 𝑃𝑢𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜 𝑎𝑠𝑖𝑔𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑎 𝑡𝑜𝑑𝑎𝑠 𝑙𝑎𝑠 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟í𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎𝑠 𝑎𝑛𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎𝑠∗ 100
Ecuación 1. Calculo IRCA.
TABLA 11.RESULTADOS IRCA
Punto de muestreo Índice de riesgo de la calidad del agua IRCA (%)
Ingreso a la planta (Agua cruda) Alto
Salida de la última unidad de la PTAP Medio
Punto de muestreo red de distribución
–Punto más alejado (CESIM) Muy Alto
Las características que cumplen con los valores permitidos tienen un índice de riesgo de cero lo que demuestra la efectividad del tratamiento
Según las caracterizaciones realizadas el suministro de agua potable presenta un nivel de riesgo ALTO según el promedio del IRCA, por lo tanto es necesario adoptar medidas
necesarias para mejorar la calidad del suministro y evitar posibles afectaciones a la salud de la población
Los resultados de laboratorio no muestran registro de cloro residual respecto al valor
aceptable que en cualquier punto de la red de distribución del agua para consumo humano deberá estar comprendido entre 0,3 y 2,0 mg/L.
Los resultados pueden deberse a que la dosis de cloro por aplicar para la desinfección del agua y asegurar el residual libre fue concretada empíricamente por el operario y no a partir
41 Con lo dicho anteriormente se deduce que se requiere de pruebas en la que se determine
dosificación exacta de cloro y así promover la diminución de microorganismos.
Adicionalmente se puede presumir que los valores de hierro y pH incrementan a lo largo de la red de distribución esto puede deberse a que la tubería es galvanizada y tiene una edad
considerable de uso.
El caudal total de la quebrada 1 es de 31 m3/s y de la quebrada 2 es de 18 m3/s, estos valores fueron calculados a través de planillas de cálculo mediante las cotas del terreno sacadas del levantamiento topográfico realizado por el Comando de Ingenieros y consideraciones técnicas registradas en campo.
Durante el diagnostico se evidencio que la bocatoma capta mucha más agua de la que se entrega para consumo, esto debido a pérdidas durante todo el recorrido de potabilización ya
que hay secciones de la red de distribución que tipo canal abierto y durante su recorrido se ven obstruidas por residuos sólidos. Paralelo a esto se suma que las redes de alcantarillado no tienen tapa y se evidencia que a menos de 1 metro se encuentra el canal de agua bruta lo
que representa una potencial amenaza por contaminación cruzada.
Teniendo en cuenta la captación que se realiza actualmente en la fuente se concluyó que ésta
es capaz de abastecer a la población de la Escuela Logística del Ejército, tanto en temporadas alta y baja precipitación.
Se ha podido evidenciar que a lo largo de la red de distribución se producen pérdidas
significativas debido a la edad y material de la red de distribución, aunque es importante reconocer las pérdidas que se tienen en la red no es objeto de discusión o mejoramiento dentro
42 ILUSTRACIÓN 21. CONTAMINACIÓN
POR RESIDUOS SÓLIDOS.
ILUSTRACIÓN 23.RED DE ALCANTARILLADO Y CANAL DE AGUA BRUTA.
6.3.3 Eficiencia de remoción
A partir de los datos obtenidos en la caracterización de agua, es posible determinar la eficiencia que tienen las unidades en términos de remoción de carga contaminante, para
efectos del cálculo se tomaron como base los datos obtenidos de Turbiedad dados en Unidades Nefelométricas de Turbiedad (NTU)
La turbiedad se analizó de la siguiente manera por medio de caracterizaciones puntuales: En la unidad de entrada de la planta, para conocer las condiciones del recurso hídrico a tratar, posteriormente se tomaron muestras a la salida de la planta y en un punto de la red de
distribución, ya que es importante para la evaluación de la eficiencia, ya que en este punto el agua ha pasado por el tanque de almacenamiento y por un recorrido extenso a través de la
red que puede alterar características relacionadas con la turbiedad. (Orozco Cerón & Bernal, 2016)
La eficiencia de remoción de partículas en el agua, se determinó con base en la siguiente
43
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑁𝑇𝑈 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 − 𝑁𝑇𝑈 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎
𝑁𝑇𝑈 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑥 100
Ecuación 2. Eficacia Turbiedad
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑐𝑖ó𝑛 = 3.87 − 4.46
3.87 𝑥 100
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑐𝑖ó𝑛 = −15.2 %
Se puede evidenciar entonces que, aunque hay remoción de turbiedad durante los procesos que se realizan en la PTAP, durante el proceso de distribución este parámetro aumenta. En cuanto a la turbidez para este caso, se puede analizar que es causado por el tiempo de uso
de la red y la distancia que eta presenta la presencia, generado un aumento del parámetro de hierro en la muestra; dado que el hierro a demostrado en ambas caracterizaciones es un factor
que se encuentra por fuera de los límites permitidos y teóricamente es una causa principal de turbidez en aguas superficiales, y por otro lado la turbidez también es causada por presencia de partículas orgánicas que impiden la eliminación de microorganismos por desinfección.
(Velazques Restrepo, 2008)
6.3.4 Filtros
Estas 4 unidades tienen 3 capas, las cuales retienen solidos e impurezas además de cambiar las condiciones del agua acorde a sus características , con base en los resultados reflejados en la caracterización se puede establecer que las condiciones del agua en cuanto a su
turbiedad mejora, pero no alcanza a cumplir con el valor permisible, por lo cual se puede establecer que no cumple a cabalidad con la función que tiene, aun así es fundamental realizar
44 Adicionalmente se puede evidenciar que el color aparente del agua también cambia después
de ingresad a cada unidad de filtración, estas unidades cuentan con una tubería de 2 pulgadas por el cual ingresa el flujo de agua en la parte superior, para así descender por medio de las capas compuestas por piedras del Río Sinú de diferentes dimensione, tiene un alto de 0.50
m , donde 1.50 metros son ocupados por las capas y 1,20 metros son ocupados por el recurso hídrico el cual posteriormente pasa al proceso de desinfección.
Para la determinación de la eficiencia debe obtenerse la eficiencia de filtración de la unidad, para lo cual debe emplearse la siguiente expresión:
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎(%) = (3.87 − 2.98
3.87 ) 𝑥 100
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎(%) = 22.36 %
6.3.5 Procesos químicos
Para el diagnóstico de este tipo de procesos es necesario realizar la medición de parámetros seleccionados mediante la implementación de la normatividad actual que rige para agua
potable y teniendo en cuenta el origen del recurso hídrico además de las condiciones a las que se encuentra expuesto, con el fin de establecer el comportamiento de estos parámetros
para determinar el estado de los procesos de potabilización.
6.3.5.1 Coagulación y floculación
Los procesos de coagulación y floculación son indispensables en el desarrollo del proceso de potabilización, por lo cual se debe tener en cuenta las diversas fallas que se producen en
