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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA SANITARIA “MEJORAMIENTO Y AMPLIACIÓN DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DEL CENTRO POBLADO DE LA PLANCHADA – CAMANÁ” TOMO I TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE: INGENIERO SANITARIO TESIS PRESENTADA POR LOS BACHILLERES: KLEBER ADUARD ALFARO GUTIERREZ HENRY ALONSO MAMANI CONTRERAS ASESOR DE TESIS: MG. ING. ISAAC YANQUI MORALES AREQUIPA – PERÚ 2019 I AGRADECIMIENTOS A Dios por cada detalle y momento durante la realización de esta tesis, gracias a él por ser la base de nuestra moral; por cada día en el que permitió despertar no solo con vida, sino que también permitió continuar con salud, fuerzas y empeño; para que, con cada avance, cada experiencia y momento durante nuestra vida, fuera solo un momento de aprendizaje. A la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa, nuestra Alma Mater, a los docentes de la Facultad de Ingeniería Civil y el apoyo incondicional de los ingenieros Isaac Yanqui, Miguel Quiroz y Pedro Bohórquez quienes gracias a sus conocimientos hicieron posible el presente proyecto de tesis. A mis padres, Fredy y Dolores por todas las enseñanzas a lo largo de mi vida y de quienes recibí siempre apoyo para seguir adelante. A mi hermano Darrem por esos consejos y apoyo durante mi vida universitaria. (Kleber Aduard). A mis padres, Angel y Edith por ser los principales promotores de mis sueños, gracias a ellos por confiar y creer en mí, por su motivación constante para culminar este proyecto de tesis. A mis hermanos: Angel, Cristina y David por el apoyo y afecto incondicional que me dieron en todo momento. (Henry Alonso). II INTRODUCCIÓN El agua potable es esencial e imprescindible para la vida misma, es mucho más que un bien. En conjunto: la escasez de recursos hídricos, la mala calidad del agua y el saneamiento inadecuado influyen negativamente en el desarrollo de una población. En algunos casos, la falta del agua supone caminar a diario largas distancias con el propósito de obtener agua para su consumo, sea esta limpia o no, con el fin de salir adelante. Para otros, implica sufrir una desnutrición inevitable o padecer enfermedades diarreicas agudas, las cuales repercuten sobre la desnutrición infantil y son una causa importante de mortalidad en la niñez, causadas por inadecuados sistemas de saneamiento. Varios países aún no están en condiciones de alcanzar los objetivos de desarrollo del milenio relacionados con el agua, con lo que su desarrollo y sostenibilidad medioambiental se ven amenazados. En el Perú el sector de agua potable y saneamiento, ha logrado importantes avances en las últimas dos décadas del siglo XX y primera del siglo XXI, como el aumento del acceso de agua potable del 30% al 62% ocurrido entre los años 1980 al 2004 y el incremento del acceso de saneamiento del 9% al 30% entre los años 1985 al 2004 en las áreas rurales. Asimismo, se han logrado avances en la desinfección del agua potable y el tratamiento de aguas negras. Sin embargo, quedan muchos retos en el sector, tal como la Insuficiente cobertura de servicios; Mala calidad de la prestación de servicios que pone en riesgo la salud de la población; Deficiente sostenibilidad de los sistemas construidos; Tarifas que no permiten cubrir los costos de inversión, operación y mantenimiento de los servicios. En la región de Arequipa, según la gerencia de regional de salud, el 15% de la población infantil tiene enfermedades diarreicas agudas (EDAS), que son una causa de la desnutrición infantil que es el resultado por el consumo, uso y manejo de agua de mala calidad. III RESUMEN El centro poblado de La Planchada, del distrito de Ocoña, que se encuentra ubicado en la provincia de Camaná del departamento de Arequipa, en sus últimos años ha presentado un crecimiento demográfico desorganizado y por lo tanto presenta un déficit en el sistema de abastecimiento de agua y alcantarillado, lo cual no garantiza una calidad de vida óptima para los pobladores de esta zona. En la actualidad, los habitantes de La Planchada, vienen afrontando serios problemas relacionados al deficiente servicio de agua potable y alcantarillado, aparte de que estos no abastecen al 100% de la población. Si bien es cierto, algunas zonas cuentan con el recurso hídrico mediante piletas públicas, este servicio no está disponible las 24 horas del día debido a que el agua que consumen se las brinda una fábrica que procesa harina de pescado que se encuentra en dicha localidad, la cual extrae el agua del subsuelo principalmente para sus procesos industriales, el excedente de agua que no utilizan, que por cierto es un caudal mínimo se la proporciona a la población en un pequeño reservorio de concreto, el cual no tiene la capacidad de almacenamiento ni elevación suficientes para suministrar de agua a todo el centro poblado, lo único que hace la JASS es añadirle un poco de cloro para que ésta pueda ser potable y así satisfacer sus necesidades básicas diarias. Como no existen conexiones domiciliarias de agua potable y por lo descrito anteriormente, los pobladores almacenan el agua de forma precaria e insalubre, lo que genera una disminución en la capacidad inmunológica de la población especialmente en los niños, lo que trae como consecuencia la posibilidad de enfermedades infecciosas. Y cuando se habla de un sistema de evacuación de aguas residuales, gran parte de la localidad de la Planchada (más del 50%) no cuenta con el servicio de alcantarillado e incluso todos los desechos de las alcantarillas van a parar directamente al mar sin algún tratamiento previo. En el presente proyecto se diseñará hidráulicamente todos los componentes del sistema de abastecimiento de agua potable y red de alcantarillado, y tiene la finalidad de mejorar, optimizar e implementar un buen sistema de abastecimiento de agua y recolección de aguas residuales, para con ello garantizar una mejora de la calidad de vida de los habitantes de dicho centro poblado, de tal forma que sus actividades futuras tengan un buen desenvolvimiento. PALABRAS CLAVE: Agua potable, aguas residuales, captación, bombeo, tubería de conducción, tubería de impulsión, tubería de aducción, reservorio, planta de tratamiento, redes de agua, redes de alcantarillado, saneamiento. IV ABSTRACT The population center of La Planchada, in the district of Ocoña, which is located in the province of Camaná, department of Arequipa, in recent years has presented a disorganized population growth and therefore has a deficit in the water supply system and sewerage, which does not guarantee an optimal quality of life for the inhabitants of this area. At present, the inhabitants of La Planchada, are facing serious problems related to the poor service of drinking water and sewerage, apart from the fact that they do not supply 100% of the population. Although it is true, some areas have the water resource through public pools, this service is not available 24 hours a day because the water they consume is provided by a factory that processes fishmeal that is located in that town, which extracts the water from the subsoil mainly for its industrial processes, the surplus of water that they do not use, which by the way is a minimum flow is provided to the population in a small concrete reservoir, which does not have the storage capacity or sufficient elevation to supply water to the entire populated center, the only thing that the JASS does is add a little chlorine so that it can be potable and thus meet your basic daily needs. As there are no household connections for drinking water and as described above, the inhabitants store the water in a precarious and unhealthy way, which generates a decrease in theimmunological capacity of the population especially in children, which results in the possibility of infectious diseases. And when talking about a wastewater evacuation system, a large part of the town of La Planchada (more than 50%) does not have a sewer service and even all sewage waste goes directly to the sea without any previous treatment. In this project, all the components of the drinking water supply system and sewerage system will be hydraulically designed, and it has the purpose of improving, optimizing and implementing a good water supply and wastewater collection system, in order to guarantee an improvement of the quality of life of the inhabitants of said populated center, so that their future activities have a good development. KEYWORDS: Drinking water, sewage, collection, pumping, conduction pipe, discharge pipe, adduction pipe, reservoir, treatment plant, water networks, sewage networks, sanitation. ÍNDICE DE CONTENIDO AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................... I INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... II RESUMEN ............................................................................................................................. III ABSTRACT ........................................................................................................................... IV : MARCO METODOLÓGICO ..................................................................... 1 1.1 PROBLEMÁTICA ........................................................................................................... 2 1.2 OBJETIVOS ..................................................................................................................... 3 1.2.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................ 3 1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................................... 3 1.3 JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................. 3 : ÁMBITO DE ESTUDIO .............................................................................. 5 2.1 ANTECEDENTES ........................................................................................................... 6 2.2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ................................................................................. 6 2.3 UBICACIÓN .................................................................................................................... 7 2.4 CLIMA ............................................................................................................................. 9 2.5 ASPECTOS SOCIO-ECONÓMICOS ............................................................................. 9 2.6 ASPECTOS URBANÍSTICOS ...................................................................................... 10 : ESTUDIOS BÁSICOS ................................................................................ 14 3.1 ESTUDIO TOPOGRÁFICO .......................................................................................... 15 3.1.1 OBJETIVOS DE ESTUDIO ................................................................................... 15 3.1.2 UBICACIÓN DE LA RED DE APOYO PARA LEVANTAMIENTOS TOPOGRÁFICOS ............................................................................................................ 15 3.1.3 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ZONA DEL LEVANTAMIENTO .............. 16 3.1.4 UBICACIÓN Y ACCESO ...................................................................................... 16 3.1.5 EQUIPOS ................................................................................................................ 17 3.1.6 TRABAJOS DE CAMPO ....................................................................................... 17 3.2 ESTUDIO DE FUENTE DE ABASTECIMIENTO DE AGUA ................................... 18 3.2.1 OBJETIVOS DE ESTUDIO ................................................................................... 18 3.2.2 BASE LEGAL ......................................................................................................... 18 3.2.3 ESTACIÓN DE MUESTREO ................................................................................ 19 3.2.4 ANÁLISIS DE LABORATORIO Y COMPARACIÓN ........................................ 20 3.3 PRUEBA DE JARRAS .................................................................................................. 23 3.3.1 OBJETIVOS DE ESTUDIO ................................................................................... 24 3.3.2 METODOLOGÍA .................................................................................................... 24 3.3.3 RESULTADOS ....................................................................................................... 25 : CUERPO RECEPTOR DE AGUA ........................................................... 28 GENERALIDADES ............................................................................................................. 29 4.1.2 VERTIMIENTOS .................................................................................................... 30 4.2 ANÁLISIS TÉCNICO .................................................................................................... 31 4.2.1 CANTIDAD ............................................................................................................ 31 4.2.2 CALIDAD ............................................................................................................... 32 : DATOS BÁSICOS DE DISEÑO ............................................................... 37 5.1 ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN ........................................................................... 38 5.1.1 POBLACIÓN .......................................................................................................... 38 5.1.2 PERIODO DE DISEÑO .......................................................................................... 38 5.1.3 CÁLCULO DE LA POBLACIÓN FUTURA ......................................................... 38 5.1.4 ANÁLISIS DE POBLACIÓN INMIGRANTE ...................................................... 41 5.1.5 ANÁLISIS DE POBLACIÓN FLOTANTE ........................................................... 41 5.2 DOTACIÓN DE AGUA ................................................................................................ 44 5.2.1 DOTACIÓN PARA VIVIENDAS .......................................................................... 44 5.2.2 DOTACIÓN PARA EL ÁMBITO COMERCIAL ................................................. 45 5.2.3 DOTACIÓN PARA ÁMBITO INDUSTRIAL ....................................................... 45 5.2.4 DOTACIÓN ESTATAL ......................................................................................... 45 5.2.5 DOTACIÓN EN EL ÁMBITO SOCIAL ................................................................ 46 5.3 CONSUMO DE AGUA ................................................................................................. 46 5.3.1 CONSUMO DOMÉSTICO ..................................................................................... 46 5.3.2 CONSUMO COMERCIAL ..................................................................................... 47 5.3.3 CONSUMO INDUSTRIAL .................................................................................... 48 5.3.4 CONSUMO ESTATAL .......................................................................................... 49 5.3.5 CONSUMO SOCIAL .............................................................................................. 50 5.4 VARIACIONES DE CONSUMO ..................................................................................52 5.4.1 VARIACIONES DIARIAS (k1) ............................................................................. 52 5.4.2 VARIACIONES HORARIAS (k2) ......................................................................... 53 5.5 CAUDALES DE DISEÑO ............................................................................................. 53 5.5.1 CAUDAL PROMEDIO ........................................................................................... 54 5.5.2 CAUDAL MÁXIMO DIARIO ............................................................................... 54 5.5.3 CAUDAL MÁXIMO HORARIO ........................................................................... 54 5.5.4 CAUDAL DE CONTRIBUCIÓN ........................................................................... 54 : CAPTACIÓN............................................................................................... 57 6.1 GENERALIDADES ....................................................................................................... 58 6.2 DISEÑO HIDRÁULICO ................................................................................................ 59 6.3 DIMENSIONAMIENTO DE LA CAPTACIÓN ........................................................... 65 : ESTACIÓN DE BOMBEO ........................................................................ 67 7.1 GENERALIDADES ....................................................................................................... 68 7.2 DISEÑO HIDRÁULICO ................................................................................................ 69 7.3 SELECCIÓN DE BOMBAS .......................................................................................... 76 : LÍNEA DE IMPULSIÓN ........................................................................... 77 8.1 GENERALIDADES ....................................................................................................... 78 8.2 SELECCIÓN DE TUBERÍA Y ACCESORIOS ............................................................ 78 8.3 DISEÑO HIDRÁULICO ................................................................................................ 78 8.3.2 PÉRDIDA DE CARGA POR FRICCIÓN .............................................................. 85 8.3.3 PÉRDIDA DE CARGA LOCALIZADA ................................................................ 85 : RESERVORIOS .......................................................................................... 87 9.1 GENERALIDADES ....................................................................................................... 88 9.2 UBICACIÓN .................................................................................................................. 88 9.3 DISEÑO HIDRÁULICO ................................................................................................ 89 : LÍNEA DE CONDUCCIÓN .................................................................... 91 10.1 GENERALIDADES ..................................................................................................... 92 10.1.2 CAUDALES DE DISEÑO. ................................................................................... 92 10.1.3 VELOCIDADES ADMISIBLES. ......................................................................... 92 10.1.4 CARGA ESTÁTICA Y DINÁMICA. .................................................................. 93 10.2 SELECCIÓN DE TUBERÍA Y ACCESORIOS .......................................................... 93 10.3 DISEÑO HIDRÁULICO .............................................................................................. 94 10.3.2 PÉRDIDA DE CARGA POR FRICCIÓN .......................................................... 105 10.3.3 PÉRDIDA DE CARGA LOCALIZADA ............................................................ 105 : PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE ..................... 107 11.1 GENERALIDADES ................................................................................................... 108 11.2 SELECCIÓN DE COMPONENTES DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO ........ 108 11.3 DISEÑO HIDRÁULICO ............................................................................................ 111 : LÍNEA DE ADUCCIÓN ........................................................................ 131 12.1 GENERALIDADES ................................................................................................... 132 12.1.1 CAUDALES DE DISEÑO .................................................................................. 132 12.1.2 VELOCIDADES ADMISIBLES ........................................................................ 132 12.1.3 CARGA ESTÁTICA Y DINÁMICA ................................................................. 132 12.2 SELECCIÓN DE TUBERÍA Y ACCESORIOS ........................................................ 132 12.3 DISEÑO HIDRÁULICO ............................................................................................ 133 12.3.2 PÉRDIDA DE CARGA POR FRICCIÓN .......................................................... 136 12.3.3 PÉRDIDA DE CARGA LOCALIZADA ............................................................ 136 : REDES DE AGUA Y CONEXIONES DOMICILIARIAS ................. 138 13.1 CONSIDERACIONES BÁSICAS ............................................................................. 139 13.2 TRAZO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN .............................................................. 139 13.3 DISEÑO HIDRÁULICO ............................................................................................ 139 13.4 DETERMINACIÓN DE LOS CONSUMOS DE LA RED ....................................... 139 : REDES COLECTORAS DE AGUA RESIDUAL ............................... 144 14.1 CONSIDERACIONES BÁSICAS ............................................................................. 145 14.2 TRAZO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN .............................................................. 145 14.3 DISEÑO HIDRÁULICO ............................................................................................ 145 14.4 DETERMINACIÓN DE LOS CAUDALES DE LA RED ........................................ 145 : PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ............ 156 15.1 GENERALIDADES ................................................................................................... 157 15.2 SELECCIÓN DE COMPONENTES DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO ........ 157 15.3 DISEÑO HIDRÁULICO ............................................................................................ 159 : DISEÑO DE INFRAESTRUCTURA HIDRÁULICA (PLANOS) .... 168 16.1 GENERALIDADES ................................................................................................... 169 16.2 DISEÑO HIDRÁULICO ............................................................................................ 171 CONCLUSIONES ................................................................................................................ 172 RECOMENDACIONES ...................................................................................................... 173 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 174 ANEXOS ............................................................................................................................... 176 ÍNDICE DE TABLAS Ubicación de proyecto. .............................................................................................. 7 Diagrama de temperatura media del centro poblado La Planchada. ......................... 9 Coordenadas UTM18S WGS84. ............................................................................. 15 Estación de monitoreo de la calidad de agua. .......................................................... 19 Parámetros físico-químicos. ....................................................................................21 Parámetros microbiológicos. ................................................................................... 21 Parámetros de metales totales. ................................................................................. 22 Resultados de prueba de jarras con muestras en tiempo de estiaje. ........................ 25 Análisis de valores de turbiedad con muestras en tiempo de estiaje. ...................... 25 Resultados de prueba de jarras con muestras en tiempo de avenida. ...................... 26 Análisis de valores de turbiedad con muestras en tiempo de avenida. .................... 27 Caudales medios mensuales en m3/s de la estación Puente Ocoña. ........................ 31 Acreditación hídrica para proyecto según ANA. .................................................... 32 Mineralización. ........................................................................................................ 33 PH y temperatura. .................................................................................................... 33 Nutrientes. ............................................................................................................... 34 Plomo y cadmio. ...................................................................................................... 35 Cromo y níquel. ....................................................................................................... 35 Cobre y zinc. ............................................................................................................ 36 Resumen datos de población. .................................................................................. 38 Periodo de diseño..................................................................................................... 38 Comparación de los diferentes métodos de estimación poblacional. ...................... 40 Gráfico del comportamiento de diferentes métodos de estimación poblacional. .... 40 Cálculo de la población con inmigrantes y la población flotante. ........................... 42 Gráfico de estimación de la población futura considerando la población inmigrante y flotante. .................................................................................................................................. 43 Análisis de consumos domésticos. .......................................................................... 47 Análisis de consumo comercial 2018. ..................................................................... 47 Análisis de consumo comercial 2022. ..................................................................... 48 Análisis de consumo comercial 2027. ................................................................... 48 Análisis de consumo comercial 2031. ................................................................... 48 Análisis de consumo industrial 2018 – 2038. ........................................................ 49 Análisis de consumo estatal 2018. ......................................................................... 49 Análisis de consumo estatal 2028. ......................................................................... 49 Análisis de consumo social 2018. ......................................................................... 50 Análisis de consumo social 2025. ......................................................................... 50 Estudio de consumo de agua potable. .................................................................... 51 Caudales unitarios de diseño. ................................................................................ 56 Diseño hidráulico de rejas. ...................................................................................... 60 Diseño hidráulico de vertedero sutro. ...................................................................... 61 Diseño hidráulico del desarenador. ......................................................................... 63 Dimensionamiento de estación de bombeo 1. ......................................................... 70 Dimensionamiento de estación de bombeo 2. ......................................................... 71 Dimensionamiento de estación de bombeo 3. ......................................................... 72 Dimensionamiento de estación de bombeo 4. ......................................................... 73 Dimensionamiento de estación de bombeo 5. ......................................................... 74 Diseño de bombas. ................................................................................................... 76 Diseño de línea de impulsión tramo 1. .................................................................... 80 Diseño de línea de impulsión tramo 2. .................................................................... 81 Diseño de línea de impulsión tramo 3. .................................................................... 82 Diseño de línea de impulsión tramo 4. .................................................................... 83 Diseño de línea de impulsión tramo 5. .................................................................... 84 Resumen de cálculo de línea de impulsión. ............................................................. 86 Cuadro de coordenadas de los reservorios. ............................................................. 89 Diseño de reservorios R1 y R2. ............................................................................... 90 Diseño línea de conducción tramo 1. .................................................................... 95 Diseño línea de conducción tramo 2. .................................................................... 96 Diseño línea de conducción tramo 3. .................................................................... 97 Diseño línea de conducción tramo 4. .................................................................... 98 Diseño línea de conducción tramo 5. .................................................................... 99 Diseño línea de conducción tramo 6. .................................................................. 100 Diseño línea de conducción tramo 7. .................................................................. 101 Diseño línea de conducción tramo 8. .................................................................. 102 Diseño línea de conducción tramo 9. .................................................................. 103 Diseño línea de conducción tramo 10................................................................ 104 Resumen de línea de conducción. ..................................................................... 106 Diseño de cámara de rejas – PTAP. .................................................................... 112 Diseño de desarenador – PTAP. .......................................................................... 113 Diseño de canal Parshall – PTAP. ....................................................................... 115 Límites de aplicación canal Parshall. .................................................................. 115 Diseño de mezcla rápida – PTAP. ....................................................................... 116 Diseño de floculador de flujo horizontal tramo 1 - PTAP. .................................. 118 Diseño de floculador de flujo horizontal tramo 2 - PTAP. .................................. 119 Diseño de floculador de flujo horizontal tramo 3 - PTAP. .................................. 120 Diseño de sedimentador – PTAP. ........................................................................ 121 Diseño de filtros rápidos – PTAP. ..................................................................... 122 Diseño de cloración - PTAP. ............................................................................. 125 Diseño de reservorio R2 – PTAP. .....................................................................127 Diseño de lechos de secado – PTAP. ................................................................ 127 Diseño de caseta de dosificación de coagulante – PTAP. ................................. 128 Diseño de línea de aducción tramo 1. .................................................................. 134 Diseño de línea de aducción tramo 2. .................................................................. 135 Resumen de línea de aducción. ........................................................................... 137 Reporte de tuberías – WaterCAD. ....................................................................... 140 Reporte de nodos – WaterCAD. .......................................................................... 141 Reporte de redes de alcantarillado – SewerCAD. ............................................... 146 Reporte de buzones – SewerCAD. ...................................................................... 152 Diseño de cámara de rejas – PTAR. .................................................................... 160 Diseño de desarenador – PTAR........................................................................... 161 Diseño de vertedero sutro – PTAR. ..................................................................... 162 Diseño de tanque Imhoff y lechos de secado – PTAR. ....................................... 164 Diseño de lagunas facultativas – PTAR. ............................................................. 165 Porcentaje de remoción de componentes de la PTAR. ........................................ 166 ÍNDICE DE FIGURAS Situación actual de la localidad de La Planchada. ................................................... 2 Efluente de desagüe directo al mar. ......................................................................... 4 Ubicación geográfica a nivel nacional, regional, provincial y distrital del proyecto .................................................................................................................................................... 8 Vista de la localidad de La Planchada. .................................................................... 8 Puesto de salud La Planchada. ............................................................................... 10 Institución Educativa Inicial La Planchada. ........................................................... 11 Pequeño puerto pesquero La Planchada................................................................. 11 CFG INVESTMENT La Planchada. ...................................................................... 12 Losas deportivas para recreación. .......................................................................... 12 Iglesia de La Planchada.......................................................................................... 13 Pequeña capilla de La Planchada. .......................................................................... 13 Vista del punto geodésico base .............................................................................. 16 Acceso a la zona de levantamiento ........................................................................ 17 Recolección de muestras – Rio Ocoña. .................................................................. 20 Prueba de jarras con muestras en tiempo de estiaje. .............................................. 26 Prueba de jarras con muestras en tiempo de avenida ............................................. 27 Cuerpo receptor de agua – rio Ocoña..................................................................... 29 Hidrograma de caudales del río Ocoña. ................................................................. 31 Variaciones Diarias De Consumo. ......................................................................... 52 Variaciones Horarias de Consumo. ........................................................................ 53 Captación proyectada ............................................................................................. 58 Orillas de río Ocoña. .............................................................................................. 59 Vista de desnivel para bombeo. ............................................................................. 68 Estación de bombeo propuesta. .............................................................................. 69 Modelo de reservorio 3D. ...................................................................................... 90 Línea de conducción ............................................................................................ 92 Cargas estática y dinámica de la línea de conducción. ........................................ 93 Presiones para diferentes clases de tubería de PVC. ............................................ 94 Planta de tratamiento de agua potable propuesta. .............................................. 108 Pretratamiento, canal Parshall y Floculador. ..................................................... 109 Sedimentador, filtros rápidos y canal de cloración. ........................................... 110 Reservorio (R2) y lechos de secado. .................................................................. 111 Canal Parshall. ................................................................................................... 115 Pretratamiento y estación de bombeo de aguas residuales. ............................... 158 Tanque Imhoff, lechos de secado y lagunas facultativas. .................................. 159 1 : MARCO METODOLÓGICO 2 1.1 PROBLEMÁTICA La localidad de la Planchada ubicada al norte del distrito de Ocoña, atravesada por la carretera Panamericana Sur, actualmente carece de un eficiente sistema de abastecimiento de agua potable lo que conlleva a sus pobladores tener una precaria recolección de agua en recipientes inadecuados (baldes y cilindros deteriorados), asimismo de que gran parte de esta población no tiene un sistema de recolección de aguas residuales ni una disposición final; lo que implica una gran contaminación al ambiente, y a que estén expuestos a enfermedades de origen hídrico que reducen la calidad de vida y afectan a la salud de los pobladores. La necesidad de salubridad y la calidad de agua son fundamentales para el desarrollo y bienestar humano. Proporcionar acceso a agua potable es uno de los instrumentos más eficaces para promover la salud y aumentar el crecimiento tanto social como económico de la población. Además, la recolección adecuada de aguas residuales y su respectivo tratamiento reduciría notablemente el impacto que se ocasiona al ambiente. Situación actual de la localidad de La Planchada. Fotografía tomada en salida de campo se visualiza el estado actual del abastecimiento de agua en el centro poblado de La Planchada, donde los pobladores recolectan y almacenan el agua de forma insalubre, en cilindros oxidados y corroídos. Fuente: Elaboración propia. 3 1.2 OBJETIVOS 1.2.1 OBJETIVO GENERAL Optimizar y mejorar el sistema de abastecimiento de agua potable y alcantarillado de la localidad de La Planchada y con ello evitar que los pobladores sigan obteniendo y consumiendo el agua de forma precaria e insalubre, para lo cual se propondrá un sistema que garantice a los pobladores de La Planchada: cantidad, continuidad, cobertura y agua de calidad, además de una adecuada disposición final de las aguas residuales. 1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Identificar la calidad del cuerpo receptor de agua. Realizar estudio topográfico para poder realizar trazo de todo el sistema integral. Calcular la dotación de agua, consumo promedio diario anual, consumo máximo diario, consumo máximo horario y caudal de contribución. Determinar el periodo de diseño de cada una de las estructuras del sistema de abastecimiento. Diseñar un óptimo sistemade abastecimiento de agua para el beneficio adecuado de la población. Diseñar un óptimo sistema de alcantarillado para el beneficio adecuado de la población. Determinar las unidades y procesos de la planta de tratamiento de agua potable. Simular el comportamiento de las redes de distribución y redes de alcantarillado proyectadas utilizando softwares especializados. Proponer la solución más adecuada para tratar las aguas residuales de la Planchada (PTAR). Definir el esquema general de la infraestructura hidráulica. 1.3 JUSTIFICACIÓN Justificación técnica: El presente proyecto está orientado al diseño de las estructuras hidráulicas como son captación, reservorio, línea de impulsión, línea de conducción, planta de tratamiento de agua potable, línea de aducción, buzones, redes colectoras de agua residual y una planta de tratamiento de agua residual; concordante con el Reglamento Nacional de Edificaciones. 4 Justificación Social: Este proyecto es planteado con el fin de mejorar la obtención del recurso hídrico para la población de la Planchada, ya que dicha localidad actualmente tiene un uso racionado del recurso hídrico y por lo tanto no cuenta con un sistema de abastecimiento de agua óptimo, además este sistema es muy precario e insalubre para los pobladores; asimismo se mejorará todo su sistema de recolección de aguas residuales (alcantarillado) y así con este proyecto se llegará a mejorar la calidad de vida de los pobladores en dicha localidad. Efluente de desagüe directo al mar. Fotografía tomada en visita de campo donde se observa la desembocadura de tuberías de desagüe, las cuales se vierten directamente al mar sin tratamiento alguno; haciendo un foco infeccioso para los habitantes que están en contacto con el cuerpo marino, ya que estos pobladores principalmente realizan actividades pesqueras. Fuente: Elaboración propia. 5 : ÁMBITO DE ESTUDIO 6 2.1 ANTECEDENTES En el Perú el sector de agua potable y saneamiento, ha logrado importantes avances en las últimas dos décadas del siglo XX y primera del siglo XXI, como el aumento del acceso de agua potable del 30% al 62% ocurrido entre los años 1980 al 2004 y el incremento del acceso de saneamiento del 9% al 30% entre los años 1985 al 2004 en las áreas rurales. Asimismo, se han logrado avances en la desinfección del agua potable y el tratamiento de aguas negras. Sin embargo, quedan muchos retos en el sector, tal como la Insuficiente cobertura de servicios; Mala calidad de la prestación de servicios que pone en riesgo la salud de la población; Deficiente sostenibilidad de los sistemas construidos; Tarifas que no permiten cubrir los costos de inversión, operación y mantenimiento de los servicios. En la localidad de la Planchada, en el distrito de Ocoña al no tener el servicio necesario de agua potable, se construyó un pequeño reservorio que facilitó la distribución de este recurso, pero este reservorio al ser abastecido por una fábrica de harina de pescado, sólo proporciona por unas cuantas horas agua bombeada del subsuelo (agua subterránea) y los pobladores lo único que pueden hacer hasta el momento es solo añadirle algo de cloro para que esta pueda ser potable, además de que cada familia que desee agua tiene q pagar un costo muy elevado para poder obtenerla. Y cuando se habla de un sistema de alcantarillado y tratamiento de aguas residuales, la mayor parte de La Planchada no cuenta con un servicio de redes colectoras de estas aguas y carece totalmente de una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR), lo que genera que toda la población deseche sus aguas residuales directamente al mar sin tratamiento alguno. 2.2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO El presente proyecto nace de la necesidad que tienen los pobladores de la Planchada para satisfacer sus necesidades básicas como lo es la obtención de agua salubre y una disposición adecuada final de sus aguas residuales. Es el desarrollo de todo un sistema integral de saneamiento para la localidad de La Planchada, ubicada en el distrito de Ocoña, llevando a cabo el diseño del sistema de agua potable y sus respectivas redes colectoras para el agua residual. La captación para dotar de agua potable a la localidad será a orillas del río Ocoña a una distancia de aproximadamente 23km del centro poblado, y la primera parte será un sistema de bombeo compuesto por 5 bombas, llegando a un reservorio que luego alimentará constantemente a la planta de tratamiento de agua potable ya que una planta de tratamiento tiene que tener un caudal 7 Fuente: Elaboración propia. constante en sus componentes. El siguiente procedimiento del sistema será llevar agua a cada hogar del centro poblado, mediante un reservorio proyectado en la parte más alta de dicho centro poblado, para que por gravedad pueda abastecer de agua a toda la población de La Planchada. Seguidamente se distribuirá el agua mediante las redes de distribución proyectadas, luego se recolectará las aguas residuales provenientes de las viviendas gracias al sistema de alcantarillado diseñado la cual tendrá como fin una planta de tratamiento de aguas residuales. Este proyecto ayudará al desarrollo de la población de La Planchada; así como la mejora de la calidad de vida de cada uno de los habitantes. 2.3 UBICACIÓN Ubicación de proyecto. Región: Arequipa Provincia: Camaná Distrito: Ocoña Latitud Sur: 16° 24' 1.8" S (-16.40049424000) Latitud Oeste: 73° 13' 16.9" W (-73.22137165000) Altitud: 11 m.s.n.m. Ubigeo: 040206 8 Ubicación geográfica a nivel nacional, regional, provincial y distrital del proyecto Fuente: Elaboración propia – Wikipedia. Vista de la localidad de La Planchada. Fotografía tomada en visita de campo donde se observa una vista panorámica del centro poblado de La Planchada, en la cual se percibe un ambiente costero. Fuente: Elaboración propia. 9 Fuente: Internet. 2.4 CLIMA La localidad de la Planchada presenta un clima desértico, no hay mucha precipitación durante todo el año. La temperatura promedio es de 20°C durante el día con índices de radiación UV de 17, considerada como extremadamente alta. La velocidad del viento es variable, con velocidades que van desde los 6 km/h hasta los 27 km/h por la tarde. Diagrama de temperatura media del centro poblado La Planchada. En la Tabla 2.2, se observa la variación de temperatura Vs meses del año, en la que se concluye que la temperatura en todo el año varía desde los 16°C hasta los 27°C. 2.5 ASPECTOS SOCIO-ECONÓMICOS El 100% de la población en Planchada se dedica a la pesca, su ámbito de comercialización es en el puerto del mismo nombre. 10 En la Planchada, el comercio es principalmente de productos marinos mayormente en los meses de noviembre y abril, donde arriban grandes embarcaciones y transportes frigoríficos de diversos puertos costeros del país, para enviarlos a Lima. El INEI identifica que para un futuro el centro poblado de la Planchada, será un punto de desarrollo mediante el movimiento importante que genera el procesamiento de harina y aceite de pescado, que dinamiza actividades colaterales en el sector de los servicios, la educación y la salud. (Ministerio de Agricultura, Instituto Nacional de Recursos Naturales, 2007) 2.6 ASPECTOS URBANÍSTICOS El crecimiento del centro poblado de La Planchada ha ido aumentando notablemente en los últimos años, y gracias a esto se han ido construyendo y proyectando varias estructuras que ayudan al desarrollo de esta población. Salud: Actualmente este centro poblado cuenta con un Puesto de Salud “La Planchada” el cual atiende los casos más leves que puedan existir y ya que va en aumento la población, este puesto de salud está ampliando aún más sus instalaciones para poder garantizar una buena atención a cada paciente. El puesto de salud cuenta con un escaso personalde 1 médico, 1 enfermera, 1 técnico y 2 personas de apoyo. Puesto de salud La Planchada. Fotografía tomada en visita de campo, se observa el unico puesto de salud con el que cuenta el centro poblado de La Planchada. Fuente: Elaboración propia. Educación: Dicho centro poblado posee los 3 niveles básicos de educación (inicial, primaria y secundaria) en 3 instituciones educativas diferentes. 11 Institución Educativa Inicial La Planchada. Fotografía tomada en visita de campo, se aprecia la institución educativa inicial del centro poblado de La Planchada. Fuente: Elaboración propia. Seguridad: Esta localidad no cuenta con el servicio que presta una comisaría, solo tienen un puesto rápido de seguridad, el cual está organizado gracias a la ayuda de los pobladores de La Planchada. Comercio: Hoy en día se aprecia un pequeño puerto pequero donde se comercializan los distintos recursos hidrobiológicos, este es el principal lugar de negocio ya que no se cuenta con un mercado en el centro poblado. Pequeño puerto pesquero La Planchada. Fotografía tomada en visita de campo, se aprecia el puerto pesquero del centro poblado de La Planchada; zona donde se realiza la principal actividad económica de la población. Fuente: Elaboración propia. 12 Industria: En la localidad de La Planchada se puede observar una gran fábrica que procesa harina de pescado “CFG INVESTMENT” la cual ayuda en la actualidad con la obtención de agua para los pobladores. CFG INVESTMENT La Planchada. Fotografía tomada en visita de campo, se aprecia la fábrica de harina de pescado del centro poblado de La Planchada. Fuente: Elaboración propia. Recreación: Existen 2 canchas para la recreación deportiva de la localidad; una de tierra, otra sintética construida con la ayuda de la fábrica y dos canchas más de losa. Losas deportivas para recreación. Fotografía tomada en visita de campo, se aprecia áreas deportivas presentes en el centro poblado de La Planchada; donde los pobladores realizan actividades de recreación. Fuente: Elaboración propia. Social: Cuenta con un pequeño social para usos múltiples de los pobladores, además de que se pueden encontrar hoteles en una cantidad de 6 en todo el lugar, y tomando en cuenta la creencia religiosa de la población es que existen 2 iglesias de religión católica, y otras 3 iglesias de diferentes religiones a la católica. 13 Iglesia de La Planchada. Fotografía tomada en visita de campo, se aprecia una de las iglesias del centro poblado de La Planchada. Fuente: elaboración propia. Pequeña capilla de La Planchada. Fotografía tomada en visita de campo, se aprecia a lo lejos una pequeña capilla del centro poblado de La Planchada. Fuente: Elaboración propia. 14 : ESTUDIOS BÁSICOS 15 Nota: Adaptado del informe de estudio básico de topografía. Fuente: Informe topográfico GRA. 3.1 ESTUDIO TOPOGRÁFICO 3.1.1 OBJETIVOS DE ESTUDIO Ejecutar la georreferenciación amarrado a la Red Geodésica Geocéntrica Nacional (REGGEN) del proyecto para los trabajos destinados al levantamiento topográfico en la jurisdicción política distrito de Ocoña, centro poblado La Planchada. Obtención de coordenadas en Datum WGS84 y en el sistema de proyección Oficial para Perú (UTM) de dos puntos por métodos globales de posicionamiento por satélites (GNSS). Realizar el Levantamiento Topográfico por Fotogrametría Aérea. Elaboración de la cartografía con Curvas de Nivel cada 1m. 3.1.2 UBICACIÓN DE LA RED DE APOYO PARA LEVANTAMIENTOS TOPOGRÁFICOS En la zona de trabajo, se instaló 9 Puntos Geodésicos ubicados con concreto donde se instaló la Base del GPS Diferencial Trimble R10 en los puntos Base. Coordenadas UTM18S WGS84. Ubicación de puntos base del GPS Diferencial, se procede a ubicar los puntos de control terrestre para el proyecto. OC-01 8184968.810 699039.065 495.05 S16°24'30.41120'' O73°08'10.02972'' OC-02 8186265.002 700875.641 33.582 S16°23'47.69879'' O67°07'08.54449'' OC-03 8186459.391 700782.055 39.818 S16°23'41.40418'' O67°07'11.75871'' OC-04 8184823.562 696949.558 379.621 S16°24'35.75724'' O73°09'20.39972'' PL-5 8185224.180 693071.752 285.529 S16°24'23.86215'' O73°11'31.20184'' PL-6 8185743.856 692086.727 155.491 S16°24'07.24299'' O73°12'04.55229'' PL-7 8188254.305 689668.411 280.154 S16°22'46.27488'' O73°13'26.78795'' PL-2 8185866.223 690148.700 21.165 S16°24'03.81881'' O67°13'09.89848'' PL-3 8186005.372 689431.330 73.511 S16°23'59.49694'' O67°13'34.11434'' NOMBRE NORTE (m) ESTE (m) ELEVACION (m.s.n.m) LATITUD (S) LONGITUD (O) 16 Fotografía del informe de estudio básico de topografía. Fuente: Informe topográfico GRA. Vista del punto geodésico base DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ZONA DEL LEVANTAMIENTO La zona donde se programó el levantamiento topográfico con dron, desde el rio Ocoña en dirección al centro poblado la Planchada, la topografía de toda la zona es ondulada con presencia de quebradas y de pendiente, el área levantada comprende área en el Inicio del tramo al Centro Poblado de la Planchada con una longitud aproximada de 23.5km. Para detallar toda la zona requerida, se abarcó un área lo más prudente posible para no dejar pendiente para más adelante. Y obtener una topografía completa de área. 3.1.3 UBICACIÓN Y ACCESO El presente proyecto destinado al apoyo de campo para el levantamiento topográfico- Fotogrametría Aérea a detalle, se ubica en la Ruta AR-603 en: Departamento Arequipa Provincia Camaná Distrito de Ocoña Departamento de Arequipa. 17 Figura obtenida del informe de estudio básico de topografía. Fuente: Informe topográfico GRA. Acceso a la zona de levantamiento 3.1.4 EQUIPOS 01 GPS Diferencial Base Trimble R10. 02 GPS Diferencial Rover Trimble R10. 01 Trípode de Madera. 01 Base Nivelante. 02 Bastones de Fibra de Carbono de 2.5ml. 01 Laptop. Software Post Proceso Trimble Business Center v3.9 Software Mission Planner 2. 02 Radios. Camioneta Toyota 4x4. Phantom DJI 4 Pro. 02 Topógrafos. 01 Chofer. 3.1.5 TRABAJOS DE CAMPO Los trabajos de campo se realizaron aprovechando las primeras horas de la mañana en lo cual la velocidad del viento es mínima y no impidan el buen desempeño de los equipos. 3.1.5.1 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO DE PUNTOS DE CONTROL TERRESTRE Para realizar el levantamiento topográfico se utilizó 02 metodologías los cuales se realizaron mediante Georreferenciación de los puntos de control y vuelos aéreos fotogrametría. 18 3.1.5.2 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO CON GPS DIFERENCIAL Para la georreferenciación se tomó de “Base” la Estación de Rastreo Permanente (ERP) de Atico con codificación AQ04, perteneciente a la Red Geodésica Geocéntrica Nacional (REGGEN), establecido por Instituto Geográfico Nacional, ubicado en las instalaciones del IGN. En el terreno se determinó un 9 Puntos Base, denominado: “Bases”, el cual está ubicado en zona lejana del área de estudio en roca fija, incluyendo puntos de control horizontal y vertical para el apoyo del Levantamiento Fotogramétrico. 3.1.5.3 LEVANTAMIENTO FOTOGRAMÉTRICO CON DRON PHANTOM 4 PRO Para el levantamiento Fotogramétrico se procedió a realizar los vuelos verificando la velocidad de viento y control de equipo. (Gobierno Regional de Arequipa, 2018) 3.2 ESTUDIO DE FUENTE DE ABASTECIMIENTO DE AGUA 3.2.1 OBJETIVOS DE ESTUDIO El presente estudio tiene la finalidad de analizar los parámetros Físicos, Químicos y Microbiológicos de la fuente de agua destinada para la elaboración del proyecto “Mejoramiento y ampliación del sistema de abastecimiento de agua potable y alcantarillado del centro poblado de la Planchada – Camaná”. Realizar la toma de muestras según el procedimiento de muestreo. Determinar el contenido de metales totales. Comparar los resultados del análisis en laboratorio con los Estándares de CalidadAmbiental. 3.2.2 BASE LEGAL Dentro de la normativa relacionada a la calidad de agua tenemos: Ley de Recursos Hídricos, Ley 29338. Ley General del Ambiente, Ley N° 28611. Ley General de Salud. Ley N° 26842. Reglamento de la Calidad del Agua para Consumo Humano, D.S. N° 031-2010-SA. 19 Nota: Tabla donde se indica la ubicación del punto de monitoreo adaptada del informe de estudio básico del análisis de la fuente de agua. Fuente: Elaboración Propia. Reglamento de la Ley N° 28245, Ley Marco del sistema Nacional de Gestión Ambiental, D.S. N°008-2005-PCM. D.S. N°004-2017-MINAM, “Aprueban Estándares de Calidad Ambiental (ECA) para agua y establecen disposiciones complementarias”. Resolución jefatural N°182-2011, Protocolo Nacional de Monitoreo de la Calidad de Cuerpos Naturales de Agua Superficial – Ministerio de agricultura – Autoridad Nacional del Agua (marzo 2011). 3.2.3 ESTACIÓN DE MUESTREO Para el monitoreo de calidad de agua se realizó el muestreo en un punto representativo del Río Ocoña, en el distrito del mismo nombre. Al punto de muestreo se le asignó la denominación (PM 01), asimismo el proceso de monitoreo comprendió la toma de muestras, conservación, etiquetado, embalaje y posterior transporte al laboratorio. El número de muestreos fue determinado e indicado por el personal encargado de realizar el proyecto, en este caso se consideró 01 punto de muestreo en la zona de intervención. Ver plano de ubicación de los puntos de monitoreo. ANEXO N°1 MAPA DEL PUNTO DE MUESTREO. (Gobierno Regional de Arequipa, 2018) Estación de monitoreo de la calidad de agua. Para efectuar el monitoreo de agua superficial en el distrito de Ocoña, se tuvo en consideración las siguientes precisiones de Categorías de los ECA para Agua: Según la Clasificación de cuerpos de Agua Superficiales, el Río Ocoña ubicado en el distrito Ocoña, provincia de Camaná; sin tratamiento es considerado de Categoría 3: Riego de Vegetales y Bebida de Animales. ESTE NORTE ALTURA m.s.n.m. DISTRITO OCOÑA PM - 01 RÍO OCOÑA - AGUAS ARRIBA 700487 8186862 31 COORDENADAS UTM WGS 84 LUGAR ESTACIÓN DESCRIPCIÓN 20 3.2.4 ANÁLISIS DE LABORATORIO Y COMPARACIÓN Según el Decreto Supremo N°004-2017-MINAM, “Aprueban Estándares de Calidad Ambiental (ECA) para agua y establecen disposiciones complementarias”. que establece categorías para tratar el agua según sus características que presenta; para lo cual el agua de nuestra fuente de estudio las compararíamos con: Categoría 1: poblacional y recreacional. Subcategoría A: aguas superficiales destinadas a la producción de agua potable. A2: aguas que pueden ser potabilizadas con tratamiento convencional. ANEXO N°2 CUADROS DE COMPARACIÓN SEGÚN D.S. N° 004-2017- MINAM. Recolección de muestras – Rio Ocoña. Fotografía tomada en visita de campo, se aprecia la recolección de muestras en el punto de captación, para su posterior análisis y prueba de jarras en laboratorio, con la finalidad de conocer la calidad y ciertos parámetros fisicoquímicos de nuestra fuente de agua. Fuente: Elaboración propia. 21 Nota: Adaptado del informe de estudio básico de agua donde se muestra la comparación de los resultados obtenidos en laboratorio con la normativa vigente. Fuente: Informe de Ensayo N°2303. 1 CUMPLE 2 CUMPLE 3 CUMPLE 4 CUMPLE 5 NO CUMPLE 6 - 7 CUMPLE 8 CUMPLE uS/cm Resultado Valor de Comparación mg/L 0.003 3 Fecha de Muestreo: 17/01/2018 Sector: Rio Ocoña C O N C L U S IÓ NDATOS DE IDENTIFICACIÓN DE LA MUESTRA DescripciónN° Informe de Ensayo N° 2303 DECRETO SUPREMO N°004-2017 - MINAM CATEGORIA 1-A,A2 Unidad 31.63 500 mg/L 11.92 250 mg/L 0.099 50 mg/L 239 1600 NTU 15.65 5 Dureza Total Cloruros Nitrato Sulfatos Conductividad Turbiedad pH Nitrito mg/L 131.9 ** Unidades de pH 8.1 5.5-9 Nota: Adaptado del informe de estudio básico de agua donde se muestra la comparación de los resultados obtenidos en laboratorio con la normativa vigente. Fuente: Informe de Ensayo N°2303. 1 - 2 CUMPLE 3 - 4 NO CUMPLE 5 NO CUMPLE 6 - 7 NO CUMPLE C O N C L U S IÓ N Descripción Unidad Resultado Valor de Comparación N° Protozoarios N° Organismo/L <1 <5x10exp6 DATOS DE IDENTIFICACIÓN DE LA MUESTRA quistes/L <1 <5x10exp6 N° Organismo/L <1 ** NMP/100mL Fecha de Muestreo: 17/01/2018 Sector: Rio Ocoña Huevos/L <1 Informe de Ensayo N° 2303 DECRETO SUPREMO N°004-2017 - MINAM CATEGORIA 1-A,A2 Escherichia Coli ** 2000 ** 92000 400 17 NMP/100mL NMP/100ml Formas Parasitarias Huevos de Helmintos Quistes Y ooquistes Coliformes Totales Coliformes Termotolerantes <5x10exp6 Parámetros físico-químicos. En la Tabla 3.3, se hace la comparación de los resultados obtenidos en laboratorio con los parámetros fisicoquímicos del D.S N°004-2017-MINAM; en el cual se observa que sólo el parámetro de turbiedad es elevado (NO CUMPLE); el valor de este parámetro se reducirá en la PTAP con tratamiento convencional. Parámetros microbiológicos. 22 Nota: Adaptado del informe de estudio básico de agua donde se muestra la comparación de los resultados obtenidos en laboratorio con la normativa vigente. Fuente: Informe de Ensayo N°2303. 1 NO CUMPLE 2 CUMPLE 3 NO CUMPLE 4 CUMPLE 5 CUMPLE 6 - 7 CUMPLE 8 - 9 CUMPLE 10 - 11 CUMPLE 12 CUMPLE 13 - 14 - 15 - 16 NO CUMPLE 17 - 18 - 19 NO CUMPLE 20 CUMPLE 21 - 22 - 23 - 24 - 25 CUMPLE 26 CUMPLE 27 - 28 - 29 - 30 CUMPLE 31 - 32 - 33 CUMPLE ** mg/L 12.37 5 Resultado Valor de Comparación mg/L 0.0009 0.02 mg/L 0.03144 0.01 DATOS DE IDENTIFICACIÓN DE LA MUESTRA Informe de Ensayo N° 2303 DECRETO SUPREMO N°004-2017 - MINAM CATEGORIA 1-A,A2 C O N C L U S IÓ N Fecha de Muestreo: 17/01/2018 Sector: Rio Ocoña N° Descripción Unidad Silicio ** mg/L <0.00001 0.005 mg/L 0.00462 ** 0.1798 1 mg/L 0.00065 10.04 mg/L <0.00002 ** mg/L 0.231 2.4 mg/L 2 mg/L 6.764 ** mg/L <0.00003 ** mg/L 0.2604 ** mg/L 0.967 ** 0.0682 ** ** 0.0067 ** mg/L 0.5023 0.4 mg/L <0.00003 0.002 1 mg/L mg/L 0.001038 0.02 mg/L 0.0004 0.04 mg/L 17.52 ** mg/L 0.00031 ** mg/L 6.04 ** mg/L <0.000003 ** mg/L 0.011 0.05 mg/L Berilio Bismuto Boro Calcio Cadmio mg/L 9.313 mg/L 0.00229 mg/L 0.02446 mg/L 46.66 mg/L 32.33 ** Cromo mg/L 0.0034 0.05 Manganeso Aluminio Antimonio Arsénico Bario mg/L 0.0529 Potasio Plata Plomo Cobalto Cobre Estaño Estroncio Fósforo Hierro Litio Magnesio 5 Selenio Sodio **0.0204mg/L Talio Titanio Uranio Vanadio Zinc Mercurio Molibdeno Niquel mg/L 0.3652 En la Tabla 3.4, se hace la comparación de los resultados obtenidos en laboratorio con los parámetros microbiológicos D.S N°004-2017-MINAM; en el cual se observa que los parámetros 4-5 y 7 no cumplen con la normativa; los valores de estos parámetros se reducirán en la PTAP con tratamiento convencional, específicamente en la etapa de cloración. Parámetros de metales totales. 23 Y por último la Tabla 3.5, hace la comparación de los resultados obtenidos en laboratorio con los parámetros de metales del D.S N°004-2017-MINAM; en el cual se observa que sólo los parámetros 1-3-16 y 19 de la tabla no cumplen con la normativa; los valores de estos parámetros se reducirán en la PTAP con tratamiento convencional, específicamente en las etapas de coagulación, sedimentación y filtración. 3.3 PRUEBA DE JARRAS La Turbiedad es una medida o indicador del grado de transparencia de un líquido, y en el agua potable, es uno de los indicadores más importantes a la hora de analizar su calidad, este parámetro se ve influenciado negativamente, es decir que aumenta su valor, en función de la presencia de los sólidos en suspensión. El origen siempre dependerá de la fuente desde donde se obtenga el recurso a potabilizar. Eliminar la turbiedaddel agua destinada para consumo humano es de suma importancia para asegurar que no tendrá efectos negativos en quien la consuma o utilice. Además, es necesario removerla antes del tratamiento de desinfección, ya que altos niveles de turbiedad disminuyen los efectos del cloro como desinfectante, y puede aumentar el crecimiento de los microorganismos, necesitando finalmente una elevada cantidad de cloro para lograr la desinfección, lo que termina siendo igualmente perjudicial para la salud. La prueba de jarras se utiliza para determinar la dosis óptima de coagulante en un proceso de tratamiento de aguas para poder hacer que los sólidos suspendidos encontrados en el agua se precipiten, y así clarificar el agua, en pocas palabras lo que se desea es bajar el nivel de turbiedad del agua requerida para el tratamiento, pasando por tres fases que son: mezcla rápida, mezcla lenta y sedimentación, esta prueba de jarras simula el proceso que se realiza dentro de la planta de tratamiento de aguas acorde al área y flujo a tratar (se usa una dosis diferente de coagulante o floculante en cada jarra). Los procesos esperados son coagulación (desestabilización y rompimiento de la molécula), floculación (aglomeración de moléculas, formación de flocs) y sedimentación (precipitación de solidos suspendidos). 24 3.3.1 OBJETIVOS DE ESTUDIO Calcular la dosis óptima de coagulante, para lograr la sedimentación de sólidos suspendidos (bajar turbiedad) y así conseguir un diseño de la Planta de Tratamiento de Agua Potable óptimo para este proceso. Preparar la solución coagulante a una concentración determinada. Justificar que concentración de coagulante tiene mejor desempeño en la remoción de flocs. 3.3.2 METODOLOGÍA Tomar parámetros iniciales básicos de la característica del agua como: Turbiedad, conductividad, pH, temperatura, sólidos totales disueltos. Repartir el mismo volumen del agua de estudio en 4 jarras. Preparar el coagulante Sulfato de Aluminio (Al2(SO4)3) Tipo A al 1%. Separar dosis diferentes para cada jarra: 10ppm, 20ppm, 30ppm; 40ppm. Colocar las muestras en el Jar Test en cada aspa y prender a una velocidad de 300 rpm. Agregar con jeringas las respectivas dosis del coagulante al mismo tiempo en cada jarra simulando la mezcla rápida y esperar 7 segundos para pasar a una mezcla lenta 40rpm durante 20 minutos. Apagar el equipo y dejar en reposo para simular la sedimentación en un lapso de 10 minutos. Finalmente tomar los mismos parámetros que se realizaron al inicio y hacer una comparación para determinar que dosis es la indicada. 25 Nota: Tabla que muestra los resultados de la prueba de jarras obtenidos en el laboratorio. Fuente: Elaboración propia. Nota: Tabla que muestra los resultados de la prueba de jarras obtenidos en el laboratorio. Fuente: Elaboración propia. 3.3.3 RESULTADOS 3.3.3.1 RESULTADOS EN TIEMPO DE ESTIAJE. Resultados de prueba de jarras con muestras en tiempo de estiaje. En la Tabla 3.6, se muestra los resultados de la primera prueba de jarras, con agua obtenida en tiempo de estiaje, y se pudo encontrar la dosis de coagulante que más favorece en el proceso de aglomeración y sedimentación de sólidos suspendidos: 30 ppm (3era JARRA) de una solución de Sulfato de Aluminio (Al2(SO4)3) Tipo A con una concentración al 1%. Este resultado se halló analizando los valores de turbiedad ya que mientras menor sea la turbiedad, mayor será la precipitación de los sólidos suspendidos en el agua. Análisis de valores de turbiedad con muestras en tiempo de estiaje. En la Tabla 3.7, se visualiza gráficamente los datos de turbiedad de la Tabla 3.6 respecto a cada jarra; y se reafirma que la 3era jarra muestra el resultado con menor valor de turbiedad. MUESTRA INICIAL 1ERA JARRRA 2DA JARRA 3ERA JARRA 4TA JARRA Dosis de Coagulante (Al2(SO4)3) --- 10 ppm 20 ppm 30 ppm 40 ppm Volumen 3200 ml 800 ml 800 ml 800 ml 800 ml pH 7.07 7.04 6.92 6.77 6.50 Temperatura 20.3 °C 20.2 °C 20.4 °C 20.1 °C 20.3 °C Turbiedad 15.65 NTU 1.94 NTU 0.59 NTU 0.13 NTU 1.07 NTU Conductividad 436 µꚂ 459 µꚂ 454 µꚂ 436 µꚂ 452 µꚂ Solidos Totales Disueltos 218 ppm 229 ppm 226 ppm 218 ppm 226 ppm 26 Nota: Tabla que muestra los resultados de la prueba de jarras obtenidos en el laboratorio. Fuente: Elaboración propia. Prueba de jarras con muestras en tiempo de estiaje. Fotografía tomada en el laboratorio de prueba de jarras, donde se observa el equipo utilizado para el procedimiento del análisis de la muestra del agua del río Ocoña en época de estiaje. Fuente: Elaboración propia. 3.3.3.2 RESULTADOS EN TIEMPO DE AVENIDA. Con esta segunda prueba de jarras su pudo encontrar la dosis de coagulante que más favorece en el proceso de aglomeración y sedimentación de solidos suspendidos en tiempo de avenida, pues en esta época el agua de la fuente de captación presenta una turbiedad muy elevada, por ello se propondría usar la siguiente dosis y coagulante: 150 ppm de una solución de Policloruro de Aluminio (PAC) con una concentración al 5%, puesto que se obtuvo el menor valor de turbiedad. Resultados de prueba de jarras con muestras en tiempo de avenida. Pero en la Tabla 3.8 Al ver que las turbiedades con el PAC no serían convenientes para que trabajen en planta, se hizo una prueba empleando un ayudante de coagulación (SUPERFLOC); con este ayudante se obtuvo datos con mejores resultados, por lo que sería recomendable adicionarle SUPERFLOC a la dosis de PAC en tiempos de avenida. MUESTRA INICIAL 1ERA JARRRA 2DA JARRA 3ERA JARRA 4TA JARRA 5TA JARRA SUPERFLOC Dosis de Coagulante (PAC) --- 2 ml 3ml 4ml 5ml 6ml 3ml Volumen 4000 ml 800 ml 800 ml 800 ml 800 ml 800 ml 800 ml pH 6.88 6.91 6.63 6.82 6.73 6.48 6.57 Temperatura 21 °C 20.5 °C 20.4 °C 20.2 °C 20.7 °C 21 °C 20.3 °C Turbiedad >1000 NTU 4.80 NTU 3.50 NTU 3.90 NTU 4.15 NTU 7.74 NTU 0.18 NTU Conductividad 307 µS 388 µS 407 µS 427 µS 447 µS 458 µS 401 µS Solidos Totales Disueltos 154 ppm 193 ppm 203 ppm 213 ppm 223 ppm 229 ppm 198 ppm 27 Nota: Tabla que muestra los resultados de la prueba de jarras obtenidos en el laboratorio. Fuente: Elaboración propia. Análisis de valores de turbiedad con muestras en tiempo de avenida. En la Tabla 3.9, se visualiza gráficamente los datos de turbiedad de la tabla 3.8 respecto a cada jarra; y se observa que los valores de turbiedad son elevados para los filtros de la PTAP. Prueba de jarras con muestras en tiempo de avenida Fotografía tomada en el laboratorio de prueba de jarras, donde se observa el equipo utilizado para el procedimiento del análisis de la muestra del agua del río Ocoña en época de avenida, y notablemente se observa el aumento de turbiedad según a la época. Fuente: Elaboración propia. 28 : CUERPO RECEPTOR DE AGUA 29 GENERALIDADES El valle de Ocoña, desarrolla una agricultura bajo riego en condiciones muy favorables, debido a que este río, que constituye su principal fuente de abastecimiento de agua, es de régimen regular por la gran extensión de su cuenca colectora y por la incidencia de los deshielos de los nevados, cuyos aportes contribuyen a mantener un caudal elevado aún en época de estiaje. El río Ocoña es considerado el tercero en importancia de la costa peruana siguiendo a los ríos Chira y Santa Las aguas descargadas por este río, en consecuencia, satisfacen holgadamente los requerimientos para el riego, debido al considerable caudal que aporta el río y la reducida extensión del valle, de tal manera que no ha sido necesario efectuar obras de regulación. Las descargas provienen de las precipitaciones estacionales y los deshielos de los nevados existentes en su cuenca; en general, El aspecto del río, se presenta limpio, inodoro y con poca cantidad de sólidos suspendidos aguasarriba, salvo a nivel del puente Ocoña donde se observa partículas y restos vegetales y con cierto grado de turbidez. (Ministerio de Agricultura, Instituto Nacional de Recursos Naturales, 1996) Cuerpo receptor de agua – rio Ocoña. Fotografía tomada en visita de campo se observa el canal de donde se obtendrá agua para la captación del presente proyecto. Fuente: Elaboración propia. 30 4.1.2 VERTIMIENTOS La calidad de aguas superficiales del río Ocoña está siendo constantemente alterada por los vertimientos de algunas actividades productivas de zonas aledañas al rio. 4.1.2.1 Vertimientos Agrícolas El desarrollo de la agricultura exige de la utilización de sustancias que enriquezcan del suelo y protejan los cultivos de las plagas y otros vectores patógenos, para lo cual se aplica fertilizantes y pesticidas, los mismos que en alguna proporción logran infiltrarse llegando al cuerpo receptor de agua (río Ocoña), ya que la mayoría de los cultivos se encuentran cercanos su rivera. El uso de pesticidas es muy variado, no haciéndose un buen uso de los mismos ya que en cantidades elevadas generan un incremento de nutrientes al río, lo que conlleva a la eutrofización del mismo. (Ministerio de Agricultura, Instituto Nacional de Recursos Naturales, 1996) 4.1.2.2 Vertimientos Urbanos Los desagües domésticos que se vierten al río Ocoña provienen principalmente de las poblaciones concentradas en ciudades a lo largo de toda su cuenca ya que estas se asientan cerca de las fuentes de captación; pero debido al gran caudal y proceso de autopurificación que presenta el río, es que estos vertimientos se minimizan, pero no desaparecen en su totalidad. (Ministerio de Agricultura, Instituto Nacional de Recursos Naturales, 1996) 4.1.2.3 Vertimientos Mineros Estos vertimientos provienen de los centros mineros informales a lo largo de la zona, principalmente localizados en la cuenca alta del río Ocoña como: Secocha, Urasqui, Iquipi, etc. Las sustancias producidas por el tratamiento de mineral en plantas de beneficio en cantidades pequeñas, afectan nocivamente las características del cuerpo receptor de agua, produciendo la inserción de algunos compuestos metálicos perjudiciales a la salud de un posterior consumidor de estas aguas. (Ministerio de Agricultura, Instituto Nacional de Recursos Naturales, 1996) 4.1.2.4 Total de los Vertimientos Los principales vertimientos al río Ocoña provienen de la minería informal, los desechos agrícolas y desagües urbanos sin tratamiento afectando la calidad del agua. (Ministerio de Agricultura, Instituto Nacional de Recursos Naturales, 1996) 31 Fuente: SENAMHI. 4.2 ANÁLISIS TÉCNICO 4.2.1 CANTIDAD La cantidad de agua de un río viene expresada por caudal, es decir al volumen de agua que circula por el cauce de un río en un lugar y tiempo determinado. Este análisis de cantidad es importante con la finalidad de poder obtener un determinado caudal para cualquier uso, sin afectar el balance del río. El Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (SENAMHI) es el organismo técnico especializado que realiza monitoreos mediante sus estaciones hidrológicas y puede facilitar datos hidrológicos de las cuencas y ríos del Perú. Caudales medios mensuales en m3/s de la estación Puente Ocoña. En la tabla 4.1, se observa los caudales promedio durante el año hidrológico desde 1998 hasta 2005; con lo cual se verifica que el rio Ocoña es cuerpo de agua que cuenta con una gran cantidad de agua cruda, pues es uno de los principales ríos de su cuenca. Hidrograma de caudales del río Ocoña. Hidrograma donde observa los caudales que presentó el rio Ocoña en los últimos años a lo largo de un año hidrológico, y se reafirma que es un rio con gran cantidad de agua. Fuente: SENAMHI. 32 Nota: Adaptado del documento emitido por la ANA donde aprueba la cantidad de agua para el proyecto. Fuente: Resolución Administrativa N° 032-2018-ANA Además, la Autoridad Nacional del Agua (ANA) es la encargada de realizar las acciones necesarias para el aprovechamiento multisectorial y sostenible de los recursos hídricos por cuencas hidrográficas. Y para el presente proyecto se presentó solicitud a la ANA según cálculos de diseño requeridos y conforme al ANEXO N°5 ACREDITACIÓN DE DISPONIBILIDAD HÍDRICA SUPERFICIAL, la ANA acredita el caudal necesitado para este proyecto; es decir la demanda de agua para La Planchada, y estos datos podemos observar en la siguiente Tabla 4.2. Acreditación hídrica para proyecto según ANA. 4.2.2 CALIDAD 4.2.2.1 MINERALIZACIÓN La mineralización se expresa mediante la salinidad, dureza, alcalinidad, acidez, etc. La salinidad viene expresada por la concentración de todas las sales disueltas existentes en los cuerpos de agua. Las aguas del río Ocoña manifiestan salinidad media en la zona del valle, tratándose de agua de buena calidad. La dureza se define como la totalidad de la concentración de calcio y magnesio, expresada como carbonato de calcio equivalente. (Ministerio de Agricultura, Instituto Nacional de Recursos Naturales, 1996) Ene: 26222.000 Feb: 23684.000 Mar: 26222.000 Abr: 25376.000 May: 26222.000 Jun: 25376.000 Jul: 26222.000 Ago: 26222.000 Set: 25376.000 Oct: 26222.000 Nov: 25376.000 Dic: 26222.000 Acreditación para Proyecto (m3) Total: 308742.000 33 Nota: Adaptado del informe de estudio básico de agua donde se muestra la comparación de los resultados obtenidos en laboratorio con la normativa vigente. Fuente: Informe de Ensayo N°2303. Nota: Adaptado del informe de estudio básico de agua donde se muestra la comparación de los resultados obtenidos en laboratorio con la normativa vigente. Fuente: Informe de Ensayo N°2303. 1 CUMPLE 2 - DATOS DE IDENTIFICACIÓN DE LA MUESTRA Informe de Ensayo N° 2303 DECRETO SUPREMO N°004-2017 - MINAM CATEGORIA 1-A,A2 C O N C L U S IÓ N Fecha de Muestreo: 17/01/2018 Sector: Rio Ocoña N° Descripción Unidad Resultado Valor de Comparación pH Unidades de pH 8.1 5.5-9 Temperatura °C 18 ** Mineralización. En la Tabla 4.3, se hace la comparación de los resultados obtenidos en laboratorio con los parámetros que puedan presentar mineralización del D.S N°004-2017-MINAM; en el cual se observa que los parámetros cumplen con la normativa; y si hay algún elemento que la normativa no compara, es posiblemente porque estos elementos no se encuentran en gran cantidad en fuentes de agua de este tipo. (Organización Mundial de la Salud, 2006) 4.2.2.2 PH Y TEMPERATURA El pH es una medida de la concentración de iones hidrógeno y señala el grado de acidez- alcalinidad de una sustancia. El pH predominante en las aguas del rio Ocoña se manifiesta como débilmente alcalino, lo cual es beneficioso para su posterior tratamiento. (Ministerio de Agricultura, Instituto Nacional de Recursos Naturales, 1996) La temperatura promedio que presenta el río generalmente oscila entre 18-20°C. PH y temperatura. 1 - 2 CUMPLE 3 CUMPLE 4 - 5 - 6 - DATOS DE IDENTIFICACIÓN DE LA MUESTRA Informe de Ensayo N° 2303 DECRETO SUPREMO N°004-2017 - MINAM CATEGORIA 1-A,A2 C O N C L U S IÓ N Fecha de Muestreo: 17/01/2018 Sector: Rio Ocoña N° Descripción Unidad Resultado Valor de Comparación Dureza Total mg/L 131.9 ** Calcio mg/L 46.66 ** Cloruros mg/L 11.92 250 1600239uS/cmConductividad Sodio mg/L 17.52 ** Magnesio mg/L 6.764 ** 34 Nota: Adaptado del informe de estudio básico de agua donde se muestra la comparación de los resultados obtenidos en laboratorio con la normativa vigente. Fuente: Informe de Ensayo N°2303. En la Tabla 4.4, se hace la comparación de los resultados obtenidos en laboratorio con los parámetros de pH y temperatura del D.S N°004-2017-MINAM; en el cual se observa que los parámetros están dentro de los rangos óptimos. 4.2.2.3 NUTRIENTES Los nutrientes presentes son nitrógeno
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