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DEFECTOS EN LA INGENIERÍA BÁSICA Y
CONSTRUCCIÓN DE PLANTAS DE
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
M en I. Fernando Pozo Román
Palabras clave: construcción, diseño, ingeniería básica, mecánica de suelos,
topografía Resumen
En la realización de un proyecto, se entiende por "Ingeniería Básica" aquellas
actividades esenciales e indispensables para empezar a realizarlo. En el caso del
diseño y construcción de las plantas de tratamiento de aguas residuales, se tienen
los siguientes estudios: Caracterización de las aguas residuales -incluyendo
muestreo, preservación de muestras, análisis e interpretación de resultadosPruebas de tratabilidad, Hidrografía, Geología y Climatología de la zona, la
realización de la Topografía y la Mecánica de Suelos del predio propuesto.
Dichos estudios son necesarios para conocer la calidad y cantidad de las aguas a
tratar, determinar las constantes de diseño de los procesos a emplear, conocer las
corrientes de agua cercanas al lugar de tratamiento, determinar las diferentes
rocas y bancos de material a utilizar durante la construcción, especificar la
dirección de los vientos dominantes para evitar malos olores que pudieran
generarse, conocimiento de las temperaturas extremas que afectan los procesos
biológicos y en general datos interesantes del proyecto con respecto a su entorno
y suelo donde se construirá.
Introducción
En la realización de un proyecto, se entiende por "Ingeniería Básica" aquellas
actividades esenciales e indispensables para empezar a realizarlo. En el caso del
diseño y construcción de las plantas de tratamiento de aguas residuales, se tienen
los siguientes estudios: Caracterización de las aguas residuales -incluyendo
muestreo, preservación de muestras, análisis e interpretación de resultadosPruebas de tratabilidad, Hidrografía, Geología y Climatología de la zona, la
realización de la Topografía y la Mecánica de Suelos del predio propuesto.
Con base a la experiencia, se puede decir que las fallas de origen en los sistemas
de tratamiento, se deben a dos diferentes causas: 1) Errores en la realización de
la Ingeniería Básica y 2) Defectos en la construcción.
Metodología

Errores en la realización de la Ingeniería Básica
1 Por lo que corresponde a la Obra Civil, adquiere gran importancia el levantamiento
topográfico y el estudio de la mecánica de suelos para definir el sistema de
tratamiento a emplear y distribuir en el predio las unidades de proceso.
Importancia del levantamiento topográfico
Para describir y delinear detalladamente la superficie de un terreno, se recurre a
hacer el levantamiento topográfico mediante el trazo de una poligonal cerrada
orientando astronómicamente uno de sus lados, realizar una configuración del
predio y el levantamiento de particularidades.
En levantamientos tradicionales hechos con teodolito y cinta, usualmente se
solicita medir los ángulos con visuales tomadas al hilo de la plomada, realizando
como mínimo tres veces la medición de los ángulos del polígono. Las distancias
horizontales se miden dos veces tensando la cinta con una fuerza de más o
menos 2kg de su tracción normal. Las tolerancias de cierre lineal y angular
comúnmente aceptadas son:
Tolerancia Lineal
1/10,000 y
Tolerancia angular 30" √n
donde:
n número de ángulos del polígono
Dichas especificaciones son ampliamente cumplidas cuando el levantamiento se
realiza de forma digital mediante Estación Total.
La orientación astronómica tiene como objeto obtener con precisión las
direcciones de líneas en los levantamientos y las posiciones geográficas de puntos
donde se trabaja de tal manera que, para fines prácticos, se obtengan datos
invariables.
Por lo que se refiere a la configuración del predio, la localización de puntos se
realiza mediante radiaciones determinando, en el caso de terrenos para plantas de
tratamiento, curvas de nivel a cada 20 ó 50 cm, dependiendo de lo escarpado del
terreno.
Los errores topográficos más comúnmente detectados son:
1.-Cierre lineal o angular de la poligonal fuera de tolerancia, 2.-Planos con
distancias fuera de escala, 3.-Incongruencia entre las elevaciones de los vértices y
puntos de la poligonal, con las alturas de los bancos y curvas de nivel y 4.Discontinuidad, Cruzamientos y Ramificaciones de las curvas de nivel.
Cabe hacer notar que no se pueden fundir dos o más curvas de nivel en una sola.
Si se observan juntas es que están superpuestas una sobre otra y muestran un
2 corte vertical del terreno. Cuando las curvas están muy separadas, el terreno
muestra una pendiente suave, mientras que cuando están muy juntas la pendiente
es fuerte.
Importancia del Estudio de Mecánica de Suelos
Al respecto, los sitios disponibles para construir las plantas de tratamiento son a
menudo terrenos donados o comprados –usualmente, a muy bajo precio- por los
Municipios; y están sujetos a inundaciones, con niveles freáticos superficiales, con
suelos rocosos o de muy baja capacidad de carga, donde predominan suelos
granulares –arenas, gravas y boleos- o bien, suelos colapsables, arcillas
expansivas, etc., por lo que se requiere elegir la cimentación adecuada y en
ocasiones realizar un mejoramiento del terreno. También es frecuente encontrar
que los sitios proporcionados son zonas de rellenos, efectuados con materiales a
volteo donde el suelo está en proceso de consolidación y sujeto a fuertes
deformaciones.
Caso de lagunas de estabilización
En la construcción de lagunas de estabilización es frecuente realizar excavaciones
y utilizar el material producto de la excavación para formar los bordos, siempre y
cuando los resultados de los análisis de laboratorio lo permitan. Al respecto, lo
ideal es formar los bordos con suelos cohesivos del grupo CH –arcillas inorgánicas
de alta plasticidad- con Límite Liquido mayor de 50 e Índice plástico mayor de 30.
En la Figura 1 se muestra dicha zona arriba de la Línea "A" y a la derecha de la
línea "B".
El material a compactar se acostumbra tender en capas no mayores de 30 cm de
espesor en todo lo ancho del En suelos blandos, la excavación de la olla produce
expansiones del fondo y agrietamientos. En los bordos deberán considerarse
asentamientos a largo plazo para predecir su deformación.
Para la construcción de terraplenes se despalma su sitio de desplante,
desalojando la capa superficial de terreno natural se elimina la tierra vegetal y el
material suelto o con alta relación de vacíos (e > 0.85) que se considere
inadecuado. Se acostumbra ejecutar el despalme en material blando o suelto, que
puede ser eficientemente excavado con escrepa jalada con tractor de orugas. En
la mayoría de los casos, es necesario rellenar los huecos motivados por el
desenraice, escarificar y compactar el terreno natural o el despalmado, en el área
de desplante hasta alcanzar el grado de compactación fijado por el Estudio de
Mecánica de Suelos. El terraplén, a distancias múltiples de 20 m de longitud, a fin
de facilitar las cubicaciones de obra. Las capas se riegan en cantidad aproximada
de 100 L/m3 de material y la capa regada, en el caso de arcillas, se somete al
3 Figura 1. Carta de Plasticidad
al tránsito de un tractor de orugas con garra y peso de 20 ton (rodillo Pata de
Cabra). En caso de formar los bordos con suelos friccionantes, éstos deberán de
compactarse con plataformas vibratorias a razón de 1,500 a 2,000 ciclos/min, con
una presión de inflado de las llantas entre 70 y 100 lb/pulg2, en ambos casos se
deberá pasar por lo menos 3 veces por cada uno de los puntos que forman la
superficie a compactar. En taludes formados con suelos friccionantes, es
conveniente impermeabilizar el lado mojado con un geotextil y una membrana
plástica.
Dentro de los errores más comúnmente detectados en la construcción de sistemas
lagunares se encuentran:
1.-Lagunas con filtraciones en el fondo,
2. Lagunas cuyo tiempo de retención está disminuido por inclusión de aguas
freáticas,
3. Lagunas con bordos construidos a volteo, que presentan grietas de falla y
4. Bordos mal diseñados que sobrepasan la capacidad de carga del terreno con
desniveles apreciables.
4 Figura 2. Construcción de una Laguna de Estabilización
En lagunas grandes conviene proteger del oleaje la parte mojada del talud por
medio de un pedraplen con cantos rodados, o bien por medio de un zampeado o
un recubrimiento de losas de concreto, armadas únicamente por temperatura, es
decir con una cantidad mínima de acero para resistir las tensiones del concreto
durante su fraguado.
Otros sistemas de tratamiento
Desde un punto de vista exploración de suelos, es recomendable conocer los
materiales bajo cada estructura importante de cuando menos a una profundidad
igual al ancho de la estructura o mejor aún, hasta encontrar un estrato firme.
En la mayoría de los casos, la capacidad de carga del terreno es suficiente para
desplantar las estructuras típicas de un sistema de tratamiento, no ocurriendo lo
mismo en lo referente a la deformación de los mismos, por lo que es necesario
determinar los hundimientos diferenciales. En suelos blandos es recomendable
separar lo más posible las estructuras de tratamiento a fin de que no exista una
sobre posición de bulbos de esfuerzos en la cimentación.
5 Figura 3. Grietas en taludes
Para el desplante de tanques se recomienda realizar cimentaciones total o
parcialmente compensadas, analizando el comportamiento de las estructuras tanto
llenas como vacías para evitar fuertes hundimientos diferenciales o problemas de
flotación ante niveles freáticos altos, evitando hasta donde sea posible el uso de
pilotes.
Dentro de los errores más comúnmente detectados en sistemas de tratamiento
convencionales, se encuentran:
1.-Desniveles diferenciales en los tanques de proceso,
2. Agrietamiento en las paredes y/o fondo de los tanques,
3. Problemas de flujo entre las estructuras de tratamiento por concepto de cargas
hidráulicas y
4. Ruptura de piezas especiales y tuberías por asentamientos diferenciales.

Defectos de la construcción
Siempre es conveniente que en toda obra exista un control de calidad mediante la
presencia de un laboratorio de materiales debidamente acreditado, que garantice
la buena ejecución de los trabajos. Los tanques de almacenamiento y estructuras
6 de tratamiento usualmente se construyen de concreto armado, el cual debe ser
uniforme, de buena calidad y presentar como características resistencia,
durabilidad y economía. Para cumplir con ello, se recomienda fabricar un concreto
lo más impermeable posible, homogéneo y con una adecuada relación
agua/cemento (con bajo contenido de agua), poca inclusión de aire, con
agregados bien graduados y de granulometría uniforme, de tal manera que se
obtenga una consistencia plástica con el correcto revenimiento y lograr una
mezcla cómodamente manejable. En estructuras donde el concreto estará en
contacto con el agua residual, las mezclas deberán fabricarse con cemento
resistente a los sulfatos -cemento tipo II- o bien agregarse algún aditivo para tal
fin.
Dentro de los errores más comúnmente detectados en las estructuras de los
sistemas de tratamiento se encuentran:
1.- Mezclas mal proporcionadas que no cumplen con la resistencia solicitada, con
presencia de disgregación de material,
2.- Concretos mal vibrados con fuerte inclusión de aire,
3.- Concretos mal curados con presencia de fisuras y grietas, y
4.- Concretos corroídos por la presencia de sulfatos.
Conclusiones
1.- Los estudios de ingeniería básica para realizar el diseño de una planta de
tratamiento de aguas residuales comprenden muchas actividades que deben ser
efectuadas con todo cuidado para lograr cumplir con la calidad de agua esperada.
Dentro de estas actividades, adquieren principal importancia los estudios de
Topografía y de Mecánica de Suelos del predio propuesto.
2.- Los proyectos arquitectónico, estructural, eléctrico, mecánico que forman parte
del diseño del sistema de tratamiento, deben ser realizados por profesionales en
estos campos.
3.- Desde un punto de vista construcción, los errores más frecuentes se deben a
mala calidad de fabricación de los materiales y deficiencias en su colocación.
4.- Debido a lo anterior, se recomienda llevar en la obra una adecuada supervisión
y un control de calidad con un laboratorio de materiales acreditado, que garantice
la buena ejecución de los trabajos.
5.- En suelos blandos con poca capacidad de carga, conviene separar las
estructuras pesadas como son los tanques de proceso, de tal manera que no haya
sobre posición de bulbos de esfuerzos en las cimentaciones.
7 6.- Desde un punto de vista economía, es recomendable realizar la cimentación de
tanques y estructuras de tratamiento, mediante cimentaciones compensadas,
evitando lo más posible el uso de pilotes.
Figura 4. Mezcla mal proporcionada en la construcción de un tablero
Bibliografía
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