TESIS PAUL SARANGO CHAMBA BIBLIOTECA ING CIVIL

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja

ÁREA TÉCNICA

TITULO DE INGENIERO CIVIL

Bio-depuración y reutilización del agua con tecnologías alternativas de bajo coste en el sector rural zonas semiáridas.

TRABAJO DE TITULACIÓN.

AUTOR: Sarango Chamba, Paúl Fernando DIRECTOR: Pineda Puglla, Edgar Iván. MSc.

LOJA - ECUADOR

2017

Esta versión digital, ha sido acreditada bajo la licencia Creative Commons 4.0, CC BY-NY-SA: Reconocimiento-No comercial-Compartir igual; la cual permite copiar, distribuir y comunicar públicamente la obra, mientras se reconozca la autoría original, no se utilice con fines comerciales y se permiten obras derivadas, siempre que mantenga la misma licencia al ser divulgada. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.es

Septiembre, 2017

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.es

ii

APROBACIÓN DEL DIRECTOR DEL TRABAJO DE TITULACIÓN

MSc.

Edgar Iván Pineda Puglla.

DOCENTE DE LA TITULACIÓN.

De mi consideración:

El presente trabajo de titulación: Bio-depuración y reutilización del agua con tecnologías

alternativas de bajo coste en el sector rural zonas semiáridas. Realizado por: Sarango

Chamba Paúl Fernando; ha sido orientado y revisado durante su ejecución, por cuanto se

aprueba la presentación del mismo.

Loja, mayo de 2017

f)…………………………………………

iii

DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y CESIÓN DE DERECHOS

“Yo Sarango Chamba Paúl Fernando, declaro ser autor (a) del presente trabajo de titulación:

Bio-depuración y reutilización del agua con tecnologías alternativas de bajo coste en el

sector rural zonas semiáridas, de la Titulación de Ingeniería Civil, siendo el MSc. Edgar Iván

Pineda Puglla director (a) del presente trabajo; y eximo expresamente a la Universidad

Técnica Particular de Loja y a sus representantes legales de posibles reclamos o acciones

legales. Además certifico que las ideas, conceptos, procedimientos y resultados vertidos en

el presente trabajo investigativo, son de mi exclusiva responsabilidad.

Adicionalmente declaro conocer y aceptar la disposición del Art. 88 del Estatuto Orgánico

de la Universidad Técnica Particular de Loja que en su parte pertinente textualmente dice:

“Forman parte del patrimonio de la Universidad la propiedad intelectual de investigaciones,

trabajos científicos o técnicos y tesis de grado o trabajos de titulación que se realicen con el

apoyo financiero, académico o institucional (operativo) de la Universidad”

f)..............................................................

Sarango Chamba Paúl Fernando

Ci: 1104312978

iv

DEDICATORIA

Para triunfar en la vida lo importante es llegar a cumplir los objetivos planteados, más no el

llegar primero, y es por eso que al culminar el presente trabajo de Fin de Titulación con gratitud

y amor dedico a:

Mis padres, Maricarmen Chamba Añazco y Alfredo Sarango Hidalgo (+), por ser el pilar

fundamental de mi formación; gracias por su cariño, comprensión y sacrificio han hecho

posible la culminación de esta etapa de mi vida. Hoy retribuyo parte de su esfuerzo con este

logro que no es mío sino de ustedes, por lo cual viviré eternamente agradecido.

Mi esposa, Ligia Elizabeth; por acompañarme y apoyarme en las buenas y en las malas

y poder compartir la alegría e inocencia de nuestros hijos Paul Sebastián y Valentina Anahí

que con sus ocurrencias son la fuerza que me impulsan a seguir siempre para adelante.

Mis hermanos, Alexander Rafael y Dayana Michelle, por esa lucha incansable de

siempre apoyarme, por el tiempo que nunca podre devolverles pero si agradecerles.

Mis abuelitos, Alfonso Chamba y Julia Añazco (+); Víctor Sarango y Luz Hidalgo (+),

dedico mi esfuerzo en su memoria y por su ejemplo de lucha, sencillez y perseverancia.

Mis tíos, Augusto, Neri, Fredi (+), Mónica, Lorena Chamba Añazco; Lucia, Mercedes,

Dolores, Margot, Antonio Sarango Hidalgo; por su paciencia y sabios consejos para poder

sobresalir en la adversidad.

Mis primos, amigos y demás familia en general por el apoyo incondicional que me

brindaron en el transcurso de mi carrera Universitaria.

Paúl Fernando.

v

AGRADECIMIENTO

A mis padres Alfredo Sarango Hidalgo (+) y Maricarmen Chamba Añazco por su amor y apoyo

incondicional en cada etapa de mi vida.

De manera especial al MSc. Edgar Iván Pineda Puglla, director de mi trabajo de fin de

titulación por haberme brindado la apertura de trabajar con él; ya que con su conocimiento,

dedicación y empeño se desarrolló de manera oportuna cada uno de las etapas del proyecto.

A la Universidad Técnica Particular de Loja, Titulación de Ingeniería Civil, a la planta de

docentes que fueron parte de mi formación académica.

Paúl Fernando.

vi

ÍNDICE DE CONTENIDOS

APROBACIÓN DEL DIRECTOR DEL TRABAJO DE TITULACIÓN ....................................... ii

DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y CESIÓN DE DERECHOS .................................................. iii

DEDICATORIA ..................................................................................................................... iv

AGRADECIMIENTO .............................................................................................................. v

ÍNDICE DE CONTENIDOS ................................................................................................... vi

RESUMEN ............................................................................................................................. 1

ABSTRACT ........................................................................................................................... 2

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 3

CAPÍTULO I ........................................................................................................................... 6

MARCO TEÓRICO ................................................................................................................ 6

1.1. Fuentes de aguas residuales …………………………………………………………….7

1.1.1. Aguas negras domiciliares. ............................................................................... 7

1.1.2. Aguas grises domiciliares. ................................................................................ 7

1.2. Caracterización de las aguas residuales………………………………………………...8

1.2.1. Contaminantes presentes en el agua residual. ................................................. 9

1.2.2. Características físicas. ...................................................................................... 9

1.2.3. Características químicas................................................................................... 9

1.2.4. Características bacteriológicas. ........................................................................ 9

1.2.5. Características típicas. ................................................................................... 10

1.3. Microorganismos presentes en el agua residual………………………………………10

1.3.1. Enfermedades transmitidas a través del agua residual ................................... 10

1.3.2. Posibles vías de infección. .............................................................................. 11

1.3.3. Medidas de precaución. .................................................................................. 11

1.4. Depuración de aguas residuales………………………………………………………..11

1.4.1. Métodos de depuración. ................................................................................. 12

1.4.2. Volumen de aguas residuales en el sector rural. ............................................ 12

1.4.3. Depuración de aguas a nivel domiciliario ........................................................ 13

vii

1.5. Depuración de aguas negras.…………………………………………………………...13

1.5.1. Biodigestor semi-continuo. .............................................................................. 13

1.5.2. Tanque séptico sedimentador. ........................................................................ 14

1.5.3. Cámara de evapotranspiración. ...................................................................... 14

1.6. Depuración de aguas grises.…………………………………………………………….15

1.6.1. Trampa de grasas........................................................................................... 15

1.6.2. Tanque séptico sedimentador. ........................................................................ 15

1.6.3. Biofiltro descendente. ..................................................................................... 15

1.6.4. Tanque de almacenamiento. .......................................................................... 18

1.7. Disposición final de aguas negras y aguas grises domiciliares……………………...19

1.7.1. Usos urbanos. ................................................................................................ 19

1.7.2. Usos agrícolas. ............................................................................................... 19

1.7.3. Restauración ambiental y usos recreacionales. .............................................. 19

1.7.4. Usos industriales y mineros. ........................................................................... 20

CAPÍTULO II ........................................................................................................................ 21

ÁREA DE ESTUDIO ............................................................................................................ 21

2.1. Aspectos sociales de la parroquia Limones.…………………………………………..22

2.2. Ubicación y vías de acceso.……………………………………………………………..22

2.3. Clima.………………………………………………………………………………………23

2.4. Principales rasgos geomorfológicos.……………………………………………………23

CAPÍTULO III ....................................................................................................................... 24

METODOLOGÍA .................................................................................................................. 24

3.1. Procesos constructivos…………………………………………………………………...25

3.1.1. Selección de los beneficiarios. ........................................................................ 25

3.1.2. Vivienda. ......................................................................................................... 25

3.2. Distribución de la red.…………………………………………………………………….26

3.2.1. Captación. ...................................................................................................... 26

3.2.2. Tanque de almacenamiento. .......................................................................... 27

3.3. Tanque elevado…………………………………………………………………………...27

viii

3.3.1. Sistema constructivo. ...................................................................................... 27

3.4. Mesón lavavajillas…………………………………………………………………………28


3.5. Unidad sanitaria (inodoro, ducha y lavandería)………………………………………..28

3.5.1. Descripción y diseño. ...................................................................................... 29


3.6. Depuración de aguas negras……………………………………………………………29



3.7. Depuración de aguas grises……………………………………………………………..31



3.8. Análisis costo beneficio…………………………………………………………………..32

CAPÍTULO IV ...................................................................................................................... 34

ANÁLISIS DE RESULTADOS .............................................................................................. 34

4.1. Resultados de las tuberías de la red.…………………………………………………..35

4.2. Resultados de los nudos de la red.……………………………………………………..36

4.3. Separación de aguas residuales.……………………………………………………….36

4.4. Depuración de aguas negras……………………………………………………………37

4.5. Depuración de aguas grises…………………………………………………………….40

4.7. Análisis económico del proyecto………………………………………………………..42

4.7.1. Análisis costo beneficio. ................................................................................. 42

4.7.2. Valor actual neto económico (VANE) del proyecto ......................................... 43

4.7.3. Ratio costo beneficio (RCB) del proyecto ....................................................... 43

CONCLUSIONES ................................................................................................................ 44

RECOMENDACIONES ........................................................................................................ 45

BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................... 46

ANEXOS .............................................................................................................................. 51

ANEXO 1. Presupuestos. ............................................................................................. 52

ix

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Características del agua residual. ............................................................................ 8

Tabla 2. Análisis típico de agua residual. ............................................................................. 10

Tabla 3. Condiciones ambientales en fase anaeróbica. ....................................................... 14

Tabla 4. Resultados del diseño del biodigestor semi-continuo. ............................................ 37

Tabla 5. Resultados del tanque séptico sedimentador. ........................................................ 37

Tabla 6. Resultado de la trampa de grasas. ......................................................................... 40

Tabla 7. Resultados del tanque séptico sedimentador. ........................................................ 40

1

RESUMEN

Debido a la complejidad de operación y a los altos costos de inversión y mantenimiento de los

sistemas convencionales de tratamiento de aguas residuales, han limitado la aplicación de

estos en las zonas rurales. Sin embargo, la reutilización del agua residual se ha convertido en

una necesidad de las comunidades en general.

El proceso de bio-depuración se ha desarrollado con el fin de resolver esta problemática y

satisfacer la necesidad de saneamiento básico de este importante sector. Este proceso se

basa en la capacidad que tienen las cerámicas de fijar sustancias contaminantes para

favorecer la formación de microorganismos como: bacterias, protozoarios, helmintos, virus y

hongos capaces de biodegradar los contaminantes retenidos

El objetivo del trabajo es construir un módulo sanitario y un sistema descentralizado de bio-

depuración instalado en campo, en el barrio Zapotes, parroquia Limones, cantón Zapotillo,

para la depuración de aguas negras y reutilización de aguas grises. El sistema será

monitoreado en la segunda fase del proyecto por estudiantes en su trabajo de titulación.

Palabras claves: Bio-depuración, agua residual, sistema descentralizado, reutilización.

2

ABSTRACT

Due to the complexity of operation and the high investment and maintenance costs of

conventional wastewater treatment systems, they have limited the application of these in rural

areas. However, wastewater reuse has become a necessity for communities in general.

The bio-purification process has been developed in order to solve this problem and satisfy the

need for basic sanitation of this important sector. This process is based on the ability of the

ceramics to fix pollutants to favor the formation of microorganisms such as bacteria, protozoa,

helminths, viruses and fungi capable of biodegrading retained contaminants

The objective of the work is to build a sanitary module and a decentralized bio-purification

system installed in the field, in the Zapotes neighborhood, in the Limones parish, Zapotillo

canton, for the purification of sewage and reuse of gray water. The system will be monitored

in the second phase of the project by students in their degree work.

Key words: Bio-purification, waste water, decentralized system, reuse.

3

INTRODUCCIÓN

El agua es el elemento más importante para la vida del ser humano (Vargas, 2004), pero del

100% del agua en el mundo únicamente el 1% se la puede aprovechar previo un tratamiento

(Jumapam, 2016).

Las fuentes de agua utilizadas con fines de consumo humano son de origen superficial y/o

subterráneo. Estas pueden ser afectadas por vertidos domésticos e industriales debido a que

se usan como destino final de descargas (Vargas, 2004), por lo que “a lo largo del tiempo, el

hombre ha desarrollado diferentes métodos para tratar aguas residuales” (Muñoz Couto,

2009, pág. 6).

Sin embargo, en las zonas rurales de Ecuador, según el Censo de Población y Vivienda 2010

(CPV), existe un 1.72% de hogares con desabastecimiento de agua y un 7.95 % con carencia

de alcantarillado, lo que motiva al desarrollo y aplicación de tecnologias alternativas de bajo

costo que permitan disminuir o erradicar este problema.

En el cantón Zapotillo, provincia de Loja, no se cuenta con servicios básicos de alcantarillado

y agua potable en todo el territorio. Las aguas residuales domésticas que se generan van a

los cuerpos de agua como ríos y pozos de infiltración sin depuración alguna, afectando a los

acuíferos ya que son un foco de contaminación latente (Muñoz Couto, 2009).

Además, los sectores aislados tienen dificultades técnicas, económicas y sociales debido a

su ubicación geográfica y condición topográfica donde las tecnologías convencionales exigen

una fuerte inversión y personal técnico para su operación y mantenimiento (Garzón-Zúñiga,

Buelna, & Moeller-Chávez, 2012) por lo que se propone un sistema descentralizado para la

depuración y reutilización de aguas grises. Con la depuración que se implementa, el efluente

es apto para ser derivado al ambiente (Muñoz Couto, 2009).

En la parroquia Limones el 72.80% de las viviendas cuenta con energía eléctrica proveniente

de la red pública, el 0.50% tiene generador, el 24.43% carece de este servicio y el 2.27% no

está definido CPV (2010). Este último responde a una población muy dispersa.

Los proyectos de vivienda sin regulación y control técnico en la zona rural han originado el

desabastecimiento de servicios básicos como agua potable y alcantarillado (Sánchez

Macancela, 2015), siendo un riesgo latente para sus habitantes, en particular los niños que

son propensos a enfermedades transmitidas por el agua como: Cólera, Fiebre tifoidea,

4

Hepatitis A, Infecciones por salmonella y otras intoxicaciones producidas por Escherichia Coli

(MSP, 2013).

Según los registros históricos de la provincia de Loja en cuanto a pluviosidad, así por ejemplo

tenemos que en verano escasea el agua, siendo uno de los afectados el cantón Zapotillo; por

su ubicación geográfica, su clima subtropical y su temperatura que oscila entre 25 °C y 30 °C

(GADM-Z, 2016). Durante esta época los ríos y vertientes disminuyen considerablemente el

caudal y en ocasiones llegan a secarse por completo (Quezada Ríos, 2015) lo que impide la

dotación de agua.

Debido a la dispersión de las viviendas y la topografía del sector se hace necesario construir

sistemas descentralizados con la utilización de tecnologías alternativas como una solución a

los problemas de dotación de agua y alcantarillado, según Quezada Ríos (2015) “ a través de

captación, tanque de almacenamiento, tanque elevado, módulo sanitario, depuración de

aguas negras y aguas grises” (pág.5).

Tanto las organizaciones nacionales como las internacionales consideran que se debe

trabajar para garantizar que el agua de consumo sea pura. Debido a que si hay abastecimiento

inseguro de agua e inadecuado saneamiento e higiene provoca enfermedades diarreicas que

afectan principalmente a los niños, lactantes y ancianos (OMS, 2016).

La excreción en las áreas rurales es gobernada por patrones sociológicos de la comunidad

en particular, por lo que en cualquier programa de saneamiento hay que analizar la posible

aceptación de otras alternativas para la eliminación de excretas (Tebbutt, 2001).

El objetivo general es construir un sistema de bio-depuración y reutilización del agua en el

sector rural cálido seco y los objetivos específicos:

Establecer la tecnología a ser aplicada en el sector.

Diseñar los sistemas seleccionados.

Construir los módulos en el sector.

Evaluar su funcionalidad y evolución en el tiempo.

Se pretende con esta implementación del sistema mejorar la calidad de vida de los

beneficiarios a través de la construcción de sistemas alternativos de saneamiento, eliminando

5

así los focos de infección, disminuir la compra de agua al tanquero que representa ahorros

económicos al núcleo familiar.

El mayor volumen de aguas residuales o servidas provienen de: inodoro, lavandería,

fregadero de vajilla y lavabo. Por falta de alcantarillado su evacuación incrementa el volumen

de aguas contaminantes que se ponen en contacto con efluentes superficiales y subterráneos.

El proyecto pretende separar las aguas conocidas como grises y luego de una bio-depuración

reutilizarla para diferentes fines en el hogar, principalmente en el riego. El propósito es bajar

el volumen de consumo de agua tratada para actividades hogareñas, y más bien con un

tratamiento primario ser utilizada con seguridad. Para lograr esto, se utiliza materiales

alternativos de filtración tales como: granulares, porosos que facilitan la bio-digestión de

nutrientes y reducen la carga orgánica y microbiológica presente en el agua.

Para la ejecución efectiva del proyecto se sigue la siguiente metodología:

Una visita de campo y con la socialización evaluar y recoger información que permita

conocer las potencialidades y debilidades de la zona de estudio.

Selección del método o tecnología apropiada.

Diseño que se adapte a las condiciones climáticas, sociales, económicas y culturales

de la población.

Construcción se lo desarrolla en el taller de hidráulica UTPL, esto en un cierto

porcentaje y el complemento se lo trabaja en campo, para su puesta en marcha.

Evaluación del funcionamiento en el tiempo para corregir y modificar ciertos

inconvenientes que se presenten in situ.

La Universidad Técnica Particular de Loja (UTPL) dentro de sus objetivos institucionales tiene

apoyar a sus docentes y alumnos para la ejecución de proyectos de vinculación con la

comunidad. Por lo tanto, esta investigación beneficia a las familias seleccionadas y

comunidad, además se obtiene datos en campo sobre la tecnología objeto del estudio.

6

CAPÍTULO I

MARCO TEÓRICO

7

1.1. Fuentes de aguas residuales

La relación existente entre las enfermedades de origen hídrico con la presencia de

excremento humano en el ambiente es frecuente, por lo que en contexto de salud se puede

argumentar que la eliminación sanitaria del excremento es más importante que el suministro

de agua segura (Tebbutt, 2001).

De acuerdo con Chávez Segovia (2014) las aguas producidas por actividades diarias del ser

humano dan origen a las aguas residuales y estas pueden ser:

Aguas domésticas o urbanas: son el producto de las actividades en viviendas,

edificios comerciales e institucionales. Se clasifican en aguas negras y aguas grises.

Aguas residuales industriales: son el producto de las descargas de industrias de

manufactura.

Aguas de uso agrícola: se generan del lavado de áreas para la crianza de animales

y de aguas usadas para el riego; estas contienen fertilizantes, pesticidas y materia

orgánica.

1.1.1. Aguas negras domiciliares.

Se denomina aguas negras a las que se encuentran contaminadas con material fecal y orina,

de seres humanos y su nombre se debe a la coloración negra que presenta (Definición ABC,

2016). Se originan principalmente en el inodoro, compuestas por solidos suspendidos, solidos

disueltos y coliformes fecales; con la característica que se encuentran microorganismos que

son de mucha importancia en la degradación y descomposición de la carga orgánica (Duque

Molina & Vergara, 2010).

Según Silva Salazar (2015) “existen cinco clases de microorganismos capaces de infectar al

ser humano: bacterias, protozoarios, helmintos, virus y hongos. Algunos de estos completan

su ciclo vital al pasar a través de un portador acuatico” (pág.6). Gran parte de las especies

son inofensivos para el hombre; pero ciertos microorganismos causan enfermedades por lo

que su presencia representan un problema de salud (Tebbutt, 2001).

1.1.2. Aguas grises domiciliares.

Provienen del uso diario con finalidades de limpieza como: higiene corporal, utensilios de

cocina, lavado de ropa, lavamanos y otros usos domésticos (Sánchez Macancela, 2015),

8

donde “encontramos sólidos suspendidos y sólidos disueltos (orgánicos e inorgánicos) tales

como grasas, aceites y detergentes” (Duque Molina & Vergara, 2010, pág. 5).

Están poco contaminadas por lo que con un sencillo tratamiento se pueden reutilizar, además

es importante señalar que si se encuentran retenidas sin oxigenar, en corto tiempo pueden

transformarse en aguas negras (Toalongo Reyes, 2012). Sin embargo, las aguas grises no

contienen excretas.

1.2. Caracterización de las aguas residuales

Para criterios de este trabajo las aguas negras y grises oscuras se disponen a la fosa de

evapotranspiración siendo las aguas grises claras objeto del estudio. De una muestra en

particular analizada por peso (litros), el 99.9 % es agua pura y solo el 0.1 % son sólidos

suspendidos, coloidales y disueltos (Tebbutt, 2001) lo que representa un gran problema en el

tratamiento y su disposición siendo, el agua, un medio de transporte de los sólidos (Toalongo

Reyes, 2012).

Para obtener la naturaleza de una muestra en particular se debe cuantificar sus características

físicas, químicas y biológicas (Tebbutt, 2001), pero se debe tener en cuenta que cada muestra

es única (Toalongo Reyes, 2012) y no se investigan todas las características; según Tebbutt

(2001) los parámetros más importantes se muestran en la tabla 1.

Tabla 1. Características del agua residual.

Característica Agua residual

cruda Efluente de

agua residual

pH x x Temperatura x Solidos sedimentables x solidos suspendidos x x Alcalinidad x x Acidez x x DBO x x VP, DQO o COT x x Nitrógeno orgánico x x Nitrógeno amoniacal x x Nitrógeno de nitritos x x Nitrógeno de nitratos x x Fosfatos x x Detergente sintético x x

Fuente: Fundamentos de control de la calidad del agua. Tebbutt, (2001) Elaboración: El autor

9

1.2.1. Contaminantes presentes en el agua residual.

Según Tebbutt (2001), los contaminantes pueden estar presentes como :

Sólidos en suspensión, flotantes o grandes: papel, trapos, arenas.

Sólidos suspendidos pequeños y coloidales: moléculas orgánicas grandes, partículas

de suelo, microorganismos.

Sólidos disueltos: compuestos orgánicos, sales inorgánicas.

Gases disueltos: sulfuro de hidrógeno.

Líquidos no mezclables: grasas y aceites.

1.2.2. Características físicas.

Las características físicas son fáciles de medir u observar, porque son detectables por

nuestros sentidos (vista, olfato, etc.) (Vargas, 2004) y sirven de indicadores del nivel de

contaminación (Toalongo Reyes, 2012). Las más importantes son: temperatura, sabor, olor,

color, turbidez, solidos disueltos totales y sólidos en suspensión (Tebbutt, 2001).

1.2.3. Características químicas.

Las características químicas tienden a ser más específicas en su naturaleza por lo que son

más útiles en la evaluación de una muestra (Tebbutt, 2001). Se mide la presencia de

sustancias orgánicas e inorgánicas (Toalongo Reyes, 2012) mediante un solvente universal

que puede admitir cualquier sustancia química (Vargas, 2004) que aumenta el grado de

contaminación. Tebbutt (2001) describe las más importantes como: pH, potencial de óxido-

reducción, alcalinidad, acidez, dureza, oxígeno disuelto, demanda de oxígeno, nitrógeno y

cloruro.

1.2.4. Características bacteriológicas.

Diversos organismos contaminan el agua, de los cuales las bacterias son uno de los

principales contaminantes (Potablewater, 2006). El análisis bacteriológico es el parámetro de

calidad más sensible (Tebbutt, 2001) tomando como indicadores para determinar la calidad

del agua a los Coliformes totales y la bacteria Escherichia Coli según Vargas (citado por

Hurtado, 2016). A pesar que se le ha dado un tratamiento a las aguas residuales, estas todavía

contienen gran cantidad de microorganismos (Tebbutt, 2001).

10

1.2.5. Características típicas.

Como las aguas residuales varían mucho entre una muestra y otra no es posible dar a detalle

lo que se puede llamar sus características normales. Sin embargo Tebbutt (2001) nos muestra

una guía de análisis de agua residual.

Tabla 2. Análisis típico de agua residual.

Característica mg/L

Fuente

Cruda Sedimentada Efluente final

DBO 300 175 20 DQO 700 400 90 COT 200 90 30 SS 400 200 30 N.amoniacal 40 40 5 NO3-N < 1 < 1 20 Fuente: Fundamentos de control de la calidad del agua. Tebbutt, (2001)

Elaboración: Original

1.3. Microorganismos presentes en el agua residual

Las aguas residuales contienen un alto contenido de organismos vivos donde la mayoría no

pueden ser visibles por el ojo humano, excepto bajo el microscopio, siendo muy importantes

para la degradación y descomposición de la carga orgánica y con esto contribuyen al

tratamiento de estas aguas (Duque Molina & Vergara, 2010).

1.3.1. Enfermedades transmitidas a través del agua residual

Gran parte de las enfermedades son de origen intestinal (UDEA, 2003) ya que existen

organismos patógenos que pueden transmitir enfermedades contagiosas (Toalongo Reyes,

2012) asociado con la contaminación del agua por heces humanas o excrementos de

animales (Lozano-Rivas & Lozano Bravo, 2015).

Según Silva Salazar (2015) estas enfermedades son:

Fiebre tifoidea

Cólera

Disentería bacilar (Shigelosis)

11

Amebiasis (producida por protozoarios)

Hepatitis infecciosa (por virus)

1.3.2. Posibles vías de infección.

Los organismos pueden sobrevivir por varios días en el agua pero son incapaces de crecer y

los organismos capaces de formar esporas o quistes son más resistentes y pueden vivir por

un largo tiempo (UDEA, 2003).

No existen registros de efectos graves por la reutilización de aguas grises, el riesgo es

asociado cuando se utilizan en terrenos y jardines, también por prácticas poco higiénicas

(SCA, 2008) donde las vías de infección son generadas por ingesta de agua contaminada

producto de extracción de acuíferos, consumo de frutas y verduras crudas regadas con aguas

grises, contacto directo (absorción de la piel), contacto con medios de tratamiento (filtros y

suelo contaminado), transmisión por medio de mascotas (Franco Alvarado, 2007). Por la gran

demanda de recursos hídricos es probable que aumente las infecciones (UDEA, 2003).

1.3.3. Medidas de precaución.

La mayoría de las enfermedades transmitidas por el agua se pueden prevenir con algunas

precauciones, según la SCA (2008) debemos:

Hervir o clorar toda el agua.

Usar agua potable para la preparación de alimentos y para beber.

Usar jabón y ceniza para lavarse las manos antes de preparar los alimentos.

Guardar el agua en recipientes limpios.

Nunca comer pescados y mariscos crudos.

Lavarse bien las manos con jabón después de usar el inodoro y cambiar pañales del

bebe.

1.4. Depuración de aguas residuales

Es evidente que las aguas residuales tienen composiciones complejas que se necesita

modificar para un uso en particular, por lo que se requiere distintos procesos para tratar los

contaminantes presentes (Tebbutt, 2001) y así evitar problemas de salud pública, mejorando

12

el aspecto natural del paisaje brindando bienestar a la población, aprovechando el uso

recreativo del ambiente (Chávez Segovia, 2014).

1.4.1. Métodos de depuración.

Se define como una serie de procesos “físicos: cribado, sedimentación, filtrado, transferencia

de gases; químicos: coagulación, precipitación, intercambio iónico y biológicos: aerobios

incluyen filtrado biológico y lodos activados, oxidación anaerobia se utiliza para la

estabilización de lodos orgánicos y desechos orgánicos de alta concentración” (Tebbutt, 2001,

pág. 106), donde es necesario utilizar la combinación de diferentes tratamientos con el

propósito de eliminar los contaminantes del agua para su disposición final en los diferentes

cuerpos de agua (Castelán Rodríguez, 2015).

Existen tres clases de procesos de tratamiento: Primario que se caracteriza por la remoción

de sólidos, secundario formado por el tratamiento biológico para disminuir la carga orgánica y

terciario cuyo objetivo es potabilizar el agua y eliminar metales pesados (Chávez Segovia,

2014).

1.4.2. Volumen de aguas residuales en el sector rural.

- Calculo de aguas residuales a tratar.

Es importante determinar con precisión el flujo de agua residual, para el cálculo del caudal (Q)

se considera la dotación de agua per cápita (D) por día, la cual varía de 80 a 150 L/hab/día.

El número de habitantes (hab) a servir mínimo 5 personas y el coeficiente de aportación (Ca)

que varía de 0.70 a 0.80 (CONAGUA, 2013).

Q = D × hab × Ca × 10-3 Ec. 1

Donde:

Q : Caudal de agua a tratar (m3/día)

D : Dotación de agua per cápita (L/hab/día)

hab : Número de habitantes (hab)

Ca : Coeficiente de aportación (%)

13

Para este estudio se desagrega las aguas residuales de la siguiente manera: Aguas negras

producto del inodoro equivale un 40% y Aguas grises producto de lavandería 15%, ducha

30%, cocina 10% y otros usos 5% equivalente al 60% (Sánchez Macancela, 2015).

1.4.3. Depuración de aguas a nivel domiciliario

El principio es el mismo que en las grandes plantas depuradoras, no obstante se puede

mejorar la eficiencia con principios básicos como priorizar el consumo necesario, separar las

aguas negras y grises, limitar el uso de detergentes y la supresión de productos artificiales

peligrosos; por lo que la complejidad del sistema elegido está en dependencia directa con

nuestra cultura de consumo (Marsilli, 2005).

La distinta composición entre aguas negras y aguas grises hace que la degradación de la

materia orgánica sea diferente, se toma como indicador la DBO5 que representa un 90% en

aguas grises y solo un 40% en aguas negras debido a la presencia de excretas, lo que dificulta

la degradación por microorganismos (Franco Alvarado, 2007).

1.5. Depuración de aguas negras.

Debido a su contaminación y gran potencial para la transmisión de parásitos e infecciones se

las depura con sistemas de bioreactores (Marsilli, 2005).

1.5.1. Biodigestor semi-continuo.

Son aquellos que reciben pequeñas porciones de carga orgánica en comparación al contenido

total y son alimentados diariamente, lo que garantiza el suministro permanente de nutrientes

a las colonias bacterianas (Energia Casera, 2009). “Opera por el proceso biológico llamado

fermentación anaeróbica y consiste en la descomposición de los desechos orgánicos, por

medio de bacterias que trabajan en ausencia de oxígeno” (Elizondo, 2005, pág. 3).

En la digestión anaerobia constan cuatro pasos de evolución de materia orgánica que son

Hidrolisis, acidificación (acidogénesis), formación de ácido acético (acetogénesis) y formación

de metano (metanogénesis) (Duque Molina & Vergara, 2010).

14

Para condiciones ambientales en fase anaeróbica ver la Tabla 3, tienen requisitos diferentes

en cada paso, siendo los factores más importantes el potencial de hidrogeno (pH) y la

temperatura (T °C).

Tabla 3. Condiciones ambientales en fase anaeróbica.

Parámetros Etapa 1 Etapa 2

Hidrolisis Acidificación Acetogénesis Metanogénesis

pH 5.2 6.3 6.7 7.5 Temperatura 25 °C 35°C 35°C 69°C

Fuente: Adaptado de Duque Molina & Vergara (2010) Elaboración: Original

En la Etapa 1 pueden realizar el metabolismo los microorganismos con presencia o carencia

de oxígeno, mientras que en la Etapa 2 son estrictamente anaerobias ya que reaccionan a la

presencia de oxígeno y a cambios del pH (Duque Molina & Vergara, 2010).

1.5.2. Tanque séptico sedimentador.

Es apropiado para familias y poblaciones pequeñas, construido de concreto e impermeable,

donde es vertida el agua que sale del biodigestor a través de tuberías, estas aguas son

retenidas por un periodo de tiempo necesario para separar la parte sólida restante y la materia

orgánica que se acumule en el fondo se descompone por acción bacteriana convirtiéndose en

lodo inofensivo (Toalongo Reyes, 2012). Funciona siempre lleno por rebalse y los sólidos

livianos que flotan generan una costra en la superficie del agua, aunque el agua que sale se

vea clara contiene contaminantes por lo que requiere tratamientos adicionales (Mariñelarena,

2006).

1.5.3. Cámara de evapotranspiración.

Este método combina dos procesos que consisten en 1) Evaporación directa de la cámara

producida por radiación solar, y, 2) Transpiración de las plantas de rápido crecimiento y alta

demanda de agua que se siembran en la superficie (Poma Torres, 2015). La cámara es

alimentada por la parte inferior con conexiones desde el tanque séptico, el flujo es ascendente

y al pasar por diferentes estratos se producen nutrientes que son aprovechados por la

vegetación. Al ser un sistema cerrado e impermeable el funcionamiento es anaeróbico

(Sánchez Macancela, 2015).

15

El sistema es muy efectivo en zonas cálidas y se aplica donde no hay receptores hídricos y el

terreno es impermeable. Además se integran muy fácil con el ambiente dando origen a áreas

verdes mejorando el paisaje (Ecodena, 2011). En condiciones normales de funcionamiento

todo el efluente es absorbido por las plantas de modo que no es necesario ningún post-

tratamiento (Poma Torres, 2015).

1.6. Depuración de aguas grises.

La cantidad de agua gris que se genera, depende del número de habitantes y debido a sus

hábitos estas pueden contener diversos productos químicos utilizados en actividades

comunes de limpieza del hogar y cuidado personal (Poma Torres, 2015). El proceso

comprende una técnica biológica alternativa (Sánchez Macancela, 2015) compuesta por una

trampa de grasas, tanque séptico sedimentador, biofiltro descendente y tanque de

almacenamiento. Debe ser entendido como una necesidad con la finalidad de mantener a la

población saludable y con una higiene adecuada, es una tecnología sencilla y económica

(Mariñelarena, 2006).

1.6.1. Trampa de grasas.

Es un pre-tratamiento que se construye de concreto, donde llegan las aguas grises y serán

retenidos todos los sólidos gruesos como papel, cartón, cabello, jabón, lanas, grasas y

aceites, la pendiente mínima de las tuberías debe ser 1 % y el mantenimiento del tanque cada

dos años (Toalongo Reyes, 2012), donde por sedimentación se retienen los sólidos y por

flotación las grasas y aceites (Ecodena, 2011).

1.6.2. Tanque séptico sedimentador.

Cumple la misma función como se mencionó en el literal 1.5.2, los lodos se estabilizan por

digestión anaeróbica (Franco Alvarado, 2007). Según Tebbutt (2001), “un tanque séptico

típico removera casi el 45% de la DBO aplicada y cerca del 80% de los sólidos suspendidos

(SS) que entran, (…) el lodo se debe quitar a intervalos de uno a dos años” (pág, 229) y la

DQO de 25 % a 50 % (Franco Alvarado, 2007).

1.6.3. Biofiltro descendente.

Para el presente estudio se ha seleccionado el biofiltro descendente, llamado también filtro

percolador que es muy usado en el tratamiento de aguas grises, donde se utilizan varios

16

materiales de soporte para los organismos filtrantes (Duque Molina & Vergara, 2010). Estos

materiales son granulares procesados a base de arcilla donde forman una capa bilógica

(Sánchez Macancela, 2015) “que se encargan de depurar los agentes contaminantes del agua

en agentes inertes” (Hurtado Duarte, 2016, pág. 9).

Se caracteriza por su sencillez para el tratamiento, no hay necesidad de adicionar nutrientes

coagulantes, floculantes solo requiere un pH entre 4.5 y 8.0 (Zuñiga, 2010) para su

funcionamiento óptimo.

- Material de soporte.

Permite la retención de sólidos en el interior de los reactores biológicos y ocupa entre el 50%

al 70% de la longitud total del reactor (Torres, Rodríguez, & Uribe, 2003). También influye en

las características hidráulicas, por lo que la elección apropiada del material filtrante en el

diseño es importante para alcanzar los resultados deseados (Domínguez Fabela, 2012). Con

la finalidad de “mejorar el contacto entre el sustrato y los sólidos bilógicos, facilitar un flujo

uniforme en el reactor, permitir la acumulación de biomasa y actuar como barrera física

evitando que los sólidos sean arrastrados fuera del sistema” (Torres, Rodríguez, & Uribe,

2003, pág. 76).

Según Domínguez Fabela (2012) y Torres, Rodríguez, & Uribe (2003) las condiciones que

debe cumplir un medio de soporte filtrante:

Grado de adherencia adecuado para la bio-película.

Poseer superficie elevada.

Porosidad alta del material de soporte.

Baja fricción al flujo de agua.

Estabilidad química y biológica.

Livianas para no sobrecargar las estructuras.

Facilidad en fabricación, abastecimiento, transporte y bajo costo.

Ser resistente.

Permitir la rápida proliferación de microorganismos.

17

- Composición de la biopelícula.

Esta depende de la cantidad y calidad de nutrientes disponibles en el medio y las condiciones

ambientales donde se implementa el sistema donde se pueden localizar diversos

microorganismos como: bacterias, algas, protozoarios y micro-invertebrados (Castelán

Rodríguez, 2015).

- Tasa de filtración.

También llamada velocidad de filtrado, depende de factores como tipo de agua, material de

soporte, eficiencia del lavado (Hurtado Duarte, 2016), para calcularla se emplea la ecuación

de continuidad (Silva Salazar, 2015).

Vm = Q

A Ec. 2

Donde:

Q : Caudal de filtración (m3/h)

A : Área superficial del filtro (m2)

- Porosidad.

Es asociada con la hidráulica de filtración que relaciona tiempo y cantidad. A mayor biomasa

retenida, mayor tiempo de retención, y menor pérdida de carga en el filtro (Hurtado Duarte,

2016). Los valores típicos en material granular van de 0.38 a 0.48 (Castelán Rodríguez, 2015).

ε = V

VT Ec. 3

Donde:

V : Caudal de filtración (m3/h)

VT : Volumen total (m3)

- Tiempo de retención hidráulica.

Llamado así por el tiempo de permanencia del agua en contacto con la bio-película y el

material de soporte, a mayor tiempo se refleja mayor producción de microorganismos y una

mayor remoción de contaminantes (Castelán Rodríguez, 2015).

18

TRH = VV

Q Ec. 4

Donde:

VV : Volumen de vacíos (m3)

Q : Caudal de filtración (m3/h)

- Ventajas del biofiltro.

Según Zuñiga (2010), las principales ventajas son:

Sistema ecológico que permite el rehúso de aguas grises.

Es un sistema muy sencillo y de fácil manejo.

No utiliza energía eléctrica ya que la mayoría del proceso es a gravedad.

Produce lodos estables que se pueden usar como abono.

Elimina los agentes patógenos.

Bajo costo en operación y mantenimiento.

No requiere de mano de obra calificada.

- Desventajas del biofiltro.

Según Zuñiga (2010), nombra las siguientes desventajas:

No resiste periodos sin alimentación.

Su arranque es complejo.

No soporta variaciones grandes de carga ni caudal.

El exceso de turbiedad puede tapar los filtros.

Los climas fríos afectan su funcionamiento.

No es recomendable para tratar grandes volúmenes de efluente.

1.6.4. Tanque de almacenamiento.

Puede ayudar a la purificación debido a la sedimentación por almacenaje, se coloca en una

zona estable y segura, debe garantizar un caudal adecuado y cubrirlo para evitar la

proliferación de mosquitos. En climas cálidos se puede perder caudal debido a la evaporación

(Tebbutt, 2001).

19

1.7. Disposición final de aguas negras y aguas grises domiciliares

Las aguas negras por su alto grado de contaminación no son reutilizadas por lo que al salir

del tanque biodigestor se infiltran en la zanja de evapotranspiración (Poma Torres, 2015).

Estas aguas son depuradas mediante la transpiración de las plantas sin ningún peligro para

el medio ambiente (Sánchez Macancela, 2015).

Las aguas grises se pueden reutilizar, reduce el uso de agua potable de 16% a 40%,

disminuye el pago la cartas de agua y restringe la cantidad de aguas residuales a tratar (Allen,

2015) . De acuerdo a su uso se tiene:

1.7.1. Usos urbanos.

Según Franco Alvarado (2007), son aquellos de tipo no potable como:

Riego de áreas verdes como parques, canchas deportivas, césped en las casas,

jardinerías de cementerios y control de polvos en vías de tierra.

Limpieza de vehículos, ventanas, patios, calles.

Abastecimiento para tanques de inodoros y urinarios.

Arquitectónicos para paisajismo en uso de fuentes y caídas de agua.

Control de incendios.

1.7.2. Usos agrícolas.

Principalmente las aguas recuperadas son utilizadas para el riego de árboles frutales, viñedos,

pastizales, cultivos de cacao y plátano; también se usan para diluir fertilizantes y pesticidas

(Franco Alvarado, 2007). Además en la limpieza de granjas pecuarias, caballerizas y camales.

1.7.3. Restauración ambiental y usos recreacionales.

Algunos efluentes ayudan en el aumento de caudal de esteros y lagunas lo que favorece la

preservación ambiental y permite actividades como: paseos en bote, pesca y natación (Franco

Alvarado, 2007) para vertidos grandes que no superen los límites de la Tabla 2.

20

1.7.4. Usos industriales y mineros.

Siendo un sector importante en demanda de agua no es muy común la utilización de aguas

grises depuradas en el Ecuador, sin embargo países desarrollados se han convertido en

potenciales usuarios especialmente para refrigeración, agua de lavado, agua de procesos y

control de polvos en caminos; siendo la industria textil, papeleras y química las más

demandantes (Franco Alvarado, 2007).

21

CAPÍTULO II

ÁREA DE ESTUDIO

22

2.1. Aspectos sociales de la parroquia Limones.

De acuerdo a la información proporcionada por el CPV (2010), la población de la parroquia

rural de Limones es de 747 hombres y 663 mujeres, siendo la ganadería caprina su principal

actividad económica con el 40% del total del cantón. También aprovechan los derivados como

la leche para elaborar queso, yogurt, natilla y manjar (GADM-Z, 2016).

Esta parroquia se encuentra ubicada a 19 Km de la cabecera cantonal de Zapotillo, y en

función a la división político administrativa está conformada por 22 barrios que son: Añasitos,

Cabeza de Toro, Catanas, Chaquiro, Corralitos El Mango, El Oro de Pilares, El Sauce,

Hualtacos, Huasimal, Jiménez, Limones, Novillos, Paletillas de Malvas, Pichincha, Pilares,

Pueblo Nuevo, Sahinos, Tamarindo, Totumitos, Tronco Quemado, y, Zapotes (GADM-Z,

2016).

El servicio de agua potable por red pública en las viviendas de la parroquia es de 59.66%,

mientras que el 40.34% restante se abastece a través de pozos, ríos o vertientes y otros CPV

(2010).

El servicio de alcantarillado tiene una cobertura de 6.05%; un 18.89% cuenta con pozo séptico,

el 13.10% con pozo ciego, el 6.30% tiene letrinas y más de la mitad no cuenta con ningún

servicio de evacuación de aguas servidas con un 55.67% del total de la población CPV (2010).

2.2. Ubicación y vías de acceso.

El barrio Zapotes se encuentra en la parroquia Limones, cantón Zapotillo, a 20 Km de la

cabecera cantonal. Para llegar al lugar desde la cabecera cantonal se accede por la vía troncal

a la costa E25 en dirección al puente internacional con una distancia de 14 Km hasta la “Y”

del Huasimo. Ahí se conecta la vía de segundo orden que conduce hasta la parroquia Limones

con una distancia de 4 Km. Luego con dirección hacia el Norte por una vía de tercer orden

que conduce hacia el barrio Zapotes con una distancia de 2 Km.

El proyecto se ubica geográficamente a una elevación de 173 m.s.n.m, con longitud 80° 19’

42.75” O y latitud 4° 23’ 02.13” S (Google Earth, 2016). Así mismo, sus coordenadas planas

UTM son 9515418 Norte y 574458 Este.

23

2.3. Clima.

El clima es cálido seco y la temperatura oscila entre 24°C y 30°C (GADM-Z, 2016). El mes de

Julio el mes más seco con 0 mm de precipitaciones y el mes de Marzo el más lluvioso con

216 mm de precipitaciones (CLIMATE-DATA-ORG, 2016). La humedad promedio del 85% y

vientos promedios de 18 Km/h (The weather Company, LLC, 2016).

2.4. Principales rasgos geomorfológicos.

Comprende la parte sur occidental del sistema montañoso del Ecuador, contigua a la frontera

con el Perú. (GADM-Z, 2016). El terreno es accidentado, con elevaciones que varían de 200

m.s.n.m a más de 2000 m.s.n.m. (CLIMATE-DATA-ORG, 2016). Los drenajes principales

conforman el río Alamor y el río Chira, mismos que aportan a la cuenca binacional Catamayo-

Chira y desaguan en el océano Pacifico. Se caracteriza por presentar una configuración

montañosa moderadamente empinada y escarpada y colinas moderadamente empinadas.

(INAMHI, 2011, p. 7).

24

CAPÍTULO III

METODOLOGÍA

25

3.1. Procesos constructivos

El diseño y elaboración de las diferentes estructuras para el abastecimiento y bio-depuración

del agua se realizan en el taller de Hidráulica ubicado en el campus de la Universidad Técnica

Particular de Loja.

La actual fuente de abastecimiento son el río Alamor y las redes terciarias del canal de riego

Zapotillo. El agua para beber y preparar alimentos el GADM-Zapotillo hace recorridos

quincenales con un tanquero de agua sin garantizar que esta es potable, que resulta muy

poco para cubrir la demanda de agua. Las necesidades biológicas las realiza la población al

aire libre, por lo que con la firma del convenio de cooperación entre la UTPL y el GADP-

Limones se realiza la gestión para la construcción de los sistemas.

3.1.1. Selección de los beneficiarios.

Luego de la visita de campo y de acuerdo a la necesidad evidenciada se seleccionó las

familias del Sr. Juan Villalta 31 años (4 personas); Sr. Galo Vera 66 años (5 personas);y, Sra.

María Sánchez 66 años (5 personas) ya que cumplen con los requisitos para aplicar y construir

el proyecto.

3.1.2. Vivienda.

Las viviendas de las familias beneficiadas son de construcción mixta; Familia Sánchez:

mampostería de ladrillo y columnas de hormigón armado, pisos de tierra en el interior y

contrapiso de hormigón en el exterior, mientras que el techo está formado por perfiles

metálicos y cubierta de Steel panel. Familia Villalta: mampostería de ladrillo y columnas de

hormigón armado en una parte, paredes de bareque (carrizo y barro) y columnas de madera,

pisos de tierra mientras que el techo está formado por vigas de madera, travesaños de

guadua, cubierta de zinc y teja. Familia Vera: mampostería de ladrillo en una parte, paredes

de bareque (carrizo y barro) y columnas de madera, pisos de tierra mientras que el techo está

formado por vigas de madera, travesaños de guadua, cubierta de zinc y fibrocemento.

Reinaldo Sánchez: paredes de bareque (Guayacán y barro) y columnas de madera, pisos de

tierra, mientras que el techo está formado por vigas de madera, travesaños de madera,

cubierta de teja.

26

3.2. Distribución de la red.

Se emplea tubería PVC de 38 mm y 16.83 kgf/cm2 para la salida del tanque de

almacenamiento, con una reducción de 19 mm se conecta manguera negra de polietileno que

conduce por una línea principal y se divide en dos ramales. El primer ramal conecta el tanque

elevado, con una reducción a 12 mm y tubería PVC roscable de 12 mm abastece al

lavamanos, ducha y lavaplatos. El segundo ramal con manguera negra de polietileno de 12

mm conecta el tratamiento de agua, con tubería PVC roscable de 12 mm el inodoro y

lavandería.

- Datos hidráulicos:

Caudal acumulado con simultaneidad

Presión de suministro en acometida: 25.0 m.c.a.

Velocidad mínima: 0.5 m/s

Velocidad máxima: 2.5 m/s

Velocidad óptima: 1.8 m/s

Coeficiente de pérdida de carga: 1.2

Presión mínima en puntos de consumo: 10.0 m.c.a.

Presión máxima en puntos de consumo: 50.0 m.c.a.

Viscosidad de agua fría: 1.01 x 10-6 m2/s

Viscosidad de agua caliente: 0.478 x 10-6 m2/s

Factor de fricción: Colebrook – White

Pérdida de temperatura admisible en red de agua caliente: 5 °C

3.2.1. Captación.

Se selecciona como fuente de abastecimiento una caja de la red terciaria del canal de riego

Zapotillo, la cual es captada mediante un collarín de 63 mm con reducción a 25 mm con válvula

de paso. Esta se localiza en la cota 206 m.s.n.m con una diferencia de altura de 12 m hasta

la última casa, la conducción es de manguera negra de polietileno de 25 mm de 6.328 kgf/cm2

hasta el tanque de almacenamiento.

Las dimensiones de la caja son 60 cm largo, 60 cm ancho, 100 cm de profundidad y las

paredes con un espesor de 10 cm, construida de hormigón simple H°S y se encuentra en buen

estado.

27

3.2.2. Tanque de almacenamiento.

Es una estructura circular de ferrocemento con un diámetro de 2 m y altura 1.8 m, cuya

capacidad es de 5000 L, ubicado en la cota 198 m.s.n.m con una diferencia de altura de 8 m

respecto a la captación, cuya función es almacenar el agua que se distribuye a las familias

beneficiarias. Cumple además la función de sedimentador.

El agua llega del canal sin ningún tratamiento previo, por lo que se observa sólidos

suspendidos que aumenta la turbiedad.

Para construir se utiliza planchas de galvalumen recicladas como encofrado exterior en forma

circular, en el armado se emplea varillas corrugadas de 8 mm creando la estructura con

varillas tipo L en forma vertical y con varillas tipo O en forma horizontal de 2 m de diámetro,

se refuerza con malla hexagonal toda la estructura asegurándola con alambre negro # 18.

Se reviste las paredes internas con mortero con dosificación 3:1 es decir, tres partes de arena

fina por una parte de cemento portland. Después se lo deja reposar por 8 horas para que

seque y endure el mortero, se desencofra y se reviste la parte exterior. Se aplica lechada de

cemento para tapar los poros que pudieran quedar en el interior y exterior, se aplica una capa

de pintura esmalte en el exterior por protección.

3.3. Tanque elevado

Su función es almacenar agua para utilizar en lavavajillas, ducha y lavamanos; con capacidad

de 250 litros, lo que garantiza un suministro constante de agua y mantiene la presión del

servicio en la red de distribución.

3.3.1. Sistema constructivo.

La estructura de forma triangular está construida con perfiles tipo C de 100 x 50 x 3 mm, que

soporta el tanque plástico de almacenamiento al que se adapta accesorios tales como:

- Tubería de entrada con diámetro de 19 mm provista de una válvula compuerta de

cierre del mismo diámetro antes de la entrada del reservorio y la entrada se ubica en

la parte superior del reservorio.

28

- Tubería de salida con diámetro 12 mm que conecta a la red de distribución provista

con una válvula compuerta de cierre, esta se la ubica en la parte baja del reservorio.

- Válvula de purga con diámetro 19 mm la cual se ubica en el fondo del reservorio.

- Escalera móvil para el acceso.

3.4. Mesón lavavajillas

Con el propósito de facilitar la limpieza del resto de comida de la vajilla y aseo de utensilios

de cocina se construye un mesón de hormigón armado, recubierto de cerámica y un pozo con

escurridera de aluminio galvanizado, dando comodidad para realizar la desinfección del lugar.


La construcción del mesón se la realiza en dos fases:

Fase uno.- prefabricados en el taller, en la que se prepara el hierro y encofrados que serán

fundidos con H° Simple; se tiene como resultado dos planchas de 100 cm largo, 60 cm de

ancho y 5 cm de espesor listas para ser instaladas una entera y otra hueca.

Fase dos.- construcción en sitio, una vez seleccionado el lugar a ser instalado se prepara el

terreno con bases de tubería PVC de 75 mm rellenas de H° Simple que soportan las planchas,

se nivela horizontalmente, lo que permite que se fundan en solo cuerpo. Se coloca la

cerámica, el pozo de aluminio galvanizado y accesorios de abastecimiento de agua y

desagües, con esto se finaliza la instalación del mesón lavavajillas.

3.5. Unidad sanitaria (inodoro, ducha y lavandería)

En el sector no cuentan con unidad sanitaria, la práctica de eliminación de excretas no es la

adecuada, lo que produce un foco de infección y contaminación, atrayendo mosquitos y

generando malos olores.

29

3.5.1. Descripción y diseño.

La unidad sanitaria se diseña para que cumpla condiciones económicas, construibles,

operacionales y de mantenimiento en el tiempo, con el propósito de brindar un ambiente

adecuado y limpio para la disposición de las necesidades biológicas y aseo personal. El

módulo consta de inodoro, lavamanos, ducha y lavandería; su estructura es de madera con

recubrimiento de hojas de zinc en paredes y techo, el contrapiso de hormigón simple con

recubrimiento de cerámica en la ducha y piso gres en el inodoro.

Lo característico del diseño es que separa el agua residual, en aguas negras (inodoro), de

aguas grises (ducha, lavamanos y lavandería) para tratarlas.

De acuerdo con Neufert (2001) el espacio necesario segunn la posición extendida en

horizontal de los brazos es de 1.75 m y la altura es de 2.26 m desde el piso hasta la punta de

los dedos con el brazo levantado.


De la inspección visual para cada usuario se define donde se construye la unidad sanitaria.

Con el rasanteo y nivelación del terreno se hace la excavación manual que sirve como base

para cimentación y la instalación de tuberías.

La estructura de madera fabricada en el taller de hidráulica se ensambla y asegura en cada

módulo sanitario, el contrapiso se funde con hormigón simple. Se cubre el techo y paredes

con zinc, con esto se da rigidez a la estructura. La instalación de los accesorios como inodoro,

ducha, lavamanos y lavandería, concluyen la construcción del módulo sanitario. Se pinta la

unidad sanitaria.

3.6. Depuración de aguas negras

Las que se trata, con biodigestor semi-continuo, tanque séptico sedimentador y una cámara

de evapotranspiración.


Las aguas negras son conducidas por tubería PVC hasta el biodigestor semi-continuo donde

se sedimenta la materia orgánica dando origen a la digestión anaerobia en su interior,

30

convirtiendo la materia orgánica en lodos inofensivos que son retirados una vez al año. El

efluente se conduce por tubería PVC hasta el tanque séptico, donde se retiene el tiempo

necesario para separar la materia orgánica restante. Estos dos tratamientos son colocados

aguas abajo de la unidad sanitaria, el flujo de agua es a gravedad colocados en serie a una

distancia de 1.50 m entre ellos.

El efluente del tanque séptico se conduce por tubería PVC hasta la cámara de

evapotranspiración, donde los principales criterios son: número de habitantes, tiempo de

retención hidráulica y requerimiento hídrico de las plantas que se cultivan en la superficie. Se

utilizan materiales y recursos del sector, se compone por: cámara impermeabilizada, tubería

de entrada, rocas grandes, boleos, gravas, arenas, suelo orgánico y plantas (Sánchez

Macancela, 2015). Según Poma Torres, (2015) recomienda el volumen de 2 m3 por persona

para el diseño.


El biodigestor semi-continuo es prefabricado en el taller de hidráulica de la UTPL, se utiliza

una bombona metálica de 55 galones 60 cm diámetro por 90 cm altura. Se suelda tubería

metálica de 50 mm para purga y salida, a la tapa se le adapta la entrada de 110 mm donde

llega directamente las aguas negras del inodoro, se recubre el interior con mortero con

dosificación 3:1 es decir por cada tres partes de arena fina, una parte de cemento portland,

se nivela y se conecta los accesorios.

El tanque séptico sedimentador se fabrica en situ, se nivela el terreno, se llena sacas con

arena que sirven de encofrado interno o molde, con dos anillos prefabricados en el taller de

hidráulica de la UTPL en forma circular uno de 50 cm para la base y uno de 30 cm para la

boca se amarran con alambre para formar la estructura del tanque, se reviste con mortero

con dosificación 3:1 en su totalidad. Desde la base en forma ascendente se envuelve con

alambre toda la superficie, se da una segunda mano de revestido con mortero, el pulido final

con revestimiento de lechada (cemento y agua) se aplica con brocha para impermeabilizar el

interior y exterior del tanque.

La cámara de evapotranspiración debe estar al final de todo el sistema y en un nivel inferior,

se toma en cuenta la topografía del terreno que debe ser lo más plano posible. Los diferentes

tipos de estratos se colocan con referencia al fondo de la zanja en forma ascendente desde

el más grueso hasta el más fino, es así que se asegura la tubería de entrada colocando rocas

31

de gran tamaño alrededor para evitar su taponamiento, se completa la superficie con una

profundidad de 60 cm del total de la zanja, 40 cm de boleos, 40 cm cascajo y 30 cm de tierra

orgánica en la que se siembran las plantas. Todos los materiales utilizados se consiguen en

la zona, lo que facilita la construcción.

La excavación de la zanja puede ser a mano o con máquina si la hubiera. Se perfila el piso y

paredes de modo que no existan aristas, se coloca una cama de arena fina de 10 cm espesor

en el piso, sobre la cual se extiende plástico negro hasta las paredes se cubre por completo

con la finalidad de impermeabilizarla y evitar la infiltración del agua almacenada. La tubería

de entrada se coloca al centro de la fosa para una distribución uniforme del flujo de agua

proveniente del tanque séptico.

3.7. Depuración de aguas grises

Las unidades que se utilizan son: trampa de grasas, tanque séptico sedimentador, biofiltro y

un tanque de almacenamiento.


El sistema consta de una trampa de grasas, que se utiliza para separar los residuos sólidos y

las grasas que llega del flujo de aguas grises, sino se cuenta con este sistema, con el tiempo

las tuberías se obstruyen, ocasionando problemas sanitarios. Retiene por sedimentación los

sólidos en suspensión y por flotación el material graso.

El efluente se conduce hasta el tanque séptico sedimentador donde se retiene la materia

orgánica que pudiera pasar. En estos dos tanques se produce digestión anaerobia que

convierte la materia orgánica en lodos inofensivos los que son retirados una vez al año.

Aunque este efluente tiene aspecto claro, contiene contaminantes que deben ser tratados, se

conduce este efluente a un último tratamiento que es el filtro biológico conformado por bolas

de arcilla cocidas, donde se forma una biopelícula que se encarga de depurar los agentes

contaminantes.

El agua depurada se almacena en una bombona metálica de 55 galones, el uso es agrícola

especialmente para el riego. Además, se conecta una manguera de rebose hasta la zanja de

evapotranspiración lo que evita el colapso del sistema.

32


La construcción en situ de los tres tanques sépticos, es igual a la del tanque séptico

sedimentador descrito en el numeral 3.6.2.

Los tanques sépticos se colocan en serie a 1.5 m de distancia entre ellos, conectados por

tubería PVC 50 mm y accesorios PVC 50 mm a la bombona metálica de 55 galones cuyas

dimensiones son 60 cm de diámetro y 90 cm de altura; cuya función es almacenar el agua

tratada que luego será utilizada para el riego.

Se construye un cerco alrededor para evitar que el ganado caprino y otros animales dañen la

estructura del sistema.

3.8. Análisis costo beneficio

El Análisis costo beneficio es un método utilizado para evaluar de forma exhaustiva los costes

y beneficios de un proyecto, tiene el objetivo de determinar si el proyecto es deseable desde

el punto de vista del bienestar social. (Ortega, 2012, p.147).

De acuerdo con Ortega (2012), la realización del análisis coste-beneficio consta de las

siguientes etapas:

Identificar los costos y beneficios del proyecto y su distribución en el tiempo. Calcular el Valor

actual neto económico (VANE) del proyecto, descontando todos los costes (C) y beneficios

(B) futuros (precios constantes) mediante el uso de una tasa social de descuento (r). Si el

VANE es positivo significa que el proyecto es socialmente deseable.

=−

(1 + ) Ec. [5]

La tasa social de descuento (r), refleja la preferencia social por los beneficios y costes actuales

frente a los beneficios y costes futuros. Para la evaluación económica del proyecto se tomó

en cuenta sumatoria de la inflación anual y la tasa de interés pasiva a 391 días y más. Dado

que los presupuestos del proyecto están actualizados a febrero de 2017, la inflación anual

según el INEC (2017) fue de 0.96%, y, la tasa de interés pasiva a 391 días y más de acuerdo

a la información del Banco Central del Ecuador fue de 7,54%.

33

Calcular la ratio coste-beneficio (RCB), dividir los beneficios actualizados (a precios

constantes) para los costes actualizados (a precios constantes)

=∑ (1 + )

∑ (1 + )

Ec. [6]

Como resultado se tiene que el proyecto es socialmente deseable si el RCB es mayor a 1.

Caso contrario (RCB < 1) no es deseable porque significa que los costes son superiores a los

beneficios que se va a obtener.

34

CAPÍTULO IV

ANÁLISIS DE RESULTADOS

35

ReferenciaN1 -> N2

N1 -> N2

N3 -> N1

A2 -> A1

A3 -> A2

N2 -> A3

N2 -> A6

A5 -> A4

A6 -> A5

PVC-Ø 1/2Longitud: 2.30 m

Caudal: 0.20 l/sVelocidad: 1.02 m/sPérdida presión: 0.26 m.c.a.

Se cumplen todas las comprobaciones





Caudal: 0.30 l/s Caudal bruto: 0.40 l/s Velocidad: 0.69 m/sPérdida presión: 1.90 m.c.a.

















Descripción Resultados ComprobaciónPVC-Ø 3/4Longitud: 0.48 m



Inodoro con cisterna (Sd) 2

Referencias CantidadConsumo genérico: 0.20 l/s 2Consumo genérico: 0.10 l/s 2

Consumos

4.1. Resultados de las tuberías de la red.

36

4.2. Resultados de los nudos de la red.

4.3. Separación de aguas residuales.

Con la separación de aguas negras y aguas grises, se cuenta con un adecuado manejo de

las aguas residuales domesticas que facilita la depuración.

Para este caso se considera 40% de aguas negras y el 60% de aguas grises por lo tanto:

Aguas negras 40% = 112 L/hab/día

Aguas grises 60% = 168 L/hab/día

Las actividades diarias de aseo personal y lavado de ropa se han facilitado, brindando un

adecuado ambiente sanitaria para las familias y mejorando su calidad de vida.

ReferenciaN1A1

A2

A3

N2A4

A5

A6

N3

Nivel: Suelo + H 1 mCota: 1.00 mPVC-Ø 1/2Longitud: 1.00 mConsumo genérico (Agua fría): Gf

Presión: 17.00 m.c.a. Caudal: 0.10 l/s Velocidad: 0.51 m/sPérdida presión: 0.03 m.c.a. Presión: 15.97 m.c.a.


Cota: 0.00 m NUDO ACOMETIDA Presión: 25.00

Nivel: Suelo + H 1 mCota: 1.00 mCOBRE-Ø15Longitud: 1.00 mConsumo genérico (Agua fría): Gf



Nivel: Suelo + H 0.5 mCota: 0.50 mPVC-Ø 1/2Longitud: 0.50 mInodoro con cisterna: Sd



Nivel: Suelo + H 1 mCota: 1.00 mPVC-Ø 1/2Longitud: 1.00 mConsumo genérico (Agua fría): Gf



Cota: 0.00 m Presión: 21.14 m.c.a.

Nivel: Suelo + H 1 mCota: 1.00 mCOBRE-Ø15Longitud: 1.00 mConsumo genérico (Agua fría): Gf



Nivel: Suelo + H 0.5 mCota: 0.50 mPVC-Ø 1/2Longitud: 0.50 mInodoro con cisterna: Sd



Descripción Resultados ComprobaciónCota: 0.00 m Presión: 21.31 m.c.a.

37

El costo de los materiales usados en la unidad sanitaria, es de ($ 756.29) setecientos

cincuenta y seis con 29/100 centavos, no incluye mano de obra.

4.4. Depuración de aguas negras

Las dimensiones del biodigestor semi-continuo se muestran a continuación:

Tabla 4. Resultados del diseño del biodigestor semi-continuo.

Descripción Cantidad Unidad

Número personas por vivienda (N) 5 hab Volumen aguas negras 112 L/hab/día Periodo limpieza de lodos 1 año Tiempo de retención 1 día

Diámetro externo 0.60 m Diámetro interno 0.50 m Espesor 0.05 m Altura 0.90 m Borde libre 0.10 m

Volumen biodigestor semi-continuo 0.157 m3 Elaboración: El autor

El tanque séptico sedimentador tiene las siguientes características:

Tabla 5. Resultados del tanque séptico sedimentador.


Número personas por vivienda (N) 5 hab

Volumen aguas negras 112 L/hab/día

Periodo limpieza de lodos 1 año

Tiempo de retención 1 día

Diámetro externo 0.50 m

Diámetro interno 0.40 m

Espesor 0.05 m

Altura 0.65 m

Tapa 0.30 m

Borde libre 0.10 m Volumen tanque séptico 0.069 m3

Elaboración: El autor

38

La zanja de evapotranspiración requiere un volumen de 10.00 m3 que resulta de la operación:

Volumen requerido = Volumen por persona × Número personas

Volumen requerido = 2.00 m3 × 5

Volumen requerido = 10.00 m3

Así las dimensiones para este proyecto, de la zanja de evapotranspiración son: 3.00 m de

largo por 2.00 m de ancho y 1.70 m de profundidad dando un volumen de 10.20 m3.

Volumen diseño = Largo × Ancho × Profundidad

Volumen diseño = 3.00 m × 2.00 m × 1.70 m

Volumen diseño = 10.20 m3

El volumen diseñado es mayor al requerido, los detalles constructivos de la zanja de

evapotranspiración se.

Para el requerimiento de agua en el sistema de evapotranspiración se considera 2 plantas de

banano y 12 plantas de taro o papa china. Según Poma Torres (2015) el banano require

mensual entre 1200 m3/ha a 1300 m3/ha, el numero por hectarea es 1100 a 1850 plantas,

calculando se obtiene:

Requerimiento mensual por planta=1200 m

3

ha

1100 planta

ha

= 1.09m3

planta

Requerimiento diario por planta=1090.9

Lplanta

30 día = 36.36

L

día planta

Requerimiento total = 36.36 L

día planta× 3 planta = 109.08

L

día

Según la UNAD (2017), la sabila requiere de 400 mm a 2500 mm anual, adoptamos el valor

promedio, en el area de la zanja se pueden sembrar 12 plantas a una distancia de 0.70 cm

entre ellas, calculando se obtiene:

Equivalencia = 1 mm = 1 L

m2

39

Requerimiento anual = 1450 L

m2 × (3.00 m × 2.00 m) = 8700 L

Requerimiento diario = 8700 L

365 días = 23.84

L

día

El caudal requerido en la zanja de evapotranspiración es igual a la sumatoria del caudal

requerido por el plátano más el caudal requerido por la sábila.

Requerimiento hídrico total = Requerimiento diario plátano + Requerimiento diario sábila

Requerimiento hídrico total = 109.08 L

día + 23.84

L

día

Requerimiento hídrico total = 132.92 L

día

Para calcular el volumen de vacíos en la zanja de evapotranspiración, según Poma Torres

(2015, pág 48) se coloca un volumen de agua conocido de una tuberia existente hasta

alcanzar la elevación superior, con el tiempo y caudal, se obtiene el volumen de vacios de

1800 litros.

El tiempo de retención hidráulico se obtiene con la ecuación 4, que resulta:

TRH = Vt

Q

TRH = 1800 L

12.92 L

día

TRH = 13.54 días

El caudal a depurar es de 112 L/día y las plantas sembradas tienen un requerimiento hídrico

de 132.92 L/día, que es superior al caudal a tratar, lo que garantiza la totalidad de la

depuración de aguas negras.

40

4.5. Depuración de aguas grises

El dimensionamiento de la trampa de grasas se detalla a continuación:

Tabla 6. Resultado de la trampa de grasas.



Volumen aguas grises 168 L/hab/día

Periodo limpieza de grasas 1 mes




Espesor 0.05 m

Altura 0.65 m

Tapa 0.30 m

Borde libre 0.10 m

Volumen trampa de grasas 0.069 m3


El dimensionamiento del tanque séptico sedimentador se detalla a continuación:

Tabla 7. Resultados del tanque séptico sedimentador.



Volumen aguas negras 168 L/hab/día

Periodo limpieza de lodos 1 año




Espesor 0.05 m

Altura 0.65 m

Tapa 0.30 m

Borde libre 0.10 m Volumen tanque séptico 0.069 m3


Para el filtro biológico descendente se utiliza material de soporte conformado por esferas de

cerámica, elaboradas en el taller de hidráulica de la UTPL, la materia prima a utilizar es arcilla

de Malacatos (AM) de la cantera San José de Ceibopamba.

41

La arcilla es triturada y tamizada, se agrega agua para obtener una pasta homogénea y

trabajable. Se realiza dos mezclas, arcilla de malacatos pura (AM) y arcilla de malacatos con

fibra de arroz (AMA) que se coloca en moldes rectangulares, luego con las manos se

transforman en esferas de 12 mm ± 1 de diámetro aproximadamente.

Se deja reposar durante 72 horas para que pierda humedad, se coloca en el horno artesanal

que funciona con gas, por 6 horas a una temperatura de 800 °C y al quemarse se convierte

en esferas de cerámica.

Según la clasificación SUCS (2011) la muestra AM es una arcilla inorgánica de plasticidad

media (CL) con un índice de plasticidad de 15.

De acuerdo a la Fluorescencia, en las arcillas hay compuestos cristalinos constituidos en su

mayor parte por aluminosilicatos que se forman en su mayor parte por Sílice (SIO2) y Aluminio

(Al2O3). En la Difracción de rayos X se identifica el cuarzo como el principal compuesto y al

ser sometido a grandes temperaturas presenta un cambio de fase donde pierden sus picos

característicos de arcilla quedando únicamente el cuarzo como el valor más representativo.

Se detallan las principales características obtenidas después de algunos análisis físicos,

además se determina que la resistencia a la compresión simple es inversamente proporcional

a la porosidad.

La tasa de filtración se obtiene aplicando la ecuación 2.

Velocidad filtración = Caudal

Área

Velocidad filtración = 0.007

m3

h12.57 m2

Velocidad filtración = 5.57×10-4 m

h

Para determinar el tiempo de retención hidráulica aplicamos la ecuación 4.

TRH = Volumen de vacios

Caudal de filtración

42

TRH = 0.0690 m3

0.007 m3

h

TRH = 9.86 h × 2 = 19.72 h Trampa de grasas y tanque séptico sedimentador

TRH = 0.0345 m3

0.007 m3

h

TRH = 4.90 h Biofiltro descendente

Para obtener el total de tiempo de retención hidráulico se suman los resultados, es así, que

para el proyecto el promedio de TRH es de 24.62 horas lo que asegura la funcionalidad del

sistema.

4.7. Análisis económico del proyecto

De acuerdo al Anexo 1 el costo total del proyecto es de $ 4883.01, actualizado en febrero del

2017. Este valor no incluye mano de obra.

4.7.1. Análisis costo beneficio.

El costo anual en el año 0 (2016) = 4883.01 + 976.60= 5859.61 se obtiene sumando el 20%

de costo indirecto, al costo total del proyecto.

Tabla 8. Análisis costo beneficio.

Año Inflación estimada

Costos anuales

Beneficios anuales

0 (2016) 5859.61 0.00

1 (2017) 1983.22 7576.50

2 (2018) 1.90 2020.97 7720.73

3 (2019) 1.80 2018.91 7712.86

4 (2020) 1.71 2017.06 7705.78

5 (2021) 1.62 2015.38 7699.37


43

4.7.2. Valor actual neto económico (VANE) del proyecto

( ) = 0,96% + 7,54% = 8,50% ≅ 0,085

=−

(1 + )=

−5859,61(1,085)

+5593,28(1,085)

+5699,75(1,085)

+5693,95(1,085)

+5688,72(1,085)

+5683,99(1,085)

= 30622,33

Como el VANE es positivo, el proyecto es socialmente deseable, esto implica que se generará

beneficios mayores al capital invertido.

4.7.3. Ratio costo beneficio (RCB) del proyecto

=∑ (1 + )

∑ (1 + )

=30260,5513780,59

= 2,20

Como el Ratio costo beneficio es mayor a 1 (RCB=2,20), el proyecto es socialmente deseable

ya que por cada $1 invertido anualmente se obtiene $2,20.

44

CONCLUSIONES

La construcción de las unidades sanitarias mejora la calidad de vida de los usuarios, ayuda a

reducir el desabastecimiento de agua en la zona rural y la contaminación de los cuerpos de

agua con excretas humanas.

No se necesita de mano de obra calificada y se capacitó a los usuarios en la construcción del

proyecto para que puedan replicarlo en otras comunidades con lo que se facilita la operación

y mantenimiento.

La construcción de cuatro reservorios con un volumen V=5750 L disponibles para el uso de

los beneficiarios lo que garantiza la dotación de agua sin interrupciones.

El costo directo de una unidad sanitaria es de $ 1384.42 (mil trecientos ochenta y cuatro con

42/100) y el presupuesto total del proyecto de vinculación es de $ 4883.01 (cuatro mil

ochocientos ochenta y tres con 01/100).

La zanja de evapotranspiración se construye con materiales del lugar, las plantas sembradas

tienen un requerimiento hídrico de 132.92 L/día, el volumen generado por las familias es de

112 L/día; y siendo el requerimiento hídrico mayor al volumen generado se garantiza que el

agua negra va a ser depurada en su totalidad. El periodo de vida útil es de (5 a 10) años.

El sistema de aguas grises tiene un tiempo de retención hidráulico de 24.62 horas en todo el

sistema, un tiempo bastante bueno en el medio filtrante, ya que a mayor tiempo se refleja

mayor producción de microorganismos y es directamente proporcional con la remoción de

contaminantes.

Las esferas de cerámica tienen un diámetro de 12 ±1mm aproximadamente, una porosidad

de 28% a 42% esta es inversamente proporcional a la resistencia que esta entre 0.11 kg/cm2

y 0.51 kg/cm2.

El agua depurada se almacena en una bombona de 55 galones que luego se reutiliza en la

agricultura para el riego de cultivos.

De acuerdo al análisis costo-beneficio la realización del proyecto es rentable debido a que por

1.00 dólar que se gasta se obtiene 2.20 en ingresos anuales, por tanto se justifica la inversión.

45

RECOMENDACIONES

Realizar visitas periódicas al proyecto para verificar el correcto funcionamiento del sistema.

Mejorar la fuente de agua con la captación de una vertiente cercana, ya que en la actualidad

el suministro al sistema proviene de una red terciaria del canal de riego Zapotillo y presenta

turbidez.

Sembrar plantas de altos requerimientos hídricos y adaptados al lugar en la zanja de

evapotranspiración que garantizara el funcionamiento de la misma.

Proteger los sistemas de depuración de aguas negras y aguas grises ya que el ganado caprino

y otros pueden dañar la tubería y las conexiones.

Difundir la tecnología en medios locales, regionales, nacionales, centros educativos,

universidades, organismos no gubernamentales para que sea replicado en otras

comunidades.

Buscar financiamiento económico, con el fin de fortalecer el apoyo brindado por la Universidad

Técnica Particular de Loja.

Motivar la inclusión de estudiantes de diferentes facultades para conformar un equipo

multidisciplinario que permita contribuir con su conocimiento en específico.

46

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Vargas, L. (2004). Tratamiento de agua para consumo humano, Plantas de filtración rápida,

Manual I: Teoría Tomo I. Lima, Perú: CEPIS/OPS.

Zuñiga, G. (31 de 3 de 2010). Tegnologia de biofiltros. Obtenido de Tegnologia no

convencional de tipo bilógico: http://www.sinia.cl/1292/articles-49990_07.pdf

51

ANEXOS

52

ANEXO 1. Presupuestos.

SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA

N° Descripción Unidad Cantidad Precio unitario

Precio total

Captación 1 Collarín de 63 mm a 25 mm U 1.00 3.20 3.20 2 Cortadora media vuelta 25 mm U 1.00 1.00 1.00 3 Adaptador 25 mm U 4.00 0.40 1.60 4 Válvula de boya flotante 25 mm U 1.00 21.38 21.38 5 Unión polimex 25 mm U 1.00 0.70 0.70 6 Reductor 25 mm a 19 mm U 1.00 2.14 2.14 7 Manguera negra polietileno 25 mm m 80.00 0.62 49.60

Tanque almacenamiento

8 Acero refuerzo fy = 4200 kg/cm2 kg 17.53 2.20 38.57

9 Malla hexagonal m2 30.16 2.55 76.91 10 Cemento (sacos de 50 Kg) U 14.00 9.20 128.80

11 Arena fina m3 1.50 18.00 27.00 12 Alambre de amarre negro N° 18 lb 22.00 1.50 33.00 13 Tubería PVC 110 mm m 1.80 1.80 3.24 14 Malla textil m 1.00 2.00 2.00 15 Listón madera 6 x 4 cm U 1.00 4.60 4.60 16 Reductor PVC 110 mm a 50 mm U 1.00 2.20 2.20 17 Codo 50 mm U 1.00 0.60 0.60 18 Tubo roscable 38 mm m 2.00 2.25 4.50 19 Tee polimex 38 mm U 1.00 2.30 2.30 20 Tapón macho 38 mm U 1.00 1.25 1.25 21 Reductor de 38 mm a 19 mm U 1.00 1.25 1.25 22 Cortadora media vuelta 38 mm U 1.00 8.50 8.50 23 Pintura esmalte gl 1.00 12.85 12.85

Distribución 24 Manguera negra polietileno 19 mm m 240.00 0.46 110.40 25 Manguera negra polietileno 12 mm m 100.00 0.29 29.00 26 Tee Flex 19 mm U 6.00 0.35 2.10 27 Reductor 19 mm a 12 mm U 3.00 2.14 6.42 28 Adaptador 12 mm U 9.00 0.30 2.70 29 Válvula cortadora 12 mm U 6.00 3.50 21.00

SON: QUINIENTOS NOVENTA Y OCHO CON 80/100 Total $ : 598.80

53

TANQUE ELEVADO


Precio total

1 Tanque plástico 250 litros U 1.00 63.75 63.75 2 Correa tipo C 100 x 50 x 3 mm U 1.50 14.00 21.00 3 Suelda 6011 lb 1.00 2.50 2.50 4 Tubería 12 mm roscable m 3.00 0.98 2.94 5 Válvulas de corte de 12 mm U 4.00 8.00 32.00 6 Válvula de boya flotante 25 mm U 1.00 11.75 11.75 7 Universal polimex 12 mm U 2.00 1.10 2.20 8 Cloro pastillas Global 1.00 3.00 3.00 9 Cupla reductor de 19 mm a 12 mm U 2.00 1.35 2.70

10 Adaptador flex 12 mm U 2.00 0.30 0.60 11 Tee polimex 12 mm U 4.00 0.70 2.80 12 Codo polimex 90° x 12 mm U 10.00 0.45 4.50 13 Codo polimex 45° x 12 mm U 2.00 0.55 1.10 14 Neplo polimex cintura 12 mm U 10.00 0.40 4.00 15 Neplo polimex largo 12 mm x 600 mm U 2.00 1.55 3.10 16 Cinta teflón industrial U 2.00 1.10 2.20 17 Cemento (sacos de 50 Kg) U 0.50 9.20 4.60

18 Arena m3 0.08 18.00 1.44

19 Grava m3 0.10 17.00 1.70

20 Manguera negra de polietileno 12 mm m 10.00 0.29 2.90 21 Permatex 85 gramos U 0.50 2.50 1.25 22 Silicón transparente 300 ml U 0.50 3.50 1.75 23 Pintura Esmalte negra gl 0.50 3.50 1.75

SON: CIENTO SETENTA Y CINCO CON 53/100 Total $: 175.53

MESÓN LAVAVJILLAS


Precio total

1 Cemento (sacos de 50 kg) U 1.20 9.20 11.04

2 Arena m3 0.08 18.00 1.44

3 Grava m3 0.10 17.00 1.70

4 Acero refuerzo fy = 4200 kg/cm2 kg 10.01 2.20 22.02 5 Lavaplatos galvanizado 70 x 40 cm U 1.00 17.00 17.00 6 Cerámica 30 x 30 cm m2 1.50 14.00 21.00

7 Tubería 12 mm roscable m 10.00 0.98 9.80 8 Válvulas de corte de 12 mm U 1.00 8.00 8.00 9 Grifo cromado de 12 mm U 1.00 7.50 7.50

10 Universal polimex 12 mm U 2.00 1.10 2.20 11 Adaptador flex 12 mm U 2.00 0.30 0.60

54

12 Tee polimex 12 mm U 1.00 0.70 0.70 13 Codo polimex 90°x 12 mm U 5.00 0.45 2.25 14 Codo polimex 45°x 12 mm U 2.00 0.55 1.10 15 Neplo polimex cintura 12 mm U 6.00 0.40 2.40 16 Neplo polimex largo 12 mm x 600 mm U 2.00 1.55 3.10 17 Cinta teflón industrial U 1.00 1.10 1.10 18 Tubo PVC sanitario 50 mm m 3.00 0.80 2.40 19 Tubo PVC sanitario 75 mm m 6.00 1.20 7.20 20 Codos PVC sanitario 50 mm U 2.00 0.70 1.40 21 Sifón acordeón 50 mm U 1.00 4.00 4.00 22 Permatex 85 gramos U 0.50 2.50 1.25 23 Silicón transparente 300 ml U 0.50 3.50 1.75

SON: CIENTO TREINTA CON 95/100 Total $: 130.95

UNIDAD SANITARIA


Precio total

1 Tiras de 10 cm secas de yamila U 12.00 2.00 24.00 2 Tiras de 5 cm secas de yamila U 15.00 1.15 17.25 3 Listones de 6 x 4 cm de yamila U 23.46 4.56 106.98 4 Planchas de zinc 0.9 x 2.4 m U 18.00 5.60 100.80 5 Tornillos MDF 7 x 1 cm U 150.00 0.02 3.00 6 Cola 1 litro U 1.00 2.00 2.00 7 Inodoro U 1.00 54.00 54.00 8 Lavamanos U 1.00 37.00 37.00 9 Ducha cromada U 1.00 4.50 4.50

10 Tubería 12 mm roscable m 18.00 0.98 17.64 11 Válvulas de corte de 12 mm U 2.00 8.00 16.00 12 Grifo cromado de 12 mm U 2.00 8.00 16.00 13 Universal polimex 12 mm U 4.00 1.10 4.40 14 Tee flex 12 mm U 5.00 0.40 2.00 15 Cupla reductor de 19 mm a 12 mm U 2.00 1.35 2.70 16 Adaptador flex 12 mm U 2.00 0.30 0.60 17 Tee polimex 12 mm U 4.00 0.70 2.80 18 Rejilla aluminio de 50 mm U 2.00 1.50 3.00 19 Rejilla aluminio de 75 mm U 1.00 1.75 1.75 20 Unión polimex 12 mm U 2.00 0.55 1.10 21 Codo polimex 90°x 12 mm U 14.00 0.45 6.30 22 Codo polimex 45°x 12 mm U 2.00 0.55 1.10 23 Neplo polimex cintura 12 mm U 7.00 0.40 2.80 24 Neplo polimex largo 12 mm x 600 mm U 2.00 1.55 3.10 25 Cinta teflón industrial U 3.00 1.10 3.30 26 Sifón lavamanos U 1.00 5.50 5.50 27 Juego de herrajes U 1.00 7.50 7.50 28 Tubería PVC sanitaria 50 mm m 12.00 0.80 9.60

55

29 Tubería PVC sanitaria 75 mm m 6.00 1.20 7.20 30 Tubería PVC sanitaria 110 mm m 12.00 1.80 21.60 31 Codo PVC 45° x 50 mm sanitario U 2.00 0.90 1.80 32 Codo PVC 90° x 50 mm sanitario U 1.00 0.70 0.70 33 Codo PVC 90° x 75 mm sanitario U 1.00 1.20 1.20 34 Codo PVC 90° x 110 mm sanitario U 1.00 2.20 2.20 35 Tee PVC sanitario 50 mm U 1.00 1.50 1.50 36 Yee PVC sanitario 75 mm a 50 mm U 1.00 2.10 2.10 37 Pega tubo 1 litro U 1.00 5.40 5.40 38 Cemento (sacos de 50 kg) U 7.50 9.20 69.00

39 Arena m3 0.40 18.00 7.20

40 Grava m3 0.60 17.00 10.20

41 Cerámica 30 x 30 cm m2 0.90 14.00 12.60

42 Piso gres 25 x 25 cm m2 2.80 9.15 25.62

43 Manguera negra de polietileno 12 mm m 25.00 0.29 7.25 44 Manguera de abasto lavamanos U 1.00 2.25 2.25 45 Manguera de abasto inodoro U 1.00 2.25 2.25 46 Permatex 85 gramos U 2.00 2.50 5.00 47 Silicón transparente 300 ml U 0.50 3.50 1.75 48 Anillo de cera para inodoro U 1.00 2.00 2.00 49 Pintura Esmalte blanco gl 1.00 14.00 14.00 50 Pintura Esmalte azul gl 1.00 14.00 14.00 51 Pintura Esmalte amarillo gl 0.25 14.00 3.50 52 Alambre solido N° 14 m 20.00 0.25 5.00 53 Interruptor U 1.00 0.50 0.50 54 Boquilla y foco U 1.00 2.00 2.00 55 Lavandería prefabricada en taller U 1.00 65.00 65.00 56 Picaporte 75 mm U 1.00 0.75 0.75

57 Brocha 75 mm U 4.00 1.50 6.00

SON: SETECIENTOS CINCUENTA Y SEIS CON 29/100 Total $: 756.29

DEPURACIÓN DE AGUAS NEGRAS


Precio total

Biodigestor semi-continuo

1 Bombona metálica 55 galones U 1.00 12.00 12.00 2 Suelda 6011 lb 1.00 2.50 2.50 3 Tubería metálica 50 mm x 2 mm Global 1.00 1.00 1.00 4 Cemento (sacos de 50 kg) U 0.62 9.20 5.70

5 Arena fina m3 0.08 18.00 1.44

6 Tee PVC 50 mm sanitaria U 1.00 1.50 1.50 7 Codo PVC 110 mm sanitario U 1.00 2.20 2.20 8 Tubo PVC 50 mm sanitario m 0.50 0.80 0.40 9 Masilla plástica gl 0.25 25.00 6.25

56

Tanque séptico sedimentador

10 Sacos de yute 1.20 x 0.8 m U 1.00 0.80 0.80



13 Arena fina m3 0.08 18.00 1.44

14 Alambre de amarre negro N°18 lb 1.00 1.50 1.50 15 Brocha 100 mm U 1.00 1.80 1.80 16 Tubo PVC 50 mm sanitario m 1.50 0.80 1.20 17 Codo PVC 50 mm sanitario U 2.00 0.60 1.20

Zanja de evapotranspiración

18 Excavación a maquina Hora 2.00 25.00 50.00 19 Plástico negro 1.5 m m 7.00 1.20 8.40 20 Tubo PVC 50 mm sanitario m 8.00 0.80 6.40 21 Codo PVC 50 mm sanitario U 2.00 0.60 1.20

22 Piedra m3 3.60 18.00 64.80

33 Boleos m3 2.40 18.00 43.20

34 Cascajo m3 2.40 0.00 0.00

35 Tierra orgánica m3 1.80 0.00 0.00

SON: DOSCIENTOS VEINTE Y TRES CON 10/100 Total $: 223.10

DEPURACIÓN DE AGUAS GRISES


Precio total

Trampa de grasas

1 Sacos de yute 1.20 x 0.8 m U 1.00 0.80 0.80



4 Arena fina m3 0.08 18.00 1.44

5 Alambre de amarre negro N°18 lb 1.00 1.50 1.50 6 Brocha 100 mm U 1.00 1.80 1.80 7 Tubo PVC 50 mm sanitario m 1.50 0.80 1.20 8 Codo PVC 50 mm sanitario U 2.00 0.60 1.20

Tanque séptico sedimentador

9 Sacos de yute 1.20 x 0.8 m U 1.00 0.80 0.80



12 Arena fina m3 0.08 18.00 1.44

13 Alambre de amarre negro N°18 lb 1.00 1.50 1.50 14 Tubo PVC 50 mm sanitario m 1.50 0.80 1.20 15 Codo PVC 50 mm sanitario U 2.00 0.60 1.20

Biofiltro descendente

16 Sacos de yute 1.20 x 0.8 m U 1.00 0.80 0.80


57


19 Arena fina m3 0.08 18.00 1.44

20 Alambre de amarre negro N°18 lb 1.00 1.50 1.50 21 Tubo PVC 50 mm sanitario m 1.50 0.80 1.20 22 Codo PVC 50 mm sanitario U 2.00 0.60 1.20 23 Esferas de arcilla Global 1.00 6.33 6.33

Tanque de almacenamiento

24 Bombona metálica 55 galones U 1.00 12.00 12.00 25 Suelda 6011 lb 1.00 2.50 2.50 26 Tubería metálica 50 mm x 2 mm Global 1.00 1.00 1.00 27 Cemento (sacos de 50 kg) U 0.62 9.20 5.70

28 Arena fina m3 0.08 18.00 1.44

29 Tee PVC 50 mm sanitaria U 1.00 1.50 1.50 30 Codo PVC 110 mm sanitario U 1.00 2.20 2.20 31 Tubo PVC 50 mm sanitario m 0.50 0.80 0.40 32 Masilla plástica gl 0.25 25.00 6.25 33 Manguera de jardín m 15.00 0.30 4.50 34 Grifo cromado 12 mm U 1.00 8.00 8.00 35 Adaptador metálico 12 mm U 1.00 1.50 1.50 36 Unión polimex 12 mm U 1.00 0.50 0.50

SON: NOVENTA Y OCHO CON 55/100 Total $: 98.55

PRESUPUESTO TOTAL

N°

Descripción Cantidad Precio unitario

Precio total

1 Costos directos del sistema de tratamiento de agua 1 598.80 598.80 2 Costos directos del tanque elevado. 3 175.53 526.59 3 Costos directos del mesón lavavajillas. 4 130.95 523.81 4 Costos directos de la unidad sanitaria. 3 756.29 2268.86 5 Costos directos de la depuración de aguas negras. 3 223.10 669.31 6 Costos directos de la depuración de aguas grises. 3 98.55 295.64

SON: CUATRO MIL OCHOCIENTOS OCHENTA Y TRES CON 01/100 4883.01

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TESIS PAUL SARANGO CHAMBA BIBLIOTECA ING CIVIL