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TESIS DE PROYECTO DE GRADO, Tesis de Gestión Ambiental

ASDM NDK NDKNASLKFNKSANFKLNASLKNFASN

Tipo: Tesis

2019/2020

Subido el 24/11/2022

sebastian-david-vertel-mendoza
sebastian-david-vertel-mendoza 🇨🇴

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EVALUACIÓN Y DISEÑO DEL PLAN DE OPTIMIZACION DE LA PLANTA DE
TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE EN VIOTA - CUNDINAMARCA
JACKELINE ESCARPETTA CRUZ
DANIELA MARISOL LOPEZ PUENTES
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL
GIRARDOT
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EVALUACIÓN Y DISEÑO DEL PLAN DE OPTIMIZACION DE LA PLANTA DE

TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE EN VIOTA - CUNDINAMARCA

JACKELINE ESCARPETTA CRUZ

DANIELA MARISOL LOPEZ PUENTES

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL

GIRARDOT

EVALUCIÓN Y DISEÑO DEL PLAN DE OPTIMIZACION DE LA PLANTA DE

TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE EN VIOTA - CUNDINAMARCA

JACKELINE ESCARPETTA CRUZ

DANIELA MARISOL LOPEZ PUENTES

Trabajo de grado para obtener el título de ingeniero civil

Asesor

ING. OSCAR EFREN OSPINA ZUÑIGA

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL

GIRARDOT

DEDICATORIA

La presente tesis la dedico a Dios en primera instancia, por darme vida, salud y

sabiduría a lo largo de mi carrera.

A mis padres, a quienes les debo todo lo que soy.

A mi padre Héctor Manuel López Moreno, gracias por estar a mi lado en esta

etapa tan importante, por tu apoyo moral e incondicional y tus sacrificios para que

nunca me hiciera falta nada, por forjarme como un ser perseverante, y hacer de mi

cada día con tu ejemplo una mejor persona. A mi madre Ninfa Puentes Millán

(q.e.p.d), pese al poco tiempo compartido juntas, este solo será uno de los tantos

logros que obtendré a tu nombre, sé que este momento hubiera sido tan especial

para ti como lo es para mí, gracias por darme la vida y con ello la oportunidad de

ser una profesional, a ustedes mi más grande amor y gratitud.

Daniela Marisol López Puentes

Dedico este trabajo principalmente a Dios, por haberme dado la vida y permitirme

llegar hasta este momento tan importante de mi formación profesional. A mi madre,

por ser el pilar más importante y por demostrarme siempre su apoyo y cariño

incondicionalmente. A mi padre, a pesar de que ya no está a mi lado siempre fue

ese ejemplo a seguir un hombre que siempre creyó en su hija, y aunque nos

faltaron muchas cosas por vivir juntos, tengo la certeza que en este momento

estaríamos compartiendo la misma felicidad.

Jackeline Escarpetta Cruz.

AGRADECIMIENTOS

A Dios, quien obro en nosotras haciéndonos crecer espiritual y mentalmente.

A nuestros padres Ninfa Puentes Millán, Héctor Manuel López Moreno, María Elcy

Cruz Molina y Federico Escarpetta, quienes con su amor y apoyo nos forjaron

como personas integras llenas de valores.

A nuestro tutor y docente, Oscar Efrén Ospina, quien con su paciencia y

dedicación nos guio y sirvió de apoyo mediante nuestro proceso formativo, del

cual obtuvimos las bases necesarias para desarrollar el presente trabajo.

A la empresa de servicios públicos de Viotá S.A.S E.S.P, quienes nos prestaron

sus instalaciones y aportaron información valiosa para el presente trabajo de

investigación

Agradecemos mucho la ayuda de nuestros docentes, compañeros y a la

Universidad Piloto de Colombia – seccional Alto Magdalena en general, por

permitirnos ser parte de una gran familia que entre clases y risas nos aportaron

miles de conocimientos y valores que nos ayudaron para ser unas grandes

ingenieras civiles.

9.12.7 Longitud relativa “Lr” en centímetros (cm)

9.12.24 Radio hidráulico del módulo de colmenas “Rh” en centímetros (cm).

10.3.3 Plantas y perfiles de excavación y relleno de lecho de secado PTAP

Lista de ilustraciones

Ilustración 1. Ubicación PTAP Viotá. Fuente: documentación alcaldía................... 21

Ilustración 2.Ubicacion Google maps PTAP. Fuente: documentación alcaldía de

Viotá..................................................................................................................................... 22

Ilustración 3. Ubicación PTAP alcaldía. Fuente: Google barth.................................. 22

Ilustración 4. Tipos de aguas meteóricas. Fuente: Tipo de aguas meteóricas

Google imágenes............................................................................................................... 27

Ilustración 5. Agua lluvia. Fuente: agua lluvia............................................................... 28

Ilustración 6. Agua superficial. Fuente: agua superficial Google imágenes............. 29

Ilustración 7. Formación de aguas subterráneas. Fuente: Google imágenes......... 30

Ilustración 8 Procesos de potabilización. Fuente: Aqua sistemas tecnología y

confort en agua.................................................................................................................. 34

Ilustración 9. Puntaje de riesgo IRCA. Fuente: art 15 res 2115 del 2007 ................ 36

Ilustración 10. procesos de potabilización. Fuente: Google imágenes..................... 40

Ilustración 11. Índice de riesgo de la calidad del agua para el consumo humano.

Fuente: IRCA...................................................................................................................... 45

Ilustración 12. Resultado de laboratorio análisis de agua potable. Fuente: aguaslab

S.A.S.................................................................................................................................... 50

Ilustración 13. Análisis de agua potable. Fuente: aguaslab S.A.S............................ 51

Ilustración 14.Resultado análisis agua cruda. Fuente: aguaslab S.A.S................... 52

Ilustración 15. Visita a la PTAP. Fuente: propia......................................................... 109

Ilustración 16. Muestra de PH. Fuente: propia........................................................... 109

Ilustración 17. Punto de muestra La vega. Fuente: propia....................................... 110

Ilustración 18. Punto de Desinfección. Fuente: propia.............................................. 110

Ilustración 19. Toma de muestra. Fuente: propia....................................................... 111

Ilustración 20. Almacenamiento agua cruda. Fuente: propia................................... 111

Ilustración 21. Tanque de preparación de desinfectante. Fuente: propia.............. 112

Ilustración 22. Laboratorio área de químicos. Fuente: propia.................................. 112

Ilustración 23. Test de jarras. Fuente: propia

Ilustración 24. Químicos.. Fuente: propia................................................................... 113

Ilustración 25. Coagulación. Fuente: propia................................................................ 114

Ilustración 26. Floculación. Fuente: propia................................................................. 114

Ilustración 27. Coagulación.. Fuente: propia............................................................. 115

Ilustración 28. Filtración y desinfección. Fuente: propia........................................... 115

Ilustración 29. Filtración sale a flote. Fuente: propia................................................. 116

Ilustración 30. Descargue de coagulantes sulfato de aluminio. Fuente: propia.... 116

Ilustración 31. Planta 2. Fuente: propia....................................................................... 117

Ilustración 32. Floculación planta 1. Fuente: propia.................................................. 117

Ilustración 33. Filtración planta1. Fuente: propia...................................................... 118

Ilustración 34. Canaleta parshal 1. Fuente: propia................................................... 118

Ilustración 35. Registro de lavado de la planta. Fuente: propia............................... 119

Ilustración 36. Transportador de cloro. Fuente: propia............................................. 119

Ilustración 37. Caja de macro medidores de salida de agua tratada. Fuente: propia

Ilustración 38. Formato de inspección de la PTAP.................................................... 121

Ilustración 39. Desarenado. Fuente: propiar............................................................... 122

Ilustración 40. Desarenador. Fuente: empresa de servicios publicos.................... 122

Ilustración 41. Desarenador. Fuente: Empresa de servicios públicos.................... 123

Ilustración 42. Desarenador estructura Viotá. Fuente: empresa de servicios

publicos............................................................................................................................. 123

Ilustración 43. Cabezal de entrega. Fuente: empresa de servicios públicos......... 124

Ilustración 44. Planos en planta. Fuente: propia........................................................ 124

Ilustración 45. Diseño lechos de secado. Fuente: empresa de servicios publicos

Ilustración 46. Excavación relleno lechos de secado PTAP. Fuente: empresa de

servicios publicos............................................................................................................. 125

Ilustración 47. Acueducto proyectado. Fuente: empresa de servicios publicos.... 126

Ilustración 48. Acueducto proyectado. Fuente: empresa de servicios públicos.... 126

Ilustración 49. Caja. Fuente: empresa de servicios públicos.

Lista de tablas

Tabla 1. Tipos de sedimentadores. Fuente: Lozano Rey Lozano B......................... 32

Tabla 2. Parámetros de referencia de diseño para sedimentadores. Fuente:

resolución 0330 de 2017 .................................................................................................. 33

Tabla 3. parámetros de potabilización. Fuente: RAS.................................................. 34

Tabla 4. Clasificación según el tipo de riesgo. Fuente. IRCA.................................... 37

Tabla 5. Tabla tipos de filtros. Fuente: Potabilización del agua, principios de diseño.

Tabla 6. Informe de características no aceptables por departamento según

municipio 2016. Fuente: Instituto Nacional de la salud............................................... 47

Tabla 7. Informe de características no aceptables por departamento según

municipio 2017 - 1028. Fuente: Instituto Nacional de la salud................................... 48

Tabla 8. Informe de características no aceptables por departamento según

municipio 2018 - 2019. Fuente: Instituto Nacional de la salud................................... 48

Tabla 9. Características no aceptables en el agua según Sivicap. Fuente: Sivicap.

Tabla 10. Tren de tratamiento de la PTAP Viotá - Cundinamarca. Fuente: propia 53

Tabla 11. Usuarios que abastece la planta del casco urbano de Viotá -

Cundinamarca. Fuente: Empresa de servicios públicos de Viotá............................. 54

Tabla 12. Datos correspondientes para la realización del método aritmético.

Fuente: propia.................................................................................................................... 55

Tabla 13. Datos correspondientes para la realización del método geométrico.

Fuente: propia.................................................................................................................... 57

Tabla 14. Datos correspondientes para la realización del método exponencial.

Fuente: propia.................................................................................................................... 58

Tabla 15. Datos correspondientes para el cálculo del método Wappaus. Fuente:

propia................................................................................................................................... 59

Tabla 16. Población futura promediada. Fuente: propia............................................. 60

Tabla 17. Dotación neta máxima. Fuente: Ministerio de vivienda

Tabla 18. Datos correspondientes para el cálculo de la dotación bruta. Fuente:

propia................................................................................................................................... 61

Tabla 19. Datos correspondientes para el cálculo del caudal medio diario. Fuente:

propia................................................................................................................................... 62

Tabla 20. Datos correspondientes para el cálculo del caudal medio diario. Fuente:

propia................................................................................................................................... 62

Tabla 21.Parametros de referencia de diseño de mezcla rápida. Fuente: resolución

0330 de 2017...................................................................................................................... 63

Tabla 22. Valores característicos de coeficiente de descarga................................... 64

Tabla 23. Datos correspondientes para la realización del caudal unitario. Fuente:

propia................................................................................................................................... 65

Tabla 24. parámetros de alta tasa.................................................................................. 91

ABSTRACT

The objective of this project is to evaluate the operation of the drinking water

treatment plant (PTAP) of the municipality of Viotá Cundinamarca, based on

physicochemical tests carried out on the water that enters the PTAP and the water

that leaves after passing through the processes that are immersed in it, to

determine if it is necessary to create an optimization plan to improve it.

The structure of the project is initially focused on making a current evaluation of the

operation of the PTAP, and proceeding to formulate the appropriate operational

processes for water purification, a task that took an extensive period of time in

which periodic visits were made to the plant.

Having the plans of the general location, location and designs of the elements that

make up the drinking water treatment plant, we proceeded to evaluate in detail the

functionality and quality of the equipment that is part of it, since at some point they

arrive to prevent correct operation and intervention to optimize it is necessary.

KEYWORDS

Optimization, design, drinking water, treatment plant, process.

1. INTRODUCCION

El recurso hídrico, se caracteriza por ser una necesidad vital para la supervivencia

y vida de los seres humanos, por ello desde tiempos remotos se ha visto la

obligación de inventar diversos sistemas de tratamiento de agua, con el objetivo

de purificar este rico recurso, ya que por múltiples problemas que se presentan a

nivel mundial en relación con el medio ambiente, escasea el agua natural apta

para el consumo humano (Comite de Naciones Unidas, 2010). por otra parte, al

identificar la problemática que vive la población de Viotá, que a pesar de que ya

tienen una planta de tratamiento no cuentan con un servicio eficiente por lo tanto

requiere alternativas de mejoramiento para la misma.

También, “En el informe de la Organización Mundial estima que la población

urbana del país, paso de 68% en 1990 a un 76% en 2015 en el abastecimiento de

agua potable “ (Rodriguez, 2017). Es notoria la falta de agua potable en Colombia,

donde no solo es el espacio rural quien se ve afectado si no también lo Urbano,

donde a medida que pasa el tiempo la afectación va aumentando y cada vez es

más grave porque del mismo modo crecen las enfermedades generadas por el

agua, por la falta del buen manejo en la potabilización del agua.

“El agua es un determinante social de la salud y como tal se debe ser sujeto a la

vigilancia y el control con el propósito de garantizar la salud pública de la

población”. (Ministerio de Salud, 2016) , por esta problemática surge la idea de

diseñar el plan de optimización de la planta de tratamiento de agua potable en el

municipio de Viotá- Cundinamarca teniendo en cuenta que abastece el poblado

del casco urbano del mismo municipio, para así lograr una mejor calidad de agua.

JUSTIFICACION

En el mundo existen diversos proyectos dedicados a la evaluación y mejoramiento

del abastecimiento de agua potable en cada territorio. Es común encontrar que,

estos problemas se ocasionan por diferentes factores como la falta de fondos, una

planeación deficiente o una mayoración en la demanda de consumo. Por lo cual,

todos estos factores someten a las plantas de tratamiento de agua potable a

realizar algunos cambios en su sistema, para poder suplir las necesidades

generadas, y por ende cumplir con la demanda y los requisitos de calidad que son

exigidos por la normatividad correspondiente.

El agua en su estado natural no se considera apta para el consumo humano, esto

se debe a factores como la contaminación de las fuentes hídricas presentadas

de manera natural o antropogénica, creando enfermedades que repercuten en la

comunidad y pueden variar su nivel de afectación, llevándolas de los puntos más

leves a los más críticos según varié su nivel de contaminación.

En la actualidad se manejan algunos parámetros que determinan cuando el agua

es o no potable para su consumo. Colombia cuenta legalmente con la resolución

0330 del RAS (Reglamento de Agua potable y Saneamiento básico), la resolución

2115 del 2007 y el decreto 1575 del 200, en los cuales se estipulan los parámetros

proporcionados por la normatividad colombiana con el fin de realizar los estudios

que correspondan y así determinar el tratamiento específico, ya que en los

diferentes sitios de captación los niveles de contaminación suelen variar.

Con el paso del tiempo las plantas de tratamiento han variado sus diseños,

proporcionando avances significativos a la hora de potabilizar, en el caso de la

planta de tratamiento de Viotá, contamos con una planta de tratamiento

convencional, por lo cual los procesos de potabilización presentan deficiencias en

el momento de cumplir con los parámetros establecidos y a la hora de verificar la

potabilidad del agua que se debe utilizar para abastecer a la comunidad , por todo

esto , se debe evaluar el funcionamiento de la planta con el fin de que esta

trabaje de una manera óptima.

Este proyecto busca favorecer la población del municipio de Viotá para mejorar la

calidad del recurso hídrico que llega a sus hogares, mitigando enfermedades y

aportando vitaminas para el cuerpo al poder consumir un agua de calidad.

OBJETIVOS

4.1 Objetivo general

Evaluar técnicamente la PTAP para conseguir diseñar el plan de optimización de

esta en Viotá-Cundinamarca teniendo en cuenta la RESOLUCION 2115 DEL 2007 ,

para lograr mejor el funcionamiento de la planta.

4.2 Objetivos específicos

 Realizar inspección visual y técnica de la PTAP con el fin de recolectar la

información necesaria.

 Evaluar condiciones de funcionamiento de la planta

 Verificar los resultados de la calidad del afluente y del afluente de la PTAP.

 Presentar alternativas de solución para la optimización que permitan el

mejoramiento de la calidad del agua y el aprovechamiento del recurso

hídrico.