Sutro

UTN REGIONAL BUENOS AIRES
DEPARTAMENTO INGENIERÍA CIVIL
CÁTEDRA INGENIERIA SANITARIA
PROFESOR TITULAR ING. CARLOS A TALARICO
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL
F a c u l t a d R e g i o n a l B u e n o s A i r e s .
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL
PROFESOR TITULAR: Ing Carlos Alberto Talarico
AYUDANTES: Ing Horacio C Mazzei Ing. Roberto Klixc
CURSO AÑO 2007
UNIDAD TEMÁTICA V
-Características del liquido cloacal físicas químicas y
biológicas
-Composición del agua residual
-Tratamiento primario del liquido cloacal
–Rejas-Desarenador-Sedimentación-Estaciones de
Bombeo

UNIDAD TEMÁTICA V
TRATAMIENTOS DE LÍQUIDOS CLOACALES
CARACTERÍSTICAS DE LOS LÍQUIDOS CLOACALES
El conocimiento de la composición del líquido cloacal es fundamental, ya sea
para el proyecto de las redes de conducción, u tratamiento y posterior
disposición, como así también para la gestión de calidad del medio ambiente.-
1º)CARACTERÍSTICAS FÍSICAS, QUÍMICAS Y BIOLÓGICAS
Las propiedades físicas y los constituyentes químicos y biológicos de las aguas
residuales indican en la tabla precedente, indicándose también su procedencia
Características Procedencia
Propiedades Físicas
Color Aguas residuales, domesticas e industriales,
desintegración natural de materiales orgánicos
Olor Efluentes cloacales domésticos en
Descomposición, Desagues industriales
Sólidos Efluentes cloacales domésticos, erosión del
suelo infiltración y conexiones incontroladas
Temperatura Efluentes cloacales domésticos, e industriales
Constituyentes Químicos
Orgánicos
Carbohidratos Aguas residuales, comerciales e industriales
Grasas-aceites Aguas residuales, comerciales e industriales.-
Pesticidas - Residuos industriales y agrícolas
Inorgánicos
Alcalinidad Efluentes domésticos, agua de suministro
Infiltración de agua subterránea.-
Cloruros Efluentes domésticos, agua de suministro
Infiltración de agua subterránea.-
Metales Pesados Desagues Industriales.-
Nitrógeno Desagues domésticos y Agrícolas
pH Vertidos Industriales
Fósforo Desagues domésticos e industriales
Azufre Desagues domésticos e industriales
Compuestos Tóxicos Vertidos Industriales
GASES
Sulfuro de Hidrógeno Descomposición de efluentes domésticos
Metano Descomposición de efluentes domésticos
TABLA N º 4

Los contaminantes que son de interés se describen en la tabla Nº4
Las normas de calidad en el tratamiento de las aguas residuales están
relacionadas con la eliminación de la materia orgánica biodegradable,
sólidos en suspensión y organismos patógenos.-
Gran parte de la normativa reciente, incluye también la eliminación
de nutrientes y una reducción más exigentes de los compuestos
orgánicos.
En los casos en que se pretenda la reutilización de las aguas
residuales, las normas de calidad exigen normalmente la eliminación
de los compuestos orgánicos de carácter refractario, metales pesados
y en algunos casos sólidos inorgánicos disueltos.-
CONTAMINANTES DE IMPORTANCIA EN EL TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL
Contaminantes de Importancia Razón de la Importancia
Sólidos en Suspensión Los sólidos en suspensión pueden conducir al
desarrollo de depósitos de barro y de condiciones
anaeróbica cuando se envíe desagües sin tratar a un
entorno acuático.-
Materia Orgánica Biodegradable Compuesta principalmente por proteínas,
carbohidratos, grasas animales, la materia orgánica
biodegradable se mide, en la mayoría de los casos, en
términos de DBO, (Demanda biológica de Oxígeno),
y de la DQO (Demanda Química de Oxígeno.
Si se descargan sin tratar a un cuerpo receptor (río,
arroyo, lago, etc.) puede esta circunstancia llevar al
agotamiento de los recursos naturales de oxígeno y al
desarrollo de condiciones sépticas.-
Patógenos Pueden transmitir enfermedades contagiosas
patógenas presentes en el agua residual.
Nutrientes Tanto el nitrógeno como el fósforo junto con le
carbono, son los nutrientes esenciales para el
crecimiento.
Cuando se vierten en un curso de agua, estos
nutrientes pueden llevar al crecimiento de una vida
acuática no deseada
Cuando se descarga sobre el terreno en cantidades
excesivas, también puede conducir a la
contaminación del agua subterránea.-
Metales Pesados Los metales son añadidos frecuentemente a los
desagües debido a ciertas actividades comerciales e
industriales y deben ser eliminados si se va a
reutilizar el agua residual.-
Sólidos Inorgánicos Disueltos Los constituyentes inorgánicos tales como el calcio,
sodio, y los sulfatos se añaden al agua de suministro
como resultado del uso del agua y deben ser
removidos si se va a reutilizar el agua residual.-
TABLA N º 5

COMPOSICIÓN DEL AGUA RESIDUAL
Se refiere a la cantidad de constituyentes, físicos, químicos y biológicos
presentes en el agua residual, la Tabla Nº 6 se indican composición de efluentes
cloacales domestico típico de acuerdo a su concentración.
Todos los valores excepto los sólidos sedimentables se expresan en
mgr/l.-
CONCENTRACIÓN
CONSTITUYENTE FUERTE MEDIA DÉBIL
Sólidos Totales 1.500 720 350
Disueltos Totales 850 500 250
Fijos 525 300 145
Volátiles 25 200 105
Suspendidos Totales 350 220 100
Fijos 75 55 20
Volátiles 275 165 80
Sólidos sedimentables en ml/l 20 10 5
Demanda Bioquímica de oxigeno a
5 días y 20 ºC (DBO) 400 220 110
Carbono Orgánico Total (COT) 290 160 80
Demanda Química de Oxigeno(DQO 1000 500 250
Nitrógeno (total como N) 85 40 20
Orgánico 35 15 8
Amoniaco libre 50 25 12
Nitrítos 0 0 0
Nitratos 0 0 0
Fósforo (Total como P) 15 8 4
Orgánico 5 3 1
Inorgánico 10 5
Cloruros 100 50 30
Alcalinidad como(CaCO3) 200 100 50
Grasas 150 100 50
TABLA N º 6
La tabla Nº 6 representan datos típicos, dependiendo las concentraciones y los
constituyentes de las horas del día, de la semana, el mes el año y las
condiciones locales. Los datos aportados solo pretenden servir como guía y no
como base de ningún proyecto.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS:
DEFINIC IÓN Y APLICACIÓN
La característica más importante del agua residual es la cantidad de sólidos
totales, el cual esta compuesto por materia flotante y materia en suspensión, en
dispersión coloidal y en disolución. Otras de las características físicas son la
temperatura color y olor.

SÓLIDOS TOTALES
Analíticamente, el contenido de sólidos totales de un líquido residual cloacal se
define como toda la materia que queda por residuo de evaporación a 103, o
105ºC
El residuo de la evaporación, pueden clasificarse como sólidos suspendidos o
sólidos filtrables, a base de hacer pasar un volumen determinado conocido de
líquido por un filtro. El filtro se elige dé modo que el diámetro mínimo de los
sólidos sea de aproximadamente de 1 micrón la fracción de los sólidos
suspendidos incluye los sólidos sedimentables que se depositarán en el fondo de
un recipiente en forma de cono, (llamado cono Imhoff) durante un período de 60
minutos. Los sólidos sedimentables son una medida aproximada de la cantidad
de fango que se eliminará mediante la sedimentación.-
La fracción de sólidos que han pasado por el filtro se compone de sólidos
coloidales y disueltos. La fracción coloidal consiste en partículas de diámetros
aproximado a 10-3 de micrón.-
Los sólidos disueltos se componen de moléculas orgánicas e inorgánicas que se
encuentran presentes en disolución verdadera en el agua. La fracción coloidal
no puede eliminarse por sedimentación. Por lo general, se requiere una
coagulación u oxidación biológica seguida de una sedimentación para eliminar
estas partículas en suspensión.-
A su vez, cada una de estas clases de sólidos puede clasificarse de nuevo a base
de su volatilidad a 600 °C. La fracción orgánica se oxidará y será expulsada
como gas a dicha temperatura, permaneciendo la fracción inorgánica como
ceniza.
Por lo tanto, los términos sólidos suspendidos volátiles y sólidos suspendidos
fijos se refieren, respectivamente al contenido orgánico e inorgánico (mineral)
de los sólidos suspendidos.-
La turbidez, medida de la transmisión de la luz en el agua, es otro ensayo
utilizado para indicar la calidad de los vertidos de agua residuales y aguas
naturales con respecto a la materia coloidal. La materia coloidal dispersa o
absorbe la luz evitando así su transmisión.-
OLORES
Normalmente, los olores son debidos a los gases producidos por la
descomposición de la materia orgánica. -

Los desagües cloacales reciente tienen un olor peculiar algo desagradable, pero
más tolerable que los desagües cloacales sépticos.
El olor más característico de los desagües ya transformados en sépticos por
agotamiento del oxigeno disuelto es el del sulfuro de hidrógeno producido por
los microorganismos anaeróbicos que reducen los sulfatos a sulfitos.-
Los desagües de ciertas industrias contienen a veces ciertos compuestos capaces
de producir olores en los procesos de tratamiento.-
Se ha estimado que el problema de los olores constituye el principal motivo de
rechazo del público con relación a la implantación de instalaciones de
tratamiento de líquidos cloacales. En los últimos años la eliminación de olores
ha tenido una mayor consideración en el proyecto, operación de las
instalaciones de tratamiento de líquido cloacal especialmente con respecto a la
aceptación del núcleo de habitantes afectados por estas instalaciones, debido a
su importancia resulta apropiado considerar los efectos que producen, como
detectarlos, caracterizarlos y medirlos.-
ELIMINACIÓN DE OLORES
La importancia de los olores está relacionada con la tensión psicológica que
origina más el daño que producen al organismo. En situaciones extremas los
olores pueden conducir al deterioro personal y de la actividad comunitaria, a
interferir en las relaciones humanas, desanimar la inversión de capital, hacer
descender el nivel socioeconómico y detener el crecimiento, disminución de
valores de renta y del mercado de las propiedades.-
TEMPERATURA
La temperatura de los desagües cloacales son más altos que los del agua de
consumo debido a la adición de agua caliente provenientes de los desagües
domésticos y de las actividades industriales. Como el calor específico del agua
es mucho mayor que el del aire, las temperaturas de las aguas residuales
observadas es más alto que las temperaturas locales del aire durante la mayor
parte del año y solo son más bajo, durante los meses más cálidos.-
La temperatura del agua es un parámetro importante por su efecto en la vida
acuática en las reacciones químicas y velocidades de reacción, y en la
aplicabilidad del agua a usos útiles. Una temperatura más elevada puede
producir como ejemplo, un cambio en las especies piscícolas, a las empresas que
utilizan aguas superficiales para refrigeración les interesa mucho la temperatura
del agua.-

Por otra parte el oxígeno es menos soluble con el agua a mayor temperatura, el
aumento de velocidad en las reacciones químicas, suponen una disminución en
los valores de oxígeno presente en las aguas superficiales, que pueden
frecuentemente causar graves daños por agotamiento en los niveles de oxígeno
disuelto en los meses de verano.-
Se debe tener presente que un cambio repentino en la temperatura de las aguas
puede originar un alto porcentaje de mortalidad acuática.-
COLOR
Históricamente, la palabra condición se utilizó junto con composición y
concentración para describir el agua residual. Se determina cualitativamente por
su color y olor.
Él desagüé cloacal reciente suele ser de color gris claro, sin embargo, como
quiera que los compuestos orgánicos son descompuestos por las bacterias, el
oxígeno disuelto del agua se reduce a 0, por lo tanto el color cambia a negro.
En está condición se dice que el líquido esta séptico.
Algunas desagües industriales añaden color a los desagües domésticos
conocidos.-
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
DEFINIC IÓN Y APLICACIÓN
Materia Orgánica.-
En un desagüe cloacal domestico, de concentración media, aproximadamente el
75% de los sólidos suspendidos y un 40% de los sólidos disueltos o coloidales
es de naturaleza orgánica, tal como se muestra en el cuadro Nº1. -
Proceden de los reinos animal y vegetal, y de las actividades humanas
relacionadas con las síntesis de compuestos orgánicos, estos últimos están
formados generalmente por una combinación de carbono, hidrógeno y oxígeno,
junto con nitrógeno en algunos casos.

Orgánica 120 mgr/ l
Sedimentables 160 mgr/ l
Mineral 40 mgr/ l
Suspendidos 220mgr/ l
Orgánica 45 mgr/ l
No sedimentanbles 60 mgr/ l
Mineral 15 mgr/ l
TOTALES 720 mgr / l
Orgánica 40 mgr/ l
Coloidal 50 mgr / l
Mineral 10 mgr/ l
Filtrable 500 mgr /l
Orgánica 160 mgr / l
Disuelta 450 mgr / l
Mineral 290 mgr / l
cuadro Nº1
Otros elementos importantes tales como azufre, fósforo, hierro pueden hallarse
también presentes. Las principales sustancias orgánicas hallados en el agua
residual son las proteínas (40 al 60), carbohidratos (25 a 50%) y grasas y
aceites (10%).
La urea, principal constituyente de la orina, es otro importante compuesto
orgánico del agua residual. En la razón de la rapidez con que se descompone, la
urea es muy raramente hallada en los desagües, salvo que estos sean muy
recientes.-

Junto con todos los elementos que hemos señalado, el líquido cloacal contiene
también pequeñas cantidades de un sin número de moléculas orgánicas sintéticas
cuya estructura puede varias de las más simple hasta la sumamente compleja,
ejemplos típicos son los pesticidas agrícolas, agentes tensioactivos, fenoles.-
La presencia de estas sustancias a complicado en los últimos años el tratamiento
de los líquidos cloacales, ya que muchas de ellas no pueden descomponerse
biológicamente, o se realiza muy lentamente. Es un factor predominante para la
utilización en estos casos de la precipitación química como tratamiento, seguido
de un proceso de adsorción por carbón activo en el tratamiento completo de
aguas residuales.
PROTEÍNAS
Es el principal componente del organismo animal. En menor grado se halla
presente en las plantas, todos los elementos crudos de origen vegetal y animal
contiene proteína.-
Son de una estructura química compleja e inestable, estando sometidas a muchas
formas de descomposición, algunas son solubles en agua y otras no.-
Todas las proteínas contienen carbono, que es común a todas las sustancias
orgánicas así, como hidrógeno y oxígeno, y en algunos casos contiene una
proporción bastante elevada de nitrógeno (16%) y en algunos casos son también
componentes el azufre, fósforo y hierro.
Cuando las proteínas se hallen presentes en grandes cantidades es posible que
se produzcan olores extremadamente desagradables debido a su descomposición
CARBOHIDRATOS
Incluye entre sus componentes principales, azúcares, celulosa, fibra de madera y
almidones, todos se encuentran presentes en líquidos cloacales, contienen
además carbono, hidrógeno, y oxígeno.-
Los azúcares los carbohidratos tienen predisposición a la descomposición como
las enzimas de ciertas bacterias y los fermentos que dan lugar a la formación de
alcohol y dióxido de carbono.
Desde el punto de vista de la resistencia a la descomposición la celulosa es el
carbohidrato más importante que se encuentra en los líquidos residuales
Siendo en cambio los almidones los más estables, transformándose en azucares,
por la actividad microbiana, así también por los ácidos minerales diluidos.-
Grasas animales, aceites vegetales, grasas.

Las grasas animales y los aceites son cuantitativamente el tercer componente de
los alimentos. Él término grasa normalmente utilizado, incluye las grasas
animales, aceites, ceras y otros elementos que se hallan en los líquidos de los
desagües.-
Las grasas y aceites acceden a la red de desagüe cloacal como manteca,
margarina, grasas y aceites vegetales.- Las grasas se hallan corrientemente en
las carnes, germen de los cereales, etc.-
Las grasas son uno de los compuestos orgánicos más estables no se descomponen
fácilmente por las bacterias.-
El querosene, y los aceites lubricantes y los procedentes de materiales
bituminosos usados en la construcción de pavimentos son derivados del petróleo
y alquitrán, y contienen principalmente, carbono e hidrógeno. Estos aceites
llegar al sistema de desagüe en grandes volúmenes procedentes de industrias y
garajes, en su mayoría flotan sobre el líquido cloacal, aunque una parte se
depositan en los sedimentos formando barros.
El contenido de grasa en el agua residual origina serios problemas, tanto en el
sistema de redes, como en la planta de tratamiento.-
AGENTES TENSOACTIVOS
Los agentes tensoactivos son grandes moléculas orgánicas, ligeramente solubles
en agua que causan espumas en las plantas de tratamiento, como en los lugares
donde se viertan efluentes residuales.-
Los agentes tensoactivos tiende acumularse en la interfase aire - agua, entonces
en los procesos de aireación de las aguas residuales estos compuestos se
acumulan sobre la superficie de las burbujas de aire causando por ello una
espuma muy estable.
Los cambios en la legislación mundial exigiendo la elaboración de detergentes
biodegradables a disminuido enormemente los efectos producidos por los agentes
tensoactivos.-
La detección de los mismos se realiza midiendo el cambio de color en una
solución normalizada de azul de metileno, siendo este otro nombre con el cual se
conoce estas sustancias (sustancias activas al azul de metileno SAAM)-
FENOLES
Los fenoles y otros compuestos orgánicos de los que se encuentran vestigios,
son también importantes constituyentes del agua. Los fenoles causan problemas
de sabor en el agua, especialmente cuando ésta está clorada. Se producen

principalmente por operaciones industriales y aparecen en las aguas residuales
que contienen desechos industriales. Los fenoles pueden ser biológicamente
oxidados en concentraciones de hasta 500 mgr/l.-
MEDIDA DEL CONTENIDO ORGÁNICO
Durante los últimos años se han desarrollado una serie de ensayos para la
determinación del contenido orgánico de las aguas residuales.-
Los métodos de laboratorio usados hoy son la Demanda bioquímica de oxígeno
(DBO), Demanda Química de Oxígeno(DQO) y el Carbono Orgánico Total(COT).
Otros de los ensayos más recientes es la Demanda Total de Oxígeno (DTO).
DEMANDA BIOLOGICA DE OXIGENO
El parámetro de contaminación orgánica mas utilizado y aplicable a las aguas
residuales superficiales es la DBO a los cinco días (DBO5 ). En esta
determinación se mide la cantidad de oxígeno disuelto utilizado por los
microorganismos en la oxidación bioquímica de materia orgánica.
Esta medición es de suma importancia en el tratamiento de los líquidos
residuales, ya que nos permite determinar la cantidad de oxigeno que será
necesario para estabilizar biológicamente la materia orgánica presente.
Los datos de DBO, permiten dimensionar las instalaciones de tratamiento y
medir el rendimiento de algunos de los procesos.
La oxidación bioquímica es un proceso lento y teóricamente tarda un tiempo
infinito en completarse.-En un período de 20 días la oxidación se habrá
completado en un 95 a un 99%, en el plazo de ensayo de 5 días la oxidación
será de un 60 ‘ 70%. La temperatura de 20ºC empleada es un valor medio para
los cursos de agua que circulan a baja velocidad en climas suaves y es
fácilmente obtenible en un encubador.
A diferentes temperaturas se obtendrán diferentes resultados, ya que las
velocidades de reacción bioquímica son función de la temperatura.
La cinética de la reacción de la DBO por razones de tipo practico, se formula dé
acuerdo con una reacción de primero orden y puede expresarse así
dL t=- K´ Lt
dt
Donde Lt es la concentración de materia orgánica en un tiempo t.
dLt /dt señala la velocidad de desaparición de materia orgánica por oxidación
biológica aeróbica siendo t el tiempo de incubación (días) y K’ una constante de
biodegradación en dia- 1

Integramos desde el tiempo 0. -
t
ln Lt ∫ = -K’ Lt
0
Lt
= e-k’*t
= 10k*t
L0
donde Lo es la concentración inicial en el tiempo t= 0
K’ / 2,303= K
La cantidad de DBO remanente en el tiempo t es igual a
Lt = L0 * 10 K t
y, es la cantidad de DBO ejercida en el tiempo t, es igual a :
y = L0 - Lt = L0 ( 1 - 10-K t
)
esta relación se muestra en la figura siguiente
L0
t
Para aguas residuales domesticas un valor tipo de K es de 0,10dia- 1
Este valor de K varía significativamente con el tipo de residuo.
La gama de valores puede encontrarse entre 0,05 dia- 1
a 0,3 día - 1
La temperatura a la que se determina la DBO de una muestra de agua residual
suele ser de 20 ºC Sin embargo es posible determinar la constante de reacción K
a una temperatura distinta de 20ºC.-
Kt = K 20 ºC Ø (T-20ªC)
Se ha comprobado que el valor de Ø varía desde 1,056 para temperaturas entre
20 y 30 ºC hasta 1,135 para temperaturas entre 4 y 20 ºC.-
DBO remanente en el tiempo t
DBO ejercida desde 0 a t

MATERIA INORGÁNICA
Varios componentes inorgánicos de las aguas residuales y naturales tienen
importancia para el establecimiento y control de la calidad del agua.-
Las aguas residuales, a excepción de algunos residuos industriales, son
raramente tratadas para la eliminación de los residuos inorgánicos pero puesto
que la concentración de los distintos constituyentes inorgánicos pueden afectar
mucho los usos de las aguas, convine examinar la naturaleza de algunos de
aquellos, especialmente agregados al agua superficial.
pH:
La concentración del ion hidrógeno es un importante parámetro de la calidad del
agua residual, esta con una concentración adversa de iones hidrogeno es difícil
de tratar por medios biológicos.
El ph en un sistema acuoso puede medirse convenientemente con un phmetro.
Del mismo se utilizan distintas soluciones indicadoras que cambian de color con
distintos valores de pH.
El color de la solución se compara con el color de discos o tubos normalizados.
Este procedimiento se utiliza en líquidos relativamente claros
CLORUROS
Otro parámetro importante es la concentración de cloruros que se encuentran
en el agua natural, procedentes de la disolución de suelos y rocas que lo
contienen que están en contacto con el agua y, en las regiones costeras, de la
intrusión de agua salada.
Otra de las fuentes de cloruros es la descarga de efluentes domésticos,
agrícolas, e industriales.-Las heces humanas contienen unos 6 gramos de
cloruros por persona y por día.-
ALCALINIDAD
La alcalinidad en el agua residual se debe a la presencia de hidróxidos,
carbonatos y bicarbonatos de elementos tales como calcio, magnesio, potasio, o
amoníaco.-
Las aguas residuales domesticas son normalmente alcalinas, recibiendo la misma
del agua de suministro, del agua subterránea, y de las materias añadidas durante
el uso domestico.
Los resultados se expresan en carbonato cálcico CO3Ca. La concentración de la
alcalinidad en el agua residual es importante cuando deba efectuarse un

tratamiento químico, y cuando se deba eliminar el amoníaco por arrastre de
aire.-
NITRÓGENO
Los elementos nitrógeno y fósforo son esenciales para el crecimiento, por lo
tanto son conocidos como nutrientes o bioestimulantes.
Puesto que el nitrógeno es básico para la síntesis de proteínas, se necesitará
conocer datos sobre el mismo para estimar la tratabilidad de las aguas residuales
domésticas, e industriales mediante procesos biológicos.-
Cuando el contenido de nitrógeno es insuficiente se necesitará la adición del
mismo para hacer tratable el agua residual.-
El nitrógeno presente en el agua residual reciente se encuentra principalmente
en la forma de urea y materia proteica.
La descomposición bacteriana cambia rápidamente estas formas en amoníaco,
este último es un factor para determinar la edad de agua residual. En un
ambiente aeróbico, la acción bacteriana pueden oxidar nitrógeno del amoníaco a
nitritos y nitratos.
El predominio del nitrógeno del nitrato indica que él liquido residual se ha
estabilizado con respecto a la demanda de oxígeno.-
FÓSFORO
El fósforo es también esencial para el crecimiento de los organismos biológicos,
debiéndose a su ves controlar los excesos en su contenido pues son altamente
nocivos. Por lo tanto el contenido de fósforo en las aguas residuales pueden
contener entre 6 a 20 mgr/ l de fósforo como P.-
La forma más frecuente en que se encuentra el fósforo en soluciones acuosas,
son ortofosfato, polifosfato y fosfato orgánico. Los primeros se hallan
disponibles para el metabolismo biológico.-
AZUFRE
El ion sulfato se presenta naturalmente la mayoría de los suministros de agua y
también en el agua residual. El azufre es requerido en la síntesis de las
proteínas y es liberado en su degradación.
Los sulfatos son reducidos químicamente a sulfuros y sulfuro de hidrógeno
(SH2), por las bacterias en condiciones anaerobicas, como se muestra en la
siguiente ecuación
B A C T E R I A S
S 0 4 + mat er ia Or gá ni ca - -- - -- - - -- - -- -- - -- S=
+ H 2 O + C O 2

S =
+ 2 H+
-- - - - -- -- -- - - H 2 S
Como muestra la figura 1, el SH2 puede ser oxidado biológicamente a ácido
sulfúrico, el cual es corrosivo para las cañerías de la red cloacal (efecto
corona).
Los sulfatos son reducidos a sulfuros en los digestores de barros, si la
concentración es mayor de los 200 mgr./ l puede llegar a alterar el proceso
biológico.-
ZONAS DE UBICACIÓN DE LAS
Agua Residual AIRE BACTERIAS OXIDANTES DEL H2S
Fig 1
GASES
Los gases que se encuentran con más frecuencia en el líquido cloacal son
nitrógeno(N2), oxígeno (O2) Anhídrido Carbónico (CO2) sulfuro de hidrógeno
(SH2), amoníaco (NH3 ) y metano
(CH4 ). Los tres indicados en primer termino son los más comunes que se
encuentran en la atmósfera y por lo tanto en todas las agua que estén expuestas
al aire. Los tres últimos proceden de la descomposición de la materia orgánica
presente en los líquidos residuales de origen cloacal.-
OXIGENO DISUELTO
Es necesario y fundamental, para la respiración de los microorganismos
aeróbicos, así como para cualquier otra forma de vida.-
La cantidad real de oxígeno y de los demás gases que pueden estar presente en
la solución viene regida por 1) La solubilidad del gas, 2)La presión parcial del
gas en la atmósfera 3) la temperatura, 4)La pureza del agua (salinidad, sólidos
suspendidos, etc.). -
Las velocidades de las reacciones bioquímicas que utilizan el oxígeno se
incrementan con el aumento de temperatura, los niveles de oxígeno disuelto
tienden a ser más críticos en los meses de verano.-

La presencia de oxígeno disuelto en el agua residual es deseable porque evita la
formación de olores desagradables.
SULFURO DE HIDROGENO
Se forma por la descomposición de materia orgánica por su contenido de azufre,
no se forma en presencia de abundante suministro de oxígeno se trata de un gas
incoloro, inflamable, con fuerte olor característico al huevo en descomposición.-
El ennegrecimiento del agua residual y del barro se debe generalmente a la
formación de sulfuro de hidrógeno que se combina con el hierro presente para
formar sulfuro ferroso (SFe )
METANO
El principal subproducto de la descomposición anaeróbica de la materia orgánica
del agua residual es el metano. Este es un hidrocarburo combustible, incoloro e
inodoro de gran valor combustible. Normalmente no se encuentra en grandes
cantidades.-
Debido a que el metano es sumamente combustible y peligroso por sus riesgos de
explosión, las bocas de registro y empalmes de colectores, donde pueda existir
el riesgo de acumulación de este gas es aconsejable proyectar un sistema de
ventilación y evacuación de gases adecuado.-
CARACTERISTICAS BIOLÓGICAS
DEFINIC ION Y APLICACION
Los aspectos biológicos que deberá conocer el ingeniero, incluyen los
microorganismos principales que se encuentran en las aguas superficiales y
residuales, así también aquellas que se encuentran presentes en el tratamiento
biológico, el de los organismos utilizados como indicadores de polución y su
importancia y finalmente de los métodos utilizados para valor el grado de
contaminación de las aguas residuales tratadas
MICROORGANISMOS
Los grupos principales de organismos que se encuentran en las aguas
superficiales y residuales se clasifican en protistas y animales.-
En los primeros se incluyen las bacterias, hongos, protozoos y algas. Como
animales se clasifican los vertebrados e invertebrados. Los virus que también se
encuentran en el agua residual, se clasifican según el sujeto infectado.
PROTISTAS
Son los más importantes, especialmente las bacterias, algas y protozoos.—

TRATAMIENTOS DE LIQUIDOS CLOACALES
Introducción
Los contaminantes del líquido cloacal son eliminados por medios físicos,
químicos y biológicos.-
La primera operación unitaria en plantas de tratamiento de aguas residuales es la
operación de desbaste.-
OPERACIONES FISICAS UNITARIAS
REJAS-GENERALIDADES
Los elementos separadores pueden ser barras paralelas, con aberturas de
diferentes tamaños de acuerdo a la dimensión de los sólidos a retener.-Tambien
se consideran como elementos de retención a los tamices formadas por placas
perforadas o mallas metálicas
Según la forma de extracción de sólidos pueden ser designados como de limpieza
manual o automática.-
Las rejas con separación entre barras de mas de 5 cm. Son normalmente llamadas
rejas gruesas (por el tamaño de sólido a retener) y de limpieza manual, se
instalan con un ángulo de 45 con respecto a la horizontal.
Se fabrican con barras de acero soldada a un marco que se coloca
transversalmente al canal.-
Las pérdidas de carga en las rejas de barra son función de la forma de los
barrotes y de la altura cinética entre las barras.-
Kirschemer propuso la siguiente ecuación para el estudio de la misma
Hl= B(w/b)*hv senA
Donde Hl= perdida de carga en metros
B= Factor de forma de los barrotes
W= Ancho máximo transversal de las barras en dirección de la
corriente en metros
b= Separación mínima entre barras, en metros
hv=Altura cinética del flujo que se aproxima a la reja en
metros
A=Angulo de la reja con respecto a la horizontal
Valores de B
Rectangular con bordes agudos = 2.42
Rectangular con cara redondeada en sentido de la corriente= 1.83

Circular = 1.79
Rectangular con caras aguas arriba y abajo redondeadas = 1.67
La determinación importante es la perdida de carga durante el funcionamiento
dependiendo esto del tamaño de los elementos retenidos, en función de las
aberturas en las rejas y el método y frecuencia de limpieza.-
En plantas de tratamiento de líquidos residuales importante se instalan en los
canales de llegada especialmente de las estaciones de bombeo, rejas gruesas de
limpieza manual seguidas a continuación aguas abajo por rejas finas (menor
separación entre barras) de limpieza automática.-
Estas ultimas están instaladas con una inclinación de 80º con respecto a la
horizontal, los sólidos retenidos son extraídos por un sistema de peines cuyos
extremos están curvados que se mueven en los espacios entre rejas, volcando
los elementos retenidos en una tolva de la cual pueden posteriormente ser
retirados y embolsados para su disposición.
Otra solución es que en la parte inferior de la tolva se instale un equipo
triturador que desmenuza los elementos retenidos y los envía de vuelta al
sistema, para ser retenidos en una etapa posterior (Sedimentación)

SEDIMENTACION
1°)CONCEPTOS GENERALES
Sedimentación es a separación de partículas suspendidas más pesadas que el
agua mediante la acción de la gravedad. Es una de las operaciones unitarias más
utilizadas en el tratamiento de aguas residuales.
Esta operación es utilizada para la separación de arena, y otros sedimentos de
tamaños menores a los flóculos químicos cuando se emplea la coagulación
química y para la concentración de sólidos en los espesadores de barros.
En la mayoría de los casos, el propósito fundamental es obtener un efluente
clarificado, pero a su vez es necesario obtener un barro con una concentración
de sólidos que pueda ser manejado y tratado con facilidad.-
En el proyecto de los sedimentadores deberá prestarse la atención necesaria
para obtener un efluente óptimo con una concentración de barros adecuado
Diámetro de las tipología Veloc de asentam. Tiempo para
Partículas descenso de 1m
0.1 mm Arena Fina 8 mm/seg 2 minutos
0.01mm Cieno o Barro 0.147 mm/seg 2 horas
0.001 Bacterias 0.00154 mm/seg 7,5 dias
0.0001 Partic. Arcilla 0.00000154 mm/seg 2 años
T a bla N ° 7
En la Tabla N°7 se puede observar los tiempos de sedimentación de las
partículas en función a su tamaño
En base a la concentración de sólidos y a la tendencia de una interacción entre
las partículas pueden efectuarse 4 clasificaciones generales de acuerdo a como
se depositan las mismas.-
Es frecuente de que se produzcan mas de un tipo de decantación
simultáneamente durante la sedimentación y también es posible que los 4 tipos
tengan lugar simultáneamente.-
El tipo 1, se refiere a la sedimentación de partículas discretas en una suspensión
de sólidos de baja concentración. Las partículas se depositan como entidades
individuales, no existiendo una interacción significativa con las partículas
próximas: Un ejemplo típico es una suspensión diluida de partículas de arena.
Este tipo se conoce como sedimentación libre.-

El tipo 2, se refiere a una suspensión bastante diluida de partículas, que se
agregan o floculan durante la sedimentación. Al agregarse, las partículas
aumentan de masa y se depositan más rápidamente.
El tipo 3 tiene lugar en suspensiones de concentración intermedia, en que las
fuerzas interparticulares son suficiente para retardar la sedimentación de las
partículas vecinas. Las partículas tienden a permanecer entre sí en posiciones
fijas y las masas de las mismas se deposita como una unidad. En la parte
superior del fango que sedimenta se forma una interfaz sólido-líquido bien
diferenciada. Se conoce este tipo como sedimentación zonal.-
El tipo 4 tiene lugar cuando las partículas alcanzan tal concentración que se
forma una estructura y solo puede producirse un nuevo asentamiento por
compresión de aquella.
La compresión ocurre por el peso de las partículas que continuamente se van
añadiendo a la estructura por sedimentación del líquido sobrenadante.
Este tipo se conoce como sedimentación por compresión y suele presentarse en
las capas inferiores de masas profundas de barro.-
1.1)Sedimentación tipo 1
La sedimentación de partículas discretas no floculantes puede analizarse
mediante las leyes clásicas formuladas Por Newton y Stokes. La ley de Newton
proporciona la velocidad final de una partícula al igualar el peso efectivo de la
partícula con al resistencia por fricción o fuerza de arrastre. El peso efectivo es
simplemente:
W= (ps-p)*g*V en donde:
Ps= densidad de la partícula
P= densidad del fluido
G= aceleración de la gravedad
V= Volumen de la partícula
La fuerza de arrastre por unidad de área depende de la velocidad de la partícula,
la densidad, la viscosidad del fluido y el diámetro de la partícula.-El coeficiente
de arrastre Cd=(sin dimensiones) viene definido por la ecuación
Fd
Cd = (1)
(p *v ^2) A
2
Fd = Fuerza de arrastre

v = Velocidad de la partícula
A= Sección transversal o Area proyectada de la partícula en dirección
normal a v.-
Igualando la fuerza de arrastre al peso efectivo de la partícula, en el caso de
partículas esféricas, se obtiene de la Ley de Newton:
4g(ps-p)d ^1/2 (2)
Vc= Velocidad final de la partícula
Vc= 3 Cd *p
d= Diámetro de la partícula
El coeficiente de arrastre adopta diversos valores según el régimen de corriente
que rodee la partícula sea laminar o turbulento.-
Para régimen laminar tendremos de acuerdo a la Ley de Stokes
Vc = g(ps-p)d2
(3)
18 u
La fuerza de arrastre será
Fd=3πu vd (4)
En el proyecto de los tanques de sedimentación, el procedimiento normal es
seleccionar una partícula con una velocidad final Vc, y diseñar el tanque de
modo que todas las partículas que posean una velocidad igual o mayor que Vc
quede retenidas.-
El caudal de agua sedimentada será:
Qs= A*Vc (5)
donde A es igual al área del tanque de sedimentación se determina por lo tanto
que:
Vc= Q/A = Velocidad asensional, en m3
/día por m2
lo que demuestra que la
velocidad ascensional o carga de superficie, que es la base normal de diseño, es
equivalente a la velocidad de sedimentación.-
La ecuación (2) indica igualmente que, para el tipo 1 de sedimentación, la
capacidad de producción de agua sedimentada, es independiente de la
profundidad.
En el caso de la sedimentación a caudal continuo, la longitud del tanque y el
tiempo que un volumen unitario de agua permanece en el mismo (tiempo de

detención) deberán ser tales que todas las partículas, con la velocidad del
proyecto Vc se depositen en el fondo del tanque, la velocidad de proyecto,
tiempo de detención se relacionan de la siguiente manera: Vc= Profundidad
Tiempo de detención
En la practica hay que incluir factores de proyecto con el fin de prever los
efectos debidos a la turbulencia producida en la entrada y salida del líquido en
el sedimentador, formación de cortocircuitos, almacenamiento de barros,
gradientes de velocidad debido al funcionamiento de equipos de eliminación de
barros.
En este caso solo veremos lo referente a la sedimentación ideal, que omite los
factores descriptos
Figura N°2.-
La sedimentación del tipo 1 es un tanque ideal tal como se muestra en la figura
2.Las partículas con una velocidad inferior a Vc, no se eliminaran en absoluto
durante el tiempo que se dispone para la sedimentación. Suponiendo que las
partículas de diferentes tamaños están distribuidas uniformemente por toda la
profundidad del sedimentado, en la entrada, mediante un análisis de la
trayectoria de las partículas en la figura 2 puede verse que las partículas con
una velocidad de sedimentación inferior a Vc se eliminaran en la siguiente
proporción
Xr= Vp/Vc

Donde Xr, es el porcentaje de las partículas con velocidad de sedimentación Vp
que son eliminadas.-
Para determinar la eficiencia en la eliminación de partículas en un tiempo de
sedimentación dado es necesario considerar toda la gama de velocidades de
sedimentación presentes en el sistema, pudiéndose obtener de dos maneras:
1) Mediante el uso de análisis granulométrico y ensayos con hidrómetros
combinados con la ecuación (3).
2) Mediante el uso de columna de sedimentación. Sea cual fuere el método, se
puede preparar una curva de distribución de frecuencias de la velocidad de
sedimentación a partir de los datos obtenidos tal como se muestra en la figura
(3)
Figura 3
Para un caudal de sedimentación dado en el que:
Q= Vc *A
Solo las partículas con velocidades mayores a Vc serán totalmente eliminadas.
Las partículas restantes se eliminaran en proporción de Vp/Vc.
La fracción total de partículas eliminadas esta dada por la ecuación 5
Fracción Eliminada= (1-Xc)+∫ o
x c
(Vp/Vc)*dx
Donde 1-Xc = Fracción de partículas con Velocidad Vp mayor que Vc
∫ o
x c
(Vp/Vc)*dx= Fracción de partículas eliminadas con Vp menor que Vc

1.2)Sedimentación tipo 2
Las partículas en soluciones relativamente diluidas, a veces no actúan como
partículas discretas sino que se agregarán durante la sedimentación.
Conforme se produce el proceso de floculación, la masa de las partículas
aumentará y se depositará más rápidamente.-
La cantidad, forma y proceso de floculación depende de las oportunidades de
contacto que tengan las partículas, lo que varía con la carga de superficie,
profundidad del tanque, gradientes de velocidad del sistema, concentración de las
partículas y diferentes tamaños de la misma. El efecto de estas variables solo es
posible determinarlas mediante un ensayo de sedimentación –
Para determinar las características de sedimentación de una suspensión de
partículas floculentas se puede utilizar una columna de sedimentación. Dicha
columna puede ser de cualquier diámetro, pero su altura deberá ser igual a la
profundidad del tanque de sedimentación que se trate.-
Se han obtenido buenos resultados con cañerías de 0.15 m.de diámetro por 3
metros de altura, los orificios de muestreo deberán colocarse cada 0.50cm. La
solución con la materia suspendida se introduce en la columna de tal modo que se
produzca una distribución uniforme de los tamaños de las partículas en total la
cañería.
Se tendrá también cuidado en mantener una temperatura uniforme a lo largo del
ensayo, a fin de eliminar las corrientes de convección. La sedimentación deberá
tener lugar en condiciones de reposo.
Figura 4
80%70%60%50%40%
t1 t2 t3 t4 t5
h5h4h3hh2h1
h4
h3
h2
h1
PROFUNDIDAD
TIEMPO
0.15 m
0.60 m
Orifio de
muestreo

A distintos intervalos de tiempo, se retirarán las muestras de los orificios y se
analizaran para conocer en número de sólidos suspendidos. Se calcula para cada
muestra la eliminación porcentual y el resultado se vuelca en un gráfico tiempo
- profundidad de la misma manera que las cotas en un plano topográfico.
Una vez dibujados los puntos, se trazan las curvas de igual eliminación
porcentual. En la figura 4 se muestra la columna de sedimentación y los
resultados de un ensayo de sedimentación.-
1.3)Sedimentación zonal y por compresión
En los sistemas que tienen elevadas concentraciones de sólidos suspendidos,
además de la sedimentación libre se suele producir la sedimentación zonal
(tipo3) y la sedimentación por compresión (tipo 4).
El fenómeno de sedimentación que ocurre cuando una suspensión concentrada,
inicialmente de concentración uniforme, se coloca en un cilindro graduado, se
esquematiza en la figura 5. -
Debido a las características hidráulicas del flujo alrededor de las partículas y de
las fuerzas interparticulares, aquellas se depositan en capa, manteniendo la
misma posición relativa entre ellas. Conforme esta zona va sedimentando se
produce un volumen de agua relativamente clara por encima de la región de
sedimentación zonal.
Las partículas que permanecen en esta región se depositan como partículas
floculadas o discretas.
Existe una interface bien diferenciada entre la región de sedimentación discreta y
la de sedimentación retardada (figura 5)
region de compresion tipo 4
region de agua clarificada
Region de sedimentación tipo 1
Region de sedimentación
retardada tipo 2
region de sedimentación
zonal tipo 2
PROFUNDIDAD
TIEMPO Cilindro

Figura 5
La velocidad de sedimentación en la zona de sedimentación retardada es función
de la concentración de sólidos y de las condiciones de los mismos.
A medida que prosigue la sedimentación, comienza a formarse en el fondo del
cilindro una capa de partículas comprimidas dentro de la región de compresión.
Las partículas en esta región forman aparentemente una estructura en la que
existe un contacto físico entre las mismas. Cuando se forma la capa de
compresión, las regiones que contienen concentraciones de sólidos cada vez
menores que las halladas en la región de compresión se van desplazando hacia la
parte superior del cilindro. La región de sedimentación zonal consiste, pues, en
un escalonamiento de la concentración de sólidos a partir de la hallada en la
región de sedimentación retardada hasta la que se encuentre en la zona de
sedimentación por compresión
Las fuerzas de interacción física entre las partículas que son especialmente
fuerte en la región de sedimentación por compresión, disminuyen
progresivamente con la altura. Dichas fuerzas pueden existir en alguna cuantía
en la región de sedimentación zonal.-
Los ensayos de sedimentación pueden ser necesarios para determinar las
caracteristísticas de la suspensión cuando importe conocer bien los aspectos de
la sedimentación zonal y por compresión.
En el proyecto la determinación de la carga de superficie se basará en tres
factores 1) el área necesaria para la libre sedimentación en la región de
sedimentación discreta; 2) El área necesaria en función de la velocidad de
sedimentación de la interfase entre las zonas de sedimentación discreta y zonal;
3) el promedio de extracción de barros de la región de compresión. Los
ensayos de sedimentación en columnas, ya descriptos anteriormente, pueden
utilizarse para determinar el área necesaria para la región de sedimentación
libre, sin embargo, la velocidad de sedimentación zonal es generalmente menor
que la anterior, de modo que la velocidad raramente es factor que controla el
proceso. Por otra parte, la capa de barro, o masa superior de fango
inmediatamente por debajo de la interfase actúa a manera de filtro que atrapa y
retiene partículas de sedimentación más lentas que, de otro modo,
permanecerían en la región de sedimentación discreta o que, en un tanque de
sedimentación, podrían ser arrastradas hacia arriba por el agua que asciende a

través de la masa de fango hacia los vertederos de superficie. El área requerida
para la sedimentación zonal se determina de la siguiente manera:
Una columna de altura H0 se llena con una suspensión de sólidos de
concentración uniforme C0 .
Al irse depositando la suspensión, la posición de la interfase conforme
transcurre el tiempo será la que indica la figura 6.La velocidad a la que la
interfase va descendiendo es igual a la pendiente de la curva respecto al tiempo
en cada punto. Según este procedimiento, el área crítica para el espesado viene
dada por
A= Q*tu /H0 (6)
A=área requerida para el espesado de los barros , en m2
Q= Caudal entrante en el tanque enm3
/seg
H0 =Altura inicial de la interfase en la columna, en metros
T0 =Tiempo para lograr la concentración deseada en los barros en seg.
Figura 6
La concentración crítica que controla la capacidad de manipulación de los barros
en un tanque con una altura H2 con una Concentración C2 . Se determina ese
punto prolongando las tangentes de las regiones de compresión y
sedimentación libre de la curva de descenso de la interfase hasta el punto de
ALTURADELAINTERFASE
TIEMPO
Compresión
Sedimentación
Retardada
Ho
H1
H2
Hu
T2 Tu
C2

intersección y bisecando el ángulo así formado como se muestra en la figura 6.
El tiempo Tu puede determinarse de la siguiente manera
1) Dibújese una línea horizontal en la profundidad Hu que corresponde a la
profundidad en la que todos los sólidos se encuentran en la concentración
deseada de barro de fondo Cu.
Por lo tanto Hu= Co*Ho/Cu
2)Trácese una tangente a la curva de sedimentación en el punto indicado C2 .
3)Dibújese una línea vertical desde el punto de intersección de estas dos líneas
al eje del tiempo para determinar Tu.-
2°) TANQUES DE SEDIMENTACIÓN PRIMARIA
Siempre que un líquido que contenga sólidos en suspensión se encuentre en
estado de relativo reposo, los sólidos de peso específico superior al del
líquido tienden a depositarse y los de menor a ascender.-
Esta premisa se utiliza en el diseño de los tanques de sedimentación para el
tratamiento de las aguas residuales. La finalidad del tratamiento de
sedimentación es eliminar sólidos fácilmente sedimentables y el material
flotante, y por tanto reducir la cantidad de sólidos suspendidos.-
Los tanques de sedimentación primaria pueden proporcionar el grado de
tratamiento principal de los desagues cloacales, o bien como en la mayoría de
los casos utilizarse como tratamiento preliminar a un tratamiento biológico
posterior.
Cuando se utiliza como único medio de tratamiento, estos tanques sirven como
eliminación de gran parte de la materia flotante y de los sólidos sedimentables,
estos últimos son capaces de formar depósitos de barros en los cuerpos
receptores.
Si se emplea como paso previo a un tratamiento biológico, su función es reducir
la carga orgánica en los pasos de tratamiento posterior.-
Los Tanques de la sedimentación primaria bien diseñado deben ser capaces de
retener entre un 60 a 65 % de los sólidos suspendidos y un 25 a 40% de la
DBO5 .-
2.1) Bases de Proyecto

Si todos los sólidos de un líquido residual fueran partículas discretas de
tamaño, densidad, peso especifico y forma relativamente uniforme, la eficiencia
en la eliminación de estos sólidos dependerá del área superficial del tanque y
del tiempo de retención; la profundidad del tanque no influirá, suponiendo que
las velocidades horizontales, se mantengan por debajo de la velocidad de
arrastre.-
Sin embargo los sólidos en la mayoría de las aguas residuales, no son de
carácter regular sino de naturaleza heterogénea.-
La floculación se ve favorecida por el movimiento turbulento del fluido en el
interior del tanque y prosigue a través de la adherencia entre sí de las partículas
finas, que a una velocidad de acuerdo a su concentración permite que las
mismas vayan aglutinándose durante la colisión entre sí.
Como regla general podemos decir que la formación de partículas mas pesadas
debido al aglutinamiento de los sólidos en suspensión se va haciendo más
completa a medida que transcurre el tiempo. Por lo tanto el tiempo de retención
deberá tenerse presente en el dimensionamiento de los tanques de sedimentación.
Normalmente los tanques de sedimentación primaria se dimensionan con tiempos
de permanencia de 90 a 150 minutos, para el caudal medio de desague cloacal.
2.2) Carga Superficial
Los tanques de sedimentación se diseñan actualmente en función de la carga
superficial para el caudal medio del líquido afluente a la planta expresada en
m3
/día*m2
de área horizontal. La elección de la carga de diseño depende de la
suspensión que halla de eliminarse, normalmente la carga no debe exceder de los
24m m3
/ m2
*día.-
El efecto de la carga de superficie y tiempo de detención en la eliminación de
los sólidos suspendidos varía según el tipo de desague, proporción de sólidos
sedimentables, concentración de sólidos, etc. Debe preverse que las cargas de
superficie deben ser lo suficientemente bajas para asegurar un rendimiento
satisfactorio para los caudales de punta que pueden variar desde 3 veces el
caudal medio en las grandes plantas y en 1,5 en las plantas pequeñas.
Una vez determinada el área del tanque, el tiempo de detención vendrá dado por
la profundidad del tanque de sedimentación, de acuerdo a lo que se indica en la
Tabla 8

Ti e mp os d e D et e nc i ón P ara d i ve rs a s C ar ga s de S u per f ic ie s y P r of u nd i d a de s
C a r g a s u p e r f i c i a l
m 3 / m 2 d i a
P r o f u n d i d a d 2 , 1 m P r o f u n d i d a d 2 , 4 m P r o f u n d i d a d 3 , 0 m P r o f u n d i d a d 3 , 6 m
16 3,2 3,6 4,5 5,4
24 2,1 2,4 3,0 3,6
32 1,6 1,8 2,25 2,7
40 1,25 1,4 1,8 2,2
Tabla 8
Las Cargas superficiales que se utilizan actualmente dan como resultado
tiempos de detención de 2 a 2,5 horas para caudal medio de proyecto, como estos
se basan en previsiones futuras los tiempos de detención reales durante la
primera etapa son mayores
2.3) Cargas Sobre Vertederos
Las Normas Internacionales están fijando que la carga sobre vertederos no debe
exceder los 124m3/dia por metro lineal en plantas con caudales hasta 3800 m3
/
día o menores, para caudales mayores las cargas de vertedero no excederán los
186 m3
/ día por metro línea.-
2.4) Tipo, tamaño y forma de los Tanques
Casi todas las plantas de tratamiento, utilizan tanques de sedimentación con
dispositivos mecánicos de recolección de barros y diseño normalizado
rectangulares o circulares, la elección del tipo de tanque dependerá del espacio
disponible, de las disposiciones y reglamentaciones de los organismos de
control, las condiciones del terreno, de la experiencia y juicio del proyectista, y
de la estimación de los costos.-
Deberá proyectarse siempre dos tanques con el objeto de que el sistema este
siempre en funcionamiento, mientras que uno de ellos este fuera de servicio por
reparación o mantenimiento.
En las plantas de gran tamaño el número de tanques vendar dado
fundamentalmente por las limitaciones de tamaño.
La longitud máxima de los tanques rectangulares es de 90 metros.
Cuando el ancho de los tanques rectangulares equipados con equipo mecánicos
de limpieza, supere los 6 metros, se puede utilizar equipos individuales provistos

de varios tramos para limpieza de barros de fondo, permitiendo estos aumentar el
ancho a 24 metros.-
Tanques rectangulares
La figura 7 se muestra un tanque rectangular. El equipo para extracción de barros
de este tipo de sedimentadores se compone de un par de cadenas transportadoras
sin fin. Sujetos a las cadenas y a intervalos de 3 mts. Aproximadamente, se
colocan tablones de madera, o rascadores, de 0,15 a 0,20m de profundidad que se
extienden por toda la anchura del tanque o tramo.
Son frecuentes las velocidades de 0.6 a1.2 m/min., en los transportadores
lineales. Los sólidos depositados en el fondo de los tanques son arrastrados hacia
una tolva de acumulación de barros.-
Los sedimentadores del tipo rectangular pueden limpiarse mediante un mecanismo
tipo puente que se desplaza por encima y por debajo del tanque por rieles que se
apoyan en las paredes laterales. Del puente se suspenden una o más varillas
rascadoras de fondo que son elevadas en la vuelta para no arrastrar barros en el
desplazamiento de regreso.-
El empleo de tanques múltiples rectangulares exige menos espacios que si fueran
del tipo circular, por lo tanto este criterio se utiliza cuando el costo del terreno
para la implantación de la planta es elevado.
Los canales de entrada deben situarse transversalmente a los tanques, en forma
similar los canales colectores del efluente, siendo también conveniente ubicar los
equipos de bombeo de barros cerca de la zona de la tolva colectora del mismo.
En las plantas de tratamiento de importancia que cuentan con múltiples tanques
rectangulares se puede construir una cañería y galería de maniobra a lo largo del
extremo afluente, con el objeto de instalar en ella las bombas de extracción de
barros, y alojar otras instalaciones de la planta.-
Las espumas y grasas flotantes suelen recogerse en el extremo de salida de los
tanques por medio de una placa inclinada flotantes en el líquido, que van
arrastrando los elementos presentes en la superficie del sedimentador hacia un
canal colector de residuos de superficie.-
En las instalaciones pequeñas, el sistema de recolección más común consiste en
una cañería horizontal con una abertura en la parte superior, a la cual se la
puede hacer girar mediante una manivela o palanca. Excepto en el momento que
se desee retirar los flotantes, la abertura superior esta por encima del nivel

EQUIPO MECANICO
TRANSMISIÓN DE
MOVIMIENTO AL
SISTEMA BARREDOR
DE FONDO Y SUPERFICIE
TANQUE DE SEDIMENTACION PRIMARIA RECTANGULAR
VALVULA MANIOBRA
EXTRACCION DE BARROS
NIVEL DE AGUA EN SEDIMENTADOR
CAÑERIA CON ABERTURA
SUPERIOR PARA EXTRACCION
DE ELEMENTOS FLOTANTES
CON CANALETA DE DESAGUE
PALANACA
DE MANIOBRA
CANALETAS DE SALIDA
CON VERTEDEROA AJUSTABLES
BARREDORES DE FONDO
BARREDORES DE FONDO
TOLVA ACUMULACION DE BARROS
PROFUNDIDAD MEDIA
CAÑERIA DE EXTRACCION DE BARROS
AFLUENTE EFLUENTE
LONGITUD DEL TANQUE
normal de agua en el sedimentador. Cuando se requiera hacer una extracción, se
hace girar la tubería para que la abertura superior quede sumergida permitiendo
el ingreso de todos los elementos flotantes en el tanque.-
Tanques Circulares
El diseño de los tanques circulares esta normalizado, generalmente el ingreso de
liquido es por el centro del deposito, el agua penetra en el tanque de
sedimentación con el fin de distribuir el caudal en forma uniforme a todas las
direcciones. El mecanismo de extracción de barros gira lentamente y puede
tener de dos a cuatro brazos barredores de fondo. Estos brazos en la parte
superior llevan barredores superficiales que envían los elementos retenidos en la
superficie a una canaleta de desague.- La figura N°8 muestra un sedimentador
circular, el fondo del tanque tiene una pendiente del 8% formando un cono
invertido donde los barros son conducidos posteriormente a una tolva ubicada en
el centro del tanque donde son extraidos normalmente por equipos de bombeo.-
Figura 7
Se acostumbra a disponer de tanques de sedimentación en grupos de a dos o
cuatro, el caudal de ingreso se divide en cámaras de control.-
Cantidad de Barro: El volumen de barro producido en los tanques de
Sedimentación primaria deben conocerse o estimarse de modo que éstos
Junto con las instalaciones de tratamiento y eliminación de barros, puedan
proyectarse correctamente. El Volumen de barros producidos dependerá:

VERTEDERODESALIDA
CAÑERIAEFLUENTE
ALTURALIQUIDO
BARREDORSUPERFICIALNIVELMÁXIMODEAGUA
BORDESUPERIORDETANQUE
SOPORTESDEBARREDORDESUPERFICIE
DEFLECTORDEL
CAUDALDEENTRADA
CORONADEDISTRIBUCION
CONPERFORACIONESDESALIDA
PLACAGIRATORIA
TRANSMISIÓN
SOPORTES
BARANDADEPROTECCION
PUENTEDEACCESO
CANALETARECOLECTORA
DEESPUMAYFLOTANTES
CAMARACOLECTORA
DEFLOTANTES
TOLVA RECOLECCIÓN
DE BARROSSEDIMENTADOS
CAÑERIAPARAEXTRACCION
DEBARROS
CAÑERIAEXTRACCIÓN
DEFLOTANTES
PILARCENTRALY
CAÑERIADEENTRADA
CAÑERIA CONDUCE
AFLUENTEAL
SEDIMENTADOR
SEDIMENTADORESPRIMARIOSCIRCULARES
1)Características del agua residual.-
2)Tiempo de permanencia
3)Estado de los sólidos sedimentados y su peso específico.-
4)Período de tiempo entre extracciones de barro.-
Los barros se eliminaran bombeándolo, por lo menos una vez por turno de
trabajo, y con mayor frecuencia en tiempo cálido, a fin de que se deteriore el
efluente. En plantas de importancia el bombeo de los barros se automatiza
Figura 8
DESARENADORES
El proceso de desarenado es separar las arenas, término este que engloba a las
arenas propiamente dicha, gravas, cenizas, y cualquier otra materia cuyo peso
específico origine una velocidad de sedimentación superiores a los sólidos
orgánicos del agua residual.

La arena incluye también, cascaras de huevo, pedazos de huesos, granos de café,
y grandes partículas orgánicas, tales como residuos de comidas
Los desarenadores deben proteger los equipos mecánicos móviles de la abrasión
y desgastes anormales. Deben situarse en la planta de tratamiento, allí donde la
eliminación de la arena puede facilitar el funcionamiento de las otras unidades.-
Se deberá estudiar el factor económico cuando se deba ubicar los desarenadores
antes de los equipos de bombeo, ya que estas obras hay que realizarlas a
profundidades apreciables, debiéndose analizar en consecuencia los costos
mantenimiento más continuo de los equipos de bombeo, el costo inicial de las
obras y el coste de energía adicional para extracción de arenas.-
De acuerdo al caudal de la planta y a la producción de arenas se determinará la
instalación de extractores mecánicos de las mismas.-
Tipo de Desarenadores
En las plantas de tratamiento donde la producción de arena es importante se
selecciona como tipo de desarenador los de flujo horizontal, con control de
velocidad de escurrimiento constante a lo largo del canal.-
Desarenadores de Flujo Horizontal
Estos desarenadores se diseñan para mantener una velocidad próxima a los 0,30
m/seg. Ya que tal velocidad arrastra la mayoría de las partículas orgánicas a
través del tanque y tiende a suspender de nuevo las que se hallan depositado,
pero permite que la arena, que es más pesada sedimente.-
Para mantener la velocidad constante en el extremo de salida del desarenador se
coloca un elemento de control como ser vertederos del tipo Sutro o Proporcional
(ver figura 9)
Tales vertederos mantienen la velocidad constante en un canal rectangular
cuando varía el tirante líquido, pero debemos recordar que deben tener descarga
libre lo que determina una perdida hidráulica importante.-
El diseño de los desarenadores de flujo horizontal deberá ser tal, que en las
circunstancias más adversas la partícula más ligera de arena alcance el fondo del
canal antes de su extremo de salida.
Normalmente los desarenadores se proyectan para eliminar todas las partículas de
arena que pasen el tamiz de malla 65 (diámetro 0.21mm), aunque muchos
desarenadores hallan sido diseñados para retener partículas de arena retenidas en
el tamiz 100(diámetro 0.15mm). -

Es conveniente proyectar velocidades de escurrimiento en el desarenador de 1.1
m /min. , para retener material de malla 65, y de 0,75 m/min. para retener
material de malla 100.
Cuando el peso específico de la arena es menor de 2,65 se deberá pensar en el
uso de velocidades de escurrimiento menores.-
La longitud del canal estará determinada por la profundidad necesaria, de
acuerdo a la velocidad de sedimentación y a la sección de control, y al área de
la sección transversal.
Para el diseño se utiliza como criterio general que la longitud del desarenador
debe estar entre 20 a 25 veces la altura maxima alcanza por el líquido en el
canal.-
Deberá preverse también una longitud adicional por efectos de la turbulencia en
la entrada y salida del sistema, esta normalmente se estima en un 50% de la
longitud teórica.
La acumulación de arenas en los digestores es perjudicial para la operación de la
planta, esta debe detenerse mientras se vacían los mismos, la operación es
difícil y desagradable. ¨Por lo tanto si en Lay Out de la Planta figuran
tratamientos de barro por digestores se debe prever la eliminación de arenas.-
Cantidad de Arena: La Cantidad de arena varía de una localidad a otra,
primordialmente de acuerdo al tipo de red, características de la zona de desague,
estado de la red, uso de trituradores domésticos, playas arenosas, etc.-
De acuerdo a datos de diversas plantas la cantidad de arena puede variar de un
mínimo de 2 litros/1000m3
de agua tratada, hasta 150litros/1000m3
tratados.-
Eliminación de la arena
Posiblemente el método más corriente sea la aplicación de la arena como relleno,
previamente esta deberá ser lavada antes de su aplicación.-
Lavado
Normalmente la arena recogida de los desarenadores de flujo horizontal, contiene
un cierto porcentaje de materia orgánica. La arena sin lavar puede contener
hasta un 50% de materia orgánica. Existen diversos tipos de lavaderos de arena,
él más eficiente consiste en una criba que mediante una corriente de agua que
circula primero por arriba y luego por debajo del lecho de arena, produce la
eliminación de la materia orgánica.

Su rendimiento es excelente, pero su uso supone una operación adicional
en la planta
Figura 9
Caudal del vertedero Sutro o Proporcional:
El caudal esta dado por la siguiente formula
Q=(l/s)= 13.6* b*y en donde
b= constante del vertedero = x*y^ 1 / 2
dados los valores de x , y en dcm.
Si consideramos x , y en metros y Q en m3/seg. El caudal que pasa atraves del
vertedero Qv será:
Qv =4,2 *b *y (1)
Se deberá determinar en función del caudal máximo el tirante líquido Ymax en
el canal rectangular de ancho B , debiendo ser la velocidad de escurrimiento
constante V = 0.28 m/seg.
Luego se procede a determinar la constante de vertedero “b”, y con la formula
(1) se determinan los valores “ x ” e “y ” que iran conformando el contorno del
vertedero proporcional.-
Ejemplo
Determinaremos la configuración de un vertedero proporcional.-
h= altura maxima
a
cloacal 25 mm
Para liquido
CRESTA REAL
CRESTA DE PROYECTO
Y
X
VERTEDERO SUTRO
L

Datos
caudal maximo Qmax= 0.25 m3/seg.
Caudal mínimo Qmin= 0.034 m3/seg
Ancho del canal desarenador= B=1.2 m
Velocidad de escurrimiento constante = Ve= 0.28 m/seg
Velocidad= Q caudal en m3/seg / Area de Canal en m2.= B*y max
Determinamos el tirante maximo en el canal
Ymax= Q/B*Ve= 0.25 m3/seg/(1.2m*0.28m/seg)= 0.74 m
Ymax= 0.74 m
Qv= 4.2 *b *y de donde
b =Qv/(4.2*ymax)=
b= 0.25 m3/seg/(4.2*0.74 m) = 0.08= x * y^0 . 5
Qv= 4.2 * 0.08 * y =
Qv= 0.388 * y
Construimos una tabla con los diferentes valores de Q, x, y ,v,etc.
y (metros) x =0,08/ y^0,5 (metros) Q=0,338*y (m3/s) A=1,2*y (m2) Ve=Q/1,2*y (m/s)
0,740 0,093 0,250 0,888 0,28
0,7 0,096 0,237 0,840 0,28
0,65 0,099 0,220 0,780 0,28
0,6 0,103 0,203 0,720 0,28
0,55 0,108 0,186 0,660 0,28
0,5 0,113 0,169 0,600 0,28
0,45 0,119 0,152 0,540 0,28
0,4 0,126 0,135 0,480 0,28
0,35 0,135 0,118 0,420 0,28
0,3 0,146 0,101 0,360 0,28
0,25 0,160 0,085 0,300 0,28
0,2 0,179 0,068 0,240 0,28
0,100 0,253 0,034 0,120 0,28
ESTACIONES DE BOMBEO
1 ELECCION DE BOMBAS PARA AGUAS RESIDUALES
1.1Determinación del caudal de proyecto
La cantidad y variación del caudal afluente a una estación de bombeo de líquido
cloacal debe conocerse con precisión con el fín de determinar en forma adecuada
la capacidad de los equipos de bombeo y otros componentes que integran la
misma .-
Se deberá analizar la diferencia entre los caudales iniciales y futuros, con el fin
de que e n la toma de decisiones sobre:

1) Instalación de equipos con la capacidad de bombeo actual y futuro
2) Instalación de equipos de bombeo con velocidades variables, o prever espacios
para la instalación de nuevos equipos en función del aumento del caudal
afluente.
1.2 Consideraciones Generales en la elección de los equipos de Bombeo
En estaciones de bombeo que atienden pequeñas áreas de aporte se establece
como norma la instalación de 2 equipos de bombeo cada uno con el 100% de
caudal máximo, trabajando en forma alternada .
En zonas en el cual se preven crecimientos de importancia se debe preveer en el
proyecto espacio para la instalación en el fúturo de nuevos equipos .( uno o dos
equipos de bombeo ).
1.3 Análisis del sistema
El análisis del sistema para una estación de bombeo de líquido cloacal se lleva a
cabo con el fín de elegir los equipos de bombeo mas adecuados, en función de la
altura de elevación y de las curvas caracteristicas de las bombas disponibles-
La altura de elevación del sistema representa la altura total de carga, con el cual
los equipos de bombeo deberán funcionar en cualquier condición de caudal.
Esta compuesta por la altura estática mas las perdidas de carga en la cañería y
accesorios.-
Las perdidas de carga se pueden determinar en función de la formula de Hazen y
Williams, las perdidas de cargas singulares, como la de los accesorios se
calculan con facilidad como fracciones de altura dinámica mediante la ecuación
H=K v2
/2g
Los valores de K se determinan en los manuales de hidráulica clásica
1.4 Estaciones de Bombeo
En la Ingeniería Sanitaria se pueden presentar diversas tipologias de estaciones
de bombeo como ser:
1.Aguas residuales domesticas
2.Sistema Pluvial
3.Residuos Industriales
4.Desagues cloacales y Pluviales combinados
5.Barros producidos en plantas de Tratamiento
6.Efluentes tratados.

A parte de las instalaciones de bombeo necesarias en las plantas de tratamiento
de líquidos cloacales, los factores y condiciones principales que implican la
utilización de estaciones de bombeo son:
1.La cuenca de una parte del área de proyecto es demasiado baja para un
escurrimiento por gravedad.-
2. Los costos para la instalación de las cañerías de desague se incrementan en
forma excesiva al llegar a una cota de excavación, ya sea por las condiciones
inapropiadas del terreno o la presencia de agua freática.-
El funcionamiento normal de las estaciones de bombeo es totalmente automático.
Las estaciones de bombeo pequeñas no requieren una presencia continua de
personal, pues basta con una asistencia diaria para corroborar el funcionamiento,
lubricación de equipos y retirar los materiales retenidos en las rejas o canastos
de limpieza manual.-
En las estaciones más importante, especialmente las que cuentan con grupos
electrógenos auxiliares, está atendidas por muy poco personal. En la mayoría se
cuenta con dos operarios por turno.-
1.4.1 Tipo de Estaciones de Bombeo
Las estaciones de bombeo se han clasificado de diversas maneras, siendo la
clasificación que indicamos a continuación la que más se aproxima a la realidad
en cuanto a la posterior operación y mantenimiento
CLASE Intervalo de capacidad en m3/hora
Grandes de 230 a 1000 m3/h
medianas de 160 a 230 m3/h
Pequeñas de 40 a 160 m3/h
Monoblock de 20 a 36 m3/h
Un ejemplo tipo de una estación de bombeo convencional se muestra en la figura
10. El liquido cloacal ingresa a la cámara de aspiración pasando primero por un
sistema de reja de limpieza manual. Bombas y motor se ubican en la cámara seca.
Las perdidas en juntas, etc. se colecta a través de una canaleta y se bombea al
pozo de aspiración.-

En la parte superior se encuentra la sala de comando y tableros sobre el piso se
deben dejar previstos aberturas para el retiro de motores o bombas para su
reparación, lo cual implica la instalación de un aparejo mecánico para el
movimiento de estos equipos.-
CORTE LONGITUDINAL DE UNA ESTACIÓN DE BOMBEO
figura 10

Sutro

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