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Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil
EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES FÍSICAS Y DE OPERACIÓN
EN LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN DE LA BASE MILITAR
No.10 DE JUTIAPA.
DENYS ESTUARDO MOTTA RODAS
ASESORADO POR ING. JULIO GUILLERMO GARCÍA OVALLE
GUATEMALA, MAYO DE 2003
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERIA
EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES FÍSICAS Y DE OPERACIÓN
EN LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN DE LA BASE MILITAR
No.10 DE JUTIAPA.
TRABAJO DE GRADUACIÓN
PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA FACULTAD DE INGENIERIA
POR DENYS ESTUARDO MOTTA RODAS
ASESORADO POR ING. JULIO GUILLERMO GARCÍA OVALLE AL CONFERÍRSELE EL TITULO DE
INGENIERO CIVIL
GUATEMALA, MAYO DE 2003
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERIA
NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA
DECANO ING. SYDNEY ALEXANDER SAMUELS MILSON
VOCAL I ING. MURPHY OLYMPO PAÍZ RECINOS
VOCAL II LIC. AMAHÁN SÁNCHEZ ÁLVAREZ
VOCAL III ING. JULIO DAVID GALICIA CELADA
VOCAL IV BR. KENNETH ISSUR ESTRADA RUIZ
VOCAL V BR. ELISA YAZMINDA VIDES LEIVA
SECRETARIO ING. PEDRO ANTONIO AGUILAR POLANCO
TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN GENERAL PRIVADO DECANO ING. SYDNEY ALEXANDER SAMUELS MILSON
EXAMINADOR ING. PABLO CHRISTIAN DE LEON
EXAMINADOR ING. RONALD ESTUARDO GALINDO CABRERA
EXAMINADOR ING. EDGAR ARAGÓN GUZMÁN
SECRETARIO ING. PEDRO ANTONIO AGUILAR POLANCO
HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR
Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad
de San Carlos de Guatemala, presento a su consideración mi trabajo
de graduación titulado:
EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES FÍSICAS Y DE OPERACIÓN
EN LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN DE LA BASE MILITAR
No.10 DE JUTIAPA.
Tema que fue asignado por la Dirección de Escuela de Ingeniería Civil
con fecha 5 de marzo de 2003.
________________________
Denys Estuardo Motta Rodas
ACTO QUE DEDICO
A: DIOS
Por permitirme finalizar mi carrera
A: LA VIRGEN MARÍA
Por ayudarme e interceder por mi
A: MIS PADRES
Oscar Alberto Motta Pensabene María Cristina Rodas Durán
A: MIS HERMANOS
Oscar Alexander Motta Rodas Christian Alberto Motta Rodas
A: MI FAMILIA
En general
A: MI AMIGO
Herbert Mauricio López Morales
A: MI ASESOR
Ing. Julio Guillermo García Ovalle
A: MIS COMPAÑEROS
En general
A: LA UNIVERSIDAD
San Carlos de Guatemala
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES .................................................................
GLOSARIO ................................................................................................
RESUMEN .................................................................................................
OBJETIVOS ...............................................................................................
INTRODUCCIÓN .......................................................................................
1. LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN
1.1 Definición .................................................................................
1.2 Objetivos de las lagunas de estabilización ..............................
1.3 Decaimiento bacteriano ...........................................................
1.4 Procesos en las lagunas de estabilización ..............................
1.4.1 Proceso aerobio ...................................................
1.4.2 Proceso anaerobio ...............................................
1.5 Lagunas de estabilización según su función microbiológica ...
1.5.1 Lagunas aeróbicas ...............................................
1.5.2 Lagunas anaeróbicas ...........................................
1.5.3 Lagunas facultativas .............................................
1.6 Lagunas según su distribución física ......................................
1.6.1 Lagunas en serie ..................................................
1.6.2 Lagunas en paralelo .............................................
2. CARACTERÍSTICAS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO
2.1 Características de la zona militar ............................................
2.1.1 Historia de la zona militar .............................................
2.1.2 Ubicación de la zona militar .........................................
I
VII
XIII
XV
XVII
1
2
2
6
6
6
7
7
7
8
9
9
10
11
11
12
2.1.3 Vías de comunicación ..................................................
2.1.4 Latitud y longitud ..........................................................
2.1.5 Clima, temperatura y humedad ....................................
2.1.6 Descripción hidrográfica ..............................................
2.1.7 Descripción geológica del departamento de Jutiapa ....
2.1.8 Uso de la tierra .............................................................
2.1.9 Población de la base ....................................................
2.1.10 Plano de localización de la base ..................................
2.2 Sistema de abastecimiento de agua potable ..........................
2.2.1 Fuente de abastecimiento ............................................
2.2.2 Línea de conducción ....................................................
2.2.3 Tanque de almacenamiento .........................................
2.2.4 Red de distribución .......................................................
2.2.5 Planos del sistema de abastecimiento de agua ...........
2.3 Consumo de agua potable .....................................................
2.3.1 Dotación de agua .........................................................
2.4 Características del sistema de tratamiento de aguas
residuales ................................................................................
2.5 Distribución física de las lagunas ............................................
2.5.1 Obras de pretratamiento ..............................................
2.5.1.1 Plano de localización de las obras de
pretratamiento .................................................
2.5.1.2 Plano de línea de conducción de las obras de
pretratamiento .................................................
2.5.2 Medidores de caudal ....................................................
2.5.3 Descarga de las lagunas en el cuerpo receptor ...........
2.5.3.1 Plano ubicación del cuerpo receptor ..............
2.6 Características de las lagunas ...............................................
2.6.1 Dimensiones .................................................................
13
13
14
14
15
15
16
16
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17
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20
20
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21
21
22
22
23
23
24
24
24
25
25
2.6.1.1 Plano de planta de las lagunas ......................
2.6.1.2 Planos de cortes de las lagunas .....................
2.6.2 Materiales de impermeabilización utilizados ..............
2.6.2.1 Impermeabilización y hierro de refuerzo de las
estructuras de entrada, interconexión y salida
2.6.2.2 Impermeabilización de las tuberías de
conexión e interconexión ................................
2.6.2.3 Impermeabilización de los taludes de las
lagunas ...........................................................
2.6.2.4 Impermeabilización del fondo de las lagunas
de estabilización .............................................
2.6.3 Estructuras de entrada, interconexión y salida .............
2.6.3.1 Planos de la estructura de entrada a laguna
primaria ...........................................................
2.6.3.2 Planos de la estructura de interconexión entre
la laguna primaria y secundaria ......................
2.6.3.3 Planos de la estructura de interconexión entre
la laguna secundaria y terciaria ......................
2.6.3.4 Planos de la estructura de salida de la laguna
terciaria ...........................................................
5. DETECCIÓN DE LOS PROBLEMAS DE FUNCIONAMIENTO DE
LA OBRA CIVIL
5.1 Condiciones de las obras de pretratamiento ...........................
5.2 Condiciones de la línea de conducción hacia las lagunas ......
5.3 Condiciones de las estructuras de entrada, interconexión y
salida .......................................................................................
5.3.1 Estructura de entrada a la laguna primaria ..................
5.3.2 Estructura de Interconexión entre las lagunas primaria
25
25
26
26
26
27
27
27
27
28
28
28
29
30
34
34
y secundaria .................................................................
5.3.3 Estructura de Interconexión entre las lagunas
secundaria y terciaria ...................................................
5.3.4 Estructura de salida de la laguna terciaria ...................
5.4 Condiciones de medidores de caudal .....................................
5.5 Condiciones de los taludes .....................................................
5.5.1 Taludes interiores .........................................................
5.5.2 Taludes exteriores ........................................................
5.6 Condiciones de las lagunas de estabilización .........................
5.6.1 Condiciones de la laguna primaria ...............................
5.6.2 Condiciones de la laguna secundaria ..........................
5.6.3 Condiciones de la laguna terciaria ...............................
5.7 Condiciones de la línea de conducción hacia el cuerpo
receptor ...................................................................................
6. MEDIDAS CORRECTIVAS EN LOS PROBLEMAS DE
FUNCIONAMIENTO
6.1 Obras de pretratamiento .........................................................
6.1.1 Mantenimiento de las obras de pretratamiento ............
6.2 Línea de conducción hacia las lagunas ..................................
6.2.1 Corrección de la obra civil ............................................
6.2.2 Mantenimiento de la línea de conducción ....................
6.3 Estructuras de entrada, interconexión y salida .......................
6.3.1 Estructura de entrada a la laguna primaria ..................
6.3.2 Estructura de interconexión entre las lagunas primaria
y secundaria .................................................................
6.3.3 Estructura de interconexión entre las lagunas
secundaria y terciaria ...................................................
6.3.4 Estructura de salida de la laguna terciaria ...................
39
42
46
50
51
51
54
55
55
57
59
61
63
63
64
64
65
65
65
67
67
68
6.3.5 Mantenimiento de las estructuras de entrada,
interconexión y salida ...................................................
6.4 Protección a taludes ................................................................
6.4.1 Corrección de la obra civil ............................................
6.4.2 Mantenimiento de los taludes .......................................
6.5 Lagunas de estabilización .......................................................
6.5.1 Operación de las lagunas de estabilización .................
6.5.2 Mantenimiento de las lagunas de estabilización ..........
6.6 Línea de conducción hacia el cuerpo receptor .......................
6.6.1 Corrección de la obra civil ............................................
6.6.2 Mantenimiento de la línea de conducción ....................
5. MEDICIÓN Y MUESTREO DE AGUAS RESIDUALES
5.1 Metodología de muestreo ........................................................
5.2 Puntos de muestreo ................................................................
5.3 Frecuencia de muestreo ..........................................................
5.4 Aforo ........................................................................................
6. ESTIMACIÓN DE LOS CAUDALES DE AGUAS RESIDUALES Y
SUS VARIACIONES
6.1 Caudales de diseño y sus variaciones ....................................
6.1.1 Media aritmética ..............................................................
6.1.2 Mediana y moda ..............................................................
6.1.3 Intervalo de variación ......................................................
6.1.4 Varianza y desviación típica ............................................
6.1.5 Caudal medio horario ......................................................
6.1.6 Caudal medio diario ........................................................
6.1.7 Caudales máximos y mínimos puntuales .........................
6.1.8 Factor de hora máxima ....................................................
69
70
70
71
71
71
72
74
74
74
77
77
78
78
81
81
82
82
83
84
92
94
95
6.1.9 Factor de día máximo ......................................................
6.1.10 Factor de retorno ..........................................................
6.1.11 Periodo de retención ....................................................
6.1.12 Análisis de resultados ...................................................
CONCLUSIONES ......................................................................................
RECOMENDACIONES ..............................................................................
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................
APÉNDICE .................................................................................................
ANEXOS ....................................................................................................
96
97
97
98
101
105
109
111
142
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
FIGURAS
1 Lagunas de estabilización conectadas en serie 9
2 Lagunas de estabilización conectadas en paralelo 10
3 Entrada a la base militar No.10 de Jutiapa 11
4 Límites municipales del departamento de Jutiapa 12
5 Vías de comunicación de Jutiapa 13
6 Hidrografía del departamento de Jutiapa 14
7 Geología del departamento de Jutiapa 15
8 Sembradío de cebolla y maíz en la base militar No.10 de
Jutiapa 16
9 Fuente de abastecimiento de agua – pozo 1 17
10 Fuente de abastecimiento de agua – pozo 2 18
11 Tanque de almacenamiento de agua potable 19
12 Tanque cilíndrico de almacenamiento de agua potable 20
13 Distribución física de las lagunas de estabilización 22
14 Entrada de fosa séptica de la base militar No.10 de Jutiapa 23
15 Fosa séptica de la base militar No.10 de Jutiapa 30
16 Hoyo en la línea de conducción hacia las lagunas de
estabilización 31
17 Línea de conducción de las lagunas de estabilización a flor de
tierra 31
18 Pozo de visita de la línea de conducción sin tapadera 32
19 Caja reguladora de caudal de la línea de conducción 33
20 Caja cambio de dirección sin tapadera de la línea de
conducción hacia las lagunas 34
21 Estructura de entrada a la laguna primaria 35
22 Falta de revestimiento en las paredes de la estructura de
entrada a la laguna primaria 36
23 Grieta ubicada arriba de la tubería de concreto de 16” de
entrada de las aguas residuales a la estructura de entrada de
la laguna primaria
37
24 Grieta ubicada arriba de la tubería de concreto de 16” de
salida de las aguas residuales a la estructura de entrada de la
laguna primaria 37
25 Basura en el vertiente de la estructura de entrada de la laguna
primaria 38
26 Estructura de interconexión entre las lagunas primaria y
secundaria 39
27 Grieta ubicada arriba de la tubería de interconexión entre las
lagunas primaria y secundaria 40
28 Pared lateral derecha de la estructura de interconexión entre
lagunas primaria y secundaria vencida 41
29 Basura y monte obstaculizando la entrada a la estructura de
interconexión entre lagunas primaria y secundaria 42
30 Estructura de interconexión entre lagunas secundaria y
terciaria 43
31 Falla en las paredes laterales de la estructura de interconexión
entre la laguna secundaria y terciaria 44
32 Grieta ubicada en la pared lateral izquierda de la estructura de
interconexión entre la lagunas secundaria y terciaria 45
33 Basura, piedra y monte obstaculizando la estructura de
interconexión entre las lagunas secundaria y terciaria 46
34 Estructura de salida de la laguna terciaria 47
35 Áreas totalmente destruidas en la estructura de salida de la 48
laguna terciaria
36 Grietas existentes en la estructura de salida de la laguna
terciaria 49
37 Basura, piedras y sacos obstaculizándola estructura de salida
de la laguna terciaria 50
38 Angulares de hierro que sostenían a los medidores de caudal
en las estructuras de entrada y salida de las lagunas de
estabilización 51
39 Talud típico de piedra bola y cemento de las lagunas de
estabilización de la base militar No.10 de Jutiapa 52
40 Deterioro típico de los taludes de piedra bola y cemento por la
socavación provocada por el movimiento de las aguas
residuales en las lagunas 52
41 Planta creciendo en las juntas de los taludes de piedra bola y
cemento de la laguna terciaria 53
42 Vidrio quebrado, tirado en los taludes exteriores 54
43 Laguna primaria 55
44 Monte creciendo en los taludes internos cubiertos de agua en
la laguna primaria 56
45 Basura y monte acumulado en las esquinas de la laguna
primaria 57
46 Laguna secundaria 57
47 Tubería de conexión entre lagunas primaria y secundaria
expuesta en la superficie 58
48 Basura y monte acumulados en las esquinas de la laguna
secundaria 59
49 Laguna terciaria 59
50 Tubería de conexión entre lagunas secundaria y terciaria
expuesta en la superficie 60
51 Post laguna en la línea de conducción hacia el cuerpo receptor 61
52 Vertedero triangular de 90° en la estructura de entrada a las
lagunas de estabilización 79
53 Cubeta de 10 litros para aforo 80
54 Caudales horarios de entrada día lunes 84
55 Caudales horarios de entrada día martes 84
56 Caudales horarios de entrada día miércoles 85
57 Caudales horarios de entrada día jueves 85
58 Caudales horarios de entrada día viernes 86
59 Caudales horarios de entrada día sábado 86
60 Caudales horarios de entrada día domingo 87
61 Caudales horarios de salida día lunes 87
62 Caudales horarios de salida día martes 88
63 Caudales horarios de salida día miércoles 88
64 Caudales horarios de salida día jueves 89
65 Caudales horarios de salida día viernes 89
66 Caudales horarios de salida día sábado 90
67 Caudales horarios de salida día domingo 90
68 Día típico – variación de caudales de entrada 91
69 Día típico – variación de caudales de salida 92
70 Caudales medios diarios de entrada 93
71 Caudales medios diarios de salida 93
72 Caudales máximo y mínimo puntual de entrada 94
73 Caudales máximo y mínimo puntual de salida 95
74 Plano de localización de la base militar 112
75 Plano de localización de unidades – sector 1 113
76 Plano de localización de unidades – sector 2 114
77 Plano de localización de las lagunas 115
78 Plano del sistema de abastecimiento de agua potable 116
79 Plano de la fuente de abastecimiento y línea de conducción 117
80 Plano de la red de distribución de agua potable 118
81 Plano de localización de las obras de pretratamiento 119
82 Plano de la línea de conducción de aguas residuales 120
83 Plano de localización del cuerpo receptor 121
84 Plano de la línea de conducción a lagunas 122
85 Plano de planta de las lagunas de estabilización 123
86 Plano de corte de las lagunas de estabilización - 1 124
87 Plano de corte de las lagunas de estabilización - 2 125
88 Plano del talud típico 126
89 Plano de la estructura de entrada a la laguna primaria 127
90 Plano de la de entrada a la laguna primaria 128
91 Plano de la estructura de entrada a la laguna secundaria 129
92 Plano de la interconexión entre laguna primaria y secundaria 130
93 Plano de la estructura de entrada a la laguna terciaria 131
94 Plano de la interconexión entre laguna secundaria y terciaria 132
95 Plano de la estructura de salida de la laguna terciaria 133
96 Plano de interconexión entre laguna terciaria y pozo 134
97 Plano de la tapadera de pozo de visita 135
98 Plano de la tapadera de caja reguladora de caudal 136
99 Plano de la tapadera de caja cambio de dirección 137
100 Plano del medidor de caudal 138
101 Plano de la rejilla 139
102 Plano de ubicación de vertederos y rejilla 140
103 Plano de limpieza y mantenimiento de lagunas 141
104 Hoja de control de toma de caudales 147
TABLAS
I Caudales medios horarios de entrada y salida de las lagunas
de estabilización 91
II Periodos de retención de las lagunas de estabilización 97
III Tabla comparativa de resultados 98
IV Referencia geológicas del departamento de Jutiapa 144
V Actividades de tropa 145
VI Datos de caudales de aguas residuales de entrada a las
lagunas de estabilización 149
VII Datos de caudales de aguas residuales de salida a las
lagunas de estabilización 151
2. LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN
1.7 Definición
Una laguna de estabilización de aguas residuales es una estructura simple
para embalsar agua de poca profundidad (entre 1 a 4 metros) y con períodos de
retención relativamente grandes (por lo general mas de 10 días), en donde las
aguas residuales al ser descargadas en las lagunas, se realiza en forma
espontánea un proceso conocido como auto depuración o estabilización natural,
en donde ocurren fenómenos de tipo físico, químico, bioquímica y biológico.
Los parámetros utilizados para evaluar el comportamiento de las lagunas de
estabilización de aguas residuales y la calidad de sus efluentes son la demanda
bioquímica de oxígeno (DBO) que caracteriza la carga orgánica, y el número más
probable de coliformes fecales (NMP CF/100ml) que caracteriza la contaminación
microbiológica.
Las lagunas que reciben agua residual cruda se les llama lagunas
primarias, siempre se deben de construir dos lagunas primarias en paralelo con
el objeto de que una se mantenga en operación mientras se hace la limpieza de
lodos de la otra, mientras que a las lagunas que reciben el efluente de una
primaria se llaman lagunas secundarias, y así sucesivamente las lagunas de
estabilización se pueden llamar terciarias, cuaternarias, quintenarias, etc. A las
lagunas de grado mas allá del segundo también se les suele llamar lagunas de
acabado, maduración o pulimento .
1.8 Objetivos de las lagunas de estabilización
El objetivo primordial del tratamiento de las aguas residuales por medio de
lagunas de estabilización, es la remoción de parásitos, bacterias y virus
patógenos, que tomando como base el período de retención, las lagunas pueden
lograr la remoción total de patógenos, es decir, que su construcción es para la
protección epidemiológica, mediante la disminución de organismos patógenos
presentes en las aguas residuales, asimismo, la protección ecológica,
disminuyendo la carga orgánica (DBO) de las aguas residuales. Lográndose de
esta manera que el nivel de oxígeno disuelto (OD) en los cuerpos receptores se
vea menos comprometido, con el consiguiente beneficio para los peces y demás
organismos acuáticos.
1.9 Decaimiento bacteriano
Los factores que influencian el decaimiento bacteriano en las lagunas de
estabilización son los siguientes:
a) Temperatura del agua
b) Radiación solar
c) Valor de pH
d) DBO y nutrientes
e) Oxigeno disuelto
f) Concentración de algas
g) Profundidad de la laguna
h) Competencia y predación
i) Sedimentación
a) Temperatura del agua: éste es quizá el factor más descrito y mejor
conocido, ya que a una elevación de la temperatura aumentará el decaimiento
bacterial presuntamente por incremento de la actividad metabólica, lo que origina
mayor susceptibilidad a las sustancias tóxicas. Otro aspecto es que los
predadores se multiplican más rápidamente a temperaturas más altas y por ello el
número de bacterias disminuye más velozmente. También hay que tomar en
cuenta en la temperatura, es que mientras mayor sea, hay más crecimiento de
algas.
b) Radiación solar: ésta puede tener un efecto directo e indirecto sobre el
decaimiento bacteriano. El efecto indirecto es que las algas crecerán más
rápidamente con el incremento de la intensidad de la luz. El aumento del número
de algas es importante para el decaimiento bacteriano. El efecto directo es la
formación de sustancias tóxicas de oxígenos causada por la luz.
c) Valor del pH: diferentes investigaciones sugieren que los valores de pH
que se aproximan a 9 o más podrían desempeñar un papel crítico en el
aceleramiento del decaimiento bacteriano; un valor de pH de 9 o más (algunas
veces se ha reportado 9.5) es letal para los coliformes fecales, pero también por
debajo de este nivel pueden ocurrir reducciones considerables de coliformes
fecales y se puede encontrar una relación entre un incremento de la velocidad del
decaimiento bacteriano y los elevados niveles de pH.
d) DBO y nutrientes: las bacterias requieren formas orgánicas de carbón y
nitrógeno, lo cual implica que una escasez del sustrato orgánico podría reducir el
número de coliformes, la carga orgánica por sí sola no influencia la remoción de
coliformes, sino a través de cambios ambientales asociados a ella.
e) Oxígeno disuelto: es importante para el decaimiento bacteriano, porque a
altas concentraciones de oxígeno disuelto tienen un efecto positivo sobre la
formación de compuestos tóxicos de oxígeno.
f) Concentración de algas: el efecto más importante para las bacterias está
determinado por la relación de las algas y otros factores, especialmente el pH,
oxígeno disuelto y penetración de luz en las lagunas. Durante el día las algas
producen oxígeno y absorben CO2. Estos procesos metabólicos dependen de la
luz e incrementan los niveles de oxígeno disuelto y pH. Durante el día las algas
también producen biomasa y la concentración total de algas aumenta. El
incremento del número de algas también ocasiona mayor turbiedad, lo cual tiene
una influencia negativa para la penetración de la luz a través de la columna de
agua.
g) Profundidad de la laguna: si una laguna no es muy profunda, la luz solar
puede llegar hasta el fondo y la fotosíntesis se puede dar en todo el volumen de la
laguna. Los beneficios de la fotosíntesis por las algas han sido mencionados antes
y no es sorprendente que el decaimiento bacteriano se incremente
significativamente mientras menor sea la profundidad de la laguna. Por otro lado,
es evidente que para el mismo flujo del efluente y área, una laguna más profunda
tendrá un tiempo de retención mayor y por lo tanto habrá más tiempo disponible
para la eliminación de bacterias. La interrogante es cuál de estos dos puntos
contradictorios es el más importante para la eficiencia general del tratamiento. De
la observación de lagunas con profundidades de 0.32 a 1.35 m, se ha establecido
que la mayor tasa de remoción compensa el menor tiempo de retención de las
lagunas poco profundas, de tal manera que el área requerida para la eficiencia de
remoción de una bacteria específica es en gran medida independiente de la
profundidad de la laguna. Además, en las lagunas más profundas la eficiencia del
tratamiento con relación a los nutrientes es menor. Desde el punto de vista de uso
de efluentes en actividades agropecuarias es una ventaja porque implica valiosos
nutrientes para el enriquecimiento de los suelos. Otra ventaja de las lagunas más
profundas es que la variación de la temperatura es relativamente menor. Esto es
importante especialmente en las áreas donde la temperatura puede disminuir
significativamente durante la noche.
h) Competencia y predación: Las bacterias provenientes de las aguas
residuales forman parte de la cadena alimenticia de la laguna y gran número de
estos organismo son consumidos por protozoarios u otras formas más
evolucionadas de vida animal. Algunas bacterias específicas también destruirán
organismos fecales. En el ambiente de la laguna también hay competencia por los
nutrientes disponibles. Especialmente cuando hay escasez relativa de nutrientes,
las bacterias fecales ofrecen una competencia menos fuerte a los otros
organismos de la laguna.
i) Sedimentación: La remoción de patógenos puede darse por
sedimentación o adsorción de partículas sedimentables. Probablemente la
sedimentación de bacterias desempeña un papel solo si estas son adsorbidas en
grandes partículas.
j) Remoción de parásitos: Las aguas residuales están contaminadas por
una fuerte carga de organismos patógenos excretados por individuos enfermos o
de portadores sanos, entre estos agentes patógenos se encuentran los protozoos
y los helmintos, que parasitan al hombre y son evacuados con las heces y
esputos. En menos cantidad se encuentran parásitos propios de animales, pero
que pueden ser causa de zoonosis parasitarias. La remoción de los parásitos en
lagunas de estabilización se obtiene por la sedimentación de los quistes de
protozoos y huevos de helmintos.
1.10 Procesos en las lagunas de estabilización
1.10.1 Proceso aerobio
Este proceso se caracteriza por la descomposición de la materia orgánica, la
cual se lleva a cabo en una masa de agua que contiene oxígeno disuelto,
participando en este proceso bacterias aeróbicas o facultativas, las cuales originan
compuestos inorgánicos que sirven de nutrientes a algas, las cuales producen el
oxígeno que facilita la actividad de las bacterias aeróbicas y facultativas. En el
proceso aeróbico existe una simbiosis entre bacterias y algas, en donde se facilita
la estabilización aeróbica de la materia orgánica. El desdoblamiento de la materia
orgánica se lleva a cabo con intervención de enzimas producidas por las bacterias
en sus procesos vitales. A través de estos procesos bioquímicos en presencia de
oxígeno disuelto las bacterias logran el desdoblamiento aerobio de la materia
orgánica. El oxígeno consumido es parte de la demanda bioquímica de oxígeno
(DBO).
Las algas en presencia de la luz solar utilizan los compuestos inorgánicos,
con el fin de sintetizar materia orgánica que incorporan a su protoplasma mediante
la fotosíntesis, generando gran cantidad de oxigeno disuelto. En las lagunas de
estabilización el agua residual no se clarifica como en las plantas de tratamiento
convencional pero se estabiliza, pues las algas son materia orgánica viva que no
ejerce DBO.
1.10.2 Proceso anaerobio
Este proceso es mas lento y pueden originar malos olores. Las condiciones
anaerobias se establecen cuando el consumo de oxígeno disuelto es mayor que la
incorporación del mismo a la masa de agua por la fotosíntesis de las algas y el
oxígeno disuelto, y la laguna se torna de color gris oscuro. El desdoblamiento de la
materia orgánica sucede en una forma más lenta y se generan malos olores por la
producción de sulfuro de hidrógeno, en la etapa final del proceso anaerobio se
presentan las cinéticas conocidas como acetogénica y metanogénica.
1.11 Lagunas de estabilización según su función microbiológica
1.11.1 Lagunas aeróbicas
Lagunas de alta producción de biomasa, cuya profundidad es reducida entre
0.3 a 0.45 metro; en la cual mediante la penetración de la luz solar hasta el fondo
y diseñadas para una máxima producción de algas con cortos períodos de
retención, se mantienen condiciones aeróbicas a todo nivel y tiempo, la
reducción de la materia orgánica es efectuada por la acción de organismos
aeróbicos. Son utilizadas perfectamente en climas calientes y con buena
radiación solar, con depósitos de producción y cosechas de algas, y su uso en
el tratamiento de aguas residuales no es generalizado, empleándose en
muchos casos para la producción de algas a partir de desechos agropecuarios y
excretas.
1.11.2 Lagunas anaeróbicas
Estas son estanques de mayor profundidad entre 2.5 a 5 metros, reciben
cargas orgánicas más elevadas de modo que la actividad fotosintética de algas
es suprimida, encontrándose ausencia de oxígeno en todos sus niveles. En
estas condiciones las lagunas actuarán como digestor anaeróbico abierto sin
mezcla y debido a las altas cargas orgánicas que soportan, el efluente contiene un
alto porcentaje de materia orgánica y requiere de otro proceso complementario
de tratamiento. Estas lagunas son utilizadas preferentemente para el
pretratamiento de desechos industriales o desechos domésticos con un elevado
aporte industrial; una de las grandes ventajas de las lagunas anaeróbicas es
reducir las concentraciones de compuestos tóxicos o inhibidores presentes.
1.11.3 Lagunas facultativas
Estas son estanques de profundidad más reducida, entre 1.5 a 2.5 metros y
su contenido de oxígeno varía respecto a la profundidad. La degradación de las
lagunas facultativas ocurre en el estrato superior y corresponde a una simbiosis o
comensalismo de bacterias aeróbicas y algas. La cantidad de oxígeno
requerirá para esa degradación es la suministrada principalmente por el proceso
de fotosíntesis. Mientras que en el estrato inferior se presentan condiciones
anaeróbica, actuando aquí como digestor anaeróbico. Es conveniente que las
lagunas de estabilización trabajen bajo condiciones definidamente facultativas o
definidamente anaeróbicas ya que el oxígeno es un tóxico para las bacterias
anaerobias que realizan el proceso de degradación de la materia orgánica, y la
falta de oxígeno hace que desaparezcan las bacterias aerobias que realizan este
proceso, por consiguiente es recomendable diseñar las lagunas facultativas (a 20 oC) para cargas orgánicas menores de 300 Kg DBO/ha/día y las lagunas
anaerobias para cargas orgánicas mayores de 1000 Kg de DBO/ha/d ía. Cuando la
carga orgánica aplicada se encuentra entre los dos límites antes mencionados se
pueden presentar problemas con malos olores y la presencia de bacterias
formadoras de sulfuros. El límite de carga para las lagunas facultativas aumenta
con la temperatura.
Los procesos de estabilización que se llevan a cabo en las lagunas
facultativas son muy diferentes de los que se lleva acabo en las lagunas
anaeróbicas, ambos procesos son efectivos en las aguas residuales llevando la
estabilización de la materia orgánica a través de acción de organismos aeróbicos
cuando hay oxígeno disuelto en el agua, o a través de organismo anaeróbicos
cuando en el mismo no hay oxígeno disuelto, proceso que aprovecha el oxígeno
que existe en las moléculas de la materia que están degradando.
1.12 Lagunas según su distribución física
1.12.1 Lagunas en serie
La calidad bacteriológica del efluente al colocar varias lagunas facultativas en
serie ofrece una gran mejoría en la estabilización de las aguas residuales, lo cual
hace que en los proyectos donde se requiere mejorar en el grado la calidad
bacteriológica, se usen lagunas terciarias, cuaternarias y aun de grado mayor. En
estas se puede destacar una economía de área en proyecto y eliminación de
algunos parásitos y protozoos que logran sobrevivir en las lagunas facultativas
(ver figura 1).
FIGURA 1. Lagunas de estabilización conectadas en serie
1.12.2 Lagunas en paralelo
LAGUNA DE ESTABILIZACIÓN 1
LAGUNA DE ESTABILIZACIÓN 2
LAGUNA DE ESTABILIZACIÓN 3
EFLUENTE DE AGUAS
RESIDUALES
CUERPO RECEPTOR
El uso de estas lagunas no mejora la calidad del efluente, pero en cambio,
ofrece muchas ventajas desde el punto de vista constructivo y operativo; ya que
las lagunas primarias (éstas deben de ser por lo menos dos) acumulan una gran
cantidad de lodos, y por ello requieren ser limpiadas periódicamente, y con el uso
de lagunas en paralelo (ver figura 2) se puede dejar en funcionamiento una
mientras a la otra se le hace mantenimiento o limpieza de lodos.
Las anaeróbicas deben ser limpiadas con mas frecuencia debido a su menor
período de retención. El contar con por lo menos dos lagunas, permite sobre
cargar una mientras se lleva acabo la limpieza de la otra. Cuando el terreno es
muy quebrado y no se requiere hacer lagunas alargadas, el uso de lagunas en
paralelo a diferentes niveles, permite lograr economía considerable en el
movimiento de tierras.
FIGURA 2. Lagunas de estabilización conectadas en paralelo
3. CARACTERÍSTICAS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO
EFLUENTE DE
AGUAS RESIDUALES
CUERPO
RECEPTOR
LAGUNA DE ESTABILIZACIÓN 2
LAGUNA DE ESTABILIZACIÓN 3
LAGUNA DE ESTABILIZACIÓN 1
3.1 Características de la zona militar
3.1.1 Historia de la zona militar
La zona militar No.10 de Jutiapa (ver figura 3) fue construida en 1964,
ubicada en la finca Cerro Gordo Jutiapa, en 1983 según acuerdo gubernativo No.
155-83 contenido en la orden 4-83, el 23 de marzo de 1983 fue nombrada como
“Zona militar No.10 de Jutiapa”.
FIGURA 3. Entrada a la Base Militar No.10 de Jutiapa
La zona militar se compone de la base militar y la colonia militar, la base
militar cuenta con las siguientes unidades, las cuales están localizadas según
figuras 74, 75 y 76, estas unidades son:
a) Comando y estado mayor de la zona
b) Compañía de apoyo a servicios
c) Compañía de asuntos civiles
d) Batería de obuses
e) Compañía de armas pesadas
f) Escuadrón de blindados
g) Primera, segunda y tercera compañía de fusileros
h) Primera y segunda compañía de reemplazos
3.1.2 Ubicación de la zona militar
Se encuentra ubicada a 110 kilómetros de la ciudad capital de Guatemala y a
5 kilómetros de la cabecera departamental de Jutiapa, colinda con el municipio de
Quezada y la aldea Cerro Colorado (ver figura 4).
FIGURA 4. Limites municipales del departamento de Jutiapa
Base Mi l i tar No.10
Base Mi l i tar No.10 FUENTE: Instituto Nacional de Estadística INE
3.1.3 Vías de comunicación
Entre sus principales vías de comunicación se encuentra la carretera
Interamericana CA-1 que por el oeste proviene de Cuilapa, Santa Rosa, y unos 7.5
kilómetros al noroeste se enlaza con la ruta nacional 2 (CA-2), la cual hacia el
norte conduce a la cabecera municipal de El Progreso, en el citado entronque por
la CA-2 (ver figura 5).
FIGURA 5. Vías de comunicación de Jutiapa
B a s e M i l i t a r N o . 1 0
B a s e M i l i t a r N o . 1 0 FUENTE: Instituto Nacional de Estadística INE
3.1.4 Latitud y longitud
La base militar se encuentra situada en la parte Noroeste del departamento,
en la Región IV o Región Sur-Oriental, se localiza en la latitud 14° 16' 58" y en la
longitud 89° 53' 33".
3.1.5 Clima, temperatura y humedad
El clima es semicalido, con temperaturas de 35° a 40° en verano, y de 19° a
20° en invierno, la humedad que se percibe es semiseca.
3.1.6 Descripción hidrográfica
El sistema de tratamiento de aguas residuales de la base militar No. 10 de
Jutiapa va a desembocar al río Amayito (ver figura 6), el cual se encuentra a 400
metros de las lagunas de estabilización de la base militar, el efluente es conducido
por un tubería cerrada de concreto (ver figura 84).
FIGURA 6. Hidrografía del departamento de Jutiapa
Base Mil i tar No.10
FUENTE: Instituto Nacional de Estadística INE
3.1.7 Descripción geológica del departamento de Jutiapa
Según las referencias geológicas del Instituto Nacional de Estadística (ver
tabla IV en el anexo) en esta zona existen rocas volcánicas, incluye coladas de
lava, material lahárico, tobas y edificios volcánicos (ver figura 7).
FIGURA 7. Geología del departamento de Jutiapa
B a s e M i l i t a r N o . 1 0 FUENTE: Instituto Nacional de Estadística INE
3.1.8 Uso de la tierra
El uso actual de la tierra en la base militar, en lo que corresponde a los
cultivos que existen en estas instalaciones son: maíz y cebolla (ver figura 8). Estos
cultivos abarcan un área de 6400 m2 (0.64 hectáreas). Para la siembra se utiliza el
agua proveniente de la laguna de estabilización terciaria (ver figura 85 en el
apéndice).
La siembra y cosecha de estos sembradíos la hace una persona particular,
ya que esta tierra es arrendada por la base militar a esta persona.
FIGURA 8. Sembradío de cebolla y maíz en la base militar No.10 de Jutiapa
3.1.9 Población de la base
La población total de la base es de 1200 personas, esta compuesta de 1000
soldados pertenecientes a la tropa de la base y 200 oficiales y personal
administrativo de la base.
3.1.10 Plano de localización de la base
Los planos de localización de la base militar No.10 de Jutiapa son las figuras
74, 75, 76 y 77 en el apéndice.
3.2 Sistema de abastecimiento de agua potable
3.2.1 Fuente de abastecimiento
La fuente de abastecimiento de agua potable de la base militar No.10
consiste en 2 pozos (ver figuras 9 y 10) de 60 metros de profundidad cada uno, los
cuales bombean el agua hacia 3 tanques de almacenamiento ubicados a un
costado del cuartel general (ver figura 79 en el apéndice).
FIGURA 9. Fuente de abastecimiento de agua – pozo 1
FIGURA 10. Fuente de abastecimiento de agua – pozo 2
La tubería de los pozos es de Hg de 3” de diámetro, es bombeada con una
bomba sumergible de 15 HP de fuerza con una capacidad de 150 gal/min. El
mantenimiento que se les da a los pozos de agua es una limpieza general a la
tubería de Hg y a las bombas sumergibles, la cual es realizada por el cuerpo de
Ingenieros del Ejercito cada 6 meses.
ccccccccccccccccccccccccccccccccccc
3.2.2 Línea de conducción
La línea de conducción hacia los 3 tanques de almacenamiento es una
tubería enterrada de Hg de 3” de diámetro por medio de una bomba. La distancia
de la línea de conducción es de 500 metros (ver figura 79 en el apéndice).
El mantenimiento que se le da a la línea de conducción de agua potables es
realizada por el cuerpo de Ingenieros del Ejercito cada 6 meses.
3.2.3 Tanque de almacenamiento
En el sistema de abastecimiento de agua de la base militar No.10 de Jutiapa
existen 3 tanques de almacenamiento de hierro galvanizado (ver figura 11) que se
encuentran a 25 metros del cuartel general de la base (ver figura 79 en el
apéndice).
FIGURA 11. Tanques de almacenamiento de agua potable
Las dimensiones de estos tanque cilíndricos (ver figura 12) son de 3.40
metros de diámetro y 11.40 metros de largo, el volumen de cada una de los
tanques cilíndricos es de 103.50 metros cúbicos de agua potable cada uno.
El volumen total de los 3 tanques de almacenamiento del sistema de
abastecimiento de agua potable es de 310.50 metros cúbicos, los cuales son
suministrados a la red de distribución de agua potable que existe en la base militar
No.10 de Jutiapa.
FIGURA 12. Tanque cilíndrico de almacenamiento de agua potable
3.2.4 Red de distribución
La red de distribución de agua potable (ver figura 80 en el apéndice) de la
base militar es por gravedad, por medio de una tubería enterrada de 3” de PVC, la
cual lleva el agua desde los tanques de almacenamiento a las distintas unidades
de la base militar, con la ayuda de válvulas y accesorio de PVC.
3.2.5 Planos del sistema de abastecimiento de agua
Los planos del sistema de abastecimiento de agua potable de la base
militar No.10 de Jutiapa son las figuras 78, 79 y 80 en el apéndice.
3.3 Consumo de agua potable
Para el abastecimiento de agua los 3 tanques consumen el 65% de su
capacidad, es decir, que el volumen suministrado de agua por los tanques es de
201.82 metros cúbicos por día (201820 litros / día). Se debe de tener en cuenta
que son 13 horas de consumo diario, dando un factor de 46800 seg/día, con lo
cual se tiene un caudal medio diario de agua potable de 4.31 lt/seg.
3.3.1 Dotación de agua
Q medio = Dotación * # habitantes / 46800 seg/día
Dotación = (Q medio *46800 seg/día) / # hab.
Dotación = (4.31 lt/seg * 46800 seg/día ) / 1200 hab = 168.09 lt/hab/día
La dotación de agua potable por habitante, la cual se distribuye en
actividades de tropa (ver tabla V en el anexo) de aseo personal, aseo de unidades
y limpieza general de la base militar No.10 de Jutiapa.
3.4 Características del sistema de tratamiento de aguas residuales
El sistema de tratamiento de aguas residuales de la base militar No.10 de
Jutiapa fue construido en el año 1960, este sistema fue diseñado y construido por
el ingeniero civil y sanitario Arturo Pazos Sosa, sistema que cuenta con 8 fosas
sépticas y 3 lagunas de estabilización que dan servicio a la población de la base
militar No.10 de Jutiapa; en esta planta de tratamiento ingresa aproximadamente
el 100% de las aguas residuales de la base militar.
3.4.1 Distribución física de las lagunas
Las 3 lagunas de estabilización (ver figura 13) para el tratamiento de las
aguas residuales de la base militar No.10 están conectadas en serie (ver figura 77
en el apéndice), siendo todas las lagunas (primaria, secundaria y terciaria)
facultativas.
FIGURA 13. Distribución física de las lagunas de estabilización
3.4.2 Obras de pretratamiento
Las obras de pretratamiento (ver figura 14) son 8 fosas sépticas colocadas
enfrente de cada compañía (ver figura 81 en el apéndice), cuyas dimensiones son
de 2.50 m. de ancho, 5.00 m de largo y 1.50 m. de profundidad cada una. Estas
tiene la función básica de la remoción de sólidos sedimentables y a través de
digestión anaerobia, reducen la carga orgánica y el volumen final de sólidos. El
efluente de las mismas no es ideal para descargarla en algún cuerpo receptor
puesto que el mismo aún tiene contenidos altos de sólidos, coliformes, carga
orgánica soluble y nutrientes inorgánicos. Con este sistema anaeróbico se
obtienen remociones del 30 – 40% en términos de la Demanda Química de
Oxígeno (DQO), Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) y sólidos
sedimentables.
FIGURA 14. Entrada de fosa séptica de la base militar No.10 de Jutiapa
También existen 3 trampas de grasas ubicadas en la cocina de oficiales, la
cocina de especialistas y la cocina de tropa (ver figura 81 en el apéndice); las
dimensiones de las trampa de grasas son de 1.00 m. de ancho, 1.00 m. de largo y
0.80 m. de profundidad cada una.
3.4.2.1 Plano de localización de las obras de pretratamiento
El plano de localización de las obras de pretratamiento de la base militar
No.10 de Jutiapa es la figura 81 en el apéndice.
3.4.2.2 Plano de línea de conducción de las obras de
pretratamiento
El plano de línea de conducción de las obras de pretratamiento de la
base militar No.10 de Jutiapa es la figura 82 en el apéndice.
3.4.3 Medidores de caudal
Este es un elemento muy importantes en un sistema de tratamiento de aguas
residuales, ya que nos permiten tener información actualizada sobre el
comportamiento del agua residual que esta entrando y saliendo de las lagunas de
estabilización. En la base militar No.10 de Jutiapa, el medidor de caudal esta
ubicado en la estructura de entrada y salida de las lagunas de estabilización, el
cual consiste en un vertedero de sección conocida, que intercepta el flujo en un
canal abierto, causando una elevación aguas arriba y que se emplea para control
de niveles o para medición de caudales. En las lagunas de estabilización, los
medidores de caudal consistían en vertederos de sección triangular, los cuales
iban sujetados con angulares de acero a las estructuras de entrada y de salida,
estos en el transcurso de los años se perdieron.
3.4.4 Descarga de las lagunas en el cuerpo receptor
La descarga del efluente que sale de las lagunas de estabilización del
sistema de tratamiento de la base, es hacia el río Amayito (ver figura 65), el cual
se encuentra a 400 metros de las mismas (ver figura 83 en el apéndice), por
medio de tubería de concreto de 16” (ver figura 84 en el apéndice) que dirige el
caudal de aguas residuales desde las lagunas hasta el cuerpo receptor (río
Amayito).
3.4.4.1 Plano de ubicación del cuerpo receptor
Los planos de ubicación del cuerpo receptor, son las figuras 83 y 84 en
el apéndice.
3.5 Características de las lagunas
3.5.1 Dimensiones
Las dimensiones de las 3 lagunas de estabilización en serie del sistema de
tratamiento de aguas residuales de la base militar No.10 de Jutiapa son las
siguientes:
a) Laguna primaria facultativa, con un área de 5500 m2 (0.55 Ha), de 110 m de
largo, 50.00 m. De ancho, con una profundidad de 1.50 m (ver figura 85 en
el apéndice).
b) Laguna secundaria facultativa, con un área de 2400 m2 (0.24 Ha), de 50.00
m de largo, 48.00 m. De ancho, con una profundidad de 1.50 m (ver figura
85 en el apéndice).
c) Laguna terciaria facultativa, con un área de 2375 m2 (0.2375 Ha), de 50.00
m de largo, 47.50 m de ancho, con una profundidad de 1.50 m (ver figura
85 en el apéndice).
3.5.1.1 Plano de Planta de las lagunas
El plano de planta de las lagunas de estabilización, es la figura 85 en el
apéndice.
3.5.1.2 Planos de cortes de las lagunas
Los planos de corte de las lagunas primaria, secundaria y terciaria, son
las figuras 86, 87 y 88 en el apéndice.
3.5.2 Materiales de impermeabilización utilizados
3.5.2.1 Impermeabilización y hierro de refuerzo de las
estructuras de entrada, interconexión y salida
Las estructuras de entrada a la laguna primaria, de interconexión entre
lagunas primaria y secundaria, interconexión entre lagunas secundaria y terciaria,
y la estructura de salida de la laguna terciaria, tiene un revestimiento de 1 cm. con
sabieta de una proporción de 1 : 6 (cemento : arena), la cual sirve de
impermeabilizante a los ladrillos de soga para evitar las infiltraciones en dichas
estructuras.
Estas estructuras están reforzadas en su base con acero de ¼” a cada 0.20
metros en ambos sentidos, y esta asentada en una base de concreto ciclopeo (ver
figuras de la 89 a la 96 en el apéndice) de tamaño apropiado (¾” a 1 ½”).
3.5.2.2 Impermeabilización de las tuberías de conexión e
interconexión
Las tuberías de conexión e interconexión son de concreto de 16” de diámetro
y 1 metro de largo, por lo cual se utilizo una sabieta con proporción 1 : 6 (cemento
: arena) en las uniones de tuberías, para que no hayan filtraciones en las mismas.
La tubería de concreto de 16” de diámetro que entra y sale de cada una de las
estructuras de conexión e interconexión esta reforzada a los lados con concreto de
proporción 1 : 2 : 3 (cemento : arena : piedrín) y asentada sobre concreto ciclopeo
con agregado entre ¾” y 1 ½“.
3.5.2.3 Impermeabilización de los taludes de las lagunas
Los taludes tienen una protección de dique parcial (ver figura 88 en el
apéndice), el cual es un lecho de piedra de 0.15 metros de profundidad elaborado
con concreto ciclopeo, diseñada a 0.75 metros abajo del nivel del agua y 0.75
metros arriba del mismo, con una pendiente de 1 : 3.
Todos los taludes interiores de las lagunas de estabilización en contacto con
el agua están impermeabilizados con arcilla y cemento para evitar las
infiltraciones. Los taludes que no están en contacto con el agua residual de las
lagunas de estabilización están protegidos naturalmente con grama para evitar su
erosión.
3.5.2.4 Impermeabilización del fondo de las lagunas de
estabilización
El fondo de las lagunas de estabilización esta impermeabilizado con arcilla
para evitar infiltraciones.
3.5.3 Estructuras de entrada, interconexión y salida
3.5.3.1 Planos de la estructura de entrada a la laguna
primaria
Los planos de la estructura de entrada a la laguna primaria, son las
figuras 89 y 90 en el apéndice.
3.5.3.2 Planos de la estructura de interconexión entre la
laguna primaria y secundaria
Los planos de la estructura de interconexión entre lagunas primaria y
secundaria, son las figuras 91 y 92 en el apéndice.
3.5.3.3 Planos de la estructura de interconexión entre la
laguna secundaria y terciaria
Los planos de la estructura de interconexión entre lagunas secundaria y
terciaria, son las figuras 93 y 94 en el apéndice.
3.5.3.4 Planos de la estructura de salida de la laguna
terciaria
Los planos de la estructura de salida de la laguna terciaria, son las
figuras 95 y 96 en el apéndice.
3. DETECCIÓN DE LOS PROBLEMAS DE FUNCIONAMIENTO
DE LA OBRA CIVIL
3.1 Condiciones de las obras de pretratamiento
Las obras de pretratamiento (ver figura 15) que se tienen son 8 fosas
sépticas ubicadas enfrente de cada compañía y 3 trampas de grasa ubicadas en
cada una de las cocinas de la base militar (ver figura 81 en el apéndice).
Debido a que las fosas sépticas se encuentran enterradas a 0.50 metros del
nivel del suelo, fue imposible verificar el estado actual de los materiales, estado de
las pantallas y de la altura de los sólidos sedimentables de las mismas. También
fue imposible verificar las trampas de grasa para determinar el estado de los
materiales y el nivel de grasas acumulado.
Hace aproximadamente 3 años se tuvieron que limpiar las 8 fosas sépticas,
ya que el nivel de lodos tapó la salida del efluente, provocando que salieran las
aguas residuales a flor de tierra enfrente de cada compañía, teniendo que
destaparlas y sacar los sólidos sedimentables que obstaculizaban la salida dentro
de las fosas sépticas, para esto se dejaron de utilizar por una semana los baños
de cada compañía, para poder realizar esta limpieza. Se debe de realizar de
nuevo esta limpieza, ya que llevan 3 años sin que se hayan limpiado.
FIGURA 15. Fosa séptica de la base militar No.10 de Jutiapa
3.2 Condiciones de la línea de conducción hacia las lagunas
La tubería de la línea de conducción (ver figura 84 en el apéndice) es de
concreto de 16” de diámetro, en la cual existen pedazos (específicamente a 270
metros aproximadamente de la enfe rmería de la base militar hacia las lagunas de
estabilización) en donde la tubería tiene hoyos (ver figura 16).
Existen tramos de tubería en donde la misma esta a flor de tierra (ver figura
17), pudiéndose fracturar, dejando entrar cualquier objeto, ya sea basura o
piedras, obstaculizando la circulación de las aguas residuales que se dirigen a las
lagunas de estabilización.
FIGURA 16. Hoyo en la línea de conducción hacia las lagunas de
estabilización
FIGURA 17. Línea de conducción hacia las lagunas de estabilización a flor de tierra
En la línea de conducción existen 5 pozos de visita (ver figura 84 en el
apéndice) cuya finalidad es la verificación de tuberías, así como, para su
mantenimiento; en esta línea existen 3 pozos de visita que no poseen tapadera
(ver figura 18) lo cual puede provocar que le entre basura o piedras que puedan
obstaculizar tanto la tubería de entrada como la tubería de salida que se dirige a
las lagunas de estabilización. Estos pozos también pueden causar accidentes a
los elementos de la base militar que patrullan el área.
FIGURA 18. Pozo de visita de la línea de conducción sin tapadera
En la línea de conducción también existe 1 caja reguladora de caudal (ver
figura 19), su función es regular el caudal de las aguas residuales y el agua de
lluvia que se dirige a las lagunas de estabilización por medio de un rebalse, que
dirige las aguas de rebalse a una zanja, para protección de los componentes del
sistema. Estas cajas reguladoras sin tapadera pueden causar accidentes a los
elementos de la base militar que patrullan el área.
FIGURA 19. Caja reguladora de caudal de la línea de conducción
En la línea de conducción también existen cajas de cambio de dirección (ver
figura 84 en el apéndice), que como su nombre lo indica, su función es cambia la
dirección del flujo de agua residual, en esta línea existe 1 caja que no tiene
tapadera (ver figura 20), pudiéndose tapar las tuberías de entrada y salida de la
misma.
Esta caja de cambio de dirección sin tapadera pueden causar accidentes a
los elementos de la base militar que patrullan el área.
FIGURA 20. Caja cambio de dirección sin tapadera de la línea de conducción
hacia las lagunas
3.3 Condiciones de las estructuras de entrada, interconexión y salida
3.3.1 Estructura de entrada a la laguna primaria
La estructura de entrada (ver figura 21) esta cumpliendo su función básica de
encausar el efluente de aguas residuales que viene de la línea de conducción a la
laguna primaria, pero no esta cumpliendo con su función de medición del caudal
de aguas residuales ya que carece de un medidor de caudal, que en este caso es
un vertedero triangular, el cual no existe, ya que actualmente solo existen rasgos
de los angulares que sostenían al vertedero, los cuales se han deteriorado con el
tiempo.
FIGURA 21. Estructura de entrada a la laguna primaria
La operación y mantenimiento de la estructura de entrada a la laguna
primaria ha sido nula.
En términos generales los materiales de construcción de la estructura de
entrada a la laguna primaria, el ladrillo de soga y el revestimiento que la daba
impermeabilización a la estructura, están en buenas condiciones; solo existen
áreas carentes de este revestimiento debido a la remoción del mismo por la
fricción provocada entre el flujo de las aguas residuales y las paredes de la
estructura (ver figura 22).
FIGURA 22. Falta de revestimiento en las paredes de la estructura de entrada
a la laguna primaria
Las fallas existentes en la estructura de entrada de la laguna primaria son:
a) Grieta de carga provocadas por la presión lateral que ejerce el suelo a la
estructura, situada arriba de la tubería de concreto de 16” de entrada de las
aguas residuales, de aproximadamente 0.25 metros (ver figura 23).
FIGURA 23. Grieta ubicada arriba de la tubería de concreto de 16” de entrada
de las aguas residuales a la estructura de entrada de la laguna primaria
b) Grieta de carga provocada por la presión lateral que ejerce el suelo a la
estructura, situada arriba de la tubería de concreto de 16” de salida de las
aguas residuales, de aproximadamente 1.20 metros (ver figura 24).
FIGURA 24. Grieta ubicada arriba de la tubería de concreto de 16” de
salida de las aguas residuales de la estructura de entrada a la laguna
primaria
No existe sedimentación en la estructura de entrada a la laguna primaria,
debido a que la velocidad del caudal es de 0.33 m/s (promedio), la cual inhibe el
proceso de sedimentación de sólidos en la misma.
El tirante en la tubería que entra a la estructura de entrada a la laguna
primaria es de 5 centímetros promedio. Y el nivel de agua residual en el canal de
entrada es de 6 centímetros promedio.
Existe basura en la estructura de entrada (ver figura 25), la cual puede llegar
a causar taponamiento en la tubería de entrada a la laguna primaria, provocando
el colapso de la misma, haciendo que el efluente de aguas residuales fluya a flor
de tierra y no llegue a las lagunas de estabilización.
FIGURA 25. Basura en la estructura de entrada de la laguna primaria
3.3.2 Estructura de Interconexión entre las lagunas primaria y
secundaria
La estructura de interconexión entre la laguna primaria y la secundaria (ver
figura 26) esta cumpliendo su función básica de encausar el efluente de aguas
residuales que viene de la laguna primaria a la laguna secundaria.
FIGURA 26. Estructura de interconexión entre la laguna primaria y la laguna
secundaria
La operación y mantenimiento de la estructura de interconexión entre la
laguna primaria y secundaria ha sido nula.
En términos generales los materiales de construcción de la estructura de
interconexión entre lagunas primaria y secundaria, el ladrillo de soga y el
revestimiento que le da impermeabilización a la estructura, están en buenas
condiciones. Las fallas existentes en la estructura de interconexión entre las
lagunas primaria y secundaria son:
a) Grieta de carga provocadas por la presión lateral que ejerce el suelo a la
estructura, situada arriba de la tubería de concreto de 16” de salida de la
estructura de interconexión, de aproximadamente 1.50 metros (ver figura
27).
FIGURA 27. Grieta ubicada arriba de la tubería de interconexión entre las
lagunas primaria y secundaria
b) Falla en la pared lateral derecha provocada por la presión que ejerce el
suelo a la estructura, provocando que la pared lateral este vencida (ver
figura 28).
FIGURA 28. Pared lateral derecha de la estructura de interconexión entre
lagunas primaria y secundaria vencida
No existe sedimentación en la estructura de interconexión entre lagunas
primaria y secundaria, debido a que la velocidad del caudal es de 0.31 m/s
(promedio), la cual inhibe el proceso de sedimentación de sólidos en la misma.
El tirante en la tubería que sale de la estructura de interconexión entre
lagunas primaria y secundaria es de 5 centímetros promedio. Y el nivel de agua
residual en el canal es de 6 centímetros promedio.
Existencia de basura y monte en el canal de acceso de la estructura de
interconexión la cual puede provocar taponamiento en la tubería de interconexión
(ver figura 29).
FIGURA 29. Basura y monte obstaculizando la entrada a la estructura de
interconexión entre lagunas primaria y secundaria
3.3.3 Estructura de Interconexión entre las lagunas secundaria y
terciaria
La estructura de interconexión entre las lagunas secundaria y terciaria (ver
figura 30) esta cumpliendo su función básica de dirigir el efluente de aguas
residuales que viene de la laguna secundaria a la laguna terciaria.
FIGURA 30. Estructura de interconexión entre las lagunas secundaria y
terciaria
La operación y mantenimiento de la estructura de intercone xión entre lagunas
secundaria y terciaria ha sido nula.
En términos generales los materiales de construcción de la estructura de
interconexión entre lagunas secundaria y terciaria, el ladrillo de soga y el
revestimiento que da impermeabilización a la estructura, están en buenas
condiciones.
Las fallas existentes en la estructura de interconexión entra la lagunas
secundaria y terciaria son:
a) Falla en paredes laterales de la estructura de interconexión de la laguna
secundaria, a aproximadamente 1.10 metros de la salida del afluente a la
estructura de interconexión (ver figura 31).
FIGURA 31. Falla en las paredes laterales de la estructura de
interconexión entre la laguna secundaria y terciaria
b) Grieta de carga provocadas por la presión lateral que ejerce el suelo a la
estructura, situada en la pared lateral izquierda de la estructura de
interconexión entre la laguna secundaria y la terciaria (ver figura 32).
FIGURA 32. Grieta ubicada en la pared lateral izquierda de la estructura de
interconexión entre las lagunas secundaria y terciaria
No existe sedimentación en la estructura de interconexión entre lagunas
secundaria y terciaria, debido a que la velocidad del caudal es de 0.30 m/s
(promedio), la cual inhibe el proceso de sedimentación de sólidos en la misma.
El tirante en la tubería que sale de la estructura de interconexión entre
lagunas secundaria y terciaria es de 7 centímetros promedio. Y el nivel de agua
residual en el canal es de 4 centímetros promedio.
Existencia de basura, piedras y monte en el canal de acceso de la estructura
de interconexión la cual puede provocar taponamiento en la tubería de
interconexión de concreto de 16” (ver figura 33).
FIGURA 33. Basura, piedras y monte obstaculizando la estructura de
interconexión entre las lagunas secundaria y terciaria
3.3.4 Estructura de salida de la laguna terciaria
La estructura de salida (ver figura 34) esta cumpliendo su función básica de
encausar el efluente de aguas residuales que viene de la laguna terciaria hacia el
cuerpo receptor que es el río Amayito, pero no esta cumpliendo con su función de
medición del caudal de aguas residuales ya que carece de un medidor de caudal,
que en este caso es un vertedero triangular, el cual no existe, ya que actualmente
solo existen rasgos de los angulares que sostenían al vertedero, los cuales se han
deteriorado con el tiempo.
FIGURA 34. Estructura de salida de la laguna terciaria
La operación y mantenimiento de la estructura de salida de la laguna terciaria
ha sido nula.
Existen áreas en donde han sido destruidos los materiales de construcción de
la estructura de salida (ver figura 35).
FIGURA 35. Áreas totalmente destruidas en la estructura de salida de la
laguna terciaria
Las fallas existentes en la estructura de salida de la laguna terciaria son:
a) Colapso total de la pared lateral derecha por la presión lateral del suelo
hacia la estructura de salida (ver figura 34).
b) Colapso de la pared lateral izquierda por la presión que ejerce el suelo
hacia la estructura de salida (ver figura 34).
c) Grietas considerables existentes en las paredes colapsadas de la estructura
de salida (ver figura 36).
FIGURA 36. Grietas existentes en la estructura de salida de la laguna
terciaria
El colapso de la pared lateral derecha no dificulta el paso del caudal de aguas
residuales que viene de la laguna terciaria a la estructura de salida de la misma.
No existe sedimentación en la estructura de salida de la laguna terciaria,
debido a que la velocidad del caudal es de 0.30 m/s (promedio), la cual inhibe el
proceso de sedimentación de sólidos en la misma.
El tirante en la tubería que sale de la estructura de salida de la laguna
terciaria es de 5 centímetros promedio. Y el nivel de agua residual en el canal es
de 4 centímetros promedio.
Taponamiento de la tubería de concreto de 16” de interconexión entre la
estructura de salida y un pozo de visita, provocado por piedras y sacos de plástico
llenos de arena, los cuales evitan el paso del efluente que viene de la laguna
terciaria (ver figura 37).
FIGURA 37. Basura, piedras y sacos obstaculizando la estructura de salida
de la laguna terciaria
3.4 Condiciones de medidores de caudal
Ninguna de las estructuras de entrada, interconexión entre lagunas y de
salida, cuenta con un medidor de caudal, solo existen los angulares que sostenían
al medidor de caudal (en la estructura de entrada a la laguna primaria y la
estructura de salida de la laguna terciaria), que en cada una de ellas era un
vertedero en forma triangular (ver figura 38).
FIGURA 38. Angulares de hierro que sostenían a los medidores de caudal en
las estructuras de entrada y salida de las lagunas de estabilización
3.5 Condiciones de los taludes
3.5.1 Taludes interiores
Los taludes interiores de todas las lagunas (primaria, secundaria y terciaria)
tienen una relación de 1 : 3 (vertical - horizontal), los materiales utilizados en los
mismos son piedra bola y cemento (ver figura 39).
FIGURA 39. Talud típico de piedra bola y cemento de las lagunas de
estabilización de la base militar No.10 de Jutiapa
Existe un poco de deterioro en los bordes inferiores de los taludes de piedra
bola y cemento que están en contacto con el agua residual, esto es debido a la
socavación que se produce por el movimiento de las aguas residuales en cada
una de las lagunas (ver figura 40).
FIGURA 40. Deterioro típico de los taludes de piedra bola y cemento por la
socavación provocada por el movimiento de las aguas residuales en las
lagunas
Existen también en las juntas de los taludes de piedra bola y cemento
crecimiento de monte y plantas, las cuales pueden provocar levantamiento de los
mismos (ver figura 41).
FIGURA 41. Planta creciendo en las juntas de los taludes de piedra bola y
cemento de la laguna terciaria
3.5.2 Taludes exteriores
Los taludes exteriores de cada una de las lagunas de estabilización (primaria,
secundaria y terciaria) también tienen una relación de 1 : 3, se encuentran en
buenas condiciones.
Existe basura tirada en los taludes exteriores a las lagunas y botellas
quebradas, las cuales pueden provocar un accidente al personal de la base militar
que patrulla el área (ver figura 42) y la proliferación de insectos.
FIGURA 42. Vidrio quebrado, tirado en los taludes exteriores
3.6 Condiciones de las lagunas de estabilización
3.6.1 Condiciones de la laguna primaria
La laguna primaria (ver figura 43) esta cumpliendo su función básica de auto
depuración o estabilización natural. La operación y mantenimiento de la laguna
primaria ha sido nula.
FIGURA 43. Laguna primaria
Existencia de una isleta en la laguna por la acumulación de lodos que salen
de la tubería de entrada a la misma (ver figura 43). La altura de los lodos (0.25 cm.
aproximadamente) no llega a obstaculizar la tubería de entrada a la laguna
primaria. La profundidad desde la altura de los lodos a la superficie del agua
residual en la laguna es de 1.01 metros aproximadamente.
Esta proliferando monte en los taludes interiores de la laguna primaria, desde
el nivel de lodos de la laguna hasta el nivel del agua residual (1.30 metros
aproximadamente). (ver figura 44).
FIGURA 44. Monte creciendo en los taludes internos cubiertos de agua en la
laguna primaria
En las esquinas de la misma se concentra la mayor parte de basura y monte,
que puede llegar a obstaculizar las estructuras de interconexión, así como, la
tubería de comunicación entre lagunas (ver figura 45).
FIGURA 45. Basura y monte acumulado en las esquinas de la laguna
primaria
3.6.2 Condiciones de la laguna secundaria
La laguna secundaria (ver figura 46) esta cumpliendo su función básica de
auto depuración o estabili zación natural. La operación y mantenimiento de la
laguna secundaria ha sido nula.
FIGURA 46. Laguna secundaria
La altura de los lodos (0.15 cm. aproximadamente) no llega a obstaculizar la
tubería de entrada a la laguna secundaria. La profundidad desde la altura de los
lodos a la superficie del agua residual es de 1.00 metros aproximadamente,
provocando que la tubería de conexión entre la laguna primaria y la secundaria
quede expuesta a la superficie (ver figura 47). Esto es debido, a que la
profundidad de diseño máxima hasta el nivel del agua, es mayor al nivel del agua
actual en la laguna (la profundidad de diseño es de 1.50 metros).
FIGURA 47. Tubería de conexión entre las lagunas primaria y secundaria
expuesta a la superficie
En las esquinas de la laguna secundaria, es donde se concentran la mayor
parte de basura y monte, que puede llegar a obstaculizar las estructuras de
interconexión, así como, la tubería de comunicación entre lagunas. (ver figura 48)
FIGURA 48. Basura y monte acumulado en las esquinas de la laguna
secundaria
3.6.3 Condiciones de la laguna terciaria
La laguna terciaria (ver figura 49) esta cumpliendo su función básica de auto
depuración o estabilización natural. La operación y mantenimiento de la laguna
terciaria ha sido nula.
FIGURA 49. Laguna terciaria
La altura de los lodos (0.14 cm. aproximadamente) no llega a obstaculizar la
tubería de entrada a la laguna terciaria. La profundidad desde la altura de los
lodos a la superficie del agua residual es de 1.00 metros aproximadamente,
provocando que la tubería de conexión entre la laguna secundaria y terciaria
quede expuesta a la superficie (ver figura 50). Esto es debido, a que la
profundidad de diseño hasta el nivel del agua, es mayor al nivel del agua actual en
la laguna (la profundidad de diseño es de 1.50 metros).
FIGURA 50. Tubería de conexión entre las lagunas secundaria y terciaria
expuesta a la superficie
En las esquinas de la laguna terciaria, es donde se concentra la mayor
parte de basura y monte, que puede llegar a obstaculizar las estructuras
de interconexión, así como, la tubería de comunicación entre lagunas.
En la laguna terciaria es donde se realiza el bombeo para extraer agua
de la laguna para el riego de las siembras que se encuentran aledañas.
3.7 Condiciones de la línea de conducción hacia el cuerpo receptor
La tubería de la línea de conducción hacia el cuerpo receptor (ver figura 84
en el apéndice) es de concreto de 16”, en la cual existen varios charcos (ver
figura 51), indicando que hay grietas o fracturas en la tubería, que provocan que
las aguas residuales que salen de las lagunas de estabilización lleguen a flor de
tierra, haciendo estos charcos.
FIGURA 51. Charco en la línea de conducción hacia el cuerpo receptor
4. MEDIDAS CORRECTIVAS EN LOS PROBLEMAS DE
FUNCIONAMIENTO
4.1 Obras de pretratamiento
4.1.1 Mantenimiento de las obras de pretratamiento
El mantenimiento que se les debe dar a las obras de pretratamiento de la
base militar No.10 de Jutiapa es el siguiente:
a) Inspección de las condiciones físicas de cada una de las fosas sépticas
cada 6 meses, verificando los materiales de construcción (ladrillo, concreto
y revestimiento de impermeabilización), compartimiento de acceso a las
fosas sépticas y las pantallas difusoras de entrada y salida de cada una de
las fosas sépticas, las cuales sirven para retener las natas y otros desechos
que podría arrastrar el efluente.
b) Extracción de lodos de las fosas sépticas cada año, ya que la cantidad de
lodos acumulados por habitante es de 30 a 60 litros, dejando un mínimo de
lodos para la digestión futura; teniendo en cuenta que la disposición de los
mismos debe de enterrarse en zanjas de por lo menos 60 cm. de
profundidad, la cual debe estar ubicada a 50 metros al lado de las lagunas
secundaria de la base militar. Hay que dejar por lo menos destapadas 1
hora antes de las operaciones de limpieza por los gases producidos por las
fosas sépticas. La extracción de lodos de las fosas sépticas se puede
realizar por medio de cubos de inmersión provistos de un mango largo y
palas, o por medio de un equipo especial de bombeo de lodos.
c) Inspección mensual de las condiciones físicas de cada una de las trampas
de grasa, verificando los materiales de construcción (ladrillo, concreto y
revestimiento de impermeabilización), y extracción de las grasas de las
mismas, las cuales serán dispuestas en zanjas de por lo menos 0.60
metros de profundidad, la cual debe estar ubicada a 50 metros al lado de
las lagunas secundaria de la base militar.
4.2 Línea de conducción hacia las lagunas
4.2.1 Corrección de la obra civil
Las correcciones que se deben de realizar a la obra civil, en lo que
corresponde a la línea de conducción de agua residual hacia las lagunas son:
a) Taponamiento de hoyos en la tubería de concreto con una malla de acero
de 1 x 1 cm y sabieta con la proporción 1:6 (cemento : arena), y
recubrimiento con material selecto de la tubería de concreto que se
encuentre a flor de tierra (aproximadamente 15 metros lineales).
b) Elaboración de 3 tapaderas circulares de los pozos de visita, 1 tapadera
rectangular para una caja reguladora de caudal y 1 tapadera rectangular
para una caja de cambio de dirección, con concreto con proporción 1:2:3 y
acero en ambos sentidos de ½” de diámetro, según planos Nos. 24, 25 y
26.
4.2.2 Mantenimiento de la línea de conducción
El mantenimiento que se les debe de dar la línea de conducción hacia las
lagunas es el siguiente:
a) Inspección de las condiciones físicas de la línea de conducción (800 metros
lineales aproximadamente), cada 6 meses, verificando los materiales de
construcción (tubería de concreto de 16” de diámetro y juntas de las
tuberías).
b) Inspección de las condiciones físicas de los 5 pozos de visita, la caja
reguladora de caudal y de la caja de cambio de dirección existentes en la
línea de conducción cada 6 meses, verificando los materiales de
construcción y conexión de tuberías de entrada y salida de los mismos.
4.3 Estructuras de entrada, interconexión y salida
4.3.1 Estructura de entrada a la laguna primaria
Las correcciones que se deben de realizar a la obra civil, en lo que
corresponde a la estructura de entrada a la laguna primaria son:
a) Elaboración de un vertedero de madera de 1” espesor, de sección triangular
desmontable, cuyas dimensiones son de 0.40 m. de alto y 0.60 m. ancho,
con un abertura triangular de 90° según plano No.27 en el apéndice; el cual
servirá para determinar el caudal de entrada a las lagunas de estabilización
en litros por segundo, por medio de la siguiente formula Q= 1380*H2.5
(formula de vertederos triangulares V-noch) donde H es la altura que se
eleva el agua sobre el vertedero en metros, y llevar un registro de el caudal
de entrada a las lagunas de estabilización por medio de hojas de control
(ver figura 104 en el anexo).
b) Elaboración de un rejillas desmontables de 0.60 m. de ancho y 1.00 m. de
alto, de hierro hembra de ½” x 1¼” a cada 0.03 metros, con una inclinación
de 60° con respecto a la horizontal según figura 101 en el apéndice.
c) Remoción de los angulares oxidados de las estructuras de entrada, y
elaboración de angulares de aluminio de 1”x1”x1/8” (para evitar la
corrosión), que servirán de sostén para el vertedero triangular y las rejillas
diseñadas, (ver figura 100 en el apéndice) colocadas según figura 102 en el
apéndice.
d) Grieta de 0.25 metros aproximadamente arriba de la tubería de entrada y
grieta de 1.20 aproximadamente arriba de la tubería de salida de la
estructura, resanarlas con sabieta con una proporción de 1 : 6 (cemento :
arena); y las grietas en contacto con el agua residual resanarlas con sabieta
con proporción 1:6, teniendo en cuenta que se debe desviar el caudal de
las aguas residuales para tener un área seca de trabajo (ver forma en el
mantenimiento a las estructuras de entrada, interconexión y salida).
e) Impermeabilización de 2.5 m2 de área en donde esta expuesto el ladrillo
tayuyo, con sabieta de cemento con proporción 1:6, teniendo en cuenta que
se debe desviar el caudal de las aguas residuales para tener un área seca
de trabajo (ver forma en el mantenimiento a las estructuras de entrada,
interconexión y salida).
4.3.2 Estructura de interconexión entre las lagunas primaria y
secundaria
Las correcciones que se deben de realizar a la obra civil, en lo que
corresponde a la estructura de interconexión entre las lagunas primarias y
secundaria son:
a) En la pared lateral derecha de la estructura de interconexión entre las
lagunas primaria y secundaria, que esta parcialmente colapsada, estabilizar
el talud de tierra al lado de la misma y proceder a su reconstrucción (ver
figuras 91 y 92 en el apéndice), teniendo en cuenta que se debe desviar el
caudal de las aguas residuales para tener un área seca de trabajo (ver
forma en el mantenimiento a las estructuras de entrada, interconexión y
salida).
b) Grieta de 1.50 metros aproximadamente en la pared lateral derecha que no
esta en contacto con el agua residual, resanarlas con sabieta con una
proporción de 1 : 6 (cemento : arena); y las grietas en contacto con el agua
residual, resanarlas con sabieta con proporción 1:6, teniendo en cuenta que
se debe desviar el caudal de las aguas residuales para tener un área seca
de trabajo (ver forma en el mantenimiento a las estructuras de entrada,
interconexión y salida).
4.3.3 Estructura de interconexión entre las lagunas secundaria y
terciaria
Las correcciones que se deben de realizar a la obra civil, en lo que
corresponde a la estructura de interconexión entre las lagunas secundaria y
terciaria son:
a) La falla en las paredes laterales de la estructura de interconexión entre las
lagunas secundaria y terciaria, que esta parcialmente colapsada, estabilizar
el talud de tierra al lado de la misma y proceder a su reconstrucción (ver
figuras 93 y 94 en el apéndice), teniendo en cuenta que se debe desviar el
caudal de las aguas residuales para tener un área seca de trabajo (ver
forma en el mantenimiento a las estructuras de entrada, interconexión y
salida).
b) Todas las grietas que no estén en contacto con el agua residual, resanarlas
con sabieta con una proporción de 1 : 6 (cemento : arena); y las grietas en
contacto con el agua residual, resanarlas con sabieta con proporción 1:6,
teniendo en cuenta que se debe desviar el caudal de las aguas residuales
para tener un área seca de trabajo (ver forma en el mantenimiento a las
estructuras de entrada, interconexión y salida).
4.3.4 Estructura de salida de la laguna terciaria
Las correcciones que se deben de realizar a la obra civil, en lo que
corresponde a la estructura de salida de la laguna terciaria son:
a) Elaboración de un vertedero de madera de 1” espesor, de sección triangular
desmontable, cuyas dimensiones son de 0.40 m. de alto y 0.60 m. ancho,
con un abertura triangular de 90° según figura 100 en el apéndice; el cual
servirá para determinar el caudal de salida de las lagunas de estabilización
en litros por segundo, por medio de la siguiente formula Q= 1380*H2.5
(formula de vertederos triangulares V-noch) donde H es la altura que se
eleva el agua sobre el vertedero en metros, y llevar un registro de el caudal
de salida de las lagunas de estabilización por medio de hojas de control
(ver figura 104 en el anexo).
b) Remoción de los angulares oxidados de las estructuras de entrada, y
elaboración de angulares de aluminio de 1”x1”x1/8” (para evitar la
corrosión), que servirán de sostén para los vertederos triangulares
diseñados (ver figura 100 en el apéndice) colocados según figura 102 en el
apéndice.
c) Grieta de 1.50 metros aproximadamente en la pared lateral derecha que no
esta en contacto con el agua residual, resanarlas con sabieta con una
proporción de 1 : 6 (cemento : arena); y las grietas en contacto con el agua
residual, resanarlas con sabieta con proporción 1:6, teniendo en cuenta que
se debe desviar el caudal de las aguas residuales para tener un área seca
de trabajo (ver forma en el mantenimiento a las estructuras de entrada,
interconexión y salida).
d) La falla de la pared lateral colapsada totalmente se debe de estabilizar el
talud de tierra al lado de la misma y proceder a su reconstrucción (ver
figuras 95 y 96 en el apéndice), teniendo en cuenta que para su
reconstrucción se debe desviar el caudal de las aguas residuales para tener
un área seca de trabajo.
4.3.5 Mantenimiento de las estructuras de entrada, interconexión y
salida
El mantenimiento que se les debe dar a las estructuras de entrada,
interconexión y salida de las lagunas de estabilización de la base militar No.10 de
Jutiapa es el siguiente:
a) Para poder trabajar en seco en cada una de las estructuras de entrada,
interconexión y salida, se deben de construir un sistema de tubería
complementario al actual, por medio de tubería de concreto de 16”
(aproximadamente 355 metros lineales), con la ayuda de 6 compuertas de
paso de metal de 0.50 x 0.55 metros de 1/8” de espesor y 7 cajas de unión,
las cuales nos ayudaran a dirigir el caudal que se dirige a cada una de las
estructuras en forma independiente, permitiendo así tener un área de
trabajo seca, para realizar las actividades de mantenimiento y reparación
(ver diseño en figura 103 en el apéndice).
b) Eliminación de la vegetación existente en las estructuras de entrada,
interconexión y salida de las lagunas de estabilización después de cada
temporada (invierno cada mes y verano cada 2 meses).
c) Extracción mensual de los sólidos existentes en la rejilla de la estructuras
de entrada a la lagunas primaria.
d) Limpieza mensual de los 2 vertederos movibles de madera (para evitar su
pudrimiento), de la rejilla de acero y de los angulares de aluminio en las
estructuras de entrada y salida de las lagunas de estabilización.
4.4 Protección a taludes
4.4.1 Corrección de la obra civil
Las correcciones que se deben de realizar a la obra civil, en lo que
corresponde a los taludes de las lagunas de estabilización son:
a) Eliminar las plantas que están creciendo en las juntas de unión de los
taludes de protección, ya que las mismas provocan levantamiento y
destrucción en los taludes.
b) Nivelar las pendientes de los taludes la cual es de 1:3.
c) Revestir con sabieta 1:6 las áreas erosionadas de los taludes de protección
de las lagunas de estabilización.
4.4.2 Mantenimiento de los taludes
El mantenimiento que se les debe de dar a los taludes de las lagunas de
estabilización de la base militar No.10 de Jutiapa es el siguiente:
a) Los taludes interiores de piedra bola y cemento, se debe de realizar una
inspección cada 6 meses y verificar si existe erosión en los mismos, la cual
debe de ser resanado con un revestimiento de sabieta con una proporción
de 1:6.
b) Remoción de la maleza que existe en los taludes interiores y exteriores, y
evitar que se tire basura en los mismo.
4.5 Lagunas de estabilización
4.5.1 Operación de las lagunas de estabilización
La operación de las lagunas de estabilización de la base militar No.10 de
Jutiapa es el siguiente:
a) Toda operación debe de ser asesorada por un ingeniero sanitario con
ayuda de personal capacitado.
b) Control periódico (cada año) de la Demanda Bioquímica y Química de
Oxigeno del efluente de las lagunas (DBO y DQO), nivel de oxigeno, sólidos
en suspensión, coliformes fecales, temperaturas y pH, llevando un registro
de los mismos, de cada una de las lagunas de estabilización (primaria,
secundaria y terciaria).
c) Control periódico (cada mes) de los caudales de entrada y salida de las
lagunas de estabilización y llevar un control de los mismos.
d) Control periódico (cada 6 meses) del nivel de lodos de cada una de las
lagunas de estabilización.
e) Realización de exámenes bacteriológico de laboratorio en cada una de las
lagunas, para determinar la eficiencia y calidad del agua de las mismas y en
general de la planta de tratamiento en conjunto, cada año.
f) Control de los mosquitos y otros insectos, así como, de los roedores cuyas
madrigueras pueden dañar los diques de protección de las lagunas de
estabilización.
4.5.2 Mantenimiento de las lagunas de estabilización
El mantenimiento que se les debe de dar a las lagunas de estabilización de la
base militar No.10 de Jutiapa es el siguiente:
a) Limpieza general de cada una de las lagunas de estabilización (laguna
primaria, secundaria y terciaria), la cual consiste en remoción de los lodos
existentes en la misma; para ello es necesario desviar el caudal de entrada
a las lagunas por medio de sistema de tubería complementario al actual,
por medio de tubería de concreto de 16” (aproximadamente 355 metros
lineales), con la ayuda de 6 compuertas de paso de metal de 0.50 x 0.55
metros de 1/8” de espesor y 7 cajas de unión, las cuales nos ayudaran a
dirigir el caudal a cada una de las lagunas en forma independiente,
permitiendo realizar la limpieza de lodos en cada laguna sin que el sistema
deje de funcionar por completo, ya que mientras se limpia una laguna, las
otras dos están funcionando normalmente (ver diseño en figura 103 en el
apéndice). El agua residual será succionada por medio de una bomba
hidráulica y se debe de dejar secar los lodos para poder entrar la
maquinaria de limpieza. La extracción de lodos debe de realizarse
cuidadosamente para no raspar el lecho de tierra que existe en el fondo de
cada una de las lagunas de estabilización. En la laguna primaria hay que
eliminar la isleta que se formo por mala operación y mantenimiento.
b) Verificación del nivel de lodos cada 2 años, de cada una de las lagunas
(primaria, secundaria y terciaria), por medio de una vara pintada de blanco
para evidenciar la altura del nivel de lodos existentes en cada una de las
lagunas de estabilización de la base militar No.10.
c) Eliminación de lodos cada 6 años de cada una de las lagunas de
estabilización (laguna primaria, secundaria y terciaria) de la base militar
No.10 de Jutiapa, por medio de un camión de volteo y una retroexcavadora.
d) Eliminación periódica (semanal) de la maleza y basura existente en las
orillas de las lagunas, limpieza de caminos y corredores de acceso a cada
una de la lagunas, así como, la eliminación del monte que esta creciendo
adentro de la laguna primaria, ya que se puede originar en la misma un
pantano.
4.6 Línea de conducción hacia el cuerpo receptor
4.6.1 Corrección de la obra civil
Las correcciones que se deben de realizar a la obra civil, en lo que
corresponde a la línea de conducción de agua residual hacia el cuerpo receptor
son:
a) Elaboración de 2 tapaderas circulares de los pozos de visita, con concreto
con proporción 1:2:3 y acero en ambos sentidos de ½” de diámetro, según
figura 97 en el apéndice.
b) Verificación de la tubería hacia el cuerpo receptor, ya que existen fugas en
la misma, las cuales provocan los charcos que se han mencionado en el
capitulo 3, provocando condiciones insalubres al medio circundante. Para
ello será necesario identificar en donde esta la tubería de concreto de 16”
rota y dejando fluir el agua residual, cambiarla la tubería por una nueva.
4.6.2 Mantenimiento de la línea de conducción
El mantenimiento que se les debe de dar a la línea de conducción hacia el
cuerpo receptor es el siguiente:
a) Inspección de las condiciones físicas de la línea de conducción cada 6
meses, verificando los materiales de construcción (tubería de concreto de
16” de diámetro y juntas de las tuberías).
b) Inspección de las condiciones físicas de los 5 pozos de visita existentes en
la línea de conducción cada 6 meses, verificando los materiales de
construcción y conexión de tuberías de entrada y salida de los mismos.
5. MEDICIÓN Y MUESTREO DE AGUAS RESIDUALES
5.1 Metodología de muestreo
La metodología para determinar los caudales de entrada y salida de las
lagunas de estabilización de la base militar No. 10 de Jutiapa, se hizo con la ayuda
de hojas de control (ver figura 104 en el anexo), en donde se anotaron los datos
recolectados en los puntos de muestreo según la frecuencia de muestreo utilizada;
estos datos fueron determinados por medio de aforos y con la ayuda de dos
personas encargadas de anotar las lecturas correspondientes en cada punto de
muestreo.
La persona encargada de recoger la información en cada punto de muestreo,
verificó la fecha y hora, lugar y ubicación del punto de muestreo, así como, una
descripción detallada del lugar de muestreo.
5.2 Puntos de muestreo
Se tuvieron dos puntos de muestreo para determinar los caudales de entrada
y salida de las aguas residuales en conjunto de las lagunas de estabilización de la
base militar No. 10. Los puntos de muestreo estuvieron ubicados en los siguientes
puntos:
• Punto de muestreo uno, ubicado en la estructura de entrada de la laguna
primaria (ver figuras 85, 89 y 90 en el apéndice).
• Punto de muestreo dos, ubicado en el canal de salida de la las lagunas de
estabilización, es decir, en la salida de la laguna terciaria (ver figuras 87, 95
y 96 en el apéndice).
5.3 Frecuencia de muestreo
La frecuencia de muestreo es el lapso de tiempo en que se tomaron las
mediciones para determinar los caudales de entrada y salida de las lagunas de
estabilización, esta se realizo en cada uno de los puntos de muestreos descritos,
la cual fue de una hora, iniciando la toma de muestras a las 6:00 a.m. y finalizando
la toma de muestras a las 6:00 p.m.; esta frecuencia de muestreo duró 7 días.
5.4 Aforo
El método para aforar fue diferente en cada uno de los puntos de muestreo,
debido a que las condiciones físicas son diferentes, y se realizó de la siguiente
manera:
• El aforo en el punto de muestreo uno se realizó por medio de un vertedero
(ver figura 100 en el apéndice) de madera en forma triangular con un
ángulo de 90° (ver figura 52), en el cual se leyeron las alturas (H) las
cuales se fueron anotando en una hoja de control y mediante la siguiente
formula se determinó el caudal de aguas residuales en la entrada de las
lagunas de estabilización, la formula es la siguiente:
Q = 4.28C Tan(ángulo/2) H5/2
La constante C para una ranura de 90° es de 0.58 (MECÁNICA DE
FLUÍDOS APLICADA, Robert L. Mott) se tiene la siguiente ecuación
simplificada par un vertedero de 90°:
Q = 1380 H5/2
Donde:
H esta dada en metros.
Q en lt/seg.
La terminología que se utilizo para este estudio es la siguiente: el borde
horizontal o superficie sobre el cual circula el agua se denomina CRESTA o
UMBRAL. Los bordes verticales constituyen las caras del vertedero con
contracción, La carga del vertedero H, es la altura alcanzada por el agua, a
partir de la cresta del vertedero. Debido a la depresión de la lámina
vertiente junto al vertedero la carga H debe ser medida aguas arriba, a una
distancia aproximadamente, igual o superior a 5h.
FIGURA 52. Vertedero triangular de 90° en estructura de entrada a las
lagunas de estabilización
• El aforo en el punto de muestreo dos se realizó por medio de un aforo
volumétrico, es decir, que se determino el tiempo en que se llena un
recipiente con un volumen conocido; en el punto de muestreo dos se utilizó
una cubeta, en donde se marco un volumen de 10 litros, determinando el
tiempo en segundos de llenado hasta la marca de 10 litros (ver figura 53),
sacando en forma directa el caudal de salida de las lagunas de
estabilización.
FIGURA 53. Cubeta de 10 litros para aforo
6. ESTIMACIÓN DE LOS CAUDALES DE AGUAS RESIDUALES
Y SUS VARIACIONES
6.1 Caudales de diseño y sus variaciones
6.1.1 Media aritmética
La media aritmética de un conjunto de N valores es la suma de estos dividida
por su numero N, y se representa por la siguiente formula:
Ma = (D1 + D2 + ... + Dn) / N
Donde:
Ma = Media aritmética
D1, D2, .... , Dn = son los enésimos datos de caudales
N = el numero de datos
Para determinar las medias aritméticas de entrada y salida de los caudales
de aguas residuales de las lagunas de estabilización se utilizaran los datos que se
encuentran en las tablas VI y VII en el anexo; entonces las medias aritméticas de
los caudales de entrada y salida son:
Ma entrada = 3.77 lt/seg
Ma salida = 1.89 lt/seg
6.1.2 Mediana y moda
En algunos casos la media aritmética da una idea poco realista del conjunto
de valores a los que representa, y para evitar la utilización de un valor medio poco
realista es conveniente el uso de la mediana.
La mediana se define como el valor central de un conjunto de ordenado en
forma creciente o decreciente. La mediana de los caudales de entrada y salida
(ver tablas VI y VII en el anexo) de las lagunas de estabilización son:
Mediana entrada = 3.84 lt/seg
Mediana salida = 1.90 lt/seg
Otra medida útil es la moda, la cual se define como el valor que mas se repite
en un conjunto de valores. La moda de los caudales de entrada y salida (ver tablas
VI y VII en el anexo) de las lagunas de estabilización son:
Moda entrada = 3.84 lt/seg
Moda salida = 1.90 lt/seg
6.1.3 Intervalo de variación
Es una forma de evaluar la dispersión, consiste en la diferencia entre el valor
mas alto y el mas bajo de la serie de datos que se tiene. El intervalo de variación
para los caudales de entrada y salida (ver tablas VI y VII en el anexo) de las
lagunas son:
Intervalo de entrada = 4.06 lt/seg
Intervalo de salida = 2.26 lt/seg
6.1.4 Varianza y desviación típica
Esta es otra medida de la dispersión de un grupo de valores, cuando se
conoce la media e intervalo de variación se tiene una cierta idea sobre las
características de ese conjunto de valores, pero no hay forma de averiguar si
estos valores se concentran en la parte central del intervalo o en los extremos de
este, es decir, no se conoce su distribución en dicho intervalo. La formula de la
varianza y desviación típica es la siguiente:
S2 = Σ (Dn – Ma)2 / (N-1)
Donde:
S2 = varianza
Dn = datos de los caudales
Ma = Media aritmética
N = numero de datos
S = desviación típica
Las varianzas para los caudales de entrada y salida (ver tablas VI y VII en el
anexo) de las lagunas son:
Varianza de entrada = 0.70
Varianza de salida = 1.91
Las desviaciones típicas de los caudales de entrada y salida (ver tablas VI y
VII en el anexo) de las lagunas son:
Desviación típica de entrada = 0.84
Desviación típica de salida = 1.38
6.1.5 Caudal medio horario
Graficas de los caudales horarios de entrada a las lagunas por día.
FIGURA 54. Caudales horarios de entrada día lunes
CAUDALES HORARIOS DE ENTRADA - DIA LUNES
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
06:0
0
07:0
0
08:0
0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
HORA
Q (
LT/S
EG
)
FIGURA 55. Caudales horarios de entrada día martes
CAUDALES HORARIOS DE ENTRADA - DIA MARTES
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
06:0
0
07:0
0
08:0
0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
HORA
Q (
LT/S
EG
)
FIGURA 56. Caudales horarios de entrada día miércoles
CAUDALES HORARIOS DE ENTRADA - DIA MIERCOLES
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
06:0
0
07:0
0
08:0
0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
HORA
Q (
LT/S
EG
)
FIGURA 57. Caudales horarios de entrada día jueves
CAUDALES HORARIOS DE ENTRADA - DIA JUEVES
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
06:0
0
07:0
0
08:0
0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
HORA
Q (
LT/S
EG
)
FIGURA 58. Caudales horarios de entrada día viernes
FIGURA 59. Caudales horarios de entrada día sábado
CAUDALES HORARIOS DE ENTRADA - DIA SABADO
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
06:0
0
07:0
0
08:0
0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
HORA
Q (
LT/S
EG
)
CAUDALES HORARIOS DE ENTRADA - DIA VIERNES
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
06:0
0
07:0
0
08:0
0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
HORA
Q (
LT/S
EG
)
FIGURA 60. Caudales horarios de entrada día domingo
CAUDALES HORARIOS DE ENTRADA - DIA DOMINGO
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
06:0
0
07:0
0
08:0
0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
HORA
Q (
LT/S
EG
)
Graficas de los caudales horarios de salida de las lagunas por día.
FIGURA 61. Caudales horarios de salida día lunes
CAUDALES HORARIOS DE SALIDA - DIA LUNES
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
06:0
0
07:0
0
08:0
0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
HORA
Q (
LT/S
EG
)
FIGURA 62. Caudales horarios de salida día martes
CAUDALES HORARIOS DE SALIDA - DIA MARTES
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
06:0
0
07:0
0
08:0
0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
HORA
Q (
LT/S
EG
)
FIGURA 63. Caudales horarios de salida día miércoles
CAUDALES HORARIOS DE SALIDA - DIA MIERCOLES
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
06:0
0
07:0
0
08:0
0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
HORA
Q (
LT/S
EG
)
FIGURA 64. Caudales horarios de salida día jueves
CAUDALES HORARIOS DE SALIDA - DIA JUEVES
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
06:0
0
07:0
0
08:0
0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
HORA
Q (
LT/S
EG
)
FIGURA 65. Caudales horarios de salida día viernes
CAUDALES HORARIOS DE SALIDA - DIA VIERNES
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
06:0
0
07:0
0
08:0
0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
HORA
Q (
LT/S
EG
)
FIGURA 66. Caudales horarios de salida día sábado
CAUDALES HORARIOS DE SALIDA - DIA SABADO
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
06:0
0
07:0
0
08:0
0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
HORA
Q (
LT/S
EG
)
FIGURA 67. Caudales horarios de salida día domingo
CAUDALES HORARIOS DE SALIDA - DIA DOMINGO
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
06:0
0
07:0
0
08:0
0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
HORA
Q (
LT/S
EG
)
Los caudales medio horarios de entrada y salida de las lagunas de
estabilización son los siguientes (según datos tablas VI y VII en el anexo):
TABLA I. Caudales medios horarios de entrada y salida de las lagunas de
estabilización DIA TIPICO
HORA CAUDAL MEDIO HORARIO
ENTRADA (LT/SEG)
CAUDAL MEDIO HORARIO
SALIDA (LT/SEG)
06:00 2.94 1.39 07:00 4.73 2.41 08:00 4.00 2.05 09:00 3.76 1.89 10:00 3.24 1.65 11:00 3.50 1.83 12:00 5.64 2.76 13:00 4.06 2.06 14:00 3.53 1.76 15:00 3.23 1.64 16:00 2.87 1.37 17:00 3.99 2.02 18:00 3.46 1.68
FIGURA 68. Día típico – variación de caudales de entrada
DIA TIPICO - VARIACION DE CAUDALES DE ENTRADA
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
06:0
0
07:0
0
08:0
0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
HORA
Q (
LT/S
EG
)
FIGURA 69. Día típico – variación de caudales de salida
DIA TIPICO - VARIACION DE CAUDALES DE SALIDA
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
06:0
0
07:0
0
08:0
0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
12:0
0
13:0
0
14:0
0
15:0
0
16:0
0
17:0
0
18:0
0
HORA
Q (
LT/S
EG
)
6.1.6 Caudal medio diario
Los caudales medio diarios de entrada y salida de las lagunas de
estabilización son los siguientes (según datos tabla I):
ENTRADA
Q medio diario = (3.51+3.79+3.70+3.68+3.71+3.82+4.14) / 7 = 3.77 lt/seg
SALIDA
Q medio diario = (1.71+1.75+1.94+1.76+1.80+1.98+2.26) / 7 = 1.89 lt/seg
FIGURA 70. Caudales medios diarios de entrada
SEMANA TIPICA - VARIACION DE CAUDALES DE ENTRADA
3.10
3.203.30
3.403.50
3.603.70
3.803.90
4.004.10
4.20
LUN
ES
MA
RT
ES
MIE
RC
OLE
S
JUE
VE
S
VIE
RN
ES
SA
BA
DO
DO
MIN
GO
DIA
Q (
LT/S
EG
)
FIGURA 71. Caudales medios diarios de salida
SEMANA TIPICA - VARIACION DE CAUDALES DE SALIDA
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
LUN
ES
MA
RT
ES
MIE
RC
OLE
S
JUE
VE
S
VIE
RN
ES
SA
BA
DO
DO
MIN
GO
DIA
Q (
LT/S
EG
)
6.1.7 Caudales máximos y mínimos puntuales
Los caudales máximos y mínimos puntuales de aguas resídales de entrada y
salida de las lagunas de estabilización son los siguientes (según datos tablas VI y
VII en el anexo):
ENTRADA
Q máximo de entrada = 6.19 lt/seg (jueves 12:00 p.m.)
Q mínimo de entrada = 2.13 lt/seg (martes 16:00 p.m.)
FIGURA 72. Caudales máximo y mínimo puntual de entrada
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
CA
UD
AL
(LT/
SE
G)
Q maximo Qminimo
CAUDALES MAXIMO Y MINMO PUNTUAL DE ENTRADA
SALIDA
Q máximo de salida = 3.44 lt/seg (jueves 12:00 p.m.)
Q mínimo de salida = 0.81 lt/seg (viernes 6:00 a.m.)
FIGURA 73. Caudales máximo y mínimo puntual de salida
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
CA
UD
AL
(L
T/S
EG
)
Q maximo Qminimo
CAUDALES MAXIMO Y MINMO PUNTUAL DE SALIDA
6.1.8 Factor de hora máxima
El factor de hora máxima nos indica la relación que existe entre el caudal
medio diario y el caudal máximo horario encontrado en el estudio, de acuerdo con
la siguiente formula:
Q.M.H. = Q MEDIO * F.H.M.
F.H.M. = Q.M.H. / Q MEDIO
Donde:
Q.M.H. = Caudal máximo horario
Q MEDIO = Caudal medio
F.H.M. = Factor de hora máxima
El caudal máximo horario es de 5.64 lt/seg (ver tabla I), el cual se presento
a las 12:00 p.m. (ver figura 68 de día típico de entrada); y el caudal medio diario es
de 3.77 lt/seg, con lo cual podemos determinar el factor de hora máximo de la
siguiente forma:
F.H.M. = 5.647 lt/seg / 3.77 lt/seg = 1.50
Observación: el factor de hora máxima con el caudal máximo puntual
encontrado en el estudio de 6.19 lt/seg (jueves a las 12:00 p.m.) es de 1.64
(F.H.M. con el caudal máximo puntual).
6.1.9 Factor de día máximo
El factor de día máximo nos indica la relación que existe entre el caudal
medio diario y el caudal máximo diario de la semana encontrado en el estudio, de
acuerdo con la siguiente formula:
Q.M.D. = Q MEDIO * F.D.M.
F.D.M. = Q.M.D. / Q MEDIO
Donde:
Q.M.D. = Caudal máximo diario
Q MEDIO = Caudal medio
F.D.M. = Factor de día máximo
El caudal máximo diario es de 4.14 lt/seg el cual se presento el día jueves
(ver figura 70 de semana típica de entrada); y el caudal medio diario es de 3.77
lt/seg, con lo cual podemos determinar el factor de hora máximo de la siguiente
forma:
F.D.M. = 4.14 lt/seg / 3.77 lt/seg = 1.10
6.1.10 Factor de retorno
El factor de retorno es el porcentaje de aguas residuales que entra a un
sistema de tratamiento en comparación con el caudal medio de agua potable que
se consume en un sistema dado, en la base militar No.10 de Jutiapa el factor de
retorno es:
Factor de Retorno = Q medio de aguas residuales / Q medio de agua potable
Factor de Retorno = 3.77 lt/seg / 4.31 lt/seg = 0.8747
6.1.11 Período de retención
Los períodos de retención de cada una de las lagunas de estabilización
aparecen en la siguiente tabla:
TABLA II. Períodos de retención de las lagunas de estabilización
LAGUNA PRIMARIA
LAGUNA SECUNDARIA
LAGUNA TERCIARIA
ALTURA INICIAL DE RETENCION
DEL SISTEMA 1.10 M. 1.10 M. 1.10 M.
ALTURA DE LODOS ACTUAL
0.25 M. 0.15 M. 0.14 M.
ALTURA ACTUAL DE RETENCION (ALTURA INICIAL – ALTURA DE LODOS)
0.85 M.
0.95 M.
0.96 M.
VOLUMEN INICIAL DEL SISTEMA
6654.76 M3
6654760 LTS. 3019.70 M3
3019700 LTS. 2990.38 M3
2990380 LTS. VOLUMEN ACTUAL DEL SISTEMA
5032.85 M3
5032850 LTS. 2560.77 M3
2560770 LTS. 2565.49 M3
2565490 LTS.
CAUDAL DE ENTRADA
3.77 LT/SEG 3.58 LT/SEG 3.40 LT/SEG
PERIODO DE RETENCION AL INICIO DE OPERACIONES DEL SISTEMA
37.72 DIAS 18.02 DIAS
18.79 DIAS
PERIODO DE RETENCION ACTUAL DEL SISTEMA
28.53 DIAS
15.28 DIAS
16.12 DIAS
Para el período de retención de cada una de las lagunas de estabilización se
tomó 13 horas de consumo (46800 seg/dia). Estos períodos de retención varían
según la cantidad de lodos que se han acumulado con el tiempo en cada una de
las lagunas.
6.1.12 Análisis de resultados
Los resultados obtenidos en la estimación de los caudales de diseño y sus
variaciones de la entrada y salida de las lagunas de estabilización de la base
militar No.10 de Jutiapa son:
TABLA III. Tabla comparativa de resultados
DATOS ESTADISTICOS
Entrada Salida Media aritmética 3.77 lt/seg 1.89 lt/seg
Mediana 3.84 lt/seg 1.90 lt/seg Moda 3.84 lt/seg 1.90 lt/seg Intervalo de relación 4.06 lt/seg 2.26 lt/seg Varianza 0.70 1.91 Desviación típica 0.84 1.38
CAUDALES Y SUS VARIACIONES Entrada Salida
Caudal medio diario (Q.Med) 3.77 lt/seg 1.89 lt/seg Caudal máximo Puntual
6.16 lt/seg (jueves 12:00 p.m.)
3.44 lt/seg (jueves 12:00 p.m.)
Caudal mínimo Puntual
2.13 lt/seg (martes 16:00 p.m.)
0.81 lt/seg (viernes 6:00 a.m.)
Caudal máximo horario (Q.M.H.)
5.64 lt/seg (hora 12:00 p.m. ver grafica No.1 día típico)
Caudal máximo diario (Q.M.D.)
4.14 lt/seg (día jueves ver grafica No.17 semana típica)
Factor de hora máxima (F.H.M.)
F.H.M. = Q.M.H. / Q Medio = 1.50
Factor de día máximo (F.D.M.)
F.D.M. = Q.M.D. / Q Medio = 1.10
Continuación Factor de retorno
0.8747 = 87.47%
PERIODO DE RETENCION
LAGUNA PRIMARIA
LAGUNA SECUNDARIA
LAGUNA
TERCIARIA
PERIODO DE RETENCION AL INICIO DE OPERACIONES DEL SISTEMA
37.72 DIAS 18.02 DIAS
18.79 DIAS
PERIODO DE RETENCION ACTUAL DEL SISTEMA
28.53 DIAS 15.28 DIAS
16.12 DIAS
La varianza de los caudales de entrada (0.70) y de los caudales de salida
(1.91), nos indica el porcentaje de dispersión en relación con la media aritmética
de los caudales encontrados en el estudio (entrada 70% y salida 191% de
dispersión), es decir, que entre menos porcentaje tengamos los datos de los
caudales se distribuyen mas cerca de la media encontrada.
Un aspecto muy importante es la variación que existe entre los caudales
medio de entrada y salida (50.13% con respecto al caudal de entrada); esto se
debe al riego que se realiza en los sembradíos de la base militar, ya que el agua
que se utiliza proviene de las lagunas de estabilización (laguna terciaria), con la
ayuda de una bomba, la cual tiene una capacidad máxima de 24 gal/min (1.51
lt/seg), la cual se estima que extrae alrededor de 64 m3 de agua al día.
El caudal máximo puntual de entrada fue de 6.16 lt/seg (jueves 12:00 p.m.);
este incremento con respecto al caudal medio se debe a que a esta hora se
realiza la actividad de baño general de tropas y lavado de ropa (ver tabla V en
anexos).
El caudal mínimo puntual de entrada fue de 2.13 lt/seg (martes 16:00 p.m.) y
el de salida fue de 0.81 lt/seg (vienes 6:00 a.m.); esta disminución del caudal con
respecto al caudal medio se debe a que a estas horas se realizan las actividades
de descanso de tropas (16:00 a 16:30 p.m.) y deporte (5:30 a 6:30 a.m.),
actividades que no involucran consumo de agua.
El caudal máximo horario (Q.M.H.) fue de 5.64 lt/seg, este se determinó por
medio de la grafica de día típico (ver figura 68), el cual se presento a las 12:00
p.m. en donde se realiza la actividad de baño general de tropas y lavado de ropa,
la cual se realiza de 11:30 a.m. a 12:00 p.m. (ver tabla V en el anexo). Y El caudal
máximo diario (Q.M.D.) fue de 4.14 lt/seg, este se determino por medio de la
grafica de semana típica (ver figura 70), caudal que se presento el día jueves (día
en que llegan los reservistas de la base militar, ver tabla V en el anexo).
Se puede apreciar en las graficas de caudales horarios por día de entrada y
salida, tiene similitud con las graficas de día típico (ver figuras 68 y 69) de entrada
y salida respectivamente, teniendo las horas pico de mayor consumo a las 7:00
a.m., 12:00 p.m. y 17:00 p.m., en donde se realizan las actividades de baño de
tropas y listado de unidades, baño general de tropas y lavado de ropa, y baño de
tropas; y las horas pico de menor consumo a las 6:00 a.m., 10:00 a.m. y 16:00
p.m., teniendo las actividades de deportes, enseñanza y trabajo militar, y
descanso de tropas (ver tabla V en el anexos).
Se puede aprecia una disminución en el período de retención al inicio de
operaciones del sistema para las lagunas de estabilización con respecto al periodo
de retención actual del sistema, esta disminución en el tiempo se debe a que los
periodos de retenc ión varían según la altura de lodos que se han acumulado con
el tiempo en cada una de las lagunas.
CONCLUSIONES
1. El sistema de abastecimiento de agua potable de la base militar No.10 de
Jutiapa, consiste en 2 pozos que son la fuente de abastecimiento, el agua
es transportada en tuberías de Hg de 3” de diámetro hacia 3 tanques de
almacenamiento con un volumen de 103.50 metros cúbicos cada uno, por
medio de una bomba sumergible; siendo distribuida el agua por gravedad
de los tanques a la red de distribución, mediante tuberías de P.V.C. de 3”
de diámetro, con ayuda de válvulas y accesorios de P.V.C.
2. El consumo diario de agua en la base militar es de 201820 litros para una
población de 1200 habitantes, teniendo 13 horas de consumo diario, dando
como resultado una dotación de 168.09 lt/hab/dia, la cantidad de agua
asignada a cada elemento de la base es para actividades de alimentación,
aseo personal, aseo de unidades y limpieza general de las instalaciones.
3. No existe mantenimiento del sistema de tratamiento de aguas residuales de
la base militar No.10 de Jutiapa (obras de pretratamiento, líneas de
conducción, estructuras de entrada, interconexión y salida de las lagunas,
protección de taludes y lagunas de estabilización primaria, secundaria y
terciaria).
4. El funcionamiento actual de las 8 fosas sépticas que cuenta el sistemas de
tratamiento de aguas residuales, no se pudo comprobar, ya que las mismas
están enterradas a 0.50 centímetros de la superficie.
5. Existen tramos con hoyos en la línea de conducción hacia las lagunas de
estabilización (15 metros lineales aproximadamente), así como, la
existencia de 3 pozos de visita, 1 caja reguladora de caudal y 1 cajas de
cambio de dirección de tubería sin tapaderas.
6. Las estructuras de entrada, interconexión entre lagunas primaria y
secundaria, interconexión entre lagunas secundaria y terciaria, y salida de
las lagunas de estabilización, están cumpliendo su función básica de
encausar el efluente de aguas residuales que viene de la línea de
conducción, pero las estructuras de entrada a la laguna primaria y de salida
de la laguna terciaria no está cumpliendo con su función de medición del
caudal de aguas residuales, ya que carece de un medidor de caudal, que
en este caso es un vertedero triangular el cual no existe, ya que
actualmente solo existen rasgos de los angulares que sostenían al
vertedero, los cuales se han deteriorado con el tiempo.
7. Existe deterioro en la superficie y en los bordes inferiores de los taludes de
protección de piedra bola y cemento, que están en contacto con el agua
residual de cada una de las lagunas de estabilización, debido a la erosión y
socavación que produce el movimiento de las aguas residuales.
8. Existencia de grietas en la tubería de la línea de conducción hacia el cuerpo
receptor, dejando salir el afluente hacia la superficie, originando charcos,
las cuales provocan condiciones insalubres al medio circundante.
9. Existe un 50.13% de variación entre el caudal medio de salida (1.89 lt/seg)
con respecto al caudal medio de entrada (3.77 lt/seg), esta variación es
debida al bombeo que se hace para el riego de los sembradíos, ya que el
agua que se utiliza provienen de las lagunas de estabilización
(específicamente de la laguna terciaria).
10. El caudal máximo horario (Q.M.H) es de 5.64 lt/seg, el cual se presento a
las 12:00 p.m. en donde se realiza la actividad de baño general de tropas y
lavado de ropa; mientras que el caudal máximo diario (Q.M.D.) es de 4.14
lt/seg, el cual se presento el día jueves. Las horas pico de mayor consumo
son a las 7:00 a.m., 12:00 p.m. y 17:00 p.m., en donde se realizan las
actividades de baño de tropas en la mañana y, baño general de tropas y
lavado de ropa al medio día, y baño de tropas en la tarde; y las horas pico
de menor consumo a las 6:00 a.m., 10:00 a.m. y 16:00 p.m., teniendo las
actividades de deportes, enseñanza y trabajo militar, y descanso de tropas.
11. El factor de retorno encontrado en la base militar No.10 de Jutiapa fue de
0.8747, el cual nos indica que el 87.47% del agua que se consume en la
base llega a las lagunas de estabilización en forma de aguas residuales
(176531.95 litros de aguas residuales diariamente).
12. Debido a la acumulación de lodos por el tiempo, se tiene una disminución
en el periodo de retención de cada una de las lagunas de estabilización,
afectando el tiempo en que permanece el agua residual en las mismas para
el proceso de estabilización natural (oxidación y sedimentación de las
aguas negras).
RECOMENDACIONES
1. Implementar un sistema de cloración de agua potable por medio de un
clorador de gas, que con la ayuda de una bomba booster o centrífuga y un
eyector, suministrará el cloro necesario para purificar el agua en los
tanques de almacenamiento.
2. Se deben de realizar exámenes físico, químico y bacteriológico al sistema
de abastecimiento de agua potable cada 6 meses, verificando todos los
componentes del sistema (pozos de abastecimiento, línea de conducción,
tanques de almacenamiento y red de distribución)
3. Implementar un sistema de operación y mantenimiento del sistema de
tratamiento de aguas residuales de la base militar No.10 de Jutiapa con la
supervisión de un ingeniero sanitario con ayuda de personal capacitado,
determinando los problemas de funcionamiento, corrección de la obra civil,
parámetros hidráulicos, de calidad de agua y eficiencias del sistema.
4. Establecer un programa de operación y mantenimiento a las fosas sépticas,
el cual consiste en un programa de inspección periódica cada 6 meses,
verificando los materiales de construcción, compartimiento de acceso y
pantallas difusoras de la entrada y salida de cada una de las fosas sépticas,
así como, la extracción de lodos de las mismas cada año.
5. Establecer un programa de mantenimiento de la línea de conducción hacia
las lagunas de estabilización, verificando y reparando hoyos, fracturas,
grietas, pozos y cajas sin tapaderas, cada 6 meses, con el fin de evitar
taponamientos en la línea de conducción y accidentes a los elementos de la
base que patrullan el área.
6. Implementación de una rejilla y un vertedero en la estructuras de entrada a
la laguna primaria e implementación de un vertedero en la estructura de
salida de la laguna terciaria; así como, el establecimiento de un programa
de operación y mantenimiento con verificaciones periódicas cada mes, para
identificar fallas en las paredes laterales, grietas, remoción de natas y
basura en las estructuras.
7. Establecer un programa de mantenimiento para la protección de los taludes
de las lagunas de estabilización, verificando y reparando revestimientos,
grietas, desniveles y limpieza general de los mismos cada mes.
8. Reparar la tubería rota o agrietada, que esta dejando fluir el agua residual
hacia la superficie, formando charcos y cambiarla por una tubería de
concreto de 16” nueva, en lo que corresponde a la línea de conducción
hacia el cuerpo receptor.
9. Se deben de realizar exámenes bacteriológicos de laboratorio en cada una
de las lagunas cada 6 meses, para evaluar la eficiencia y la calidad del
agua que se esta tratando en las lagunas de estabilización, y así determinar
si es adecuada para utilizarla en las actividades de riego de los sembradíos;
así como, se estudie la forma técnica y sanitaria para la aplicación del riego
en los sembradíos.
10. Implementar un sistema de control en las lagunas de estabilización de los
caudales que entran y salen de las mismas, con ayuda de medidores de
caudal, los cuales fueron diseñados y propuestos en el capítulo 4 de este
trabajo, determinando en forma periódica los caudales medios de entrada y
salida, los caudales máximos horarios y diarios, factores de hora máxima,
día máximo y de retorno, así como , los periodos de retención de cada una
de las lagunas (primaria, secundaria y terciaria).
11. Se debe de realizar una limpieza general a cada una de las lagunas de
estabilización (primaria, secundaria y terciaria), la cual consiste en remoción
de los lodos existentes en la misma; para ello es necesario desviar el
caudal de entrada a las lagunas por medio de sistema de tubería
complementario al actual, por medio de tubería de concreto de 16”
(aproximadamente 355 metros lineales), con la ayuda de 6 compuertas y 7
cajas de unión, las cuales nos ayudarán a dirigir el caudal a cada una de las
lagunas en forma independiente, permitiendo realizar la limpieza de lodos
en cada laguna sin que el sistema deje de funcionar por completo.
12. Verificar el nivel de lodos cada 2 años de cada una de las lagunas de
estabilización (primaria, secundaria y terciaria), por medio de una vara
pintada de blanco para evidenciar la altura de los lodos, así como, la
extracción de los lodos de cada una de las lagunas cada 6 años.
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APÉNDICE
