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TEMA:
INFORME DE LA VISITA TÉCNICA A LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE EN CAJAMARCA
CURSO:
ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
DOCENTE:
Ing. LONGA ÁLVAREZ, José.
ALUMNO:
MIRANDA SANCHEZ, ERLING PAOLO.
CICLO:
“IX”
CAJAMARCA, NOVIEMBRE DE 2011
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
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I. INTRODUCCIÓN.
Las fuentes de agua constituyen el elemento primordial en el diseño de un sistema de abastecimiento de agua potable y antes de dar cualquier paso es necesario definir su ubicación, tipo, cantidad y calidad. De acuerdo a la ubicación y naturaleza de la fuente de abastecimiento así como a la topografía del terreno, se consideran dos tipos de sistemas: los de gravedad y los de bombeo.
En los sistemas de agua potable por gravedad, la fuente de agua debe estar ubicada en la parte alta de la población para que el agua fluya a través de tuberías, usando solo la fuerza de la gravedad. En los sistemas de agua potable por bombeo, la fuente de agua se encuentra localizada en elevaciones inferiores a las poblaciones de consumo, siendo necesario transportar el agua mediante sistemas de bombeo a reservorios de almacenamiento ubicados en elevaciones superiores al centro poblado.
En la ciudad de Cajamarca, existen dos plantas de tratamiento de agua potable, como son La Planta de Tratamiento Santa Apolonia con su captación del rio Ronquillo y la Planta de Tratamiento El Milagro con su captación del rio grande y el rio Porcón; las cuales abastecen del líquido elemento a la población en general.
Es nuestro deber como estudiantes de Ingeniería Civil, conocer dichas instalaciones y el funcionamiento de cada una de las partes que las constituyen, como se verá en el presente informe.
II. OBJETIVOS.
- Conocer las obras de captación de los ríos Ronquillo y de los ríos Porcón-rio Grande. Así como también el pre tratamiento de agua captada.
- Conocer las instalaciones y el funcionamiento de las Plantas de Tratamiento de Agua de “Santa Apolonia” y “El Milagro”.
III. ESQUEMA DE LA VISITA.
El informe a continuación constará de información narrativa y un panel Fotográfico, en el que se explicará cada una de las visitas realizadas:
Para transformar el agua cruda en agua potable, apta para el consumo humano en Cajamarca, SEDACAJ. S.A cuenta con dos sistemas, los que son:
Santa Apolonia.
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El Milagro.
1) PLANTA DE TRATAMIENTO SANTA APOLONIA.
A. ESTRUCTURA DE LA CAPTACIÓN RONQUILLO.
Obra de Captación que se abastece del Río Ronquillo, ubicada en la zona de Urubamba, perteneciente a la Ciudad de Cajamarca.
El Acueducto de Santa Apolonia, construido hace cerca de 60 años, se alimenta del río Ronquillo y atiende principalmente los sectores altos de la ciudad de Cajamarca.
La captación del río Ronquillo (San Lucas) está ubicada en la cota 2830 msnm. La captación está seguida de tres pre-sedimentadores. La línea de conducción hasta la planta de tratamiento Santa Apolonia, construida en 1987, tiene una longitud de 2,16 km. El capacidad máxima de captación y conducción es de 100 l/s pero el caudal promedio captado es de solo cerca de 60 l/s por deficiencia de la fuente.
El agua del río Ronquillo es de buena calidad durante períodos de tiempo y de regular calidad durante períodos lluviosos.
INFORMACION SOBRE: Río Ronquillo .
CAUDALES DE LA FUENTE El Río Ronquillo (San Lucas), tampoco cuenta con una estación hidrométrica. Según
la información proporcionada a la Auditoría, esta fuente presenta un caudal medio de período de lluvias de cerca de 150 l/s y, en época de estiaje, de 100 l/s. El año 1993 fue un año seco, registrándose un aforo mínimo de 70 l/s.
El río Ronquillo antes de 1980 constituía la única fuente para el acueducto de Cajamarca y aportaba mayores volúmenes de agua que en la actualidad. El paulatino incremento en los usos del agua por parte de los agricultores y el descuido de la cuenca por sus beneficiarios, ha originado que en épocas de estiaje el caudal disponible frente a la bocatoma del acueducto baje hasta menos de 60 l/s. Actualmente se considera que el caudal confiable disponible para el acueducto de Cajamarca de esta fuente es de sólo 53 l/s.
CARACTERISTICAS QUIMICAS DEL AGUA. El río Ronquillo presenta una turbiedad promedio de 20 unidades con picos de
hasta 770 unidades, pH de 7.5, alcalinidad de 149 mg/l y coliformes fecales de 7.7 NMP/100ml. Estos resultados permiten definir que el agua del río Ronquillo es de buena calidad, apta para consumo mediante tratamiento convencional.
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DESCRIPCION DEL PRETRATAMIENTO .
- A 2830 msnm, esta obra de Captación se muestra:
Obra de Captación (Barraje) en el Ronquillo Canal de limpieza
Cámara de reunión para dosificar (SO) CU
Canales de distribución
Sulfato de cobre
Se mezclan aproximadamente 1000 litros de agua para con un Kg. De Sulfato de Cobre, esto impedirá el crecimiento de algas.
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Desarenador: aquí se retendrán las partículas correspondientes a Arenas
- Al costado del Desarenador, existen dos canales o Bypass, que llevarán el agua a un segundo Sedimentador cuando el primero se coloque en mantenimiento o Limpieza. La limpieza se realiza mensualmente.
Cajuela: Disminuirá la turbulencia del agua en su ingreso al Desarenador.
- Aforador Parshall: Este conduce el agua captada hacia el Desarenador. Su existencia tiene una finalidad, la de controlar el caudal que ingresa en la captación. En el caso del ronquillo, ya no se usa para medir el caudal.
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- Sedimentador: Se realiza la limpieza cada tres meses. Los rompeolas, disminuyen la turbulencia del fluido, de modo que se sedimenten los sólidos más rápidamente.
Rompeolas del Sedimentador.
B. TRATAMIENTO EN SANTA APOLONIA. - El agua captada del Ronquillo es llevada a la Planta de Santa Apolonia, a través de
2156 m de tubería de PVC.- En Santa Apolonia, se suelen tener 64 UNT en periodos de Lluvia.
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Tubería de conducción cámara de reunión
Aforador Parshall
- Se utiliza Sulfato de Aluminio como Coagulante, como se muestra en la siguiente figura
Solución de Sulfato de Aluminio: Utilizado como Floculador.- En los floculadores Horizontales de cemento, se disminuye la velocidad del agua, se
forman los flocs con los sólidos dispersos y el coagulante, y sedimentan por peso hacia el fondo.
Floculadores Horizontales.
- El color celeste, se debe a que las paredes internas de los floculadores, están revestidas o pintadas con Sulfato de Cobre.
- Los filtros están conformados por arena con lecho gravoso. El agua se filtrará lentamente por los estratos mencionados, y pasará a la cámara de clorinación, a través de tuberías colocadas en el fondo del filtro.
- El agua de esta Planta de Tratamiento, sirve para abastecer al 30% de la población Cajamarquina.
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DATOS DE LA PLANTA “SANTA APOLONIA “
La planta de tratamiento, ubicada en la cota 2793 msnm, es del tipo hidráulico convencional con filtración lenta. Consta de dos módulos (unidades de floculación, decantación y filtración) similares, paralelos, los cuales no se encuentran interconectados construidos en el año 1941 y 1945 respectivamente La capacidad máxima de tratamiento es de 100 l/s, pero solo trata 60 l/s. El almacenamiento se realiza en tres reservorios que totalizan un volumen de 4,200 m3. En el primer reservorio se realiza la cloración.
La planta de tratamiento, diseñada para una capacidad de 100 l/s, tiene dos trenes de operación, que constan de los siguientes procesos:
Mezcla rápida con sulfato de aluminio, para remoción de material coloidal y disuelto, y de cal para aumento de pH.
Floculación en un floculador hidráulico de flujo horizontal. Sedimentación en dos tanques rectangulares de flujo horizontal provistos de
placas de sedimentación acelerada. Filtración lenta en lechos de arena de flujo vertical descendentes, operados
hidráulicamente por cabeza de agua,. Desinfección mediante dosificación con gas cloro del almacenamiento temporal
en un tanque de agua tratada.
La planta opera satisfactoriamente para las condiciones del agua cruda cumpliendo con las normas previstas en la legislación peruana.
C. DESINFECCION. Aplicando cloro gas para la desinfección.
El cloro gaseoso se suministra a través de un balón de gas. Aproximadamente, el resto de cloro se mantiene en 0.5 ppm cuando
mucho. El agua más el cloro, formarán Ácido Hipo Cloroso.
D. ALMACENAMIENTO
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- El agua clorada, es bombeada al Reservorio N° 03 (parte de ella) a través de una electrobomba de 48 HP.
E. DISTRIBUCIÓN
- Se abastecerá a la parte posterior de Santa Apolonia al 30 % de la población de Cajamarca.
- El resto del agua, abastecerá a las viviendas ubicadas sobre el Jr. Huánuco.
2) PLANTA DE TRATAMIENTO EL MILAGRO
A. ESTRUCTURA DE LA CAPTACIÓN RONQUILLO.
El Acueducto de El Milagro, construido en 1980, utiliza caudales de los río Porcón y Grande.
La captación del río Porcón se ubica en la cota 2851 msnm.. Está compuesta por un dique, un desarenador, un canal de captación, una caja de reunión de agua cruda y una canaleta con medidor Parshall. El medidor Parshall no funciona, por consiguiente no es posible medir la cantidad de agua cruda que se toma de este río para la Planta El Milagro. Sin embargo, cuando funcionó el sistema de medición, se estimó un caudal de captación promedio de 60 l/s y una capacidad máxima de 100 l/s.
La línea de conducción hasta la Planta de Tratamiento El Milagro, tiene una longitud total de 1.35 km. La capacidad máxima de la línea de conducción es de aproximadamente 150 l/s. El caudal promedio captado del río Porcón es del orden de 60 l/s pero, en época de sequía extrema, debido a los bajos caudales naturales del río y a los usos rurales aguas arriba de la bocatoma, el caudal de este río disponible para el acueducto de Cajamarca, puede ser cercano a cero.
La captación sobre el río Grande se ubica en la cota 2869 msnm. Está compuesta de una presa baja, un desarenador, presedimentador y un medidor Parshall. La capacidad de almacenamiento de agua cruda del presedimentador es de 90 m3.
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La línea de conducción de la captación del río Grande hasta la Planta de Tratamiento El Milagro, tiene una longitud total de 2,62 km y una capacidad máxima de conducción de 166 l/s. El caudal medio captado del río Grande es del orden de 80 l/s; sin embargo, en época de sequía, cuando no hay disponibilidad de agua en el río Porcón, el río Grande aporta hasta 140 l/s que requiere la planta.
Las aguas crudas de los ríos Porcón y Grande, transportadas hasta la planta de tratamiento El Milagro mediante líneas independientes de aducción, se mezclan a la llegada de la planta.
INFORMACION SOBRE: Río Grande y Rio Porcón .
CAUDALES DE LA FUENTE:
Los ríos Porcón y Grande constituyen en la actualidad la principal fuente de agua de la ciudad de Cajamarca. En ninguno de los dos ríos se tiene medición sistemática del caudal. Sin embargo ambos ríos se unen en las inmediaciones de la planta El Milagro y forman el río Mashcón que recorre el valle de la ciudad de Cajamarca donde se opera una estación hidrométrica ubicada antes de la unión del río Mashcón y el río San Lucas.
De acuerdo con los análisis realizados para el Plan Maestro de Acueducto y Alcantarillado de Cajamarca, el caudal mínimo confiable con que cuenta la planta El Milagro, es de 220 l/s aportados fundamentalmente por el río Grande.
El registro de caudales diarios del río Porcón en el sitio de bocatoma durante el período 1978-1981, según información del Ministerio de Agricultura y Alimentación, presenta en época seca un caudal mínimo de 10 l/s. Sin embargo, MYSRL en sus comentarios al Informe Preliminar de Auditoría y Evaluación Ambiental indica que la empresa Arcadis en el año 2000 demostró que el caudal mínimo del río Porcón en la bocatoma de la planta era de cerca de 200 l/s. Aunque la Auditoría no tiene elementos adicionales para probar si el valor de este caudal es cercano a 10 l/s o a 200 l/s, considera que probablemente MYSRL esté equivocada y cuando Arcadis habla de 200 l/s se refiera a todo el aporte de la cuenca del río Porcón para el acueducto de El Milagro, es decir a la suma de los caudales mínimos de los ríos Porcón y Grande.
Al respecto, conviene también aclarar que, en el informe de la consultoría prestada por INGETEC S.A. por solicitud del Ministerio de Energía y Minas en enero de 2002, la cual consistió en tres días de trabajo por parte de un especialista de la firma, incluyendo una visita a la zona de operaciones, con el objeto de dar un
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concepto preliminar sobre las alternativas de manejo de los impactos sobre el recurso hídrico generados por la explotación del Cerro Quilish, se expresó: “Los caudales mínimos del río Porcón están muy por encima de la capacidad de la planta de tratamiento El Milagro, por lo cual, para que este abastecimiento se afectara, sería necesario que los caudales mínimos bajaran substancialmente con respecto a los naturales.” En el concepto anterior, evidentemente se hace referencia a los caudales totales de la cuenca del río Porcón utilizados por la planta El Milagro, es decir incluyendo tanto el caudal derivado el río Porcón aguas arriba de la desembocadura del río Grande, como el caudal del río Grande.
Respecto a los caudales del río Grande, el registro diario del período 1978-1981 presenta un caudal mínimo de 238 l/s en el sitio de la bocatoma. Este caudal, en conjunto con el mínimo registrado en el río Porcón en el sitio de la bocatoma aguas arriba de la desembocadura del río Grande (10 l/s), son coherentes con el caudal mínimo confiable de los dos ríos considerado en el Plan Maestro de Acueducto y Alcantarillado de Cajamarca (220 l/s).
CARACTERISTICAS QUIMICAS DEL AGUA.
El río Porcón presenta aceptables calidades de agua en condiciones de tiempo seco, excepto por los vertimientos directos de aguas residuales de comunidades ribereñas. Los valores de pH están ligeramente por encima de 7.0. En períodos de lluvia en la cuenca se presenta acarreo de sedimentos y aumento de la turbiedad.
El río Grande presenta generalmente valores de pH ligeramente por debajo de 7.0. El origen de valores de pH ligeramente bajos puede estar en algunos tributarios de la cabecera del río Grande, por la naturaleza geoquímica de las rocas, o también en la descarga de aguas de mina.
En condiciones de lluvia, la turbiedad y sólidos suspendidos del agua aumentan considerablemente. El agua cruda presenta concentraciones de Aluminio entre 0.6 y 5.2 de acuerdo con los registros mensuales entregados por SEDACAJ para el periodo 2000 -2001.
Los análisis mensuales de la calidad del agua reportados por SEDACAJ en el punto de captación del río Grande durante el periodo 2000-2001, muestran que todos los indicadores evaluados, cumplen con los límites permisibles establecidos por la Ley General de Aguas Clase II. Los parámetros evaluados son: arsénico, bario, cadmio, cromo, hierro, mercurio, magnesio, plomo, selenio, zinc, cianuro y cromo hexavalente, con valores en su mayoría por debajo del límite de detección.
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Los análisis realizados en el punto de captación del río Porcón, muestran el mismo comportamiento. Las concentraciones de aluminio alcanzan valores de hasta 33.4 mg/l.
En la planta el Milagro, la mezcla de las dos fuentes muestra un valor medio de turbiedad de 40 unidades con máximos de hasta 3500 unidades. El valor medio del pH es de 6.7, alcalinidad de 30 mg/l y los coliformes de 15 NMP/100 ml.
Los análisis anteriores permiten catalogar el agua como apta para consumo mediante tratamiento convencional y desinfección.
A) CAPTACION. - Esta captación se abastece de los Ríos Grande y Porcón.
Medición de la caudal entrante rejilla
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B) TRATAMIENTO EN “EL MILAGRO”.
La planta de tratamiento El Milagro se ubica sobre la margen derecha del río Porcón, a unos 5 km de Cajamarca, en la cota 2844 msnm. Tiene una capacidad nominal de tratamiento de 120 l/s pero, en razón de la alta demanda de agua potable, se opera con caudales hasta de 135 a 140 l/s.
La planta es de tipo convencional hidráulico y consta de los siguientes procesos:
Mezcla rápida de sulfato de aluminio, para remoción de sólidos suspendidos y disueltos, y de cal para aumento de pH.
Floculación en un floculador hidráulico de flujo vertical de tiempo de retención de cerca de 18 minutos. Las paredes están realzadas para atender sobreflujos.
Sedimentación en dos tanques sedimentadores de flujo horizontal de 2,5 horas de retención, operados en paralelo. Durante la visita de Auditoría, se observó la evacuación de lodos y lavado de uno de los tanques, operación que se realiza con una frecuencia mensual en época de lluvias y cada dos meses en época seca. La limpieza de muros se realiza con sulfato de cobre.
Filtración rápida: el agua sedimentada pasa a 4 filtros de doble capa, que operan en paralelo y que son limpiados mediante retrolavado.
Dosificación de cloro que se efectúa al agua filtrada en un tanque de almacenamiento de agua tratada, aplicando concentraciones de 1,5 mg/l para garantizar cloro residual de 0,5 mg/l en los puntos extremos de la red de distribución.
El mantenimiento de la planta exige sacar de operación alternadamente, por períodos de varias horas diarias, las unidades de filtración y sacar alternadamente cada tres meses los sedimentadores. Las plantas serán próximamente ampliadas con apoyo de MYSRL para contar con un nuevo sedimentador y dos filtros.
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Debido a la alta demanda de agua, la operación de la planta es continua pero no así la conducción y distribución en la ciudad.
Durante eventos de mala calidad del agua cruda, por bajo pH, la planta interrumpe el tratamiento. De acuerdo con información verbal recibida por la Auditoría de un operario y no documentada, la planta también interrumpió la operación en una ocasión por derrame de tóxicos. MYSRL, en los comentarios al Informe Preliminar de Auditoría y Evaluación Ambiental, indica que nunca ha ocurrido un derrame de sustancias tóxicas en la cuenca tributaria de la planta El Milagro.
- El agua captada de ambos ríos, se reúne en la Cámara de Reunión.- El Sulfato de Aluminio se le añade en un tanque, conocido como Tanque de
Dosificación.
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Aforador parshall. - Los floculadores son verticales, con pantallas de Madera Tornillo, que se
encargarán de sedimentar los flocs.
Cloro dosificado. Floculadores Verticales.
- En los sedimentadores o decantadores, se logra disminuir más la velocidad del agua, haciendo que los flocs se sedimenten más rápidamente y el agua se clarifique.
- Los filtros de arena, se encargarán de retener las últimas sustancias sólidas no deseadas en el agua. A partir de aquí, el agua pasará a la Cámara de clorinación, para luego hacerla potable.
- En el laboratorio, dos módulos se encargan del análisis químico y bacteriológico.
C) ALMACENAMIENTO: - El agua potable será almacenada en el Reservorio R4.
D) DISTRIBUCIÓN:
- El agua se distribuirá a la ciudad de Cajamarca a través de tuberías subterráneas. Esta obra, abastece de agua potable al 70% de la Ciudad de Cajamarca.
IV. CONCLUSIONES:
Se visitó y conoció el funcionamiento de las obras de Captación y Tratamiento de El Ronquillo – Santa Apolonia.
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Se visitó y conoció el funcionamiento de las obras de Captación y Tratamiento de El Milagro.
Se logro entender la teoría con la visita a las plantas de potabilización de agua.
V. BIBLIOGRAFIA : Empresa SEDACAJ- (recursos hídricos) Datos de los técnicos encargados de las plantas de tratamiento. Manejo de abastecimientos hídricos regionales.
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