C1 - TEMA 1 - 2024 - FUNDAMENTOS DE DISEÑO Y PRETRATAMIENTO.pdf

2024
PLANTASDETRATAMIENTO
Fundamentosdediseñoy
pretratamientos

2024
Fecha
Unidad
PanoramaNacional:AguaPotabley AguaResidual
350 de los municipios en Colombia (32 %) no
tienen acceso a agua potable de calidad
450 municipios sufren por la continuidad del
líquido en sus casas, es decir, reciben el agua
durante menos de 20 horas al día

2024
Fecha
Unidad
En términos de saneamiento el panorama no es
positivo. “Menos de la mitad de las aguas
residuales en Colombia pasan por plantas de
tratamiento. Estamos por debajo de varios de
los países de la Alianza del Pacífico (conformada
por Colombia, Perú, Chile y México)”
Calidad del agua, potabilización y saneamiento

2024
5
DBO – DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO

2024
6
ICA – ÍNDICE DE CALIDAD DEL AGUA
El Madaglena recorre de sur a norte toda la nación colombiana, tocando 22 de sus 32 departamentos, 728 de sus 1100
municípios.

2024
7

2024
PanoramaNacional:AguaPotabley AguaResidual(OBJDESSOST)
https://www.youtube.com/watch?v=MCKH5xk8X-g

2024

2024
PanoramaNacional:AguaPotabley AguaResidual(OBJETIVO6)
10
https://www.youtube.com/watch?v=1P7N_GLkz38

2024
1. NORMATIVIDADVIGENTE
MARCO
LEGAL
NACIONAL
CONSTITUCIÓN DE 1991, Articulo 79
Acogió el concepto de derechos colectivos y consagró el derecho de las
personas a gozar de un ambiente sano
Decreto 1575 de 2007
Establece el sistema para la protección y control de la calidad del
agua, con el fin de monitorear, prevenir y controlar los riesgos para
la salud humana causados por su consumo, exceptuando el agua
envasada
Resolución 2115 de 2007
Señala características, instrumentos básicos y frecuencias
del sistema de control y vigilancia para la calidad del agua
para consumo humano
Agua potable
Agua potable

2024
MARCO
LEGAL
NACIONAL
Acogió el concepto de derechos colectivos y consagró el derecho de las
personas a gozar de un ambiente sano
Decreto 3930 de 2010
Establece las disposiciones relacionadas con los usos del recurso
hídrico, el ordenamiento del recurso hídrico y los vertimientos al
recurso hídrico, al suelo y a los alcantarillados
Establece los parámetros y los valores límites máximos
permisibles en los vertimientos puntuales a cuerpos de
aguas superficiales y a los sistemas de alcantarillado
público y se dictan otras disposiciones
Agua residual
Agua residual
CONSTITUCIÓN DE 1991, Articulo 79

2024
Técnicas de potabilización
PTAP

2024
1. NORMATIVIDADVIGENTE Técnicas de potabilización
PTAP
https://www.youtube.com/watch?v=qHw_1K-zqyQ

2024
PTAP
TRATAMIENTO O POTABILIZACIÓN
Es el conjunto de operaciones y procesos que se
realizan sobre el agua cruda, con el fin de modificar
sus características físicas, químicas y microbiológicas,
para hacerla apta para el consumo humano.

2024
PTAP
Características físicas del agua para consumo humano

2024
PTAP
UPC

2024
PTAP
Características físicas del agua para consumo humano
Conductividad pH (potencial de hidrógeno)
El valor máximo aceptable
para la conductividad
puede ser hasta 1000
microsiemens/cm
El valor para el potencial de
hidrógeno pH del agua para
consumo humano, deberá estar
comprendido entre 6,5 y 9,0.

2024
PTAP
Características químicas que tienen implicaciones sobre la salud humana
Las características químicas del agua para consumo humano de los
elementos, compuestos químicos y mezclas de compuestos químicos
diferentes a los plaguicidas y otras sustancias que al sobrepasar los valores
máximos aceptables tienen reconocido efecto adverso en la salud
humana.
En el cuadro de las próximas diapositivas se presentan las características
químicas que tienen reconocido efecto adverso en la salud humana:

2024
PTAP
Características químicas que tienen efecto adverso en la salud humana

2024
PTAP
Características químicas que tienen implicaciones sobre la salud humana

2024
PTAP
EFECTOS EN LA SALUD
COMPUESTOS INORGÁNICOS
Síndrome del bebé azul
Nitratos
Nitritos
Afecta al sistema nervioso y a los riñones
Mercurio
Aumento de la presión sanguínea
Sodio
Afecta al sistema nervioso y reproductivo,
causa hipertensión
Plomo
Manchado de los dientes
Fluoruros
Afecta al hígado
Cadmio
Cromo
Afecta al sistema nervioso, hígado y riñones
Monoclorobenceno
Etilbenceno
Clorobenceno

2024
Síndrome del bebé azul
PTAP
Fluorosis
En concentraciones normales, el flúor es muy bueno para la salud
bucodental: aumenta la mineralización del esmalte y protege
contra la caries. Pero demasiada cantidad de este elemento
químico aumenta la porosidad del esmalte y hace que los dientes
se vuelven más frágiles, ocasionando una anomalía que los
dentistas conocen como fluorosis.
Son esas manchas blancas en los dientes

2024
PTAP
Características químicas que tienen mayores consecuencias
económicas e indirectas sobre la salud humana

2024
PTAP
El hierro y el manganeso pueden darle al agua un sabor, olor y color indeseables.
El hierro causa manchas rojizos-cafés en la ropa, porcelana, platos, utensilios, vasos,
lavaplatos y accesorios de plomería, entre otros.
El manganeso causa manchas cafés-negras en los mismos materiales.
En muchos casos el hierro y el manganeso se encuentran disueltos, pero al entrar en
contacto con el oxígeno precipitan al igual que con sustancias oxidantes como el cloro.
Los depósitos de hierro y manganeso se acumulan en tuberías, restringiendo el flujo
del agua haciendo necesario un mayor consumo de energía para bombear y para
calentar agua con el consiguiente aumento de los costos.
Las implicaciones de Fe y Mn en el agua son más de tipo económico, pues no tienen un
efecto marcado sobre la salud humana

2024
PTAP
Incrustaciones en
tuberías por Fe y Mn
Apariencia de agua
con Fe y/o Mn

2024
PTAP
Características microbiológicas
Las características microbiológicas del agua para consumo humano deben enmarcarse dentro
de los siguientes valores máximos aceptables desde el punto de vista microbiológico, los cuales
son establecidos teniendo en cuenta los límites de confianza del 95% y para técnicas con
habilidad de detección desde 1 Unidad Formadora de Colonia (UFC) o 1 microorganismo
en 100 cm3 de muestra.

2024
PTAR
PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS
Parámetros fisicoquímicos y sus valores límites máximos
permisibles en los vertimientos puntuales de aguas residuales
domésticas (ARD), de las actividades industriales, comerciales o
de servicios; así como de las aguas residuales (ARD y ARND) de
los prestadores del servicio público de alcantarillado a cuerpos
de aguas superficiales.

2024
PTAR
AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS (ARD), Y
DE LAS AGUAS RESIDUALES (ARD – ARnD)
DE LOS PRESTADORES DEL SERVICIO
PÚBLICO DE ALCANTARILLADO A CUERPOS
DE AGUAS SUPERFICIALES, CON UNA CARGA
MENOR O IGUAL A 625,00 kg/DÍA DBO5
AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS (ARD)
DE LAS SOLUCIONES INDIVIDUALES DE
SANEAMIENTO DE VIVIENDAS
UNIFAMILIARES O BIFAMILIARES
UNIDADES
PARÁMETRO
6,00 a 9,00
6,00 a 9,00
-
pH
180
200
mg/L
Demanda
Química de
Oxígeno (DQO)
90
-
mg/L
Demanda
Bioquímica de
Oxígeno (DBO5)
90
100
mg/L
Sólidos
Suspendidos
Totales (SST)
5,00
5,00
mL/L
Sólidos
Sedimentables
(SSED)
20
20
mg/L
Grasas y Aceites
Resolución 631 de 2015 PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS

2024
PTAR PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS
AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS (ARD), Y
AGUAS RESIDUALES NO DOMÉSTICAS -
ARnD DE LOS PRESTADORES DEL SERVICIO
PÚBLICO DE ALCANTARILLADO, CON UNA
CARGA MAYOR A 3.000,00 kg/día DBO5
AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS
(ARD), Y AGUAS RESIDUALES NO
DOMÉSTICAS - ARnD DE LOS
PRESTADORES DEL SERVICIO PÚBLICO
DE ALCANTARILLADO, CON UNA CARGA
MAYOR A 625,00 kg/día Y MENOR O
IGUAL A 3.000,00 kg/día DBO5
PRESTADORES
UNIDADES
PARÁMETRO
0,50
0,50
mg/L
Cianuro Total
(CN-)
0,10
0,10
mg/L
Cadmio (Cd
3,00
3,00
mg/L
Cinc (Zn)
1,00
1,00
mg/L
Cobre (Cu)
0,50
0,50
mg/L
Cromo (Cr)
0,02
0,02
mg/L
Mercurio (Hg
0,50
0,50
mg/L
Níquel (Ni)
0,50
0,50
mg/L
Plomo (Pb)

2024
Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable
y Saneamiento Básico – RAS
La Resolución aplica a los prestadores de los servicios públicos de acueducto,
alcantarillado y aseo, a las entidades formuladoras de proyectos de inversión en el sector, a
los entes de vigilancia y control, a las entidades territoriales y las demás con funciones en el
sector de agua potable y saneamiento básico, en el marco de la Ley 142 de 1994.
Así como a los diseñadores, constructores, interventores, operadores, entidades o
personas contratantes que elaboren o adelanten diseños, ejecución de obras, operen y
mantengan obras, instalaciones o sistemas propios del sector de agua y saneamiento básico

2024
1. NORMATIVIDADVIGENTE Resolución 0330 de 2017
https://www.youtube.com/watch?v=YgXhpZOkYo4

2024
Link de acceso al RAS:
https://www.minvivienda.gov.co/viceministerio-de-agua-y-
saneamiento-basico/reglamento-tecnico-sector/reglamento-tecnico-
del-sector-de-agua-potable-y-saneamiento-basico-ras

2024
Título 1: ASPECTOS GENERALES
Título 2: REQUISITOS TÉCNICOS
Título 3: GESTIÓN DOCUMENTAL
Título 4: PERMISOS, LICENCIAS Y OTRAS AUTORIZACIONES
Título 5: JUNTA TÉCNICA ASESORA DEL RAS
Titulo 6: CONTROL Y REGIMEN SANCIONATORIO DEL REGLAMENTO TÉCNICO DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS
Título 7: DEFINICIONES
Primer Corte. Tema 1: Presentación del curso y Normatividad vigente

2024
Título
1:
ASPECTOS
GENERALES
Capítulo 1:
PLANEACIÓN DE
PROYECTOS DE
INFRAESTRUCTURA
Artículo 5 a 19
Capítulo 2:
DISEÑO
Artículo 20 a 24
Artículo 21: Criterios de
Diseño
Artículo 22:
Procedimiento General
Capítulo 3:
CONSTRUCCIÓN
Artículo 25 a 28
Capítulo 4:
OPERACIÓN Y
MANTENIMIENTO
Artículo 29 a 33
Capítulo 5:
INTERVENTORÍA
Artículo 34 a 39

2024
Título
2:
REQUISITOS
TÉCNICOS
Capítulo 1:
ASPECTOS GENERALES
Artículo 40 a 46
Capítulo 2:
SISTEMAS DE ACUEDUCTO
Contiene 5 sesiones Artículo 47 a 98
Capítulo 3:
SISTEMAS DE POTABILIZACIÓN DE AGUAS
Capítulo 4: SISTEMAS DE RECOLECCIÓN Y EVACUACIÓN DE
AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS Y PLUVIALES
Capítulo 5:
SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
MUNICIPALES
Capítulo 6: SISTEMAS DE ASEO URBANO Artículo 220 a 226
Capítulo 7: ASPECTOS COMPLEMENTARIOS PARA SISTEMAS
DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO
Artículo 227 a 232
Capítulo 8: PUESTA EN MARCHA, OPERACIÓN,
MANTENIMIENTO Y EFICIENCIA ENERGETICA
Artículo 233 a 238

2024
Título
3:
GESTIÓN
DOCUMENTAL
Artículo 239 a 241
Título
4:
PERMISOS,
LICENCIAS
Y
OTRAS
AUTORIZACIONES
Artículo 242 a 249
Título
5:
JUNTA
TÉCNICA
ASESORA
DEL
RAS
Artículo 250 a 252

2024
Título
6:
CONTROL
Y
REGIMEN
SANCIONATORIO
DEL
REGLAMENTO
TÉCNICO
DE
ACUEDUCTOS
Y
ALCANTARILLADOS
Artículo 253 a 255
Título
7:
DEFINICIONES
Artículo 256 a 258

2024
2. CRITERIOSDE SELECCIÓNDE TECNOLOGÍASDEPLANTASDE AGUAPOTABLEY RESIDUAL
Resolución
0330
de
2017
PTAP
PTAR
Capítulo 3. Sección 1
Capítulo 5. Sección 1
ARTÍCULO 101. Requisitos para la selección de
tecnologías y procesos unitarios de tratamiento.
 Técnicos
 Económicos y financieros
 Institucionales
 Sociales
 Ambientales
 Riesgo sanitario
 Costos de inversión,
operación y mantenimiento
ARTÍCULO 167. Cuerpo receptor y modelación de calidad del agua
Para determinar los requerimientos de tratamiento de las aguas residuales
de una población, se deben utilizar modelos de simulación de la calidad
del agua de la fuente receptora, de acuerdo con el Decreto 3930 de 2010 y
la Resolución 631 de 2015
En Colombia no existe una metodología estandarizada o
reglamentada para la selección de PTAR

2024
2. CRITERIOSDE SELECCIÓNDE TECNOLOGÍASDE PLANTASDE AGUAPOTABLEY RESIDUAL
Resolución
0330
de
2017
PTAP: Para la selección de la alternativa de tratamiento óptima,
deben considerarse, entre otros, los factores técnicos, económicos y
financieros, institucionales, sociales, ambientales, riesgo sanitario y
costos de inversión, operación y mantenimiento, estos últimos,
desglosados en al menos: insumos químicos, personal, energía e
impacto sobre la tarifa.
La alternativa más favorable deberá seleccionarse mediante el
empleo de matrices de selección multicriterio.

2024
2. CRITERIOSDESELECCIÓNDE TECNOLOGÍASDE PLANTASDE AGUAPOTABLE
PTAP
Información del Estudio Técnico de Selección
1. Caracterización de agua cruda
2. Inspección sanitaria en campo y determinación del nivel de riesgo de la
microcuenca
3. De acuerdo con la calidad del agua a la entrada y salida de la PTAP
requerida según los límites exigidos en el Decreto 1575 de 2007 y la
4. Análisis de los criterios y parámetros de diseño adoptados para establecer
alternativas técnicas de procesos de tratamiento y su eficiencia
5. En la medida de lo posible, adaptarse a las condiciones locales, para
garantizar soluciones que utilicen el mínimo uso de energía eléctrica y/o
combustibles y, así mismo, que no presenten complejidad en su operación y
mantenimiento

2024
PTAP
En el ítem 3. el nivel tecnológico debe ser el más conveniente, teniendo en
cuenta el nivel de desarrollo y la capacidad técnico-administrativa de la
persona prestadora del servicio.
Otra información adicional se puede incluir en el estudio técnico, tales
como Análisis económico, Disponibilidad de recursos y materiales en la
región, Esquemas y modulación de las unidades del sistema de
tratamiento, presupuesto, costos ambientales, evaluación financiera y
económica del proyecto.

2024
PTAP
Análisis de vulnerabilidad del sistema de tratamiento de la PTAP en casos
de variaciones extremas de calidad del agua cruda, caudal que se va a
tratar, interrupciones en el suministro de energía, salida de servicio de
alguna de las unidades de tratamiento, falla en los sistemas de
comunicaciones, automatización y control, así como las posibles
modificaciones en las características de la fuente abastecedora que, de una
u otra forma, pueden incrementar el nivel de riesgo sanitario en la misma.

2024
PTAP
https://www.youtube.com/watch?v=MyYLLVG8Wkc

2024
PTAP
Modelo SelTec: Selección de Tecnología y Análisis de Costos en
el Tratamiento de Agua para Consumo humano
(Instituto Cinara, Universidad del Valle)
SelTec permite seleccionar alternativas tecnológicas sostenibles, para la
potabilización del agua, en una localidad donde no existe sistema de
tratamiento, evaluar la sostenibilidad de la tecnología en una planta de
tratamiento existente y estimar costos de inversión inicial, reposición,
administración, operación y mantenimiento para las opciones tecnológicas
más utilizadas en Colombia.

2024
PTAP

2024
PTAP La estructura del modelo conceptual involucra datos de entrada, criterios
básicos, procedimientos y selecciones parciales en cada uno de los
Niveles.
Los criterios básicos hacen referencia a aspectos como: normas de
calidad del agua, modelos de cantidades de obra de las diferentes
alternativas y criterios para la estimación de tarifas, etc.
Los procedimientos se ejecutan sobre la base de la información de
entrada y los criterios básicos considerados.
Con base en estos procedimientos y la recopilación de experiencias en las
diferentes áreas del conocimiento relacionadas con selección de
tecnología para la potabilización del agua, se construyen los modelos de
decisión en cada Nivel.

2024
PTAP
Ciclo completo, plantas compactas, filtración directa, filtración
en múltiples etapas, tecnologías con énfasis en remoción de
hierro y manganeso y combinación de tecnologías, en
particular las que utilizan filtración gruesa como pretratamiento
en combinación con filtración rápida o filtración directa.
Para la desinfección se consideraron las opciones de cloro
gaseoso, hipoclorito de calcio e hipoclorito de sodio.
El modelo Seltec incluye:

2024
2. CRITERIOSDESELECCIÓNDE TECNOLOGÍASDE PLANTASDE AGUARESIDUAL
PTAR
Información para la Selección
1. Tipo de afluente (composición de AR)
2. Requisitos del efluente (Normatividad) - Resolución 631 de 2015
3. Métodos de disposición (Autoridad ambiental)
4. Eficiencia de remoción de contaminantes por tipo de tecnología
5. Indicadores de desempeño por tecnología
6. Aspectos ambientales sobre localización y la estrategia espacial para la
localización
7. Facilidad o adaptabilidad para satisfacer requerimientos futuros de
ampliación y optimización
8. Grado de desarrollo económico de la zona de estudio

2024
PTAR
Modelo Seltar (Instituto Cinara, Universidad del Valle)
Tecnología
Categoría
Rejilla Gruesa, Rejilla Fina, Desarenador, Tanque Séptico, Sedimentador
Primario, Sedimentador Primario Alta Tasa, Sedimentador Secundario
Unidades
Complementarias
Lodos activados (convencionales, mezcla completa y alimentación escalonada),
Lodos Activados con oxidación total (aireación extendida y zanjas de
oxidación), Lagunas Aireadas, Biodiscos, Filtro Percolador
Filtro Anaerobio, Reactor UASB
Sistemas de
tratamiento
convencionales
Lagunas: Anaerobia, Facultativa, Maduración, Lagunas con macrófitas
Humedales: Flujo Libre, Flujo Subsuperficial
Tratamiento y Disposición en Terreno: Infiltración Lenta, In filtración Rápida,
Flujo Superficial, Filtro Intermitentes de Arena, Sistema de infiltración
subsuperficial
Sistemas de
Tratamiento
Naturales
Espesamiento por Gravedad, Digestión anaerobia convencional, Digestión
aerobia, Lechos de secado, Estabilización alcalina, Lagunas de lodos
Manejo de Lodos

2024
PTAR
El modelo conceptual está conformado por 9 bloques temáticos que conforman la Estructura General del
Modelo Conceptual de Selección de Tecnología para el Control de Contaminación por Aguas Residuales SELTAR.

2024
PTAR
Número de esquemas
Categoría
5
Nivel de tratamiento primario
33
Nivel de tratamiento secundario
32
Nivel de tratamiento terciario con
remoción de nutrientes
28
Nivel de tratamiento terciario con
remoción de patógenos
6
Tratamiento y disposición en terreno
En total se consideran 104 esquemas tecnológicos para el tratamiento de aguas residuales
domésticas, según los diferentes niveles de tratamiento y 9 para el manejo de lodos

2024
3. CLASIFICACIÓNDE TRATAMIENTOSY PROCESOSENAGUAPOTABLE
55
PTAP
https://www.youtube.com/watch?v=EuHimCEGUQA

2024
TECNOLOGÍA DE TRATAMIENTO
Filtración
optimizada
Filtración
por
adsorción
Intercambio
iónico
Electrodiálisis
inversa
Ósmosis
inversa
Nanofiltración
Ultrafiltración
Microfiltración
Oxidación
Química
Ablandamiento
Filtración
Convencional
Coagulación
+
Floculación
+
Sedimentación
Aeración
Características físicas
CONTAMINANTE
QUE
SE
VA
A
REMOVER
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Color aparente
X
X
X
Olor y sabor
X
X
X
X
X
Turbiedad
X
X
X
X
X
X
X
X
Sólidos disueltos
totales
PTAP

2024
Filtración
optimizada
Filtración
por
adsorción
Intercambio
iónico
Electrodiálisis
inversa
Ósmosis
inversa
Nanofiltración
Ultrafiltración
Microfiltración
Oxidación
Química
Ablandamiento
Filtración
Convencional
Coagulación
+
Floculación
+
Sedimentación
Aeración
Características químicas inorgánicas
CONTAMINANTE
QUE
SE
VA
A
REMOVER
X
X
Antimonio
X
X
X
X
X
X
X
X
Arsénico
X
X
X
X
Bario
X
X
X
X
X
X
X
Cadmio
X
Cianuro libre y
disociable
X
X
X
Cloruros
X
X
X
X
Cobre
X
X
X
X
X
X
X
Cromo
X
X
X
X
X
Dureza
X
X
X
X
Fluoruros
X
X
X
X
Fosfatos
PTAP

2024
Filtración
optimizada
Filtración
por
adsorción
Intercambio
iónico
Electrodiálisis
inversa
Ósmosis
inversa
Nanofiltración
Ultrafiltración
Microfiltración
Oxidación
Química
Ablandamiento
Filtración
Convencional
Coagulación
+
Floculación
+
Sedimentación
Aeración
Características químicas inorgánicas
CONTAMINANTE
QUE
SE
VA
A
REMOVER
X
X
X
X
X
X
X
Hierro
X
X
X
X
X
X
X
Manganeso
X
X
X
Mercurio
X
Molibdeno
X
X
X
X
Níquel
X
X
X
Nitratos
X
X
X
Nitritos
X
X
X
Plomo
X
X
X
X
X
Selenio
X
X
X
Sulfatos
X
X
X
X
X
Trihalometanos
Totales
X
X
X
X
Zinc
PTAP

2024
Filtración
optimizada
Filtración
por
adsorción
Intercambio
iónico
Electrodiálisis
inversa
Ósmosis
inversa
Nanofiltración
Ultrafiltración
Microfiltración
Oxidación
Química
Ablandamiento
Filtración
Convencional
Coagulación
+
Floculación
+
Sedimentación
Aeración Características químicas orgánicas
CONTAMINANTE
QUE
SE
VA
A
REMOVER
X
X
X
X
X
X
Carbono Orgánico Total
X
X
X
Pesticidas/Herbicidas
X
X
Orgánicos sintéticos
X
X
Orgánicos volátiles
Características microbiológicas
X
X
X
X
Escherichia Coli
X
X
X
Giardia y Cryptosporidium
PTAP

2024
3. CLASIFICACIÓNDE TRATAMIENTOSY PROCESOSENAGUARESIDUAL
PTAR
https://www.youtube.com/watch?v=qV_tyLCLVUw

2024
CONTAMINANTE REMOVIDO
NIVELES DE TRATAMIENTO
Sólidos en suspensión gruesos (materiales de dimensiones mayores y arena)
Preliminar
Sólidos sedimentables
Primario
DBO en suspensión
Sólidos no sedimentables
Secundario
DBO en suspensión fina
DBO soluble
Eventualmente nutrientes
Eventualmente patógenos
Nutrientes
Terciario (tan solo
eventualmente)
Patógenos
Compuestos no biodegradables
Metales pesados
Sólidos inorgánicos disueltos
Sólidos en suspensión remanentes
PTAR

2024
Preliminar
Primario
Secundario
Terciario o
avanzado
PTAR
E=80-95%
E=30-50%
E=5%
Eficiencia en términos de remoción de DBO
DBO: Demanda Bioquímica de Oxígeno, Demanda Biológica de Oxígeno o Carência Bioquímica de
Oxígeno corresponde a la cantidad de oxígeno consumido en la degradación de la materia orgánica en el
medio acuático a través de procesos biológicos, siendo expreso en la unidad miligramas por litro (mg/L).

2024
OPERACIONES FÍSICAS UNITARIAS
PTAR
Métodos de tratamiento en los cuales predomina la aplicación de fuerzas
físicas (ej. tamizado, mezcla, floculación, sedimentación, flotación, filtración).
Los métodos de tratamiento se dividen en operaciones y procesos unitarios y
su integración compone los sistemas de tratamiento.

2024
PROCESOS QUÍMICOS UNITARIOS
Primer Corte. Tema 3: Clasificación de tratamientos y procesos en agua potable y residual
PTAR
Métodos de tratamiento en los cuales la remoción o convección
contaminantes ocurre por la adición de productos químicos o debido a
reacciones químicas (ej. precipitación, adsorción, desinfección)

2024
PROCESOS BIOLÓGICOS UNITARIOS
PTAR
Métodos de tratamiento en los cuales la remoción de
contaminantes ocurre por medio de actividad biológica.
(ej. remoción de la materia orgánica carbonácea, nitrificación,
desnitrificación)

2024
Operación, proceso o sistema de tratamiento
Contaminante
• Tamizado
• Remoción de arena
• Sedimentación
• Disposición en el suelo
Sólidos en suspensión
• Lagunas de estabilización y sus variantes
• Lodos activados y sus variantes
• Reactores aerobios con biopelícula
• Tratamiento anaerobio
Materia orgánica
biodegradable
• Lagunas de maduración
• Desinfección con productos químicos
• Desinfección con radiación ultravioleta
• Membranas
Organismos patógenos
PTAR

2024
Operación, proceso o sistema de tratamiento
Contaminante
• Nitrificación y desnitrificación biológica
• Lagunas de maduración y de alta tasa
• Procesos físico-químicos
Nitrógeno
• Remoción biológica
• Lagunas de maduración y de alta tasa
• Procesos físico-químicos
Fósforo
PTAR

2024
Capacidaddeloscomponentes:ejercicio
Bocatoma
Fuente
Aducción
Desarenador
Aducción
PTAP
Conducción
T.D
Conducción
RED
Pér = 5% Qmd
Pér = 3-5% Qmd
Pér = 5% Qmd
Pér = 5% Qmd
DATOS:
Pf = 77.817 hab
Dotación bruta = 221 L/(hab*día)
Caudal de incendio Qinc = 0,02 l/(s*m) (Incrementar la necesidad
de una instalación de hidrantes en un tramo con 250 m de la
tubería matriz de la Red de Distribución)
Calcular el caudal de diseño de los componentes:
- Red de Distribución
- Conducción
- PTAP
- Aducción
- Bocatoma
Pér = 5% Qmd
Qbocatoma = ?
Qaducción 1 = ? Qaducción 2 = ?
QPTAP = ?
Qconduc 1 = ?
Qconduc 2 = ?
QRED Matriz = ?
QRED Matriz
Qconduc
QPTAP
Qaducción
Qbocatoma
Pér = Pérdidas
PTAP

2024
Solución
= p x /86.400 = 77.817 hab x 221 l/(hab*día) /86400s
= 199,05 l/s
0,05 * 204,05 l/s = 10,20 l/s
*Caso sea necesario sacar el valor de la Dotación Neta, debemos sacar desde
la tabla que está arriba, a depender de la Altura Promedio sobre el Nivel del Mar
de la Zona Atendida.
PTAP
=

2024
Solución
QMD = x K1 = 204,05 l/s x 1,2 = 244,86 l/s
QMH = QMD x K2 = 244,86 l/s x 1,4 = 342,80 l/s
PTAP

2024
Bocatoma
Fuente
Aducción 1
Desarenador
Aducción 2
PTAP
Conducción 1
T.D
Conducción 2
RED
3-5% Qmd
5% Qmd
5% Qmd RED Matriz
Bocatoma
Qbocatoma = 2*QMD+
5*5%Qmd total
Aducción 2
Qaducción 2 =
QMD+4*5%Qmd total
PTAP
QPTAP = QMD+3*5%Qmd total
Conducción 1
Qconduc 1 =
QMD+2*5%Qmd total
Conducción 2
Qconduc 2 =
QMD+5%Qmd total
5% Qmd
Aducción 1
Qaducción 1 =
QMD+5*5%Qmd total
5% Qmd
Solución
QRED Matriz = QMH
Pér = 5% Qmd total
PTAP

2024
Bocatoma
Fuente
Aducción 1
Desarenador
Aducción 2
PTAP
Conducción 1
T.D
Conducción 2
RED Matriz
Qaducción 1 =
QMD+5*5%Qmd total
=244,86+5*10,2=
295,86 l/s
PTAP
QPTAP =
QMD+3*5%Qmd total
= 244,86+3*10,2 =
275,46 l/s
Qconduc 1 =
QMD+2*5%Qmd total
=244,86+2*10,2=
265,26 l/s
Qconduc 2 =
QMD+5%Qmd total
= 244,86+10,2=
255,06 l/s
QRED Matriz = QMH =
342,80 l/s
Qbocatoma = 2*QMD+
5*5%Qmd total
=2*244,86+5*10,2=
540,72 l/s
DATOS:
Pf = 77.817 hab
Dotación bruta = 221 l/(hab*día)
Qaducción 2 =
QMD+4*5%Qmd total
=244,86+4*10,2=
285,66 l/s
Solución (Respuesta final)
Bocatoma
Aducción 1
Aducción 2
Conducción 1 Conducción 2
RED Matriz
PTAP

2024
4. DEFINICIÓNDE LOSCAUDALESDEDISEÑODEPLANTASDETRATAMIENTODE AGUARESIDUAL
PTAR
Aplicación
Descripción
Caudal
- Caudal medio de referencia
- Caudal de diseño de unidades de tanques sépticos
- Sistemas lagunares
Caudal medio diario de capacidad
de la PTAR
Caudal medio de
diseño
- Dimensionamiento de sistemas de bombeo, procesos
físicos (desarenadores, cribados, trampas de grasa y
sedimentadores primarios y secundarios)
- Desarrollo de estrategias operativas
- Conductos de interconexión de unidades de proceso
Máximo volumen en una hora,
identificado en los registros
estudiados
Caudal máximo
horario
- Dimensionamiento de tanques de regulación
- Dimensionamiento de sistemas de bombeo de lodos
- Dimensionamiento de dosificación química
Máximo volumen en un día,
identificado en los registros
estudiados
Caudal máximo
diario
- Dimensionamiento de bioreactores.
- Dimensionamiento del almacenamiento de químicos
Caudal promedio diario para el
mes con el mayor volumen
mensual identificado en los
registros estudiados
Caudal máximo
mensual

2024
5. DISEÑODE ESTRUCTURASDEENTRADAAUNAPLANTADEAGUAPOTABLE:
TRATAMIENTOSPRELIMINARES
Agua
Cruda
Unidad de
mezcla rápida
(Coagulación)
Unidad de
mezcla lenta
(Floculación)
Unidad de
sedimentación
o flotación
Filtración
Agua
Potable
TRATAMIENTO EN CICLO COMPLETO
Coagulante
químico
Acondicionador
Pre-desinfección
Ajuste de pH
FILTRACIÓN DIRECTA EN
LINEA
FILTRACIÓN
DIRECTA
Pos-tratamiento
Desinfección
Ajuste de pH
PTAP

2024
PTAP
UNIDADES
VALOR MÁXIMO
ACEPTABLE, Resolución
2115/2007 (AGUA
POTABLE)
CALIDAD DEL
AGUA CRUDA
(EJEMPLO)
PARAMETRO
°C
-
20
Temperatura
UNT
2
18.5
Turbiedad
U.P.C.
15
81.6
Color aparente
-
6.5 – 9
7.97
pH
UFC/100 mL
0
6.6 E 02
Coliformes
totales

2024
PTAP
FILTRACIÓN
EN LINEA
FILTRACIÓN
DIRECTA
CICLO
COMPLETO
CALIDAD
DEL AGUA
CRUDA
UNIDADES
PARAMETRO
< 15
< 15
< 5
18.5
UNT
Turbiedad
< 15
< 20
< 3
81.6
U.P.C.
Color
aparente
< 1.0 E -03
< 1.0 E -03
< 1.0 E -07
6.6 E 02
UFC/100
mL
Coliformes
totales

2024
Unidad de mezcla rápida
(canaleta parshall)
Unidad de mezcla
lenta
(Floculadores
hidráulicos)
Unidad de
sedimentación
(sedimentador)
Filtración
(Filtros rápidos)
Población: 9284 Hab
Caudal: 30 L/s
Estructura de
entrada
PTAP

2024
Canal (cámara) de entrada o
aquietamiento o aforo
PTAP
Recibe el agua cruda que
viene de la cámara de
entrada y su función es
estabilizar el flujo del
agua de tal manera que
permita una entrada
moderada de la misma al
sistema de tratamiento

2024
5. DISEÑODE ESTRUCTURADE ENTRADA
(CANALDEAQUIETAMIENTOOCANALDEAFORO)
PTAP
Estructura de entrada
Mezcla
rápida

2024
Primer Corte. Tema 5: Diseño de estructuras de entrada a una planta de agua potable y agua residual: tratamientos preliminares
PTAP
El tiempo de retención hidráulica es uno de los conceptos más importantes en la
gestión del agua para las instalaciones, tanto de agua potable como aguas residuales.
El TRH es el periodo de tiempo que el agua permanece en una unidad de
tratamiento, desde la captación hasta el suministro a la red domiciliaria.
Si nos referimos al estudio de este concepto en una planta de agua potable, podemos
expresar la necesidad de que todo el tren de tratamiento tenga el tiempo necesario para
que las reacciones químicas se lleven a cabo de manera exitosa.
Aunado a esto, el estado de conservación de la infraestructura (como clarificadores,
floculadores) tiene mucho que ver, ya que condiciona el funcionamiento de las plantas.
TRH, en horas o segundos
V, volumen en m3 o L
Q, caudal (consumo) en m3/horas, m3/s o L/s.

2024
El objetivo de la estructura de entrada es estabilizar el flujo del agua que llega a la planta
Generalmente la tubería llega sumergida de tal forma que se pierda la turbulencia
PTAP
TRH: < 60 s, para el canal de
aquietamiento. (Di Bernardo, 1993)
Parámetros de diseño
Q (m3/h, m3/s o L/s) y TRH (h o s)

2024
Ejemplo:
Qdiseño: 0,030 m3/s
TRHadoptado : 20 s
(CANALDEAQUIETAMIENTOO CANALDEAFORO)
PTAP
Volumen requerido en la cámara de aquietamiento (V)

2024
PTAP
Se calcula la geometría de la cámara
Se adopta altura (h) 0.50
Se calcula el área (A)

2024
PTAP
Se adopta un ancho (a) de 0.60m
Se calcula el largo (L)

2024
(CANALDEAQUIETAMIENTOO CANALDEAFORO)
PTAP
Se chequea la velocidad ascensional < 0.7 m/s

2024
PTAP
DISEÑO FINAL DEL CANAL DE AQUIETAMIENTO

2024
5. DISEÑODE ESTRUCTURADE ENTRADA-DISEÑOTORREDEAIREACIÓN
PTAP
Fuente de abastecimiento:
Agua subterránea

2024
5. DISEÑOTORREDE AIREACIÓN
PTAP
Ejemplo: Características de Agua subterránea
Valor máximo
aceptable (Res.
2115/2007)
Unidades
Valor
Parámetro
2
UNT
1.2
Turbiedad
15
UPC
< 5
Color
6.5 - 9.0
-
7.44
pH
200
mg/L CaCO3
180
Alcalinidad
300
mg/L CaCO3
100
Dureza
0.3
mg/L Fe
0.49
Hierro
0.1
mg/L Mn
0.2
Manganeso
En potabilización la remoción de hierro y manganeso puede lograrse a través de un proceso de
aireación.

2024
PTAP
La aireación es el proceso por el cual se pone en contacto el
agua con el aire, con el fin de modificar las concentraciones de
sustancias volátiles contenidas en el agua cruda

2024
PTAP
1. Transferir oxígeno al agua para aumentar el OD (Oxígeno Disuelto)
2. Disminuir la concentración de CO2
3. Disminuir la concentración de H2S
4. Remover gases como metano, cloro y amoniaco
5. Oxidar hierro y manganeso
6. Remover compuestos orgánicos volátiles
7. Remover sustancias volátiles productoras de olores y sabores
Funciones de la aireación
Las funciones más importantes de la aireación son: El agua aireada es más agradable al
paladar y la aireación reduce el nivel de CO2 hasta unos 4,5 mg/L

2024
PTAP
Un aireador de bandejas múltiples
consiste en una serie de bandejas
equipadas con ranuras, fondos
perforados o mallas de alambre, sobre las
cuales se distribuye el agua y se deja caer
a un tanque receptor en la base.
Los principales aireadores, utilizados comúnmente en purificación de aguas de pozos, son
los de toberas, cascadas, canales inclinados y aireadores de bandejas.
En aguas residuales se utilizan aireadores por difusores y aireadores mecánicos
superficiales o sumergidos.
En algunos aireadores de bandeja se coloca medio grueso de coque, piedra, ladrillo triturado
o cerámica para mejorar la eficiencia del intercambio de gases y la distribución del agua; en
plantas de remoción de hierro y manganeso, para usar el efecto catalítico de los depósitos de
hierro y manganeso.

2024
PTAP

2024
PTAP
La ventilación es un factor importante en el diseño de estos
aireadores y debe estudiarse cuidadosamente para la selección del
sitio de localización.
La corrosión, la formación de la masa biológica y crecimientos
algales son factores de importancia en el diseño de
aireadores; por ello, se construyen con materiales durables como
acero inoxidable, aluminio, concreto o maderas resistentes.

2024
PTAP
Anillos Pall Ring

2024
PTAP
Los ANILLOS PALL RING son lo más avanzado en nuevas
tecnologías para absorción de hierro en las torres de aireación de
aguas provenientes de pozos profundos.
Al pasar el agua proveniente de pozo profundo por la torre de
aireación, al contacto con los ANILLOS PALL RING el hierro se
precipita en partículas insolubles, las cuales se adhieren a los
ANILLOS PALL RING, permitiendo que el agua pase a la planta de
tratamiento libre de hierro.
Material de Color Traslucido Natural: Son efectivos en la extracción
de hierro y son recuperables al 100%.

2024
PTAP
Remoción de CO2

2024
PTAP
Factores de diseño
Unidad
Valor
Parámetro
m/d
550 - 1800
Carga hidráulica
(caudal/área total de bandejas)
m/d
300 - 600
m/d
500 -1600
m/d
120
m/d
60 - 300
m/d
< 300
unid
3 - 5
Número de bandejas unid
4 - 6
unid
> 3
m
1,2 -3
Altura total del aireador
Lecho de contacto
cm
15 - 30
Espesor
cm
4 -15
coque o piedra, diámetro
cm
5 - 15
esferas de cerámica, diámetro
Fuente: Romero, R. 2000

2024
PTAP
Factores de diseño
Unidad
Valor
Parámetro
mm
5 -12
Orificios de distribución, diámetro
cm
2,5
Separación entre orificios
cm
15
Profundidad del agua en la bandeja
cm
30 -75
Separación ente bandejas
%
30 - 60%
Eficiencia en remoción de CO2

2024
PTAP
Solución
La Carga Hidráulica = Caudal/Área Total de Bandejas, entonces debo calcular el área de las bandejas.
Un aireador de bandejas tiene las siguientes características: 4 bandejas de láminas
perforadas, de 0,76m X 2,1m cada una; medio de contacto de coque de 2,5cm a 5cm de
diámetro; altura de la torre de aireación de 2,4 m y separación entre bandejas de 0,6m.
Calcular el caudal (L/s y m3/d) que puede tratar dicho aireador si la carga hidráulica es de
5L/(s.m2)= 432m3/(día. m2), pues la conversión es: 5L /(s.m2)* 86.400s/día / 1000L/m3.
Ejemplo de cálculo de caudal para un Aireador

2024
PTAP
Diseñar un aireador de bandejas para una PTAP que
abastecerá a través de agua de un pozo profundo a una
población con un caudal de 5,33 L/s (461 m3/d).
Para una concentración de CO2 inicial 28 mg/L, calcule
la eficiencia del aireador.
Ejemplo de Diseño de un Aireador

2024
PTAP
Guía para el Dimensionamiento
1. Seleccione la Carga Hidráulica Superficial (CHS)
2. Calcule el Área de aireación requerida 𝐴𝑟𝑒𝑎 =
𝑄𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜
𝐶𝐻𝑆
3. Seleccione el Número de bandejas
4. Calcule el Área por bandeja
5. Defina las Dimensiones y espaciamiento de bandejas
6. Adopte el diámetro de los orificios de la bandeja
7. Seleccione el Material del lecho de contacto, tamaño y espesor
8. Calcule el volumen del lecho de contacto
9. Calcule la remoción de CO2
Solución para Diseño de un Aireador

2024
PTAP
Dimensionamiento
Para una sección cuadrada, largo igual ancho
1
2
3
4

2024
PTAP
Dimensionamiento

2024
PTAP
Dimensionamiento
6
7

2024
PTAP
Dimensionamiento
7
7
8

2024
PTAP

2024
PTAP
Eficiencia de la torre de aireación
9
(28 – 5,6)
28
= 0,8 = 80%
Se adopta k = 0,14 (promedio)

2024
5. DISEÑODE ESTRUCTURASDEENTRADAAUNAPLANTADEAGUARESIDUAL:
Afluente
Tratamiento
preliminar -
Pretratamiento
Tratamiento
primario
Tratamiento
secundario
Tratamiento
terciario o
avanzado
Efluente
ETAPAS DEL TRATAMIENTO DE AGUA
RESIDUAL
Tratamiento de lodos
Reuso
Corriente
superficial
PTAR

2024
Su objetivo es remover sólidos gruesos y arenas para proteger:
• Tubos y canales que transportan AR
• Unidades de tratamiento siguientes
• Cuerpos de agua que reciben el AR
5. DISEÑODE ESTRUCTURASDEENTRADAAUNAPLANTADEAGUARESIDUAL:
PTAR
REJILLAS DESARENADOR
FASE SÓLIDA
TRATAMIENTO PRELIMINAR
FASE LÍQUIDA

2024
5. TRATAMIENTOPRELIMINAR
PTAR
REJILLAS (CRIBADO)
Las rejas, gruesas y finas,
son componentes
indispensables en toda
planta de tratamiento de
agua residual.
Dispositivos constituidos por barras metálicas paralelas
e igualmente espaciadas (barrotes) o por mallas y
tamices (rejillas).

2024
PTAR
REJILLAS (CRIBADO)
Retener sólidos gruesos que floten o que se
encuentren suspendidos en el agua: papel,
trapos, frascos, trozos de madera, cáscaras de
frutas, latas, tapones de botellas, productos de
higiene femenina, cepillos, cadáveres de
animales y otros objetos usualmente
transportados por la red de alcantarillado.
FUNCIÓN

2024
PTAR
REJILLAS (CRIBADO)
Separar y evacuar con facilidad los materiales
arrastrados por el agua que podrían disminuir la
eficacia de los tratamientos posteriores
APLICACIÓN
Se emplean para proteger contra obstrucción
equipos de bombeo, tuberías, válvulas,
dispositivos de aireación y otros componentes
de la planta.

2024
PTAR
LOCALIZACIÓN DE LAS REJILLAS
Las rejillas deben colocarse aguas arriba de las
estaciones de bombeo o de cualquier dispositivo
de tratamiento subsecuente que sea susceptible
de obstruirse por el material grueso que trae el
agua residual sin tratar.
Las rejillas se ubican sobre un canal de aducción
antes del desarenador

2024
PTAR
CLASIFICACIÓN DE LAS REJILLAS
Manuales
Automáticas
Según el tipo de limpieza:

2024
PTAR
REJILLAS DE LIMPIEZA MANUAL
Escurridor

2024
PTAR
REJILLAS DE LIMPIEZA MECÁNICA-AUTOMÁTICA
Las rejillas de limpieza mecánica son fabricadas por empresas especializadas

2024
PTAR
Rejas rectas
Rejas curvas
Según la forma:

2024
PTAR
Según el espaciamiento:
Espaciamiento entre
barras (mm)
Tipo de Reja
40 hasta 100
Gruesa
20 hasta 40
Media
10 hasta 20
Fina

2024
PTAR
CARACTERÍSTICAS DE LAS REJAS DE BARRAS
De limpieza
mecánica
De limpieza
manual
Características
0,5 – 1,5 cm
0,5 – 1,5 cm
Ancho de las barras
2,5 – 7,5 cm
2,5 – 7,5 cm
Profundidad de las barras
1,5 – 7,5 cm
2,5 – 5,0 cm
Abertura o espaciamiento
0° - 30°
30° - 45°
Pendiente con la vertical
0,6 – 1,0 m/s
0,3 – 0,6 m/s
Velocidad de acercamiento
15 cm
15 cm
Perdida de energía permisible
Fuente: Romero, R.

2024
PTAR
DISEÑO - REJILLAS
Parámetros:
 Dimensionamiento del canal
 Variación del nivel del agua con el caudal
 Separación entre barras
Instalación:
 Mínimo dos unidades (mantenimiento)
 Compuertas antes y después (secado)
 By-pass en caso de emergencia
 Manejo adecuado de sólidos

2024
PTAR
RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO DE REJILLAS
ANCHO DE REJA
Varía de acuerdo con las necesidades
Usualmente está en el rango de 0,6 m a 3,6 m
(por secciones)
Pueden tener alturas entre 3 m y 12 m

2024
PTAR
CANAL DE APROXIMACIÓN
A
P
Y h
BL
S

2024
PTAR
Diámetro Hidráulico o
Diámetro Hidráulico

2024
PTAR
CANAL DE APROXIMACIÓN (SALTO HIDRÁULICO)
https://www.youtube.com/watch?v=QjJoZ4TsG_s

2024
PTAR
𝟐
𝟑
𝟎,𝟓
𝟓
𝟑
𝟑
𝟖
b = 2 X Y
Fórmula de Manning para
máxima eficiencia hidráulica para
un canal rectangular abierto:
Y
2*Y

2024
PTAR
DISEÑO DE LA REJILLA: NIVEL DE AGUA
El nivel del agua, aguas
arriba, está determinado
por el nivel del agua
subsiguiente y por la
pérdida de carga en la
reja.
H1
H2
Q1 = V1 * A1 Q2 = V2 * A2
Q1 = Q2
V1 * A1 = V2 * A2
V1 * H1 * B1 = V2 * H2 * B2
V1 = Velocidad de aproximación, m/s
V2 = Velocidad de paso, m/s

2024
PTAR
DISEÑO DE LA REJILLA: FORMAS DE LAS BARRAS
Forma “G”
Forma “A”

2024
PTAR
DISEÑO DE LA REJILLA: ÁREA TOTAL Y VELOCIDAD DE PASO
S = B * L
B = ancho de la rejilla
L = longitud de la rejilla

2024
PTAR
El número de barras requeridas (Nb) será:
+ 1
Donde:
Nb: Numero de barras (redondear
para el número entero superior)
B: Ancho de la rejilla
b: Espaciamiento entre barras
w: Ancho de la barra (espesor)
(3)
DISEÑO DE LA REJILLA: NÚMERO DE BARRAS DE LA REJILLA

2024
PTAR
DISEÑO DE LA REJILLA: PÉRDIDAS EN LA REJILLA LIMPIA
MÉTODO 1: KIRSCHMER
3 - 77
v = velocidad de aproximación, m/s o velocidad mínima
de paso (m/s)

2024
PTAR
Fuente: RAS, 2000
MÉTODO 1: KIRSCHMER (FORMAS DE LAS BARRAS)

2024
PTAR
MÉTODO 2: METCALF & EDDY

2024
PTAR
MÉTODO 3: COEFICIENTE DE PÉRDIDAS

2024
PTAR
DISEÑO DE LA REJILLA: PÉRDIDAS EN LA REJILLA POR OBSTRUCCIÓN

2024
PTAR
EJERCICIO
Una rejilla de barras circulares de 2 cm de diámetro, instalada con
una inclinación de 50° con la horizontal, espaciamiento libre entre
las barras de 4,5 cm, recibe un caudal de 100L/s y con velocidad
de aproximación de 0,6 m/s. Considere el ancho de la rejilla con
0,4 m y porcentaje de obstrucción de 30%.
Determinar la pérdida de energía (carga) a través de la rejilla
limpia por los 3 métodos (Kirshmer (1), Metcalf & Eddy (2) y
Coeficiente de Pérdidas (3)), la pérdida de energía (carga) por
obstrucción (4), el área útil de la rejilla (5), la longitud de la rejilla
(6), la altura de la lámina del agua (7) y el número de barras de la
rejilla (8).

2024
PTAR
Solución
La pérdida de energía en la rejilla limpia, según la ecuación de Kirschmer (Método 1),
es:

2024
PTAR
Solución
⁄
(1)
La pérdida de energía en la rejilla limpia, según la ecuación de Kirschmer (Método 1),
es:

2024
PTAR
Solución
v2 = = 0,867 m/s
hf = 1,143
, ,
∗ ,
La pérdida de energía en la rejilla limpia, según la ecuación de Metcalf & Eddy (Método 2),
es:
= = 0,6923 = 69,23%
(2)

2024
PTAR
Solución
hf = 1,195 (
,
∗ ,
La pérdida de energía en la rejilla limpia, según la ecuación de coeficiente de pérdidas
(Método 3), es:
(3)
Ka = 1,1
, ,
,

2024
PTAR
Solución
La pérdida de carga por obstrucción en la rejilla, es:
(4)
h0 (Mét 1) =
,
m
h0 (Mét 2) =
,
0,0465 m
h0 (Mét 3) =
,
0,0447 m
Por conservadurismo debemos adoptar el valor más alto h0 = 0,0465 m
En la práctica, para el diseño se adopta por lo menos una pérdida de 15 cm

2024
PTAR
Solución
Para un ancho (B) de canal de 0,40 m y un caudal de 100 L/s, el área útil
(Au ) y la longitud de la rejilla serían:
Au
Au
S
Au
=
S = B * L = 0,4 * L = 0,25 (Despejando L)
L = 0,63 m (6)
(5)

2024
PTAR
Solución
La altura de la lámina de agua sería:
Au
(7)

2024
PTAR
Solución
El número de barras requeridas (Nb) será:
+ 1
Donde:
Nb: Número de barras
Bn: Ancho de la rejilla
b: Espaciamiento entre barras
w: Ancho de la barra (espesor)
(8)

2024
PTAR
C1–ACTIVIDAD1–CANALDEAPROXIMACIÓNYREJILLA

2024
PTAR
Tipos de Sedimentación

2024
PTAR
Tipos de Sedimentación
DISCRETA (tipo I) : sedimentación individual de partículas (ej. Desarenadores)
FLOCULENTA (tipo II) : aglomeración de partículas (ej. sed. primarios, parte superior de
sed. secundarios)
ZONAL (tipo III): manto con alta concentración de sólidos (ej. sedimentadores secundarios)
COMPRESIÓN: elevada concentración de sólidos (ej. fondo de sedimentadores,
espesadores de lodos)

2024
PTAR
Sedimentación Discreta
FR
Fg
Velocidad es constante

2024
PTAR
Sedimentación Discreta
Se le llama discretas a aquellas partículas que no cambian de característica
(forma, tamaño, densidad) durante la caída.
La sedimentación discreta ha sido mayormente estudiada pues se ajusta a los
principios de igualdad de fuerzas. Así cuando una partícula cae, la fuerza que
le permite caer, es la diferencia entre la fuerza gravitacional que la empuja
hacia abajo y la fuerza que ejerce el peso del volumen del liquido y que la
empuja hacia arriba conocida como el principio de Arquímedes. A medida que
la partícula desciende la velocidad de la misma aumenta. Sin embargo, al tiempo
se crea una fuerza de roce que cuando es igual a la fuerza gravitacional de
la partícula la velocidad de asentamiento de la partícula es la velocidad
limite Vs, que es constante durante el resto del proceso de descenso.

2024
PTAR
Sedimentación
https://www.youtube.com/watch?v=DXeu-6V7efk

2024
PTAR
DESARENADOR
Función:
 Evitar la abrasión de tuberías y equipos
 Reducir la posibilidad de daños u obstrucciones de las
unidades de las PTAR (ej. canales, cajas de
distribución, sifones, orificios, estaciones de bombeo,
etc.)
La remoción de arena sucede por sedimentación.
Los desarenadores son estructuras destinadas a remover
arenas y otros sólidos presentes en el agua residuales
(vidrios, granos de maíz, granos de café, trozos de plástico y
de cerámica, etc).

2024
PTAR
VOLUMEN DE ARENA - DESARENADOR
En general la producción de arena puede
variar entre 15 y 90 L por cada 1000 m3 de
agua tratada

2024
PTAR
VOLUMEN DE ARENA - DESARENADOR
Un valor típico se sitúa alrededor de
30 L por cada 1000 m3 de agua tratada
La cantidad de material que se retiene en
un desarenador depende del sistema
de alcantarillado existente y del área
servida (residencial, industrial, pavimentada
o no).

2024
PTAR
UBICACIÓN DEL DESARENADOR
Antes de la estación
de bombeo y
después de las
rejillas

2024
PTAR
CLASIFICACIÓN DE LOS DESARENADORES
Tipos Forma
Rectangulares (canales)
Circulares
Separación sólido-
líquido
Por gravedad
Por centrifugación
Limpieza
Manual
Mecánica
Flujo
Horizontal
Helicoidal
Aireado

2024
PTAR
DESARENADOR DE FLUJO HORIZONTAL
Para pequeñas instalaciones se recomienda este tipo de
desarenadores, en los cuales el agua pasa al largo del tanque
en dirección longitudinal. La velocidad horizontal se controla
mediante las dimensiones de la unidad o mediante un
vertedero de sección especial a la salida
 Por lo regular se diseñan como canales con una alta
relación L/H (20 – 40)
 Se recomienda la construcción de al menos dos unidades
en paralelo para facilitar las labores de limpieza y
mantenimiento
Sección rectangular, separación por gravedad y remoción manual de arena

2024
PTAR
DESARENADOR DE FLUJO HELICOIDAL
Sección circular, separación por centrifugación, remoción mecánica de arena
y fondo cónico
Solo en las grandes
instalaciones se utilizan
equipos mecánicos para
la remoción de la arena

2024
PTAR
RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO – DESARENADOR DE FLUJO
HORIZONTAL
 Se recomienda diseñar los desarenadores con
velocidades de flujo del orden de 0,30 m/s ± 20%
 Velocidades menores a 0,15 m/s permiten la
sedimentación de materia orgánica
 Velocidades mayores a 0,40 m/s favorecen el
arrastre de partículas de arena
 Para garantizar velocidad constante se utilizan
dispositivos de control a la salida (vertederos
tipo sutro, canaletas parshall)
VELOCIDAD DE FLUJO

2024
PTAR
RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO - DESARENADOR
VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN PARA
VÁRIOS TAMAÑOS DE PARTÍCULAS
VALOR MÍNIMO

2024
PTAR
En general, para la remoción de partículas
de arena con diámetro de 0,21 mm y peso
específico de 2,65 g/cm3 se utilizan
cargas superficiales entre 25 y 50
m3/m2.h (600 – 1200 m3/m2.d)
CARGA SUPERFICIAL

2024
PTAR
CONCEPTO DE CARGA SUPERFICIAL
Zona de lodos
Zona
de
entrada
Zona
de
salida
L
H
B
H
AT
v H
vSC
Tiempo de retención hidráulico
(TRH)
y

2024
PTAR
Zona de lodos
Zona
de
entrada
Zona
de
salida
L
H
B
H
AT
v H
vSC
𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 =
𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙
𝐴𝑟𝑒𝑎
Carga
superficial

2024
PTAR
Zona de lodos
Zona
de
entrada
Zona
de
salida
L
H
B
H
AT
v H
vSC
Carga superficial (vSC)
= Carga superficial, m3 / m2 . d

2024
PTAR
Partiendo de una carga superficial establecida
LARGO (L)
Donde:
Q = caudal; B=ancho medio de la sección
AT =área transversal al flujo
AS = área superficial; H=profundidad del agua
vH = velocidad óptima de flujo
L = largo del desarenador

2024
PTAR
 La profundidad del agua en el desarenador
varía en función del caudal
 La altura de la lámina de agua está
controlada por el dispositivo de salida
mediante el cual se regula la velocidad de
flujo
 Cada vertedero tiene una ecuación que
relaciona la altura del agua con el caudal
Profundidad (H)

2024
PTAR
CARACTERÍSTICAS DE LOS DESARENADORES DE FLUJO HORIZONTAL
VALOR
UNIDAD
PARÁMETRO
TÍPICO
INTERVALO
60
45 - 90
s
TRH
0,30
0,24 – 0,40
m/s
Velocidad horizontal
Velocidad de sedimentación para
remover:
2,90
2,80 – 3,10
Pie/min
Material tamiz #50 (0,30 mm)
0,75
0,60 – 0,90
Pie/min
Material tamiz #100 (0,15 mm)
30
25 - 50
%
Longitud adicional por turbulencia a la
entrada y la salida
FUENTE: CRITES Y TCHOBANOGLOUS (2000)

2024
PTAR
DESARENADORES
https://www.youtube.com/watch?v=oPM-isMsR1Y

2024
PTAR
SECCIONES DE CONTROL MÁS COMUNES

2024
PTAR
VERTEDERO PROPORCIONAL O SUTRO

2024
PTAR
CANALETA PARSHALL

2024
PTAR
FÓRMULAS PARA EL DISEÑO DE
VERTEDERO PROPORCIONAL O
SUTRO

2024
PTAR

2024
PTAR
Una alternativa de cálculo para este tipo de vertedero
C0= Constante de
proporcionalidad
Cd= Coeficiente de descarga
Entre 0.0597 a 0.62.
El promedio para el vertedero Sutro
es 0.62

2024
PTAR
Ejemplo:
Un vertedero Sutro tiene una base de un vertedero
rectangular de ancho 60 cm y una altura de 15 cm
cuando la profundidad de flujo es 30 cm en el canal.
Encuentre:
a. La descarga (caudal).
b. Si el caudal se duplica, ¿cuál podría ser el nivel del
agua sobre el vertedero?
Considere el coeficiente de descarga Cd = 0,62.

2024
PTAR
Solución:
𝑦 = 𝑊 1 −
2
𝜋
𝑡𝑎𝑛
𝑥
𝑠

2024
PTAR
Solución: a. Encuentre la descarga (caudal)
g = 9,81 m/ = 981 cm/

2024
PTAR
Solución: b. Si el caudal se duplica, ¿cuál podría ser el
nivel del agua sobre el vertedero?
=
,

2024
PTAR
Ejemplo: Diseñe un desarenador rectangular de flujo
horizontal para las siguientes condiciones y
considerando los valores de s, w y encontrados en
el ejemplo anterior para el vertedero sutro.
CRITERIOS DE DISEÑO
159,5 L/s
Caudal medio
319 L/s
Caudal máximo
95,7
Caudal mínimo
0,21 mm
Diámetro de la Partícula a remover
0,30 m/s
Velocidad Horizontal (Vh)
0,02 m/s
Velocidad de Sedimentación (Vs)

2024
PTAR
Solución:
ñ á
10 a 30%
ñ á
ñ
ñ ñ
Calcular: altura (H), Longitud (L) y ancho (B) del desarenador
Adoptamos para este ejemplo 10%

2024
PTAR
Solución: Altura (H)
La altura del desarenador (H) es
regulada por el vertedero. En este
caso usamos la información del
vertedero sutro previamente
diseñado
Despejando h

2024
PTAR
Solución: Altura (H)

2024
PTAR
Solución: Longitud (L)

2024
PTAR
Solución: Ancho (B)
NOTA: Por el chequeo de las relaciones finales, podemos concluir que está OK para L/B, sin
embargo, está NO OK para L/H. Entonces, sería interesante buscar aumentar un poco la
relación L/H aumentando la relación L/B para el límite superior, es decir, L/B = 5 => L = 1,95 *
5 = 9,75 m. Así, recalculamos L/H = 9,75/0,6 = 16,25 y estaríamos un poco más cerca del
rango recomendado.

2024
PTAR
CANALETA PARSHALL
ECUACIÓN BÁSICA

2024
PTAR
CANALETA PARSHALL
El canal de aforo Parshall llamado así por el nombre del ingeniero de regadío
estadounidense que lo concibió.
Se describe técnicamente como un canal Venturi o de onda estacionaria o de un
aforador de profundidad crítica.
Sus principales ventajas son que solo existe una pequeña perdida de carga a
través del aforador y que deja pasar fácilmente sedimentos.
El aforador está constituido por una sección de convergencia con un piso nivelado,
una sección de garganta con un piso en pendiente hacia aguas abajo y una sección de
divergencia con un piso en pendiente hacia aguas arriba.
Gracias a ello el caudal avanza a una velocidad critica a través de la garganta y con
una onda estacionaria en la sección de divergencia

2024
PTAR
CANALETA PARSHALL
Punto de medición de Ha
Punto de medición de Hb
W = ancho de la garganta (m)

2024
PTAR
CANALETA PARSHALL
Máximo
caudal (l/s)
Mínimo
caudal (l/s)
cm
Unidades
W
5.00
0.30
2.54
Pulgadas
1
53.80
0.80
7.62
Pulgadas
3
110.40
1.40
15.24
Pulgadas
6
252.00
2.50
22.86
Pulgadas
9
455.90
3.10
30.48
Pie
1
696.60
4.20
45.72
Pie
1 1/2
937.30
11.90
60.96
Pie
2
1427.20
17.30
91.44
Pie
3
1922.70
36.80
121.92
Pie
4
2423.90
45.30
152.40
Pie
5
2930.80
73.60
182.88
Pie
6
3437.70
85.00
213.36
Pie
7
3950.20
99.10
243.84
Pie
8
5660.00
200.00
304.80
Pie
10
Límites de aplicación de medidores Parshall (Arboleda, 2000)
W: ancho de la
garganta

2024
PTAR
CANALETA PARSHALL
N
K
G
F
E
D
C
B
A
cm
Unidades
W
2.9
1.9
20.3
7.6
22.9
16.8
9.3
35.6
36.6
2.54
Pulgadas
1
5.7
2.5
30.5
15.2
38.1
25.9
17.8
45.7
46.6
7.62
Pulgadas
3
11.4
7.6
61.0
30.5
45.7
40.3
39.4
61.0
62.1
15.24
Pulgadas
6
22.9
7.6
45.7
61.0
61.0
57.5
38.0
86.4
88.0
22.86
Pulgadas
9
22.9
7.6
91.5
61.0
91.5
84.5
61.0
134.4
137.2
30.48
Pie
1
22.9
7.6
91.5
61.0
91.5
102.6
76.2
142.0
144.9
45.72
Pie
1.1/2
22.9
7.6
91.5
61.0
91.5
120.7
91.5
149.6
152.5
60.96
Pie
2
22.9
7.6
91.5
61.0
91.5
157.2
122.0
164.5
167.7
91.44
Pie
3
22.9
7.6
91.5
61.0
91.5
193.8
152.2
179.5
183.0
121.92
Pie
4
22.9
7.6
91.5
61.0
91.5
230.3
183.0
194.1
198.3
152.4
Pie
5
22.9
7.6
91.5
61.0
91.5
266.7
213.5
209.0
213.5
182.88
Pie
6
22.9
7.6
91.5
61.0
91.5
303.0
244.0
224.0
228.8
213.36
Pie
7
22.9
7.6
91.5
61.0
91.5
340.0
274.5
239.2
244.0
243.84
Pie
8
34.3
15.3
183.0
91.5
122.0
475.9
366.0
427.0
274.0
304.8
Pie
10

2024
PTAR
DESERENADORES AIREADOS
 Son tanques alargados de sección rectangular con el fondo
redondeado o formado por paredes inclinadas
 En uno de los costados se inyecta aire difuso para inducir un
movimiento helicoidal con una velocidad periférica de alrededor
de 0,30 m/s
 La velocidad de flujo horizontal no influye para nada en la
eficiencia (v 0,20 m/s)
 El consumo de aire es de 15 m3/h por m de largo, para una
unidad de 10 m2 de sección

2024
PTAR
PROPÓSITOS DE LA AIREACIÓN
 Generar corrientes descendentes
 Refrescar el agua residual
 Remover gases disueltos
 La aireación en el desarenador mantiene los sólidos
orgánicos en suspensión, pero permite la sedimentación
de arena

2024
PTAR
PARÁMETROS DE DISEÑO PARA DESARENADORES AIREADOS
VALOR
UNIDAD
PARÁMETRO
TÍPICO
INTERVALO
3,0
2 - 3
min
TRH para el caudal pico
Dimensiones:
3,0
2,1 – 4,9
m
Profundidad
12,2
7,6 – 19,8
m
Longitud
3,7
2,4 – 7,0
m
Ancho
1,5:1
1:1 a 5:1
Razón
Relación ancho - profundidad
4:1
3:1 a 5:1
Razón
Relación largo – ancho
0,46
0,28 – 0,74
m3/min*m
Suministro de aire por m de longitud

2024
PTAR
DESARENADORES AIREADOS
FUENTE: Toprak

2024
PTAR
DESARENADORES AIREADOS
FUENTE: PTAR El Salitre

2024
PTAR
DESARENADOR DE VÓRTICE O HELICOIDAL
 El prototipo más conocido es el desarenador de Geiger
(Alemania, 1942)
 Consiste en un tanque de forma cónica, con entrada
tangencial para que se establezca un movimiento en espiral
 La carga superficial de diseño es de unos 900 m3/m2.día
para el caudal medio
 La arena se remueve del fondo de la tolva por transporte de
aire (air lift)

2024
PTAR
DESARENADOR TIPO VÓRTICE O HELIOIDAL
FUENTE: Toprak

2024
PTAR
PARÁMETROS DE DISEÑO PARA DESARENADORES DE VÓRTICE O
HELICOIDAL
VALOR
UNIDAD
PARÁMETRO
TÍPICO
INTERVALO
30
20 – 30
S
TRH para el caudal medio
Diámetro
1.2 – 7.3
m
Cámara superior
0.9 – 1.8
m
Cámara inferior
2.7 – 4.9
Altura
Tasas de remoción
95
92 – 98
%
Material tamiz # 50 (0.30 mm)
85
80 – 90
%
65
60 – 70
%

2024
PTAR
GEOMETRÍA RECOMENDADA PARA DIFERENTES TIPOS DE
DESARENADORES
DESARENADOR
TIPO VÓTICE
DESARENADOR
AIREADO
DESARENADOR
DE FLUJO
HORIZONTAL
PARÁMETRO
2.5 – 5
2 – 5
2 – 5
Profundidad (m)
------
8 – 20
------
Longitud (m)
------
2.5 – 7
------
Ancho (m)
------
3:1 – 5:1
2.5:1 – 5:1
Relación Largo : Ancho
------
1:1 – 5-1
1:1 – 5:1
Relación Ancho : Profundidad
FUENTE: MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO DE COLOMBIA

2024
PTAR
TRAMPA DE GRASAS
Función:
 Evitar obstrucción de colectores
 Evitar acumulación de grasas en las unidades de
tratamiento provocando olores desagradables y
perturbaciones en el funcionamiento de equipos
 Evitar aspectos desagradables en los cuerpos
receptores
Circular
Rectangular

2024
PTAR
TRAMPA DE GRASAS
https://www.youtube.com/watch?v=7vg5gsdp3kI

2024
PTAR
TRAMPA DE GRASAS

2024
PTAR
TRAMPA DE GRASAS
Caudal (L/s) y TRH (min)
TRH mínimo: 2,5 minutos, según RAS (2017)

2024
PTAR
TRAMPA DE GRASAS
Volumen requerido
Ej. Q=2.0 (L/s) y TRH adoptado: 3 min

2024
PTAR
TRAMPA DE GRASAS
Se calcula la geometría
Se adopta altura útil (h) de 0,60 m
Se calcula el área (A)

2024
PTAR
TRAMPA DE GRASAS
Para una sección cuadrada,
Largo (L) es igual al ancho (b)

2024
PTAR
C1– ACTIVIDAD2–TODOELTEMA1–PLATAFORMABLACKBOARD

2024
PTAR
TRAMPA DE GRASAS
Ejercicio en clase, dimensionar una trampa de grasas circular

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