Tg4757[1]

Universidad Nueva Esparta
Facultad de Ingeniería.
Escuela de Ingeniería Civil.
Caracas-Venezuela
Trabajo de Grado I

Diseño de una “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales” para la
urbanización “Mis Cariños”, Chaguaramas, estado Guárico, para ser vertidas
en cauces naturales.

Tutor:

“Proyecto de Trabajo de Grado” presentado por:

Ing. José Aranguren
Zasha Cisneros O.
C.I: 2.145.205

C.I.:

19.692.454.

Daniela Penso R.

C.I.V: 7641

C.I.:

19.434.480

Julio, 2012

Diseño de una "Planta de Tratamiento de Aguas Residuales" para la urbanización "Mis Cariños", Chaguaramas,
Estado Guárico, para ser vertidas en cauces naturales. por Cisneros, Zasha ; Penso, Daniela se encuentra bajo una
Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 3.0 Unported.

Agradecimientos

Agradecemos a nuestros padres ya que sin ellos este sueño de ser futuras
profesionales no se haría realidad, gracias por el apoyo incondicional que nos han
dado a lo largo de nuestras vidas y que continuarán en el camino que nos queda por
recorrer, gracias por habernos siempre apoyado, porque sin ustedes no seriamos
las personas de bien que aspiramos seguir siendo, por supuesto para continuar sus
pasos, porque son nuestro ejemplo a seguir, desde el momento que nacimos hasta
ahora que estamos cerrando un ciclo y que sin ustedes y sin su confianza no
hubiese sido posible.

Agradecemos de manera especial y sincera a nuestra Profesora y Directora
de Escuela la Ing. Gladys Hernández, por ser nuestra guía durante la realización de
este proyecto, sin ella hubiera sido difícil saber con exactitud los parámetros para la
ejecución de un “Trabajo de Grado”, gracias por transmitirnos sus experiencias
profesionales y de vida, fue una gran ayuda para saber que no estamos solos, que
la vamos a tener a usted como otro ejemplo de vida.

Agradecemos a nuestro tutor y profesor Ing. José Aranguren por su
importante aporte y participación activa en el desarrollo de este “Trabajo de Grado”,
no cabe duda que su participación ha enriquecido tanto con sus conocimientos y el
material adecuado la presente tesis, le damos las gracias por dedicarnos parte de
su invalorable tiempo en guiarnos y enseñarnos con entrega, todas y cada una de
las preparaciones sobre el tema.
Zasha Andrea Cisneros Odremán
Daniela Alejandra Penso Riera.

ii

Dedicatoria
Ya en el agradecimiento exprese mi gran alegría por este gran paso que estoy a
punto de terminar y sin más largas que dar les dedico este logro a mis padres Ivelice
Odremán de Cisneros Y Eddie Cisneros, sin ustedes no hubiera llegado hasta acá, con su
apoyo diario he tenido la fuerza para seguir adelante a pesar de los obstáculos que pudieron
estar en este camino pero llegue, de todo corazón ustedes saben que son mi ejemplo a seguir,
mi guía y que siempre van a estar conmigo en mis alegrías, triunfos, derrotas, y todos los
aspectos de mi vida que por supuesto ya lo han estado.
Te dedico y te doy las gracias a ti má! por darme la vida y por ser constante
conmigo, por estar pendiente de los detalles de la vida, por ser mi amiga incondicional, por
pelear conmigo también ya que de esa forma me doy cuenta que no puedo vivir sin ti, tu estas
entregando este proyecto conmigo, y que el día de mi acto de grado tu también te estás
graduando como ingeniera, porque estuviste conmigo día a día llevándome a la universidad,
haciendo esas comidas especiales para mis amigos cuando era la hora de estudiar o de
rumbear, sin esos detalles tuyos mi vida seria más de los mismo le doy gracias a dios por
tenerte conmigo te amo mamá.
También te dedico esta tesis a ti pá!, tú también has sido parte fundamental en este
momento de mi vida, ya que te has convertido en mi profesor, en mi redactor profesional y
quien más que tu se conoce esta tesis de pies a cabeza aunque no me lo digas y siempre me
preguntabas ¿hija y cómo va la tesis? Y simplemente te decía ¡bien pá!, sin mucho que
hablar pero después te enviaba un correo ¡pá me ayudas con la redacción de la tesis!, lo que
más me gusta es que he aprendido demasiado de ti tu eres mi ejemplo de responsabilidad, de
profesionalismo, a lo mejor mi mamá lee esto y se pone celosa pero a los dos los amo
muchísimo así no se los diga mucho, gracias por estar conmigo desde el comienzo y ser mi
compañero de materias cuando estaba sola y no tenía mi idea de que me estaban enseñando
fuiste tú quien acaró todas mis dudas y las seguirás aclarando a mí y a mi hermano Aarón, y
gracias por dejarte regañar por mi y por mi mama sin decir ni pio solo reírte, siempre con tu
alegría y a veces amargura te amo papá.
A los dos los adoro, amo, admiro, respeto y les dedico este logro mi tesis y por
supuesto mi título que falta poquito.

Zasha Andrea Cisneros Odremán

iii

Le dedico esta tesis a mi papá Felix Penso, por ser un gran padre. Te doy gracias
por cuidarme, apoyarme y estar siempre a mi lado, gracias a ti soy una mejor persona y
puedo tener un futuro prometedor. Siempre has estado para mí, enseñándome lo bueno y
malo de la vida, el trabajo duro y el amor que le tenemos que tener a las cosas. Siempre vas
a ser mi modelo a seguir en cualquier aspecto de la vida porque eres el mejor padre que
Dios me pudo dar y es por eso que siempre hare mi mayor esfuerzo para que estés orgulloso
de mi. Lo más difícil para mí es poner en pocas palabras el amor y la admiración que te
tengo papá. TE AMO.

A mi mamá y mejor amiga Elke Riera, gracias por darme la vida y cuidarme tan
duro, sin ti no podría estar aquí en estos momentos. Te doy las gracias por aconsejarme,
escucharme, consentirme y siempre darme ánimos de seguir adelante aunque el camino fuera
difícil, espero seguir tus pasos y convertirme en una gran mujer como tú. Eres la mejor
madre y te amo!

También le dedico mi tesis a mi hermana Gabriela Penso, por siempre ayudarme y
cuidarme como una madre, hermana y amiga. Gracias por estar siempre para mí y darme
esa confianza que siempre admire de ti, eres la mejor hermana que se pueda pedir y gracias
por permitirme ser tía de unos angelitos tan bellos que han iluminado mi vida y que espero
que algún día estén orgullosa de su tía. Te quiero y siempre estaré para ti.

A mis abuelos Laurel Riera y Rafael Penso, que siempre los tengo presente conmigo
y que sé que ellos guían y cuidan mis pasos en cada momento de mi vida.

Daniela Alejandra Penso Riera

iv

Universidad Nueva Esparta
Escuela de Ingeniería Civil

Autores: Cisneros O. Zasha A; Penso R. Daniela A.
Tutor: Ing. Aranguren, José.
Año: 2012

Diseño de una “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales” para la urbanización
“Mis Cariños”, Chaguaramas, estado Guárico, para ser vertidas en cauces
naturales.

RESUMEN

Dentro de un proyecto, es característico establecer los parámetros que
forman parte este, el presente diseño se funda para una planta de tratamiento de
aguas residuales que va a ser utilizada dentro de la urbanización “Mis Cariños”,
ubicada en Chaguaramas Estado Guárico, con 4 módulos de 1064 casas de 150 m²,
viviendas de interés social, con 1500 lts/día de dotación,

según la Gaceta

Venezolana No. 4103 Extraordinaria publicado el 2 de junio de 1989, donde se
especifica la dotación de agua para edificaciones destinadas a viviendas
unifamiliares, en el caso de este diseño, el gasto diario calculado es de 1.584.000
lts/día. Tomando en cuenta que es un valor muy alto de servicio, se utilizaron tres
(3) módulos de tratamiento, para que cumpla con el caudal de diseño. Esta
investigación y diseño cuenta con todos los componentes que establecen las
normativas venezolanas y prescritas en el decreto No.883 de la Gaceta Oficial
No.5.021 Extraordinario publicado el 11 de octubre de 1995. Para la elaboración y
cálculo de una planta de tratamiento de aguas residuales. De esta manera se
fortalecen los conocimientos que intervienen dentro del diseño y cuales medidas
limitan la investigación.

v

En el diseño de la planta de tratamiento se tomaron en cuenta algunos
valores

que son

característicos

su

funcionamiento,

entre ellos

el

valor

correspondiente al de la demanda “Biológica de Oxígeno”, es un dato fundamental
dentro de las aguas que se van a recolectar. Es el que dará la información
adecuada para saber la cantidad de bacterias que entran y salen de la planta. Existe
un valor determinado que indica que el agua puede ser utilizada, bien sea de
manera secundaria como para riego de áreas verdes, o que puede llegar a ser
vertida en cauces naturales.
La planta cuenta con un conjunto de componentes que juntos integran su
funcionamiento apropiado, estos son: El “Reactor Biológico” acoplado con tuberías
sopladoras de aire, el “Sedimentador” que cuenta con una tolva conectada con una
tubería o Bomba Neumo-eyectora tipo Air-Lift, encargada de la recirculación del
agua. La “Cámara de Cloración” y el “Lecho de Secado”, estos son los componentes
principales para el funcionamiento apropiado de la planta.

También es importante destacar que el uso de una planta de tratamiento, se
incorpora como un factor ambiental muy importante. El simple hecho de reutilizar las
aguas y posteriormente darle el trato adecuado, impiden la contaminación del agua
con desechos orgánicos que a la larga producen una contaminación ambiental
significativa.

vi

Nueva Esparta Universirty
School of Civil Engineering

Authors: O. Cisneros Zasha A; Penso R. Daniela A.
Tutor: Mr. Aranguren, Joseph.
Year: 2012

Design of a "Plant Wastewater Treatment" in the urbanization "Mis Cariños",
Chaguaramas, Guarico state, to be discharged into natural waterways.

Abstract
Within a design project, is characteristic to set the parameters that are a part
of this, this design is provided for a wastewater treatment plant, that

will be

used within the neighborhood “Mis Cariños”, located in Chaguaramas, Guarico
state; the development consists of 1056 residential houses of social interest divided
into 4 main modules, each house has 150 m² of property land and 55 m 2
of construction, it also includes an endowment of 1,584,000 liters per day, according
to the Extraordinary Venezuelan Gazette No. 4044. Taking into consideration that it
is a very high value of service, three (3) treatment plants were used to ensure the
proper compliance with the quantity of daily water consumed. This design
and research complies with all the components that are established and identified in
the Venezuelan Decree No.883 of the extraordinary Official Gazette No.5.021 for the
development and calculation of a plant, as in this way it strengthens the knowledge
of both physical and chemicals, like all the known factors involved in the design, that
in some way limits the investigation.

vii

In designing the treatment plant, certain characteristic values were
considered for its functioning, among them, the value corresponding to the
“Biological Oxygen Demand” is a critical chemical data within the waters that will be
collected, since this will give the information necessary to find the amount of bacteria
entering and leaving the plant, therefore giving an specific value, which indicates
whether the water can be used secondarily as to irrigate green areas, or that can
be discharged into natural waterways.

The plant has

a

set of

components

that

together ensure its proper

functioning, these are: "Biological Reactor" coupled with oxygen blow pipes, the
"Settling" which has a hopper connected to a pipe or ejector pump type Pneumo-Air Lift, responsible for the recirculation of water and activate mud, the "Chamber
of Chlorination" and "Dry bed", these are the main components that ensure the
proper functioning of the plant.

It is also important to note that the use of a treatment plant, is incorporated as
a very important environmental factor, as the simple fact of recycling the water and
then give them the appropriate treatment, prevent water pollution from organic
waste that eventually produce a significant environmental contamination or illness for
residents.

viii

Índice

Agradecimientos
Dedicatoria
Resumen
Abstract
Introducción
CAPÍTULO I: El Problema de Investigación
1.1-. Formulación del Problema de Investigación

2

1.2-. Planteamiento del Problema

2

1.3-. Justificación de la Investigación

3

1.4-. Objetivos de la Investigación

4

1.5-. Delimitaciones

5

CAPÍTULO II: El Marco Teórico
2.1-. Antecedentes

7

2.2-. Bases Teóricas

11

2.2.1-. El Agua

11

2.2.1.1-. Composición del Agua

13

2.2.1.2-. Propiedades Físicas del Agua

13

2.2.1.3-. Características de las Aguas Residuales

16

2.2.2-. Demanda Biológica de Oxígeno

18

2.2.3-. Sistema de Tratamiento Seleccionado

19

2.2.4-. Diagrama de Flujo

20

2.2.5-. Descripción del Proceso de Tratamiento

21

2.2.5.1-. Sistema de Desbaste

23

2.2.5.2-. Reactor Biológico

24

2.2.5.3-. Sedimentador Secundario

27

2.2.5.4-. Cámara de Desinfección

29

2.2.5.5-. Lecho de Secado

30

2.2.6-. Decreto N°883

31

2.2.6.1-. Parámetros Físico-Químicos

32

ix

2.2.6.2-. Parámetros Biológicos

34

2.2.7-. Gaceta Oficial de la Republica de Venezuela N° 4.103 Extraordinaria

35

2.2.8-. Urbanización

36

2.2.9-. Posibles Problemas

40

2.2.9.1-. Las Inherentes al Sistema Biológico

40

2.2.9.1.1-. Abultamiento de Lodos

40

2.2.9.1.2-. Alzamiento de lodo

42

2.2.9.1.3-. Aparición de Espuma en los Tanques de Aireación y
Sedimentación

43

2.2.9.2-. Las Inherentes al Sistema Biológico

43

2.2.10-. Variable de Operación

44

2.2 .10.1-. Tratamiento biológico

44

2.2.11-. Indicaciones para el Operador

48

2.2.11.1-. Equipos de Aireación

48

2.2.11.2-. Reactor Biológico

49

2.2.11.3-. Sedimentador

50

2.2.11.4-. Clorador

50

2.2.11.5-. Lecho de Secado

51

2.2.12-. Procedimientos de Parada

51

2.2.12.1-. Parada Programada

51

2.2.12.2-. Parada de Emergencia

52

2.2.12.2.1-. En la Energía Eléctrica.

52

2.2.12.2.2-. En los Equipos

52

2.2.13-. Seguridad

53

2.2.13.1-. Riesgos Mecánicos

53

2.2.13.2-. Riesgos Eléctricos

53

2.2.12.3-. Riesgos a Contraer Enfermedades

54

2.3-. Cuadro de Variables

55

2.4-. Terminología Básica

55

CAPÍTULO III: Marco Metodológico
3.1-. Diseño de la Investigación

60

3.2-. Nivel de Investigación

61

x

3.3-. Población y Muestra

61

3.4-. Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos

62

CAPÍTULO IV: Planta de Tratamiento para Aguas Residuales
4.1-. Cálculo del Caudal

64

4.2-. Cálculo de la Planta de Tratamiento

65

4.2.1-. Cálculo Reactor Biológico

66

4.2.2-. Cálculo Sedimentador

81

4.2.3-. Cálculo Cámara de Cloración

85

4.2.4-. Cálculo Lecho de Secado

86

4.3-. Memoria Descriptiva

88

4.4-. Diagrama de Flujo para Manejo de Programa

91

4.5-. Cálculos Arrojados por el Programa

94

4.6-. Planos de la Planta de Tratamiento

99

CAPÍTULO V: Conclusiones y Recomendaciones
5.1-. Conclusiones

109

5.2-. Recomendaciones

111

BIBLIOGRAFÍA

xi

Índice de Imágenes

Figura#1: Ciclo Hidrológico

12

Figura#2: Aguas Negras y Grises

17

Figura#3: Incubadora de aire o baño de agua

18

Figura#4: diagrama de flujo de la planta de tratamiento

21

Figura#5: diseño de planta de tratamiento (prototipo).

22

Figura#6: Tanquilla de Desbaste.

23

Figura#7: reactor biológico.

25

Figura#8: Reactor biológico

26

Figura#9: Reactor biológico, sopladores vista sin agua recolectada.

26

Figura#10: Sedimentador

27

Figura#11: Sedimentador (tolva) vista planta y frente.

28

Figura#12: Tolva

28

Figura#13: Clorador

29

Figura#14: Cámara de cloración vista planta.

30

Figura#15: Lecho de secado.

31

Figura#16: vista satelital de la ubicación del terreno.

37

Figura#17: Estacionamiento y Planta Diseñados para cada Vivienda.

38

Figura#18: Distribución de los Módulos a Construir.

39

Figura#19: Ubicación de la Planta de Tratamiento

40

Figura#20: volumen del tanque.

69

Figura#21: dimensiones de los sedimentadores.

82

Figura#22: profundidad del lecho de secado.

87

Figura#23: Comienzo de Programa.

94

Figura#24: Datos para Reactor Biológico.

94

Figura#25: Dimensiones del Reactor

95

Figura#26: Selección del Soplador

95

Figura#27: Datos para Sedimentador

96

Figura#28: Dimensiones Sedimentador

96

Figura#29: Calculo Vertedero

97

xii

Figura#30: Calculo Cámara de Cloración

97

Figura#31: Calculo Lecho de Secado

98

xiii

Introducción

En Venezuela el uso de plantas de tratamiento para aguas residuales no es
muy conocido, debido a que no se ha establecido un proceso y/o política educativa
dirigida a la sociedad para su beneficio, dentro de todo ello. Es importante destacar
que la prioridad de la planta, es difundir una cultura ambiental orientada a evitar la
contaminación del agua en su disposición final, al ser estas aguas vertidas en los
ríos, mares, lagos y en fin en efluentes naturales, lográndose de esta manera crear
una matriz de opinión generalizada y compartida de salud ambiental.

En el caso del uso de las plantas de tratamiento para aguas residuales,
adicional al importante hecho de ir sustituyendo el uso de sépticos y sumideros, su
aplicación facilita la economía a largo plazo y al realizar dicha inversión los cambios
ambientales van a ser notorios.

Dentro del diseño de la planta de tratamiento para viviendas unifamiliares,
adicionalmente al objetivo ya expuesto de evitar la contaminación de los efluentes
naturales, se presenta el considerar como un factor alternativo de este diseño, el
tomar en cuenta un punto muy específico de estas aguas tratadas, como lo es su
reutilización.

A este recurso natural renovable, en este proceso de tratamiento y
adecuación para su disposición y empleo posterior, se le impone todo un sistema
científico para modificar las características físico-químicas, biológicas. De esta
manera debidamente integrada con los criterios establecidos en la normativa
vigente, promover para esta planta toda la serie de procedimientos específicos que
permitan su construcción adecuada para el objetivo funcional que se persigue y los

xiv

cuales serán desarrollados y explicados detalladamente dentro del contexto del
presente trabajo de grado.

Una planta de tratamiento es en el sentido que se propone en este diseño,
una estructura construida para tratar el agua residual antes de ser descargada al
medio ambiente y/o también, para la reutilización debido a que los seres vivos no
solo lo utilizan para vivir, sino que es esencial para el desarrollo industrial, agrícola
de alimentos y lograr metas para un desarrollo económico sostenible de los pueblos
del mundo.

Finalmente y a los efectos del presente aparte del trabajo, en forma detallada
y en los capítulos siguientes se presenta el fundamento teórico del diseño, así
como también todo el desarrollo dimensional que permita la construcción, pruebas y
puesta en servicio de una planta de tratamiento de aguas residuales. Que cumpla
con los objetivos de “Salud Ambiental” y/ o reutilización de esta agua tratadas para
procesos agrícolas y agroindustriales relacionados con el cultivo y procesamiento de
alimentos.

xv

ICAPÍTULO:

Problema de Investigación.

1.1)

Formulación del Problema

¿Cómo se puede implementar un sistema de tratamiento de aguas
residuales en la urbanización “mis cariños”, Chaguaramas, Estado Guárico, que
cumpla con los aspectos de recolección, tratamiento y disposición final, establecidos
en la normativa sanitaria y ambiental vigente; y que sea como complemento,
accesible económicamente a la sociedad?

1.2)

Planteamiento del Problema

En todo el planeta, el agua es un elemento de fundamental para todo ser
vivo, pero también de fácil contaminación, es por esto que su cuidado es nuestra
responsabilidad. Una urbanización puede producir grandes cantidades de aguas
residuales, lo cual traería como consecuencia no solo la contaminación de las aguas
si no también enfermedades para los seres humanos. Es por esto, que se han
creado diferentes tipos de plantas de tratamiento paras las aguas residuales o
industriales de forma compacta, para que los usuarios se vean atraídos a ellas y
aporten una ayuda tanto al planeta como a la sociedad, y así comenzar una nueva
educación sobre la importancia de mantener nuestras fuentes naturales de aguas,
limpias.

Las plantas o sistemas de tratamiento son un excelente mecanismo para el
procesamiento de aguas residuales, por su practicidad en cuanto a su construcción,
utilización de poco espacio y sencillez de operación y mantenimiento.

El agua es uno de los recursos indispensables, para la sobrevivencia tanto
de la humanidad, como de la fauna y la flora, es por esto que se propone en el
trabajo de grado, el diseñar una planta de tratamiento de aguas residuales para una
2

urbanización, con la finalidad de disminuir el impacto ambiental de contaminación
que se tiene hoy en día en el país, con la disposición final inadecuada de estas
aguas. La elaboración de este sistema tiene diversos aspectos que se deben tomar
en cuenta en su diseño: primero el estudio de las normas que rigen la materia y que
se deben cumplir en su realización, luego se debe enfocar en la teoría y como
funciona cada uno de los componentes que integran la planta y por último los
cálculos para hallar el dimensionamiento adecuado a los espacios existentes
disponibles que tendrá el sistema.

Esta planta de tratamiento aportará nuevas iniciativas para la elaboración de
sistemas y procesos ecológicos para las urbanizaciones, que ayuden a mejorar y
cuidar nuestro ambiente y educar a la sociedad hacia el alcance de nuevas
alternativas ecológicas que se pueden utilizar y estar a disposición de todos.

1.3)

Justificación del Problema

Este diseño traerá dos tipos de beneficios, primero es que las aguas en su
disposición final puedan ser vertidas en ríos, mares, lagos dependiendo de su
ubicación y con un grado de contaminación disminuido. También que puedan ser
reutilizadas en actividades que no requieran el manejo de aguas potables
estrictamente, como es el caso del riego en áreas verdes, limpieza de zonas
recreativas como canchas de distintos usos, dentro de la urbanización.

Al modificarse las características físicas – químicas naturales de los ríos, lagos y
mares por los desechos humanos, se ocasionan daños a los ecosistemas, así como
también efectos contaminantes directos e indirectos sobre los organismos vivos y la
salud del hombre.

3

La planta de tratamiento de aguas residuales ayudará a resolver un
problema de cultura ambientalista que se presenta en el país. El de no tener una
iniciativa para evitar la contaminación de aguas y dar a la sociedad una educación
ambiental, al enseñarles que existen alternativas ecológicas que pueden
implementar en sus hogares todos los días. Esto tiene como objetivo final y
primordial la salud pública, de las personas que están en contacto con las aguas no
tratadas, que evidentemente contendrán bacterias y virus retenidas en ellas, se
verán en riesgo de contraer enfermedades en algunos casos mortales.

1.4)

Objetivos

1.4.1) Objetivo General:
Diseñar una planta de tratamiento de aguas residuales para la urbanización
“Mis Cariños”, Chaguaramas, Estado Guárico, donde el agua en su disposición final
será vertida en cauces naturales.

1.4.2) Objetivos Específicos:


Determinar los procesos de aireación, sedimentación y

purificación del sistema de tratamiento residual de acuerdo

a la

calidad mínima exigida para las aguas vertidas en cursos naturales.


Determinar la Demanda Biológica de Oxigeno (DBO) del agua

al comienzo y la culminación del procedimiento del sistema.


Establecer el modo de empleo del oxigeno en el sistema de

tratamiento.


Calcular las dimensiones de los tanques de la planta de

tratamiento de aguas residuales domésticas.


Establecer normativas y modo de trabajo de los operadores

para el manejo de la planta de tratamiento de aguas residuales.

4



Indicar las operaciones de mantenimiento preventivo que necesita la

planta de Tratamiento durante todo su funcionamiento.

1.5)

Delimitación

Según Arias (1999), “La delimitación del problema significa indicar con
precisión en la interrogante formulada: el espacio, el tiempo o periodo que será
considerado en la investigación, y la población involucrada (si fuere el caso)”

1.5.1) Delimitación Temática
El diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales, está enmarcado
en la investigación de un diseño que cumpla con los requisitos necesarios para el
tratamiento de aguas servidas domésticas.

1.5.2) Delimitación Geográfica
El proyecto, utilizado como base para el diseño de la planta, se ha previsto
en la Urbanización “Mis Cariños”, ubicado en Chaguaramas. Estado Guárico.

1.5.3) Delimitación Temporal
Este proyecto fue realizado durante un período de 10 meses, comenzando
en Agosto 2011, culminando en mayo 2012

5

2.1) Antecedentes

Hoy en día las aguas residuales son un tema de importancia a nivel mundial,
y su tratamiento es prioridad en muchos países para evitar la contaminación de los
cauces

naturales.

Por

estas

razones,

existen

una

gran

diversidad

de

investigaciones, tesis, talleres, cursos, entre otros, para aplicar nuevas técnicas y
soluciones a la contaminación y el deterioro de cuerpos de aguas receptoras.

En Venezuela se puede notar con facilidad la necesidad de nuevos
mecanismos para el tratamiento de aguas residuales, no solo los ríos están en su
mayoría contaminados, sino que estos al llegar al mar tienen como consecuencia la
contaminación de esta fuente de agua y las playas aledañas a ellas.

Verónica la Corte, 04 de agosto del 2000, Universidad Católica Andrés Bello,
Tesis de Grado, “Manual para la Selección de Plantas Compactas para el
Tratamiento de Aguas Servidas en Desarrollos Urbanos”.

“Es importante determinar el nivel de tratamiento, el cual vendrá
fundamentalmente definido por la normativa según el tipo de medio a utilizar para su
descarga del efluente y por las exigencias del cliente, ya que puede surgir la
necesidad de reutilización del agua residual tratada. Uno de los factores más
importante en el diseño y desarrollo de la planta de tratamiento es su costo, tanto de
diseño, construcción, entre otros como también la de operación y mantenimiento.”

Dentro del presente trabajo de grado a realizar, el aporte ofrecido por el
referido “Manual para la Selección de Plantas Compactas para el Tratamiento de
Aguas Servidas en Desarrollos Urbanos”, fue el de implementar nuevas técnicas

7

para el desarrollo de una planta de tratamiento. De esta manera se irán elaborando
y organizando esquemas de cada uno de los puntos que se deben tener en cuenta
durante su ejecución, diagnósticos y pruebas de una planta de tratamiento para
viviendas unifamiliares. También establece el manual el efecto que causa el uso de
triturados de basura, en los hogares y cómo cambian las características del agua,
ayudando de esta manera a tener un nuevo punto de investigación dentro del
presente “Trabajo de Grado”.

Ing. Fernando Nuñez (2006) Curso de Diseño y Cálculo de una Planta de
Tratamiento de Aguas Servidas Domésticas de una Urbanización, CaracasVenezuela, Colegio de Ingenieros de Venezuela.

“Para la depuración de las aguas servidas domésticas y de las aguas
residuales industriales, se han desarrollado en el mundo, muchos procesos de
depuración dentro de sistemas ampliamente conocidos, en relación con sus
características fisco-químicas y biológicas, gastos y exigencias del grado de
depuración a cumplir.”

Este curso fue realizado en Caracas-Venezuela, aporto importantes aspectos
a la investigación, es una guía para que los ingenieros puedan proyectar, construir,
mantener y evaluar plantas de tratamiento específicamente para aguas residuales
domésticas. En este curso se dan las características, los tratamientos y los modelos
de plantas que se pueden encontrar en el mercado, también menciona la Gaceta
Oficial No.4.103 para el tratamiento requerido y del sistema para el tratamiento de
las aguas residuales de origen doméstico e industrial.

8

Ing. José Aranguren, caracas 12 de octubre 2009, Proyecto de Planta de
Tratamiento de Aguas Residuales, Conjunto Residencial Villas del Rey, Oripoto,
Municipio El Hatillo, Estado Miranda.

“El presente proyecto corresponde al diseño del sistema de tratamiento de
aguas residuales domésticas, como solución de la disposición y saneamiento de las
aguas residuales domésticas que son generadas por el

conjunto residencial

ubicado en Villas del Rey, Oripoto.”

El proyecto ya mencionado, y dentro del diseño de plantas de tratamiento
para aguas residuales, aportó gran información para el

presente “Trabajo de

Grado”, en aspectos como el cálculo y algunas definiciones básicas de cada
propiedad de los componentes del sistema funcional dentro de una planta de
tratamiento.

Algunos de ellos son: Sistema de Desbaste, Reactor Biológico,

Sedimentador Secundario, Cámara de Desinfección y Lecho de Secado.

Artículo de prensa, ENMANUEL SUBERZA 11 de julio 2011 Carlos Slim
“Invierte en Obras para el Tratamiento de Aguas Negras”.

“En Venezuela no se ha empleado el funcionamiento de una planta de
tratamiento tanto a nivel urbano como industrial, comercial, etc. La prioridad de este
diseño es fomentar su uso para que ocasione un impacto ambiental favorable, se
han realizado noticias relevantes de que en otros países como México ya están
invirtiendo gran cantidad de dinero para recuperar el funcionamiento potable del
agua, se realizará una planta de tratamiento que trabajara química y biológicamente
en la recopilación de aguas residuales. En cuanto al impacto ecológico, con este
proyecto, 60 por ciento de las aguas del Valle de México podrán ser saneadas,

9

generará su propia energía eléctrica y aprovechará la extracción del metano de los
lodos”.

El implementar un sistema de diseño para la desinfección de las aguas a ser
vertidas o reutilizadas de una planta de tratamiento para viviendas unifamiliares,
sería un aporte en nuestro país. Cambiaría y reorientaría la educación ambiental de
Venezuela y llegaríamos a ser un país dedicado o en progreso al transcurso y
protección ecológica de su salud ambiental. Sin embargo, para un país donde sus
recursos energéticos relacionados con la producción de energía eléctrica, no
estarían en el ámbito del aprovechamiento de el principio de la biomasa, este aporte
sería un aspecto a considerar, o bien en casos muy específicos, o en el futuro a
largo plazo de la producción de energía eléctrica.

Universidad Católica Andrés Bello, Tesis de Grado; Vladimir Arana Ysa,
Diciembre 2009 .Diseño de Planta de Tratamiento de Aguas Negras.

“El poco aprovechamiento que realizan los efluentes de una planta de
tratamiento, es una consideración importante para la disminución de costos y la
preservación del agua. Las plantas de tratamiento de aguas residuales ofrecen una
posibilidad, aspecto que usualmente es usado cuando hay muy poca disposición de
agua”

Dentro del diseño de plantas de tratamiento de aguas residuales, es
fundamental considerar el aporte se brinda la utilización del agua proveniente de
plantas de tratamiento. Le proporciona de manera cualitativa y cuantitativa a esa
comunidad, el uso de estas aguas para procesos relacionados con el riego de áreas
verdes y otras aplicaciones relacionadas con el principio de protección al ambiente.

10

2.2) Bases Teóricas
2.2.1) El Agua

“El agua es el compuesto químico que nos es más familiar, el más
abundante y el de mayor significación para nuestra vida. Su excepcional importancia
desde el punto de vista químico, reside en que la casi totalidad de los procesos
químicos que ocurren en la naturaleza, no sólo en los organismos vivos, animales y
vegetales, sino en la superficie. No organizada de la tierra, así como los que se
llevan a cabo en los laboratorios y en la industria, tienen lugar entre substancias
disueltas en agua, esto es, en disolución acuosa.

El agua aunque no se considera alimento, su ingestión no genera calorías,
es indispensable para la vida, pues aunque no se ingiera alimento alguno, un
humano puede sobrevivir varias semanas, pero muere a los 5-10 días si es privado
de agua. Las necesidades humanas de agua son de 2 a 5 litros diarios, entre la
ingerida como tal y la incorporada en los alimentos.” (Cita: Manuel Gil Rodríguez;
2006; depuración de aguas residuales: modelización de lodos activos.)

El agua de la tierra está siempre en un constante movimiento donde se
recicla y purifica, este procedimiento es llamado ciclo de agua o también conocido
como el ciclo hidrológico. Se dice que hay la misma cantidad de agua en la tierra
ahora que cuando la tierra comenzó.

El ciclo incluye diferentes fases que son la precipitación, la evaporación, la
condensación y la transpiración. Este proceso hace que el agua este cambiando del
estado líquido, al sólido y al vapor, esto sucede a causa del calor que produce el sol
y la gravedad que ejerce la tierra.

11

Todos estos procesos que realiza el agua hacen que se distribuya de
diferentes formas en el planeta y a pesar del enorme volumen de agua que existe en
el planeta, solo el 3% es agua dulce. Esta distribución se conforma de la siguiente
manera Océanos y mares (97%), Casquetes polares y glaciares (2%), Aguas
subterráneas (0,75%), y Ríos y lagos (0,25%).

Por estas razones podemos decir que el agua dulce que se encuentra en el
planeta es limitada y se tiene que conservar para evitar problemas futuros de
escases, gracias a ella podemos beber, producir alimentos y tener un uso
recreativo.

Figura#1: Ciclo Hidrológico
(Fuente: http://geogeneral-unesr-bna.blogspot.com/)

12

2.2.1.1) Composición del Agua

El agua es una sustancia química formada por dos átomos de hidrógeno y uno de
oxígeno, y su composición química es la siguiente:



Bicarbonato (HCO3 ) 295,3 (mg/l)



Sulfato (SO4 2 ) 43,0 (mg/l)



Cloruro (Cl ) 39,7 (mg/l)



Calcio (Ca 2+) 86,6 (mg/l)



Magnesio (Mg 2+) 23,3 (mg/l)



Sodio (Na +) 20,7 (mg/l)

2.2.1.2) Propiedades Físicas del Agua

“El agua pura es un líquido inodoro, insípido, transparente y prácticamente
incoloro, pues sólo en grandes espesores presenta un tono débilmente azulverdoso. La densidad del agua aumenta anormalmente al elevar la temperatura de
0° a 4°C (exactamente 3,98°C), en que alcanza su valor máximo de 1 g/ml. Por
encima o por debajo de esta temperatura, el agua se dilata y la intensidad
disminuye.” (Cita: Manuel Gil Rodríguez; 2006; depuración de aguas residuales:
modelización de lodos activos.)
Las propiedades físicas del agua se presentan en el siguiente cuadro:
P. Moléculas

18,015

P. Congelación

0,0 °C

P. Ebullición

100,0 °C

Temp. Critica

374 °C

13

Pres. Critica

218,4 atm

Cal. de Formación

-68,3 kcal

Cal. Fusión

79,7 cal/g

Cal. Vapor a 20 °C

585,5 cal/g

Cal. Vapor a 100 °C

539,5 cal/g

Calor Especifico

1,0 cal/g

Tabla#1: Propiedades físicas del agua
(Fuente:http://www.atl.org.mx/index.php?option=com_content&view=article&id=293:fisica&catid=72:cie
ncias-naturales&Itemid=480)

Las anomalías del comportamiento de la densidad del agua varían según la
temperatura en que está expuesta y la asociación entre moléculas de agua permite
los elevados puntos de fusión y de ebullición en el agua.
Temp. °C

Densidad

Hielo 0

0,917

Agua 0

0,99987

1

0,99993

3

0,99999

3,98

1,00000

6

0,99999

10

0,99973

15

0,99913

20

0,99823

100

0,95838

Tabla#2: variación de la densidad del agua con diferentes temperaturas.
(Fuente: http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/denh2o.pdf)

14

Las aguas servidas domésticas contienen diferentes características físicas-químicas
y biológicas presentes en ella:



Físicas:

-

Color del agua.

-

Olor del agua.

-

Conductividad.

-

Específica.

-

Turbiedad.

-

Sólidos: estos pueden dividirse en dos sólidos suspendidos o no filtrables y
los sólidos disueltos o filtrantes.

-

Temperatura: Medida del calor o energía térmica de las partículas en una
sustancia.


-

PH: Potencia de Hidrogeno.

Químicas:
Materia Orgánica: contiene compuestos orgánicos tales como carbono,
hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre.

-

Materia Inorgánica: se encuentran los cloruros, sulfatos, nutriente, metales
pesados, gases, residuos toxico, aceites y grasas.

-

Biológicas: cuando hay presencia de micro-organismos patógenos como los
paratifoidea, Amibiasis, Hepatitis, Cholera, Leptospirosis, entre otros.

Es fundamental que el Ingeniero, químico, biólogo conozca bien las
características de los diferentes microorganismos por su importancia en el
procedimiento de purificación. Estos microorganismos son:

15



Bacterias



Hongos



Algas Protozoos



Rotífero



Crustáceos



Virus

2.2.1.3) Características de las Aguas Residuales

A las aguas residuales también conocidas como aguas servidas, fecales o
cloacales; son aquellas que provienen del sistema de abastecimiento de agua de
una población, que fueron alteradas por diversas actividades y usos.

También “Las aguas residuales se puede definir, considerando las fuentes
de su generación, como la combinación de los desperdicios líquidos y los
desperdicios acarreados por aguas que se remueven de residencias, instituciones y
establecimientos comerciales e industriales junto con agua superficial, subterránea o
de tormenta que pueda estar presente.” (Metcalf and Eddy, 1991) “.

Las aguas residuales domesticas están constituidas por un elevado
porcentaje de agua (cerca del 99%) y un pequeño porcentaje de sólidos
suspendidos (aproximadamente 0,1%). Aunque el porcentaje de los sólidos es
pequeño es uno de los mayores problemas que se pueden presentar durante el
tratamiento de las aguas.

16

Mapa Conceptual #1: Agua Residual Domestica.
(Fuente: http://www.mailxmail.com/curso-agua-calidad-contaminacion-2-2/aguas-residuales)

Figura#2: Aguas Negras y Grises
(Fuente: http://demaindeco.blogspot.com/2011/05/como-resolver-el-problema-de-las-aguas.html)

17

2.2.2) Demanda Biológica de Oxigeno

Según el Ing. Fernando Nuñez, la Demanda Biológica de Oxigeno (DBO) es
un parámetro indispensable para determinar la calidad del agua que se está
utilizando o se desea verter en algún cauce natural. El DBO es una prueba para
determinar la cantidad de materia susceptible a ser oxidada por microorganismos
presentes en el agua.

El proceso para determinar el DBO varía según la temperatura, para obtener la
Demanda Biológica de Oxigeno se lleva una muestra del efluente al laboratorio para
un procedimiento experimental que durante cinco días se mantendrá la muestra con
un aproximado de 20 °C, es por esto que se indica como

en la normativa. Este

se puede realizar al comienzo y final de la planta de tratamiento de aguas
residuales, para verificar que el sistema este trabajando en perfectas condiciones y
esté cumpliendo con las normativas. Los aparatos que se utilizan en el laboratorio
son:

 Botellas de incubación para la DBO, de 250 a 300 ml de capacidad.
 Incubadora de aire o baño de agua, controlada termostáticamente a 20 ± 1ºC
(no se puede tener ninguna fuente luminosa)

18

Figura#3: incubadora de aire o baño de agua
(Fuente: http://spanish.alibaba.com/product-ifm/laboratory-bacterogical-incubator-106942580.html)

Las

normativas y reglamento de cada país, se fijan valores de DBO

máximos que pueda contener el afluente para poder ser vertida a los cauces
naturales. Estos valores también varían según el uso que se le dio al efluente, por
ejemplo puede ser industrial, comercial, domestico, entre otros. En Venezuela para
que un efluente de origen doméstico pueda ser vertido tiene que tener el

a 60

mg/l. (Gaceta Venezolana No. 4103 Extraordinaria publicado el 2 de junio de 1989)

El diseño del sistema de tratamiento se basó en las características de aguas
residuales

domésticas

establecidas

en

la Gaceta Venezolana

No.

4103

Extraordinaria publicado el 2 de junio de 1989 donde indica que para el caso que
ocupa este sistema la Demanda Biológica de Oxigeno es de 220 mg/l.

2.2.3) Sistema de Tratamiento Seleccionado

Tras reuniones con el Ing. José Aranguren, la eficiencia de la separación de
la materia en las aguas tiene diferentes procesos y tratamientos. El sistema de
tratamiento seleccionado para el presente diseño de planta de tratamiento, fue la del
tipo “Lodos Activos” en la modalidad de “Aeración Extendida”.

Las plantas de tratamiento que utilizan el método de “Lodos Activos”
permiten una reducción del

y un 96% de los sólidos suspendidos en el agua,

al igual que una reducción considerable de los nitratos y nitritos en el agua. Este
sistema permite que el afluente cumpla con la normativa ambiental y también la
facilidad en su mantenimiento.

19

Este diseño de planta de tratamiento para aguas residuales, se regirá bajo los
siguientes parámetros:

PARAMETROS
Tipo de Tratamiento
Caudal de Diseño
V reactor

EFLUENTE

NORMA

Lodos Activados en Aireación Extendida
1584

/d

4,69

% de Material Volátil (e)

0,8

F/M

0,124

DBO

220 mg/l

60 mg/l

Tabla#3: Parámetros del cálculo de la planta.
(Fuente: propia datos arrojados en cálculo de la planta de tratamiento.)

2.2.4) Diagrama de Flujo

En la “Figura #4” se muestra el diagrama de flujo correspondiente al sistema
de la “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales” de tipo “Lodos Activos” en su
modalidad de “Aireación Extendida” y está diseñada para un caudal medio de 1.584
/d.
Según los diagramas de flujo del Ing. Fernando Nuñez, el presente diseño se
divide por tanquilla de desbaste, reactor biológico, sedimentador, cámara de
desinfección y lecho de secado. Se podrá observar la dirección de las aguas
servidas y recirculación de los lodos activos.

20

Figura#4: Diagrama de Flujo de la Planta de Tratamiento
(Fuente: Propia, autoCad)

2.2.5) Descripción del Proceso de Tratamiento

Tras varias reuniones con el Ing. José Aranguren, este manifestó que las
aguas servidas del Sector las Chaguaramas de la urbanización Mis Cariños, Edo.
Guárico, llegarán hasta una rejilla de desbaste con la finalidad de que todos los
objetos de gran tamaño o que no sean biodegradables, sean retenidos y luego
eliminados como desechos sólidos, esto tiene como finalidad el evitar futuros
problemas o daños en el sistema.

Luego de pasar por la rejilla de desbaste, esta agua va directo al Reactor
Biológico en donde se aplicara aire por el fondo del tanque, mediante unidades de
aireación o sopladores, después que el efluente cumple con el tiempo de retención
determinado se conducirá a la siguiente etapa que es el Sedimentador. En esta fase
21

los lodos van a sedimentar al fondo de la tolva y ser bombeado de nuevo al reactor
biológico mediante una Bomba Neumo Eyectora AirLift y el agua clarificada que
queda en la superficie. Se enviará directo a la Cámara de Cloración, donde se va a
suministrar una dilución de cloro o dióxido de cloro residual para lograr una
desinfección del 95% aproximadamente y así cumplir con la normativa ambiental.

El lodo activo que se encuentra en el Reactor Biológico y cuando la materia
orgánica se encuentre envejecida, será purgado para el lecho de secado para
disponer de él como residuo sólido o abono.

Figura#5: diseño de planta de tratamiento (prototipo).

A continuación se describirá cada uno de las unidades que conforman la
planta de tratamiento para aguas residuales:

2.2.5.1) Sistema de Desbaste

El sistema de Desbaste consiste en unas rejillas paralelas para retener todo
aquel material sólido de un tamaño considerable, que son arrastrados por las aguas

22

residuales y que pueden causar problemas en el sistema. Estos objetos pueden ser
madera, plástico, latas, desperdicios domésticos, entre otros.

El diseño de la rejilla fue realizado por el Ing. José Aranguren, donde están
inclinadas a 60° con respecto al fondo y están compuestas por pletinas separas
cada 30mm. Estas pletinas están colocadas contra la corriente y tendrán la
suficiente fuerza para soportar los objetos que se queden entre ellas y a su vez
mantener sus distancias sin deformaciones.

Las rejillas están diseñadas para que las personas de mantenimiento de la
planta de tratamiento, puedan hacer una limpieza manual sencilla y de forma
cómoda. Luego de su limpieza los residuos que se retiraron se dejaran reposar por
un tiempo determinado por su condición de secado y luego llevados al lugar de
disposición final.

Figura#6: Tanquilla de Desbaste.

23

2.2.5.2) Reactor Biológico

Para el Ing. Fernando Nuñez, nos informo que las etapa consiste en inyectar
aire por la parte inferior de los tanques mediantes sopladores, esto con el fin de
garantizar la mezcla entre el líquido y los lodos activos ya formados por el proceso y
que comience la oxidación. Se debe tener una concentración de oxígeno disuelto de
2,0 mg/l dentro del proceso en el Reactor Biológico.
Esta fase garantizará una reducción del 95% aproximadamente de la carga
orgánica en el agua y niveles de DBO inferiores a los limites máximo establecidos
por el Decreto 883 para su descarga en cauces naturales.

24

Figura#7: Reactor Biológico.

Figura#8: Reactor Biológico
Fuente: Propia Planta de Tratamiento para Aguas Residuales Cooperativa Los Castores

25

Figura#9: Reactor Biológico, sopladores vista sin agua recolectada.

2.2.5.3) Sedimentador Secundario

“La base del proceso de depuración de aguas residuales, tratamiento
secundario, consiste en que una comunidad de microorganismos en el Reactor
Biológico, asentados en flóculos, partículas que constituyen los lodos activos,
asimilan aeróbicamente la materia orgánica del influente, produciendo nuevos
microorganismos, compuestos inorgánicos y agotando la materia orgánica de las
aguas. Los lodos activos se separan por sedimentación, retornando al reactor
biológico su mayor parte, a fin de mantener alta la concentración de lodos en el
Reactor Biológico.” (Cita: Manuel Gil Rodríguez; 2006; depuración de aguas
residuales: modelización de lodos activos.)

Como se indicó en párrafo previo, llega una mezcla entre el agua y los lodos
generados en el “Reactor Biológico” y se realizará la separación física entre los

26

lodos y el agua clarificada. Después el agua pasará a la “Cámara de Desinfección” y
los lodos serán recirculados al “Reactor Biológico” o si hay un exceso de lodos se
pasará al “Lecho de Secado”. Toda esta recirculación de los lodos activos se dará
mediante una Bomba Neumo-eyectora tipo Air-Lift.

Figura#10: Sedimentador

Figura#11: Sedimentador (tolva) vista planta y frente.

27

Figura#12: Tolva

2.2.5.4) Cámara de Desinfección (o Cloración)

El agua residual, luego de haber pasado por las diferentes etapas para su
limpieza, llega a su última fase, que consiste en la aplicación de un desinfectante
para obtener un agua limpia exenta de bacterias y gérmenes patógenos, conforme
al Decreto 883 de la Gaceta Oficial No.5.021 Extraordinario publicado el 11 de
octubre de 1995.

“Un tiempo de contacto de 20 a 30 min (es deseable que sea de 1 a 2 h), con
una dosis de cloro o de bióxido de cloro residual de 0,05 a 0,2 mg/l compactado en
pastillas de baja peligrosidad. El tiempo de contacto y el cloro residual deben
ajustarse según el contenido de nitrógeno en agua, la naturaleza del esterilizante
utilizado y la aplicación eventual de una pre cloración” (Degremont, 1973, p.563)

Las características de las pastillas de baja peligrosidad se describen como
un producto químico desinfectante basado en cloro orgánico de lenta disolución,
siendo efectivo para el control de algas, bacterias y hongos, contiene un agente
estabilizante permitiendo que la luz solar no lo descomponga fácilmente. Su uso

28

está recomendado para mantener un nivel estable de cloro, aprovechando la lenta
solubilidad que tiene el producto.

Figura#13: Clorador

Figura#14: Cámara de Cloración vista planta.

29

2.2.5.5) Lecho de Secado

Antes de su disposición final los lodos deben deshidratarse, es por esto que
se crea la Cámara de Secado o Lecho de Secado. El Ing. José Aranguren nos habla
de que en esta fase los lodos extraídos del Sedimentador de la planta de
tratamiento, se llevan para que configuren una masa seca de lodo con una
concentración aproximada de 30% de sólido. Esto es para que pueda ser manejable
y así disponer de ellos como residuos sólidos o como fertilizantes.

Figura#15: Lecho (Camara) de Secado.

2.2.6) Decreto N°883

El decreto N°883 de la Gaceta Oficial Nº 5.021 Extraordinario publicado el 11
de octubre de 1995, establece las Normas Venezolanas para la Clasificación y el
Control de la Calidad de los Cuerpos de Agua y Vertidos o Efluentes Líquidos, en
este se establecen las normas para el control de calidad de los cuerpos de agua y
los vertidos líquidos.

30

En esta norma se da la Clasificación de las aguas por su uso, dando los
parámetros y límites o rango máximo que deben cumplir para estar dentro de la
normativa y puedan ser vertidas a cauces naturales, o ser reutilizadas como aguas
blancas.

Por ejemplo tenemos las aguas Tipo 1 que son destinadas a uso

doméstico o industrial, Tipo 2 para uso agropecuario, entre otros.

La Sección III de esta norma (de las descargas a cuerpos de agua) establece
el parámetro Físico-Químicos y los Límites Máximos de calidad de los vertidos que
vayan a ser descargados en ríos, estuarios, lagos y embalses.

A continuación se describen los Parámetros y Condiciones que se deberán
cumplir en la calidad del agua a la salida de la planta de tratamiento, para que
pueda ser vertida en cauces naturales sin contaminarlas.

2.2.6.1) Parámetros Físico-Químicos
Aceites minerales e

20 mg/l

hidrocarburos
Aceites y grasas vegetales

20 mg/l

y
Animales.
Alkil Mercurio

No detectable

Aldehídos

2,0 mg /l

Aluminio

5,0 mg/l

Arsénico

0,5 mg/l

Bario

5,0 mg/l

Cianuro

0,2 mg/l

Cloruros

1000 mg/l

31

Cobalto

0,5 mg/l

Cobre

1,0 mg/l

Aluminio

5,0 mg/l

Arsénico

0,5 mg/l

Bario

5,0 mg/l

Cianuro

0,2 mg/l

Cloruros

1000 mg/l

Cobalto

0,5 mg/l

Cobre

1,0 mg/l

Color real

500 mg/l

Cromo

2,0 mg/l

Demanda

Bioquímica

de

60 mg/l

de

350 mg/l

Oxígeno (DBO5, 20)
Demanda

Química

Oxígeno (DQO)
Detergentes

2,0 mg/l

Dispersantes

2,0 mg/l

Espuma

Ausente

Estaño

5,0 mg/l

Fenoles

0,5 mg/l

Fluoruros

5,0 mg/l

Fósforo

total

(expresado

10 mg/l

como fósforo)
Hierro

10 mg/l

Manganeso

2,0 mg/l

Mercurio

0,01 mg/l

Nitrógeno (expresado como

40 mg/l

nitrógeno)
Nitritos + Nitratos

10 mg/l
6–9

PH

32

Plata

0,1 mg/l

Plomo

0,5 mg/l

Selenio

0,05 mg/l

Sólidos flotantes

Ausentes

Sólidos suspendidos

80 mg/l

Sólidos sedimentables

1,0 ml/l

Sulfatos

1000 mg/l

Tabla#4: Parámetros Físico-Químicos y Límites máximos de calidad para su
descarga final.
(Fuente: http://es.scribd.com/doc/35620506/DECRETO-883-2010)

Biocidas
Órgano fosforados y

0,25 mg/l

Carbonatos
Órgano clorados

0,05 mg/l

Tabla#5: Parámetros Físico-Químicos y Límites máximos de calidad para su
descarga final.

Radiactividad
Actividad

α

0, 1 Bq/l.

β

1, 0 Bq/l.

máximo
Actividad
máximo

Tabla#6: Parámetro Físico-Químicos y Límites máximos de calidad para su
descarga final.

33

2.2.6.2) Parámetros Biológicos

Según el Ing. Fernando Nuñez y el Ing. José Aranguren, nos explica que
estos parámetros definen como el número más probable de organismos coliformes
totales no mayores de 1.000 por cada 100 ml, en el 90% de una serie de muestras
consecutivas y en ningún caso será superior a 5.000 por cada 100 ml.

2.2.7) Gaceta Oficial de la República de Venezuela No. 4.103
Extraordinario publicada el 2 de junio de 1989.

Esta Gaceta Oficial fue publicada el viernes 2 de junio de 1989, en ella se
encuentra en el capítulo XI el tema sobre el tratamiento requerido y del sistema para
el tratamiento de las aguas residuales de origen doméstico e industrial.

En esta gaceta se especifican aspectos importantes a considerar en el
presente diseño de una planta de tratamiento, al igual que una serie de normas que
se deben tener en cuenta para el desarrollo y buen cumplimiento del objetivo del
proyecto. Alguna de estas normas establecidas es:



Para la protección de los equipos y bombas dentro del proyecto de

esta planta de tratamiento, se debe proceder a instalar una cesta metálica
removible o reja que pueda ser limpiada manualmente o mecánicamente,
que estará ubicada al comienzo del sistema para su mantenimiento. Estas
rejas deben ser colocadas con una inclinación de 30° a 45°.


Se deberá colocar grifos a presión para el suministro de agua para el

lavado y mantenimiento de los equipos y tanques de tratamiento. Se debe

34

tener en cuenta que donde se ubique esta planta debe garantizar que no
contamine el vertido final.


Todas las tuberías y canales que se utilizarán en la “Planta de

Tratamiento de Aguas Servidas”, deben ser diseñadas para que puedan
conducir el máximo caudal de gasto previsto para el sistema.


Los lodos activos provenientes del “Tanque de Sedimentación”,

deberán ser sometidas a un proceso de digestión y secado, antes de su
disposición final.


El líquido que se obtenga del lecho de secado de los lodos activos de

las aguas residuales, será recirculado otra vez a la planta de tratamiento por
una unidad del sistema.


El efluente que se obtenga del sistema de tratamiento, debe ser

sometido a desinfección antes de ser vertido a cauces, este debe cumplir
con los parámetros establecidos en el decreto N°883.


Los materiales que se utilizan para el diseño de la “Planta de

Tratamiento”, deben ser seleccionadas con gran cuidado, debido a la
presencia de sulfuro de hidrógeno y otros gases corrosivos, de grasas,
aceites, ácidos y otras sustancias que se encuentran o producen las aguas
residuales. También se tiene que tener especial cuidado con la selección
de la pintura y metales, para evitar aquellas que contengan plomo.


El Diseño debe ser destinado a usuarios comunes, por lo cual se

debe tratar que los equipos utilizados se puedan disponer fácilmente, al
igual que las herramientas y accesorios necesarios para su operación y
mantenimiento.

35

2.2.8) Urbanización

El modelo de la planta de sistema de tratamiento de aguas residuales, se
realizará para funcionar y satisfacer las necesidades de la urbanización “Mis
Cariños”, Chaguaramas, Estado Guárico.

Figura#16: Vista Satelital de la Ubicación del Terreno.
(Fuente: http://maps.google.com/maps?hl=en&tab=wl)

Esta urbanización está comprendida por 1064 viviendas de interés social,

1 piscina de 70 M², 1 área de recreación, 5 canchas múltiples, 1 cancha de
futbol profesional y 1 estadio de beisbol, entre otros.

36

La planta de tratamiento de aguas residuales va a estar destinada
únicamente para las casas unifamiliares, para su descontaminación y luego
vertido final. Cada una de las viviendas cuentan con un área de 150 M² el
cual incluye un estacionamiento para un carro, cocina, comedor, sala, 2
habitaciones y dos baños.

Figura#20: Estacionamiento y Planta Diseñados para cada Vivienda.
(Fuente: Propia AutoCAD)

La distribución de las viviendas dentro de la urbanización está
establecida en 4 módulos, donde:


1er Módulo: son 18 bloques de 16 casas en cada uno, para un

total de 288 casas.


2do Módulo: son 18 bloques de 16 casas en cada uno, para un

total de 288 casas.


3er Módulo: son 15 bloques de 16 casas en cada uno, para un

total de 240 casas.

37



4to Módulo: son 15 bloques de 16 casas en cada uno, para un

total de 240 casas.

Esta distribución tendrá un total de 1056 viviendas y con una dotación
aproximada de 1500 Lts/día según La Gaceta Venezolana No. 4103
Extraordinaria publicado el 2 de junio de 1989, donde especifica la dotación de

agua para edificaciones destinadas a viviendas unifamiliares. Es importante
destacar que la planta de tratamiento se va a ubicar a 210 mts
aproximadamente del 3er Modulo, ya que la pendiente esta inclinada hacia
esa parte del terreno y es el sector más bajo de la urbanización, permitiendo
que el agua residual fluya de forma natural hacia la misma.

Figura#17: Distribución de los Módulos a Construir.

38

Figura#18: Ubicación de la Planta de Tratamiento

2.2.9) Posibles Problemas

En la Planta de Tratamiento se pueden presentar condiciones desfavorables
durante su operación, cuya solución es sencilla y rápida según los Ing. Fernando
Nuñez y el Ing. José Aranguren. En forma general la posible problemática se puede
dividir en 2 categorías:

39

2.2.9.1) Las Inherentes al Sistema Biológico
2.2.9.1.1) Alzamiento de Lodos

En una operación normal del sistema, los sólidos suspendidos en la mezcla,
biomasa o lodos activos, son llevados al tanque “Sedimentador” secundario, Estos
lodos tienden a formar flóculos en el “Sedimentador” hacia el fondo de los mismos,
mientras que el líquido clarificado sale por los vertederos hacia el “Tanque de
Cloración”. El lodo sedimentado es bombeado de nuevo al reactor activo y así se
produce un ciclo entre los dos tanques.

En ciertas ocasiones este lodo no sedimenta con facilidad, produciendo un
mayor volumen del mismo y ocasionando una disminución de su densidad. Esto es
debido a que no se puede mantener una buena circulación del mismo y bajo estas
condiciones, el lodo activo suele llenar los sedimentadores e inclusive puede llegar a
salir por los vertederos del sistema, aumentando la Demanda Biológica de Oxigeno
del afluente.

Este fenómeno recibe el nombre de “Abultamiento de Lodos”. Este problema
puede ocurrir por varias causas, entre las cuales se citan las siguientes: aparición
de organismos filamentosos del tipo Sphaerotilus Natas, que disminuyen la
densidad del lodo, septicidas del líquido crudo, cargas orgánicas elevadas, excesivo
contenido de materia orgánica, entre otros. Otras causas pueden estar referidas
directamente hacia el liquido operacional, siendo las más relevantes: aireación
excesiva, aireación deficiente, mezcla baja, corto circuito en el tanque de aireación,
tiempos de retención altos y de nitrificación del liquido.

40

Entre las diferentes medidas que puede tomar el operador, para eliminar el
abultamiento de los lodos, se tienen las siguientes:
1) Incremento del suministro del aire.
2) Aumentar el caudal de recirculación.
3) Cloración del lodo de recirculación con dosis de 1,00 a 2,00 ppm, basándose
en el volumen de este y con dosis de 0,3 a 0,6 ppm sobre la base de sólidos
secos.

2.2.9.1.2) Alzamiento de Lodo

Este fenómeno es contrario al caso anterior, donde se manifiesta un
levantamiento de los lodos por pedazos y no por un manto completo.

Estos

pedazos de lodos pueden variar entre 5cm hasta 35cm con formas esferoides.

La aparición de este problema, no implica que toda la masa de lodos activos
tenga malas características de asentamiento. La causa de este fenómeno se debe a
la nitrificación del líquido. Esto quiere decir que los nitritos son convertidos en gas
nitrógeno y sus burbujas son atrapadas en la masa de los lodos de desecho
llegando al punto de hacer subir la misma.

Este problema puede solucionarse tomando las siguientes medidas:

1) Incrementar el caudal de recirculación.
2) Disminuir el tiempo de retención celular al incrementar el caudal de
lodos de desecho.
3) Disminuir el suministro de aire.

41

2.2.9.1.3) Aparición de Espuma en los Tanques de Aireación y Sedimentación.

Los líquidos cloacales presentan generalmente en su constitución sustancias
como detergente, jabón, entre otros. Estos componentes producen espuma durante
el proceso de aireación, este problema de espuma es máximo durante el arranque y
puesta de marcha de la planta.

Si la concentración de los sólidos suspendidos en el reactor es elevada, el
problema disminuye.

2.2.9.2) Las Inherentes al Sistema Biológico

Según el Ing. José Aranguren, nos informa que a través de la practica y la
experiencia del operador, este podrá percatarse del buen funcionamiento de la
planta de tratamiento de una manera cualitativa, es decir, que al observar los
diferentes líquidos y lodos involucrados en el sistema se forma una idea bastante
clara del funcionamiento y su estado.

El líquido presente en los tanques de aireación, puede presentarse con
coloraciones variables, Cuando el sistema apenas se ha arrancado, el color será
marrón claro, a medida que transcurre el tiempo se vuelve un color más oscuro.

Los lodos de recirculación que provienen del tanque “Sedimentador” son
marrones y de aspecto floculante que significa que los sólidos en suspensión
pueden provocar precipitación en el afluente; si esta coloración se hace muy oscura

42

por ejemplo gris, significa indicios de condiciones sépticas en los mismos. Si es lo
contrario y el color de los lodos es más claro que lo usual, hay indicios de poca
aireación en los tanques o baja concentración de bacterias.

El lodo activo en buenas condiciones presenta un olor totalmente inofensivo
pero si ocurre lo contrario se presentan condiciones sépticas, para lo cual la
solución es muy sencilla, y en este caso el operador solo debe mezclar con líquido
fresco el lodo del sistema.

El líquido tratado que sale del tanque “Sedimentador” debe presentar una
turbiedad muy baja, casi transparente y prácticamente sin olor.

2.2.10) Variable de Operación

Tomando en consideración las características físico-químicas del efluente y
lo expuesto por el Ing. José Aranguren, el proceso de tratamiento de la planta es de
“Lodos Activados” en la modalidad de “Aireación Extendida”, y para ello se
consideran las siguientes variables de operación:

2.2 .10.1) Tratamiento biológico

El factor de carga de la planta, se refiere principalmente a la calidad del
material orgánico que entra al “Reactor Biológico”, dividido entre la cantidad de
bacterias presentes en el reactor. Comúnmente llamado relación F/M. su
determinación se realiza de la siguiente forma:

43

F= Caudal en m³/día multiplicado por la DBO medida a la entrada del reactor,
en kg/día.

M= concentración de sólidos suspendidos Volátiles en Kg/m³ multiplicada
por el volumen del reactor en m³. En caso de no contar con el valor de sólidos
suspendidos volátiles se podrá utilizar el valor de los sólidos suspendidos totales y
multiplicados por 0,8.

Mantener este valor a través del tiempo, es la clave de operación de la
planta. Las únicas variables que presenta dicho valor, son la DBO de entrada al
reactor y la concentración de los sólidos suspendidos volátiles en el reactor. Dado
que la DBO de entrada no puede ser controlada, la única variable de control es la
concentración de sólidos suspendidos volátiles en el reactor o en su defecto los
sólidos suspendidos totales, multiplicados por 0,8.

La cantidad de masa o de lodos activados que deben existir en todo el
sistema debe ser lo más cercano posible al valor de diseño, sin embargo esta
cantidad no debe superar el límite para el cual se desmejoren las características de
la sedimentación de mismo, ni tampoco producir una caída sensible en el nivel de
oxigeno disuelto en el tanque de aireación.

El valor de diseño de los sólidos suspendidos esta en un rango de operación
entre 3.000 y 6.000 mg/l (3-6 Kg/m³). Sin embargo el valor de operación óptimo
debe ser determinado por el profesional encargado de controlar estos parámetros,
ya que su valor óptimo es función de la DBO de salida y de la sedimentabilidad de
los lodos.

44

La carga hidráulica (caudal) influye en la concentración de sólidos, pero
también es importante, en el sentido que una sobrecarga puede producir un
desbalance del flujo durante la operación. Esta sobrecarga, también puede deberse
a que la rata de flujo excede la capacidad hidráulica optima del “Sedimentador”,
cuando existe lodo presente. El operador debe vigilar que la carga hidráulica que
recibe el “Sedimentador” sea regular, puesto que las variaciones de este pueden
provocar la formación de corrientes o remolinos que pueden elevar el lodo a la
superficie.

La rata de recirculación (reactor – sedimentador) contribuye a una mayor o
menor concentración de bacterias depuradoras. Además garantiza la re-aireación de
los lodos y evita, por los movimientos a que se ven sometidos, un aumento de su
volumen en el “Sedimentador”. Si este aumento se produce, puede originarse el
“abultamiento” de los lodos (estos se desbordan del sedimentador) o el alzamiento
de los mismos (se levantan por pedazos).

Otro parámetro operacional importante es el oxigeno disuelto, se refiere a la
concentración de oxigeno disuelto en el reactor biológico. Esto es controlable por el
operador. El aumento y descenso del mismo se mide por la concentración de
oxigeno disuelto (OD).

En un proceso aeróbico la concentración del oxigeno disuelto es deseable
mantenerla continuamente en valores cercanos y mayores a 2 mg/l OD.

El valor de OD es función de los siguientes parámetros:
-

Tiempo o período de retención del lodo en el Reactor- Sedimentador.

-

Concentración de características del lodo.

-

Tiempo de aireación.

45

-

Carga orgánica e hidráulica.

El parámetro “Tiempo de retención de los lodos”, depende por una parte de
la velocidad de sedimentación de las partículas en suspensión y por otra parte la
extracción de los lodos sedimentados que deben recircularse a la unidad de
aireación. Este lodo debe recircularse lo más rápido posible, ya que puede ocurrir en
el “Sedimentador” una anaerobiosis o fermentación del lodo.

El tipo de lodo está directamente relacionado con el mayor o menor oxigeno
disuelto en el medio. Para un lodo joven el OD disminuye y, para uno viejo,
aumentará sobre lo normal.

En cuanto a la aireación, es necesario que esta produzca turbulencia, pues
así se garantiza un alto grado de transferencia de oxigeno para mantener los
organismos en contacto con la materia orgánica y en movimiento, para evitar su
asentamiento. Además es un hecho que la disminución de oxigeno disuelto, puede
traer como consecuencia la formación de microorganismos no deseables.

Informaciones suministradas por los Ing. Aranguren y Un;ez, la carga
orgánica e hidráulica produce también sus efectos. Al exigir variaciones en la carga,
varía el oxigeno disuelto en el reactor, aunque el flujo no varíe y si la concentración
de la carga orgánica aumenta disminuye el oxigeno disuelto.

Otros factores que influyen en la estabilidad del proceso son:
Factores

Efectos

pH

Entre 6 y 7.4 se considera neutro para los efectos de una

46

planta de tratamiento que funcione normal. En este rango
de pH se asegura que se desarrollen los microorganismos
deseables. El oxigeno es captado óptimamente en este
rango.
Cargas

Se consideran: cianuros, fenoles, metales, desinfectantes,

Tóxicas

los cuales si entran al sistema en suficiente concentración
matan los microorganismos presentes.

Temperatura Si

esta desciende,

también lo hace la actividad

metabólica. Las altas temperaturas también favorecen la
desnitrificación

y

el

crecimiento

de

organismos

filamentosos. La temperatura ideal varía entre 27 y 30°C

Tabla#7: Factores que Influyen en la Estabilidad del Proceso.
(Fuente: manual de operación para plantas de tratamiento de aguas residuales.)

2.2.11) Indicaciones para el Operador

En reuniones con el Ing. José Aranguren, se decidió que para obtener
una buena operación en la Planta de Tratamiento, esta debe basarse principalmente
en obtener las condiciones de oxigeno disuelto y sólidos suspendidos necesarios en
el sistema; en tal sentido, el operador debe atender las condiciones de operación y
mantenimiento de los siguientes componentes del sistema:

2.2.11.1) Equipos de Aereación.



El equipo de aireación estará encendido en todo momento.



El cartucho filtrante del Filtro Silenciador debe cambiarse al menos cada
sesenta días.

47



Se debe limpiar la rejilla cada semana o cuando se vea alguna obstrucción.



Establecer una rutina de lubricación y engrase en los sopladores según su
manual de mantenimiento al igual que las válvulas de aire en todo el
sistema.



Chequear las válvulas en todo el sistema e inspeccionar las tuberías de aire
por pérdidas.



Mantener un control electromecánico de los equipos, manteniendo un
registro de los siguientes aspectos:

A. Frecuencia de lubricación de los Sopladores


Cambio de aceite una semana después

del

arranque definitivo.

Aproximadamente 100 horas de operación.


Cambio de aceite después del arranque cada mil (1000) horas de operación.
Esto daría un cambio al mes



Se debe usar aceite inhibidos de corrosión, espuma y sin detergente.



El aceite debe ser SAE n°50



El tipo de grasa a utilizar debe ser NGLI #2, Grado Premium, con base de
petróleo para altas temperaturas, resistente a la humedad y con buena
estabilidad mecánica.



La lubricación de rodamiento debe realizarse como mínimo 15 días.



Existen otras alternativas de lubricante, con un tiempo de cambio de seis mil
(6000) horas.

B. Consumo eléctrico de los motores, el cual debe ser aproximadamente de 60
Amp. / por cada fase.


Alineación de poleas y correas.



Empacadura de válvulas.

2.2.11.2) Reactor Biológico

Los ingenieros anteriormente mencionados nos indicaron:

48



Verificar que la concentración de oxigeno disuelto sea mayor o igual a 2
mg/l.



Realizar pruebas de sedimentabilidad de los lodos, en base a prueba de
sedimentación con cilindro graduado de 1000ml.



Se debe realizar los análisis de sólidos suspendidos totales y volátiles para
comprobar que los mismos se encuentran dentro de los valores diseñados.
(3000 – 6000 mg/l)



Verificar que los flujos de aire este parejos en todos los bajantes de difusión.



Verificar el factor de carga de la planta, determinando el DBO.

La gran mayoría estas características son determinadas mediante pruebas de
laboratorio posteriores, y las muestras son tomadas por los operadores de la planta,
solo en el caso de la verificación del flujo de aire en los difusores se puede
determinar y observar a medida que la planta de tratamiento este en
funcionamiento.

2.2.11.3) Sedimentador



Verificar que la recirculación de los lodos funcionen al 100% todo el tiempo.



Remover la materia no biodegradable que se encuentre en la superficie del
sedimentador, es por esto que se recomienda que el operador tenga una
cesta de maya plástica usada para las piscinas.



Inspeccionar las tuberías de distribución para verificar que no tengan
perdidas de aire.



Limpieza de los vertederos con chorros de agua y cepillo.



Limpieza de las paredes y demás sitios que favorezcan la acumulación de
material solido, lodos, entre otros.

2.2.11.4) Clorador

49



Limpieza de las paredes.



Mantener almacenadas pastillas solubles de cloro, para reponerlas en el
dispensador flotante a medida que las mismas se vayan disolviendo.

2.2.11.5) Lecho de Secado.



Remover los lodos secos una vez que los mismos presenten las condiciones
de baja humedad.



Si se llega a tener malos olores por el envío de lodos frescos al lecho de
secado, se puede agregar cal viva a fin de evitar la proliferación de animales
indeseables.



Verificar que el agua nunca llegue a una altura superior a los 20cm.

2.2.12) Procedimientos de Parada

El Ing. Fernando Nuñes menciona que los procedimientos de parada de la
planta de tratamiento se pueden clasificar en dos grupos: las paradas programadas
y las de emergencia.

2.2.12.1) Parada Programada

Consiste en una interrupción planificada y programada en el funcionamiento
de la planta de tratamiento para realizar algún mantenimiento, inspección o
reparación a los equipos. Si se llega a presentar esta situación se tendrá en cuenta:


No se descargará agua cruda al sistema.

50



El sistema biológico funcionará normalmente.



El sistema de recirculación de lodos funcionará normalmente.

2.2.12.2) Parada de Emergencia

Estas paradas suelen ocurrir por fallas en la energía eléctrica o en algún
equipo ocasionando la parada de la planta completa o de sistemas individuales.

2.2.12.2.1) En la Energía Eléctrica.

Como se mencionó anteriormente, puede ser total o parcial, donde el
operador debe tomar en cuenta las siguientes acciones:



Evitar colocar los conmutadores de selección en posición de parada, con el
fin de arranques simultáneos al momento de restablecer el servicio en la
planta.



Establecer la naturaleza y duración de la falla.



Proceder al arranque de la instalación inspeccionando el funcionamiento
correcto de todos los elementos mecánicos.

2.2.12.2.2) En los Equipos



Se debe poner fuera de servicios aquellos equipos con fallas, y si no se
tienen equipos de reserva y es esencial para su funcionamiento, se
interrumpirá la alimentación del mismo y paralizar el tratamiento.

51



Notificar inmediatamente al personal de mantenimiento.



Proceder al drenaje y limpieza del equipo.

2.2.13) Seguridad

Es importante que el personal que opere y mantenga la planta de tratamiento
tenga los conocimientos necesario en el manejo de esta, así como de los primeros
auxilios en caso de algún accidente durante su trabajo.

2.2.13.1) Riesgos Mecánicos

Para disminuir o eliminar los accidentes mecánicos durante el manejo de los
equipos automáticos de la planta, el operador debe considerar las siguientes
medidas de seguridad:



Todo equipo en funcionamiento debe estar protegido por los cobertores
correspondientes, los cuales serán desmontados solamente con la máquina
completamente apagada.



Las lubricación, limpieza o reparación de cualquier maquina debe efectuarse
sobre las misma en parada, y a su vez retirar los fusibles de los
seccionadores y colocar una pancarta para evitar la puesta en marcha
accidental.



Se debe trabajar con la vestimenta apropiada y con su equipo de seguridad
establecida.

52

2.2.13.2) Riesgos Eléctricos



Mantenimiento de un buen aislamiento de la instalación, punto neutro
conectado a tierra.



Inaccesibilidad a las partes sin protección de las instalaciones.



Aislamiento mediante un piso aislante o el uso de de protectores individuales
como guantes, zapatos, entre otros.



Limitación de las tensiones, es decir se limita la tensión entre fase y tierra
niveles bajo.

2.2.12.3) Riesgos a Contraer Enfermedades

Para que el operador no contraiga ninguna enfermedad por los diferentes
agentes que contiene las aguas residuales en el sistema, deberá tomarse en cuenta
las siguientes recomendaciones:



Debe lavarse las manos con un jabón antiséptico capaz de destruir cualquier
residuo de agente contaminante antes y luego de operar o manejar cualquier
sistema o maquina de la planta.



Se debe evitar comer, fumar, tomar, comer chicle entre otros dentro y a los
alrededores de la planta de tratamiento.



El operador o personal deberán usar guantes, sobre todos si se llega a
manipular el líquido residual.



La ropa del operador deberá estas apartada a la ropa de trabajo en la planta.



Se recomienda el uso de lentes de seguridad para evitar que caiga agua
residual en los ojos.

53



Se recomienda el uso de mascarilla a fin de evitar que los operados o
personal inhale algún agente que cause enfermedades.

2.3) cuadro de variables
Objetivos
específicos

Variables

Dimensione
s

Determinar los
procesos de
aireación,
sedimentación y
purificación del
sistema de
tratamiento
residual de
acuerdo a la
calidad mínima
exigida para las
aguas vertidas
en cursos
naturales.

Aireación

Tipo de
Bomba
Aire

Sedimentación

Lodos
Activos

Determinar la
demanda
biológica de
oxigeno en el
agua al
comienzo y
culminación del
sistema
Establecer el
modo de empleo
del aire en el
sistema de
tratamiento

Purificación

Calidad del
agua

Difusores

Tipo de
Cloro a
emplear
periodo de
tiempo de
contacto
Cumplimient
o del
Decreto 883

Dimensiones

Presión de
Aire

Sopladores

Sistema de
Recirculació
n
Nivel de
Potencia

54

Indicadores

Fuente de
información

Modelo,
capacidad.
Modo de
empleo,
sopladores
Abono,
Fertilizante,
Residuos
Sólidos
Cloro residual
en Pastilla

Documental

Instrument
o de
recolecció
n de datos
Observació
n Directa

De 20 a 30
min.
Toma de
muestra y
Prueba
laboratorio de
la Demanda
Biológica de
Oxigeno

Documental

Observació
n Directa

Pruebas,
Puesta en
Marcha
Hoja de
Cálculo
diseñada en
Excel.
Tubería

Documental

Observació
n Directa

Hoja de
Cálculo
diseñada en
Excel.

Calcular las
dimensiones de
los tanques de la
planta de
tratamiento de
aguas residuales
domésticas
Establecer
normativas y el
modo de trabajo
de los operados
para el manejo
de la planta de
tratamiento de
aguas
residuales.

Reactor
Biológico
Sedimentador
Cámara de
cloración
Lecho de
Secado
Parámetro de
Operación

Indicar el
mantenimiento
que necesita la
planta de
tratamiento
durante todo su
funcionamiento.

Reactor
Biológico

Suministro
de aire

Sedimentador

Lodos de
recirculación

Cámara de
cloración
Lecho de
Secado

Cambio de
las pastillas
Remoción
de los Lodos

Trabajo

Tamaño

Volumen

Vestimenta
Apropiada
Equipos de
Seguridad.
Tiempo

Hoja de
Cálculo
diseñada en
Excel por
metro cubico.

Documental

Observació
n Directa

Manejo de
Equipos
Contacto con
aguas
Residuales
manual de
mantenimient
o
Vida Útil de
Cada equipo
Inspección de
los difusores

Documental

Observació
n Directa

Documental

Observació
n Directa

tiempo de
sedimentació
n
Almacenamie
nto
Limpieza

2.4) Terminología básica

Aguas servidas: Aguas utilizadas o residuales provenientes de una comunidad,
industria, granja u otro establecimiento, con contenido de materiales disueltos y
suspendidos.
(Decreto N°883 Caracas-Venezuela 1997 (Fuente: http://es.scribd.com/doc/35620506/DECRETO-8832010)

Metabolización: son compuestos químicos volátiles que se generan durante el
proceso de potabilización del agua.

La metabolización junto con la excreción

constituyen los procesos de eliminación.

55

(Fuente: http://www.drscope.com/privados/pacc/generales/desequilibrio/metabolismo.html)

Microorganismos: También llamado microbio, es un ser vivo que sólo puede
visualizarse con el microscopio.
(Fuente: http://www.unsa.edu.ar/matbib/micragri/micagricap1.pdf)

Lodos activos: El proceso de los lodos activados para el tratamiento de aguas
negras está basado en proporcionar un contacto íntimo entre las aguas negras y
lodos biológicamente activos. Los lodos se desarrollan inicialmente por una
aireación prolongada bajo condiciones que favorecen el crecimiento de organismos
que tienen la habilidad especial de oxidar materia orgánica.
(Fuente: Curso de Diseño y cálculo de una planta de tratamiento de aguas servidas domesticas de una
urbanización)

Vertido líquido: Descarga de aguas residuales que se realice directa o
indirectamente a los cauces mediante canales, desagües o drenajes de agua,
descarga directa sobre el suelo o inyección en el subsuelo, descarga a redes
cloacales, descarga al medio marino-costero y descargas submarinas.

Contaminación de las aguas: Acción o efecto de introducir elementos, compuestos
o formas de energía capaces de modificar las condiciones del cuerpo de agua
superficial o subterráneo de manera que se altere su calidad en relación con los
usos posteriores o con su función ecológica para el desarrollo de la vida acuática y
ribereña.

56

Paratifoidea: Es una enfermedad infecciosa intestinal aguda y general. Las fuentes
principales de la infección son aguas contaminadas.
(Fuente:http://www.lenntech.es/biblioteca/enfermedades/lafiebretifoidea/tifoide.htm#ixzz1f7LJl01)

Sistema de Venturi: Consiste en que un fluido en movimiento dentro de un
conducto cerrado disminuye su presión al aumentar la velocidad.
(Fuente: www.interempresas.net/.../123001345_HI_E_Venturi_systeme_r050.)

Coagulación: La coagulación es la desestabilización de las partículas coloidales
causadas por la adición de un reactivo químico llamado coagulante el cual,
neutralizando sus cargas electrostáticas, hace que las partículas tiendan a unirse
entre sí.
(Fuente: cabierta.uchile.cl/revista/15/artículos/pdf/edu4.pdf)

Floculación: Es la aglomeración de partículas desestabilizadas y después en los
flóculos más grandes que tienden a depositarse en el fondo de los recipientes
construidos para este fin, denominados sedimentadores.
(Fuente: cabierta.uchile.cl/revista/15/artículos/pdf/edu4.pdf)

Sphaerotilus Natans: bacteria filamentosa relativamente larga, delgada, recta o
débilmente curvada, compuesta de células redondeadas, y con una delgada vaina
que recubre el filamento. No presenta ramificaciones y cuando existen son falsas,
sin citoplasma contiguo. Son Gram y Neisser negativos.
(Fuente: http://personal.telefonica.terra.es/web/ayma/atlas_b.htm)

57

Nitrificación: Proceso en el cual, el amonio se transforma primero en nitrito y éste
en nitrato, mediante la acción de las bacterias aerobias del suelo. El proceso se
lleva a cabo en dos etapas coordinadas, controladas cada una por diferentes grupos
de bacterias.
(Fuente: http://www.manualdelombricultura.com/glosario/pal/139.html)

Desnitrificación: La desnitrificación es la transformación biológica del nitrato en gas
nitrógeno, oxido nítrico y oxido nitroso. Éstos son compuestos gaseosos y no son
fácilmente accesibles para el crecimiento microbiano; por ello, se liberan
normalmente en la atmósfera. El gas nitrógeno supone alrededor del 70% de los
gases atmosféricos y su liberación en la atmósfera es un hecho benigno.
(Fuente: http://www.selba.org/EspTaster/Ecologica/Agua/Desnitrificacion.html)

Floculante: Un floculante es una sustancia química que aglutina sólidos en
suspensión, provocando su precipitación. Por ejemplo el alumbre, que es un grupo
de compuestos químicos, formado por dos sales combinadas en proporciones
definidas una de las sales es el sulfato de aluminio o el sulfato de amonio.
(Fuente:http://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/6019/mod_resource/content/1/tema_06_coagulacion_y_flo
culacion)

Rotifero: los rotíferos contribuyen a un grupo de animales microscópicos (entre 0.1
y 0.5 mm) con unas 2200 especies que habitan en las aguas dulce, tierra húmeda,
musgos, líquenes, hongos e incluso agua salada.
(Fuente: http://www.biodiversidadvirtual.org/micro/Rotifero-2-de-3-img827.html)

58

Capítulo III: Marco metodológico.

3.1) Diseño de la Investigación
El diseño de la investigación será no experimental, “es el que se realiza sin
manipular en forma deliberada ninguna variable. El investigador no sustituye
intencionalmente las variables independientes. Se observan los hechos tal y como
se presentan en su contexto real y en un tiempo determinado o no, para luego
analizarlos. Por lo tanto, en este diseño no se construye una situación específica
sino que se observan las que existen. Las variables independientes ya han ocurrido
y no pueden ser manipuladas, lo que impide influir sobre ellas para modificarlas.”
(Santa Palella Stracuzzi y Feliberto Martins Pestana)

El tipo de investigación es de campo, este consiste según Santa Palella
Stracuzzi y Feliberto Martins Pestana la recolección de datos de diferentes estudios
son cambiar ninguna variable. En esta se estudia todas las variables en su entorno
para no perder su naturalidad.

3.2) Nivel de Investigación

En el diseño de la planta de tratamiento para aguas servidas, se realizará
una investigación tipo proyectivo, donde se intenta proponer una solución al vertido
final de las aguas servidas domésticas. Esto “implica explorar, describir y proponer
alternativas de cambio, y no necesariamente ejecutar la propuesta” (Santa Palella
Stracuzzi y Feliberto Martins Pestana).

Como se menciono anteriormente, la investigación le aportara una soluciona
a la urbanización Mis Cariños para que sus aguas servidas no contaminen la fauna
y flora que se encuentren en su entorno. Solo se llegara hasta su diseño para cubrir

60

las necesidades de la población basado en conocimientos anteriores, luego la
comunidad decidirá si se ejecutará o no el proyecto.

3.3) Población y Muestra

“La población, o en términos más precisos población

objetivo, es un

conjunto finito o infinito de elementos con características comunes para los cuales
serán extensivas las conclusiones de la investigación. Ésta queda delimitada por el
problema y por los objetivos del estudio.” (Fidias Arias, 1999)

La población estará conformada por todas aquellas plantas de tratamiento
para las aguas residuales, que lleguen a limpiar y en algunos casos a purificar el
efluente hasta el punto que cumplan con las normativas venezolanas para ser
servidas en ríos, lagos y mares. Esta población sería finita divido a que existen
menos de 100.000 sistemas de purificación dentro del país.

Esta

población

sería

accesible

también

denominada

población

muestratreada, es la porción finita de la población objetiva a la que realmente se
tiene acceso y de la cual se extrae una muestra representativa. El tamaño de la
población accesible depende del tiempo y de los recursos del investigador (Ary,
Jacob y Razavieh, 1989)

La muestra es un sub conjunto representativo finito que se extrae de la
población accesible.

61

En este sentido una muestra representativa es aquella que por su tam;o y
características similares a las del conjunto, permite hacer inferencia o generalizar
los resultados al resto de la población con un margen de error conocido.

La planta de tratamiento será nuestra muestra representativa puesto que sus
características pueden ser comunes a instalaciones con caracteristicas similares.

3.4) Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos

Según Fidias Arias, “Se entenderá por técnica, el procedimiento o forma
particular de obtener datos o información.”

La técnica utilizada para el proyecto es la observación que consiste en
visualizar o captar mediante la vista, en forma sistemática cualquier hecho,
fenómeno que se produce en la naturaleza o sociedad, en función de los objetivos
de investigación pre establecidos.

“Un instrumento de recolección de dato es cualquier recurso, dispositivo o
formato (en papel o digital), que se utiliza para obtener, registrar o almacenar
información.”.

Para el presente proyecto se utilizo una hoja de cálculo para la realización
del diseño de la planta de tratamiento de aguas servidas, donde recolecta todos las
formulas y datos necesario para su dimensionado.

62

CAPITULO IV: Cálculo Planta de Tratamiento

El diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales se caracteriza
principalmente por aportar un beneficio al medio ambiente y la sociedad, para la
utilización de la misma. Para establecer los parámetros adecuados dentro del
manejo de aguas residuales se deben realizar cálculos y pruebas previas para su
uso. El primer aspecto que se debe tomar en cuenta en el cálculo, es el caudal que
va a ser utilizado en el área establecida.

4.1) Cálculo del Caudal

Para el cálculo del caudal se trabajará con viviendas unifamiliares
desarrolladas dentro de un sistema de urbanización con el nombre de “Mis
Cariños”. Chaguaramas. Estado Guárico, la misma posee 1056 viviendas de
interés social de 150 M², el dato principal que es necesario para el cálculo de
esta planta es del caudal de agua que se determina según la normativa de
dotaciones de agua para edificaciones destinadas a viviendas unifamiliares
en la Gaceta Oficial No. 4044, que según los metros cuadrados de cada
parcela da un valor de dotación de agua correspondiente en litros por día, en
el caso de la planta de tratamiento para esta urbanización se utiliza 1500
Lts/día, luego de obtenidos estos datos es cuestión de multiplicar los litros
día por la cantidad de casas que se tienen dentro de la urbanización de la
siguiente manera:

Con el valor determinado del caudal medio, se puede definir el tamaño
exacto de la planta de tratamiento, tomando en cuenta que es un valor alto la
cantidad de litros diarios que se va a manejar dentro de la planta de tratamiento.
Esta condición conllevará a un sistema de varios “Tanques de Reactores Biológicos”

64

y “Sedimentadores” para cumplir la normativa y compensar la cantidad de agua
residual que se va a generar diariamente en la urbanización.

4.2) Cálculo de la Planta de Tratamiento

Luego de este procedimiento se dispone de datos ya establecidos para el cálculo
de una planta de tratamiento que son los siguientes:

DBO= 220 mg/lts. Para

Demanda biológica de oxigeno promedio para

aguas residuales

aguas residenciales, representa el sustrato

residenciales

biodegradable

Ss= 220 mg/lts

Sólidos suspendidos promedio para estos líquidos,
representa la biomasa activa presente en contacto
con el substrato.

DBO= 60 mg/lts

Demanda bioquímica máxima en el efluente
tratado, optado según el Decreto 883.

Ss

Sólidos suspendidos máximos en el efluente
tratado, optado.

G= 0

Incremento de los sólidos suspendidos volátiles
por día, en este sistema.

B= DBO×Q

(DBO agregado al sistema por día.)

E= 90% ó 73%

porcentaje de eficiencia esperado en la remoción
del DBO

a= 0,57

Coeficiente de productividad o de crecimiento
celular.

b= 0,04

Rata de respiración endógena ó constante de
desaparición: autoxidación, optada.

65

R= sus valores están entre 1

Rata de recirculación Q=R optada

a 1, 1 a 2 y 1 a 3.
Csr= 10000 mg/lts

Concentración de los sólidos de recirculación,
optada.

y= 220 mg/lts

DBO del afluente asignada al sistema en
consideración.
Porcentaje de materia volátil contenida en los

e= 0,80

sólidos de aeración, como decimal optado.

a= 0,48 kg de O2 /Kg

Kg de DBO removidos, valor agregado (optado).

b= 0.08

kg de biomasa, valor agregado, optado.

m.s.n.m

Altura sobre el nivel del mar.

Tv= C

Temperatura promedio del ambiente en verano.

Ti= C

Temperatura promedio del ambiente en invierno.

TO°= °K= -273.16 °C

Temperatura cero absoluto.

W= kg/m³

Valor obtenido de tabla peso específico del aire a
altitud de m.s.n.m ya °C de temperatura.

Tabla#7: Datos Establecidos para el Cálculo de una Planta de Tratamiento
(Fuente: manual de plantas de tratamiento de aguas residuales)

4.2.1) Ecuaciones utilizadas

a) Acumulación de lodo por síntesis y oxidación para el sistema de oxidación
total, para valor de G=0

Donde:
: es el valor del DBO con sólidos removidos. (Mg/l)
: El valor de DBO agregados por día. (kg/d)

66

: El porcentaje de eficiencia esperado en la remoción del DBO. (Resultado
decimal)
: Rata de respiración endógena. (ppm)
: Kilos de sólidos obtenidos.

a)

Kilos de sólidos contenidos en el aireador.

Donde:
: Coeficiente de productividad. (0.57)
: Valor del DBO agregados por día. (Kg/d)
: Porcentaje de eficiencia esperado en la remoción del DBO. (Resultado Decimal)
: Rata de respiración endógena. (ppm)

b)

Concentración de sólidos de aireación en el líquido de la mezcla.

Donde:
R: Rata de recirculación. (ppm)
Q: Caudal o gasto medio obtenido. (lts/dia)
Crs: Es la concentración de los sólidos de recirculación. (Porcentaje Decimal)

67

c)

Sólidos suspendidos.

Donde:
S: kilos de sólidos obtenidos.

d)

Factor de carga.

Donde:
: Valor de DBO agregado por día. (mg/d)
SSva: sólidos suspendidos. (mg/l)
e)

Tiempo medio de resistencia celular o tiempo de detención hidráulica:

relación volumen y gasto por día.

Donde:
Y: DBO del afluente asignada al sistema en consideración. (mg/l)
K: factor de carga. (Porcentaje en decimal)
Csa: concentración de sólidos de aireación en líquido mezcla. (Porcentaje en
Decimal)

68

e: porcentaje de materia volátil contenida en los sólidos de aireación. (Resultado
Decimal)

Donde:
: Tiempo medio de resistencia celular. (min)
Q: Caudal o gasto medio obtenido. (m3/min)

Figura#19: volumen del tanque.
(Fuente: Propia)
f)

Kilogramos de oxígeno por día.

Donde:
a`: DBO removidos.(mg/l)

69

Q: Caudal o gasto medio obtenido. (ml/d)
Y: DBO del afluente asignada. (mg/l)
E: el porcentaje de eficiencia esperado en la remoción del DBO. (Decimal)
b`: biomasa
V: volumen del tanque. (m3)
Csa: concentración de sólidos de aireación en líquido mezcla. (Porcentaje Decimal)
e: porcentaje de materia volátil contenida en los sólidos de aireación. (Decimal)

g)

Kilogramos de oxigeno entre densidad del aire y porcentaje de

oxígeno.

Donde:
R`02: kg de oxígeno por día.

h)

Volumen de aire con condiciones normales.

Donde:
Va: kg de oxígeno entre densidad del aire y porcentaje del oxígeno.

i)

Volumen de aire a m.s.n.m y a temperatura específica.

70

Donde:
Tv: temperatura promedio del ambiente en verano. (°K)
Van: volumen de aire. (m3)
Ti: temperatura promedio de aire en invierno. (°K)

j)

Peso del aire a m.s.n.m y temperaturas asumidas para el total del

sistema.

Donde:
qs: volumen de airea m.s.n.m

Con este procedimiento se determinó el

número de sopladores, de

reactores. La capacidad del soplador y la capacidad requerida del estanque, para la
capacidad que el estanque requerirá se emplea la siguiente fórmula:

Y para la capacidad del soplador:

Luego del siguiente procedimiento se va a continuar calculando ahora la
potencia del soplador.

71

4.2 Cálculo de la potencia “CV” requerida para el soplador la pérdida de
carga en la conducción del aire.
a)

Potencia requerida por el soplador para estanques de aireación

Donde:
W: Peso del aire a m.s.n.m y temperaturas asumidas para el total del sistema. (Kg)
R: constante de los gases aire. (M/°K)
Ti: temperatura absoluta de entrada. (°K)
P1: presión absoluta de entrada en la tubería. (kg/cm2)
P2: presión absoluta de salida de la tubería. (kg/cm2)
K: relación del calor específico a presión constante a calor específico a volumen
constante. (porcentaje Decimal)
n: valor exponencial para el aire según la relación de K. (K_1/k)
e: porcentaje de eficiencia del soplador asumido. (Decimal)

b)

Aumento real de la temperatura durante la compresión.

Donde:
Ti: temperatura absoluta de entrada. (°K)

72

P1: presión absoluta de entrada en la tubería. (kg/cm2)
P2: presión absoluta de salida de la tubería. (kg/cm2)
K: relación del calor específico a presión constante a calor específico a volumen
constante. (Porcentaje Decimal)

c)

Viscosidad del aire, adoptando una temperatura madia en la tubería

t= 60°C.

Donde:
∆T: aumento real de la temperatura. (°K)

d)

Número de Reynols.

Donde:
qs: volumen de aire requerido en condiciones normales.(m3)
d: diámetro de la tubería principal de conducción de aire. (m)
u: viscosidad del aire.

e)

Factor de rozamiento en la tubería según el diagrama de Moody.

73

Grafico#1: Diagrama de Moody para el cálculo del factor de rozamiento en la
tubería.
(Fuente: http://mecfluidos.blogspot.com/2007/08/documentos-complementarios-al-tema.html)

f)

Caudal de aire en la tubería de transportación.

Donde:
qs: volumen de airea m.s.n.m.
ti: temperatura absoluta de entrada. (°K)
Pa: presión atmosférica a m.s.n.m optada. (kg/cm2)
Pt: presión de trabajo sobre el sistema. (kg/cm2)

74

g)

Velocidad del aire en la tubería.

Donde:
Ca: caudal del aire. (m3/seg)
n: valor exponencial para el aire según la relación de K. (m)

h)

Peso específico del aire.

Donde:
M: peso molecular del aire. (Kg)
P: presión absoluta de la tubería. (kg/cm2)
R: constante universal del aire.
T: temperatura absoluta de la tubería. (°K)

i)

Altura cinética para el cálculo de la pérdida de carga.

Donde:
Vel: velocidad del aire de la tubería. (m/seg)
P. específico: peso específico.

j)

Valor total de la pérdida de carga en la tubería.

75

Donde:
f: factor de rozamiento en la tubería. (m/m)
L: longitud de la tubería. (m)
hc: altura cinemática. (m)
d: diámetro de la tubería. (m)

k)

Pérdida de carga total en el sistema de trasportación de aire.

Donde:
ht: altura total de la perdida de carga de la tubería. (m)
hf: altura del filtro. (m)
hv: altura de las válvulas. (m)
hs: altura del silenciador. (m)
ha: altura de las aguas, nivel freático. (m)
d: difusores. (m)
pd: presión de difusores. (kg/cm2)

l)

Selección del soplador.

PSI: Unidad de presión, libra por pulgada cuadrada.
76

Donde:
Ht: altura total de la pérdida de carga de la tubería que esta expresada en PSI.

BHP: Unidad de caballos de potencia.

Donde:
Cv: cálculo de la potencia requerido por soplador expresada en HP.

CFM: Unidad pie cubico por minuto.

RPM: Unidad de revolución por minuto.

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Tabla#8: Tabla para la Determinación de Valores en PSI de CFN (unidad pie cubico
por minuto) y BHP (unidad de caballos de potencia).
(Fuente: manual de diseño y cálculo de una planta de tratamiento de aguas residuales servidas
domesticas de una urbanización, colegio de ingenieros de Venezuela, Ing. Fernando Núñez Calderón,
Caracas, 2006)

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Grafica#1: Para el Cálculo del Valor en Unidades de Revolución por Minuto.
(Fuente: manual de diseño y cálculo de una planta de tratamiento de aguas residuales servidas
domesticas de una urbanización, colegio de ingenieros de Venezuela, Ing. Fernando Núñez Calderón,
Caracas, 2006)

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