Software para el cálculo y dimensionamiento de plantas de tratami

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SOFTWARE PARA EL CÁLCULO Y DIMENSIONAMIENTO DE PLANTAS DE 
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES POR EL MÉTODO DE LAGUNAS DE 
ESTABILIZACIÓN. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANUEL ALEXIS BOLAÑOS FRESNEDA 
CESAR HERNÁN CASTELLANOS HEREDIA 
NÉSTOR JULIÁN PÁRRAGA ESCOBAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL 
BOGOTÁ D.C. 
2006 
SOFTWARE PARA EL CÁLCULO Y DIMENSIONAMIENTO DE PLANTAS DE 
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES POR EL MÉTODO DE LAGUNAS DE 
ESTABILIZACIÓN. 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANUEL ALEXIS BOLAÑOS FRESNEDA 
CESAR HERNÁN CASTELLANOS HEREDIA 
NÉSTOR JULIÁN PÁRRAGA ESCOBAR 
 
 
 
 
 
 
 
Trabajo de grado presentado como requisito parcial 
 para optar al título de Ingeniero Civil. 
 
 
 
 
Director temático 
Ing. Federico Rizzo Parra 
 
Asesora metodológica 
Mag. Rosa Amparo Ruiz Saray 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL 
BOGOTÁ D.C. 
2006 
 Nota de aceptación: 
 
_________________________________________ 
_________________________________________ 
_________________________________________ 
_________________________________________ 
_________________________________________ 
_________________________________________ 
 
 
 
_________________________________________ 
 Firma del presidente del jurado 
 
_________________________________________ 
 Firma del jurado 
 
_________________________________________ 
 Firma del jurado 
 
 
 
Bogotá, D.C., 23 de Octubre de 2006. 
AGRADECIMIENTOS 
 
Los autores expresan su reconocimiento: 
 
Agradecemos inicialmente a Dios, quien permitió que esto se hiciera realidad. A 
nuestro asesor temático Federico Rizzo Parra y a nuestra asesora metodológica 
Rosa Amparo Ruiz Saray, conformando así un único y excelente equipo de trabajo 
motivado siempre por alcanzar nuestra meta. A nuestra universidad quien afianzó 
aquellos principios y valores los cuales nos fueron inculcados desde temprana 
edad, a el cuerpo docente por su dedicación, paciencia y enseñanza transmitida a 
lo largo de estos cinco años y a nuestros compañeros y amigos. 
 
DEDICATORIA 
 
Al cumplir esta etapa de mi vida, aprovecho esta oportunidad para agradecer 
inicialmente a mis padres Néstor y Sonia quienes fueron un soporte fundamental 
en la obtención de mi título como profesional, a mi hermana Maria Fernanda por 
su colaboración, a mi novia Paola por creer en mi y por su apoyo incondicional en 
aquellos momentos en los cuales veía dificultades para alcanzar mis objetivos y 
por último a todas aquellas personas que de una u otra manera contribuyeron en 
alcanzar esta meta. 
 
NÉSTOR JULIAN PÁRRAGA ESCOBAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEDICATORIA 
 
Al terminar otra etapa de mi vida y al darle culminación a este proyecto, deseo 
dedicarle este triunfo en especial a mi madre María quien a sido el pilar de toda mi 
existencia, por ser el brazo que se extendió siempre para darme fuerza para 
levantarme de los momentos en los que me vi desfallecer, a la promotora de mi 
ser y quien inculco en mi los valores del trabajo duro, el respeto hacia los demás y 
el amor propio; por su apoyo moral y económico y por último por haberme hecho 
todo un profesional. 
 
A mi padre Daniel, quien en estos últimos años reafirmo nuestra relación, me 
apoyo para subir este escalón de mi vida y por sus palabras confortantes en los 
momentos difíciles. 
 
A mis hermanas Carolina y Sandra las cuales siempre me han brindado cariño y 
afecto para que pudiera culminar mis estudios. A mis sobrinos Sebastián y Marión 
quienes tuvieron siempre para mi una sonrisa. 
 
 
MANUEL ALEXIS BOLAÑOS FRESNEDA. 
 
 
DEDICATORIA 
 
En primer lugar quisiera agradecer a mi madre Helena por ser la fuente de mi 
inspiración, brindándome cada día su apoyo incondicional para de esta manera 
terminar una de mis metas y quizás la más importante para formarme como una 
persona integra. 
 
A mi novia Angélica quien desinteresadamente me acompaño en este proyecto, 
para de esta manera lograr salir triunfante en esta etapa de mi vida. 
 
Dedico este proyecto a mi familia y amistades las cuales me ayudaron con su 
apoyo incondicional a ampliar mis conocimientos y estar más cerca de mis metas. 
 
Y por ultimo pero no menos importante a mis maestros y a mis colegas, porque 
ellos sembraron la semilla y fertilizaron mi inquietud de conocer. 
 
CESAR HERNAN CASTELLANOS HEREDIA. 
 
 
CONTENIDO 
 
 Pág. 
INTRODUCCIÓN 16
 
1. EL PROBLEMA 17
1.1 LÍNEA 17
1.2 TÍTULO 17
1.3 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 17
1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 18
1.5 JUSTIFICACIÓN 18
1.6 OBJETIVOS 19
1.6.1 Objetivo general 19
1.6.2 Objetivos específicos 19
 
2. MARCO REFERENCIAL 21
2.1 MARCO TEÓRICO 21
2.1.1 Caracterización de aguas residuales 22
2.1.2 Efectos de la polución 22
2.1.3 Muestras para caracterización de aguas residuales 24
2.1.4 Objetivo del tratamiento de aguas residuales 24
2.1.5 Estimación de la población 26
2.1.6 Principios del tratamiento de aguas residuales 27
2.1.6.1 Rejillas de barras 27
2.1.6.2 Desarenadores 31
2.1.6.3 Medidor Parshall 33
2.1.7 Lagunas de estabilización 35
2.1.7.1 Lagunas anaeróbicas 36
2.1.7.2 Lagunas facultativas 38
2.1.7.3 Lagunas de maduración 39
2.1.8 Visual basic .NET 41
2.2 MARCO CONCEPTUAL 42
2.3 MARCO NORMATIVO 48
2.3.1 Marco normativo para aguas residuales 48
2.3.2 Marco normativo para software 51
 
3. METODOLOGIA 53
3.1 DISEÑO DE INVESTIGACIÓN 53
3.2 OBJETO DE ESTUDIO 55
3.3 INSTRUMENTO 55
3.4 VARIABLES 56
4. TRABAJO INGENIERIL 57
4.1 DESARROLLO 57
4.1.1 Cálculo de la población 57
4.1.2 Tratamiento preliminar 59
4.1.2.1 Cálculo cámara de aquietamiento 60
4.1.2.2 Cálculo de la canaleta Parshall 63
4.1.2.3 Cálculo del desarenador 66
4.1.2.4 Cálculo de la rejilla 71
4.1.3 Cálculo de lagunas de estabilización, alternativa 1; 
laguna anaeróbica- laguna facultativa- laguna de 
maduración 
78
4.1.3.1 Parámetros iniciales 78
4.1.3.2 Cálculo laguna anaeróbica 79
4.1.3.3 Cálculo laguna facultativa 87
4.1.3.4 Cálculo laguna de maduración 93
4.1.3.5 Dimensión laguna anaeróbica 99
4.1.3.6 Dimensión laguna facultativa 102
4.1.3.7 Dimensión laguna de maduración 105
4.1.4 Cálculo de lagunas de estabilización, alternativa 2; 
laguna anaeróbica- laguna facultativa- 2 lagunas de 
maduración 
109
4.1.4.1 Cálculo laguna anaeróbica 109
4.1.4.2 Cálculo laguna facultativa 117
4.1.4.3 Cálculo laguna de maduración 123
4.1.4.4 Dimensión laguna anaeróbica 128
4.1.4.5 Dimensión laguna facultativa 131
4.1.4.6 Dimensión laguna de maduración 135
4.2 ALGORITMOS DEL PROGRAMA 138
4.3 MANUAL DEL USUARIO 148
4.3.1 Requisitos de instalación 148
4.3.2 Instrucciones de instalación 149
4.3.3 Manual de funcionamiento del programa CEJUMA 160
4.4 CÓDIGO FUENTE DE LOS PROGRAMAS CEJUMA 237
 
5. COSTOS TOTALES DE LA INVESTIGACIÓN 274
5.1 RECURSOS MATERIALES 274
5.2 RECURSOS INSTITUCIONALES 274
5.3 RECURSOS TECNOLÓGICOS 274
5.4 RECURSOS HUMANOS 275
5.5 OTROS RECURSOS 275
5.6 RECURSOS FINANCIEROS 276
 
6. CONCLUSIONES 277
 
BIBLIOGRAFÍA 279
 
ANEXOS 282
 
 
LISTA DE TABLAS 
 
 Pág.
 
Tabla 1. Principales contribuyentes de interés en el tratamiento de 
aguas residuales 21
 
Tabla 2. Efectos indeseables de las aguas residuales 23
 
Tabla 3. Contaminantes de importancia en aguas residuales 23
 
Tabla 4. Espaciamiento entre rejillas 28
 
Tabla 5. Sección transversal rectangular de las barras 29
 
Tabla 6. Modelo para la verificación de la velocidad de distintos 
caudales 30
 
Tabla 7. Eficiencia de las rejillas en función del espesor de las barras 31
 
Tabla 8. Medidores Parshall con escurrimiento libre: límites de 
aplicación 34
 
Tabla 9. Medidor Parshall: valores del exponente n y del coeficiente k 34
 
Tabla 10. Dimensiones estándar de mediciones Parshall 35Tabla 11. Eficiencia de las lagunas anaeróbicas en función del periodo 
de retención para T > 20°C 37
 
Tabla 12. Relación entre la temperatura, periodo de retención y 
eficiencia en las algunas anaeróbicas 37
 
Tabla 13. Coeficiente de mortalidad para la determinación de la 
reducción bacteriana 37
 
Tabla 14. Cargas orgánicas superficiales para diseño de lagunas 
facultativas 38
 
Tabla 15. Profundidad para lagunas facultativas 39
 
Tabla 16. Valores del coeficiente de reducción bacteriana Kb=(días-1) 41
 
Tabla 17. Ecuaciones para obtención del valor de Kb 41
 
Tabla 18. Marco legal aguas residuales 49
 
Tabla 19. Artículos para la protección de software 51
 
Tabla 20. Identificación de variables 56
 
Tabla 21. Métodos para el cálculo de población. 57
 
Tabla 22. Presupuesto de recursos materiales 274
 
Tabla 23. Presupuesto de recursos tecnológicos 275
 
Tabla 24. Presupuesto de recursos humanos 275
 
Tabla 25. Presupuesto de bibliografía 276
 
Tabla 26. Presupuesto de transporte 276
 
Tabla 27. Presupuesto recursos financieros 276
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 Pág.
 
Figura 1. Detalle de una rejilla de metal con plataforma de drenajes 27
 
Figura 2. Desarenador horizontal con dos cámaras 32
 
Figura 3. Medidor Parshall 33
 
Figura 4. Algoritmo para el diseño del medidor Parshall 139
 
Figura 5. Algoritmo para el diseño del desarenador 140
 
Figura 6. Algoritmo para el diseño de rejillas 141
 
Figura 7. Algoritmo para el diseño laguna anaeróbica 142
 
Figura 8. Algoritmo para el diseño de laguna facultativa 143
 
Figura 9. Algoritmo para el diseño de laguna de maduración 144
 
 
LISTA DE ANEXOS 
 
 Pág. 
 
Anexo A. Información municipio de Arauca para ejemplo de cálculo y 
dimensionamiento de planta de tratamiento de aguas 
residuales por el método de lagunas de estabilización. 
 
282
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
Las aguas residuales que son vertidas a cuerpos de agua superficiales sin ningún 
tipo de tratamiento, constituyen una fuente de contaminación hídrica, acarreando 
graves consecuencias como condiciones de insalubridad para la población que 
forma parte de éste, deterioro de los cuerpos receptores y así mismo degradando 
la calidad ambiental. 
 
Los municipios de Colombia que en la actualidad tratan las aguas servidas por 
medio de lagunas de estabilización no poseen un tratamiento preliminar, afectando 
de ésta forma la eficiencia del sistema e incumpliendo con las normas vigentes en 
cuanto a la calidad del efluente. 
 
Con el siguiente trabajo se pretende crear un software para el cálculo y 
dimensionamiento de plantas de tratamiento de aguas residuales por el método de 
lagunas de estabilización y aplicarlo a los diferentes municipios de Colombia. 
 
Es preciso puntualizar, que éste software servirá como ayuda para el cálculo y 
dimensionamiento de plantas de tratamiento de aguas residuales por el método de 
lagunas de estabilización, evitando así una labor dispendiosa en la obtención de 
dichos procesos, teniendo en cuenta que siempre se lleva a cabo el mismo 
procedimiento. 
1. EL PROBLEMA 
 
1.1 LÍNEA 
El proyecto de investigación a desarrollar corresponde a la línea de desarrollo 
tecnológico. 
 
1.2 TÍTULO 
Software para el cálculo y dimensionamiento de plantas de tratamiento de aguas 
residuales por el método de lagunas de estabilización. 
 
1.3 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 
El tratamiento de aguas residuales en Colombia se encuentra en una etapa la cual 
no ha sido debidamente reglamentada por las instituciones gubernamentales, para 
el cobro de la tazas de retribución por el uso del agua, por consiguiente se ha 
descuidado la salud pública y a su vez se ha visto afectada la economía del país 
ya que las aguas residuales tratadas actualmente en su mayoría no cumplen con 
la normatividad establecida para dichos procesos. 
 
Las lagunas de estabilización son el método más simple de tratamiento de aguas 
residuales que existe y por lo tanto es el utilizado en Colombia; debido al bajo 
costo, fácil construcción y operación entre otras ventajas. 
En Colombia no se cuenta con un software especializado que calcule el 
pretratamiento, el cual es necesario para la remoción de sólidos flotantes y 
gruesos que pueden causar problemas nocivos para el funcionamiento de las 
lagunas de estabilización; por éste motivo el RAS – 2000 exige que las plantas de 
tratamiento de aguas residuales incluyan estos sistemas como aparece estipulado 
en el título E literal E.4.4. 
 
1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 
¿Cómo facilitar a docentes, estudiantes y profesionales de la ingeniería civil el 
cálculo y dimensionamiento de plantas de tratamiento de aguas residuales por el 
método de lagunas de estabilización? 
 
1.5 JUSTIFICACIÓN 
Teniendo en cuenta la importancia hídrica de Colombia, surgió la necesidad de 
trabajar en un proyecto que garantice en el futuro la no existencia de problemas 
con las reservas de agua, y a la vez disminuir el impacto que generaría la falta de 
éste recurso natural. 
 
Conociendo el problema socio - económico y ambiental que se está generando en 
la actualidad debido al mal manejo y a la ausencia de sistemas de tratamiento de 
aguas residuales, Colombia se ha visto en la necesidad de implementar estos 
sistemas, puesto que los métodos de tratamiento convencionales de aguas 
residuales (lodos activados o filtros de escurrimiento entre otros) usados en los 
 18
países desarrollados consumen grandes cantidades de energía, además de 
equipos sofisticados y la necesidad de técnicos especializados para su operación. 
Por el contrario, Colombia es un país subdesarrollado que no posee recursos 
suficientes para dichos métodos de tratamientos de aguas residuales, y por el 
contrario como en la mayoría de los países tropicales posee condiciones ideales 
para el diseño de plantas de tratamiento por el método de lagunas de 
estabilización. 
 
Por lo tanto, se desarrollo el software CEJUMA para el cálculo y dimensionamiento 
de plantas de tratamiento de aguas residuales por el método de lagunas de 
estabilización. Ya que en la actualidad ninguno de los software existentes cumple 
con la normatividad exigida por el RAS – 2000 en cuanto a manejo de aguas 
residuales. 
 
1.6 OBJETIVOS 
1.6.1 General 
Crear un software que facilite el cálculo y dimensionamiento plantas de tratamiento 
de aguas residuales por el método de lagunas de estabilización. 
 
1.6.2 Específicos 
 Determinar las formulas y variables necesarias con las cuales se alimente el 
programa, para el cálculo y dimensionamiento optimo de una planta de 
 19
tratamiento de aguas residuales por el método de lagunas de estabilización; 
cumpliendo la normatividad necesaria para este tipo de procesos. 
 
 Desarrollar la programación de un software especializado que tenga la 
capacidad de almacenar bases de datos para el cálculo y dimensionamiento de 
cualquier planta de tratamiento, utilizando el método de lagunas de 
estabilización. 
 
 Aportar una herramienta (software) de fácil manejo y mayor eficiencia para el 
cálculo y dimensionamiento de plantas de tratamiento de aguas residuales por 
el método de lagunas de estabilización. 
 20
2. MARCO REFERENCIAL 
 
2.1 MARCO TEÓRICO 
La procedencia de aguas residuales es generada de un sistema de abastecimiento 
necesario de la actividad humana. Según Romero “El tratamiento y disposición 
apropiada de las aguas residuales supone el conocimiento de las características 
físicas, químicas y biológicas de dichas aguas; de su significado y de sus 
principales efectos sobre la fuente receptora”.1
 
La combinación de líquidos y sólidos transportados por la red de alcantarillado y 
finalmente guiados a una de planta de tratamiento de aguas residuales donde se 
desea remover parte de sólidos suspendidos, compuestos orgánicos 
biodegradables y organismos patógenos por medio de esta. 
 
Tabla 1. Principales constituyentesde interés en el tratamiento de aguas residuales2
Constituyentes Razones de interés 
Sólidos suspendidos totales Formación de depósitos de lodos y condiciones anaeróbicas. 
Compuestos orgánicos 
biodegradables 
Agotamiento del oxigeno en fuentes naturales y desarrollo de 
condiciones sépticas. 
Constituyentes inorgánicos disueltos Constituyentes inorgánicos adicionados por el uso. Aplicaciones en el reciclaje y en la reutilización de aguas residuales. 
Metales pesados Constituyentes metálicos adicionados por el uso. Muchos metales se clasifican como polutantes de prioridad. 
Nutrientes Crecimiento excesivo de la vida acuática indeseable, eutrofización, concentración de nitratos en agua para consumo. 
Patógenos Transmisión de enfermedades. 
Polutantes orgánicos prioritarios Sospechosos de ser cancerigenos, mutagénicos, teratogénicos o de toxicidad aguda alta. 
 
 
1 ROMERO ROJAS, Jairo Alberto. Acuitratamiento por lagunas de estabilización. Editorial Escuela 
Colombiana de Ingenieros. Bogotá: 1998. p. 23. 
2 ROLIM MENDONCA, Sergio. Sistemas de lagunas de estabilización. Editorial Mc Graw Hill. Santa fe de 
Bogotá: 2000. p.10. 
2.1.1 Caracterización de aguas residuales. Para el diseño de un sistema de 
tratamiento de aguas residuales se debe efectuar una caracterización lo más 
próxima a la realidad. Se puede destacar que toda caracterización de aguas 
residuales abarca una serie de muestras apropiadas, las cuales aseguren una 
representatividad de la muestra y un análisis de laboratorio conforme a las normas 
del RAS-2000 que aseguren precisión y exactitud en los resultados. De acuerdo 
con Hanai “Las características de las aguas residuales son determinadas a partir 
de una secuencia de procedimientos que incluyen mediciones locales de caudal, 
colecciones de muestras y análisis e interpretación de los resultados obtenidos. El 
conjunto de estas actividades se denomina caracterización cualitativa y 
cuantitativa de las aguas residuales”.3
 
2.1.2 Efectos de la polución. El agua residual afecta en algún modo la calidad del 
efluente. Sin embargo, se dice que un agua residual causa polución únicamente 
cuando se introducen condiciones o características que hacen el agua del cuerpo 
receptor inaceptable para el uso propuesto. Así, por ejemplo, no se puede decir 
que las aguas de la alcantarilla domiciliar causa polución de las aguas del 
alcantarillado municipal.4
 
 
 
3 HANAI, F. Y. “Características cualitativas y cuantitativas de desagües sanitarios”, Citado por ROLIM 
MENDONCA, Sergio. Sistemas de lagunas de estabilización. Editorial Mc Graw Hill. Santa fe de Bogotá: 2000. 
p.5. 
4 ROMERO ROJAS, Jairo Alberto. Acuitratamiento por lagunas de estabilización. Editorial Escuela 
Colombiana de Ingenieros. Bogotá: 1998. p. 28. 
 22
Tabla 2 Efectos indeseables de las aguas residuales5
Contaminante Efecto 
Materia orgánica 
biodegradable 
 
Desoxigenación del agua, muerte de peces, olores indeseables. 
 
Materia suspendida 
 
Deposición en los lechos de los ríos; si es orgánica se descompone y 
flota mediante el empuje de los gases; cubre el fondo e interfiere con la 
reproducción de los peces o transforma la cadena alimenticia. 
 
Sustancias corrosivas, 
cianuros, metales, fenoles, etc. 
 
Extinción de peces y vida acuática, destrucción de bacterias, interrupción 
de la autopurificación. 
 
 
Microorganismos patógenos. 
 
 
Las A.R.D. pueden transportar organismos patógenos, los residuos de 
curtiembre ántrax. 
 
Sustancias que causan 
turbiedad, temperatura, color, 
olor, etc. 
El incremento de temperatura afecta los peces; el color, olor y turbiedad 
hacen estéticamente inaceptable el agua para uso público. 
Sustancias o factores que 
transforman el equilibrio 
biológico. 
Pueden causar crecimiento excesivo de hongos o plantas acuáticas las 
cuales al ecosistema acuático, causan olores, etc. 
Constituyentes minerales. 
 
Incrementan la dureza, limitan los usos industriales sin tratamiento 
especial, incrementan el contenido de sólidos disueltos a niveles 
perjudiciales para los peces o la vegetación, contribuyen a la 
eutrofización del agua. 
 
 
Tabla 3. Contaminantes de importancia en aguas residuales6
Contaminante Parámetro típico de 
medida 
 
Impacto ambiental 
 
Materia orgánica 
biodegradable. 
 
DBO, DQO 
 
Desoxigenación del agua, generación de olores 
indeseables. 
 
Materia suspendida. 
 
SST, SSV 
 
Causa turbiedad en el agua, deposita lodos. 
 
 
Patógenos. 
 
CF 
 
Hace el agua insegura para consumo y recreación. 
 
 
Amoniaco. 
 
 
NH4+ - N 
 
Desoxigena el agua, es toxico para organismos acuáticos y 
puede estimular el crecimiento de algas. 
 
 
5 Ibid., p. 29. 
6 Ibid., p. 30. 
 
 
 
 23
 
Fósforo. 
 
 
Ortofosfatos 
 
Puede estimular el crecimiento algal. 
 
Materiales tóxicos. 
 
 
Como cada materia 
toxica 
 
 
Peligroso para la vida vegetal y animal. 
 
Sales inorgánicas. 
 
 
SDT 
 
Limita los usos agrícolas e industriales del agua. 
 
Energía térmica. 
 
 
Temperatura 
 
Reduce la concentración de saturación de oxigeno en el 
agua, acelera el crecimiento de organismos acuáticos. 
 
 
Iones hidrógeno. 
 
 
pH 
 
Riesgo potencial para organismos acuáticos. 
 
2.1.3 Muestras para caracterización de aguas residuales. Para la estimación de 
las características de un agua residual se llevan a cabo métodos normales o 
estándar. Además, una caracterización apropiada del agua residual requiere una 
técnica de muestreo adecuada, que certifique resultados representativos del 
caudal global de aguas residuales y no solamente del caudal que circula en el 
instante del muestreo. En general, para que la muestra de agua residual sea 
representativa, se prefieren zonas de muestreo con flujo muy turbulento en donde 
esté bien mezclada; sin embargo, el sitio de muestreo debe seleccionarse de 
acuerdo con cada problema individual de estudio. Los períodos de muestreo 
dependen del régimen de variación del caudal, de la disponibilidad de recursos 
económicos y de los propósitos del programa de muestreo.7
 
2.1.4 Objetivo del tratamiento de aguas residuales. El objetivo primordial del 
tratamiento de aguas residuales es el de proteger la salud y promover el bienestar 
 
7 Ibid., p. 69. 
 24
de los miembros de la sociedad. El retorno de las aguas residuales, a ríos y lagos, 
convierte a la comunidad en usuarios directos e indirectos de las mismas y 
teniendo en cuenta el crecimiento de la población surge la necesidad de proveer 
sistemas de tratamiento que permitan eliminar los riesgos para la salud y 
minimizar los daños al medio ambiente.8
 
En la planificación y diseño de un sistema de tratamiento se consideran diferentes 
objetivos, teniendo en cuenta los recursos económicos y técnicos, así como los 
criterios determinados para descarga de efluentes y eventualmente motivaciones 
ecológicas. 
 
En el desarrollo progresivo de sistemas de tratamiento de aguas se consideran, 
objetivos iniciales y/o principales del tratamiento de aguas residuales los 
siguientes: 
 Remoción de DBO. 
 Remoción de sólidos suspendidos. 
 Remoción de patógenos. 
 
Posteriormente ha sido común agregar: 
 Remoción de nitrógeno y fósforo. 
 
Finalmente se involucra: 
 
8 Ibid., p. 75. 
 25
 Remoción de sustancias orgánicas refractarias como los detergentes, fenoles y 
pesticidas. 
 Remoción de trazas de metales pesados. 
 Remoción de sustancias inorgánicas disueltas. 
 
Conociendo la gran cantidad de procesos y operaciones disponibles para el 
tratamiento de aguas residuales, es importante hablar de pretratamiento, 
tratamiento primario, tratamiento secundario y tratamiento terciario o avanzado.9
 
2.1.5 Estimación de la población. Se realizacon base a información de censos 
disponible. Los estimativos de población deben basarse en el título B literal B.2.2. 
RAS - 2000, las proyecciones de población para proyectos de recolección y 
evacuación de aguas residuales deben considerar las densidades de saturación 
de acuerdo con los planes de ordenamiento territorial de la localidad, a través de 
zonificaciones del uso de la tierra. 
 
Para la contribución de aguas residuales, el volumen de aguas aportadas a un 
sistema de recolección y evacuación esta constituido por las aguas residuales 
domesticas, industriales, comerciales e institucionales. Su estimación debe 
basarse, en lo posible, en información histórica de consumos, mediciones 
periódicas y evaluaciones regulares.10
 
9 Ibid., p. 76. 
10 MINISTERIO DE DESARROLLO. Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico, 
 26
2.1.6 Principios del tratamiento de aguas residuales. Constituye una de las etapas 
más importantes en una planta de tratamiento de aguas residuales y se compone 
por rejillas de barras, desarenadores y medidor Parshall; sin embargo, en la 
mayoría de proyectos no se tiene en cuenta. 
 
2.1.6.1 Rejillas de barras. “Dispositivos formados por barras metálicas, paralelas, 
del mismo espesor e igualmente espaciadas tal como se presenta en la figura 1. 
Se destinan a la remoción de sólidos gruesos en suspensión, así como de cuerpos 
flotantes, (papel, paño, madera, plástico, etc.)”. 11
 
Figura 1. Detalle de una rejilla de metal con plataforma de drenaje12
 
 
RAS 2000, título D Sistema de recolección y evacuación de aguas residuales domesticas y pluviales, Literal 
D.3.2 Parámetros de diseño. Ministerio de Desarrollo. Bogotá: 2000. p. D33. 
11 ROLIM MENDONCA, ROLIM MENDONCA, Sergio. Sistemas de lagunas de estabilización. Editorial Mc 
Graw Hill. Santa fe de Bogotá: 2000. p. 167. 
12 OAKLEY, Stewart. Manual de diseño, construcción, operación y mantenimiento. Universidad estatal de 
California: 2005. p. 46. 
 
 27
 Espaciamiento entre las barras: El espaciamiento útil entre las barras depende 
del tipo de material que se quiere retener y de los equipos a proteger. Pueden 
ser clasificadas como: 
 
o Rejillas gruesas: se instalan aguas arriba de las bombas de grandes 
dimensiones, turbinas, etc., casi siempre preceden en rejillas comunes. 
o Rejillas medias: con menor espacio entre las barras (por lo general 25 mm); 
se usan comúnmente en plantas de tratamiento de aguas residuales. 
o Rejillas finas: se emplean cuando están bien determinadas las 
características de las aguas negras a tratar.13 
 
 Tabla 4. Espaciamiento entre rejillas14
Espaciamiento Tipo 
Pulgadas Milímetros 
Gruesa Por encima de 1 1/2 400 a 100 
Media 3/4 a 1 1/2 20 a 40 
Fina 3/8” a 3/4 10 a 20 
 
 Dimensiones de las barras: Aunque existen diferentes formas de sección 
transversal de las barras, la más común es la rectangular, y su variación se 
muestra en la tabla 5. 
 
 
 
 
13 ROLIM MENDONCA, Op. cit., p. 168. 
14 Ibid., p. 168. 
 28
Tabla 5. Sección transversal rectangular de las barras15
Sección Tipo de rejilla mm x mm pulg. X pulg. 
Gruesa 10 x 50 3/8 x 2 
Gruesa 10 x 60 3/8 x 2 ½ 
Gruesa 13 x 40 ½ x 1 ½ 
Gruesa 13 x 50 ½ x 2 
Media 8 x 50 5/16 x 2 
Media 10 x 40 3/8 x 1 ½ 
Media 10 x 50 3/8 x 2 
Fina 6 x 40 ¼ x 1 ½ 
Fina 8 x 40 5/16 x 1 ½ 
Fina 10 x 40 3/8 x 1 ½ 
 
 Tipos de rejillas. Las rejillas se clasifican de acuerdo con el modo de limpieza: 
 
o Rejillas simples de limpieza manual: en general son gruesas, presentan 
espacios relativamente grandes, instaladas aguas arriba de rejillas medias 
mecanizadas, bombas de gran capacidad, etc. Para estos casos, no se 
presentan grandes volúmenes de sólidos removibles pues se destinan a la 
retirada de objetos de grandes dimensiones (madera, latas, animales 
ahogados, etc.). 
o Rejillas mecanizadas de limpieza mecánica: por el medio agresivo a que 
son sometidas, exigen un mantenimiento cuidadoso, siendo adoptadas solo 
cuando las instalaciones presentan características que justifican su empleo 
o cuando el caudal afluente final sea igual o superior a 250 L/s.16 
 
 Dimensionamiento. Para el dimensionamiento de las rejillas debe escogerse 
previamente su formato, dimensión, espaciamiento y tipo de las barras. La 
 
15 Ibid., p. 168. 
16 Ibid., p. 169. 
 29
sección de escurrimiento se determina para velocidades que no sean muy 
bajas, lo que acarrearía el aumento exagerado de materiales retenidos en las 
rejillas y el depósito de arena en el fondo del canal. Por otro lado, velocidades 
muy grandes provocarían el arrastre de material que deberían ser retenidos. 
Las velocidades recomendadas a través de las barras limpias son: 
 
o Velocidad mínima: 0.60 m/s para el caudal inicial. 
o Velocidad máxima: 1.20 m/s para el caudal final. 
 
Estos valores deben verificarse para los caudales mínimos, medio y máximo. 
Debe procurarse mantener una velocidad de escurrimiento alrededor de 0.60 m/s, 
con tolerancia de más o menos 20%. La verificación de la variación de la velocidad 
para los diferentes niveles de la lámina de agua puede hacerse por medio del 
modelo presentado en la siguiente tabla.17
 
Tabla 6. Modelo para la verificación de la velocidad de distintos caudales18
Q H H - Z S = b(H - Z) Au = SE V = Q / Au
Q max. 
Q med. 
Q min. 
 
 Eficiencia de las rejillas. La eficiencia de las rejillas en función del espesor de 
las barras, se presenta en la tabla 7. 
 
 
17 Ibid., p. 169-170. 
18 Ibid., p. 170 
 30
Tabla 7. Eficiencia de las rejillas en función del espesor de las barras19
Eficiencia: valores de “E” Espesor de las 
Barras 
(t) 
a = ¾” 
(20 mm) 
a = 1” 
(25 mm) 
a = 1 ¼” 
(30 mm) 
a = 1 ½” 
(40 mm) 
1/4“ (6 mm) 0.750 0.800 0.834 0.857 
5/16” (8 mm) 0.706 0.768 0.803 0.826 
3/8” (10 mm) 0.677 0.728 0.770 0.800 
7/16” (11 mm) 0.632 0.696 0.741 0.744 
1/2" (13 mm) 0.600 0.667 0.715 0.755 
 
2.1.6.2 Desarenadores. Unidades destinadas a retener la arena y otros residuos 
minerales inertes y pesados que se encuentran en las aguas residuales 
(escombros, partículas de metal, carbón, entre otros). Esos materiales provienen 
del lavado, inundaciones, infiltraciones de aguas residuales de las industrias, etc. 
 
Tanques de sedimentación diseñados para remover materia no putrescible que 
pueden causar abrasión en canales o bombas, y ocasionar su obstrucción. La 
materia removida, como no es biodegradable, debe recolectarse y disponerse en 
un área adecuada para relleno.20
 
“En construcciones pequeñas, puede calcularse un único desarenador, siempre y 
cuando se proyecte un sistema de derivación. En instalaciones mayores se 
proyectan dos unidades, de manera que siempre haya una disponible, para los 
casos de limpieza y reparación. La manera más común es la construcción de un 
único desarenador, con dos canales de sedimentación y uno que sirve como 
derivación”.21
 
19 Ibid., p. 171. 
20 Ibid., p. 175. 
21 Ibid., p. 177. 
 31
Figura 2. Desarenador horizontal con dos cámaras22
 
 
 Tipos de desarenadores. “Los más simples se utilizan en pequeñas 
instalaciones y tienen funcionamiento hidráulico para sedimentación y 
remoción de partículas. En instalaciones mayores pueden usarse 
desarenadores aireados, con movimiento en espiral y prácticamente 
insensibles a la variación del flujo”.23 
 
 Velocidad en los desarenadores. En los canales de remoción de arena, la 
velocidad recomendable es 0.30 m/s con tolerancia de más o menos 20%. 
 
22 Tomada yadaptada de OAKLEY, Stewart. Manual de diseño, construcción, operación y mantenimiento. 
Universidad estatal de California: 2005. p. 44. 
23 ROLIM MENDONCA, Op. cit., p. 177. 
 32
Velocidades superiores a 0.40 m/ s permiten el paso de partículas de arena 
que no convienen a las demás unidades de tratamiento y velocidades inferiores 
a 0.15 m/s causan la deposición de cantidades relativamente más grandes de 
materia orgánica (deposito de lodo). 
 
2.1.6.3 Medidor Parshall. El medidor Parshall está incluido entre los medidores de 
régimen de flujo crítico. Consiste en una estructura de paredes verticales, 
constituida a partir de la entrada por un trecho convergente con el fondo, en los 
sentidos longitudinales y transversales, de un trecho contraído y una sección 
divergente en pendiente, dispuesta en planta y en corte como se presenta en la 
figura 3. 
 
Figura 3. Medidor Parshall24
 
 
24 Tomada y adaptada de TCHOBANOGLOUS, George, CRITES, Ron. Tratamiento de aguas residuales en 
pequeñas poblaciones. Editorial Mc Graw Hill. Santa fe de Bogotá: 2000. p. 293. 
 33
Los medidores Parshall están especificados por el ancho nominal, número con el 
que convencionalmente se identifican. El ancho nominal, W, es una medida 
próxima al valor de la garganta contraída. Las dimensiones aproximadas para los 
medidores Parshall con ancho nominal W, variando de 7.6 a 305 cm, pueden 
determinarse mediante la tabla 8. Los valores de n y K se estiman mediante la 
tabla 9 y la tabla 10 presenta las dimensiones estándar. 
Tabla 8. Medidores Parshall con escurrimiento libre: límites de aplicación. 25
W Capacidad (l/s) 
(Pulg./ pies) (cm) (min.) (max.) 
3” 7,6 0,85 53,8 
6” 15,2 1,52 110,4 
9” 22,9 2,55 251,9 
1’ 30,5 3,11 455,6 
1 ½’ 45,7 4,25 696,2 
2 ‘ 61,0 11,89 936,7 
3’ 91,5 17,26 1426,3 
4’ 122,0 36,79 1921,5 
5’ 152,5 62,8 2422,0 
6’ 183,0 74,4 2929,0 
7’ 213,5 115,4 3440,0 
8’ 244,0 130,7 3950,0 
10’ 305,0 200,0 5660,0 
 
Tabla 9. Medidor Parshall: valores del exponente n y del coeficiente k26
W K 
(Pulg./ pies) (m) 
n Unidades 
métricas 
Unidades 
Americanas 
3” 0,076 1,547 0,176 0,0992 
6” 0,152 1,580 0,381 2,06 
9” 0,229 1,530 0,535 3,07 
1’ 0,305 1,522 0,690 4,00 
1 ½’ 0,457 1,538 1,054 6,00 
2 ‘ 0,610 1,550 1,426 8,00 
3’ 0,915 1,556 2,182 12,00 
4’ 1,220 1,578 2,935 16,00 
5’ 1,525 1,587 3,728 20,00 
6’ 1,830 1,595 4,515 24,00 
7’ 2,135 1,601 5,306 28,00 
8’ 2,440 1,606 6,101 32,00 
 
 
25 ROLIM MENDONCA, Op. cit., p. 185. 
26 Ibid., p. 185. 
 34
Tabla 10. Dimensiones estándar de mediciones Parshall27
W 
(Pulg./ 
pies) 
(cm) A B C D E F G K N 
1” 2,5 36,3 35,6 9,3 16,8 38,1 7,6 20,3 1,9 2,9 
3” 7,6 46,6 45,7 17,8 25,9 45,7 15,2 30,5 2,5 5,7 
6” 15,2 62,1 61,0 30,5 40,3 53,3 30,5 45,7 3,8 11,4 
9” 22,9 88,0 86,4 45,7 57,5 61,0 45,7 61,0 6,9 17,1 
1’ 30,5 137,1 134,4 61,0 84,5 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
1 ½’ 45,7 144,8 142,0 76,2 102,6 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
2 ‘ 61,0 152,3 149,3 91,5 120,7 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
3’ 91,5 167,7 164,2 122,0 157,2 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
4’ 122,0 182,8 179,2 152,5 193,8 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
5’ 152,5 198,0 194,1 183,0 230,3 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
6’ 183,0 213,3 209,1 213,5 266,7 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
7’ 213,5 228,6 224,0 244,0 303,0 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
8’ 244,0 244,0 229,0 274,5 340,0 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
10’ 305,0 274,5 260,8 366,0 475,9 122,0 91,5 122,0 14,2 34,3 
 
2.1.7 Lagunas de estabilización. Método más simple de tratamiento de aguas 
residuales que existe, generalmente tienen forma rectangular o cuadrada y están 
constituidas por excavaciones poco profundas rodeadas por taludes. 
 
El tratamiento por lagunas tiene tres objetivos: 
 Remover de las aguas residuales la materia orgánica que ocasiona la 
contaminación. 
 Eliminar los microorganismos patógenos que presentan un grave peligro para 
la salud. 
 Utilizar su efluente para reutilización, con otras finalidades, como agricultura. 
 
Por tanto, los factores que influyen sobre la calidad deseada para el efluente de 
las lagunas de estabilización dependen de la visión de los diferentes sectores: 
 
27 Ibid., p. 186. 
 35
 Salud: número de microorganismos patógenos o indicadores. 
 Medioambiente: principales indicadores de la contaminación, es decir, la 
demanda bioquímica de oxigeno (DBO) y los sólidos suspendidos (SS). 
 Reutilización: dependiendo del uso que se dará al efluente, se definirán los 
criterios para la reducción del DBO, SS y bacteriológica.28 
 
2.1.7.1 Lagunas anaeróbicas. Usualmente se utilizan como lagunas primarias para 
el tratamiento de aguas residuales domesticas y municipales así como para aguas 
residuales industriales con DBO mayor de 1000 mg/l. 
 
Básicamente, se diseñan con criterios de carga orgánica volumétrica y/o tiempo de 
retención. La acumulación de lodo primario se supone es de aproximadamente 
0.04 m3/hab./año (40 L/hab./año). Teniendo en cuenta los riesgos de olores se 
prefiere localizarlas lejos de núcleos habitacionales importantes, a una distancia 
mayor de 200m. La profundidad de este tipo de lagunas es de 2.5 a 5.0m. 29
 
Los tiempos de retención hidráulica a usar son función de la temperatura del 
agua del mes más frío, y de la eficiencia de remoción requerida. Las tablas 11 
y 12 presentan valores típicos recomendados para diferentes casos. 
 
 
 
28 Ibid., p. 199. 
29 ROMERO ROJAS, Jairo Alberto. Acuitratamiento por lagunas de estabilización. Editorial Escuela 
Colombiana de Ingenieros: Bogotá: 1998. p. 165. 
 36
Tabla 11. Eficiencia de lagunas anaeróbicas en función del período de retención para T>20º C 
 
Período de retención en días Reducción de DBO5 % 
1 50 
2,5 60 
5 70 
 
Tabla 12. Relación entre la temperatura, período de retención y eficiencia en lagunas anaerobias30
 
Temperatura,
° C 
Período de 
retención, días
Remoción de
DBO, % 
10 – 15 4 – 5 30 – 40 
15 - 20 2 – 3 40 – 50 
20 – 25 1 – 2 50 – 60 
25 - 30 1 – 2 60 – 70 
 
 
La remoción de coliformes debe determinarse de acuerdo a las 
recomendaciones del literal E.4.7.8 del RAS - 2000, en caso de haberse 
determinado experimentalmente el coeficiente de mortalidad bacteriana. Como 
alternativa se puede determinar la reducción bacteriana considerando mezcla 
completa y los siguientes coeficientes de mortalidad global que aparecen en la 
siguiente tabla. 
 
Tabla 13. Coeficientes de mortalidad para la determinación de la reducción bacteriana31
 
Carga Kg DBO/(ha·d) Coeficiente de mortalidad, L/d 
400 0.60 
600 0.55 
800 0.50 
1000 0.46 
1200 0.41 
1400 0.37 
 
30 MINISTERIO DE DESARROLLO. Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico, 
RAS 2000, título E Tratamiento de aguas residuales, Literal E.4.8.5 Lagunas anaerobias. Ministerio de 
Desarrollo: Bogotá: 2000. p. E91. 
31 Ibid., p. E92.
 37
2.1.7.2 Lagunas facultativas. Funcionan como primarias o secundarias; debido a 
que reciben aguas residuales crudas, ya sea el efluente de una laguna 
anaeróbica, un digestor anaerobio de flujo ascendente o un alcantarillado 
decantado. 
 
“Existe una elevada concentración de distintas especies de microalgas 
en las lagunas facultativas, que tienen movilidad y contienen cerca de 
1000 a 3000 μg de clorofila por litro. Por tanto, las lagunas facultativas 
son o deberían ser verdes oscuras. La simbiosis entre microalgas y 
bacterias es una realidad. Las algas producen oxigeno (O2) que es 
usado por las bacterias heterotróficas, las cuales producen gas 
carbónico (CO2) que, a su vez, es usado por las algas”.32
 
“Las lagunas de estabilización facultativas se han diseñado con base en 
cargas orgánicas superficiales que la experiencia a demostrado son 
aceptables para este tipo de estanques. Obviamente, dichas cargasson 
muy variables dependiendo del área geográfica, de la temperatura de la 
profundidad del agua, de la concentración de sólidos sedimentables y 
demás características de influencia sobre el proceso”. 
 
Se recomiendan los valores de carga orgánica presentados en la tabla 14, según 
las diferentes condiciones ambientales. 
Tabla 14. Cargas orgánicas superficiales para diseño de lagunas facultativas33
 COS, hg DBO /ha. Día 
 
Observaciones 
 
< 10 Zonas muy frías con cobertura de hielo estacional, aguas con temperatura uniforme baja y nubosidad variable. 
10 – 50 Clima frío con cobertura de hielo estacional y temperatura templada de verano en una estación corta. 
50 – 150 Clima entre templado y semitropical, cobertura ocasional de hielo, sin nubosidad persistente. 
150 – 300 Clima tropical, sol y temperaturas uniformes, sin nubosidad estacional. 
 
 
32 ROLIM MENDONCA, Sergio. Sistemas de lagunas de estabilización. Editorial Mc Graw Hill. Santa fe de 
Bogotá: 2000. p. 235. 
33 ROMERO ROJAS, Jairo Alberto. Acuitratamiento por lagunas de estabilización. Editorial Escuela 
Colombiana de Ingenieros: Bogotá: 1998. p. 154. 
 38
“El tiempo de retención hidráulica para lagunas facultativas debe estar dentro de 
un rango de 5 a 30 días. Para evitar el crecimiento de plantas acuáticas con 
raíces en el fondo, la profundidad de las lagunas varia entre1.0 y 2.5m. El 
proyectista debe proveer una altura adicional para acumulación de lodos entre 
períodos de limpieza de alrededor de 10 años”.34
 
Tabla 15. Profundidad para lagunas facultativas35
Profundidad (m) Condiciones 
1,0 
 
Temperatura calida uniforme, agua residual 
presedimentada. 
 
1,0 – 1,5 
 
Temperatura calida uniforme, agua residual 
cruda. 
 
1,5 – 2,0 
 
Temperatura con fluctuaciones estaciónales 
moderadas, agua residual cruda con sólidos 
sedimentables. 
 
2,0 – 2,5 
 
Temperaturas variables, agua residual con 
arena y sólidos sedimentables. 
 
 
2.1.7.3 Lagunas de maduración. “Su finalidad es reducir los coliformes fecales 
(CF) que contienen de las aguas residuales. Son construidas siempre, después 
del tratamiento completo a través de una laguna facultativa primaria o secundaria 
o de una planta de tratamiento convencional. Con adecuado dimensionamiento se 
puede obtener remociones de coliformes fecales cercanas al 99.999%”.36
 
34 MINISTERIO DE DESARROLLO. Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico, 
RAS 2000, título E Tratamiento de aguas residuales, Literal E.4.8.7 Lagunas facultativas. Ministerio de 
Desarrollo: Bogotá: 2000. p. E95. 
35 ROMERO ROJAS, Op. cit., p. 161. 
36 ROLIM MENDONCA, Sergio. Curso internacional tratamiento de aguas residuales domesticas mediante 
lagunas de oxidación, Lagunas de estabilización. Universidad del Atlántico: Barranquilla: 1998. p. 4. 
 39
Las lagunas de maduración deben dimensionarse para alcanzar la remoción 
bacterial necesaria de acuerdo a los criterios de calidad exigidos. Debe 
tenerse en cuenta la remoción lograda en los sistemas de tratamiento que 
anteceden. El tiempo de retención hidráulica nominal es de 10 días como mínimo 
y la profundidad puede variar entre 0.9 y 1.5 m. 37 
 
“Para la estimación del valor del coeficiente de reducción bacteriana, Kb, varia de 
microorganismo a microorganismo, y también entre diferentes cadenas del mismo 
microorganismo. Por ejemplo, el valor de Kb = 2,0 días-1 para escherichia coli no 
se aplica para la reducción de otros patógenos. En el caso de salmonella Typha, 
se verifico que Kb = 0,8 día-1 es una valor suficiente para su reducción. Kb es muy 
dependiente de la temperatura”.38 
 
Tabla 16. Valores del coeficiente de reducción bacteriana, Kb = (días-1)39
 
Temperatura 
 
Ecuación / 
Autor 
15° C 20° C 25° C 30° C 
Slanetz / Marais 
 1,090 2,600 6,205 14,806 
IMTA 
 0,599 0,840 1,178 1,652 
Arceivala 
 0,503 1,200 2,864 6,834 
Yánez 
 0,784 1,100 1,543 2,164 
Sáenz 
 0,512 0,623 0,758 0,922 
 
 
37 MINISTERIO DE DESARROLLO. Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico, 
RAS 2000, título E Tratamiento de aguas residuales, Literal E.4.8.7 Lagunas de maduración. Ministerio de 
Desarrollo: Bogotá: 2000. p. E96 – E97. 
38 ROLIM MENDONCA, Sergio. Sistemas de lagunas de estabilización. Editorial Mc Graw Hill. Santa fe de 
Bogotá: 2000. p. 242. 
39 Ibid., p. 243. 
 40
 
Tabla 17. Ecuaciones para obtención del valor de Kb40
 
Autor 
 
 
Ecuación 
 
Slanetz / Marais (1970) 
 
Kb = 2,6 (1,19)T - 20 
 
Arceivala (1981) 
 
Kb = 1,2 (1,19)T - 20
 
Sáenz (1992) 
 
Kb = 0,623 (1,04)T - 20 
 
IMTA (1992) 
 
Kb = 20,84 (1,07)T - 20
 
Yánez (1993) 
 
Kb = 1,1 (1,07)T - 20 
 
 
2.1.8 Visual basic NET. Lenguaje de programación orientado a objetos, como 
novedades más importantes en la versión .NET, se puede citar la posibilidad de 
definir ámbitos de tipo, clases que pueden derivarse de otras mediante herencia, 
sobrecarga de métodos, nuevo control estructurado de excepciones o la creación 
de aplicaciones con múltiples hilos de ejecución, además de contar con la extensa 
librería de .NET, con la que es posible desarrollar tanto Windows Applications y 
Web Forms, así como un extenso número de clientes para bases de datos. 
 
 
 
40 Tomada y adaptada de ROLIM MENDONCA, Sergio. Sistemas de lagunas de estabilización. Editorial Mc 
Graw Hill. Santa fe de Bogotá: 2000. p. 293. 
 41
Otras de sus características más importantes son: 
 Diseño de controles de usuario para aplicaciones Windows y Web. 
 Programación de bibliotecas de clase. 
 Envío de datos vía documentos XML. 
 Generación de reportes basados en Crystal Reports a partir de información 
obtenida de orígenes de datos (archivos de texto, bases, etc.).41 
 
2.2 MARCO CONCEPTUAL 
 Afluente. Agua residual u otro líquido que ingrese a un reservorio, o algún 
proceso de tratamiento. 
 Aguas residuales. Agua que contiene material disuelto y en suspensión, 
luego de ser usada por una comunidad o industria.42 
 Algas. En lagunas fotosintéticas las algas proveen el oxigeno requerido para la 
actividad biológica aeróbica. Los nutrientes y el dióxido de carbono producidos 
son usados por las algas estableciéndose una relación simbiótica algas-
bacterias responsable del tratamiento. Alteran la calidad del agua produciendo 
olores y sabores indeseables así como algunos efectos tóxicos sobre peces y 
otra vida acuática.43 
 
41 Tomado de la pagina web: <http://es.wikipedia.org/wiki/Visual_Basic.NET> 
42 MINISTERIO DE DESARROLLO. Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico, 
RAS 2000, título E Tratamiento de aguas residuales, Literal E.4.8.7 Lagunas de maduración. Ministerio de 
Desarrollo: Bogotá: 2000. p. p. E5 – E6. 
43 ROMERO ROJAS, Jairo Alberto. Acuitratamiento por lagunas de estabilización. Editorial Escuela 
Colombiana de Ingenieros: Bogotá: 1998. p. 33. 
 42
 Bacteria. Grupo de organismos microscópicos unicelulares, rígidos carentes 
de clorofila, que desempeñan una serie de procesos de tratamiento que 
incluyen oxidación biológica, fermentaciones, digestión, nitrificación y 
desnitrificación. 
 Carga orgánica. Producto de la concentración media de DBO por el caudal 
medio determinado en el mismo sitio; se expresa en kilogramos por día 
(kg/d). 
 Carga superficial. Caudal o masa de un parámetro por unidad de área y 
por unidad de tiempo, que se emplea para dimensionar un proceso de 
tratamiento ( m³/(m² día), kg DBO/(ha día).44 
 Coliformes. Los organismos patógenos que pueden existir en las aguas 
residuales son, generalmente, pocos y difíciles de aislar e identificar. Por esta 
razón se prefiere utilizar a los coliformes como organismo indicador de 
contaminacióno, en otras palabras, como indicador de la existencia de 
organismos productores de enfermedad. El hombre arroja diariamente, en sus 
excrementos, entre 109 a 4*1011 coliformes; por lo tanto, su presencia puede 
ser detectada fácilmente y utilizada como parámetro de control sanitario.45 
 Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO). Cantidad de oxígeno usado en 
la estabilización de la materia orgánica carbonácea y nitrogenada por 
acción de los microorganismos en condiciones de tiempo y temperatura 
especificados (generalmente cinco días y 20ºC). Mide indirectamente el 
 
44 RAS 2000, Op. cit., p. E6. 
45 ROMERO ROJAS, Op. cit., p. 38. 
 43
contenido de materia orgánica biodegradable. 
 Demanda Química de Oxígeno (DQO). Medida de la cantidad de oxígeno 
requerido para oxidación química de la materia orgánica del agua residual, 
usando como oxidantes sales inorgánicas de permanganato o dicromato en 
un ambiente ácido y a altas temperaturas. 
 Desarenadores. Cámara diseñada para permitir la separación gravitacional de 
sólidos minerales (arena). 
 Descomposición anaerobia. Degradación de la materia orgánica en ausencia 
de oxígeno molecular por efecto de microorganismos. Usualmente va 
acompañada de la generación de ácidos y gas metano.46 
 Desinfección. Destrucción de bacterias y virus de origen fecal en las 
aguas residuales, mediante un agente desinfectante. 
 Eficiencia. Relación entre la masa o concentración removida y la masa o 
concentración en el afluente, para un proceso o planta de tratamiento y 
un parámetro específico; normalmente se expresa en porcentaje. 
 Efluente final. Líquido que sale de una planta de tratamiento de aguas 
residuales. 
 Laguna anaerobia. Laguna con alta carga orgánica en la cual se efectúa el 
tratamiento en ausencia de oxígeno disuelto (molecular), con la producción 
de gas metano y otros gases como el sulfuro de hidrógeno (H2S). 
 Laguna de estabilización. Se entiende por lagunas de estabilización los 
estanques construidos en tierra, de poca profundidad (1-4m) y períodos de 
 
46 RAS 2000, Op. cit., p. E7. 
 44
retención considerable (1-40días). En ellas se realizan de forma espontánea 
procesos físicos, químicos, bioquímicos y biológicos, conocidos con el 
nombre de autodepuración o estabilización natural. La finalidad de este 
proceso es entregar un efluente de características múltiples establecidas 
(DBO, DQO, OD, SS, algas, nutrientes, parásitos, enterobacterias, 
coliformes, etc).47 
 Laguna de maduración. Laguna de estabilización diseñada para tratar 
efluente secundario o agua residual previamente tratada por un sistema 
de lagunas (anaerobia - facultativa, aireada - facultativa o primaria - 
secundaria). Originalmente concebida para reducir la población bacteriana. 
 Laguna facultativa. Laguna de coloración verdosa cuyo contenido de 
oxígeno varía de acuerdo con la profundidad y hora del día. En el estrato 
superior de una laguna facultativa primaria existe una simbiosis entre 
algas y bacterias, en presencia de oxígeno; en los estratos inferiores se 
produce una biodegradación anaerobia de los sólidos sedimentables. 
 Método aritmético. Supone un crecimiento vegetativo balanceado por la 
mortalidad y la emigración. 
 Método exponencial. La utilización de este método requiere conocer por lo 
menos tres censos para poder determinar el promedio de la tasa de 
crecimiento de la población. Se recomienda su aplicación a poblaciones que 
muestren apreciable desarrollo y poseen abundantes áreas de expansión. 
 Método g eométrico. Es útil en poblaciones que muestren una importante 
 
47 Ibid., p. E7 – E8. 
 45
actividad económica, que genera un apreciable desarrollo y que poseen 
importantes áreas de expansión las cuales pueden ser dotadas de servicios 
públicos sin mayores dificultades.48 
 Método matemático (logístico). En el método matemático o también llamado 
logístico, se parte de la suposición de que el crecimiento de la población 
obedece a algunas relaciones matemáticas lógicas, según las cuales el 
crecimiento de la población es función del tiempo. La fase más crítica al utilizar 
este método es de la determinación de la población de saturación. 
 Método de la variación logarítmica. Este método requiere como mínimo de tres 
censos.49 
 Mortalidad de bacterias. Medida de descomposición de la población 
bacteriana. Normalmente se expresa por un coeficiente cinético de primer 
orden. 
 Oxígeno disuelto. Concentración de oxígeno medida en un líquido, por 
debajo de la saturación. Normalmente se expresa en mg/L.50 
 pH. Medida de la concentración de ion hidrogeno en el agua, aguas residuales 
en concentración adversa del ion hidrogeno son difíciles de tratar 
biológicamente, alteran la biota de las fuentes receptoras y eventualmente son 
fatales para los microorganismos.51 
 
48 REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO, RAS 2000, 
título B Sistemas de acueductos, Literal B.2.2 Estimación de población. Ministerio de Desarrollo. Bogotá: 
2000. p. B30-B31. 
49 CORCHO ROMERO, Freddy Hernán, DUQUE SERNA, José Ignacio. Acueductos: teoría y diseño. 
Universidad de Medellín. Medellín: 1993. p. 15-16, 18-19. 
50 RAS 2000, Op. cit., p. E9. 
51 ROMERO ROJAS, Jairo Alberto. Acuitratamiento por lagunas de estabilización. Editorial Escuela 
Colombiana de Ingenieros: Bogotá: 1998. p. 64. 
 46
 Planta de tratamiento de agua residual. Conjunto de obras, instalaciones y 
procesos para tratar las aguas residuales. 
 Pretratamiento. Procesos de tratamiento localizados antes del tratamiento 
primario. 
 Sedimentación. Proceso físico de clarificación de las aguas residuales por 
efecto de la gravedad. Junto con los sólidos sedimentables precipita materia 
orgánica del tipo putrescible.52 
 Temperatura. Es un parámetro importante en aguas residuales por su efecto 
sobre las características del agua, sobre las operaciones y procesos de 
tratamiento, así como sobre el método de disposición final. En general, las 
aguas residuales son más cálidas que las de abastecimiento y, en aguas de 
enfriamiento, la polución térmica es significativa. La temperatura afecta y altera 
la vida acuática, modifica la concentración de oxigeno disuelto y la velocidad 
de las reacciones químicas y de la actividad bacterial.53 
 Tiempo de retención hidráulica. Tiempo medio teórico que se demoran las 
partículas de agua en un proceso de tratamiento. Usualmente se expresa 
como la razón entre el caudal y el volumen útil. 
 Tratamiento primario. Tratamiento en el que se remueve una porción de los 
sólidos suspendidos y de la materia orgánica del agua residual. Esta 
remoción normalmente es realizada por operaciones físicas como la 
sedimentación. El efluente del tratamiento primario usualmente contiene alto 
 
52 RAS 2000, Op cit., p. E9 – E10. 
53 ROMERO ROJAS, Op. cit., p. 68. 
 47
contenido de materia orgánica y una relativamente alta DBO. 
 Tratamiento secundario. Es aquel directamente encargado de la remoción 
de la materia orgánica y los sólidos suspendidos.54 
 Turbiedad. Prácticamente, constituye una medida óptica del material 
suspendido en el agua. Las aguas residuales crudas son, en general, turbias; 
en aguas residuales tratadas, puede ser un factor importante de control de 
calidad. 
 Virus. Parásitos obligados que encierran en si mismos la información genética 
para reproducirse. Constituyen uno de los riesgos para la salud más 
importantes; en general, se considera que para exterminarlos con cloro se 
requieren dosis superiores a la del punto de quiebre; lo cual hace necesario 
declorar las aguas residuales desinfectadas.55 
 
2.3 MARCO NORMATIVO2.3.1 Marco normativo para aguas residuales. Todo proyecto debe estar acorde 
con las políticas y planes nacionales y regionales que lo sustenten y justifiquen, 
hecho que facilita la disponibilidad de recursos económicos y el respaldo 
institucional. Igualmente a nivel sectorial se deben cumplir con las normas y 
criterios que se han planteado para el sector a nivel técnico, institucional, 
socioeconómico, financiero y ambiental. La formulación de proyectos de 
 
54 RAS 2000, Op cit., p. E11. 
55 ROMERO ROJAS, Op. cit., p. 68 - 69. 
 48
tratamiento de aguas residuales, independiente de la fuente de financiación, debe 
tener en cuenta el siguiente marco legal, entre otras regulaciones: 
 
Tabla 18. Marco legal aguas residuales56
 
NORMA 
 
 
DESCRIPCIÓN 
Políticas y planes 
 
Ley 152 de 1994 
 
Ley orgánica de planeación. 
 
Acuerdo del Consejo Nacional Ambiental, 
1996 
 
Lineamiento de política para el manejo integral de 
agua. 
 
Ley 388 de 1997 
 
 
Ordenamiento territorial. 
 
Documento Conpes 3031/1999 
 
 
Plan para el sector de Agua Potable y 
Saneamiento Básico 
 
 
Decreto 302 de 2000 
 
 
Reglamento relación ESP – Usuarios 
Financiación 
 
 
Ley 141 de 1994 
Decreto 1747 de 1995 
Decreto 1111 de 1996 
Decreto 2141 de 1999 
 
Crea el Fondo Nacional de Regalías FNR, regula 
el derecho a percibir regalías por la explotación 
de los recursos no renovables y se establecen 
reglas para su liquidación y distribución, 
reestructura la Comisión Nacional de Regalías, 
establece el ciclo de los proyectos para su 
aprobación. 
 
 
Ley 715 de 2001 
 
 
 
Establece el Sistema General de Participación 
que la Nación transfiere a los entes territoriales. 
 
Técnicas e institucionales 
 
 
Ley 142 de 1994 
 
 
Servicios públicos domiciliarios. 
 
Ley 286 de 1996 
 
 
Modifica Ley 142 de 1994. Período de ajuste 
 
56 MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE. Programa fortalecimiento institucional para la gestión ambiental 
urbana – FIGAU. Colombia 2002. p. 7. 
 49
 
Ley 373 de 1997 
 
 
Ahorro y uso del agua 
 
Ley 632 de 2000 
 
 
Modifica Ley 142 de 1994. Subsidios y Período de 
ajuste. 
 
 
Resolución 1096 de 2000 
 
 
Reglamento técnico del sector de agua potable y 
saneamiento básico – RAS-2000 
 
Ambientales 
 
Decreto 1594 de 1984 
 
 
Vertimientos de agua residual y usos del agua. 
 
Ley 99 de 1993 
 
 
Crea el Sistema Nacional Ambiental y el 
Ministerio del Medio Ambiente. 
 
 
Decreto 1753 de 1994 
 
 
Licencias Ambientales. 
 
Decreto 901 de 1997 
 
 
Implementación de tasas retributivas por 
vertimientos líquidos puntuales. 
 
 
Resolución 372 de 1998 
 
 
Reglamentación decreto de tasas retributivas, 
establece el monto de tasas mínimas. 
 
 
“Aunque los proyectos de manejo y tratamiento de aguas residuales 
normalmente son de carácter local estos están relacionados 
directamente con programas y planes de carácter regional y nacional los 
cuales en muchos casos están sustentados en normas concretas (leyes, 
decretos, etc.), esto fortalece la planeación de proyectos y condiciona 
las prioridades en la gestión ambiental y sectorial. 
 
Igualmente, la implementación de un proyecto de tratamiento de aguas 
residuales lleva a el cumplimiento de múltiples normas técnicas 
ambientales, institucionales, etc. 
 
Esto es importante porque permite la sostenibilidad del proyecto en el 
mediano y largo plazo; no es viable concebir un proyecto de tratamiento 
sin que cumpla con los criterios técnicos definidos en el Reglamento 
Técnico del Sector de Agua Potable y saneamiento, RAS y asegurar 
que una Empresa de Servicios Públicos establecida de conformidad con 
la ley 142/94 administre, implemente y opere el proyecto. 
Adicionalmente, se debe tener en cuenta que este tipo de proyectos 
 50
requieren de permisos ambientales que garantizaran su armonía con el 
medio ambiente. 
 
También la parte normativa garantiza de manera general que exista 
disponibilidad financiera para la implementación de proyectos de 
manejo y tratamiento de aguas residuales, destacándose la ley 141 de 
1994 de distribución de los recursos del Fondo Nacional de Regalías 
destinados a la preservación del medio ambiente y el saneamiento 
ambiental y por ende para el tratamiento de aguas residuales. Otra 
fuente de financiamiento del sector son los recursos de la ley 715/2001, 
la cual establece el Sistema General de Participaciones constituido por 
los recursos que la Nación transfiere a las entidades territoriales”.57
 
2.3.2 Marco normativo para software. Para la protección de software se 
reglamento el decreto número 1360 de 23 junio de 1989, con el se reglamenta la 
inscripción del soporte lógico (software) en el registro nacional de derechos de 
autor, abarcando así los siguientes artículos: 
 
Tabla 19. Artículos para la protección de software58
 
Artículo 
 
Descripción 
 
Primero De conformidad con lo previsto en la ley 23 de 1982 sobre Derechos de Autor, el soporte 
lógico (software) se considera como una creación propala del dominio literario. 
 
 
Segundo 
 
El soporte lógico (software) comprende uno o varios de los siguientes elementos: el 
programa de computador, la descripción de programa y el material auxiliar. 
 
 
Tercero Para los efectos del artículo anterior se entiende por: 
a) "Programa de computador": La expresión de un conjunto organizado de 
instrucciones, en lenguaje natural o codificado, independientemente del medio en que se 
encuentre almacenado, cuyo fin es el de hacer que una máquina capaz de procesar 
información, indique, realice u obtenga una función, una tarea o un resultado especifico. 
b) "Descripción de Programa": Una presentación completa de procedimientos en forma 
idónea, lo suficientemente detallada para determinar un conjunto de instrucciones que 
 
57 Ibid., p. 7 – 8. 
58 Tomado de la página web: < http://unwebserver.unal.edu.co/seguridad/documentos/decreto_1360.pdf> 
 51
constituya el programa de computador correspondiente. 
c) "Material auxiliar": todo material, distinto do un programa de computador o de una 
descripción de programa, creado para facilitar su comprensión o aplicación, como por 
ejemplo, descripción de problemas e instrucciones para el usuario. 
 
 
Cuarto 
 
El soporte lógico (software), será considerado como obra inédita, salvo manifestación en 
contrario hecha por el titular de los derechos de autor. 
 
 
Quinto Para la inscripción del soporte lógico (software) en el Registro Nacional del Derecho de 
Autor, deberá diligenciarse una solicitud por escrito que contenga la siguiente 
información: 
1. Nombre, identificación y domicilio del solicitante, debiendo manifestar si había a 
nombre propio o como representante de otro en cuyo caso deberá acompañar la prueba 
de su representación. 
2. Nombre e identificación del autor o autores. 
3. Nombre del productor. 
4. Título de la obra, año de creación, país de origen, breve descripción de sus funciones, 
y en general, cualquier otra característica que permita diferenciarla de otra obra de su 
misma naturaleza. 
5. Declaración acerca de si se trata de obra original o si por el contrario, es obra 
derivada. 
6. Declaración acerca de si la obra es individual, en colaboración, colectiva, anónima, 
seudónima o póstuma. 
 
Sexto 
 
A la solicitud de que trata el artículo anterior, deberá acompañarse por lo menos uno de 
los siguientes elementos: el programa de computador, la descripción de programa y/o el 
material auxiliar. 
 
 
Séptimo 
 
La protección que otorga el derecho de autor al soporte lógico (software), no excluye 
otras formas de protección por el derecho común. 
 
 
 52
3. METODOLÓGIA 
 
3.1 DISEÑO DE INVESTIGACIÓN 
El diseño metodológico que se utilizó en la presente investigación fue la 
investigación-acción. Es uno de los principales métodos de investigación 
cualitativaen el campo de los sistemas de información y en la ingeniería del 
software. Tiene como objetivo resolver un problema en un determinado contexto. 
 
En realidad la investigación - acción no se refiere a un método de investigación 
concreto, sino a una clase de métodos que tienen en común las siguientes 
características: 
 
 Orientación a la acción y al cambio 
 Focalización de un problema 
 Un modelo de proceso “orgánico” que engloba etapas sistemáticas y algunas 
veces iterativas 
 Colaboración entre los participantes 
 
Lo fundamental en esta forma de investigar es que los resultados deben ser 
beneficiosos tanto para el investigador como para los practicantes; y que los 
procesos sociales complejos (el uso de tecnologías de la información en 
organizaciones de éste tipo) pueden ser estudiados mejor, introduciendo cambios 
en dichos procesos y observando los efectos en éstos. 
 
Es un método de investigación que une la teoría con la práctica, comprobando la 
validez de los resultados siempre y cuando éstos sean relevantes para los que 
participan en el proceso de investigación.59
 
Etapa 1: Planificación: 
 Recolección de información y escogencia del lenguaje de programación más 
apropiado. 
 Información sobre plantas de tratamiento de aguas residuales por lagunas de 
estabilización. 
 
Etapa 2: Acción: 
 Elaboración de diagramas de flujo. 
 Cálculo y dimensionamiento de una planta de tratamiento de aguas residuales 
por el método de lagunas de estabilización. 
 Identificación de variables para la programación de software. 
 Razonamiento lógico para la ejecución del programa. 
 Creación y últimas modificaciones del programa. 
 
 
59 Tomado y adaptado de la página web: 
<http://www.kybele.escet.urj.es/MIFISIS2002/Articulos%5CArt0.4.PDF> 
 54
http://www.kybele.escet.urj.es/MIFISIS2002/Articulos%5CArt0.4.PDF
Etapa 3: Observación: 
 Análisis y comparación de los resultados generados por el software y los 
obtenidos en el cálculo y dimensionamiento previo. 
 
Etapa 4: Reflexión. 
 Analizar la alternativa de una versión más avanzada que abarque un plano 
más global con respecto al cálculo y dimensionamiento de plantas de 
tratamiento de aguas residuales. 
 
3.2 OBJETO DE ESTUDIO 
El objeto de estudio de la presente investigación fue la realización de un software 
para el cálculo y dimensionamiento de plantas de tratamiento de aguas residuales 
por el método de lagunas de estabilización, ofreciendo varias alternativas y 
disminuyendo el tiempo de cálculos complejos. 
 
3.3 INSTRUMENTOS 
En el transcurso de la presente investigación, se estableció una serie de etapas 
con el propósito de ejecutar un estudio cualitativo, para esto se tiene en cuenta los 
instrumentos presentados a continuación: 
 
 Reglamento del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS - 2000). 
 Software Visual Basic 6.0. 
 Software Visual Basic .NET 2005. 
 55
 
3.4 VARIABLES 
Tabla 20. Identificación de variables 
CATEGORÍA DE ANÁLISIS VARIABLES INDICADORES 
Tratamiento preliminar 
Caudal 
Velocidad 
Población a servir 
Nivel de complejidad 
Presencia de solidos gruesos y 
particulas abrasivas 
Lagunas de estabilizacion 
DBO del afluente 
Carga organica superficial 
Tiempo de retencion 
DBO del efluente 
Dimensión de lagunas 
Calidad del efluente para 
reutilización 
 
 
 56
 
4. TRABAJO INGENIERIL 
 
4.1 DESARROLLO 
Para el ejemplo del cálculo y dimensionamiento de la planta de tratamiento de 
aguas residuales se utilizó la información suministrada por el Municipio de Arauca, 
para así validarla, (Vease anexo A). 
 
4.1.1 Cálculo de población 
Para el cálculo y dimensionamiento de una planta de tratamiento de aguas 
residuales se debe proyectar la población por diferentes métodos como se 
establece en el RAS-2000. 
 
 Censos del Municipio de Arauca 
5 de mayo de 1951: 8.230 Habitantes 
15 de junio de 1964: 11.260 Habitantes 
24 de octubre de 1973: 15.825 Habitantes 
12 de octubre de 1985: 21.605 Habitantes 
24 de octubre de 1993: 28.112 Habitantes 
 
 
 
 
 58
Tabla 21. Métodos para el cálculo de población. 
Método de cálculo 
de población Ecuación Variables 
Resultado 
de 
proyección 
Aritmético60 )(* ucf
ciuc
ciuc
ucf TTTT
PPPP −
−
−
+= 
 
Pf = población final 
Puc = población ultimo censo 
Pci = población censo inicial 
Tuc=año correspondiente al 
ultimo censo 
Tci= año correspondiente al 
censo inicial 
Tf = año al cual se quiere 
proyectar 
 
54.953 
habitantes 
Geométrico61 
ucf TT
ucf rPP
−+= )1( 
 
1
)(
1
+⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
=
− ciuc TT
ci
uc
P
P
r 
 
 
Pf = población final 
Puc = población ultimo censo 
Pci = población censo inicial 
Tuc=año correspondiente al 
ultimo censo 
Tf = año al cual se quiere 
proyectar 
r = rata de crecimiento 
 
83.278 
habitantes 
Exponencial62 
)(** cif TTkcif ePP
−= 
 
cacp
cacp
TT
PLnPLn
k
−
−
=
)()(
 
 
 
Pf = población final 
Pci = población censo inicial 
Tci= año correspondiente al 
censo inicial 
Tf = año al cual se quiere 
proyectar 
k = tasa de crecimiento 
Tcp= año censo posterior 
Tca = año censo anterior 
Pcp = población censo 
posterior 
Pca = población censo 
anterior 
 
70.166 
habitantes 
Método Matemático 
(Logístico)63 
 
btem
SP
*1+
= 
 
( )( )
110
2
2
1210
*
*2
PPP
PPPPPP
S O
−
+−×
=
 
 
S=Población de saturación 
M, b= Constantes. 
P0=Población inicial. 
P1=Población censo posterior. 
P2=Población ultimo censo. 
t1 = Año censo inicial. 
t2 = Año censo posterior. 
t3= Año ultimo censo. 
 
42.422 
habitantes 
 
60 MINISTERIO DE DESARROLLO. Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico, 
RAS 2000, título B Sistemas de acueductos, Literal B.2.2 Estimación de población. Ministerio de Desarrollo. 
Bogotá: 2000. p. B30. 
61 Ibid., p. B30. 
62 Ibid., p. B31. 
63 CORCHO ROMERO, Freddy Hernán, DUQUE SERNA, José Ignacio. Acueductos: teoría y diseño. 
Universidad de Medellín. Medellín: 1993. p 18-19. 
 59
0P
PS
m O
−
= 
 
( )
( )⎟
⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−
−
=
01
101
PSP
PSP
Ln
n
b 
 
Método de la 
Variación 
Logarítmica64 
 
01
01
12
12
tt
LogPLogP
tt
LogPLogP
−
−
−
−
−
 
( )122
2
kknePP −= 
 
 
P = población final 
P0=Población inicial. 
P1=Población censo posterior. 
P2=Población ultimo censo. 
t1 = Año censo inicial. 
t2 = Año censo posterior. 
t3= Año ultimo censo. 
K = contante 
 
28.344 
habitantes 
Método Wappus65 
 
( )
( )⎥⎥⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
−×−
−×+
=
cif
cif
cif TTi
TTi
PP
200
200
 
 
( )
( ) ( )ciucciuc
ciuc
PPTT
PP
i
+×−
−×
=
200
 
 
 
Pf = población final 
Puc = población ultimo censo 
Pci = población censo inicial 
Tuc=año correspondiente al 
ultimo censo 
Tci= año correspondiente al 
censo inicial 
Tf = año al cual se quiere 
proyectar 
i = rata de crecimiento 
 
109.638 
habitantes 
 
Se saco un promedio de los métodos en los cuales la proyección ofrecía una 
mínima dispersión de los resultados, de ésta forma se hallo una población 
proyectada al 2026 de 72.091 habitantes. 
 
4.1.2 Tratamiento preliminar 
Para el tratamiento preliminar se debe tener como datos previos el diámetro de la 
tubería de entrada, la pendiente del terreno, la cota de entrada (cota batea) y la 
medición de caudales máximos, medios y mínimos.66 
 
64 Ibid., p 15-16. 
65 LOPEZ CUALLA, Ricardo Alfredo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. 2 ed. 
Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería, 2003. 546 p 41-42. 
 60
 mmDiámetro 700"27 ≈= 
 002,0=Pendiente 
 mentradadeCota 00,300= 
 díamQmáx /4,285.31
3
. = 
 díamQmed /7,675.17
3
. = 
 díamQmín /4,897.13
3
. = 
 
El desarenador estará construido por dos canales paralelos (desarenadores). El 
nivel de agua y de la velocidad serán controlados por un medidor Parshall, 
teniendo en cuenta que se debe diseñar un canal de entradaen el cual se 
ubicaran las rejillas. 
 
4.1.2.1 Cálculo cámara de aquietamiento. Para el cálculo de la cámara de 
aquietamiento se utilizan las siguientes ecuaciones: 
 Cálculo volumen de la cámara de aquietamiento, según López Cualla: 
t
Qdiseño
∀
= 
Donde: 
diseñoQ = Caudal de diseño, m
3/día; 
∀= Volumen de la cámara, m3; 
 
 
66 Datos suministrados por la empresa CORPES C.A. del municipio de Arauca. 
 61
t = Tiempo de detención, igual a 15 s. 
Despejando el volumen de la ecuación anterior, se obtiene: 
tQdiseño ×=∀ 
 
Reemplazando los valores conocidos: 
.15
.400.86
./4,285.31 3 s
s
diam
×=∀ 
343,5 m=∀ 
 
 Cálculo área superficial de la cámara de aquietamiento, : 
erficialDsieño AVQ sup×= 
Donde: 
diseñoQ = Caudal de diseño, m
3/día; 
V = Velocidad ascensional (0.04m/s); 
erficialAsup = Área superficial de la cámara, m
2. 
 
Despejando el área de la ecuación anterior, se obtiene: 
V
Q
A diseñoerficial =sup 
 
Reemplazando los valores conocidos: 
./04.0.)400.86(
/4,285.31 3
sup sms
diamA erficial ×
= 
 62
2
sup 05,9 mA erficial = 
 
 Cálculo dimensiones de la cámara de aquietamiento: 
erficialA
H
sup
∀
= 
Donde: 
H = Altura de la cámara, m; 
 ∀= Volumen de la cámara, m3; 
erficialAsup = Área superficial de la cámara, m
2. 
 
Reemplazando los valores conocidos: 
2
3
05,9
43,5
m
mH = 
mH 60,0= 
 
 Cálculo de largo y ancho de la cámara de aquietamiento: 
alA erficiañ ×=sup 
Donde: 
l = Largo de la cámara, en m; 
a = Ancho de la cámara, en m. 
 
 
 63
Para efectos de diseño se asume: l = a 
llA erficiañ ×=sup 
2
sup lA erficiañ = 
Despejando l se obtiene: 
lA erficial =sup 
 
Reemplazando los valores conocidos: 
lm =205,9 
ml 00,3= 
 
 Para dimensionar el vertedero de salida de la cámara de aquietamiento, se 
utiliza la siguiente ecuación: 
2/3**84.1 vertederodiseño HLQ = 
Donde: 
diseñoQ = Caudal de diseño, en m
3/día; 
L = Ancho del vertedero (asumido por el diseñador), en m; 
vertederoH = Altura del vertedero, en m. 
 
Despejando vertederoH de la ecuación anterior, se obtiene: 
3/2
*84.1
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛=
L
Q
H diseñovertedero 
 64
 
Reemplazando los valores conocidos: 
3/23
)80,0*84.1(.400.86
/4,285.31
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
×
=
ms
diamH vertedero 
mH vertedero 25,0= 
 
4.1.2.2 Cálculo del medidor Parshall. Para el cálculo del medidor Parshall se 
tuvieron en cuenta las ecuaciones según Rolim Mendonca (2000: p 183-186); 
teniendo en cuenta el caudal máximo se verifica el menor medidor aplicable de 
ancho de garganta W, éste dato es conforme con la tabla 8. 
./36210,010,362 3. smlpsQDISEÑO ≈= 
cmWW 5.30'1 ≈→= 
 
 Cálculo de la profundidad de la lámina para los tres caudales. 
n
máx
K
Q
H
1
. ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛= 
Donde: 
.maxQ = Caudal, en m
3 / s; 
H = Profundidad de la lámina de agua, en m; 
K = Coeficiente en función de la garganta de la canaleta Parshall, en m; 
n = Coeficiente adimensional, en función de la garganta de la canaleta Parshall. 
 
 65
Los valores de K y n se obtienen de la tabla 9. 
690,0=k 
522,1=n 
 
Se hallan las profundidades de la lámina con cada uno de los caudales, a partir de 
los valores conocidos de k y n : 
 Para ./36210,0 3.max smQ = . 
n
K
Q
H
1
max
.max ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛= 
522,1
1
3
.max 690,0
./36210,0
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
=
smH 
mH 65,0.max = 
 
 Para ./20458,0 3.. smQmed = 
nmed
K
Q
H
1
. ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛= 
522,1
1
3
. 690,0
./20458,0
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
=
smH med 
mH med 45,0. = 
 
 Para ./16085,0 3.min smQ = 
 66
n
K
Q
H
1
.min
.min ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛= 
522,1
1
3
.min 690,0
./16085,0
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
=
smH 
mH 38,0.max = 
 
 Cálculo del resalto Z, que deberá darse en el medidor Parshall, mediante la 
siguiente ecuación: 
minmax
maxminminmax
QQ
HQHQ
Z
−
×−×
= 
 
Reemplazando los valores conocidos: 
16085.036210.0
)65.016085.0()38.036210.0(
−
×−×
=Z 
mmZ 17.0166.0 ≈= 
Las dimensiones de la canaleta Parshall se estiman por medio de la tabla 10: 
A=137,1 cm. D= 84,5 cm. 
 
G= 91,5 cm. 
 
2/3 A= 91,4 cm. E= 91,5 cm. 
 
K= 7,6 cm. 
 
B=134,4 cm F= 61,0 cm. 
 
N=22,9 cm. 
C= 61,0 cm. 
 
 
 
4.1.2.3 Cálculo del desarenador. Para el cálculo del desarenador se tuvieron en 
cuenta las ecuaciones según Rolim Mendonca (2000: p 177-181); el desarenador 
 67
tendrá dos canales iguales y paralelos. El dimensionamiento se hace para un 
canal. El nivel del canal se determina por medio del resalto Z. 
 
 Cálculo de la altura máxima de la lámina esta dada por: 
ZHH −= .max 
Donde: 
H = Altura máxima de la lámina de agua, en m; 
.maxH = Altura útil del desarenador para un caudal máximo, en m; 
Z = Resalto dado al desarenador, en m. 
 
 Reemplazando los valores conocidos: 
17,065,0 −=H 
mH 48,0= 
 
 Cálculo de el ancho del desarenador, se estima por la siguiente ecuación: 
VH
Q
b
×
= .max 
Donde: 
b = Ancho del desarenador, en m; 
.maxQ = Caudal máximo, en m
3/s; 
H = Altura máxima de la lámina de agua, para el caudal máximo, en m; 
V = Velocidad de flujo, usualmente 0,30 m/s. 
 68
Reemplazando los valores conocidos: 
smm
smb
/30,048,0
/36210,0 3
×
= 
mmb 60,251,2 ≈= 
 
 Para la estimación de las velocidades reales para los diferentes caudales, se 
utiliza el modelo de la tabla 6. 
Donde: 
Q = Caudal, en m3/s; 
H = Altura máxima de la lámina de agua, en m; 
Z = Resalto dado al desarenador, en m. 
S = Área del canal hasta el nivel del agua, en m2; 
b = Ancho del desarenador, en m; 
V = Velocidad de flujo, se recomienda 0,30m/s. 
 
Q H H – Z S = b(H – Z) V = Q / S 
Q máx. 0,65 0,48 1,248 0,29 
Q med. 0,45 0,28 0,728 0,28 
Q min. 0,38 0,21 0.546 0,29 
 
Los valores obtenidos son adecuados, ya que las velocidades reales no deben 
tener diferencias mayores de ± 20% con respecto al valor teórico adoptado, es 
decir, smV /30,0= . 
 
 69
 Cálculo de la longitud del desarenador se estima por las siguientes ecuaciones: 
ZHH −= .max 
HL ×= 5,22 
Donde: 
L = Longitud del desarenador, en m; 
H = Altura máxima de la lámina de agua, en m; 
.maxH = Altura útil del desarenador para un caudal máximo, en m; 
Z = Resalto dado al desarenador, en m. 
 
Reemplazando los valores conocidos: 
mmH 17,065,0 −= 
mH 48,0= 
Entonces: 
mL 48,05,22 ×= 
mmL 118,10 ≈= 
 
 Cálculo de el área del desarenador se obtiene por medio de la siguiente 
ecuación: 
LbA ×= 
Donde: 
b = Ancho del desarenador, en m; 
L = Longitud del desarenador, en m; 
 70
A = Área del desarenador, en m2. 
 
Reemplazando los valores conocidos: 
mmA 0,1160,2 ×= 
26,28 mA = 
 
 Cálculo de la tasa de escurrimiento superficial para el caudal medio, 
./20458,0 3.. smQmed = 
A
Qmed . 
díamm
m
sm
⋅=
× 23
2
3
/03.618
6,28
86400/20458,0 
( )Okdíammdíammdíamm ⋅<⋅<⋅ 232323 /1600/642/600 
 
Al destinarse a la decantación de partículas granulares discretas, los 
desarenadores pueden diseñarse de acuerdo con la teoría de Hazen (teoría de 
sedimentación). En la práctica se adoptan, para tasas de flujo superficial (Q/A), 
valores comprendidos entre díammdíamm ⋅−⋅ 2323 /1600/600 . 
 
 Cantidad de material retenido suponiendo los datos de Marais (1971) está 
dada por la siguiente ecuación: 
000.1
75. ×= med
Q
q 
 71
Donde: 
q = Cantidad de material retenido, en m3/día; 
.medQ = Caudal medio, en m
3/s. 
 
Reemplazando los valores conocidos: 
000.1
8640075/20458,0 3 ××
=
smq 
díamdíalq /32,1/68,1325 3≈= 
 
 Profundidad útil del depósito inferior de arena dada por la siguiente ecuación: 
A
tqp ×= 
Donde: 
p = Profundidad útil del depósito inferior de arena, en m; 
q = Cantidad de material retenido, en m3/día; 
t = Tiempo de limpieza (adoptado 15 días); 
A = Área del desarenador, en m2. 
 
 
 
 
 
 
 72
Reemplazando los valores