Integración del sistema de desagües cloacales del AMGR

Transcripción

1 4) DESCRIPCION DEL PROYECTO 4.1. Introducción El proyecto de la Sistema de Colección, Impulsión y Planta de Tratamiento de Líquidos Cloacales se enmarca dentro del Plan Director Cloacal del Área Metropolitana de Gran, integrada por los municipios de Resistencia, Barranqueras, Puerto Vilelas y Fontana 1. Las localidades de Puerto Tirol, Colonia Benítez y Margarita Belén que también forman parte del Departamento de San Fernando no se consideran dentro del AMGR debido a la condición necesaria para la existencia de aglomeración que es la continuidad edilicia. El objetivo del Plan Director es la implementación de un programa de mejoramiento sanitario del actual sistema cloacal (recolección, conducción, tratamiento, disposición final de las aguas residuales) para el AMGR con un horizonte de veinte años a partir de la habilitación de las primeras obras. Los objetivos del Proyecto son: Integración del sistema de desagües cloacales del AMGR Tratamiento de los efluentes captados, mejorando la calidad ambiental general y del cuerpo receptor que es el Riacho Barranqueras Ampliación de la cobertura, desde el 47% actual al 85% al finalizar el período proyectado En conjunto, el proyecto mejorará la calidad de vida de la población en su conjunto y particularmente las de quienes habitan en cercanías a las lagunas de estabilización actuales, cuyo funcionamiento se discontinuará, reducirá los vuelcos de efluentes cloacales por parte de quienes actualmente no tienen sistema por red, y que suelen ser vertidos a cielo abierto, a zanjas o cauces o al sistema de drenaje pluvial, y permitirá mejorar los parámetros del cuerpo receptor, lo que influirá particularmente en las condiciones medioambientales del área ribereña y aguas abajo. Dentro del Plan Director no es lo la prioridad central la incorporación de nuevos usuarios al sistema, sino generar las mejoras en las condiciones 1 Por imperio de la Ley Nº 2.406/80 y Decreto Nº 614/84. Capítulo 4 Página 1

2 medioambientales del AMGR, situación que permitirá a futuro sumar más usuarios a la red general del sistema. Figura PLAN DIRECTOR CLOACAL AMGR - Áreas Existentes, Ejecutadas y a Ejecutar 1 y 2 Etapa. Fuente: SAMEEP En general, los proyectos de saneamiento buscan dar atención a las necesidades de la población para contar con un sistema para la colección y tratamiento de efluentes con el fin de aportar beneficios sociales y ambientales, contribuyendo al desarrollo sostenible de las localidades beneficiarias de los proyectos. Estos proyectos brindan mejoras en cuanto a la eficiencia en la prestación de los servicios, favoreciendo las condiciones de calidad de vida de la población en aspectos como salud pública y calidad del ambiente, los que tienen impacto directo en las condiciones de habitabilidad y sobre la disminución de enfermedades de origen y trasmisión hídrica. Capítulo 4 Página 2

3 Para el caso del Área Metropolitana del Gran, las obras involucradas en su Plan Director tienden a satisfacer dos aspectos centrales: el primero, la demanda insatisfecha debida al crecimiento de la población de dicha región y, el segundo pero no menos importante, es dar solución al grave problema ambiental generado en el AMGR, surgido a consecuencia del colapso de las lagunas facultativas que componen el actual sistema de tratamiento dado que las mismas ya no cumplen con su objetivo. Para cumplir con este objetivo, el Plan Director Cloacal del AMGR, ha previsto un conjunto de obras entre las que destacan: redes cloacales, redes colectoras, estaciones elevadoras de líquido crudo, impulsiones de líquido crudo, planta de tratamiento, obras accesorias e impulsión y descarga de líquido tratado. El conjunto de obras que comprende el alcance del presente EsIA, denominado Primera Etapa dentro del Plan Director, es el siguiente: Sistema de Colección e Impulsión, Planta de Tratamiento y Descarga del Efluente Tratado. Para la ejecución de este sistema serán necesarias las obras, que se resumen brevemente a continuación: Planta Depuradora: Corresponde a las obras que dan cumplimiento con el proceso seleccionado para el tratamiento del efluente cloacal. Dentro de estas obras se incluye además el pre tratamiento que forma parte del proceso de depurado. Camino de acceso a planta: Debido que la planta se ubicará en zonas de acceso complicado, por la distancia y el riesgo de inundación por encontrarse en una zona fuera de la protección de la ciudad, se deberá asegurar la llegada en todo momento, con la cual se prevé la construcción de un camino que servirá tanto para la etapa de construcción como para la etapa de servicio. Línea de alimentación eléctrica: Como se mencionó la ubicación es alejada de la zona urbana por lo que la energía necesaria para funcionamiento de equipos electromecánicos e iluminación del predio deberá transportarse mediante un tendido eléctrico de media tensión proyectado para tal fin. Redes Colectoras: La función de las mismas es la colección de líquidos provenientes de distintos sectores de la ciudad a través de redes de colección existentes de menor capacidad. El desarrollo de las obras de colección se encontrará a lo largo de la Av. Soberanía Nacional, un tramo sobre la Av. Chaco, Capítulo 4 Página 3

4 hacia el sur llevando el total del caudal recogido hasta la estación elevadora principal encargada de impulsarlo hasta la planta de tratamiento. Finalmente un tramo, que si bien técnicamente no constituye un colector se lo considera dentro de estos por el hecho de transportar líquido colectado en el punto de la Estación Elevadora 112 y transportarlo como impulsión hasta una boca de registro donde conecta con la red colectora de Av. Soberanía. Estaciones Elevadoras de líquidos crudos: Las estaciones elevadoras de líquido crudo que componen el proyecto son dos en total: 1) La estación elevadora N 112, que colecta el líquido cloacal; 2) La EE 113, ubicada al final de la red de Colectores y es la responsable de impulsar el líquido crudo hasta la planta de tratamiento; Estación Elevadora de líquidos tratados (EELT): Forma parte de la planta y es necesaria para la evacuación de los caudales tratados hacia el cuerpo receptor. Obras accesorias: Son todas aquellas obras necesarias para el correcto funcionamiento tanto del sistema, como del entorno donde se encuentra. Son previstas para evitar posibles impactos. Dentro de estas se puede citar terraplenes del pólder de defensa contra inundaciones en la zona de planta por crecientes del río Paraná, red de puentes y alcantarillas y canales para evacuar excedentes de agua en torno a la zona de camino, por discontinuar este un escurrimiento natural de las aguas Antecedentes. Diagnóstico Actual En la actualidad el área metropolitana de Gran Resistencia cuenta con un red de desagües cloacales que cubre aproximadamente al 47% de la población y cuenta con un porcentaje de población aproximado conectado a la red de agua potable del 90%. Capítulo 4 Página 4

5 Figura Servicio Cloacal Actualmente en AMGR. Fuente: SAMEEEP En lo referente a la planta de tratamiento actual, la misma consiste en un sistema de lagunas de estabilización, actualmente en emergencia sanitaria desde hace algunos años. La capacidad de las mismas se encuentra agotada para abastecer la actual demanda poblacional originada por el crecimiento de la ciudad y sus alrededores. Como consecuencia de esta situación el sistema pasó a ser deficiente, presentando una disminución del rendimiento depurador y como resultado de esto el agua volcada al cuerpo receptor no cumple con las características ambientales demandadas. Capítulo 4 Página 5

6 Figura Área de Servicios según descarga. Fuente: SAMEEP Asimismo la saturación del volumen como consecuencia del mayor vuelco a los cuerpos lacustres generó su rebasamiento, obligando al alivio del líquido crudo a través de un bypass, consistente en canales o zanjas a cielo abierto hasta la zona de vuelco. Estos canales, además de permitir la infiltración del líquido crudo al manto de suelo superior, atraviesan terrenos, actualmente poblados y habitados por los sectores más vulnerables de la sociedad. Esta situación agrava las condiciones de habitabilidad ya que se encuentran expuestos a enfermedades de origen hídrico debido al uso indebido de estas y la utilización de aguas subterráneas contaminadas, motivado su uso por la ausencia de red de agua potable. Esta situación sanitaria crítica se debe a la ausencia de nuevas obras complementarias y mejoras en el sistema cloacal en los últimos 20 años, cuestión que motiva la necesidad de la construcción de una nueva planta. Capítulo 4 Página 6

7 Figura Sistema Actual de Descarga de Líquidos Cloacales. Fuente: SAMEEP. Capítulo 4 Página 7

8 4.3. Parámetros de Diseño Como conclusión del estado de situación actual, el proyecto plantea la construcción de una nueva planta de tratamiento de efluentes cloacales. Conjuntamente serán necesario obras complementarias a esta para asegurar el perfecto funcionamiento y cumplir con la meta del proyecto. Las obras que complementan al sistema de tratamiento seleccionado serán, conducción de llegada a la planta e impulsión del líquido tratado hasta el cuerpo receptor. Las instalaciones de depuración se diseñarán para cumplir con una DBO5 efluente en el líquido tratado menor o igual a 50 mg/l, según lo estipulado en el Anexo I del Decreto Nº 847 / 92, de la Provincia del Chaco, para vuelcos a cursos de agua. Con respecto a la calidad microbiológica del efluente, en el mencionado decreto no se especifican directrices aplicables al presente caso. PARAMETROS DE VUELCO DECRETO 847/92 Ph Entre 5 y 9 DBO5 Sólidos Sedimentables en 10Min Sólidos Sedimentables en 2Hs Sólidos Flotantes Sólidos disueltos Menor a 50 mg/l No se admitirán Menor a 0.50 ml/l No se admitirán No mayor a 600 mg/l No existe parámetro establecido pero se Coliformes adoptan no más de 1000 NMP/100ml de colifecales. Tabla Parámetros de vuelco al cuerpo receptor Capítulo 4 Página 8

9 El proyecto contempla la ejecución de una nueva planta, dejando sin efecto las lagunas actuales, una vez cumplida la ejecución de todas las obras previstas, con la consecuente remediación del pasivo ambiental que conlleva esta decisión. Una vez que se hayan sacado de servicio las lagunas de tratamiento existentes se debe proceder a efectuar el relleno de las mismas con materiales sueltos. Para efectuar el relleno de las lagunas de tratamiento se deberá respetar al menos un procedimiento similar al descripto a continuación: Vaciado de las Lagunas: Se deberá extraer el líquido sobrenadante mediante bombeo de estos hasta las cámaras de salida existentes. Si bien el líquido posee un tratamiento mínimo, se prevé efectuar una desinfección con cloro en la cámara de salida, durante el bombeo. Es importante aclarar que solo se deberá extraer el líquido sobrenadante y no el barro, de lo contrario se produciría sedimentaciones en los conductos o canales de salida, olores indeseables, taponamientos, etc. Secado del Barro: Posteriormente a la extracción del líquido sobrenadante de las lagunas se procederá al secado del barro que permanezca en el fondo de las mismas. A fin de que se pueda efectuar el secado correcto del lecho se dejará expuesta la superficie durante un lapso de al menos 4 semanas. Este lapso podrá variar en función de la cantidad de días de precipitación que ocurran, así como también de los niveles de precipitación ocurridos en ese intervalo. Estabilización de residuales: Se deberá esparcir cal sobre la mezcla de barro residual (0,5 kg/m2) para desinfección y control de olores. Remoción de revestimientos existentes: Si las lagunas a desafectar poseían revestimientos sintéticos los mismos deben ser retirados. Si fueron, en cambio, construidas con material arcilloso deberá escarificarse el mismo a fin de evitar que se produzca el endicamiento de la laguna. Relleno y Compactación: Una vez que se haya producido el secado de la laguna se deberá efectuar el relleno y compactación de la misma hasta que el nivel alcance el correspondiente al terreno natural circundante. Para el relleno con material suelto se prevé utilizar el suelo de los terraplenes y, si fuera necesario, se extraerá de yacimientos con suelos de adecuada calidad. Capítulo 4 Página 9

10 Limpieza Final y Parquizado del Predio: Una vez finalizadas las tareas anteriores se deberá realizar la limpieza final del predio de cada laguna rellenada, el emparejamiento definitivo del terreno, el recubrimiento con suelo vegetal y el sembrado de pasto, de manera tal que se pueda decidir el posterior reuso del terreno existente para los fines que determine el ente operador del servicio cloacal, las autoridades provinciales y los municipios del AMGR. Los terrenos seleccionados para la construcción pertenecen al estado provincial, actualmente en desuso y cuya ubicación está alejada de la urbanización unos 5 km al sur dentro de las chacras 231, 232, 23 y 236, lo que favorece en caso que un desperfecto temporal en el sistema generase olores al medioambiente. Un factor desfavorable en la localización es que el predio se encuentra en el valle aluvional del río Paraná con una cota de terreno natural de m.s.n.m y fuera de la protección contra crecientes que abriga a la urbanización. Este punto exige establecer un pólder donde erguirá la planta de tratamientos, lo que se realizará mediante un terraplén que evitará el ingreso en caso de crecientes del río. Además de lo inundación por efecto de crecientes pueden existir ascenso de la napa freática, que oscila entre 0.50 y 1.00 m desde el nivel de terreno. Para estos casos se previó el alteo de algunos sectores del terreno con reemplazo de suelos y en otros se contempló la elevación de las estructuras mediante estructuras resistentes. A pesar de a ello esta observación no revela mayores complicaciones debido a la baja permeabilidad del suelo, lo que sugiere que en caso de crecidas temporales existirá un retardo en el ascenso del nivel freático. Capítulo 4 Página 10

11 Figura 4.5 Localización de Planta de Tratamiento de Líquidos Cloacales AMGR. Fuente: elaboración propia con datos del SAMEEP. Capítulo 4 Página 11

12 A continuación se muestran los parámetros básicos de diseño para la planta, en función de las proyecciones de población, estimaciones de dotación y demás variables consideradas por los proyectistas. Población año 0P0: Habitantes Población año 20 P20: Habitantes Población Servida año 0 PS0: Habitantes Población Servida año 20 PS20: Habitantes Vuelco medio año 0 VM0: 173 litros / Hab día Vuelco medio año 20 VM20: 224 litros / Hab día Gasto cloacal medio a tratar año 0 QC0: m3/día Gasto cloacal medio a tratar año 10 QC10: m3/día Gasto cloacal medio a tratar año 20 QC20: m3/día Carga Orgánica afluente - CO: 45 g DBO5/Hab día Concentración orgánica afluente adoptada - Sa: 205 mg DBO5/l 4.4. Descripción de las Obras Las obras del plan director cloacal para el AMGR se puede dividir en seis segmentos diferenciables necesarios para cumplir los objetivos demandados. Redes colectoras Estaciones de bombeo de líquido crudo Impulsiones de líquido crudo y tratado Planta de tratamientos de líquidos cloacales Obra de descarga Obras accesorias Las mismas se describen resumidamente a continuación Redes colectoras: La función de las mismas es la colección de líquidos provenientes de distintos sectores de la ciudad a través de redes de colección existentes de menor Capítulo 4 Página 12

13 capacidad. De esta manera los actuales colectores principales pasaran a ocupar en algunos casos la función de colectores secundarios, permitiendo de esta manera un incremento a futuro de la capacidad de conducción. El desarrollo de las obras de colección se encontrará a lo largo de la Av. Soberanía Nacional, naciendo en el Oeste aproximadamente a la altura de la Ruta N 11 hasta la Av. Nicolás Rojas Acosta. Un tramo sobre la Av. Chaco, hacia el sur llevando el total del caudal recogido hasta la estación elevadora principal encargada de impulsarlo hasta la planta de procesos. Y finalmente un tramos, que si bien técnicamente no constituye un colector se lo considera dentro de estos por el hechos de transportar liquido colectado en el punto de la Estación Elevadora 112 y transportarlo como impulsión hasta una boca de registro donde conecta con la red colectora de Av. Soberanía. En este tipo de obra tenemos 4 tramos en distintos sectores: - Colector Soberanía Nacional Oeste: Nace en el sector oeste de la Av. Soberanía, en las cercanías de la Ruta Nacional N 11. De allí irá incrementando gastos en su trayecto de los diferentes afluentes que irá cruzando que en la actualidad conducen los líquidos a las obsoletas lagunas de tratamiento. Este colector finaliza a la altura de la Av. Belgrano donde descargará y se sumará a otros afluentes en ese punto. El desarrollo del colector SON (Soberanía Nacional Oeste) es de aproximadamente m y estará construido con tuberías de PVC en diámetros de 500 y 600 mm y de PRFV en diámetros 900 mm. Por ser una conducción a gravedad constará de 19 bocas de registro a distancias que variarán entre m. En estos puntos se materializaran las conexiones con los afluentes que traerán el gasto desde el sector Noroeste del conglomerado urbano. - Colector Soberanía Nacional Este: Este colector nace en la intersección de Av. Nicolás Rojas Acosta y Av. Soberanía Nacional por donde se desarrollará, desde ese punto, hasta la intersección de Av. Soberanía con Av. Chaco. En la intersección donde nace allí se conecta con la Impulsión Nicolás Rojas Acosta que le entrega el Caudal proveniente de la EE 112 quien colecta el liquido cloacal de la zona Este del conglomerado urbano. Capítulo 4 Página 13

14 En la intersección en Av. Chaco se encuentra con el Colector Centro en una boca de confluencia donde ambos caudales se agruparán para llegar a la última estación previa al proceso a través del Colector Sur. Este colector se desarrollará con tuberías de PRFV en una extensión de m con diámetros de mm y mm. Funcionando a gravedad con las bocas de registro ubicadas cada m se incorporarán colectores secundarios provenientes de otros sectores de la ciudad. - Colector Soberanía Nacional Centro: Este colector corresponde al tramo que va desde la intersección de la Avenida Belgrano y Soberanía Nacional hasta la boca donde confluye con el Colector de Soberanía Nacional Este. Es la continuación del colector oeste, y en su desarrollo se prevé una longitud de m en PRFV con diámetros de 900 mm a 1200 mm a través de la Av. Soberanía Nacional, e incorpora en su trayecto afluentes de colectores secundarios por medio de sus bocas de registro. - Colector Sur: Este colector es el que envía los afluentes a la cámara de confluencia ubicada en Av. Chaco y Av. Soberanía, provenientes de los colectores Centro y Este, hacia la Estación elevadora 113, encargada de enviarlos hacia la planta. Este colector desarrollado en PRFV de diámetro mm, tiene una longitud de 470 m y no posee afluentes en su trayecto desde su nacimiento en la cámara de confluencia. Impulsión Nicolás Rojas Acosta: Esta impulsión es la salida de los líquidos colectados en la Estación Elevadora 112, situada en la intersección de Av. Castelli y Av. Nicolás Rojas Acosta. Nace en la EE112 y finaliza en la boca de registro en la intersección de Av. Soberanía Nacional y Av. Nicolás Rojas Acosta, donde nace el Colector Este; conduce los líquidos provenientes mayormente del sector este del conglomerado del AMGR. Dicha impulsión que contará con los accesorios necesarios como válvulas de descarga y aire, construida en PRFV de diámetro 800 mm tiene una longitud de m. La totalidad de los colectores (Junto a la impulsión Nicolás Rojas acosta) suman una longitud de aproximadamente m de conducción. En su mayoría constituidos por tuberías de PRFV con diámetros que varían desde los 500 mm a mm. En cuanto a la impulsión del líquido crudo asciende a las 5100 mts., Capítulo 4 Página 14

15 en tanto la impulsión del líquido tratado alcanza aproximadamente a los mts. A continuación se muestra la tabla 4.2 que resume las características de los colectores e impulsiones. Tabla Resumen de dimensiones de Colectores e Impulsiones ESTACIONES ELEVADORAS DE LÍQUIDO CRUDO: Las estaciones elevadoras son en total tres. Una de ellas intermedia entre la red de colectores: la EE (estación elevadora) N 112. Las otras son las encargadas de impulsar el líquido crudo hasta la planta (EE113, ubicada al final de la red de colectores) y el líquido tratado desde la planta hacia la descarga (EELT dentro del predio de la planta de tratamiento). ESTACION ELEVADORA N EE112: La estación elevadora EE 112 recibe principalmente los aportes del sector Central y Este (Barranqueras y Puerto Vilelas) del área servida y se ubica en el extremo NO de la Chacra 286, en el Municipio de Barranqueras, en la intersección de Av. Castelli y Av. Nicolás Rojas Acosta. Se prevé una estación de tipo en cámara húmeda, y será de hormigón armado de sección semi circular-rectangular, con equipos de bombeos alineados y múltiples de impulsión. Capítulo 4 Página 15

16 Los equipos de bombeo serán electrobombas centrífugas sumergibles de tipo cloacal. En esta estación se prevé la colocación de 3 equipos en operación mas una en reserva para las dos etapas de diseño (Etapa 1: hasta el año 10 y Etapa 2: Desde el año 10 hasta la finalización del período proyectado) El caudal de diseño para la primera etapa es de 500 litros/segundo, con una altura manométrica de 16,02 m y para la segunda etapa será de 693 litros/segundo con una altura de 17,55 m. ESTACION ELEVADORA N 113 EE113: La estación elevadora EE 113 es la de mayor porte del sistema cloacal del AMGR y se ubica a unos 400 m del cruce del Canal Soberanía Nacional y la Av. Chaco. Recibe el aporte del Colector Soberanía Nacional Sur. El aporte de dicho colector corresponde a toda el área del AMGR servida con cloacas. Esta estación elevadora será la encargada de dar el nivel necesario al líquido cloacal para ser transportado a través de una cañería a presión hasta la Planta Depuradora. Dado que esta estación elevadora es la principal del sistema cloacal del AMGR y se ubica en la salida del sistema colector hacia la Planta Depuradora, se optó por un planteo, para el proyecto, que facilite la ampliación de capacidad más allá del período de diseño, sin agregar costos apreciables a la obra a construir. Se prevé una estación de tipo en cámara húmeda, ubicada sobreelevada respecto del terreno natural a una cota de nivel de relleno de 51,50, por encontrarse fuera del área protegida por el terraplén de Defensa Sur. Para ello, se diseñó una cámara de bombeo cilíndrica con ingreso del líquido por el centro, con las bombas dispuestas en forma anular, sobre la circunferencia externa de la cámara. El volumen útil de ésta se dimensionó para el caudal de bombeo a 20 años y la disposición anular de las bombas permite disponer en ese volumen las 6 unidades previstas para el final del período de diseño quedando espacio para ubicar 2 electrobombas más, en el futuro. Capítulo 4 Página 16

17 El volumen de la cámara permitirá funcionar, en el futuro, a una combinación de 8 electrobombas, sin modificar la obra civil de la estación. Para reducir el costo de válvulas y de construcción de un múltiple de gran diámetro y reducir los impermanentes por detención simultánea de electrobombas en caso de un corte de energía, se ha optado por el bombeo directo de cada electrobomba a una cámara de carga que alimenta al conducto de PRFV Dº 1200 mm, que llega a la Planta Depuradora. Esta solución permite obtener un sistema de sencilla operación y mantenimiento, con riesgo nulo de golpes de ariete por parada no programada de bombas y que, además, permite duplicar la capacidad de bombeo, sin necesidad de modificaciones en la obra civil y sin que esta cualidad represente un costo adicional significativo de la obra civil. Para evitar el vaciado de la cañería con cada parada de bomba, se ubica el fondo de la cámara de salida por debajo de la cota mínima en la cámara de carga de la Planta Depuradora. Se prevé una cámara ubicada bajo nivel de terreno, que recibe el líquido cloacal proveniente de los colectores e impulsiones anteriormente mencionadas. De allí el líquido pasa por los canales de rejas y luego de producido el cribado llega, a través de un canal de hormigón armado hasta la entrada de la cámara de bombeo. La cámara de bombeo será de sección circular de 10,0 m de diámetro. Los equipos se colocarán en forma anular, quedando espacio entre los mismos para duplicar la capacidad de bombeo, como ya se mencionó. El líquido será impulsado a una cámara de carga sobre la cámara de bombeo, con una altura suficiente para asegurar la altura manométrica necesaria, para que el conducto de PRFV de 1200 mm transporte el QE20 del AMGR hasta la planta depuradora. Además el diseño prevé la futura ampliación tanto en el canal de entrada a la cámara de bombeo, como en la cámara de salida del conducto a presión, para lo cual queda preparada la estructura. Capítulo 4 Página 17

18 Los caudales de bombeo totales serán, 1163 l/s para la primera etapa con una altura a vencer de 21,03 m y 1728 l/s con una altura de 21,58 m para la segunda etapa. La estación poseerá un canal de entrada con rejas mecánicas para la eliminación de cuerpos extraños que puedan poner en riesgo el sistema de bombeo. ESTACION ELEVADORA DE LIQUIDO TRATADO (EELT): A la salida de las lagunas de pulido que conforman el proceso en la Planta Depuradora del Sistema Cloacal del AMGR, se diseña una Estación Elevadora de líquido tratado. En este punto nace la Cañería de Impulsión que conduce el líquido tratado hasta el cuerpo receptor, el Riacho Barranqueras. Se prevé una estación de tipo en cámara húmeda, ubicada bajo el nivel del terraplén de protección de la planta. La misma recibe el líquido proveniente del sistema de descarga del líquido tratado y será de hormigón armado de sección rectangular, con equipos de bombeo alineados y múltiple de impulsión. Los equipos de bombeo serán electrobombas centrífugas sumergibles de tipo cloacal. La estación elevadora tendrá en 2º etapa, 5 electrobombas en funcionamiento bombeando todas ellas a un único múltiple de salida. Asimismo en 1º etapa se prevén 3 electrobombas en funcionamiento y una en reserva. El volumen de la cámara de bombeo se dimensionará para el caudal de 2ª etapa, determinándose igualmente los niveles de funcionamiento para Primera Etapa. Las electrobombas arrancarán en forma escalonada, a diferentes niveles y pararán de la misma forma, para reducir sobrecargas transitorias en el sistema de alimentación eléctrica. El volumen de la cámara de bombeo define la frecuencia máxima (arranque/hora) a que funcionará la bomba. La máxima frecuencia de arranques por hora lo fija el fabricante de electrobombas y de los arrancadores. En el presente proyecto se adopta un valor conservativo de 5 arranques por hora. Capítulo 4 Página 18

19 A continuación se muestra la tabla 4.3 que resume las características de las estaciones principales. Tabla Resumen datos Estaciones Elevadoras IMPULSION LÍQUIDO CRUDO: La impulsión del líquido crudo se desarrolla desde la EE 113 hasta la cámara de entrada de la Planta de Tratamiento de Líquidos Cloacales del AMGR (PTLC). De desarrolla en una longitud de m en tubería de PRFV de diámetro mm a lo largo de la avenida chaco. En su recorrido atraviesa dos puentes, uno sobre el canal N 16 en la progresiva y otro sobre el canal Quijano a la altura de la progresiva 800. IMPULSION LÍQUIDO TRATADO: Esta impulsión diseñada en tubería de PRFV de diámetro mm es la encargada de conducir el líquido procesado a la zona de vuelco. Nace en la salida del múltiple de la estación elevadora de líquido crudo en la planta de tratamientos y se extiende en un largo recorrido desde hasta la descarga en el cuerpo receptor, el riacho Barranqueras. Posee una longitud de m y recorre en su primer tramo la Av. chaco en su extensión desde la planta hasta la Av. Soberanía Nacional. Allí dobla siguiendo su trayecto por Av. Soberanía Nacional hasta Av. Libertador Gral. San Martin por Capítulo 4 Página 19

20 donde continúa su recorrido hasta calle Colón por la que seguirá hasta el encuentro con el sector del muelle donde se ubicará la obra de descarga en el riacho Barranqueras. PLANTA DE TRATAMIENTO DE LIQUIDOS CLOACALES (PTLC): El nuevo sistema de tratamiento de efluentes del AMGR se compone de cámara de entrada, tamices rotativos, desarenadores-desengrasadores conformando el sistema de pre tratamiento. Luego de la salida de este sistema se conduce el efluente a los reactores anaeróbicos de flujo ascendente (UASB por sus siglas en inglés o RAFA por sus siglas en castellano). Los reactores UASB tienen una eficiencia del orden del 60-80% en función de la carga orgánica afluente. Si bien la eficiencia del sistema es aceptable, para lograr cubrir los requerimientos ambientales será necesario colocar un tratamiento a la salida de los reactores. Este tratamiento denominado pulido será efectuado mediante lagunas facultativas. Luego de la permanencia en las lagunas de pulido, el líquido será conducido hacia la estación elevadora de líquidos tratados (EELT) para impulsarlo hacia el cuerpo receptor, que en este caso será el riacho Barranqueras, afluente del Río Paraná. Previamente a la entrada a la planta el líquido es impulsado desde la estación elevadora de líquido crudo denominada EE113. En esta estación el líquido pasa a través de un sistema de rejas para retención de elemento con dimensiones superiores a los 25mm. La planta de tratamiento será diseñada para un gasto medio de m3/día hasta el final del período de diseño. A los fines constructivos se diseñará modulada en 3 líneas de tratamiento de m3/día, permitiendo de esta manera prever a futuro ampliaciones de líneas de tratamiento o modular la construcción de la planta. El pretratamiento será ejecutado para el caudal total de la planta, mientras que el tratamiento biológico cubrirá en esta etapa licitatoria las 2/3 partes del total, es decir m3/día. Para su planteo se tuvo en cuenta el sistema de colección de líquidos cloacales así como la proyección en el crecimiento del servicio. Actualmente el servicio cubre el 47 % de la población potencialmente beneficiaria de la planta en estudio Capítulo 4 Página 20

21 y se prevé que a fin de la vida útil exista una mejora y expansión en el servicio sanitario del AMGR. Del mismo modo se evaluaron los parámetros de crecimiento de población en la urbe, llevando la combinación de ambas proyecciones al caudal medio diario de m3/día. La primera fase del sistema de pre tratamiento comprendido por los tamices y desarenadores-desengrasadores, estará compuesto por cinco tamices rotativos de 2,40 m de diámetro con malla para retener sólidos de hasta 1 mm. Entre estos cinco tamices, dos de ellos permanecerán como stand by ante la salida de funcionamiento de algún otro permitiendo de esta manera tener mayor flexibilidad ante la presencia de contingencias. Los sólidos retenidos serán extraídos por el tornillo del tamiz que los depositará a una cinta transportadora enviándolos a un contenedor para ser tratados y dispuestos de acuerdo a la reglamentación ambiental. Luego de los tamices, como segundo paso del pre tratamiento, el efluente pasará por los desarenadores-desengrasadores, encargados de extraer las arenas y grasas. Esta estructura consiste en un desarenador con incorporación de aire que provoca la separación de las arenas que sedimentarán en el fondo por un lado y las grasas que aparecerán en la superficie flotando. Incorporado al desarenadordesengrasador habrá un carro barredor cuya función es la del barrido de los flotantes hasta la canaleta de colección. Por el lado de las arenas serán acumuladas en el fondo del sedimentador donde a través de tuberías serán conducidas hacia las playas de secado. Las grasas por su parte serán acumuladas en conteiner para trasportarlas al tratamiento requerido. Para está planta se preverán tres sedimentadores-desengrasadores a continuación de los tamices. El sistema de pre tratamiento en sus dos fases (Tamiz y Desarenadores) se dispondrán en paralelo. Para esto el ingreso a los tamices será a través de un canal y la salida y entrada a los desarenadores será también a través de un canal único. Esto permite que cualquier unidad salga de funcionamiento sin alterar la línea de tratamiento. El canal de colección a la salida de los desarenadores conducirá el efluente hacia una cámara partidora que enviará el líquido hacia los reactores UASB. A partir de Capítulo 4 Página 21

22 allí, el sistema UASB + Laguna de pulido se encuentra en serie, aunque para el caso los UASB serán dos en paralelo dividido cada uno en dos hemireactores. Esta solución adoptada hace que se dispongan cuatro hemireactores en paralelo, permitiendo salidas de funcionamiento sin alterar considerablemente el funcionamiento del sistema. OBRAS ACCESORIAS: Entre las obras accesorias estas corresponden a obras que en su conjunto no cumplen una función directa en el sistema pero son necesarias como apoyo. Entre ellas se puede mencionar el camino de acceso a la planta con las obras de artes incluidas como ser puentes y alcantarillas, el desarrollo de la línea de media tensión que llevará la energía eléctrica necesaria, los terraplenes que conformarán el pólder de defensa contra crecientes por encontrarse el predio de la planta en una zona amenazada por las crecientes del río Paraná. OBRA DE DESCARGA: La obra de descarga consiste en un muelle de hormigón que servirá de apoyo para la tubería hasta entrar al riacho barranquera donde descargará el liquido tratado. Sobre este muelle la tubería que quedará a la vista será de acero y el muelle será construido mediante elementos prefabricados. Al final del presente capítulo se presentan los planos que complementan la presente descripción, consistentes en planos de ubicación general del proyecto, planos de estaciones elevadoras, planos de terraplén de acceso, plano de planta (uasb, desarenadores y estación elevadora de líquido tratado) Memoria Técnica del Proyecto de Planta de Tratamiento El siguiente resumen o memoria descriptiva se corresponde con el sistema seleccionado para la construcción de la planta de tratamiento, que consiste en reactores UASB más pulido mediante lagunas facultativas. En este caso se optó por lograr la máxima eliminación de carga orgánica en un espacio reducido, tomando la idea un proceso anaeróbico inicial. Para esto se adoptó el tratamiento mediante UASB (Upload Anaerobicsludgeblanket, por sus siglas en inglés) o RAFA (Reactor anaeróbico de flujo ascendente por sus siglas en castellano). Mediante este sistema se puede lograr una eficiencia en la Capítulo 4 Página 22

23 remoción de carga orgánica del orden de 60 80% dependiendo del nivel de carga del producto crudo. Luego para dar cumplimiento a las especificaciones se colocan a la salida de estos reactores un proceso de pulido para cumplir con las normas ambientales de vuelco de líquidos cloacales tratados. Este pulido se realiza mediante lagunas facultativas. El esquema general de disposición de la planta se muestra en la figura 5 siguiente. Capítulo 4 Página 23

24 Figura Planta UASB con proceso de pulido Capítulo 4 Página 24

25 Descripción El nuevo sistema de tratamiento de efluentes del AMGR se compone de cámara de entrada, tamices rotativos, desarenadores-desengrasadores conformando el sistema de pre tratamiento. Luego de la salida de este sistema se conduce el efluente a los reactores anaeróbicos de flujo ascendente (UASB por sus siglas en inglés o RAFA por sus siglas en castellano). Los reactores UASB tienen una eficiencia del orden del 60-80% en función de la carga orgánica afluente. Si bien la eficiencia del sistema es aceptable, para lograr cubrir los requerimientos ambientales será necesario colocar un tratamiento a la salida de los reactores. Este tratamiento denominado pulido será efectuado mediante lagunas facultativas. Luego de la permanencia en las lagunas de pulido, el líquido será conducido hacia la estación elevadora de líquidos tratados (EELT) para impulsarlo hacia el cuerpo receptor, que en este caso será el riacho Barranqueras, un afluente del Paraná. Previamente a la entrada a la planta el líquido es impulsado desde la estación elevadora de líquido crudo, denominada estación EE113. En esta estación el líquido pasa a través de un sistema de rejas para retención de elemento con dimensiones superiores a los 25mm. La planta de tratamiento será diseñada para un gasto medio de m3/día hasta el final del período de diseño. A los fines constructivos se diseñará modulada en 3 líneas de tratamiento de m3/día, permitiendo de esta manera prever a futuro ampliaciones de líneas de tratamiento o modular la construcción de la planta. El pretratamiento será ejecutado para el caudal total de la planta, mientras que el tratamiento biológico cubrirá en esta etapa licitatoria las 2/3 partes del total, es decir m3/día. Para su planteo se tuvo en cuenta el sistema de colección de líquidos cloacales así como la proyección en el crecimiento del servicio. Actualmente el servicio cubre el 47% de la población potencialmente beneficiaria de la planta en estudio y se prevé que a fin de la vida útil exista una mejora y expansión en el servicio sanitario del AMGR. Capítulo 4 Página 25

26 Del mismo modo se evaluaron los parámetros de crecimiento de población en la urbe. Llevando la combinación de ambas proyecciones al caudal medio diario de m3/día. La primera fase del sistema de pre tratamiento comprendido por los tamices y desarenadores-desengrasadores, estará compuesto por cinco tamices rotativos de 2,40 m de diámetro con malla para retener solidos de hasta 1 mm. Entre estos cinco tamices, dos de ellos permanecerán como stand by ante la salida de funcionamiento de algún otro permitiendo de esta manera tener mayor flexibilidad ante la presencia de contingencias. Los solidos retenidos serán extraídos por el tornillo del tamiz que los depositará a una cinta transportadora enviándolos a un contenedor para ser tratados y dispuestos de acuerdo a la reglamentación ambiental. Luego de los tamices, como segundo paso del pre tratamiento, el efluente pasará por los desarenadores-desengrasadores, encargados se extraer las arenas y grasas. Esta estructura consiste en un desarenador con incorporación de aire que provoca la separación de las arenas que sedimentarán en el fondo por un lado y las grasas que aparecerán en la superficie flotando. Incorporado al desarenadordesengrasador habrá un carro barredor cuya función es la del barrido de los flotantes hasta la canaleta de colección. Por el lado de las arenas serán acumuladas en el fondo del sedimentador donde a través de tuberías serán conducidas hacia las playas de secado. Las grasas por su parte serán acumuladas en conteiner para trasportarlas al tratamiento requerido. Para está planta se preverán tres sedimentadores-desengrasadores a continuación de los tamices. El sistema de pre tratamiento en sus dos fases (Tamiz y Desarenadores) se dispondrán en paralelo. Para esto el ingreso a los tamices será a través de un canal y la salida y entrada a los desarenadores será también a través de un canal único. Esto permite que cualquier unidad salga de funcionamiento sin alterar la línea de tratamiento. El canal de colección a la salida de los desarenadores conducirá el efluente hacia una cámara partidora que enviará el líquido hacia los reactores UASB. A partir de allí, el sistema UASB + Laguna de pulido se encuentra en serie, aunque para el caso los UASB serán dos en paralelo dividido cada uno en dos hemireactores. Capítulo 4 Página 26

27 Esta solución adoptada hace que se dispongan cuatro hemireactores en paralelo, permitiendo salidas de funcionamiento sin alterar considerablemente el funcionamiento del sistema Planta Depuradora. Pre Tratamiento. Dimensionamiento de rejas de ingreso, tamices y desarenadores Rejas de ingreso Previo al ingreso de la Planta, durante el paso del líquido crudo en la estación elevadora 113 se instalarán dos rejas de paso 20 mm para protección de las instalaciones agua debajo de la misma. La estación de bombeo contará con dos canales equipados con rejas finas con limpieza automática con una separación entre rejas de 20 mm. Caudal total: m3/día 1,04 m/seg Tomando un pico de 20%: 1,25 m/seg Cantidad de rejas mecánicas: 2 Paso: 20 mm Cada reja tendrá capacidad para operar con un caudal máximo de 0.625m3/s y se verificará para este valor. Tomamos altura de líquido estimadas para caudal promedio y pico para un ancho de canal determinado (hecho en base a iteraciones y experiencias con Plantas de caudales similares. Ancho de canal: 0,90m Altura del agua: Promedio 0,990 m Máximo 1,20m Área efectiva: (Condición mas exigida) 0,89m2 Velocidad de aproximación: 0,625/0,89=0,70 m/s Capítulo 4 Página 27

28 Se debe verificar que la velocidad de aproximación en el canal se encuentre entre 0,3 m/s y 0,9 m/s para evitar sedimentación de arenas y otros sólidos no deseados, por lo que el predimesionamiento cumple con este requisito. Número de rendijas: 25 Ancho de separación: 0,02m Área neta de pasaje: 0,495m2 Caudal 0,625 m3/s Velocidad de pasaje: 1,26 m/s Velocidad de pasaje a 25% de atascamiento 1,68 m/s Ambas velocidades están dentro de los valores considerados aceptables para estos mecanismos, por lo tanto queda aceptable el pre-dimensionamiento. La reja será automatizada en función de la perdida de carga a su ingreso, siendo esta medida por la altura de líquido en el canal. Tentativamente se puede prever un arranque de la reja cuando esta supere los 50 cm, luego la altura máxima estimada de líquido en el canal será de 1,70 m. debiéndose prever jun freeboard de 50 cm. sobre este valor TAMICES: Criterios de selección utilizados 1 Paso La Unidad de Procesos que se encuentra aguas debajo de los tamices son reactores anaeróbicos UASB. Para este tipo de reactores, la bibliografía indica que el paso mínimo recomendado es de 1 mm. Pasos mayores a 3 mm permiten el ingreso al sistema de sólidos discretos con un tamaño que perturba la operatoria del UASB, ya que por un lado el ingreso de sólidos inertes sería excesivo modificando la relación volátiles a fijos requerida para un buen funcionamiento y una alta eficiencia del reactor y por otra parte modificaría negativamente el funcionamiento de los separadores trifásicos. En los sistemas con mezcla por reductores del contenido del reactor un tamaño de solido de 3 mm introduciría riesgos de taponamientos y daños mecánicos. Capítulo 4 Página 28

29 2 Cantidad Para los caudales involucrados en el proyecto ( m3/día) no hay inconvenientes en que sean absorbidos por un solo tamiz rotativo. Luego el criterio para elegir la cantidad de equipos se funda, esencialmente, en fijar la cantidad de unidades en reserva para la eventual salida de servicio de alguno de ellos por cuestiones de mantenimiento. En principio optamos por 3 unidades en operación continua (una por módulo) y dos unidades de reserva, operando sobre un canal receptor común y un vuelco común a efectos de hacerlas totalmente intercambiables. 3 Equipo En todos los casos por el tipo de efluente a tratar y la experiencia existente en el tema el equipo que finalmente se seleccione deberá ser una Unidad totalmente ejecutada en acero inoxidable, con alimentación interna, malla tipo Johnson o chapa perforada circular. Para los caudales involucrados en el proyecto y según surge de los catálogos de los principales fabricantes y la experiencia, las unidades deben tener un diámetro mínimo de 2400 mm. Resumen: Tipo de tamices seleccionados: Cilíndricos de alimentación interna, en canal, con elevación de sólidos y descarga por tornillo. Materiales: Totalmente ejecutados en acero inoxidable AISI 304 Accionamiento: Por moto-reductor con velocidad de rotación variable por variador electrónico. Malla: Tipo Johnson o chapa perforada con orificios circulares. Cantidad de equipos: 3 a presente, 5 a futuro. Paso: 1 mm. Diámetro: 2400 mm DESARENADORES/DESENGRASADORES: Criterios de selección utilizados 1 Tipo Capítulo 4 Página 29

30 Para la eliminación de arenas se puede optar por diferentes tipos de desarenadores: de flujo horizontal, con cámara de arena aireada, sistemas de remoción de arena tipo vortex, tanque de sedimentación ( detritus tank ). Todos estos sistemas tienen ventajas y desventajas. Por su eficiencia en separación de arenas y por la necesidad de eliminar grasas que son altamente perjudiciales para el sistema UASB hemos optado por un desarenador/desengrasador con aporte de aire para facilitar la flotación de las grasas. 2 Cantidad Dada el tipo de desarenador seleccionado y su amplia flexibilidad frente a los cambios de caudales de ingreso, entendemos que no se requieren unidades en stand by ya que en caso de que una de los desarenadores salga de servicio el o los restantes pueden tomar el caudal total sin inconvenientes. Igualmente en cada desarenador se deja un canal de bypass para caso de una emergencia. Dimensionamiento: Habrá un desarenador por módulo, con dos compartimentos. En caso de tener que sacar de servicio el desarenador se dispondrá de un bypass por un canal estático paralelo con recolección de arena manual. El caudal asumido para el dimensionamiento es el caudal por módulo multiplicado por un factor de pico de 1,2 O sea para m3/día o 0,393 m3/seg Caudal de verificación: 0,393 m3/seg x 1,2 = 0,472 m3/s. Dimensiones de cada canal: Por iteraciones y basados en desarenadores existentes en Plantas de caudales similares se llegó a las siguientes dimensiones: Altura útil 3,25m Ancho 6,00 m Sección circulación 19,50 m 2 Cantidad de vertederos 6 Capítulo 4 Página 30

31 Dimensiones de los vertederos de salida: 0,23 m x 1,00m Longitud 23 m Área efectiva de salida = 0,23 m2 x 6 = 1,38 m2 Velocidad de circulación en la salida: 0,4166 m3/s / 2,7 m2 = 0,3 m/s. La velocidad es la correcta para desarenadores que permite sedimentar arenas y partículas inertes y dejar pasar los orgánicos. Por lo que el dimensionamiento es satisfactorio en su diseño Equipamiento de los desarenadores longitudinales en sección troncocónica inferior. El desarenado-desengrasado asegura la decantación de los residuos más densos y de mayor tamaño (arenas, grava, etc.) y la flotación de los deshechos más livianos (aceites, fibras, cuerpos flotantes, etc.). Se realiza inyección de aire mediante aireadores sumergidos para beneficiar la flotación de material liviano. Paralelamente, los residuos más pesados (arenas y grasas) se decantan. Se realizará la obra civil, incorporando el equipamiento electromecánico correspondiente. Un brazo rascador de superficie recoge las materias flotantes y las envía, a través de una canaleta, a un depósito, de donde son enviadas hacia el concentrador de grasas. Las grasas se concentran y se estabilizan con cal. Luego son enviadas a un contenedor para su disposición final. Las arenas se recuperan y son acumuladas en tolvas (cuatro para cada modulo), para luego ser dirigidas hacia el puesto de tratamiento de arenas. En este sector, el lavado de las arenas, se realiza una concentración inicial mediante un hidrociclón. La arena luego es extraída por un tornillo transportador inclinado que la eleva hasta la altura de descarga y en su recorrido también la va deshidratando por gravedad. El agua residual recuperada se devuelve al tratamiento. Puente barredor de superficie: Cantidad 3 (uno por módulo) Capítulo 4 Página 31

32 Tipo Accionamiento De accionamiento por cadenas, con palas de PRFV Por motorreductor eléctrico. Material Cadenas de inoxidable, palas de PRFV, piñones tractores en inoxidable, piñones guías en inoxidable. Aireadores para flotación de grasas en desarenadores. Longitud Ancho Altura cota agua 23,0 m 6,0 m 3,3 m Volumen concerniente a las turbinas de aire: 196,65m3(recomendada por fabricantes) Anchura flotación 4,50m Anchura desengrase 1,50 m Pared deflectora longitudinal de 1,90 m sumergida 50 mm y longitud 23m Esta solución comporta la ubicación de: Turbinas por canal desarenador: La potencia específica en la zona de aplicación de los aireadores (196,65m3) será de: 4 X 1.5 Kw = 6.0 Kw = w / m3 = W/m3 Solución correcta ya que nos encontramos dentro de la banda entre 25 a 32W/m3 que es la que tenemos como base para la aplicación de los sistemas de flotación, teniendo en cuenta que evaluamos unos parámetros de entrada de grasas y aceite que estarán comprendidos entre mg/l IMPLANTACION: Capítulo 4 Página 32

33 Sobre un eje sitiado a 1,3 m de la pared, se sitúan las turbinas con una sugerencia de 2m: El primero a 2,0 m de la pared de entrada. El segundo a 7,0 m de la misma pared El tercero a a12,0 m de la misma pared El cuarto a a17,0 m de la misma pared Sistema de disposición de arenas: Compuesto por un hidrociclpón y un clasificador de arenas por cada desarenador: Hidrociclon: Cantidad: 2 Tipo: Convencional, vertical en acero al carbono Clasificador de arenas: El líquido crudo ingresa en la zona superior del equipo bajo condiciones hidráulicas controladas por un deflector metálico. Se produce un efecto vortex de rotación que dirige la fase líquida junto con material fino hacia el vertedero perimetral y la arena, de mayor peso se deposita en el fondo del tanque. La arena luego es extraída por un tornillo transportador inclinado que la eleva hasta la altura de descarga y en su recorrido también la va deshidratando por gravedad. Esta operación se realiza en períodos de impulsos/pausa. Cantidad: 3 Ubicación: Desarenador/desengrasador Tipo: Vortex Capacidad máxima 16 l/seg. Máximo ingreso de arenas 0,4 / 1 ton/hr. Capacidad de separación 97 % en partículas de 0,20 mm. Materiales: En contacto con el medio AISI 304 Capítulo 4 Página 33

34 Potencia instalada: 1,1 KW Generación y concentración de grasas La grasa pasa del desengrasador-desarenador al espesador de grasas por gravedad. Se adopta una concentración de llegada del orden de 200 ppm de grasas. Para el caudal de diseño se tiene que la cantidad de grasas por hora será: 0,42 m3/s. x 3600 s/hora x 200 mg/lt = 302,4 Kg/hora Adoptando una concentración del 0,8% de grasas en líquido, se tiene un volumen producido de 37,8 m3/hora. Este caudal horario se adoptará para dimensionar las cañerías. Se adopta para el concentrador un tiempo de residencia de unos 23 minutos con lo que su volumen es del orden de unos 14 m3. Las dimensiones serán de 1,60m x 3,00m x 3,00m Se estima el grado de concentración alcanzable en aproximadamente 8%. En el siguiente cuadro se resumen las concentraciones y caudales: Ingreso Concentrador Salida Concentrador Concentración (%) 0,8 8% Volumen (m3/h) 41,4 4,14 La tolva, sistema de dosificación de cal, y el equipamiento auxiliar (tornillo de arrastre, volquete recolector, etc.) estarán dimensionados para estos caudales. Sistema de disposición de grasas Cantidad de equipos: 1 (uno) Capítulo 4 Página 34

35 COMPONENTES TANQUE DIMENSIONES Largo: 6,5 m Ancho: 1,5 m Profundidad útil: 2,50 m Profundidad total: 3,0 m MATERIAL Chapa de AºCº. Espesor mínimo ¼. Recubrimiento: Pintura epoxy interna y externamente. Ubicación: Desarenado/Desengrasado. Montaje: Sobre platea de apoyo. CONCENTRADOR DE GRASAS - GRA-101 Cantidad 1 Ubicación Desarenador/desengrasador Tipo Alternativo Superficial para instalar sobre tanque. Descripción Tanque concentrador Sistema de transmisión 1,5 m. de ancho y 6,5 m. de largo Directa del Reductor. Capítulo 4 Página 35

36 Sistema de paletas Única tipo levadiza. Motoreductor accionamiento de Sin fin corona. Parantes para guirnalda Acero carbono Micro-Switch de fin de 2 (dos), uno en cada extremo. carrera Accionamiento: Cadena Con canaleta de descarga sobre la Rampa Interior: pared del tanque, toda construida en chapa de AºCº. 2,5 mm. de espesor. Recubrimiento Pintura epoxi Fluído: Grasas y Agua Condiciones operación de Velocidad: 0,57 2,75 cm/seg Ciclos de descarga: ciclos/h Vías: Galvanizadas Cadenas: Acero al Carbono Materiales Engranajes: SAE 1045 Paletas: Acero al Carbono Limpiador rascador: Labio Nylon o goma sintética Rampa interior AISI 304 Potencia nominal: 1/3 HP Motor Tensión: 3 x 380 V Frecuencia: 50 Hz. Capítulo 4 Página 36

37 Velocidad: 1500 rpm Reductor Tipo: Rodamientos y Retenes: Sin fin corona 1era. Calidad Lubricación: Baño y salpicado de aceite. MEZCLADOR DE GRASAS Y CAL Función Mezcla las grasas y la cal para la estabilización química de las primeras. Cantidad 1 Ubicación Desarenador/desengrasador Tipo Doble eje helicoidal contra palas rotantes. Cuerpo Horizontal con tolva de ingreso Eje y paletas de mezcla Eje helicoidal y palas rotantes. Descripción Motor de accionamiento Blindado Trifásico. Con reductor Tipo Engranajes helicoidales. Accesorios Sellos flotantes autocentrantes. Largo: mm. Fluído: Grasas + cal Condiciones operación de Capacidad: Kg./h. Posición: Horizontal Materiales Cuerpo: Eje: AISI 304 L AISI 304 L Capítulo 4 Página 37

38 Palas: AISI 304 L Potencia nominal: 2,2 kw Tensión: 3 x 380 V. Motor Frecuencia: 50 Hz. Velocidad: 1500 rpm Protección: IP65 Tipo: Engranajescilindricos helicoidales Reductor Engranajes: Acero tratado térmicamente según normas AGMA. Rodamientos y Retenes: 1era. Calidad Lubricación: Baño y salpicado de aceite Reactores UASB Se ha confeccionado esta memoria siguiendo la Normas Brasileña (critérios de dimensionamento norma brasileira ABNT NBR /2011) para el dimensionamiento de reactores UASB cuyas recomendaciones se agregan al final de este cálculo y los lineamientos de la Universidad Popular del Cesar. Facultad de Ingenierías y Tecnologías. Programa de Ingeniería Ambiental y Sanitaria (Valledupar 2009, Nicolas Daza Borja, Porf. Luis Francisco Ramirez, Ingeniería Ambiental). Datos para el dimensionamiento: Caudal total de diseño: m 3 /día Caudal de diseño por tren: m 3 /día Capítulo 4 Página 38

39 Caudal total de diseño a futuro: m 3 /día Trenes primera etapa: 2 Trenes segunda etapa: 3 DBO de pliego: 206 mg/lt. DQO de pliego 500 mg/lt. DQO asumida para el diseño: 600 mg/lt. (*) (*) Se toma una DQO por encima de la típica para un efluente cloacal a efectos de prever eventuales llegadas de contaminantes no locales. Temperatura de diseño: Según las campañas de monitoreo realizada por el ENOHSA en algunas Estaciones de Bombeo, en su oportunidad, se detectó como la temperatura más baja promedio de un día del efluente de 19,8 C y como temperatura promedio más alta del efluente de un día de 28,7 C. Asumimos como valor promedio para el diseño una temperatura del efluente de 25 C. Dimensionamiento del Reactor: Dimensionamos para un módulo de m 3 /día. Capítulo 4 Página 39

40 Siguiendo la norma citada en el encabezamiento (punto c de la norma), en la más desfavorable de las situaciones, el tiempo de residencia hidráulico de diseño será de 8 hs., criterio ampliamente conservador ya que estamos tomando el día más frío del año y no el promedio del mes más frio. En estas condiciones: Vol. Reactor: V = Q x TRH = m 3 /día / 24 hs./día x 8 hs. V = m 3 Volumen adoptado m 3 El caudal pico diario es de m 3 /día O sea que por cada reactor deben pasar m 3 /día TDH será de 5,60 horas. Utilizando la ecuación del libro Principios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias - Reatores anaeróbios de Carlos Augusto de Lemos Chernichiaro E DBO= 100(1-0,70xTDH -0,50 ) e E DQO= 100(1-0,68xTDH -0,35 ), tenemos las siguientes concentraciones en el efluente de los reactores UASB: Para caudal Pico Capítulo 4 Página 40

41 E DBO= 100(1-0,70xTDH -0,50 ) =100x(1-0,7x5,60-0,50 )=70% E DQO= 100(1-0,68xTDH -0,35 ) =100x(1-0,68x5,60-0,35 )=63% La ecuación, que es empírica, se utiliza para calcular la eficiencia para el TDH a caudal pico. Asumimos una reducción de carga en el tratamiento primario que podemos ubicar muy conservadoramente en un 5 %. Luego la DBO ingreso a los reactores anaeróbicos se ubica (partiendo de los 206 mg/lts. del efluente crudo) en alrededor de 195 mg/lts., con lo que queda, asumiendo el mismo porcentaje para la DQO: DBO Afluente al reactor = 195 mg/l DBO Efluente del reactor = 58,5 mg/l DQO Afluente al reactor = 570 mg/l DQO Efluente del reactor =210,9 mg/l Tomamos dos reactores por cada tren Vol. de un reactor = m3 / 2 = 5000 m3 Para determinar la altura del reactor se requiere que la velocidad ascensional en el reactor, zona de digestión de lodos, debe ser igual o inferior a 0,7 m/h para evitar arrastre de barros (punto h de la norma) Es importante recordar que el sector del reactor que debe trabajar como digestor tiene un TDH de 8 horas y se debe sumar al sector de decantación que debe tener los siguientes tiempos: Capítulo 4 Página 41

42 Q Medio Q Máxima Q Picos temporario > 1,5 h >1,0 h > 0,6 h En estas condiciones el reactor anaeróbico deberá operar hasta la altura que se calcula a continuación: H = Vel asc. X TDH H = 0,7 m/h x 8 hs. = 5,60 mts. El valor se encuentra dentro de lo recomendado por la norma (punto e) El freeboard recomendado (Universidad) es de 0,40 m. El área del reactor será entonces: Area = Volumen / H Area = 5000 m3 /5,6 m = 892 m2 Dimensiones aproximadas: Ancho: 21,5 m. Largo: 43,0 m. Para dar más flexibilidad al sistema dividimos el reactor en dos hemirreactores de planta cuadrada, o sea: Ancho: 21,5 m. Largo: 21,5 m. Luego la dimensión final de cada reactor es de: Ancho: 21,5 m. Largo: 43,0 m. Capítulo 4 Página 42

43 Altura total: 6 m. Verificación para el caso en que deba sacarse de servicio un hemirreactor. Siendo dos reactores de m3 por tren (dos hemirreactores de 2500 m3) o sea un total de m3 para los dos trenes ( m3/día a caudal promedio o m3 a caudal pico diario), cuando un hemirreactor salga de servicio se tiene un volumen total de m3. En ese caso el TRH sería: m3 / 2500 m3/hr = 4,9 hs. La eficiencia caerá a los siguientes valores: E DBO= 100(1-0,70xTDH -0,50 ) =100x(1-0,7x4,90-0,5 )=68,5 % E DQO= 100(1-0,68xTDH -0,35 ) =100x(1-0,68x4,90-0,35 )=61% DBO Afluente =195 mg/l DBO Efluente =61,4mg/l DQO Afluente =570 mg/l DQO Efluente =222,3 mg/l Que es un valor aceptable para esta situación según cualquiera de los dos criterios seguidos en este cálculo (punto c de la norma y tabla citada en artículo de la Universidad). Para valores de DQO por debajo de 3000 mg/lts la Universidad recomienda una profundidad del manto de lodos de 3 m que adoptamos. Este valor se encuentra igualmente en el rango que recomiendo la norma seguida para el cálculo (punto e). Para la distribución del efluente de manera de que este sea uniforme en el fondo del reactor se tomó un damero con una separación entre puntos de inyección de 1,80 m. entre centros de cañería de entrada. Tomando 75 mm para el caño de entrada (punto g de la norma), se tiene un punto alejado de la alimentación de Capítulo 4 Página 43

44 aprox. 1,75m. Luego el area de influencia es 1,75 m. x 1,75 m. o sea un área de 2,97 m2 que cumple con la norma (punto g). El cálculo se hace para el caudal pico horario que resulta ser de m3/hr.al año 10 y 6221 m3/hr. al año 20 (2036). La cañería que alimenta a los tres modulos se dimensiona para el máximo posible entre la situación de dos módulos y la de tres (o sea para 4187 m3/hr./ 2 = 2093 m3/hr.). Para cada módulo de 2 reactores Q = 2093 m3/hr. o sea 0,581 m3/seg. Lo que, respetando la velocidad de 0,3 m/seg. da un área de 1,93 m2 que se corresponde con una sección de 1,57 m. teórica. Para cada reactor Q = 0,290 m3/seg. Lo que da un área de 0,968 m2 y un diámetro teórico de 1,11 m Para cada hemirreactor Q = 0,145 m3/seg. Lo que da un área de 0,483 m2 y un diámetro teórico de 0,78 m. Cálculo de las campanas separadoras (GLS) o separadores de tres fases: Las campanas tienen una inclinación de sus paredes de 60. Se distribuyen a lo largo del reactor por lo que tendrán un largo aproximado de 20 mts. La velocidad de flujo a través de las aberturas de pasaje al decantador que el libro Principios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias - Reatores anaeróbios de Carlos Augusto de Lemos Chernichiaro recomienda: Q medio Q máximo Q pico temporário < 2,5 m/h < 4,0 m/h < 5,5 m/h La velocidad de flujo en las aberturas no debe ser mayor a (5,5 m/h) o 6 m/hr. (recomendación de la Universidad), por lo que asumimos 5 m/hr. como criterio Capítulo 4 Página 44

45 conservador. El caudal por cada hemirreactor con el que se está trabajando es el máximo diario o sea m3/día o sea 446 m3/hr. Será calculado para Q máximo sólidos. < 5,0 m/h para que minimice el arrastre de Area de abertura = 446 m3/hr / 5 m/hr = 89,2 m2 Ancho para cada deflector, considerando dos deflectores por campana Ancho = A / L / 2 = 89,2 m2 / 21,5 m. / 2 = 2,07 m. Ancho = A / L = 89,2 m2 / 21,5 m/18= 0,23 m. Adoptado 0,25 m Superficie húmeda de sedimentación: El libro Principios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias - Reatores anaeróbios de Carlos Augusto de Lemos Chernichiaro recomienda: Q medio Q máx q PICOS TEMPORÁRIOS < 0,8 M/H < 1,2 M/h < 1,5 M/H S= 2,07 m x21,50 m x 9 =400,5 m ² Tasa de aplicación = 446/400,5 =1,11 m/h que está por debajo del máximo recomendado (1,20 m/hr.) Capítulo 4 Página 45

46 Ancho de la superficie húmeda (en el sentido del largo del reactor) WS = S/L WS = 400,5 m2 / 21,5 m. = 18,63 m. Dimensionamiento de las campanas separadoras. La altura recomendada para las campanas es de 1,5 m. Altura horizontal de un lado: X = 1,5 m / tan 60 = 0,866 m. Ancho de cada campana = 0,866 m x 2 = 1,732 m Ancho real de cada campana = Z = 1,5 m / sen 60 = 1,73 m Si se multiplica por la longitud la superficie de cada campana es de 26,296 m2 Colocando 9 campanas por línea o longitud del reactor, se tiene una separación entre centros de 2,38 m. lo que da una separación entre campanas y con el borde de 0,65 m. En este punto se tiene predimensionado el reactor, restando la ubicación de las canaletas recolectoras de líquido que se pueden aproximar como de 0,40 m. de base x 0,35 m. de altura con vertederos aserrados. Volumen de cámara de decantación por tren Las cámaras de decantación tendrá las dimensiones conforme el diseño que sigue: La parte rectangular tendrá 0,85 m profundidad mojada y la parte inclinada a 50º tendrá una altura de 1,06 m, formando un volumen de 475,31 m³, proporcionando los siguientes TDH: Capítulo 4 Página 46

47 p/caudal medio = 475,31 m³/8557 m³/d=1,33 h recomendaciones de Chernicharo Caudal medio Caudal máximo Pico temporarios > 1,2 h > 1,0 h > 0,6 h Producción de biogas por tren: La cantidad de biogás producido puede ser estimado utilizando la siguiente formula: DQOCH =Qx(So S) -YobsxQxSo DQOCH carga de DQO convertida en metano ( kg DQOCH4/DIA); Q caudal de líquido a tratar afluente ( m³/día) So concentración de DQO afluente ( kg DQO/m³) S - concentración de DQO efluente ( kg DQO/m³ ) YOBS coeficiente de producción de sólidos en el sistema, en términos de DQO(a11 a 0,23 kg DQOLODO/kg DQOAPLIC.) So = 0,600 kg/m³ S = 0,222 kg/m³ Q m³/die Yobs = 0,11 a 0,23 kg DQOLODO/Kg DQOAplicado DQOCH4=35600m³/(0,6-0,222)-0,23x35600x0,6 = 8544 kg DQOCH4/dia f(t) = PxKDQO/[ 273 +T] QCH4 = DQOCH4/f( T ) Capítulo 4 Página 47

48 P presión atmosférica ( 1 atm ) KDQO DQO correspondiente a un mol de CH4(64 g DQO/mol ) R constante de los gases ( 0,08206 atml/mol.k) T temperatura operacional del reactor ( 27 º C) f(t) = 1 atm x 64 g DQO/mol/0,08206 atm.l/mol.k)/0,08206 atm L/mol.K)x300ºK = 2,59 kg DQO/m³ QCH4 = DQOCH4/f( T )=8544/2,59=3299 m³/d Qbiogás = QCH4 / CCH4 =3299/0,7 =4713m³/d por tren Caudal de gas por cada cámara de captación de biogás = (4713m³/d)/18)= 262 m³/d ó 0,18m³/mim será conducido por tuberías de PVC de 1 con velocidades entre 0,7 a 16 m/min, estimándose una pérdida de carga de 10 cm. Adoptando o sello hidráulico de 15 cm, la presión que el gas alcanzará será de 25 cm con la que se alimenta el sistema de disposición de biogás (gasómetro y antorcha) Cantidad y disposición de lodos en exceso de los reactores Cálculo de la cantidad de lodos en exceso generados: El cálculo se hace para la condición extrema, esto es de máxima generación de lodos. Factor conversión DQO/lodo ANAEROBICO Excedente 0,01-0,02 kg ST/kg DQO removida. Caudal total de diseño a futuro: DQO asumida para el diseño: m3/día 570 mg/lt. Para el cálculo tomamos una reducción de la DQO del 60 % en términos de DQO. Por otra parte dado que nos estamos ubicando en el extremo superior de la generación de barros hemos despreciado el aporte de inertes, máxime cuando el efluente llega de un pretramiento con tamices, desarenado y desengrasado. Capítulo 4 Página 48

49 Por lo tanto, la cantidad de lodo será de m³/día x0,6 kg DQO/m3 x0,18= 7394 kg/día de sólidos seco. Considerando que la concentración de lodo removido tenga 3 % de sólidos y una densidad de 1012 kg/m³, el caudal de lodo a ser extraído será de 244 m³/día. Remoción de espuma: Para permitir la captación de los gases es necesario remover la espuma que se acumula sobre el gasómetro, en un espacio de tiempo pequeño ( 4 días ) no permitiendo o su endurecimiento, que impermeabilizaría la superficie e impediría la salida de gas hacia la cámara de gas. Sobre los gasómetros serán instaladas tuberías que conducirán agua de reuso para mover la espuma hacia las extremidades donde serán instalados sifones que permitirán la salida de la espuma. Los sifones serán rotos levantando una compuerta dispuesta al efecto. El agua de reuso será bombeada desde un tanque de reserva de 5,0 m³. O efluente cloacal genera de 6 a 13 kg de espuma por cada 1000 m³ de efluente, con una densidad ρ = 0,96 g/cm3. En el presente caso, al pasar por el UASB, donde se produce su degradación, prácticamente toda la espuma es flotada por las burbujas de gases y una pequeña cantidad escapa hacia el decantador del UASB. Admitiendo que la cantidad de espuma sea de 13 kg/1000 m³ de efluente, tenemos el siguiente caudal de espuma por campánula: (13 kg/1000 m³)x3110 m³/d =40,43 kg/d. Formando sobre cada campánula la cantidad de 22 m²/día y admitiendo una descarga cada 2 días de un caudal de 44 m³/día. El tiempo de secado se estima en unos 4 días, ya que la espuma tiene grandes cantidades de agua e infiltrará rápidamente en las playas de secado. La altura de disposición de la espuma será de 0,55 m y el área necesaria de disposición será de 320 m². Este material será deshidratado en dos playas de secado con dimensiones de 8,0x20 m. Capítulo 4 Página 49

50 La remoción de espuma deberá ser efectuada según los siguientes procedimientos: - sobre la cámara de gas se instalan tuberías conductoras de agua que sueltan chorros para empujar la espuma hacia una extremidad; - la extracción de espuma es efectuada a través de sifones, que no permiten la salida de gas, sino solamente de la espuma. 1,00 m 0,20 m 1,00 m Tubo PVC D=11/4 p P +Pgas 1,00 m 0,40 m 0,15 m perda de carga no flair 0,15 m 0,25 m 0,05 m Memoria de cálculo lagunas facultativas Los cálculos se han efectuado siguiendo los lineamientos del Desing Manual of Municipal Wastewater Stabilization Ponds de la EPA, octubre de 1983 Para el cálculo de estas lagunas existen una serie de opciones diferentes de cálculo entre las cuales podemos señalar: - Por rango de carga superficial - Ecuación de Gloyna - Ecuación de Wehner Wilhelm y aplicación de Thirumurthi - Modelo Plug Flow Capítulo 4 Página 50

51 - Ecuación de Marais& Shaw Cada uno de estos métodos presenta ventajas y desventajas a la hora de la aproximación real de cálculo y todos ellos están influenciados en menor o mayor medida por las condiciones ambientales del sitio de implantación de las lagunas, en particular y determinantemente por la temperatura del aire en el lugar. Para las condiciones del Chaco, la ecuación de Marais& Shaw se puede aplicar con un amplio margen de seguridad dado que no se está en condiciones climáticas extremas ni siquiera exigidas en materia de temperatura. Para tener un diseño aún más confortable, el volumen de las lagunas resultante de esta ecuación ha sido corregido usando la ecuación de Gloyna que brinda un margen adicional de seguridad a la restricción de mezcla completa que impacta en la ecuación de Marais. Determinamos el tiempo de retención hidráulico de la primera celda La ecuación de Marais es la siguiente C 0 / C n = (1 / (1 + k c t n )) n Despejando t, el tiempo de residencia hidráulico t = (C 0 /C n ) 1/n 1 Donde C o = Concentración de DBO al ingreso de la laguna C n = Máxima concentración de la biomasa en la laguna. compatible con condiciones aeróbicas. K c = Coeficiente cinético a la temperatura del líquido Determinación de C n Cn está definido por la ecuación Capítulo 4 Página 51

52 C n = C e max. = 700 / 0,6 d + 8 Con d la profundidad de la laguna expresada en pie. Asumimos una profundidad de 2 mts. = 6,56 pies Luego Cn = 700 / 0,6 x 6, = 58,6 mg/lts. Corregimos el coeficiente cinético teniendo en cuenta la temperatura K c = k3 5 x 1,085 ( T T35) Donde k 35 = 1,2 Luego K c = 1,2 x 1,085 (16,78 35) K c = 0,2714 De acuerdo con la memoria de cálculo de los reactores, la DBO de salida esperable es de 58,5 mg/lts.. Tomamos un coeficiente de seguridad del 20 % y asumimos para dimensionar el sistema de lagunas que la DBO de ingreso será de 70 mg/lts. Ahora reemplazando finalmente en la ecuación de Marais tenemos para n = 1 t = (70/ 58,6) 1 = 0,19 días Corregimos este valor para tener en cuenta las condiciones no ideales de mezcla, tomando un factor de 3,0 Luego el tiempo real será = 3,0 x 0,19 días = 0,58 días Determinación del número de lagunas en serie para obtener la dbo de salida requerida En este caso la salida requerida es de 30 mg/lts. de DBO. La ecuación que se aplica es C n /C 0 = (1 / (1 + K c t 1 ) n Capítulo 4 Página 52

53 Donde C n = Concentración de DBO a la salida del sistema C o = Concentración de DBO a la entrada del sistema t 1 = Tiempo de residencia hidráulico de la primer celda Reemplazando 30 / 70 = (1/(1 + 0,2714 x 0,58 ) n n = 5,8 por lo que deberíamos asumir seis lagunas en serie para cumplir con t = 0,58 días Consideremos ahora los volúmenes que resultan de aplicar la ecuación de Glyona t = 0,035 L a 0 (35 T) x f x f Donde La es la DBO última que se puede aproximar a 1,2 x DBO 5 y f y f son iguales a 1 para un efluente cloacal Reemplazando t = 0,035 x 1,2 x 70 x 1,085 (35 16,78) x 1 x 1 Que resulta en t = 12,9 días Tomando un tiempo de residencia hidráulico medio entre los dos extremos de cálculo que resulta en un valor confortable dadas las condiciones del lugar y como factor de seguridad para corregir los valores por mezcla completa que exige la ecuación de Marais. Tomamos entonces como valor final de diseño 7 días para una sola laguna verificamos nuevamente con la ecuación de Gloyna para ver si alcanza con una laguna en serie con este tiempo de detención. 30 / 70 = (1/(1 + 0,2714 x 7 ) n Capítulo 4 Página 53

54 n = 0,84 por lo que este tiempo verifica con una sola laguna Entonces el volumen total de la laguna es m3/día x 7 días = m3 Tomamos para redondear m3 Tomando una pendiente de 2:1, una profundidad de 2 mts. y un freeboard de 0,5 mts., la configuración geométrica de la laguna será Ancho x largo al coronamiento = 192 m. x 202 m. Ancho x largo a nivel de líquido = 190 m. x 200 m. Ancho x largo en el fondo = 182 m. x 282 m Memoria de cálculo de playas de secado Para el dimensionamiento de las playas de secado del lodo anaeróbico en exceso producido por los reactores UASB se ha seguido la norma brasileña NB 570 y el texto Principio do tratamento biológico de aguas residuarias Vol.6, Lodo de esgotos: tratamento e disposicao final Cleveland V.Andreoli, Marcos Von Sperling, Fernando Fernandez, Editora FCO, 2001 Las recomendaciones generales se pueden resumir en: - La tasa nominal de aplicación de sólidos debe ser menor o igual a 15 Kg de ST/m2 de playa de secado - La cantidad de playas mínimas es de 2. - La distancia de transporte dentro de las playas se recomienda no mayor a 30 mts. La cantidad de lodo anaeróbico generado, como surge de la memoria de cálculo de los reactores es de 7394 Kg ST por día al 100 % o 244 m3/día al 3 % que es la forma en que se elimina e ingresa a las playas. a) Duración del ciclo de operación de una playa de secado Capítulo 4 Página 54

55 Según la bibliografía y la experiencia se recomienda un tiempo de secado de 15 días y un tiempo de limpieza de 5 días para completar la operación de un ciclo de secado. Luego T = TS + TL Donde T es el ciclo de secado, TS el tiempo de secado y TL el tiempo de limpieza T = = 20 días b) Volumen de lodo deshidratado por ciclo: VL = QL x T Donde VL es el volumen de lodo a deshidratar por ciclo y T es la duración del ciclo VL = 244 m3/día x 20 días = 4880 m3 c) Area necesaria de playas de secado ALS = (ML x T) / Cs Donde ALS es el área de playas de secado que se requiere, ML es la masa de lodos a deshidratar expresada como lodo seco, T es la duración de ciclo y Cs es la tasa de aplicación de sólidos que siguiendo la norma tomamos en 15 Kg ST /m2 ALS = 7394 KgST/día x 20 días / 15 KgST/m2 ALS = 9858 m2 d) Geometría de las playas de secado Tomando celdas de 300 m2 (10 mts. de ancho x 30 mts. de largo) Cantidad de celdas = 9858 m2 / 300 m2 = 33 celdas. e) Altura máxima de la lámina de lodo en las playas de secado hl = VL / ALS Donde hl es la altura de la lámina de lodo, VL es el volumen de lodo a deshidratar por ciclo y ALS es el área de los lechos de secado hl = 4880 m3 / 9858 m2 = 0,49 mts. Capítulo 4 Página 55

56 4.7. Memoria Técnica del Proyecto de Colectores e Impulsiones Troncales Descripción del Sistema Cloacal El sistema de Colectores Troncales permite la conducción del líquido cloacal hacia la estación elevadora EE112; a su vez desde esta se conduce hasta la estación elevadora EE113 la que impulsará el líquido crudo hasta la Planta Depuradora. Una vez completado el proceso de tratamiento en la planta, se impulsará el líquido tratado mediante una estación elevadora, denominada EELT, emplazada en la planta depuradora. Esta cañería de impulsión permitirá conducir el líquido tratado hasta el Riacho Barranqueras, a la altura de la calle Colón, en el punto elegido para la descarga. La traza de la impulsión de líquido tratado se desarrolla por la Av. Acceso a Soberanía Nacional, continua por la Av. Libertador Gral. San Martín y gira por calle Colón hasta la Descarga en el Riacho Barranqueras Caudales del área a servir El aporte de los caudales de diseño se realiza a través de las impulsiones de las estaciones elevadoras, como se observa en los planos generales que vuelcan en las bocas de registro de los colectores troncales. A diferencia de las colectoras cloacales, no hay aporte métrico con conexiones intermedias Cálculo hidráulico del sistema de colectores troncales El dimensionamiento de las conducciones cloacales se desarrolla mediante las siguientes premisas básicas: - Dimensionamiento del conducto para conducir el caudal máximo horario al final del período de diseño sin que se supere la relación h/d = 0,90 (tirante líquido/diámetro interno de la conducción). - Pendiente del tramo igual o mayor a la pendiente mínima de autolimpieza para evitar deposición de material sólido en la cañería. - Velocidad en las conducciones menores a las máximas admisibles Trazado de los Conductos Tapada Mínima Capítulo 4 Página 56

57 Los Colectores Soberanía Nacional Oeste y Este se construirán paralelo al Canal Soberanía Nacional, al Sur de este, entre la línea de Alta Tensión (a 5 metros de distancia, por recomendación de la empresa Secheep) y el terraplén de defensa existente Bocas de Registro - Accesos En el diseño se ha previsto colocar bocas de registro en los encuentros de tuberías que por su importancia o características de instalación lo requieran. Además se han colocado Bocas de Registro en coincidencia con los empalmes al colector troncal respectivo de las impulsiones proyectadas (en primera y segunda etapa) y existentes Cálculo Hidráulico de Colectores Cloacales Troncales El cálculo de los colectores cloacales troncales de primera etapa se realiza mediante las planillas de cálculo que se adjuntan en el Anexo II: Colectores Cómputos 02ª del informe de proyecto Cañerías de impulsión Las impulsiones troncales se describen a continuación: Impulsión Rojas Acosta Sur Conduce el líquido cloacal elevado por la estación elevadora EE112 hasta el colector Soberanía Nacional Este y se desarrolla por la Av. Nicolás Rojas Acosta desde la Av. Castelli hasta el Canal Soberanía Nacional Este. Impulsión de Líquido Crudo Conduce el líquido cloacal elevado por la estación elevadora EE113 hasta la Planta Depuradora y se desarrolla por la Av. Chaco. Impulsión de Líquido Tratado Conduce el líquido cloacal elevado por la estación elevadora EELT de la Planta Depuradora hasta el punto de descarga en el riacho Barranqueras. Se desarrolla por la Av. Chaco hasta Av. Soberanía Nacional por donde continúa. Av. Soberanía Nacional, Acceso a Soberanía Nacional, Av. Libertador General San Martín y calle Colón Determinación de las Condiciones de Funcionamiento de las Capítulo 4 Página 57

58 Cañerías de Impulsión en Régimen Permanente e Impermanente Para cada una de las impulsiones troncales que forman parte del sistema, se ha confeccionado una planilla de cálculo donde se determinan los parámetros característicos que hacen al diseño y condiciones de funcionamiento de las conducciones. Se determinan las cotas de intradós, tapadas, las presiones máximas y mínimas de trabajo en régimen permanente e impermanente y se verifica la clase de la tubería adoptada para cada tramo. Las planillas se encuentran incluidas en el Anexo III: Verificación Impulsión Líquido Crudo; Verificación Impulsión Líquido Tratado; Verificación Impulsión N R Acosta Obra de Descarga en el Riacho Barranqueras El líquido efluente de la Planta Depuradora, conducido por la Impulsión de Líquido Tratado, se volcará en el Riacho Barranqueras, a la altura de la calle Colón en Puerto Vilelas, sobre la margen derecha. Para materializar esta condición se construirá una obra que consistirá en un muelle de hormigón armado, fundado sobre pilotes, sobre el cual se montará, en forma aérea, la cañería de Impulsión de Líquido Tratado en su tramo final. La descarga será sumergida, orientada en el sentido de la corriente del riacho Barranqueras hacia el Río Paraná. La cota de coronamiento del muelle se encuentra 3,59 m por encima del nivel de Aguas Medias Ordinarias Estaciones Elevadoras Principales Introducción En este capítulo se presentan los criterios de diseño correspondientes a las Estaciones Elevadoras Principales, denominadas así porque concentran el aporte de importantes zonas del área servida, careciendo de cuenca de aporte propia. Por lo que en este capítulo se analizarán las estaciones elevadoras EE112 y EE113, correspondientes al alcance de esta obra Definiciones generales De acuerdo a las normas del ENOHSa los equipos de bombeo se diseñan en dos etapas, en coincidencia con la vida útil del equipamiento electromecánico, que se Capítulo 4 Página 58

59 estima de diez años y teniendo en cuenta que el período de diseño es de 20 años Diseño de las estaciones elevadoras Introducción La memoria de cálculo de las distintas unidades incluidas en el presente capítulo incluye el cálculo de la altura manométrica de las electrobombas, el volumen útil de la cámara de aspiración y los niveles de funcionamiento de cada equipo, tanto para la primera como para segunda etapa Estación EE112 La estación elevadora EE 112 recibe principalmente los aportes del sector Central y Este (Barranqueras y Puerto Vilelas) del área servida y se ubica en el extremo NO de la Chacra 286, en el Municipio de Barranqueras, en la intersección de Av. Castelli y calle Nicolás Rojas Acosta. Se prevé una estación de tipo en cámara húmeda, y será de hormigón armado de sección semi circular-rectangular, con equipos de bombeo alineados y múltiple de impulsión. Los equipos de bombeo serán electrobombas centrífugas sumergibles de tipo cloacal Caudal de diseño Segunda Etapa: Qd20 = caudal total 693,64 L/s Qd20 = caudal total 2497,10 M3/h Primera Etapa: Qd10= 500,03 L/s Qd10 = 1800,10 M3/h Selección de las electrobombas Para el diseño a 20 años se ha adoptado una instalación con 3 (tres) electrobombas sumergibles en operación y una de reserva. Capítulo 4 Página 59

60 Para la primera etapa se instalarán sólo tres equipos de bombeo, uno de los cuales quedará como reserva. La capacidad de bombeo operativa (sin reserva) cubre el caudal máximo afluente a la estación elevadora al final del período de diseño. Con el caudal Qd20 = 693,64 L/s para el año final del período de diseño, se seleccionan las electrobombas para un caudal: QB20 = Qd20 / 3 = 693,64 / 3 = 231,21 L/s Para el diseño a 10 años se ha optado por una configuración de 2 (dos) electrobombas sumergibles en operación y una de reserva, resultando así una capacidad de reserva instalada del 50% del caudal nominal de la Estación Elevadora. En la obra de 1º etapa los equipos instalados deberán cubrir el caudal Qd10 = 500,03 L/s (el período de diseño para este equipamiento es de 10 años) por lo que cada electrobomba deberá impulsar: QB10 = Qd10 / 2 = 250 L/s Con los caudales de diseño se calculan las pérdidas de carga y con las alturas geométricas de elevación se definen las alturas manométricas, según se detalla en la memoria de cálculo del Anexo V: Verificación EE-112. Los valores resultantes son los siguientes: 1º Etapa: QB10 = 250 L/s ; Hman10 = 16,02 m 2º Etapa: QB20 = 231 L/s ; Hmam20 = 17,55 m Dimensionamiento de la cámara de bombeo La estación elevadora tendrá en 2º etapa 3 (tres) electrobombas en funcionamiento bombeando todas ellas a un único múltiple de salida Asimismo en la 1º etapa se prevén 2 (dos) electrobombas en funcionamiento y una en reserva. El volumen de la cámara de bombeo se dimensionará para el caudal de 2ª etapa. Capítulo 4 Página 60

61 Las electrobombas arrancarán en forma escalonada, a diferentes niveles y pararán de la misma forma, para reducir sobrecargas transitorias en el sistema de alimentación eléctrica. El volumen de la cámara de bombeo define la frecuencia máxima (arranque/hora) a que funcionará la bomba. La máxima frecuencia de arranques por hora lo fija el fabricante de electrobombas y de los arrancadores. En el presente proyecto se adopta un valor conservativo de 6 arranques por hora Estación EE113 La estación elevadora EE 113 es la de mayor porte del sistema cloacal del AMGR. Recibe el aporte de: Colector Soberanía Nacional Sur El aporte de dicho colector corresponde a toda el área del AMGR servida con cloacas. Esta estación elevadora será la encargada de dar el nivel necesario al líquido cloacal para ser transportado a través de una cañería a presión hasta la Planta Depuradora. Dado que esta estación elevadora es la principal del sistema cloacal del AMGR y se ubica en la salida del sistema colector hacia la Planta Depuradora, se optó por un planteo, para el proyecto, que facilite la ampliación de capacidad más allá del período de diseño, sin agregar costos apreciables a la obra a construir. Se prevé una estación de tipo en cámara húmeda, ubicada sobreelevada respecto del terreno natural a una cota de nivel de relleno de 51,50, por encontrarse fuera del área protegida por del terraplén de Defensa Sur. Para ello, se diseñó una cámara de bombeo cilíndrica con ingreso del líquido por el centro, con las bombas dispuestas en forma anular, sobre la circunferencia externa de la cámara. El volumen útil de ésta se dimensionó para el caudal de bombeo a 20 años y la disposición anular de las bombas permite disponer en ese volumen las 6 unidades previstas para el final del período de diseño quedando espacio para ubicar 2 electrobombas más, en el futuro. Capítulo 4 Página 61

62 El volumen de la cámara permitirá funcionar, en el futuro, a una combinación de 8 electrobombas, sin modificar la obra civil de la estación. Para reducir el costo de válvulas y de construcción de un múltiple de gran diámetro y reducir los impermanentes por detención simultánea de electrobombas en caso de un corte de energía, se ha optado por el bombeo directo de cada electrobomba a una cámara de carga que alimenta al conducto de PRFV Dº 1200 mm, que llega a la Planta Depuradora. Esta solución permite obtener un sistema de sencilla operación y mantenimiento, con riesgo nulo de golpes de ariete por parada no programada de bombas y que, además, permite duplicar la capacidad de bombeo, sin necesidad de modificaciones en la obra civil y sin que esta cualidad represente un costo adicional significativo de la obra civil. Para evitar el vaciado de la cañería con cada parada de bomba, se ubica el fondo de la cámara de salida por debajo de la cota mínima en la cámara de carga de la Planta Depuradora. Se prevé una cámara ubicada bajo nivel de terreno, que recibe el líquido cloacal proveniente de los colectores e impulsiones anteriormente mencionadas. De allí el líquido pasa por los canales de rejas y luego de producido el cribado llega, a través de un canal de hormigón armado hasta la entrada de la cámara de bombeo. La cámara de bombeo será de sección circular de 10,0 m de diámetro. Los equipos se colocarán en forma anular, quedando espacio entre los mismos para duplicar la capacidad de bombeo, como ya se mencionara. El líquido será impulsado a una cámara de carga sobre la cámara de bombeo, con una altura suficiente para asegurar la altura manométrica necesaria, para que el conducto de PRFV de 1200 mm transporte el QE20 del AMGR hasta la planta depuradora. Además el diseño prevé la futura ampliación tanto en el canal de entrada a la cámara de bombeo, como en la cámara de salida del conducto a presión, para lo cual queda preparada la estructura Reja Mecánica Capítulo 4 Página 62

63 El sistema de cribado de sólidos en suspensión y cuerpos flotantes y pesados se realiza a través de 4 unidades de rejas de limpieza mecánica con barrotes metálicos, paralelos de espaciamiento constante, con una separación entre barrotes de 25 mm. Cada reja aloja en un canal de sección rectangular con una inclinación de 75º con la horizontal. La retención de sólidos por medio de las rejas contribuye a una reducción en la carga orgánica y reduce la posibilidad de atascamiento y deterioro de los equipos de bombeo, aumentado el rendimiento de los mismos. La limpieza de las rejas se realizará con rastrillos impulsados por un motor que arrastrará los sólidos hasta tolvas de recolección ubicadas en un piso de maniobras. Estos sólidos serán dispuestos en contenedores, los cuales serán elevados a través de un montacarga a nivel de superficie y transportados a un enterramiento sanitario Dimensionamiento de la cámara de bombeo La estación elevadora tendrá en 2º etapa 5 (cinco) electrobombas en funcionamiento y 1 (una) de reserva, bombeando todas ellas en forma independiente a una cámara superior, sin múltiple de salida. Asimismo en 1º etapa se prevén 3 (tres) electrobombas en funcionamiento y una en reserva. Las electrobombas arrancarán en forma escalonada, a diferentes niveles y pararán de la misma forma, para reducir sobrecargas transitorias en el sistema de alimentación eléctrica. El volumen de la cámara de bombeo define la frecuencia máxima (arranque/hora) a que funcionará la bomba. La máxima frecuencia de arranques por hora lo fija el fabricante de electrobombas y de los arrancadores. En el presente proyecto se adopta un valor conservativo de 6 arranques por hora Selección de electrobombas Para el diseño a 20 años se ha optado por una configuración de 5 (cinco) electrobombas sumergibles en operación y una sexta de reserva, resultando así una capacidad de reserva instalada de un 20% del caudal nominal de la Estación Capítulo 4 Página 63

64 Elevadora. La capacidad de bombeo operativa (sin reserva) debe cubrir el caudal máximo horario final del período de diseño. Con el caudal QE20 = 1.728,06 L/s para el año final del período de diseño, se dimensiona la cámara de bombeo y se seleccionan las electrobombas para un caudal: QB20 = QE20 / 5 = 1.728,64/5 = 346 L/s En la obra de la 1º etapa se instalarán dos equipos menos, debiendo cubrir los equipos instalados el caudal Qd10 = 1.163,06 L/s (el período de diseño para este equipamiento es de 10 años) por lo que cada electrobomba deberá impulsar: QB10 = Qd10 / 3 = 1.163,06 / 3 = 388 L/s Con los caudales de diseño se calculas las pérdidas de carga y con las alturas geométricas de elevación se definen las alturas manométricas. Los valores resultantes son los siguientes: 1º Etapa: QB10 = 388 L/s ; Hman10 = 21,03 m 2º Etapa: QB20 = 346 L/s ; Hman20 = 21,58 m Condiciones de operación de las estaciones elevadoras Se incluye en la Tabla siguiente, un cuadro resumen de los parámetros de operación de las estaciones elevadoras principales, según los conceptos y definiciones incluidos en los numerales anteriores. Tabla 4 Condiciones de operación de las estaciones elevadoras principales Capítulo 4 Página 64