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Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 201 PYPSA
4.2.3 Saneamiento
La ciudad de Nuevo Progreso, Tamaulipas, est ubicada en el Distrito de Riego No.R2 y su aprovechamiento agrcola es el siguiente:
APROVECHAMIENTO AGRICOLA EN LA REGION
CULTIVO
MODALIDAD YREGIN
MA
Z
SO
RG
O
TR
IGO
FRIJO
L
SO
YA
C
RTA
MO
ALG
OD
N
AR
RO
Z
HO
RTA
LIZ
AS
P.
SEM
ILLA
S
FRU
TA
S
CA
A
PA
STO
S
Riego R2 X X X X X
Temporal X X X
El uso primordial de las aguas tratadas de la planta de tratamiento de la ciudad deNuevo Progreso, ser el agrcola y en poca de lluvias se descargar al dren RoBravo que conduce las aguas residuales de la ciudad de Ro Bravo.
Las condiciones particulares de descarga se muestran en los Cuadros Nos. 68 y 69,las cuales fueron obtenidas del Diario Oficial con fecha lunes 6 de enero de 1997, elcual nos marca tambin que para determinar la contaminacin por patgenos, setomarn como indicador a los coliformes fecales.
El lmite mximo permisible para las descargas de aguas residuales vertidas a aguasy bienes nacionales, as como las descargas vertidas a suelos (uso en riego agrcola)es de 1000 x 2000 como nmero ms probable (NMP) de coliformes fecales por cada100 ml para el promedio mensual y diario, respectivamente.
Las aguas residuales de la ciudad de Nuevo Progreso, son aguas 100% tpicasmunicipales, en donde los principales parmetros a reducir son: DBO5 y coliformestotales y fecales.
Para llegar a los valores establecidos por las condiciones particulares de descarga, eltratamiento ms viable es el de las lagunas en sus diferentes modalidades y por seruno de los tratamientos que dan buenas eficiencias y bajos costos de operacin ymantenimiento.
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 202 PYPSA
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 203 PYPSA
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 204 PYPSA
Considerando que la ciudad de Nuevo Progreso cuenta con un sistema detratamiento a base de lagunas, el cual no opera eficientemente, se har un rediseode stas y una propuesta para ubicarlas en otro sitio, ya que actualmente la manchaurbana est muy cerca de la planta de tratamiento.
En este estudio se presentan dos alternativas de tratamiento y dos alternativas deubicacin de la planta, generando cuatro alternativas viables:
Alternativa No. 1
Lagunas anaerobias. Lagunas facultativas. Lagunas de pulimiento. Sitio nuevo, localizado a unos 3 km de la ciudad hacia el sur, a un lado por donde
pasa el canal El Retamal y el dren Ro Bravo. Un solo crcamo de bombeo.
Alternativa No. 1-A
Lagunas facultativas. Sitio nuevo. Un solo crcamo de bombeo.
Alternativa No. 2
Lagunas anaerobias. Lagunas facultativas. Lagunas de pulimiento. Sitio actual. Dos crcamos de bombeo.
Alternativa No. 2-A
Lagunas facultativas. Sitio actual. Dos crcamos de bombeo.
En el sitio actual de la planta de tratamiento y por condiciones topogrficas de laciudad, para captar todas las aguas residuales y enviarlas a la planta de tratamientose requieren dos crcamos de bombeo.
En cambio para el sitio nuevo de la planta de tratamiento, haciendo modificacionesen la pendiente de algunos tramos del drenaje, se pueden concentrar todas lasaguas residuales en un solo crcamo y enviar las aguas a la planta nueva.
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 205 PYPSA
La planta de tratamiento est concebida en mdulos para satisfacer las necesidadesde demanda de tratamiento de la poblacin de acuerdo a su crecimiento, como sepuede apreciar en la Figura No. 12, la cual indica construir inicialmente dos mdulosde 10 lps cada uno, dando una capacidad instalada de tratamiento de 20 lps, loscuales llegarn a su saturacin hasta el ao 2003, beneficiando a una poblacin de9,655 habitantes, posteriormente se programa la construccin del tercer mdulo apartir del ao 2003, de igual capacidad (10 lps) para tener una capacidad instaladade tratamiento de 30 lps, los cuales llegarn a su saturacin en el ao 2017 que es eltiempo fijado para el horizonte del proyecto.
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 206 PYPSA
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 207 PYPSA
El prediseo de las alternativas es el siguiente:
Datos para el Diseo de las Lagunas de Estabilizacin en la ciudad de NuevoProgreso, Municipio de Ro Bravo, Tamaulipas
Dotacin200 l/hab/da
Aportacin80%, 160 l/hab/da
Poblacin Ao Habitantes1998 8,3061999 8,5602000 8,8222001 9,0922002 9,3622003 9,6552004 9,9502005 10,1582006 10,4672007 10,7882008 11,1172009 11,3842010 11,7122011 12,0682012 12,4382013 12,8172014 13,2062015 13,5032016 13,9132017 14,329
Parmetros de DiseoDBO5 tot. 250 mg/lDQO tot. 431 mg/lSlidos tot. 1,342 mg/lSlidos dis. tot. 1,194 mg/lSlidos susp. tot. 147 mg/lSlidos susp. vol. 122 mg/lColiformes tot. 3.28E6 NMP/100 mlTemp. amb. 23C
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 208 PYPSA
GastosActual 19988,306 hab x 160 l/hab/da = 1328,960 l/da1328,960 l/da 86,400 s/da = 15.38 lps
Ao 20039,655 hab x 160 l/hab/da = 1544,800 l/da1544,800 l/da 86,400 s/da = 17.88 lps
Ao 200811,117 hab x 160 l/hab/da = 1778,720 l/da1778,720 l/da 86,400 s/da = 20.59 lps
Ao 201312,817 hab x 160 l/hab/da = 2050,720 l/da2050,720 l/da 86,400 s/da = 23.73 lps
Ao 201714,329 hab x 160 l/hab/da = 2292,640 l/da2292,640 l/da 86,400 s/da = 26.53 lps
CUADRO NO. 70
RESUMEN DE APORTACIONES DE AGUAS RESIDUALES A LA PLANTA
AO HABITANTES GASTO (LPS) MAS COMERCIO (LPS)1998 8,306 15.38 17.812003 9,655 17.88 20.582008 11,117 20.59 23.572013 12,817 23.73 27.032017 14,329 26.53 30.10
Modulacin
La planta se disear para trabajar en forma modular. Se construirn 3 mdulos de10 lps cada uno para cubrir las necesidades de la poblacin al horizonte de proyectoque es al ao 2017, al cual corresponde una poblacin de 14,329 habitantes y ungasto de 30.10 lps.
La primera etapa iniciar a partir de 1998, y concluir hasta el ao 2003,comprender la construccin de 2 mdulos de 10 lps cada uno, dando una capacidadinstalada de tratamiento de 20 lps que cubrir satisfactoriamente las necesidades dela poblacin hasta el ao 2003 con 20.58 lps.
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 209 PYPSA
La segunda etapa inicia a partir del ao 2003 con la construccin de un tercermdulo de 10 lps, dando ahora una capacidad instalada de tratamiento de 30 lps,que cubrir las necesidades de la poblacin hasta el ao 2017 con 30.10 lps que esel horizonte de proyecto.
Clculo del pretratamiento
Unidad de cribado
Datos de diseo
El cribado de gruesos tiene como objetivo principal remover o reducir el contenido delos slidos y basuras que puedan interferir en el buen funcionamiento de los equiposde la planta en el crcamo de bombeo, principalmente en bombas y vlvulas.
La rejilla de cribado ser del tipo cribado de barras, por su construccin sencilla yde fcil limpieza. La limpieza ser manual tomando en cuenta la recomendacinhecha por la CNA en base a su experiencia en la operacin de este tipo de plantas.
La criba de barras consiste en barras de acero formando un ngulo de 30 conrespecto a la vertical, las cuales estarn espaciadas a intervalos iguales e irnsoldadas a un marco del mismo material. Esta criba de barras ser colocada en laseccin transversal del canal de cribado, para retener los slidos y basuras flotantespresentes en el agua residual que sirve de alimentacin a la planta.
Ecuacin bsica para el diseo del cribado
donde:
W = ancho del canal (m)B = espesor de las barras de la rejilla (mm)S = espacio entre barras (mm)F = flujo mximo o de diseo (m3/s)K = constante numrica (ad)V = velocidad mxima a travs de las rejillas (m/s)D = tirante de agua a flujo de diseo (m)
Recomendaciones tomadas del boletn tcnico ST-112 del Ames Crosta Babcock ydel Manual de la WPCF (Water Pollution Control Federation).
+=
VDFK
SSB
W
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 210 PYPSA
La velocidad en el canal no deber exceder de 0.9 a 1.0 m/s, la cual debeestar comprendida entre 0.3 y 0.6 m/s, para evitar que haya asentamientosde arenas en el fondo del canal.
Espesor tpico de las barras: 12 a 13 mm Espacio entre barras hasta 100 mm para cribado grueso Velocidad mxima a travs de las barras: 0.45 a 0.55 m/s
Valores para el diseo
F = 1 Etapa 60 lps y 2 etapa 30 lps ms, total 90 lpsF = 30 lpsV = 0.45 m/sB = 12 mmS = 25 mm (Cuadro No. I-2)D = 0.05 m (propuesto)K = 1 (adimensional)
Crcamo Las Flores (un solo crcamo)
1 etapa ao 2003Qmed = 20 lpsQmx. inst. = 60 lpsQmx. ext. = 80 lps
2 etapa ao 2017Qmed = 30 lpsQmx. inst. = 84 lpsQmx. ext. = 112 lps
Como el pretratamiento tiene que manejar normalmente el gasto mximoinstantneo, tanto para la 1 etapa como para la 2 etapa y adems se disear demanera modular, se tomarn en primer lugar los 60 lps de gasto mximo instantneopara el diseo, posteriormente se revisar su comportamiento para el gasto mximoextraordinario.
60 lps 2 mdulos = 30 lps/mdulo
Para la 2 etapa se incrementa un 3 mdulo de la misma capacidad para llegar auna capacidad instalada de 30 lps x 3 = 90 lps.
90 lps de capacidad contra 112 lps que se esperan como gasto mximoextraordinario para la 2 etapa, no cubren lo requerido, ya que falta considerar los 22lps de diferencia, por lo que cada canal de pretratamiento se cargara en sucapacidad original con 7.33 lps de ms, esto cuando se presente el gasto mximo
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 211 PYPSA
extraordinario, representando un 23.33% ms de su capacidad en ocasioneseventuales, por lo que se acepta el gasto de diseo de 30 lps.
Por tanto, considerando la ecuacin planteada originalmente:
Y sustituyendo valores:
W = 1.973 m, el valor es alto manejaremos
D = 0.2 m
W = (1.48) (0.333) = 0.493 m, el valor es aceptable, pero lo redondearemos a
W = 0.50 m
Para el clculo de la prdida de carga a travs de las barras considerando barraslimpias e inclinadas, se utilizar la ecuacin de Kirschmer.
donde:
hL = prdida de carga (mm)b = factor de forma de la barra (Cuadro No. I-1)W = ancho del canal corriente arriba de la barra (m)b = espacio mnimo entre barras (mm)
+=
VD
FK
S
SBW
+=
)05.0()/45.0()1()/030.0(
122512 3
msmsm
mmmmmm
W
)33.1()48.1(/0225.0
/030.02537
2
3
msm
smmmmm
W =
=
=
=
sm
smmsm
smW
/09.0
/030.048.1
)2.0()/45.0(/030.0
48.12
33
qb SenhvbW
hL
=
34
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 212 PYPSA
hv = carga de velocidad corriente arriba de la barra (m)q = ngulo de la barra de cribado con respecto a la horizontal del canal
(grados)
hL = (20)1.333 (1.83) (0.2 m) (0.5) = 9.93 mm 10 mm
El clculo del nmero de barras en la criba se efectuar con la siguiente expresin:
donde:
NB = nmero de barrasW = ancho del canal (m)S = espacio entre barras de la rejilla (mm)B = espesor de las barras de la rejilla (mm)
Sustituyendo valores tenemos:
Revisin de la velocidad en el canal aplicando la siguiente expresin:
donde:
V2 = velocidad del canal (m/s)F = flujo mximo de diseo (m3/s)W = ancho del canal (m)D = tirante de agua a flujo mximo de diseo (m)
)30()2.0()83.1(025.0
5.0 34
Senmm
mhL
=
SBSW
NB++
=
piezasm
m
mm
mmNB 1419.14
037.0
525.0
025.0012.0
025.05.0==
++
=
WD
FV =2
smm
smmm
smV /30.0
10.0
/030.0)20.0()50.0(
/030.02
33
2 ===
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 213 PYPSA
donde:
V1 = velocidad a travs de las barras de la rejilla (m/s)NB = nmero de barras (pza)S = espacio entre barras de la rejilla (mm)D = tirante de agua a flujo mximo de diseo (m)F = flujo mximo de diseo (m3/s)
Verificando la prdida de carga a travs de la rejilla, considerando barras limpias y deacuerdo a la siguiente expresin:
donde:
h = prdida de carga (mm)V1 = velocidad a travs de las barras de la rejilla (m/s)V2 = velocidad en el canal de cribado (m/s)g = aceleracin debida a la gravedad (m/s2)
[ ]2
22
/81.9
)/30.0()/46.0(750
sm
smsmh
-=
2
22
2
2222
/81.9
)/12.0()750(
/81.9
)/09.0/21.0(750
sm
sm
sm
smsmh =
-=
mmmmsm
smh 917.9
/81.9
/902
22
==
DSNBF
V-
=)1(1
smm
sm
mm
smV /46.0
065.0
/030.0
)2.0()025.0()114(
/030.02
33
1 ==-=
[ ]g
VVh
22
21 )()(750 -=
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 214 PYPSA
Unidad de desarenacin
Datos de diseo
El desarenador se debe localizar antes de cualquier equipo mecnico y tiene porobjeto extraer del agua residual las gravas, arenas y partculas ms menos finascon el fin de evitar que se produzcan depsitos de sedimentos en los canales yconducciones y con esto proteger las bombas y otros equipos de la planta contra laabrasin.
El desarenado se refiere normalmente a las partculas superiores a 200 micras, unagranulometra inferior corresponde a los procesos de decantacin o predecantacin.
La cantidad de arena colectada por las cmaras de desarenacin vara de un lugar aotro y es funcin principalmente de la topografa, la cubierta superficial, tamao delcolector y la intensidad de lluvias sobre el rea de drenado.
Criterios de diseo
En el diseo de un canal desarenador se debe cumplir con los siguientes requisitos:
Se disear para el gasto mximo (Qmx) La velocidad en el canal debe estar en el rango de 0.2 a 0.4 m/s Para controlar la velocidad en el canal es conveniente colocar un dispositivo de
regulacin de flujo al final del canal, como un vertedor tipo Sutro, Doble Sutro oParshall.
Ecuaciones bsicas para el diseo de la unidad de desarenacin
Area superficial para el 100% de remocin
donde:
As = rea superficial (m2)Qmx = gasto mximo instantneo (m3/s)Vs = velocidad de sedimentacin para el 100% de remocin; se obtiene de la
Figura I-1 I-2 anexas, para lo cual hay que conocer D, S y la temperatura deoperacin, en donde:
23
73.1/0173.0/03.0mx
msmsm
VsQ
As ===
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 215 PYPSA
D = dimetro de la partcula a separar (mm)D = 0.2 mmS = densidad relativa de la partcula (ad)S = 2.65 (ad)T = temperatura media de operacin (C)T = 23.2C
Propiedades del agua tomadas del Cuadro No. I-3 anexo.
n @ 23.2C = (0.9408) (10-2 cm2/s)
r @ 23.2C = 0.9976 g/cm3
Clculo de la velocidad de sedimentacin
Vs @ 10C = 3 cm/s
Vs = (3 cm/s) (0.718) = 2.15 cm/s = 0.0215 m/s
Verificando si aplica la ley de Stokes
La ley de Stokes aplica para Re < 0.5 ( 0.5, no aplica la ley de Stokes, por lo que hay que hacer uso de laFigura No. 14, ya que la Figura No. 13 slo se utiliza cuando aplica dicha ley.
Para hacer uso de la Figura No. 14, se requiere primero estimar el trmino dedimetro con la siguiente expresin:
=
-
-
)/10()31.1(
)/10()9408.0(3
22
22
scm
scmscmVs
)/10()9408.0(
)02.0()/1.2()10(10Re
22 scm
cmscmDVs-
=
=u
71.45)/10()9408.0(
/43.0Re
22
2
==- scm
scm
dsg
TerdimetrodelTrmino3
1
2
)1().(
-=
uf
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 216 PYPSA
donde:
g = aceleracin debida a la gravedad (m/s2)s = densidad relativa de la partcula (ad)n = viscosidad cinemtica (cm2/s)d = dimetro de la partcula a separar (mm)
Ter.f = (263.47 1/cm2) (0.02 cm) = 5.27
De la Figura No. I-2, con 5.27 => 0.7
donde:
Vs = 0.7 (15.23 cm/s)0.333 = 0.7 (2.48 cm/s)
Vs = 1.73 cm/s
En clculo anterior la Vs = 2.15 cm/s, hay una diferencia de 0.41 cm/s, es aceptable.
Velocidad de arrastre
donde:
[ ]cm
scm
scmTer 02.0
)/10()9408.0(
)165.2()/981(.
31
222
2
-=
-f
cmscm
scmTer 02.0
)/10()85.8(
/65.1618.
3333.0
245
2
=
-f
[ ]7.0
)1( 31
=- vsg
Vs
[ ] 31222 )/10()9408.0()165.2()/981(7.0 scmscmVs --=
[ ] 31)1(7.0 vsgVs -=
21
18
-=
fs
DgVa b
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 217 PYPSA
Va = velocidad de arrastre (m/s)b = parmetro (ad)g = aceleracin debida a la gravedad (m/s2)D = dimetro de la partcula a separar (mm)s = densidad relativa de la partcula (ad)f = coeficiente de rugosidad de Darcy para el cemento (ad)
Va = [(8) (0.04) (981 cm/s2) (0.02 cm) (55)]0.5
Va = (345.31 cm2/s2)0.5 = 18.58 cm/s
Area transversal (At)
donde:
At = rea transversal (m2)Qmx = gasto mximo de diseo (m3/s)Va = velocidad de arrastre (m/s)
Tirante de agua (H)
donde:
H = tirante de agua (m)At = rea transversal (m2)W = ancho del canal (m)
21
2
03.0165.2
)02.0()/981()04.0()8(
-= cmscmVa
VaQ
Atmx
=
23
16.0/1858.0/030.0
msmsm
At ==
WAt
H =
mmm
H 32.050.016.0 2
==
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 218 PYPSA
Largo del canal (Lc)
donde:
Lc = largo del canal (m)As = rea superficial (m2)W = ancho del canal (m)
Tiempo de retencin (Tr)
donde:
Tr = tiempo de retencin (seg)W = ancho del canal (m)Lc = largo del canal (m)H = tirante de agua (m)Qmx = gasto mximo de diseo (m3/seg)
Velocidad en el canal
donde:
Vc = velocidad en el canal (m/s)Qmx = gasto mximo de diseo (m3/seg)H = tirante del agua (m)W = ancho del canal (m)
WAs
Lc =
mmm
mLc 50.34.3
50.073.1 2
==
mxQ
HLcWTr
=
segsm
m
sm
mmmTr 67.18
/03.0
56.0
/030.0
)32.0()50.3()50.0(3
3
3===
HWQ
Vcmx
=
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 219 PYPSA
Vc = 0.1875 m/s 18.75 cm/s
Esta velocidad se encuentra cerca del rango marcado que es de 20.0 cm/s, ladiferencia es 1.25 cm/s, por lo que se acepta
Volumen de tolva
Volumen de arenas producido promedio
Vap = 300 l/da
Este valor es promedio para zonas tpicas municipales
Volumen de tolva = 0.3 m3
donde:
h = altura de la tolva (m)V = volumen de arenas (m3)As = rea superficial (m2)
Caractersticas geomtricas y gastos a travs de un vertedor proporcional DobleSutro
h
y
b
x
a
smm
smmm
smVc /1875.0
16.0
/030.0)50.0()32.0(
/030.02
33
===
AsV
h=
mmm
mh 20.017.0
75.1
30.02
3
==
CL
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 220 PYPSA
a = 3 cmb = 20 cm
y (cm) x (cm) h (cm) Q (lps)1 15.9 1 52 12.5 2 64 8.2 4 96 5.9 6 128 4.6 8 1510 3.7 10 1815 2.5 15 2616 2.38 16 27.517 2.26 17 2918 2.14 18 30.519 2.02 19 3220 1.9 20 3425 1.5 25 4130 1.3 30 4940 1.0 40 64
Prediseo Crcamo de bombeo Las Flores
Capacidad mnima:5 minutos de almacenamiento a caudal mximo instantneo15 minutos de operacin continua de la bomba
Capacidad mxima:Sin exceder de 20 minutos a caudal promedio
Gastos:1 etapa ao 2003Qmed = 20 lpsQmax inst = 60 lps
Comparacin de gasto mximo
donde P = poblacin en miles de habitantes
+
+=P
QmedQ4
141mx
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 221 PYPSA
Qmx = 20 lps x 2.97 = 59.40 lps
Capacidad mnima:(5 min) (60 seg/min) (0.060 m3/s) = 18.0 m3
(15 min) (60 seg/min) (0.020 m3/s) = 18.0 m3
Capacidad mxima:(20 min) (60 seg/min) (0.020 m3/s) = 24.0 m3
Gastos2 etapa ao 2017Qmed = 30 lpsQmx inst = 84 lps
Comparacin de gasto mximo
donde P = poblacin en miles de habitantes
Qmx = 30 lps x 2.8 = 84 lps
Capacidad mnima:(5 min) (60 seg/min) (0.084 m3/s) = 25.2 m3
(15 min) (60 seg/min) (0.030 m3/s) = 27.0 m3
Capacidad mxima:(20 min) (60 seg/min) (0.030 m3/s) = 36.0 m3
++=
+
+=11.34
14120
655.94
14120mx lpslpsQ
[ ]97.112011.7
14120mx +=
+= lpslpsQ
+
+=P
QmedQ4
141mx
++=
+
+=78.34
14130
329.144
14130mx lpslpsQ
[ ]18.113078.7
14130mx +=
+= lpslpsQ
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 222 PYPSA
Predimensionamiento crcamo de bombeo Las Flores
V = 27.0 m3
V = A x h
donde:
V = volumen del crcamo (m3)A = rea superficial del crcamo (m2)
h = tirante de agua en el crcamo (m)
donde:
Geometra del crcamo de bombeo
El crcamo de bombeo se har circular con un dimetro de 4.50 m y un reasuperficial de 15.90 m2, el tirante hidrulico ser:
h = 1.698 m 1.70 m
Para la 1 etapa hasta el ao 2003 el crcamo requiere de
V = 27.0 m3
A = 15.9 m2
23
5.130.20.27
mmm
hV
A ===
4
2DA
=
p
pA
D4
=
mm
D 15.419.171416.3
)5.13(4 2===
2
3
9.15
0.27
m
mAV
h ==
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 223 PYPSA
f = 4.5 mh = 1.7 m
Para la 2 etapa hasta el ao 2017, se requiere de un volumen de 36.0 m3, teniendoun rea superficial de 15.9 m2 y un dimetro de 4.5 m, el tirante hidrulico cambia a:
Geometra del crcamo de bombeo para absorber las variaciones de gasto hasta la2 etapa ao 2017
Area superficial = 15.90 m2
Dimetro = 4.50 mTirante til de agua = 2.00 m
Las Figuras No. 15 a 16 muestran el esquema del pretratamiento junto con elcrcamo de bombeo para la 1er Alternativa, 1er crcamo Las Flores.
CUADRO NO. 71
VALORES DE bb EN LA ECUACIN DE KIRSCHMER
TIPO DE BARRA bbRectangular de bordes afilados 2.42Rectangular con cara semi-circular corriente arriba 1.83Circular 1.79Rectangular con cara semi-circular corriente arriba y abajo 1.67
mm
mAV
h 26.29.15
0.362
3
===
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 224 PYPSA
CUADRO NO. 72
TAMAO DE ABERTURAS DE CRIBA DE GRUESOS Y FINOS
TIPO DE CRIBA ABERTURA(MM)
OBSERVACIONES
Cribas de barras antes de bombas dealimentacin de agua residual y cmaras dedesarenado
51 a 153(2 a 6 pulg)
Cribas de barras antes de otros dispositivoso procesos
19 a 51(0.75 a 2 pulg)
Aberturas de25 mm (1 pulg) sonampliamente aceptadas como satisfactorias
Trituradores 6 a 19(0.25 a 0.75pulg)
La abertura es una funcin de la capacidadhidrulica del dispositivo
Cribas fijas (estticas) 1.3 a 6.4(0.09 a 0.25pulg)
Aberturas menores de 2.3 mm han sidoutilizadas para pretratamiento y/otratamiento primario
Cribas de finos mviles 0.02 a 0.3
CUADRO NO. 73
VISCOSIDAD Y DENSIDAD DEL AGUACALCULADAS POR EL INTERNATIONAL CRITICAL TABLES
TEMPERATURAC
DENSIDADrr, gg
(GRAMOS/CM3),TAMBIN S
VISCOSIDADABSOLUTA mm,
CENTIPOISES (1)
VISCOSIDADCINEMTICA nn,CENTISTOKES (2)
TEMPERATURAF
0 0.99987 1.7921 1.7923 32.02 0.99997 1.6740 1.6741 35.64 1.00000 1.5676 1.5676 39.26 0.99997 1.4726 1.4726 42.88 0.99998 1.3872 1.3874 46.410 0.99973 1.3097 1.3101 50.012 0.99952 1.2390 1.2396 53.614 0.99927 1.1748 1.1756 57.216 0.99897 1.1156 1.1168 60.818 0.99862 1.0603 1.0618 64.420 0.99823 1.0087 1.0105 68.022 0.99780 0.9608 0.9629 71.624 0.99733 0.9161 0.9186 75.226 0.99681 0.8746 0.8744 78.828 0.99626 0.8363 0.8394 82.430 0.99568 0.8004 0.8039 86.0
(1) 1 centipoise = 10-2 (gramos masa)/(cm)(seg). Para convertir a (lb fuerza)(seg)/(pie cuadrado), multiplquensecentipoise por 2.088 x 10-5.
(2) 1 centistoke = 10-2 cm2/seg. Para convertir a (pies cuadrados)/(seg)), multiplquense centistoikes por 1.075 x10-5.1 gramo/cm3 = 62.43 lb/pie cu.
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 225 PYPSA
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 226 PYPSA
Clculo de la potencia de la bomba
Datos bsicos
Q = 10 lps = 0.01 m3/sH = 12 m.c.a.n = 1750 rpmg = 9781 N/m3 a 23C (Cuadro No. I-4)pr = 0.9781nb = 0.79
donde:
Q = gasto de diseo de la bomba (m3/s)H = carga total de bombeo (m.c.a.)n = velocidad de rotacin de la bomba (rpm)g = peso especfico del agua bombeada (N/m3)pr = densidad relativa del agua a la temperatura de bombeonb = eficiencia de la bomba a las condiciones de diseo Q, H y n
Tipo de bomba: vertical a flujo mixtoCondiciones de operacin: motor operando a plena cargaCaractersticas fsicas del fluido: aguas residuales sin pocos residuos slidos
Potencia de bombeo (Wb)
Potencia del motor elctrico a n = 1750 rpm en el rango de potencia 7.17 Kw es elmnimo para 5 HP, la eficiencia del motor nm = 0.834
donde:
Wm = potencia del motor (Kw)Wb = potencia de la bomba (Kw)nm = eficiencia del motor
nb
HQWb
=1000g
KwWb 48.1790
72.1173)79.0()1000(
)12()01.0()9781(===
nmWb
Wm=
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 227 PYPSA
Wm (HP) = (1.77 Kw) (1.34) = 2.30 HP
La potencia inmediata superior a la calculada es 5 HP.
Clculo de la 1 Alternativa Lagunas Anaerobias Laguna Facultativa Laguna de pulimiento o maduracin
Datos base para el clculo de la laguna anaerobiaDBO5 tot = 250 mg/lColiformes tot = 3.28 E6 NMP/100 mlTemperatura mes ms fro = 15C
Correlacin de Saidam y Al Salem (1988)
Para lagunas anaerobias secundarias
Le = -138 + 0.35 (T) + 3494 (lv) + 32 f
donde:
Le = DBO5 en el efluente (mg/l)T = temperatura del aire (C)lv = carga volumtrica (g/m3-d)f = tiempo de residencia hidrulica (d)
Vlida para concentraciones de DBO5 tot del influente entre 213 y 440 mg/l;temperaturas del agua entre los 13.8 y los 27.5C; carga volumtrica de 0.029 a0.078 kg/m3-d y tiempos de retencin hidrulica de 4.7 a 8 das.
KwKw
Wm 77.1834.0
48.1==
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 228 PYPSA
CUADRO NO. 74
PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA
Presin vaporT(C)
ggN/m3
rrkg/m3
EEKpaXe6
mmPa s
nnm2/s kPa m.c.a.
0 9805 999.8 1.98 1.78E-3 1.79E-6 0.61 0.065 9807 999.9 2.05 1.53E-3 1.52E-6 0.87 0.0910 9804 999.7 2.10 1.31E-3 1.31E-6 1.23 0.1315 9798 999.1 2.15 1.14E-3 1.14E-6 1.70 0.1720 9789 998.2 2.17 1.00E-3 1.00E-6 2.34 0.2425 9777 997.0 2.22 8.90E-4 8.93E-7 3.17 0.3230 9764 995.7 2.25 7.98E-4 8.00E-7 4.24 0.4340 9730 992.2 2.28 6.53E-4 6.58E-7 7.38 0.7650 9689 988.0 2.29 5.47E-4 5.53E-7 12.33 1.2760 9642 983.2 2.28 4.66E-4 4.74E-7 19.92 2.0770 9589 977.8 2.25 4.04E-4 4.13E-7 31.19 3.2580 9530 971.8 2.20 3.54E-4 3.67E-7 47.34 4.9790 9466 965.3 2.14 3.15E-4 3.26E-7 70.10 7.41100 9399 958.4 2.07 2.82E-4 2.94E-7 101.3 10.78
T = Temperatura (C)g = Peso especfico (N/m3)r = Densidad (kg/m3)E = Mdulo de elasticidad (kPa)m = Viscosidad dinmica (Pa s)n = Viscosidad cinemtica (m2/s)Pv = Presin de vapor (kPa o m.c.a.)
CUADRO NO. 75
POTENCIA NOMINAL DE MOTORES ELCTRICOS 60 Hz, 3ff, C.A.TPICA PARA n = 1750 @ PLENA CARGA
POTENCIA NOMINALNORTEAMERICANA
POTENCIA NOMINAL EUROPEA
HP EFICIENCIA K W EFICIENCIAVOLTAJE
5 83.4 7.17 80.2 220/4407.5 85.2 9.85 80.9 220/44010 86.2 13.4 81.7 220/44015 85.5 21.17 82.1 44020 87.6 26.80 85.8 44025 87.9 30.83 86.5 44030 88.9 37.53 88.0 44040 89.5 45.57 87.0 44050 90.5 69.70 90.0 44060 90.3 79.08 90.4 44075 90.9 101.87 91.6 440100 90.8 147.45 92.7 440200 93.2 278.82 94.3 440300 84.4 - - - - - - 440
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 229 PYPSA
Ecuaciones de diseo
donde:
lv = carga volumtrica (g/m3-d)Li = DBO5 tot en el influente (mg/l)Qmed = gasto medio (lps)Va = volumen de la laguna (m3)
Va = Q x t
donde:
Va = volumen de la laguna (m3)Q = gasto medio (m3/s)t = tiempo de retencin hidrulica (d) (propuesto)
Va = (0.01 m3/s) (5 d) (86400 s/d) = 4320 m3
Carga orgnica
(250 mg/l) (10 lps) = 2500 mg/s 1000,000 mg/kg = (0.0025 kg/s) (86400 s/d) =216 kg/d
las lv recomendadas son de 0.029 a 0.078 kg/m3-d por lo que el clculo es correcto
Eficiencia de remocin para la DBO5 tot = 50%
Le = (Li) (0.50) = (250 mg/s) (0.5) = 125 mg/l
Correlacin de Saidam y Al Salem (1988)
Le = -138 + 0.35 (T) + 3494 (lv) + 32 f
Le = -138 + 0.35 (15) + 3494 (0.05) + 32 (5)
Le = -138 + 5.25 + 174.7 +160 = 201.95 mg/l
VaQmedLi
v
=l
dmkgm
dkgv -== 3
3/05.0
4320
/216l
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 230 PYPSA
Clculo de rea de la laguna
donde:
As = rea superficial de la laguna (m2)V = volumen de la laguna (m3)z = profundidad de la laguna (m)
Dimensionamiento de la laguna
La relacin largo/ancho ser de 2:1 para obtener un flujo lo ms cercano almezclado.
A = a x b donde b = 2a, entonces
A = a x 2a = 2a2 donde
a = 23 mb = 23 m x 2 = 46 m
Geometra de la laguna
a = 23 mb = 46 mz = 4 m
%22.191922.0250
95.201250% ==
-=
zV
As=
Hammm
As 108.010804
4320 23
===
2A
a =
mmm
a 235402
1080 22
===
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 231 PYPSA
Datos complementarios de diseo
Li = 250 mg/lt = 5 dT = 15Clv = 0.05 kg/m3-d% eficiencia = 50Le = 125 mg/l
Datos base para el clculo de la laguna facultativaDBO5 tot = 125 mg/lColiformes tot = 3.28 E6 NMP/100 mlTemperatura mes ms fro = 15C
Clculo de la carga superficial
ls = (250) (1.085)T-20
ls = (250) (1.085)15-20
ls = (250) (1.085)-5
ls = (250) (0.665) = 166.26 kg/Ha-d
(Yez, 1980)
lsmax = (357.4) (1.085)Tagua-20
lsmax = (357.4) (1.085)24-20
lsmax = (357.4) (1.0854)
lsmax = (357.4) (1.386) = 495.36 kg/Ha-d
(McGarry y Pescod, 1970)
lsmax = (400.6) (1.0993)T-20
lsmax = (400.6) (1.0993)15-20
lsmax = (400.6) (1.0993-5)
lsmax = (400.6) (0.623) = 249.53 kg/Ha-d
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 232 PYPSA
Consideraciones
ls = 100 a 400 kg/Ha-d
ls = Hasta 357 kg/Ha-d
Clculo del rea de la laguna
Li = 125 mg/lQmed = 10 lps
Carga orgnica
(125 mg/l) (10 lps) = 1250 mg/s 1000,000 mg/kg = (0.00125 kg/s) (86400 s/d) =108 kg/d
VL = (Qmed) (t)
donde:
VL = volumen de la laguna (m3)Qmed = gasto medio de diseo (lps)t = tiempo de retencin hidrulico (d) (propuesto)
VL = (0.010 m3/s) (20 d) (86400 s/d)
VL = 17280 m3
El valor del ls obtenido es mayor que el propuesto en el rango aceptado.
sQmedLi
Afl
=
Hammm
zV
As 152.1115205.1
17280 23
====
dHakgHa
dkgs -== /5.937
152.1)/108()10(
l
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 233 PYPSA
Clculo del rea superficial
El valor del rea (Af) obtenida es demasiado grande
Clculo del tiempo de retencin
Es mucho tiempo, iniciaremos el clculo con otros datos.
(Li) (Qmed) = 108 kg/dls1 = 166.26 kg/Ha-dls2 = 249.53 kg/Ha-d (McGarry y Pescod, 1970)
Clculo del rea superficial
Af1 = 0.6496 Ha 0.65 Ha
Af2 = 0.4328 Ha 0.433 Ha
Para el diseo tomaremos Af1 = 0.65 Ha
HadHakg
dkg
s
QmedLiAf 50.6
/26.166
)/108()10()()()10(=
-==
l
[ ])()()001.0(2)()()2(
eAfQ
zAff
-=q
[ ] [ ] 3251728195000
)5()65000()001.0()864()2(
)5.1()65000()2(
-=
-=fq
dasdf 1399.1381403
195000==q
HadHakg
dkgs
QmedLiAf 6496.0
/26.166/108
1 =-=
=
l
HadHakg
dkgAf 4328.0
/53.249
/1081 =-
=
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 234 PYPSA
Clculo del tiempo de retencin
Verificacin del tiempo de residencia hidrulica
Para obtener un flujo pistn, daremos una relacin largo:ancho de 10
Geometra de la laguna
A = (a) (b); donde b = 10a entonces
A = a x 10a = 10a2
donde:
a = 25.49 m 25.50 m
b = 25.50 m x 10 = 255.0 m
pero como el ancho de la laguna anaerobia es 23 m, corregiremos:
a = 23 mb = 283 m
La relacin largo:ancho es de:
[ ] [ ] [ ] 5.32172819500
)5()6500()001.0()864()2(
)5.1()6500()2(
)()()001.0(2
)()()2(
-=
-=
-=
eAfQ
zAffq
df 5.115.1695
195000==q
ddm
m
dm
mmQ
zAfQV
52.11/846
9750
/846
)5.1()6500(3
3
3
2
===
==q
49.2565010
650010
22
==== mmA
a
mm
m
aA
b 61.28223
6500 2===
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 235 PYPSA
Clculo del nmero de dispersin (d)
donde:
d = nmero de dispersinX = relacin largo:ancho de la laguna
Clculo del coeficiente de decaimiento Kb
Kb = (0.841) (1.07T-20) = (0.841) (1.0715-20)
Kb = (0.841) (1.07-5) = 0.5996 0.6
Clculo de
Clculo de los coliformes totales en el efluente
3.1223
283=
m
m
)0136.1()25392.0(26118.0 2XX
Xd
++-=
[ ] [ ]2)3.12()0136.1()3.12()25392.0(26118.03.12
++-=d
079.021.1563.12
4754.15312326.326118.03.12
==++-
=d
dKba += q41
78.11804.3)079.0()5.11()6.0()4(1 ==+=a
=+
=+
=
-
-
2
)079.0()2(
78.11
2
21
)78.11(
)78.1()4(
)1(
4 e
a
eaNiNe d
a
( )===
-
-
73.7
)78.1()4(
)78.2(
)78.1()4( 9367.4
2
158.0
78.0
ee
NiNe
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 236 PYPSA
Ne = (Ni) (0.0066) = (3.28E6) (0.0066) = 21648
Ne = 21648 NMP/100 ml
Clculo de la DBO5 total en el efluente
donde lsr = (0.765) (ls) 0.8
lsr = (0.765) (166.26 kg/Ha-d) 0.8
lsr = 127.19 kg/Ha-d 0.8 = 126.39
(61.34 kg/d) (1000,000 mg/kg) 86400 s/d = 709.95
710 mg/s 10 lps = 71 mg/l
Le = 71 mg/l
Datos complementarios de diseo
Li = 125 mg/lNi = 3.28E6 NMP/100 mlt = 11.5 dasT = 15Cls = 166.26 kg/Ha-dLe = 71 mg/l
0066.073.7
0513.073.7
)072.0()78.1()4(===
NiNe
Hasrs
totDBO65.0
)(5
ll -=
Ha
dHakgdHakgtotDBO
65.0
/39.126/26.1665
---=
dkgHa
dHakgtotDBO /34.61
65.0/87.39
5 =-
=
2.43423.0125
71125% ==
-=eficiencia
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 237 PYPSA
%E DBO5 tot = 43.2Ne = 2.2E4 NMP/100 ml
Datos base para el clculo de la laguna de maduracin o pulimiento
DBO5 tot = 71 mg/lColiformes tot = 2.2 E4 NMP/100 mlTemperatura = 15C
Clculo del porcentaje de remocin remanente
Clculo del volumen de la laguna
V = Q t = (0.010 m3/s) (5 d) (86400 s/d) = 4320 m3
Clculo del rea (A)
El ancho de las lagunas anaerobia y facultativa es de 23.0 m, mantendremos estemismo ancho, la geometra ser:
La relacin largo:ancho es:
Clculo del nmero de dispersin (d)
%54.422000
)1000()100()()100(===
NiNe
h
223
332307.33233.1
4320mm
mm
zV
A ===
mmm
m
aA
b 50.14447.14423
3323 2===
28.623
50.144=
m
m
)0136.1()25392.0(26118.0 2XX
Xd
++-=
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 238 PYPSA
d = 0.15
Kb = 0.6
Clculo de
Clculo de los coliformes totales
Ne = (Ni) (0.1) = (22000) (0.1) = 2200 NMP/100 ml, no se encuentra dentro de norma
Clculo del volumen
V = Q t = (0.01 m3/s) (13 d) (86400 s/d) = 11232 m3
[ ] [ ]2)28.6()0136.1()28.6()25392.0(26118.028.6
++-=d
149.002.4228.6
452.405946.126118.028.6
==++-
=d
dKba += q41
67.18.2)15.0()5()6.0()4(1 ==+=a
=+
=+
=
-
-
2
)15.0()2(
67.11
2
2
1
)67.11(
)67.1()4(
)1(
4 e
a
eaNiNe d
a
1.013.7718.0
==NiNe
dasd 1333.13045.06.0
==q
( )==
+=
-
-
13.7)67.1()4(
)1(
)67.1()4( 23.2
2
2
1
e
a
eNiNe d
a
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 239 PYPSA
Clculo del rea (A)
Relacin largo:ancho
Clculo del nmero de dispersin (d)
Clculo de (a)
Clculo de los coliformes totales en el efluente (Ne)
Ne = (22000 NMP/100 ml) (0.0066) = 145.2 NMP/100 ml
23
74885.1
11232m
mm
zV
A ===
mmmm
aA
b 50.32556.32523
7488 2===
15.1423
50.325=
m
m
)0136.1()25392.0(26118.0 2XXX
d++-
=
[ ] [ ]2)15.14()0136.1()15.14()25392.0(26118.015.14
++-=d
069.057.20415.14
24.201593.326118.015.14
==++-
=d
dKba += q41
78.115.3)069.0()13()6.0()4(1 ==+=a
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 240 PYPSA
Geometra de la laguna de maduracin o pulimiento
a = 23.00 mb = 325.50 mz = 1.50 m
Datos complementarios de diseo
Li = 71 mg/lNi = 2.2E4 NMP/100 mlt = 13 dasT = 15CLe = 53.25 mg/l% de eficiencia de remocin de DBO5 tot = 25Ne = 145.2 NMP/100 ml
Clculo de una laguna facultativa primaria
Datos base para el clculoDBO5 tot = 250 mg/lColiformes tot = 3.28 E6 NMP/100 mlTemperatura = 15C
Clculo de la carga superficial (ls)
ls = (250) (1.085)T-20
ls = (250) (1.085)15-20
ls = (250) (1.085)-5
ls = (250) (0.665) = 166.26 kg/Ha-d
Carga orgnica
(250 mg/l) (10 lps) = 2500 mg/s 1000,000 mg/kg = (0.0025 kg/s) (86400 s/d) =216 kg/d
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 241 PYPSA
Clculo del rea superficial (As)
Clculo del tiempo de retencin (qf)
Verificacin del tiempo de residencia
Para obtener un flujo pistn, daremos una relacin largo:ancho de 12
Clculo del nmero de dispersin
Clculo del coeficiente de decaimiento (Kb)
Kb = (0.841) (1.07T-20) = (0.841) (1.0715-20)
Kb = (0.841) (1.075) = 0.5996 0.6
HaHadkg
dkg
s
QmedLiAs 3.1299.1
/26.166
/216==
=
l
[ ] [ ] [ ] 65172839000
)5()13000()001.0()864()2(
)5.1()13000()2(
)()()001.0(2
)()()2(
-=
-=
-=
eAfQ
zAffq
dasf 45.23166339000
==q
ddm
mmQ
zAfQV
05.23/846
)5.1()13000(3
2
==
==q
)0136.1()25392.0(26118.0 2XXX
d++-
=
[ ] [ ]2)12()0136.1()12()25392.0(26118.012
++-=d
0807.074.148
129584.14504704.326118.0
12==
++-=d
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 242 PYPSA
Clculo de (a)
Clculo de los coliformes totales en el influente
Ne = (3.28E6) (0.000196) = 643.02 NMP/100 ml
Clculo de la DBO5 total en el efluente
donde lsr = (0.765) (ls) 0.8
lsr = (0.765) (166.26 kg/Ha-d) 0.8
lsr = 127.19 kg/Ha-d 0.8 = 126.39
000196.022.11
0022.022.11
)000234.0()35.2()4(===
NiNe
( )===
-
-
22.11)35.2()4(
)35.3(
)35.2()4( 36.8
2
1614.0
35.1
eeNiNe
=+
=+
=
-
-
2
)0807.0()2(
35.21
2
2
1
)35.21(
)35.2()4(
)1(
4 e
a
ea
NiNe d
a
dKba += q41
35.254.5)0807.0()45.23()6.0()4(1 ==+=a
Hasrs
totDBO65.0
)(5
ll -=
Ha
dHakgdHakgtotDBO
3.1
/39.126/26.1665
---=
dkgHa
dHakgtotDBO /67.30
3.1
/87.395 =
-=
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 243 PYPSA
(30.67 kg/d) (1000,000 mg/kg) 86400 s/d = 354.98 mg/s
354.98 mg/s 10 lps = 35.49 mg/l
Li = 35.49 mg/l
Geometra de la laguna facultativa primaria
Af = 1.3 Ha = 13000 m2
Af = a b; donde b = 12a, entonces
Af = (a) (12a) = 12a2 donde
a = 32.9 m 33 mb = 33 m x 12 = 396 mz = 1.5 m
Datos complementarios de diseo
Li = 250 mg/lNi = 3.28E6 NMP/100 mlt = 23.45 dT = 15CLe = 35.49 mg/l% de eficiencia de remocin de DBO5 tot = 85.80Ne = 643.02 NMP/100 ml
Clculo de la laguna facultativa secundaria
Datos base para el clculoDBO5 tot = 125 mg/lColiformes tot = 3.28 E6 NMP/100 mlTemperatura = 15C
50.85250
49.35250% =
-=eficiencia
22
33.108312
1300012
mmA
a ===
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 244 PYPSA
Clculo del volumen
V = Q t = (0.01 m3/s) (15 d) (86400 s/d)
V = 12960 m3
Clculo del rea superficial
a = 23.0 mb = 376.0 mz = 1.5 m
La relacin largo:ancho es de
Clculo del nmero de dispersin
Kb = 0.6
)0136.1()25392.0(26118.0 2XX
Xd
++-=
Hammm
zV
Asf 864.0864050.1
12960 23
====
mmm
m
aAsf
b 37665.37523
8640 2===
[ ] [ ]2)3.16()0136.1()3.16()25392.0(26118.03.16
++-=d
06.058.2703.16
70.266139.426118.03.16
==++-
=d
3.1623
376=
m
m
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 245 PYPSA
Clculo de (a)
Clculo de los coliformes totales en el efluente
Ne = (Ni) (0.00138) = (3.28E6) (0.00138) = 4531.75
Ne = 4531.75 NMP/100 ml
Clculo de la DBO5 total en el efluente
Carga orgnica
(125 mg/l) (10 lps) [(1000,000 mg/kg) (86400 s/d)] = 108 kg/d
dKba += q41
78.116.3)06.0()15()6.0()4(1 ==+=a
00138.073.7
01068.073.7
)0015.0()78.1()4(===
NiNe
( )===
-
-
73.7)78.1()4(
)78.2(
)78.1()4( 75.6
2
12.0
78.0
eeNiNe
=+
=+
=
-
-
2
)06.0()2(
78.11
2
21
)78.11(
)78.1()4(
)1(
4 e
a
eaNiNe d
a
Hasrs
totDBO65.0
)(5
ll -=
dHakgHa
dkg
Asf
QmedLis -==
= /125
864.0
/108l
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 246 PYPSA
[(34.92 kg/d) (1000,000 mg/kg)] 86400 s/d = 404.17 mg/s
404.17 mg/s 10 lps = 40.42 mg/l
Le = 40.42 mg/l
Datos complementarios de diseo
Li = 125 mg/lNi = 3.28E6 NMP/100 mlt = 15 dasT = 15Cls = 125 kg/Ha-dLe = 40.42 mg/l%E DBO5 tot = 67.66Ne = 4.5E3 NMP/100 ml
Datos bsicos para el clculo de la laguna de maduracin o pulimiento
DBO5 tot = 40.42 mg/lColiformes tot = 4.5 E3 NMP/100 mlTemperatura = 15CTiempo de retencin = 5 dasNe = 450 NMP/100 mla = 23.00 mb = 145.50 mz = 1.50 m
dkgHa
dHakgdHakg/92.34
864.0
/825.94/125=
---
[ ]Ha
dHakgdHakg
864.0
8.0)/125()765.0(/125 ----
66.67125
42.40125% =
-=eficiencia
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 247 PYPSA
Clculo del Pretratamiento para la Alternativa de dos crcamos de bombeo, el1 en El Rastro y el 2 en Las Flores.
Diseo para el 1 crcamo de bombeo en El Rastro
Diseo del Proceso
Ecuacin bsica para el diseo del cribado
donde:
W = ancho del canal (m)B = espesor de las barras de la rejilla (mm)S = espacio entre barras (mm)F = flujo mximo o de diseo (m3/s)K = constante numrica (ad)V = velocidad mxima a travs de las rejillas (m/s)D = tirante de agua a flujo de diseo (m)
Valores para el diseo
F = 1. Etapa 50 lps y 2 etapa 25 lps ms, total 75 lpsF = 0.025 m3/sV = 0.45 m/sB = 12 mmS = 25 mm (Tabla I-2)D = 0.2 m (propuesto)K = 1 (adimensional)
Crcamo El Rastro (Crcamo No. 1)
1 etapa ao 2003Qmed = 16.0 lpsQmx. inst. = 49.3 lpsQmx. ext. = 66.57 lps
2 etapa ao 2017Qmed = 23.5 lpsQmx. inst. = 68.4 lpsQmx. ext. = 90.41 lps
+=
VDFK
xS
SBW
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 248 PYPSA
Como el pretratamiento tiene que manejar normalmente el gasto mximoinstantneo, tanto para la 1 etapa como para la 2 etapa, y adems se disear demanera modular, tomaremos en primer lugar los 50 lps de gasto mximo instantneopara el diseo, posteriormente revisaremos su comportamiento para el gasto mximoextraordinario.
50 lps 2 mdulos = 25 lps/mdulo
Para la 2 etapa se incrementa un 3 mdulo de la misma capacidad para llegar auna capacidad instalada de 25 lps x 3 = 75 lps.
75 lps de capacidad, contra 90.41 lps que se esperan como gasto mximoextraordinario para la 2 etapa, no cubren lo requerido, ya que falta considerar los15.41 lps de diferencia, por lo que cada canal de pretratamiento se cargara en sucapacidad original con 5.14 lps de ms, esto cuando se presente el gasto mximoextraordinario, representando un 20.56% ms de su capacidad en ocasioneseventuales, por lo que se acepta el gasto de diseo de 25 lps.
Por tanto, considerando la ecuacin planteada originalmente:
Y sustituyendo valores:
W = 0.41 m = 0.40 m
donde:
hL = prdida de carga (mm)b = factor de forma de la barraW = ancho del canal corriente arriba de la barra (m)b = espacio mnimo entre barras (mm)
+=
VD
FK
S
SBW
+=
)2.0()/45.0(
)1()/025.0(
25
2512 3
msm
sm
mm
mmmmW
qb SenhvbW
hL
=
34
)278.0()48.1(/009.0
/025.02537
2
3
msm
smmmmm
W =
=
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 249 PYPSA
hv = carga de velocidad corriente arriba de la barra (m)q = ngulo de la barra de cribado con respecto a la horizontal del canal
(grados)
hL = (16)1.333 (1.83) (0.2 m) (0.5) = 7.37 mm 7.5 mm
donde:
NB = nmero de barras (piezas)W = ancho del canal (m)S = espacio entre barras de la rejilla (mm)B = espesor de las barras de la rejilla (mm)
donde:
V2 = velocidad del canal (m/s)F = flujo mximo de diseo (m3/s)W = ancho del canal (m)D = tirante de agua a flujo mximo de diseo (m)
donde:
V1 = velocidad a travs de las barras de la rejilla (m/s)
)30()2.0()83.1(025.0
4.0 34
Senmm
mhL
=
SBSW
NB++
=
piezasmm
mmmm
NB 1148.11037.0425.0
025.0012.0025.04.0
==+
+=
WDF
V =2
smm
smmmsm
V /35.008.0
/025.0)2.0()4.0(
/025.02
33
2 ===
DSNBF
V-
=)1(1
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 250 PYPSA
NB = nmero de barras (ad)S = espacio entre barras de la rejilla (mm)D = tirante de agua a flujo mximo de diseo (m)F = flujo mximo de diseo (m3/s)
Verificando prdida de carga a travs de la rejilla, considerando barras limpias.
donde:
h = prdida de carga (mm)V1 = velocidad a travs de las barras de la rejilla (m/s)V2 = velocidad en el canal de cribado (m/s)g = aceleracin debida a la gravedad (m/s2)
h = 9.75 mm 10 mm
Unidad de desarenacin
Area superficial para el 100% de remocin
donde:
As = rea superficial (m2)
smm
smmm
smV /5.0
05.0
/025.0)2.0()025.0()111(
/025.02
33
1 ==-=
[ ]g
VVh
22
21 )()(750 -=
[ ]2
22
/81.9
)/35.0()/5.0(750
sm
smsmh
-=
[ ]2
22
2
2222
/81.9
)/1275.0()750(
/81.9
/1225.0/25.0750
sm
sm
sm
smsmh =
-=
aceptableesperommmmsm
smh 5.775.9
/81.9
/625.952
22
==
23
44.1/0173.0/025.0mx
msmsm
VsQ
As ===
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 251 PYPSA
Qmax = gasto mximo instantneo (m3/s)Vs = velocidad de sedimentacin para el 100% de remocin; se obtiene de la
Figura No. 13 No. 14 anexas, para lo cual hay que conocer D, S y latemperatura de operacin
D = dimetro de la partcula a separar (mm)D = 0.2 mmS = densidad relativa de la partcula (ad)S = 2.65 (ad)T = temperatura media de operacin (C)T = 23.2C
Area transversal (At)
donde:
At = rea transversal (m2)Qmax = gasto mximo de diseo (m3/s)Va = velocidad de arrastre (m/s)
Tirante de agua (H)
donde:
H = tirante de agua (m)At = rea transversal (m2)W = ancho del canal (m)
VaQ
Atmx
=
23
1345.0/1858.0/025.0
msmsm
At ==
WAt
H =
mmmm
H 34.0336.04.0
1345.0 2==
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 252 PYPSA
Largo del canal (Lc)
donde:
Lc = largo del canal (m)As = rea superficial (m2)W = ancho del canal (m)
Tiempo de retencin (Tr)
donde:
Tr = tiempo de retencin (s)W = ancho del canal (m)Lc = largo del canal (m)H = tirante de agua (m)Qmax = gasto mximo de diseo (m3/s)
Velocidad en el canal (Vc)
donde:
Vc = velocidad en el canal (m/s)Qmax = gasto mximo de diseo (m3/seg)H = tirante del agua (m)W = ancho del canal (m)
WAs
Lc =
mmm
Lc 6.34.0
44.1 2==
mxQHLcW
Tr
=
ssm
m
sm
mmmTr 58.19
/025.0
4896.0
/025.0
)34.0()6.3()4.0(3
3
3===
HWQ
Vcmx
=
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 253 PYPSA
Vc = 0.1838 m/s 18.38 cm/s
Volumen de tolva
Volumen de arenas producido promedio
donde:
h = altura de la tolva (m)V = volumen de arenas (m3)As = rea superficial (m2)
Caractersticas geomtricas y gastos a travs de un vertedor proporcional DobleSutro
h
y
b
x
a
CL
smm
smmmsm
Vc /1838.0136.0
/025.0)4.0()34.0(
/025.02
33
===
AsV
h=
mmm
mh 2.021.0
44.1
30.02
3
==
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 254 PYPSA
a = 3 cmb = 20 cm
y (cm) x (cm) h (cm) Q (lps)1 15.9 1 52 12.5 2 64 8.2 4 96 5.9 6 128 4.6 8 1510 3.7 10 1811 3.46 11 19.612 3.22 12 21.213 2.98 13 22.814 2.74 14 24.415 2.5 15 2620 1.9 20 3425 1.5 25 4130 1.3 30 4940 1.0 40 64
14.5 cm = 25 lps
Prediseo Crcamo de bombeo El Rastro
Capacidad mnima:5 minutos de almacenamiento a caudal mximo instantneo15 minutos de operacin continua de la bomba
Capacidad mxima:Sin exceder de 20 minutos a caudal promedio
Gastos:1 etapa ao 2003Qmed = 16 lpsQmax inst = 50 lps
Capacidad mnima:(5 min) (60 seg/min) (0.050 m3/s) = 15.0 m3
(15 min) (60 seg/min) (0.016 m3/s) = 14.4 m3
Capacidad mxima:(20 min) (60 seg/min) (0.016 m3/s) = 19.2 m3
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 255 PYPSA
Gastos:2 etapa ao 2017Qmed = 23.5 lpsQmax inst = 68.4 lps
Capacidad mnima:(5 min) (60 seg/min) (0.0684 m3/s) = 20.52 m3
(15 min) (60 seg/min) (0.0235 m3/s) = 21.15 m3
Capacidad mxima:(20 min) (60 seg/min) (0.0235 m3/s) = 28.2 m3
Predimensioamiento crcamo de bombeo
V = 21.15 m3
V = A x h
donde:
V = volumen del crcamo (m3)A = rea superficial del crcamo (m2)h = tirante de agua en el crcamo (m)
donde:
23
5.130.20.27
mmm
hV
A ===
4
2DA
=
p
pA
D4
=
mm
D 15.419.171416.3
)5.13()4( 2===
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 256 PYPSA
Geometra del crcamo de bombeo
El crcamo de bombeo se har circular con un dimetro de 3.75 m y un reasuperficial de 11.04 m2, el tirante hidrulico ser:
h = 1.91 m 1.9 m
Para la 1 etapa hasta el ao 2003 el crcamo requiere de
V = 21.15 m3
A = 11.04 m2
f = 3.75 mh = 1.90 m
Para la 2 etapa hasta el ao 2017, se requiere de un volumen de 28.2 m3, teniendoun rea superficial de 11.04 m2 y un dimetro de 3.75 m, el tirante hidrulico cambiaa:
Para la 2 etapa hasta el ao 2017, el crcamo de bombeo requiere de:
V = 28.2 m3
A = 11.04 m2
f = 3.75 mh = 2.55 m
Las Figuras No. 17 a 18 muestran el esquema del pretratamiento junto con elcrcamo de bombeo para la 2 Alternativa, 1er crcamo El Rastro.
Clculo de la potencia de la bomba
Datos bsicos
Q = 8 lps = 0.008 m3/sH = 15 m.c.a.n = 1750 rpmg = 9781 N/m3 a 23Cpr = 0.9781
2
3
04.11
15.21
m
m
A
Vh ==
mm
mAV
h 55.204.11
2.282
3
===
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 257 PYPSA
nb = 0.79
donde:
Q = gasto de diseo de la bomba (m3/s)H = carga total de bombeo (m.c.a.)n = velocidad de rotacin de la bomba (rpm)g = peso especfico del agua bombeada (N/m3)pr = densidad relativa del agua a la temperatura de bombeonb = eficiencia de la bomba a las condiciones de diseo Q, H y n
Tipo de bomba: vertical a flujo mixtoCondiciones de operacin: motor operando a plena cargaCaractersticas fsicas del fluido: aguas residuales sin pocos residuos slidos
Potencia de bombeo
Potencia del motor elctrico a n = 1750 rpm en el rango de potencia 7.17 Kw es elmnimo para 5 HP, la eficiencia del motor nm = 0.834
donde:
Wm = potencia del motor (Kw)Wb = potencia de la banda (Kw)nm = eficiencia del motor
Wm (HP) = (1.77 Kw) (1.34) = 2.38 HP
La potencia inmediata superior a la calculada es 5 HP.
)()1000( nbHQ
Wb
=g
KwWb 486.1790
72.1173)79.0()1000(
)15()008.0()9781(===
nmWb
Wm=
KwKw
Wm 77.1834.0
48.1==
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 258 PYPSA
Diseo para el 2 crcamo de bombeo en Las Flores
Crcamo Las Flores (Crcamo No. 2)
1 etapa ao 2003Qmed = 4.6 lpsQmx. inst. = 16.2 lpsQmx. ext. = 18.58 lps
2 etapa ao 2017Qmed = 6.7 lpsQmx. inst. = 22.8 lpsQmx. ext. = 29.77 lps
Como el pretratamiento tiene que manejar normalmente el gasto mximoinstantneo, tanto para la 1 etapa como para la 2 etapa y adems se disear demanera modular, en primer lugar se tomarn los 16 lps de gasto mximo instantneopara el diseo. Posteriormente se revisar su comportamiento para el gasto mximoextraordinario.
16 lps 2 mdulos = 8 lps/mdulo
Para la 2 etapa se incrementa un 3 mdulo de la misma capacidad para llegar auna capacidad instalada de 8 lps x 3 = 24 lps.
24 lps de capacidad contra 30 lps que se esperan como gasto mximo extraordinariopara la 2 etapa, no cubren lo requerido ya que falta considerar los 6 lps dediferencia, por lo que cada canal de pretratamiento se cargara en su capacidadoriginal con 2 lps de ms, esto cuando se presente el gasto mximo extraordinario,representando un 25% ms de su capacidad en ocasiones eventuales, por lo que seacepta el gasto de diseo de 8 lps.
Por tanto considerando la ecuacin planteada anteriormente:
Valores para el diseo
F = 1 Etapa 16 lps y 2 etapa 8 lps ms, total 24 lpsF = 0.008 m3/sV = 0.45 m/sB = 12 mmS = 25 mm (Tabla I-2)
+=
DVKF
SSB
W
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 259 PYPSA
D = 0.10 m (propuesto)K = 1 (adimensional)
W = 1.48 x 0.18 m = 0.2664 m 0.30 m
D = 0.09 m
Para el clculo de la prdida de carga a travs de las barras considerando barraslimpias e inclinadas se utilizar la ecuacin de Kirschmer:
hL = 2.5 mm
El clculo del nmero de barras en la criba se efectuar con la siguiente expresin:
Revisin de la velocidad en el canal aplicando la siguiente expresin:
+=
)1.0()/45.0()1()/008.0(
252512 3
msmsm
mmmmmm
W
==
= )1777.0()48.1(
/045.0
/008.02537
2
3
msm
smmmmm
W
303
4
SenhvBW
hL
= b
mmmm
mhL 26.2)5.0()09.0()83.1(025.0
3.0333.1
=
=
SBSW
NB++
=
piezasmm
mm
mmNB 978.8
037.0325.0
025.0012.0
025.03.0==
++
=
DWF
V =2
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 260 PYPSA
Verificando la prdida de carga a travs de la rejilla, considerando barras limpias, yde acuerdo a la siguiente expresin:
Unidad de desarenacin
Area superficial para el 100% de remocin
Area transversal (At)
[ ]g
VVh
22
21 )()(750 -=
[ ]2
22
/81.9
)/09.0()/2025.0(750
sm
smsmh
-=
mmhcondisearseperommmmmmsm
sm
sm
smh 95.296.8
/81.9
/37.84
/81.9
)/1125.0()750(2
22
2
22
====
23
46.0/0173.0/008.0
msmsm
VsQmax
As ===
VaQmax
At=
23
043.0/1858.0/008.0
msmsm
At ==
smsmm
sm
mm
smV /3.0/296.0
027.0
/008.0
)09.0()3.0(
/008.02
33
2 ===
DSNBF
V-
=)1(1
[ ] smsmmsm
mm
smV /45.0/44.0
018.0
/008.0
)09.0()025.0()19(
/008.02
33
1 ==-=
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 261 PYPSA
Tirante de agua (H)
Largo del canal (Lc)
Tiempo de retencin (Tr)
Velocidad en el canal (Vc)
Vc = 0.1905 m/s 19.05 cm/s
WAt
H =
mmm
H 14.03.0
043.0 2==
WAs
Lc=
mmmm
Lc 55.153.13.0
46.0 2==
Qmax
HLcWTr
=
segsegm
m
segm
mmmTr 14.8
/008.0
065.0
/008.0
)14.0()55.1()3.0(3
3
3===
WHQmax
Vc=
smm
smmmsm
Vc /1905.0042.0
/008.0)3.0()14.0(
/008.02
33
===
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 262 PYPSA
Volumen de tolva
Caractersticas geomtricas y gastos a travs de un vertedor proporcional DobleSutro
a = 3 cmb = 10 cm
y (cm) x (cm) h (cm) Q (lps)1 8.0 1 22 6.3 2 34 4.1 4 56 3.0 6 68 2.3 8 810 1.9 10 912 1.6 12 1114 1.3 14 1216 1.2 16 1418 1.1 18 1520 0.9 20 17
Prediseo Crcamo de bombeo Las Flores
Capacidad mnima:5 minutos de almacenamiento a caudal mximo instantneo15 minutos de operacin continua de la bomba
h
y
b
x
a
AsV
h=
65.046.0
30.02
3
==m
mh
CL
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 263 PYPSA
Capacidad mxima:Sin exceder de 20 minutos a caudal promedio
Gastos:1 etapa ao 2003Qmed = 4.6 lpsQmx inst = 16.2 lps
Capacidad mnima:(5 min) (60 seg/min) (0.0162 m3/s) = 4.86 m3
(15 min) (60 seg/min) (0.0046 m3/s) = 4.14 m3
Capacidad mxima:(20 min) (60 seg/min) (0.0046 m3/s) = 5.52 m3
Gastos:2 etapa ao 2017Qmed = 6.7 lpsQmx inst = 22.8 lps
Capacidad mnima:(5 min) (60 seg/min) (0.0228 m3/s) = 6.84 m3
(15 min) (60 seg/min) (0.0067 m3/s) = 6.03 m3
Capacidad mxima:(20 min) (60 seg/min) (0.0067 m3/s) = 8.04 m3
Predimensionamiento del crcamo de bombeo
V = 6.84 m3
donde:
23
27.46.1
84.6m
mm
hV
A ===
4
2DA
=
p
pA
D4
=
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 264 PYPSA
Geometra del crcamo de bombeo
El crcamo de bombeo se har circular con un dimetro de 2.50 m y un reasuperficial de 4.91 m2, el tirante hidrulico ser:
h = 1.39 m 1.4 m
Para la 1 etapa hasta el ao 2003 el crcamo requiere de
V = 6.84 m3
A = 4.91 m2
f = 2.50 mh = 1.40 m
Para la 2 etapa hasta el ao 2017, se requiere de un volumen de 8.04 m3, teniendoun rea superficial de 4.91 m2 y un dimetro de 2.50 m, el tirante hidrulico cambia a:
Para la 2 etapa hasta el ao 2017, el crcamo de bombeo requiere de:
V = 8.04 m3
A = 4.91 m2
f = 2.50 mh = 1.65 m
Las Figuras No. 19 y 20 muestran el esquema del pretratamiento junto con elcrcamo de bombeo para la 2 Alternativa, 2 crcamo Las Flores.
Clculo de la potencia de la bomba
Datos bsicos
Q = 5 lps = 0.005 m3/sH = 18 m.c.a.n = 1750 rpm
mmmm
D 50.233.244.51416.3
)27.4()4( 22
===
mm
mAV
h 39.191.4
84.62
3
===
mmm
mAV
h 65.164.191.4
04.82
3
===
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 265 PYPSA
g = 9781 N/m3 a 23C (Tabla No. I-4)pr = 0.9781nb = 0.79
Tipo de bomba: vertical a flujo mixtoCondiciones de operacin: motor operando a plena cargaCaractersticas fsicas del fluido: aguas residuales sin pocos residuos slidos
Potencia de bombeo
Potencia del motor elctrico a n = 1750 rpm en el rango de potencia 7.17 Kw es elmnimo para 5 HP, la eficiencia del motor nm = 0.834
Wm (HP) = (1.34 Kw) (1.34) = 1.79 HP
La potencia inmediata superior a la calculada es 5 HP.
Para la seleccin de la alternativa ms viable tanto tcnica como econmicamente,se obtendrn los costos de inversin tanto en la 1 etapa del proyecto como en la 2.Los nmeros generadores para obtener estos datos son los siguientes:
)()1000( nb
HQWb
=
g
KwWb 11.1790
29.880)79.0()1000(
)15()005.0()9781(===
nmWb
Wm=
KwKw
Wm 34.1834.0
11.1==
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 266 PYPSA
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 267 PYPSA
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 268 PYPSA
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 269 PYPSA
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 270 PYPSA
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 271 PYPSA
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 272 PYPSA
Cantidades de Obra Planta de Tratamiento. Alternativa 1
Movimiento de tierras
Excavacin
Laguna Anaerobiah (4 m) L (46 m) a (23 m) 3 = 12696 m3
Costo = (12696 m3) ($15.49 m3) = $196,661.04
Laguna Facultativah (0.75 m) L (376 m) a (23 m) 3 = 19458 m3
Costo = (19458 m3) ($15.49 m3) = $301,404.42
Laguna de Pulimientoh (0.75 m) L (144.5 m) a (23 m) 3 = 7477.87 m3
Costo = (7477.87 m3) ($15.49 m3)= $115,832.28
Terrapln
a = 6 m2
L = (46 m 4) + (376 m 4) + (144.5 m 4) + (23 m 12)L = 184 m +1504 m + 578 m + 276 m = 2542 mV = (6 m2) (2542 m) = 15252 m3
Costo = (15252 m3) ($34.21 m3) = $521,770.92
Relleno
h (0.6 m) L (46 m) a (23 m) 3 = 1904.4 m3
h (0.6 m) L (376 m) a (23 m) 3 = 15566.4 m3
h (0.6 m) L (144.5 m) a (23 m) 3 = 5982.3 m3
Total 23453.1 m3
Costo = (23453.1 m3) ($47.37 m3) = $1110,973.35
SubtotalesExcavaciones12696 m3 + 19458 m3 + 7477.87 m3 = 39631.87 m3 = $613,897.74
Terrapln15252 m3 = $521,770.92
2
)1()12(
2
)1()48(
2
)( mmmmmhbBa =
+=
+=
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 273 PYPSA
Relleno23453.1 m3 = $1110,973.35Total = $613,897.74 + $521,770.92 + $1110,973.35 = $2246,642.01
Crcamo de bombeo
Excavacin
h (3 m) L (3.6 m) a (6 m) = 64.8 m3
h (5 m) L (4.5 m) a (6 m) = 135 m3
V = (199.8 m3) ($15.49 m3) = $3,094.90
Concreto
L (6.6 m) h (0.98 m) e (0.1 m) 4 = 2.59 m3
L (6.6 m) a (0.5 m) e (0.1 m) 3 = 0.99 m3
P = p D = (3.1416) (4.5 m) = 14.14 mL (14.14 m) h (2.30 m) e (0.3 m) = 9.75 m3
V = (15.9 m2) e (0.3 m) = (4.77 m3) (3) = 14.31 m3
Subtotal = (27.64 m3) ($785.73 m3) = $21,717.58
Cimbra
L (6.6 m) h (0.98 m) 8 = 51.74 m2
(51.74 m2) ($47.52 m2) = $2,457.73L (14.14 m) h (2.3 m) 2 = 65.04 m2
(65.04 m2) ($74.81 m2) = $4,865.64(15.9 m2) (2) ($71.37 m2) = $2,269.57
Subtotal = $9,592.94
Acero
100 kg/m3
(27.64 m3) (100) ($6.46 kg) = $17,855.44
Muros
h (2.50 m) L (14.4 m) = 36 m2
222
9.154
)5.4()1416.3(
4m
mda ==
=
p
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 274 PYPSA
(36 m2) ($109.4 m2) = $3,938.4
Total$3,094.90 + $21,717.58 + $9,592.94 + $17,855.44+ $3,938.40 = $56,199.26Acabados de azotea
(15.9 m2) ($48.33 m2) = $ 768.44(15.9 m2) ($15.12 m2) = $ 240.41(15.9 m2) ($76.08 m2) = $1,209.67
Subtotal = $2,218.52
Electromecnico
Rejillas (3) $514.62= $1,543.86Compuertas (3) $1,200.00 = $3,600.00Charolas recolectoras (3) $374.17 = $1,122.51Vertedores (3) $768.42 = $2,305.26Bombas (4) $6,000.00 = $24,000.00Tubera y piezas especiales (1 lote)(4) ($4,264.20) = $17,056.80(4) ($3,941.28) = $15,765.12(4) ($13,441.20) = $53,754.80(32) ($17.35) = $555.20
Subtotal = $87,141.92
Costo total Alternativa 1
Lagunas $2246,642.01Crcamo de bombeo $ 58,417.78Mecnico $ 87,141.92Elctrico $ 84,776.20Vialidades (Alter. 1) $1108,770.14
$3585,748.05
Alternativa 1-A
Movimiento de tierras
Excavacin
Laguna Facultativah (0.75 m) L (396 m) a (33 m) 3 = 29403 m3
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 275 PYPSA
Costo = (29403 m3) ($15.49 m3) = $455,452.47
Terrapln
a = 6 m2
L = (396 m 4) + (33 m 6) = 1584 m +198 m = 1784 mV = (6 m2) (1784 m) = 10692 m3
Costo = (10692 m3) ($34.21 m3) = $365,773.32
Relleno
h (0.6 m) L (396 m) a (33 m) 3 =23522.4 m3
Costo = (23522.4 m3) ($47.37 m3) = $1114,256.09
Subtotales = $455,452.47 + $365,773.32+ $1114,256.09 = $1935,481.88
Costo Total Alternativa 1-A
Lagunas $1935,481.88Crcamo de bombeo $ 58,417.78Mecnico $ 87,141.92Elctrico $ 84,776.20Vialidades (Alter. 1-A) $ 665,262.08
$2831,079.86
Alternativa 2
Crcamo de bombeo El Rastro
Excavacin
h (3 m) L (6.7 m) a (5 m) = 100.5 m3
h (6 m) L (3.75 m) a (5 m) = 112.5 m3
V = (213 m3) ($15.49 m3)= $3,299.37
Concreto
L (6.7 m) h (1 m) e (0.1 m) 4 = 2.68 m3
L (6.7 m) a (0.4 m) e (0.1 m) 3 = 0.80 m3
P = p D = (3.1416) (3.75 m) = 11.78 mL (11.78 m) h (2.85 m) e (0.3 m) = 10.07 m3
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 276 PYPSA
V = 11.04 m2 e (0.3 m) = (3.31 m3) (3) = 9.94 m3
Subtotal = (23.49 m3) ($785.73 m3) = $18,456.80
Cimbra
L (6.7 m) h (1 m) 8 = 53.6 m2
(53.6 m2) ($47.52 m2) = $2,457.07L (11.78 m) h (2.85 m) 2 = 67.15 m2
(67.15 m2) ($74.81 m2) = $5,023.19(11.04 m2) (2) ($71.37 m2)= $1,575.85
Subtotal = $9,146.11
Acero
100 kg/m3
(23.49 m3) (100) ($6.46 kg) = $15,174.54
Muros
h (2.50 m) L (11.78 m) = 29.45 m2
(29.45 m2) ($109.4 m2) = $3,221.83
Total$3,299.37 + $18,456.80 + $9,146.11 + $15,174.54+ $3,221.83 = $49,298.65
Acabados de azotea
(11.04 m2) ($48.33 m2) = $533.56(11.04 m2) ($15.12 m2) = $166.92(11.04 m2) ($76.08 m2) = $839.92
Subtotal = $1,540.40
Total = $50,839.05
222
04.114
)75.3()1416.3(4
mmd
a ==
=p
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 277 PYPSA
Crcamo de bombeo Las Flores
Excavacin
h (3.5 m) L (5 m) a (3.5 m) = 61.25 m3
h (5.3 m) L (2.5 m) a (3.5 m) = 46.37 m3
V = (107.62 m3) ($15.49 m3) = $1,667.11
Concreto
L (5 m) h (1.15 m) e (0.1 m) 4 = 2.3 m3
L (5 m) a (0.4 m) e (0.1 m) 3 = 0.2 m3
P = p D = (3.1416) (2.5 m) = 7.85 mL (7.85 m) h (1.95 m) e (0.3 m) = 4.59 m3
V = 4.91 m2 e (0.3 m) 3 = 4.42 m3
Subtotal = (11.51 m3) ($785.73 m3) = $9,043.75
Cimbra
L (5 m) h (1.15 m) 8 = 46 m2
(46 m2) ($47.52 m2) = $2,185.92L (7.85 m) h (1.95 m) 2 = 30.61 m2
(30.61 m2) ($74.81 m2) = $2,290.31a (4.42 m2) 2 $71.37 m2 = $630.91
Subtotal = $5,107.14
Acero
100 kg/m3
(11.51 m3) (100) ($6.46 kg) = $7,435.46
Muros
h (2.50 m) L (7.85 m) = 19.62 m2
(19.62 m2) ($109.4 m2) = $2,146.97
222
91.44
)5.2()1416.3(4
mmd
a ==
=p
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 278 PYPSA
Acabados de azotea
(4.91 m2) ($48.33 m2) = $237.30(4.91 m2) ($15.12 m2) = $ 74.24(4.91 m2) ($76.08 m2) = $373.55
Subtotal = $685.09
Total = $1,667.11 + $9,043.75 + $5,107.14 + $7,435.46 + $2,146.97 + $685.09 =$26,085.52
Bombas (3) $6,000.00 = $18,000.00Tubera y piezas especiales (1 lote)(3) ($4,264.20) = $12,792.60(3) ($3,941.28) = $11,823.84(3) ($13,441.20) = $40,323.60(24) ($17.35) = $416.40
Subtotal = $65,356.44
Costo Total Alternativa 2
Lagunas $2246,642.01Crcamo de bombeo (1)$ 50,839.05Mecnico (1) $ 87,141.92Elctrico (1) $ 84,776.20Crcamo de bombeo (2)$ 26,085.52Mecnico (2) $ 65,356.44Elctrico (2) $ 63,582.15Vialidades (Alter. 1) $1108,770.14
$3733,193.43
Costo Total Alternativa 2-A
Lagunas $1935,481.88Crcamo de bombeo (1)$ 50,839.05Mecnico (1) $ 87,141.92Elctrico (1) $ 84,776.20Crcamo de bombeo (2)$ 26,085.52Mecnico (2) $ 65,356.44Elctrico (2) $ 63,582.15Vialidades (Alter. 1) $ 665,262.08
$2978,525.24
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 279 PYPSA
El resumen comparativo de costos de las alternativas propuestas se muestra en elCuadro No. 76.
La alternativa de cambiar de sitio la planta obedece principalmente a dos factoresimportantes:
La mancha urbana ya est en los lmites de la planta de tratamiento actual, lo queocasiona conflictos con los habitantes por el olor y la fauna nociva que se generaen este tipo de plantas de tratamiento.
Cambindola de lugar se soluciona este problema y permite incorporar aguasresiduales de algunas rancheras cercanas al nuevo sitio, adems de que el sitiode descarga y los posibles usuarios agrcolas estn cerca, evitando con estograndes distancias de conduccin del agua tratada hasta su sitio de disposicinfinal.
A las lagunas se les tendr que dar mantenimiento de desazolve cada 5 aos, ya queen ese lapso de tiempo habrn perdido 0.90 m de tirante en su capacidad (0.18 porao) que representa el 60% de su capacidad total, lo cual la hace ineficiente en sutratamiento, bajando la calidad del efluente esperado y por lo tanto no cumpliendocon las condiciones particulares de descarga.
La produccin de lodos es de 2352.24 m3/ao por lo que en 5 aos se espera tenerun volumen de 11761.2 m3 de lodo, del cual hay que disponer en un sitio para susecado y posterior disposicin final que puede ser uso en relleno sanitario ocomposteo para uso agrcola, requiriendo un rea para su secado de 2.3 Ha y untiempo de 28 das aproximados de acuerdo a las condiciones climatolgicas dellugar.
Plan Maestro Nuevo Progreso, Tamaulipas Pgina 280 PYPSA
CUADRO NO. 68
LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES PARA CONTAMINANTES BASICOS
PARAMETROSRIOS EMBALSES NATUALES Y
ARTIFICIALESAGUAS COSTERAS SUELO
(miligramos porlitro, excepto
cuando seespecifique)
Uso en riegoagrcola (A)
Uso pblicourbano (B)
Proteccinde vida
acutica (C)
Uso en riegoagrcola (B)
CPD
Uso pblicourbano (C)
Explotacinpesquera,
navegacin yotros usos (A)
Recreacin(B)
ESTUARIOS(B)
Uso en riegoagrcola (A)
CPD
HUMEDALESNATURALES
(B)
P.M. PD P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D.TemperaturaC (1)
N.A. N.A. 40 40 40 40 40 40 400 40 40 40 40 40 40 40 N.A. N.A. 40 40
Grasas yAceites (2)
15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25
MateriaFlotante (3)
au-sen-te
au-sen-te
au-sen-te
au-sen-te
au-sen-te
au-sen-te
au-sen-te
au-sen-te
au-sen-te
au-sen-te
au-sen-te
ausen-te
au-sen-te
au-sen-te
au-sen-te
au-sen-te
au-sen-te
au-sen-te
au-sen-te
ausen-te
SlidosSedimentables(mg/l)
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 N.A. N.A. 1 2
SlidosSuspendidosTotales
150 200 75 125 40 60 75 125 40 60 100 175 75 125 75 125 N.A. N.A 75 125
DemandaBioqumica deOxgeno5
150 200 75 150 30 60 75 150 30 60 100 200 75 150 75 150 N.A. N.A. 75 150
Nitrgeno Total 40 60 40 60 15 25 40 60 15 25 N.A N.A N.A. N.A. 15 25 N.A. N.A. N.A. N.A.Fsforo Total 20 30 20 30 5 10 20 30 5 10 N.A N.A N.A. N.A. 5 10 N.A. N.A. N.A. N.A.
(1) Instantneo(2) Muestra Simple Promedio Ponderado(3) Ausente segn el Mtodo de Prueba definido en la NMX-AA-006
CUADRO NO. 69
LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES PARA METALES PESADOS Y CIANUROS
PARAMETROS(*)
RIOS EMBALSES NATUALES YARTIFICIALES
AGUAS COSTERAS SUELO
(miligramos porlitro, excepto
cuando seespecifique)
Uso en riegoagrcola (A)
Uso pblicourbano (B)
Proteccinde vida
acutica (C)
Uso en riegoagrcola (B)
CPD
Uso pblicourbano (C)
Explotacinpesquera,
navegacin yotros usos (A)
Recreacin(B)
ESTUARIOS(B)
Uso en riegoagrcola (A)
CPD
HUMEDALESNATURALES
(B)
P.M. PD P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D.Arsnico 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2Cadmio 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.05 0.1 0.1 0.2Cianuro 2.0 3.0 1.0 2.0 1.0 2.0 2.0 3.0 1.0 2.0 2.0 2.0 2.0 3.0 1.0 2.0 2.0 3.0 1.0 2.0Cobre 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0Cromo 1 1.5 0.5 1.0 0.5 1.0 1 1.5 0.5 1.0 0.5 1.0 1 1.5 0.5 1.0 0.5 1.0 0.5 1.0Mercurio 0.01 0.02 0.005 0.01 0.005 0.01 0.01 0.02 0.005 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01 0.02 0.005 0.01 0.005 0.01Nquel 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4Plomo 0.5 1 0.2 0.4 0.2 0.4 0.5 1 0.2 0.4 0.2 0.4 0.5 1 0.2 0.4 5 10 0.2 0.4Zinc 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20
(*) Medidos de manera totalP.D. = Promedio Diario P.M. = Promedio Mensual N.A. = No es aplicable(A), (B) y (C) Tipo de Cuerpo Receptor segn la Ley Federal de DerechosCPD = Condicin Particular de Descarga
CUADRO NO. 76
SISTEMA DE TRATAMIENTOCOMPARATIVO DE COSTOS
COSTO DE INVERSION COSTO DE OPER. Y MANT. COSTO DE AGUA TRATADANO.
ALTERNATIVAS SUPERFICIEREQUERIDA
HAS.
COSTO DELTERRENO
($)
COSTO DELEMISOR
($)1a. ETAPA
$2a. ETAPA
$
COSTOTOTAL
$
COSTO ANUALEQUIVALENTE
$/AO1a. ETAPA
$/AO2a. ETAPA
$/AO1a. ETAPA
$/M2a. ETAPA
$/M3a. ETAPA
$/M
EFICIENCIA DEREMOCION GLOBAL
%
1 Lagunas Anaerobias 87.88% DBO5Lagunas FalcultativasLagunas de Pulimiento 9.20 460,000.001'588,128.00 2,683,010.84902,737.21 5,633,876.05 569,629.00 73,190.00 94,550.00 1.02 0.82 0.10 99.986% Colif. TotalSitio NuevoUn crcamo
1-A Lagunas facultativas 85.80% DBO5Sitio Nuevo 7 347,500.001'588,128.00 2,076,413.49754,666.37 4,766,707.86 483,050.00 73,190.00 94,550.00 0.88 0.71 0.10 99.98% Colif. TotalUn carcamo
2 Lagunas Anaerobias 87.88% DBO5Lagunas FalcultativasLagunas de Pulimiento 9.20 160,000.00 552,091.00 2,787,476.39945,717.04 4,445,284.43 421,348.00 97,120.00 117,700.00 0.82 0.69 0.12 99.986% Colif. TotalSitio ActualDos crcamo
2-A Lagunas facultativas 85.80% DBO5Sitio Actual 7 47,500.00 552,091.00 2,180,879.34797,645.90 3,578,116.24 334,769.00 97,120.00 117,700.00 0.68 0.58 0.12 99.98% Colif. TotalDos crcamos