UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL Facultad Regional Buenos Aires. DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR: Ing Carlos Alberto Talarico AYUDANTES: Ing Horacio C Mazzei Ing. Roberto Klixc CURSO AÑO 2007 UNIDAD TEMÁTICA V -Características del liquido cloacal físicas químicas y biológicas -Composición del agua residual -Tratamiento primario del liquido cloacal –Rejas-Desarenador-Sedimentación-Estaciones de Bombeo UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO UNIDAD TEMÁTICA V TRATAMIENTOS DE LÍQU IDOS CLOACALES CARACTERÍS T ICAS DE LOS LÍQUI DOS CLOACALES El conocimiento de la composición del líquido cloacal es fundamental, ya sea para e l p r o ye c t o d e l a s r e d e s d e c o n d u c c i ó n , u t r a t a m i e n t o y p o s t e r i o r disposición, como así también para la gestión de calidad del medio ambiente.1º)C ARACTERÍS TIC AS FÍS ICAS , QUÍMIC AS Y BIO LÓG ICAS Las pr opi edades físi cas y l os constit uyent es químicos y biológicos de las agu as residuales indican en la tabla precedente, indicándose también su procedencia Características Propiedades Físicas Procedencia Color Aguas residuales, domesticas e industriales, desintegración natural de materiales orgánicos Efluentes cloacales domésticos en Descomposición, Desagues industriales Efluentes cloacales domésticos, erosión del suelo infiltración y conexiones incontroladas Efluentes cloacales domésticos, e industriales Olor Sólidos Temperatura Constituyentes Químicos Orgánicos Carbohidratos Grasas-aceites Pesticidas - Aguas residuales, comerciales e industriales Aguas residuales, comerciales e industriales.Residuos industriales y agrícolas Inorgánicos Alcalinidad Cloruros Metales Pesados Nitrógeno pH Fósforo Azufre Compuestos Tóxicos GASES Sulfuro de Hidrógeno Metano Efluentes domésticos, agua de suministro Infiltración de agua subterránea.Efluentes domésticos, agua de suministro Infiltración de agua subterránea.Desagues Industriales.Desagues domésticos y Agrícolas Vertidos Industriales Desagues domésticos e industriales Desagues domésticos e industriales Vertidos Industriales Descomposición de efluentes domésticos Descomposición de efluentes domésticos TABLA N º 4 UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO Los cont am in antes q ue son d e interés se describen en l a tab la Nº 4 Las no rmas de calid ad en el tr at amiento de l as aguas resid ual es están relacionadas con la eliminación de la materia orgánica biodegradable, sólidos en suspensión y organismos patógenos.G r a n p a r t e d e l a n o r m a t i v a r e c i e n t e , i n c l u ye t a m b i é n l a e l i m i n a c i ó n de nutrientes y una reducción más exigentes de los compuestos orgánicos. En los casos en que se pretenda la reutilización de las aguas residuales, las normas de calidad exigen normalmente la eliminación de los compuestos orgánicos de carácter refractario, metales pesados y en algunos casos sólidos inorgánicos disueltos.- CONTAMINANTES DE IMPORTANCIA EN EL TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL Contaminantes de Importancia Razón de la Importancia Sólidos en Suspensión Los sólidos en suspensión pueden conducir al desarrollo de depósitos de barro y de condiciones anaeróbica cuando se envíe desagües sin tratar a un entorno acuático.- Materia Orgánica Biodegradable Compuesta principalmente por proteínas, carbohidratos, grasas animales, la materia orgánica biodegradable se mide, en la mayoría de los casos, en términos de DBO, (Demanda biológica de Oxígeno), y de la DQO (Demanda Química de Oxígeno. Si se descargan sin tratar a un cuerpo receptor (río, arroyo, lago, etc.) puede esta circunstancia llevar al agotamiento de los recursos naturales de oxígeno y al desarrollo de condiciones sépticas.- Patógenos Pueden transmitir enfermedades contagiosas patógenas presentes en el agua residual. Tanto el nitrógeno como el fósforo junto con le carbono, son los nutrientes esenciales para el crecimiento. Cuando se vierten en un curso de agua, estos nutrientes pueden llevar al crecimiento de una vida acuática no deseada Cuando se descarga sobre el terreno en cantidades excesivas, también puede conducir a la contaminación del agua subterránea.Los metales son añadidos frecuentemente a los desagües debido a ciertas actividades comerciales e industriales y deben ser eliminados si se va a reutilizar el agua residual.Los constituyentes inorgánicos tales como el calcio, sodio, y los sulfatos se añaden al agua de suministro como resultado del uso del agua y deben ser removidos si se va a reutilizar el agua residual.- Nutrientes Metales Pesados Sólidos Inorgánicos Disueltos TABLA Nº5 UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO COMPOS IC IÓN DEL AGUA RES IDUAL S e r e f i e r e a l a c a n t i d a d d e c o n s t i t u ye n t e s , f í s i c o s , q u í m i c o s y b i o l ó g i c o s presentes en el agua residual, la Tabla Nº 6 se indican composición de efluentes cloacales domestico típico de acuerdo a su concentración. Todos los valores excepto los sólidos sedimentables se expresan en mgr/l.CONCENTRACIÓN CONSTITUYENTE FUERTE MEDIA DÉBIL Sólidos Totales Disueltos Totales Fijos Volátiles Suspendidos Totales Fijos Volátiles Sólidos sedimentables en ml/l Demanda Bioquímica de oxigeno a 5 días y 20 ºC (DBO) Carbono Orgánico Total (COT) Demanda Química de Oxigeno(DQO Nitrógeno (total como N) Orgánico Amoniaco libre Nitrítos Nitratos Fósforo (Total como P) Orgánico Inorgánico Cloruros Alcalinidad como(CaCO3) Grasas 1.500 850 525 25 350 75 275 20 720 500 300 200 220 55 165 10 350 250 145 105 100 20 80 5 400 290 1000 85 35 50 0 0 15 5 10 100 200 150 220 160 500 40 15 25 0 0 8 3 5 50 100 100 110 80 250 20 8 12 0 0 4 1 30 50 50 TABLA N º 6 La tabl a Nº 6 represent an datos tí picos, dependi endo las concentracion es y l os constituyentes de las horas del día, de la semana, el mes el año y las condiciones locales. Los datos aportados solo pretenden servir como guía y no c o m o b a s e d e n i n g ú n p r o ye c t o . CARACTERÍSTICAS FÍSICAS: DEFIN IC IÓN Y APLICACIÓN La característica más imp ort ant e del agua resi dual es l a cantidad d e sóli dos totales, el cual esta compuesto por materia flotante y materia en suspensión, en dispersión coloidal y en disolución. Otras de las características físicas son la temperatura color y olor. UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO SÓLIDOS TOT ALE S Analíticamente, el contenido de sólidos totales de un líquido residual cloacal se define como toda la materia que queda por residuo de evaporación a 103, o 105ºC El residuo de la evaporación, pueden clasificarse como sólidos suspendidos o sólidos filtrables, a base de hacer pasar un volumen determinado conocido de líquido por un filtro. El filtro se elige dé modo que el diámetro mínimo de los sólidos sea de aproximadamente de 1 micrón la fracción de los sólidos suspendidos incluye los sólidos sedimentables que se depositarán en el fondo de un reci pient e en form a de cono, (llamado cono Im hof f) dur ant e un perí odo de 60 minutos. Los sólidos sedimentables son una medida aproximada de la cantidad de fango que se eliminará mediante la sedimentación.La fracció n de sólidos q ue h an p asado por el filtro se co mpone de sólidos coloidales y disueltos. La fracción coloidal consiste en partículas de diámetros aproximado a 10-3 de micrón.Los só li dos disueltos se componen de molécul as orgáni cas e i norgáni cas que se encuentran presentes en disolución verdadera en el agua. no puede eliminarse por sedimentación. Por lo La fracción coloidal general, se requiere una coagulación u oxidación biológica seguida de una sedimentación para eliminar estas partículas en suspensión.A su vez, cada una de estas clases de sólidos puede clasificarse de nuevo a base de su volatilidad a 600 °C. La fracción orgánica se oxidará y será expulsada como gas a dicha temperatura, permaneciendo la fracción inorgánica como ceniza. Por lo tanto, los términos sólidos suspendidos volátiles y sólidos suspendidos fijos se refieren, respectivamente al contenido orgánico e inorgánico (mineral) de los sólidos suspendidos.La tu rbi dez, m edida de la t ran smi sió n de la luz en el agua, es ot ro ensayo utilizado para indicar la calidad de los vertidos de agua residuales y aguas natural es con r especto a l a mat eria coloid al . La mat eri a coloi dal dispersa o absorbe la luz evitando así su transmisión.OLORES Normalmente, los olores son debidos descomposición de la materia orgánica. - a los gases producidos por la UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO Los desagües cloacal es reci ent e ti enen un olo r peculi ar algo desagradable, pero más tolerable que los desagües cloacales sépticos. El olor más característico de los desagües ya transformados en sépticos por agotamiento del oxigeno disuelto es el del sulfuro de hidrógeno producido por los microorganismos anaeróbicos que reducen los sulfatos a sulfitos.Los desagü es de ciertas i nd ustr ias contienen a veces ciert os compuestos capaces de producir olores en los procesos de tratamiento.Se ha estimado que el problema de los olores constituye el principal motivo de rechazo del público con relación a la implantación de instalaciones de tratamiento de líquidos cloacales. En los últimos años la eliminación de olores ha tenido una m a yo r consideración en el proyecto, operación de las instalaciones de tratamiento de líquido cloacal especialmente con respecto a la aceptación del núcleo de habitantes afectados por estas instalaciones, debido a su importancia resulta apropiado considerar los efectos que producen, como detectarlos, caracterizarlos y medirlos.ELIM INAC IÓN DE OLORES La i mpo rtanci a de los ol ores está relacion ada con la t ensión psi coló gica que origina más el daño que producen al organismo. En situaciones extremas los olores pueden conducir al deterioro personal y de la actividad comunitaria, a interferir en las relaciones humanas, desanimar la inversión de capital, hacer descender el nivel socioeconómico y detener el crecimiento, disminución de valores de renta y del mercado de las propiedades.TEMPERATURA La t em peratura d e los desagües clo acal es son más al tos qu e los del agua de consumo debido a la adición de agua caliente provenientes de los desagües domésticos y de las actividades industriales. Como el calor específico del agua e s m u c h o m a yo r q u e e l d e l a i r e , l a s t e m p e r a t u r a s d e l a s a g u a s r e s i d u a l e s observadas es más alto que las temperaturas locales del aire durante la mayor parte del año y solo son más bajo, durante los meses más cálidos.La t em peratur a del agua es un parámet ro im portant e por su ef ecto en la v ida acuática en las reacciones químicas y velocidades de reacción, y en la aplicabilidad del agua a usos útiles. Una temperatura más elevada puede producir como ejemplo, un cambio en las especies piscícolas, a las empresas que utilizan aguas superfi ci al es para r efrigeración l es i nt eresa mucho l a temper at ura del agua.- UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO P o r o t r a p a r t e e l o x í g e n o e s m e n o s s o l u b l e c o n e l a g u a a m a yo r t e m p e r a t u r a , e l aumento de velocidad en las reacciones químicas, suponen una disminución en los valores de oxígeno presente en las aguas superficiales, que pueden frecuentemente causar graves daños por agotamiento en los niveles de oxígeno disuelto en los meses de verano.Se debe tener presente que un cambio repentino en la temperatura de las aguas puede originar un alto porcentaje de mortalidad acuática.COLOR Históricamente, la palabra condición se utilizó junto con composición y concentración para describir el agua residual. Se determina cualitativamente por su color y olor. Él desagüé cloacal reciente suele ser de color gris claro, sin embargo, como quiera que los compuestos orgánicos son descompuestos por las bacterias, el oxígeno disuelto del agua se reduce a 0, por lo tanto el color cambia a negro. En está condición se dice que el líquido esta séptico. Algunas desagües industriales añaden color a los desagües domésticos conocidos.CARACTERÍS TICAS QUÍM ICAS DEFIN IC IÓN Y APLICACIÓN Materia Orgánica.En un desagüe cloacal domestico, de concentración media, aproximadamente el 75% de los sólidos suspendidos y un 40% de los sólidos disueltos o coloidales es de naturaleza orgánica, tal como se muestra en el cuadro Nº1. Proceden de los reinos animal y vegetal, y de las actividades humanas relacionadas con las síntesis de compuestos orgánicos, estos últimos están formados generalmente por una combinación de carbono, hidrógeno y oxígeno, junto con nitrógeno en algunos casos. UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO Orgánica 120 mgr/ l Sedimentables 160 mgr/ l Mineral 40 mgr/ l Orgánica 45 mgr/ l Mineral 15 mgr/ l Suspendidos 220mgr/ l No sedimentanbles 60 mgr/ l TOTALES 720 mgr / l Orgánica 40 mgr/ l Coloidal 50 mgr / l Mineral 10 mgr/ l Filtrable 500 mgr /l Orgánica 160 mgr / l Disuelta 450 mgr / l Mineral 290 mgr / l cuadro Nº1 Otros elementos importantes tales como azufre, fósforo, hierro pueden hallarse también presentes. Las principales sustancias orgánicas hallados en el agua residual son las proteínas (40 al 60), carbohidratos (25 a 50%) y grasas y aceites (10%). L a u r e a , p r i n c i p a l c o n s t i t u ye n t e d e l a o r i n a , e s o t r o i m p o r t a n t e c o m p u e s t o orgánico del agua residual. En la razón de la rapidez con que se descompone, la urea es muy raramente hallada en los recientes.- desagües, salvo que estos sean muy UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO Junto con todos los elementos que hemos señalado, el líquido cloacal contiene también pequeñas cantidades de un sin número de moléculas orgánicas sintéticas cuya estructura puede varias de las más simple hasta la sumamente compleja, ejemplos típicos son los pesticidas agrícolas, agentes tensioactivos, fenoles.La p resencia d e estas sust an cias a compli cado en los últi mo s años el trat am ient o d e l o s l í q u i d o s c l o a c a l e s , ya q u e m u c h a s d e e l l a s n o p u e d e n d e s c o m p o n e r s e biológicamente, o se realiza muy lentamente. Es un factor predominante para la utilización en estos casos de la precipitación química como tratamiento, seguido de un proceso de adsorción por carbón activo en el tratamiento completo de aguas residuales. PR OTEÍNAS Es el principal componente del organismo animal. En menor grado se halla presente en las plantas, todos los elementos crudos de origen vegetal y animal contiene proteína.Son de una estructura química compleja e inestable, estando sometidas a muchas formas de descomposición, algunas son solubles en agua y otras no.Todas las proteínas contienen carbono, que es común a todas las sustancias orgánicas así, como hidrógeno y oxígeno, y en algunos casos contiene una proporción bastante elevada de nitrógeno (16%) y en algunos casos son también componentes el azufre, fósforo y hierro. Cuando las proteínas se hallen presentes en grandes cantidades es posible que se produzcan olores extremadamente desagradables debido a su descomposición CARBOHIDRATOS Inclu ye entr e sus compon ent es pr inci pales, azúcares, celulosa, fibr a de m ader a y almidones, todos se encuentran presentes en líquidos cloacales, contienen además carbono, hidrógeno, y ox ígeno.Los az úcares l os carb ohi drato s ti en en predi sposici ón a la d escomposi ci ón como las enzimas de ciertas bacterias y los fermentos que dan lugar a la formación de alcohol y dióxido de carbono. Desde el punto de vista de la resistencia a la descomposición la celulosa es el carbohidrato más importante que se encuentra en los líquidos residuales Siendo en cambio los almidones los más estables, transformándose en azucares, por la actividad microbiana, así también por los ácidos minerales diluidos.Grasas animales, aceites vegetales, grasas. UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO Las gr asas anim ales y lo s aceit es son cu anti tati vament e el t er cer componente de los alimentos. Él término grasa normalmente utilizado, incluye las grasas animales, aceites, ceras y otros elementos que se hallan en los líquidos de los desagües.Las grasas y aceites acceden a la red de desagüe cloacal como manteca, margarina, grasas y aceites vegetales.- Las grasas se hallan corrientemente en las carnes, germen de los cereales, etc.Las grasas son uno de los comp uest os orgáni cos más establ es no se d escomponen fácilmente por las bacterias.El querosene, y los aceites lubricantes y los procedentes de materiales bituminosos usados en la construcción de pavimentos son derivados del petróleo y alquitrán, y contienen principalmente, carbono e hidrógeno. Estos aceites llegar al sistema de desagüe en grandes volúmenes procedentes de industrias y garajes, en su mayoría flotan sobre el líquido cloacal, aunque una parte se depositan en los sedimentos formando barros. El contenido de grasa en el agua residual origina serios problemas, tanto en el sistema de redes, como en la planta de tratamiento.AGENTES TENSOACTIVOS Los agent es tensoacti vos son grand es m ol écul as orgáni cas, ligerament e solubles en agua que causan espumas en las plantas de tratamiento, como en los lugares donde se viertan efluentes residuales.Los agent es tensoacti vos ti en de acumul arse en la int erf ase air e - agua, entonces en los procesos de aireación de las aguas residuales estos compuestos se acumulan sobre la superficie de las burbujas de aire causando por ello una espuma muy estable. Los cambios en la legislación mundi al exigiendo la elaboración de detergentes biodegradables a disminuido enormemente los efectos producidos por los agentes tensoactivos.La detección de lo s mismos se realiza midiendo el cambio d e color en una solución normalizada de azul de metileno, siendo este otro nombre con el cual se conoce estas sustancias (sustancias activas al azul de metileno SAAM)FE NOLE S Los fenol es y ot ros com puest os o rgáni cos de l os que se encuent ran v est igios, s o n t a m b i é n i m p o r t a n t e s c o n s t i t u y e n t e s d e l a g u a . L o s f e n o l e s c a u s a n p r o b l e m as de sabor en el agua, especialmente cuando ésta está clorada. Se producen UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO principalmente por operaciones industriales y aparecen en las aguas residuales que conti enen desechos industri al es. Lo s fenol es pu ed en ser biológicam ente oxidados en concentraciones de hasta 500 mgr/l.MEDIDA DEL CONTENIDO ORGÁNICO Durante los últimos a ñ o s s e h a n d e s a r r o l l a d o u n a s e r i e d e e n s a yo s p a r a l a determinación del contenido orgánico de las aguas residuales.Los m étodos de laboratorio usados ho y son l a Dem and a b ioquími ca de oxígeno (DBO), Demanda Química de Oxígeno(DQO) y el Carbono Orgánico Total(COT). Otros de los ensayos más recientes es la Demanda Total de Oxígeno (DTO). DE MANDA BIO LO G IC A DE OXIGENO El parámetro de contaminación orgánica mas utilizado y aplicable a las aguas residuales superficiales determinación es se mide la la DBO cantidad a de los cinco oxígeno días disuelto (DBO5). utilizado En esta por los microorganismos en la oxidación bioquímica de materia orgánica. Esta medición es de suma importancia en el tratamiento de los líquidos residuales, ya que nos permite determinar la cantidad de oxigeno que será necesario para estabilizar biológicamente la materia orgánica presente. Los dat os de DBO, permit en dim ensionar las inst alaci ones de t ratamiento y medir el rendimiento de algunos de los procesos. La ox idación bi oqu ímica es un proceso lento y t eóri cament e tarda un tiem po infinito en completarse.-En un período de 20 días la oxidación se habrá c o m p l e t a d o e n u n 9 5 a u n 9 9 % , e n e l p l a z o d e e n s a yo d e 5 d í a s l a o x i d a c i ó n será de un 60 ‘ 70%. La temperatura de 20ºC empleada es un valor medio para los cursos de agua que circulan a baja velocidad en climas suaves y es fácilmente obtenible en un encubador. A diferentes temperaturas se obtendrán diferentes resultados, ya que las velocidades de reacción bioquímica son función de la temperatura. La ci nét ica de la r eacción de l a DBO por razo nes de tipo pract i co, se formula dé acuerdo con una reacción de primero orden y puede expresarse así dL t=- K´ Lt dt Donde Lt es la concentración de materia orgánica en un tiempo t. dLt /dt señala la velocidad de desaparición de materia orgánica por oxidación biológica aeróbica siendo t el tiempo de incubación (días) y K’ una constante de biodegradación en dia-1 UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO Int egram os desde el ti empo 0 . t ln Lt ∫ = -K’ Lt 0 Lt = e-k’*t = 10k*t L0 donde Lo es la concentración inicial en el tiempo t= 0 K’ / 2,303= K La cantidad de DBO remanent e en el tiempo t es igual a Lt = L0 * 10 K t y, es la cantidad de DBO y = L0 - Lt = ejercida en el tiempo t, es igual a : L0 ( 1 - 10-K t ) esta relación se muestra en la figura siguiente L0 DBO ejercida desde 0 a t DBO remanente en el tiempo t t Para aguas residuales domesticas un valor tipo de K es de 0,10dia-1 Este valor de K varía significativamente con el tipo de residuo. La gam a de valor es puede encontrarse entre 0,05 dia-1 a 0,3 dí a -1 La temp erat ura a la q ue se determ ina l a DBO de una muest ra de agu a resid ual suele ser de 20 ºC Sin embargo es posible determinar la constante de reacción K a una temperatura distinta de 20ºC.Kt = K 20 ºC Ø (T-20ªC) Se ha comprobado que el valor de Ø varía desde 1,056 para temperaturas entre 20 y 30 ºC hasta 1,135 para temperaturas entre 4 y 20 ºC.- UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO MATER IA INORGÁNICA Varios componentes inorgánicos de las aguas residuales y naturales tienen importancia para el establecimiento y control de la calidad del agua.Las aguas residuales, a excepción de algunos residuos industriales, raramente tratadas para la eliminación de los residuos inorgánicos son pero puesto que la concentración de los distintos constituyentes inorgánicos pueden afectar mucho los usos de las aguas, convine examinar la naturaleza de algunos de aquellos, especialmente agregados al agua superficial. pH: La concentr ació n del ion hidró geno es un important e parámetr o d e la cali dad del agua residual, esta con una concentración adversa de iones hidrogeno es difícil de tratar por medios biológicos. El ph en un sistema acuoso puede medirse convenientemente con un phmetro. Del mismo se utiliz an distintas soluciones indicadoras que cambian de color con distintos valores de pH. El color de la solución se compara con el color de discos o tubos normalizados. Este procedimiento se utiliza en líquidos relativamente claros CLOR UROS Otro parámetro importante es la concentración de cloruros que se encuentran en el agua natural, procedentes de la disolución de suelos y rocas que lo c o n t i e n e n q u e e s t á n e n c o n t a c t o c o n e l a g u a y, e n l a s r e g i o n e s c o s t e r a s , d e l a intrusión de agua salada. Otra de las fuentes de cloruros es la descarga de efluentes agrícolas, e industriales.-Las heces humanas contienen domésticos, unos 6 gramos de cloruros por persona y por día.ALCA LIN IDAD La alcalinidad en el agua residu al se debe a l a presenci a d e hidróxi dos, carbonatos y bicarbonatos de elementos tales como calcio, magnesio, potasio, o amoníaco.Las aguas r esi duales domesticas son normalmente al cal inas, recibi endo la misma del agua de suministro, del agua subterránea, y de las materias añadidas durante el uso domestico. Los result ados se expresan en carb onato cálci co CO3Ca. La concentración de la alcalinidad en el agua residual es importante cuando deba efectuarse un UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO tratamiento químico, y cuando se deba eliminar el amoníaco por arrastre de aire.NITRÓGENO Los el em entos nitrógeno y fósfor o son esenci ales para el crecimient o, po r l o tanto son conocidos como nutrientes o bioestimulantes. Puesto que el nitrógeno es básico para la síntesis de proteínas, se necesitará conocer datos sobre el mismo para estimar la tratabilidad de las aguas residuales domésticas, e industriales mediante procesos biológicos.Cuando el contenido de nitrógeno es insuficiente se necesitará la adición del mismo para hacer tratable el agua residual.El nitrógeno presente en el agua residual reciente se encuentra principalmente en la forma de urea y materia proteica. La d escomposición bacter iana cambia rápidamente estas formas en amoníaco, este último es un factor para determinar la edad de agua residual. En un ambiente aeróbico, la acción bacteriana pueden oxidar nitrógeno del amoníaco a nitritos y nitratos. El predominio del nitrógeno del nitrato indica que él liquido residual se ha estabilizado con respecto a la demanda de oxígeno.FÓSFORO El fósforo es también esencial para el crecimiento de los organismos biológicos, debiéndose a su ves controlar los excesos en su contenido pues son altamente nocivos. Por lo tanto el contenido de fósforo en las aguas residuales pueden contener entre 6 a 20 mgr/ l de fósforo como P.La form a más frecuente son ortofosfato, en que se encuentra el fósforo en soluciones acuosas, polifosfato y fosfato orgánico. Los primeros se hallan disponibles para el metabolismo biológico.AZUFRE E l i o n s u l f a t o s e p r e s e n t a n a t u r a l m e n t e l a m a yo r í a d e l o s s u m i n i s t r o s d e a g u a y también en el agua residual. El azufre es requerido en la síntesis de las proteínas y es liberado en su degradación. Los sulfatos son r ed ucidos químicament e a su lfu ros y sul furo de hidrógeno (SH2), por las bacterias en condiciones anaerobicas, como se muestra en la siguiente ecuación BACTERIAS S04 + materia Orgánica------------------ S= +H2O + CO2 UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO S= + 2H+ ------------- H2S Como muestra la figura 1, el SH2 puede ser oxidado biológicamente a ácido sulfúrico, el cual es corrosivo para las cañerías de la red cloacal (efecto corona). Los sul fato s son reducidos a sul fu ros en los digest ores de barros, si la concentración es mayor de los 200 mgr./ l puede llegar a alterar el proceso biológico.- Agua Residual ZONAS DE UBICACIÓN DE LAS AIRE BACTERIAS OXIDANTES DEL H2S Fig 1 GASES Los gases que se en cuent ran con m ás fr ecuencia en el líqui do clo acal son n i t r ó g e n o (N 2 ) , o x í g e n o (O2) Anhídrido Carbónico (CO2) sulfuro de hidrógeno (SH2), amoníaco (NH3) y metano (CH4). Lo s tr es in dicados en primer term in o son los m ás comu nes que se encuentran en la atmósfera y por lo tanto en todas las agua que estén expuestas al aire. Los tres últimos proceden de la descomposición de la materia orgánica presente en los líquidos residuales de origen cloacal.OXIGENO DIS UELTO Es necesario y fundamental, para la respiración de los microorganismos aeróbicos, así como para cualquier otra forma de vida.La can ti dad real de oxí geno y de l os d em ás gases que pueden estar presente en la solución vi ene regi da por 1) La sol ubili dad d el gas, 2)La presión parcial del gas en la atmósfera 3) la temperatura, 4)La purez a del agua (salinidad, sólidos suspendidos, etc.). Las veloci dad es de l as r eacci ones bioquímicas que util izan el ox ígeno se incrementan con el aumento de temperatura, los niveles de oxígeno disuelto tienden a ser más críticos en los meses de verano.- UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO La pr esencia de oxí geno disuel to en el agua residual es deseable porqu e evita la formación de olores desagradables. SULFURO DE HID ROGENO Se forma por la descomposición de materia orgánica por su contenido de azufre, no se forma en presencia de abundante suministro de oxígeno se trata de un gas incoloro, inflamable, con fuerte olor característico al huevo en descomposición.El ennegrecimiento del agua residual formación de sulfuro de hidrógeno y del barro se debe generalmente a la que se combina con el hierro presente para formar sulfuro ferroso (SFe) METANO E l p r i n c i p a l s u b p r o d u c t o d e l a d e s c o m p o s i c i ó n a n a e r ó b i c a d e l a m a t e r i a o r g á n i ca del agua residual es el metano. Este es un hidrocarburo combustible, incoloro e inodoro de gran valor combustible. Normalmente no se encuentra en grandes cantidades.Debido a que el metano es sumamente combustible y peligroso por sus riesgos de explosión, las bocas de registro y empalmes de colectores, donde pueda existir e l r i e s g o d e a c u m u l a c i ó n d e e s t e g a s e s a c o n s e j a b l e p r o ye c t a r u n s i s t e m a d e ventilación y evacuación de gases adecuado.CARACTERIS T ICAS BIO LÓG ICAS DEFIN IC ION Y APLICACION Los aspectos biológicos que microorganismos principales deberá conocer el ingeniero, i n c l u ye n los que se encuentran en las aguas superficiales y residuales, así también aquellas que se encuentran presentes en el tratamiento biológico, el de los organismos utilizados como indicadores de polución y su importancia y finalmente de los métodos utilizados para valor el grado de contaminación de las aguas residuales tratadas MICROORGANIS MOS Los grupos principales de organismos que se encuentran en las aguas superficiales y residuales se clasifican en protistas y animales.E n l o s p r i m e r o s s e i n c l u ye n l a s b a c t e r i a s , h o n g o s , p r o t o z o o s y a l g a s . C o m o animales se clasifican los vertebrados e invertebrados. Los virus que también se encuentran en el agua residual, se clasifican según el sujeto infectado. PR OTIS TAS Son los más importantes, especialmente las bacterias, algas y protozoos.— UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO TRATAMIENTOS DE LIQU IDOS CLOACALES Int rodu cció n Los cont aminantes del líquido cloacal son eliminados p or m edios físicos, químicos y biológicos.La p rimera op eració n uni tari a en plant as de tratamiento de aguas resi duales es la operación de desbaste.OPERACIONES FISICAS UNITARIAS REJAS-GENERALIDADES Los elementos separadores pueden ser barras paralelas, con aberturas de diferentes tamaños de acuerdo a la dimensión de los sólidos a retener.-Tambien se consideran como elementos de retención a los tamices formadas por placas perforadas o mallas metálicas Según la forma de extracción de sólidos pueden ser designados como de limpieza manual o automática.Las r ej as con separación entre b arr as de m as de 5 cm. S on normalm ent e ll am adas rejas gruesas (por el tamaño de sólido a retener) y de limpieza manual, se instalan con un ángulo de 45 con respecto a la horizontal. Se fabrican con barras de acero soldada a un marco que se coloca transversalmente al canal.Las pérdidas de carga en l as r ej as d e bar ra son función de la fo rma de los barrotes y de la altura cinética entre las barras.Kirschemer propuso la siguiente ecuación para el estudio de la misma Hl= B(w/b)*hv senA Donde Hl= perdida de carga en metros B= Factor de forma de los barrotes W= Ancho máximo transversal de las barras en dirección de la corriente en metros b= Separación mínima entre barras, en metros hv=Altura cinética del flujo que se aproxima a la reja en metros A=Angulo de la reja con respecto a la horiz ontal Valores de B Rectangular con bordes agudos = 2.42 Rectangular con cara redondeada en sentido de la corriente= 1.83 UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO Circular = 1.79 Rectangular con caras aguas arriba y abajo redondeadas = 1.67 La det er mi nación import ante es la per dida de carga durant e el funcionamiento dependiendo esto del tamaño de los elementos retenidos, en función de las aberturas en las rejas y el método y frecuencia de limpieza.En plantas de tratamiento de líquidos residuales importante se instalan en los canales de llegada especialmente de las estaciones de bombeo, rejas gruesas de limpieza manual seguidas a continuación aguas abajo por rejas finas (menor separación entre barras) de limpieza automática.Estas ultimas están instaladas con una inclinación de 80º con respecto a la h o r i z o n t a l , l o s s ó l i d o s r e t e n i d o s s o n e x t r a í d o s p o r u n s i s t e m a d e p e i n e s c u yo s extremos están curvados que se mueven en los espacios entre rejas, los elementos retenidos en una tolva volcando de la cual pueden posteriormente ser retirados y embolsados para su disposición. Otra solución es que en la parte inferior de la tolva se instale un equipo triturador que desmenuza los elementos retenidos y los envía de vuelta al sistema, para ser retenidos en una etapa posterior (Sedimentación) UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO SEDIMENTACION 1°)CONCEPTOS GENERALES Sedimentación es a separación de partículas suspendidas más pesadas que el agua mediante la acción de la gravedad. Es una de las operaciones unitarias más utilizadas en el tratamiento de aguas residuales. Esta operación es utilizada para la separación de arena, y otros sedimentos de tamaños menores a los flóculos químicos cuando se emplea la coagulación química y para la concentración de sólidos en los espesadores de barros. En la mayoría de los casos, el propósito fundamental es obtener un efluente clarificado, pero a su vez es necesario obtener un barro con una concentración de sólidos que pueda ser manejado y tratado con facilidad.E n e l p r o ye c t o d e l o s s e d i m e n t a d o r e s d e b e r á p r e s t a r s e l a a t e n c i ó n necesaria para obtener un efluente óptimo con una concentración de barros adecuado Diámetro de las tipología Veloc de asentam. Tiempo para Partículas descenso de 1m 0.1 mm Arena Fina 8 mm/seg 2 minutos 0.01mm Cieno o Barro 0.147 mm/seg 2 horas 0.001 Bacterias 0.00154 mm/seg 7,5 dias 0.0001 Partic. Arcilla 0.00000154 mm/seg 2 años Tabla N° 7 En la Tabla N°7 se puede observar los tiempos de sedimentación de las partículas en función a su tamaño En base a la concentración de sólidos y a la tendencia de una interacción entre las partículas pueden efectuarse 4 clasificaciones generales de acuerdo a como se depositan las mismas.Es frecuente de simultáneamente que se produzcan mas de un tipo de decantación durante la sedimentación y también es posible que los 4 tipos tengan lugar simultáneamente.El tipo 1, se refiere a la sedimentación de partículas discretas en una suspensión de sólidos de baja concentración. Las partículas se depositan como entidades individuales, no existiendo una interacción significativa con las partículas próximas: Un ejemplo típico es una suspensión diluida de partículas de arena. Este tipo se conoce como sedimentación libre.- UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO El tipo 2, se refiere a una suspensión bastante diluida de partículas, que se agregan o floculan durante la sedimentación. Al agregarse, las partículas aumentan de masa y se depositan más rápidamente. El tipo 3 tiene lugar en suspensiones de concentración intermedia, en que las fuerzas interparticulares son suficiente para retardar la sedimentación de las partí culas v ecin as. Las p artícul as tienden a perm an ecer ent re sí en posi ciones fijas y las masas de las mismas se deposita como una unidad. En la parte superior del fango que sedimenta se forma una interfaz sólido-líquido bien diferenciada. Se conoce este tipo como sedimentación zonal.El tipo 4 tiene lugar cuando las partículas alcanzan tal concentración que se forma una estructura y solo puede producirse un nuevo asentamiento por compresión de aquella. La com presió n o cur re po r el peso de l as partícul as que conti nuament e se van añadiendo a la estructura por sedimentación del líquido sobrenadante. Este tipo se conoce como sedimentación por compresión y suele presentarse en las capas inferiores de masas profundas de barro.1.1)Sedimentación tipo 1 La sedim entación d e partícul as discretas no floculantes puede analizarse mediant e las l eyes clásicas form ul ad as P or Newton y S tokes. La l ey de Newt on proporciona la velocidad final de una partícula al igualar el peso efectivo de la partícula con al resistencia por fricción o fuerza de arrastre. El peso efectivo es simplemente: W= (ps-p)*g*V en donde: Ps= densidad de la partícula P= densidad del fluido G= aceleración de la gravedad V= Volumen de la partícula L a f u e r z a d e a r r a s t r e p o r u n i d a d d e á r e a d e p e n d e d e l a v e l o c i d a d d e l a p a r t í c u l a, la densidad, la viscosidad del fluido y el diámetro de la partícula.-El coeficiente de arrastre Cd=(sin dimensiones) viene definido por la ecuación Fd Cd = (1) (p *v ^2) A 2 Fd = Fuerza de arrastre UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO v = Velocidad de la partícula A= Sección transversal o Area proyectada de la partícula en dirección normal a v.- Igualando la fuerza de arrastre al peso efectivo de la partícula, en el caso de partí culas esféri cas, se o btiene de la Le y de Newt on: 4g(ps-p)d ^1/2 (2) Vc= Velocidad final de la partícula Vc= 3 Cd *p d= Diámetro de la partícula El coeficiente de arrastre adopta diversos valores según el régimen de corriente que rodee la partícula sea laminar o turbulento.Para régimen laminar tendremos de acuerdo a la Ley de Stokes Vc = g(ps-p)d2 (3) 18 u La fuerza de arrastr e será Fd=3πu vd (4) E n e l p r o ye c t o d e l o s t a n q u e s d e s e d i m e n t a c i ó n , e l p r o c e d i m i e n t o n o r m a l e s seleccionar una partícula con una velocidad final Vc, y diseñar el tanque de m o d o q u e t o d a s l a s p a r t í c u l a s q u e p o s e a n u n a v e l o c i d a d i g u a l o m a yo r q u e V c quede retenidas.El caudal de agua sedimentada será: Qs= A*Vc (5) donde A es igual al área del tanque de sedimentación se determina por lo tanto que: Vc= Q/A = Velocidad asensional, en m3/día por m2 lo que demuestra que la velocidad ascensional o carga de superficie, que es la base normal de diseño, es equivalente a la velocidad de sedimentación.La ecuaci ón (2) indi ca igualm ent e que, para el tipo 1 de sediment aci ón, la capacidad de producción de agua sedimentada, es independiente de la profundidad. En el caso de la sedimentación a caudal continuo, la longitud del tanque y el tiempo que un volumen unitario de agua permanece en el mismo (tiempo de UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO detención) deberán ser tales que todas las partículas, con la velocidad del proyecto Vc se depositen en el fondo del tanque, la velocidad de proyecto, tiempo de detención se relacionan de la siguiente manera: Vc= Profundidad Tiempo de detención E n l a p r a c t i c a h a y q u e i n c l u i r f a c t o r e s d e p r o ye c t o c o n e l f i n d e p r e v e r l o s efectos debidos a la turbulencia producida en la entrada y salida del líquido en el sedimentador, formación de cortocircuitos, almacenamiento de barros, gradientes de velocidad debido al funcionamiento de equipos de eliminación de barros. En este caso solo veremos lo referente a la sedimentación ideal, que omite los factores descriptos Figura N°2.La sedim entación del tipo 1 es un t anque i deal t al como se m uest ra en la fi gura 2.Las partículas con una velocidad inferior a Vc, no se eliminaran en absoluto durante el tiempo que se dispone para la sedimentación. Suponiendo que las partículas de diferentes tamaños están distribuidas uniformemente por toda la profundidad entrada, del sedimentado, en la mediante un análisis de la t r a ye c t o r i a d e l a s p a r t í c u l a s e n l a f i g u r a 2 p u e d e v e r s e q u e l a s p a r t í c u l a s c o n una velocidad de sedimentación inferior a Vc se eliminaran en la siguiente proporción Xr= Vp/Vc UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO Donde Xr, es el porcentaje de las partículas con velocidad de sedimentación Vp que son eliminadas.Para determinar la eficiencia en la eliminación de partículas en un tiempo de sedimentación dado es necesario considerar toda la gama de velocidades de sedimentación presentes en el sistema, pudiéndose obtener de dos maneras: 1) Mediante el uso de análisis granulométrico y ensa yos con hidrómetros combinados con la ecuación (3). 2) Mediante el uso de columna de sedimentación. Sea cual fuere el método, se puede preparar una curva de distribución de frecuencias de la velocidad de sedimentación a partir de los datos obtenidos tal como se muestra en la figura (3) Figura 3 Para un caudal de sedimentación dado en el que: Q= Vc *A Solo las partículas con velocidades mayores a Vc serán totalmente eliminadas. Las par tí culas rest an tes se elimin ar an en prop orció n d e Vp/Vc. La fracci ón total de partí culas elim inad as est a d ada por l a ecu ación 5 Fracción Eliminada= (1-Xc)+∫ o xc (Vp/Vc)*dx D o n d e 1 - X c = F r a c c i ó n d e p a r t í c u l a s c o n V e l o c i d a d V p m a yo r q u e V c ∫ o xc (Vp/Vc)*dx= Fracción de partículas eliminadas con Vp menor que Vc UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO 1.2)Sedimentación tipo 2 Las partí culas en solu ciones relativament e diluid as, a v eces no actú an como partículas discretas sino que se agregarán durante la sedimentación. Conforme se produce el proceso de floculación, la masa de las partículas aumentará y se depositará más rápidamente.La cant idad, form a y p roceso de flo cul ación depende de las oportunidades de contacto que tengan las partículas, lo que varía con la carga de superficie, profundidad del tanque, gradientes de velocidad del sistema, concentración de las partículas y diferentes tamaños de la misma. El efecto de estas variables solo es p o s i b l e d e t e r m i n a r l a s m e d i a n t e u n e n s a yo d e s e d i m e n t a c i ó n – Para determinar las características de sedimentación de una suspensión de partículas floculentas se puede utilizar una columna de sedimentación. Dicha columna puede ser de cualquier diámetro, pero su altura deberá ser igual a la profundidad del tanque de sedimentación que se trate.Se han obtenido buenos resultados con cañerías de 0.15 m.de diámetro por 3 metros de altura, los orificios de muestreo deberán colocarse cada 0.50cm. La solución con la materia suspendida se introduce en la columna de tal modo que se produzca una distribución uniforme de los tamaños de las partículas en total la cañería. Se tendrá también cuidado en mantener una temperatura uniforme a lo largo del e n s a yo , a f i n d e e l i m i n a r l a s c o r r i e n t e s d e c o n v e c c i ó n . L a s e d i m e n t a c i ó n d e b e r á tener lugar en condiciones de reposo. Figura 4 h1 0.15 m 40% 50% h3 60% h5 h4 h3h h2 h1 0.60 m PROFUNDIDAD h2 Orifio de muestreo 70% h4 t1 t2 t3 TIEMPO t4 t5 80% UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO A distintos intervalos de tiempo, se retirarán las muestras de los orificios y se analizaran para conocer en número de sólidos suspendidos. Se calcula para cada muestra la eliminación porcentual y el resultado se vuelca en un gráfico tiempo - profundidad de la misma manera que las cotas en un plano topográfico. Una vez dibujados los puntos, se trazan las curvas de igual eliminación porcentual. En la figura 4 se muestra la columna de sedimentación y los r e s u l t a d o s d e u n e n s a yo d e s e d i m e n t a c i ó n . 1.3)Sedimentación zonal y por compresión En los sistemas que tienen elevadas concentraciones de sólidos suspendidos, además de la sedimentación libre se suele producir la sedimentación zonal (tipo3) y la sedimentación por compresión (tipo 4). El fenómeno de sedimentación que ocurre cuando una suspensión concentrada, inicialmente de concentración uniforme, se coloca en un cilindro graduado, se esquematiza en la figura 5. Debido a las características hidráulicas del flujo alrededor de las partículas y de las fuerzas interparticulares, aquellas se depositan en capa, manteniendo la misma posición relativa entre ellas. Conforme esta zona va sedimentando se produce un volumen de agua relativamente clara por encima de la región de sedimentación zonal. Las partículas que perm anecen en esta región se depositan como partículas floculadas o discretas. Existe una interface bien diferenciada entre la región de sedimentación discreta y la de sedimentación retardada (figura 5) region de agua clarificada Region de sedimentación tipo 1 PROFUNDIDAD Region de sedimentación retardada tipo 2 region de sedimentación zonal tipo 2 region de compresion tipo 4 TIEMPO Cilindro UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO Figura 5 La v el ocidad de sedim entación en la zona de sedim entaci ón retard ada es función de la concentración de sólidos y de las condiciones de los mismos. A medida que prosigue la sedimentación, comienza a formarse en el fondo del cilindro una capa de partículas comprimidas dentro de la región de compresión. Las partícul as en esta regió n f orm an aparentement e una estructura en la que existe un contacto físico entre las mismas. Cuando se forma la capa de compresión, las regiones que contienen concentraciones de sólidos cada vez menores que las halladas en la región de compresión se van desplazando hacia la parte superior del cilindro. La región de sedimentación zonal consiste, pues, en un escalonamiento de la concentración de sólidos a partir de la hallada en la región de sedimentación retardada hasta la que se encuentre en la zona de sedimentación por compresión Las fuerzas de int eracción física entre las p artí cul as q ue so n especialm ente fuerte en la región de sedimentación por compresión, d i s m i n u ye n progresivamente con la altura. Dichas fuerzas pueden existir en alguna cuantía en la región de sedimentación zonal.Los ensayos de sedimentación pueden ser necesarios para determinar las caracteristísticas de la suspensión cuando importe conocer bien los aspectos de la sedimentación zonal y por compresión. E n e l p r o ye c t o l a d e t e r m i n a c i ó n d e l a c a r g a d e s u p e r f i c i e factores 1) el área necesaria para la libre se basará en tres sedimentación en la región de sedimentación discreta; 2) El área necesaria en función de la velocidad de sedimentación de la interfase entre las zonas de sedimentación discreta y zonal; 3) el promedio de extracción de barros de la región de compresión. Los e n s a yo s d e s e d i m e n t a c i ó n e n c o l u m n a s , ya d e s c r i p t o s a n t e r i o r m e n t e , p u e d e n utilizarse para determinar el área necesaria para la región de sedimentación libre, sin embargo, la velocidad de sedimentación zonal es generalmente menor que la anterior, de modo que la velocidad proceso. Por otra parte, la capa de raramente es factor que controla el barro, o masa superior de fango inmediatamente por debajo de la interfase actúa a manera de filtro que atrapa y retiene otro partículas de sedimentación más lentas que, de modo, permanecerían en la región de sedimentación discreta o que, en un tanque de sedimentación, podrían ser arrastradas hacia arriba por el agua que asciende a UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO través de la masa de fango hacia los vertederos de superficie. El área requerida para la sedimentación zonal se determina de la siguiente manera: Una columna de altura H0 se llena con una suspensión de sólidos de concentración uniforme C0. Al irse depositando la suspensión, la posición de la interfase conforme transcurre el tiempo será la que indica la figura 6.La velocidad a la que la interfase va descendiendo es igual a la pendiente de la curva respecto al tiempo e n c a d a p u n t o . S e g ú n e s t e p r o c e d i m i e n t o , e l á r e a c r í t i c a p a r a e l e s p e s a d o v i en e dada por A= Q*tu/H0 (6) A=área requerida para el espesado de los barros , en m2 Q= Caudal entrante en el tanque enm3/seg H0=Altura inicial de la interfase en la columna, en metros ón aci ent im da Sed tarda Re ALTURA DE LA INTERFASE Ho H1 H2 Hu Compresión C2 T2 Tu TIEMPO T0=Tiempo para lograr la concentración deseada en los barros en seg. Figura 6 La concentr ación cr ít ica qu e control a l a capacidad de m anip ul ación de los bar ros en un tanque con una altura H2 con una Concentración C2. Se determina ese punto prolongando sedimentación libre las tangentes de las regiones de compresión y de la curva de descenso de la interfase hasta el punto de UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO intersección y bisecando el ángulo así formado como se muestra en la figura 6. El tiempo Tu puede determinarse de la siguiente manera 1) Dibújese una línea horizontal en la profundidad Hu que corresponde a la profundidad en la que todos los sólidos se encuentran en la concentración deseada de barro de fondo Cu. Por lo tanto Hu= Co*Ho/Cu 2)Trácese una tangente a la curva de sedimentación en el punto indicado C2 . 3)Dibújese una línea vertical desde el punto de intersección de estas dos líneas al eje del tiempo para determinar Tu.2°) TANQUES DE SEDIMENTACIÓN PRIMARIA Siempre que un líquido que contenga sólidos en suspensión estado de relativo reposo, los sólidos de peso específico se encuentre en superior al del líquido tienden a depositarse y los de menor a ascender.Esta premisa se utiliza en el diseño de los tanques de sedimentación tratamiento de las aguas residuales. sedimentación es eliminar sólidos La finalidad fácilmente del para el tratamiento sedimentables de y el material flotante, y por tanto reducir la cantidad de sólidos suspendidos.Los tanques de sedimentación primaria pueden proporcionar el grado de tratamiento principal de los desagues cloacales, o bien como en la mayoría de los casos utilizarse como tratamiento preliminar a un tratamiento biológico posterior. Cuando se utiliza como único medio de tratamiento, estos tanques sirven como eliminación de gran parte de la materia flotante y de los sólidos sedimentables, estos últimos son capaces de formar depósitos de barros en los cuerpos receptores. Si se emplea como paso previo a un tratamiento biológico, su función es reducir la carga orgánica en los pasos de tratamiento posterior.Los T anques de la sedimentación primaria bien diseñado deben ser capaces de retener entre un 60 a 65 % de los sólidos suspendidos DBO5.2.1) Bases de Proyecto y un 25 a 40% de la UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO Si todos los sólidos de un líquido residual fueran partículas discretas de tamaño, d en si dad, p eso especifi co y forma rel ativ am ente unifo rm e, l a eficiencia en la eliminación de estos sólidos dependerá del área superficial del tanque y del tiempo de retención; la profundidad del tanque no influirá, suponiendo que las velocidades horizontales, se mantengan por debajo de la velocidad de arrastre.Sin embargo los sólidos en la ma yoría de las aguas residuales, no son de carácter regular sino de naturaleza heterogénea.La fl oculaci ón se ve favorecida por el movimiento turbulento del fluido en el interior del tanque y prosigue a través de la adherencia entre sí de las partículas finas, que a una velocidad de acuerdo a su concentración permite q u e l as mismas vayan aglutinándose durante la colisión entre sí. Como regla general podemos decir que la formación de partículas mas pesadas debido al aglutinamiento de los sólidos en suspensión se va haciendo más completa a medida que transcurre el tiempo. Por lo tanto el tiempo de retención deberá tenerse presente en el dimensionamiento de los tanques de sedimentación. Normalmente los tanques de sedimentación primaria se dimensionan con tiempos de permanencia de 90 a 150 minutos, para el caudal medio de desague cloacal. 2.2) Carga Superficial Los tanques d e sediment ación se diseñan actualm ente en f unción de l a carga superficial para el caudal medio del líquido afluente a la planta expresada en m3/día*m2 de área horizontal. La elección de la carga de diseño depende de la suspensión que halla de eliminarse, normalmente la carga no debe exceder de los 24m m3/ m2 *día.El efecto de la carga de superficie y tiempo de detención en la eliminación de los sólidos suspendidos varía según el tipo de desague, proporción de sólidos sedimentables, concentración de sólidos, etc. Debe preverse que las cargas de superficie deben ser lo suficientemente bajas para asegurar un rendimiento satisfactorio para los caudales de punta que pueden variar desde 3 veces el caudal medio en las grandes plantas y en 1,5 en las plantas pequeñas. Una vez determinada el área del tanque, el tiempo de detención vendrá dado por la profundidad del tanque de sedimentación, de acuerdo a lo que se indica en la Tabla 8 UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO Tiempos de Detención P ara diversas Cargas de Superficies y Profundidades Carga superfi cia l Profundidad 2,1m Profundidad2, 4m Profundidad3, 0m Profundidad3, 6m 16 3,2 3,6 4,5 5,4 24 2,1 2,4 3,0 3,6 32 1,6 1,8 2,25 2,7 40 1,25 1,4 1,8 2,2 m3/m2dia Tabla 8 Las Cargas superficiales que se utilizan actualmente dan como resultado t i e m p o s d e d e t e n c i ó n d e 2 a 2 , 5 h o r a s p a r a c a u d a l m e d i o d e p r o ye c t o , c o m o e s t o s se basan en previsiones futuras los tiempos de detención reales durante la primera etapa son mayores 2.3) Cargas Sobre Vertederos Las Norm as In ternaci onal es est án fijand o que la car ga sobr e vertederos n o d ebe exceder los 124m3/dia por metro lineal en plantas con caudales hasta 3800 m3/ día o m e n o r e s , p a r a c a u d a l e s m a yo r e s las cargas de vertedero no excederán los 186 m3/ día por metro línea.2.4) Tipo, tamaño y forma de los Tanques Casi todas las plantas de tratamiento, utilizan tanques de sedimentación dispositivos mecánicos de recolección de barros y diseño con normalizado rectangulares o circulares, la elección del tipo de tanque dependerá del espacio disponible, de las disposiciones y reglamentaciones de los organismos de c o n t r o l , l a s c o n d i c i o n e s d e l t e r r e n o , d e l a e x p e r i e n c i a y j u i c i o d e l p r o ye c t i s t a , y de la estimación de los costos.D e b e r á p r o ye c t a r s e s i e m p r e d o s t a n q u e s con el objeto de que el sistema este siempre en funcionamiento, mientras que uno de ellos este fuera de servicio por reparación o mantenimiento. En las plantas de gran tamaño el número de tanques vendar dado fundamentalmente por las limitaciones de tamaño. La longitud máxima de los tanques rectangulares es de 90 metros. Cuando el ancho de los tanques rectangulares equipados con equipo mecánicos de limpieza, supere los 6 metros, se puede utilizar equipos individuales provistos UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO de varios tramos para limpieza de barros de fondo, permitiendo estos aumentar el ancho a 24 metros.Tanques rectangulares La figura 7 se muestra un tanque rectangular. El equipo para extracción de barros de este tipo de sedimentadores se compone de un par de cadenas transportadoras sin fin. Sujetos a las cadenas y a intervalos de 3 mts. Aproximadamente, se colocan tablones de madera, o rascadores, de 0,15 a 0,20m de profundidad que se extienden por toda la anchura del tanque o tramo. Son frecuentes las velocidades de 0.6 a1.2 m/min., en los transportadores lineales. Los sólidos depositados en el fondo de los tanques son arrastrados hacia una tolva de acumulación de barros.Los sedimentadores del tipo rectangular pueden limpiarse mediante un mecanismo tipo puente que se desplaza por encima y por debajo del tanque por rieles que se a p o ya n e n l a s p a r e d e s l a t e r a l e s . D e l p u e n t e s e s u s p e n d e n u n a o m á s v a r i l l a s rascadoras de fondo que son elevadas en la vuelta para no arrastrar barros en el desplazamiento de regreso.El empleo de tanques múltiples rectangulares exige menos espacios que si fueran del tipo circular, por lo tanto este criterio se utiliza cuando el costo del terreno para la implantación de la planta es elevado. Los canales de entrada deben situarse transversalmente a los tanques, en forma similar los canales colectores del efluente, siendo también conveniente ubicar los equipos de bombeo de barros cerca de la zona de la tolva colectora del mismo. En las plantas de tratamiento de importancia que cuentan con múltiples tanques rectangulares se puede construir una cañería y galería de maniobra a lo largo del extremo afluente, con el objeto de instalar en ella las bombas de extracción de barros, y alojar otras instalaciones de la planta.Las espumas y grasas flotantes suelen recogerse en el extremo de salida de los tanques por medio de una placa inclinada flotantes en el líquido, que van arrastrando los elementos presentes en la superficie del sedimentador hacia un canal colector de residuos de superficie.En las instalaciones pequeñas, el sistema de recolección una cañería más común consiste en horizontal con una abertura en la parte superior, a la cual se la puede hacer girar mediante una manivela o palanca. Excepto en el momento que se desee retirar los flotantes, la abertura superior esta por encima del nivel TANQUE DE SEDIMENTACION PRIMARIA RECTANGULAR UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA VALVULA MANIOBRA DE BARROS PROFESOR TITULAR ING.EXTRACCION CARLOS A TALARICO LONGITUD DEL TANQUE EQUIPO MECANICO TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO AL SISTEMA BARREDOR DE FONDO Y SUPERFICIE PALANACA DE MANIOBRA CAÑERIA CON ABERTURA SUPERIOR PARA EXTRACCION DE ELEMENTOS FLOTANTES CON CANALETA DE DESAGUE CANALETAS DE SALIDA CON VERTEDEROA AJUSTABLES NIVEL DE AGUA EN SEDIMENTADOR AFLUENTE EFLUENTE BARREDORES DE FONDO PROFUNDIDAD MEDIA CAÑERIA DE EXTRACCION DE BARROS BARREDORES DE FONDO TOLVA ACUMULACION DE BARROS normal de agua en el sedimentador. Cuando se requiera hacer una extracción, se hace girar la tubería para que la abertura superior quede sumergida permitiendo el ingreso de todos los elementos flotantes en el tanque.Tanques Circulares El diseño de los tanques circulares esta normalizado, generalmente el ingreso de liquido es por sedimentación el centro del deposito, el agua penetra en el tanque de con el fin de distribuir el caudal en forma uniforme a todas las direcciones. El mecanismo de extracción de barros gira lentamente y puede tener de dos a cuatro brazos barredores de fondo. Estos brazos en la parte superior llevan barredores superficiales que envían los elementos retenidos en la superficie a una canaleta de desague.- La figura N°8 muestra un sedimentador circular, el fondo del tanque tiene una pendiente del 8% formando un cono invertido donde los barros son conducidos posteriormente a una tolva ubicada en el centro del tanque donde son extraidos normalmente por equipos de bombeo.Figura 7 Se acostumbra a disponer de tanques de sedimentación en grupos de a dos o cuatro, el caudal de ingreso se divide en cámaras de control.Cantidad de Barro: El volumen de barro producido en los tanques de Sedimentación primaria deben conocerse o estimarse de modo que éstos Junto con las instalaciones de tratamiento y eliminación de barros, puedan p r o ye c t a r s e c o r r e c t a m e n t e . E l V o l u m e n d e b a r r o s p r o d u c i d o s d e p e n d e r á : UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO 1)Características del agua residual.2)Tiempo de permanencia 3)Estado de los sólidos sedimentados y su peso específico.4)Período de tiempo entre extracciones de barro.Lo s barr os se el im in aran bo mbeándolo, por l o m enos una v ez por turno de trabajo, y con mayor frecuencia en tiempo cálido, a fin de que se deteriore el efluente. En plantas de importancia el bombeo de los barros se automatiza SEDIMENTADORES PRIMARIOS CIRCULARES TRANSMISIÓN BARANDADE PROTECCION PUENTE DE ACCESO SOPORTES PLACAGIRATORIA CAMARA COLECTORA DE FLOTANTES CAÑERIAEXTRACCIÓN DEFLOTANTES VERTEDERODE SALIDA BORDESUPERIORDE TANQUE BARREDORSUPERFICIAL NIVEL MÁXIMODEAGUA CANALETARECOLECTORA DE ESPUMAYFLOTANTES SOPORTES DE BARREDORDE SUPERFICIE CORONADE DISTRIBUCION CONPERFORACIONES DE SALIDA CAÑERIAEFLUENTE DEFLECTOR DEL CAUDAL DE ENTRADA ALTURALIQUIDO PILAR CENTRAL Y CAÑERIADE ENTRADA TOLVA RECOLECCIÓN DE BARROS SEDIMENTADOS CAÑERIAPARAEXTRACCION DEBARROS CAÑERIA CONDUCE AFLUENTE AL SEDIMENTADOR Figura 8 DESARENADORES El proceso de desarenado es separar las arenas, término este que engloba a las arenas propiamente dicha, gravas, cenizas, y cualquier otra materia cuyo peso específico origine una velocidad de sedimentación superiores a los sólidos orgánicos del agua residual. UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO L a a r e n a i n c l u ye t a m b i é n , c a s c a r a s d e h u e v o , p e d a z o s d e h u e s o s , g r a n o s d e c a f é , y grandes partículas orgánicas, tales como residuos de comidas Los desarenadores deben proteger los equipos mecánicos móviles de la abrasión y desgastes anormales. Deben situarse en la planta de tratamiento, allí donde la eliminación de la arena puede facilitar el funcionamiento de las otras unidades.Se deberá estudiar el factor económico cuando se deba ubicar los desarenadores antes de los equipos de bombeo, ya que estas obras hay que realizarlas a profundidades apreciables, debiéndose analizar en consecuencia los costos mantenimiento más continuo de los equipos de bombeo, el costo inicial de las obras y el coste de energía adicional para extracción de arenas.De acuerdo al caudal de la planta y a la producción de arenas se determinará la instalación de extractores mecánicos de las mismas.Tipo de Desarenadores En las plantas de tratamiento donde la producción de arena es importante se selecciona como tipo de desarenador los de flujo horizontal, con control de velocidad de escurrimiento constante a lo largo del canal.Desarenadores de Flujo Horizontal Estos desarenadores se diseñan para mantener una velocidad próxima a los 0,30 m/seg. Ya que tal velocidad arrastra la mayoría de las partículas orgánicas través del tanque y tiende a suspender a de nuevo las que se hallan depositado, pero permite que la arena, que es más pesada sedimente.Para mantener la velocidad constante en el extremo de salida del desarenador se coloca un elemento de control como ser vertederos del tipo Sutro o Proporcional (ver figura 9) Tales vertederos mantienen la velocidad constante en un canal rectangular cuando varía el tirante líquido, pero debemos recordar que deben tener descarga libre lo que determina una perdida hidráulica importante.El diseño de los desarenadores de flujo horizontal deberá ser tal, que en las circunstancias más adversas la partícula más ligera de arena alcance el fondo del canal antes de su extremo de salida. N o r m a l m e n t e l o s d e s a r e n a d o r e s s e p r o ye c t a n p a r a e l i m i n a r t o d a s l a s p a r t í c u l a s d e arena que pasen el tamiz de malla 65 (diámetro 0.21mm), aunque muchos desarenadores hallan sido diseñados para retener partículas de arena retenidas en el tamiz 100(diámetro 0.15mm). - UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO Es conveniente proyectar velocidades de escurrimiento en el desarenador de 1.1 m /min. , para retener material de malla 65, y de 0,75 m/min. para retener material de malla 100. Cuando el peso específico de la arena es menor de 2,65 se deberá pensar en el uso de velocidades de escurrimiento menores.La longitud del canal estará determinada por la profundidad necesaria, de acuerdo a la velocidad de sedimentación y a la sección de control, y al área de la sección transversal. Para el diseño se utiliza como criterio general que la longitud del desarenador debe estar entre 20 a 25 veces la altura maxima alcanza por el líquido en el canal.Deberá preverse también una longitud adicional por efectos de la turbulencia en la entrada y salida del sistema, esta normalmente se estima en un 50% de la longitud teórica. La acumulación de arenas en los digestores es perjudicial para la operación de la planta, esta debe detenerse mientras se vacían los mismos, la operación es difícil y desagradable. ¨Por lo tanto si en Lay Out de la Planta figuran tratamientos de barro por digestores se debe prever la eliminación de arenas.Cantidad de Arena: La Cantidad de arena varía de una localidad a otra, primordialmente de acuerdo al tipo de red, características de la zona de desague, estado de la red, uso de trituradores domésticos, playas arenosas, etc.De acuerdo a datos de diversas plantas la cantidad de arena puede variar de un 3 mínimo de 2 litros/1000m de agua tratada, hasta 150litros/1000m3 tratados.Eliminación de la arena Posiblemente el método más corriente sea la aplicación de la arena como relleno, previamente esta deberá ser lavada antes de su aplicación.Lavado Normalmente la arena recogida de los desarenadores de flujo horizontal, contiene un cierto porcentaje de materia orgánica. La arena sin lavar puede contener hasta un 50% de materia orgánica. Existen diversos tipos de lavaderos de arena, él más eficiente consiste en una criba circula primero por que mediante una corriente de agua arriba y luego por debajo del eliminación de la materia orgánica. que lecho de arena, produce la UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO Su rendimiento es excelente, pero su uso supone una operación adicional en la planta VERTEDERO SUTRO L h= altura maxima X Y a Para liquido cloacal 25 mm CRESTA REAL CRESTA DE PROYECTO Figura 9 Caudal del vertedero Sutro o Proporcional: El caudal esta dado por la siguiente formula Q=(l/s)= 13.6* b*y en donde b= constante del vertedero = x*y^1/2 dados los valores de x , y en dcm. Si consideramos x , y en metros y Q en m3/seg. El caudal que pasa atraves del vertedero Qv será: Qv =4,2 *b *y (1) Se deberá determinar en función del el canal rectangular de caudal máximo el tirante líquido Ymax en ancho B , debiendo ser la velocidad de escurrimiento constante V = 0.28 m/seg. Luego se procede a determinar la constante de vertedero “b”, y con la formula (1) se determinan los valores “ x ” e “y ” que iran conformando el contorno del vertedero proporcional.Ejemplo Determinaremos la configuración de un vertedero proporcional.- UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO Datos caudal maximo Qmax= 0.25 m3/seg. Caudal mínimo Qmin= 0.034 m3/seg Ancho del canal desarenador= B=1.2 m Velocidad de escurrimiento constante = Ve= 0.28 m/seg Velocidad= Q caudal en m3/seg / Area de Canal en m2.= B* y max Determinamos el tirante maximo en el canal Ymax= Q/B*Ve= 0.25 m3/seg/(1.2m*0.28m/seg)= 0.74 m Ymax= 0.74 m Qv= 4.2 *b *y de donde b = Q v / ( 4 . 2 * ym a x ) = b= 0.25 m3/seg/(4.2*0.74 m) = 0.08= x * y^0.5 Qv= 4.2 * 0.08 * y = Qv= 0.388 * y Construimos una tabla con los diferentes valores de Q, x, y ,v,etc. y (metros) x =0,08/ y^0,5 (metros) 0,740 Q=0,338*y (m3/s) A=1,2*y (m2) Ve=Q/1,2*y (m/s) 0,093 0,250 0,888 0,28 0,7 0,096 0,237 0,840 0,28 0,65 0,099 0,220 0,780 0,28 0,6 0,103 0,203 0,720 0,28 0,55 0,108 0,186 0,660 0,28 0,5 0,113 0,169 0,600 0,28 0,45 0,119 0,152 0,540 0,28 0,4 0,126 0,135 0,480 0,28 0,35 0,135 0,118 0,420 0,28 0,3 0,146 0,101 0,360 0,28 0,25 0,160 0,085 0,300 0,28 0,2 0,179 0,068 0,240 0,28 0,253 0,034 0,120 0,28 0,100 ESTAC IONES DE BOMBEO 1 ELECC ION DE BOMBAS PARA AGUAS RESIDUALES 1 . 1 D e t e r m i n a c i ó n d e l c a u d a l d e p r o ye c t o La cantidad y variación del caudal afluente a una estación de bombeo de líquido cloacal debe conocerse con precisión con el fín de determinar en forma adecuada la capacidad de los equipos de bombeo y otros componentes que integran la misma .Se deberá analizar la diferencia entre los caudales iniciales y futuros, con el fin de que e n la toma de decisiones sobre: UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO 1) Instalación de equipos con la capacidad de bombeo actual y futuro 2) Instalación de equipos de bombeo con velocidades variables, o prever espacios para la instalación de nuevos equipos en función del aumento del caudal afluente. 1.2 Consideraciones Generales en la elección de los equipos de Bombeo En estaciones de bombeo que atienden pequeñas áreas de aporte se establece como norma la instalación de 2 equipos de bombeo cada uno con el 100% de caudal máximo, trabajando en forma alternada . En zonas en el cual se preven crecimientos de importancia se debe preveer en el p r o ye c t o e s p a c i o p a r a l a i n s t a l a c i ó n e n e l f ú t u r o d e n u e v o s e q u i p o s . ( u n o o d o s equipos de bombeo ). 1.3 Análisis del sistema El análisis del sistema para una estación de bombeo de líquido cloacal se lleva a cabo con el fín de elegir los equipos de bombeo mas adecuados, en función de la altura de elevación y de las curvas caracteristicas de las bombas disponiblesLa altura de elevación del sistema representa la altura total de carga, con el cual los equipos de bombeo deberán funcionar en cualquier condición de caudal. Esta compuesta por la altura estática mas las perdidas de carga en la cañería y accesorios.Las perdidas de carga se pueden determinar en función de la formula de Hazen y Williams, las perdidas de cargas singulares, como la de los accesorios se calculan con facilidad como fracciones de altura dinámica mediante la ecuación H=K v2/2g Los valores de K se determinan en los manuales de hidráulica clásica 1.4 Estaciones de Bombeo En la Ingeniería Sanitaria se pueden presentar diversas tipologias de estaciones de bombeo como ser: 1.Aguas residuales domesticas 2.Sistema Pluvial 3 .R esiduos In dust rial es 4.Desagues cloacales y Pluviales combinados 5.Barros producidos en plantas de Tratamiento 6.Efluentes tratados. UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO A parte de las instalaciones de bombeo necesarias en las plantas de tratamiento de líquidos cloacales, los factores y condiciones principales que implican la utilización de estaciones de bombeo son: 1.La cuenca de una parte del área de proyecto es demasiado baja para un escurrimiento por gravedad.2. Los costos para la instalación de las cañerías de desague se incrementan en f o r m a e x c e s i v a a l l l e g a r a u n a c o t a d e e x c a v a c i ó n , ya s e a p o r l a s c o n d i c i o n e s inapropiadas del terreno o la presencia de agua freática.El funcionamiento normal de las estaciones de bombeo es totalmente automático. Las estaciones de bombeo pequeñas no requieren una presencia continua de personal, pues basta con una asistencia diaria para corroborar el funcionamiento, lubricación de equipos y retirar los materiales retenidos en las rejas o canastos de limpieza manual.En las estaciones más importante, especialmente las que cuentan con grupos electrógenos auxiliares, está atendidas por muy poco personal. En la mayoría se cuenta con dos operarios por turno.1.4.1 Tipo de Estaciones de Bombeo Las estaciones de bombeo se han clasificado de diversas maneras, siendo la clasificación que indicamos a continuación la que más se aproxima a la realidad en cuanto a la posterior operación y mantenimiento C LAS E Intervalo de capacidad en m3/hora Grandes de 230 a 1000 m3/h medianas de 160 a 230 m3/h Pequeñas Monoblock de de 40 a 160 m3/h 20 a 36 m3/h Un ejemplo tipo de una estación de bombeo convencional se muestra en la figura 10. El liquido cloacal ingresa a la cámara de aspiración pasando primero por un sistema de reja de limpieza manual. Bombas y motor se ubican en la cámara seca. Las perdidas en juntas, etc. se colecta a través de una canaleta pozo de aspiración.- y se bombea al UTN REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO En la parte superior se encuentra la sala de comando y tableros sobre el piso se deben dejar previstos aberturas para el retiro de motores o bombas para su reparación, lo cual implica la instalación de un aparejo mecánico para el movimiento de estos equipos.- C ORTE LONGIT U D INA L DE UNA ES TACIÓN DE BOMBEO figura 10