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EVALUACIÓN DEL MANEJO Y OPERACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEL MUNICIPIO DE TOCANCIPÁ (CUNDINAMARCA) ANGIE LIZETH LOSADA PEREZ SINDY LORENA RIVERA QUINAYÁS UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES TECNOLOGÍA EN GESTIÓN AMBIENTAL Y SERVICIOS PÚBLICOS BOGOTÁ D.C 2016
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EVALUACIÓN DEL MANEJO Y OPERACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE
AGUAS RESIDUALES DEL MUNICIPIO DE TOCANCIPÁ (CUNDINAMARCA)
ANGIE LIZETH LOSADA PEREZ
SINDY LORENA RIVERA QUINAYÁS
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
TECNOLOGÍA EN GESTIÓN AMBIENTAL Y SERVICIOS PÚBLICOS
BOGOTÁ D.C
2016
EVALUACIÓN DEL MANEJO Y OPERACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE
AGUAS RESIDUALES DEL MUNICIPIO DE TOCANCIPÁ (CUNDINAMARCA)
ANGIE LIZETH LOSADA PEREZ
20092081041
SINDY LORENA RIVERA QUINAYÁS
20092081064
Proyecto de grado para optar por el título de Tecnólogo en Gestión Ambiental y
Servicios Públicos
Bajo la modalidad de monografía
Director
RAFAEL EDUARDO LADINO PERALTA
Ingeniero Mecánico
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
TECNOLOGÍA EN GESTIÓN AMBIENTAL Y SERVICIOS PÚBLICOS
BOGOTÁ D.C
2016
“Las ideas expuestas en el presente trabajo son responsabilidad única de sus autores por
lo tanto no involucra el concepto de la Universidad y el jurado calificador”
Artículo 177, acuerdo 029, 1998. Reglamento Estudiantil.
AGRADECIMIENTOS
A nuestros padres y familia por ser la fuerza para emprender este camino que nos llevará a
cumplir las metas planeadas.
A nuestro director, el docente Rafael Ladino, por ser guía, colaborador y sobre todo por creer
desde el principio en nuestro proyecto.
A la Ingeniera Adriana Palomino, perteneciente a la Empresa de Servicios Públicos de
Tocancipá, persona que amablemente nos brindó ayuda y orientación para profundizar en
nuestro objeto de estudio.
A la Alcaldía y Empresa de Servicios Públicos del municipio de Tocancipá, instituciones que
nos proporcionaron toda la información necesaria para el desarrollo de nuestro trabajo.
A la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, lugar en el que se forjaron sueños y
compañeros de ideales.
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TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN ........................................................................................................................... 9 ABSTRACT ........................................................................................................................ 10 1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 11 2. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................ 12 3. OBJETIVOS ................................................................................................................... 13 4. MARCO DE REFERENCIA ............................................................................................ 14
4.1 MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL ......................................................................... 15 4.1.1 Aguas residuales domésticas, industriales y pluviales. .................................. 15 4.1.2 Tratamiento preliminar ................................................................................... 15 4.1.3 Tratamiento secundario y terciario ................................................................. 16 4.1.4 Tratamiento de lodos ..................................................................................... 16 4.1.5 Operación y mantenimiento ........................................................................... 16 4.1.6 Actores involucrados en el tratamiento del agua residual............................... 18
4.2 MARCO NORMATIVO ............................................................................................ 20 4.3 MARCO INSTITUCIONAL ....................................................................................... 23 4.4 MARCO HISTÓRICO .............................................................................................. 24 4.4 MARCO GEOGRÁFICO .......................................................................................... 25
5. METODOLOGÍA ............................................................................................................ 27 5.1 Recolección de información..................................................................................... 27 5.2 Salidas de campo .................................................................................................... 28 5.3 Análisis metodológico .............................................................................................. 28 5.4 Interpretación de resultados .................................................................................... 29
6. RESULTADOS .............................................................................................................. 30 6.1 GENERALIDADES DEL MUNICIPIO ...................................................................... 30
6.1.1 Aspectos Biogeofísicos .................................................................................. 30 6.1.2 Usos del Suelo ............................................................................................... 30 6.1.3 Información socioeconómica .......................................................................... 30 6.1.4 Abastecimiento de agua y drenaje, aspectos institucionales y financieros ..... 33
6.2 DESCRIPCIÓN DEL AFLUENTE Y EFLUENTE DEL SISTEMA ............................. 33 6.3 REVISIÓN DEL DISEÑO ......................................................................................... 35
6.3.1 Nivel de complejidad del sistema ................................................................... 36 6.3.2 Descripción de las condiciones de funcionamiento y operaciones unitarias actuales .................................................................................................................. 37
6.4 Revisión de aspectos civiles .................................................................................... 44 6.4.1 Sistema de Cribado y Alivio ........................................................................... 44 6.4.2 Sistema de Aforo (Canaleta Parshall-Vertederos) .......................................... 46 6.4.3 Desarenadores .............................................................................................. 47 6.4.4 Tuberías ........................................................................................................ 48 6.4.5 Edificaciones ................................................................................................. 49
6.5 CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN OBTENIDAS ............................................. 50 7. RESULTADOS Y ANÁLISIS .......................................................................................... 51
7.1 LOCALIZACIÓN DE LAS LAGUNAS ....................................................................... 51 7.2 FUNDAMENTOS PARA LA EVALUACIÓN ............................................................. 51
7.2.1 Color .............................................................................................................. 52 7.2.2 Olores ............................................................................................................ 53 7.2.3 Determinación de caudal de diseño ............................................................... 53 7.2.4 Relación Largo/Ancho (L/A) ........................................................................... 54
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7.2.5 Determinación del área y volumen ................................................................. 55 7.2.6 Número de dispersión .................................................................................... 55 7.2.7 Tiempo de retención ...................................................................................... 56 7.2.8 Tasa de aplicación superficial ........................................................................ 56 7.2.9 Determinación de la carga orgánica y sólidos suspendidos totales ................ 56
7.3 CONSOLIDADO CÁLCULOS .................................................................................. 57 7.3.1 Caracterización de las aguas residuales ........................................................ 57 7.3.2 Datos generales ............................................................................................. 57
7.4 EVALUACIÓN DE LA LAGUNA PRIMARIA ACTUAL .............................................. 57 7.5 PRINCIPIOS DE DISEÑO PROPUESTA DE MEJORA ........................................... 60 7.6 IDENTIFICACIÓN POSIBILIDADES DE MEJORA EN EL PROCESO .................... 60
7.6.1 Frecuencia de monitoreo en el afluente (Operación)...................................... 60 7.6.2 Frecuencia de monitoreo en el efluente ......................................................... 62
7.7 MATRIZ DE EVALUACIÓN ..................................................................................... 62 7.8 MEJORA EN EL TRATAMIENTO PRELIMINAR ..................................................... 66
7.8.1 Rejillas ........................................................................................................... 66 7.8.2 Canaleta Parshall .......................................................................................... 66 7.8.3 Desarenadores .............................................................................................. 66 7.8.4 Vertederos ..................................................................................................... 66
7.9 MEJORA EN EL TRATAMIENTO SECUNDARIO ................................................... 67 7.9.1 Propuesta de mejora en el sistema de tratamiento ........................................ 67 7.9.2. Evaluación propuesta de mejora ................................................................... 69 7.9.3 Otros (edificaciones) ...................................................................................... 71 7.9.4. Presupuesto ................................................................................................. 72
8. CONCLUSIONES .......................................................................................................... 74 9. RECOMENDACIONES .................................................................................................. 75 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 76 ANEXOS ............................................................................................................................ 79
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ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Marco normativo aplicado al tratamiento de las aguas residuales ........................ 20 Tabla 2. Censos demográficos de Tocancipá .................................................................... 31 Tabla 3. Censos demográficos de Tocancipá .................................................................... 34 Tabla 4. Dimensiones de las lagunas ................................................................................. 36 Tabla 5. Asignación nivel de complejidad ........................................................................... 36 Tabla 6. Características sistema de cribado ....................................................................... 45 Tabla 7. Características desarenaderos ............................................................................. 48 Tabla 8. Valores recomendados para la relación L/A ......................................................... 54 Tabla 9. Mediciones y resultados de las dimensiones del sistema lagunar ........................ 55 Tabla 10. Datos del tratamiento actual realizado en la PTAR ............................................. 58 Tabla 11. Evaluación de parámetros de diseño para la conformación actual de la laguna
facultativa primaria ............................................................................................................. 58 Tabla 12. Evaluación de parámetros de diseño para la conformación actual de la laguna de
aireación secundaria .......................................................................................................... 59 Tabla 13. Frecuencia de medición de parámetros en las lagunas ...................................... 61 Tabla 14. Área y volumen real requeridos .......................................................................... 67 Tabla 15. Parámetros de las lagunas de estabilización ...................................................... 69 Tabla 16. Datos para realizar evaluación de la propuesta de mejora ................................. 70 Tabla 17. Evaluación general de la propuesta ................................................................... 70 Tabla 18. Presupuesto detallado para la implementación de la propuesta. Costos directos.
.......................................................................................................................................... 72 Tabla 19. Presupuesto resumido ....................................................................................... 73
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ÍNDICE DE IMÁGENES Y GRÁFICOS Imagen 1. Ubicación geográfica del Municipio de Tocancipá ............................................. 25 Imagen 2. Ubicación veredas del Municipio de Tocancipá ................................................. 26 Imagen 3. Vista satelital de la PTAR de Tocancipá. ........................................................... 35 Imagen 4. Detalle de la laguna facultativa primaria ............................................................ 38 Imagen 5. Detalle de la laguna facultativa secundaria........................................................ 39 Imagen 6. Diques que separan las lagunas ....................................................................... 40 Imagen 7. Pozos de inspección ......................................................................................... 41 Imagen 8. Tubo de descargue sobre el Río Bogotá ........................................................... 42 Imagen 9. Ubicación del pozo de bombas sobre la caseta de equipos de control .............. 43 Imagen 10. Detalles de la estructura de salida ................................................................... 43 Imagen 11. Detalles de la estructura de salida ................................................................... 44 Imagen 12. Sistema de Cribado y Alivio (Rejillas) .............................................................. 45 Imagen 13. Control de Residuos ........................................................................................ 46 Imagen 14. Sistema de Aforo (Vertederos) ........................................................................ 46 Imagen 15. Desarenador ................................................................................................... 47 Imagen 16. Desarenador (Interior) ..................................................................................... 47 Imagen 17. Tubería Conducción ........................................................................................ 48 Imagen 18. Edificación (Administrativo) ............................................................................. 49 Imagen 19. Edificación (Control Aireadores-Planta Eléctrica de Emergencia) .................... 49 Imagen 20. Detalle de la cercanía entre la PTAR y el casco urbano .................................. 51 Imagen 21. Detalle de la estructura de salida .................................................................... 68
Gráfico 1. Metodología – Salidas de campo ....................................................................... 28 Gráfico 2. Análisis metodológico de la información ............................................................ 29 Gráfico 3. Proyección de la población del municipio de Tocancipá .................................... 32
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RESUMEN
El municipio de Tocancipá, ubicado en el departamento de Cundinamarca, actualmente se encuentra en expansión y constante crecimiento por los asentamientos de empresas e industrias que se han ubicado en este lugar; considerando estos factores, es de vital importancia conocer el manejo realizado a las aguas residuales generadas en el mismo. En el presente documento se puede apreciar la caracterización realizada a cada uno de los elementos que componen la Planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) que posee el municipio, así mismo se conocieron las condiciones de operación en las que se encuentran cada una de las estructuras y equipos que hacen parte de los tratamientos primario y secundario. Como parte de la evaluación de cada uno de estos componentes, se tomaron indicadores precisos que ayudaron a establecer y finalmente dictaminar las fallas encontradas.
La evaluación de esta PTAR, se basó inicialmente en la recopilación de información hallada sobre la planta, estructura y funcionamiento, cronograma de visitas efectuadas a las instalaciones, documentación por parte del supervisor encargado, la Alcaldía del Municipio y la Empresa de Servicios Públicos de Tocancipá; además de la elaboración de una lista de chequeo en donde se pudo establecer concretamente los aspectos a tratar y se compiló detalladamente gran parte de la información.
Se encontraron deficiencias en el tratamiento primario, con respecto a los procesos técnicos-operativos, de funciones específicas en mantenimiento, limpieza de rejillas, desarenadores y canaleta Parshall, que no se realizan de forma frecuente, evidenciando que estas actividades no son supervisadas ni monitoreadas; en cuanto al tratamiento secundario, se pudo verificar que el diseño planteado inicialmente no es el más apropiado para las características actuales del municipio, razón por la cual el sistema de tratamiento no se está realizando de la forma más eficiente.
Los resultados obtenidos en la evaluación de la PTAR, arrojan una serie de mejoras,
recomendaciones y sugerencias en cada uno de los procesos en referencia tanto para el
tratamiento primario como el secundario, con la finalidad de incrementar la calidad del
efluente que es vertido en el Río Bogotá. Sin embargo cabe resaltar que el crecimiento
demográfico e industrial en el municipio de Tocancipá, conlleva a replantear un nuevo
método de tratamiento de aguas residuales.
Palabras Claves: Evaluación, caracterización, aguas residuales, tratamiento primario y
secundario, indicadores, técnico, operativo.
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ABSTRACT
Tocancipá township, located in the department of Cundinamarca, currently in expansion and steady growth by settlements of companies and industries that have been located in this place; considering these factors, it is vital to know the management made to the wastewater generated in it. This document can appreciate the characterization made on each of the elements of the plant wastewater treatment plant (WWTP) that has the municipality, also the operating conditions which are each they met structures and equipment that are part of the primary and secondary treatments. As part of the evaluation of each of these components, precise indicators that helped establish and ultimately dictate the flaws found were taken. The evaluation of this WWTP was initially based on the collection of found information about the plant, structure and operation, schedule visits to the facilities, documentation by the supervisor in charge, the Mayoralty and the Public Service Company of Tocancipá; in addition to the development of a checklist where they could concretely establish the aspects to be treated and detail much of the information it was compiled.
Deficiencies in the primary treatment, with respect to processes technical-operational,
specific functions in maintenance and cleaning of grids, grit chambers and channel Parshall,
which aren’t performed frequently, were found showing that these activities aren’t supervised
or monitored; as for the secondary treatment, it was verified that initially raised design isn’t
the most appropriate for the current characteristics of the municipality, which is why the
treatment system isn’t performing in the most efficient manner.
The results obtained in the evaluation of the WWTP show a number of improvements,
recommendations and suggestions in each of the processes in reference to both the primary
treatment and secondary, in order to increase the quality of the effluent is discharged into the
Bogotá river. However, it should be noted that population and industrial growth in the
municipality of Tocancipá, leads to stake out a new method of wastewater treatment.
Keywords: Evaluation, characterization, residual water, primary and secondary treatment,
indicators, technical, operational.
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1. INTRODUCCIÓN
El municipio de Tocancipá, hace parte de la Sabana Cundi-Boyacense, debido a su cercanía
con Bogotá, muchas industrias se han trasladado a este lugar, abriendo puertas
comerciales con gran movimiento económico, con ello empiezan a aumentarse las ofertas
de empleo y como consecuencia se produce un aumento en el número poblacional; es bien
sabido que a mayor densidad demográfica, mayor va a ser la demanda de necesidades
básicas por satisfacer y con ello poder garantizar una buena calidad de vida. Entonces,
necesariamente debemos referirnos al uso de los recursos naturales, en este caso, el agua,
un elemento de vital importancia para el desarrollo de cualquier comunidad y que con el
transcurrir del tiempo se ha vuelto más escaso, debido principalmente a las acciones
antrópicas.
Una vez se suministra agua a la población, ésta es utilizada ya sea en labores domésticas,
agrícolas o industriales, presentando ciertas características que cambian al ser utilizada en
las funciones destinadas, contaminándose con materia orgánica, grasas, sustancias tóxicas
y demás elementos nocivos para la salud del ser humano y causantes de grandes deterioros
al medio ambiente; éstas son las denominadas aguas residuales. Debido a la alta carga
contaminante de este tipo de agua, se hace necesario realizar un tratamiento antes de ser
reincorporada al medio natural, existen diferentes métodos para llegar a esto, que dependen
del tipo de población, características del lugar y vertimientos a tratar.
Puntualmente en Tocancipá hace varios años se creó una Planta de Tratamiento de agua
residual (PTAR), para manejar los vertimientos producidos por el sector industrial y
doméstico, con el fin de mitigar los contaminantes que se descargan en la cuenca alta del
río Bogotá. Se han realizado algunas mejoras para aumentar la eficiencia de la planta, pero
lo cierto es que actualmente ya se han superado los criterios de diseño y en realidad no se
sabe con certeza si se tiene la capacidad necesaria para atender a un municipio que se
expande con rapidez.
En el presente proyecto, se pretende determinar el estado físico en general de la planta,
sus estructuras, equipos y métodos utilizados, con el fin de identificar posibles aspectos
que estén irrumpiendo con el adecuado funcionamiento y manejo operacional, brindando
aportes que lleven a la adopción de medidas necesarias para el mejoramiento continuo de
la PTAR.
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2. JUSTIFICACIÓN
El medio ambiente tiene las habilidades para depurar y eliminar del agua los componentes
que la estén contaminando, pero cuando ésta carga supera las capacidades propias del
ecosistema, se presentan alteraciones que repercuten directamente sobre la salud pública;
el agua descargada por la planta de tratamiento puede ser utilizada para riegos y demás
labores agrícolas, por consiguiente los alimentos que se ingieren traerán consigo parásitos
y bacterias causantes de diversas enfermedades; además de ello se ve afectado toda forma
de vida que dependa del afluente.
Con un mejor funcionamiento de la PTAR no sólo se ve beneficiada la población
Tocancipeña, las consecuencias de tratar adecuadamente el agua residual traerá
directamente un bien para todo el ecosistema presente en el cuerpo de agua, pero para
llegar a ello y saber que mejoras o en qué aspectos se están presentando posibles falencias,
para hallar una solución respectiva, debemos valernos de herramientas descriptivas y
analíticas que permitan vislumbrar el estado físico de los equipos de la planta, las
estructuras y sus accesorios.
Otro aspecto a tratar, es que el municipio está creciendo de forma acelerada debido a la
entrada de capital de industrias que llegaron desde Bogotá, sitio que presenta impuestos
más elevados en comparación con los de Tocancipá. Esto desde el punto de vista
económico es favorable para el municipio, sin embargo, no se estimó la llegada de estas
empresas en el estudio de proyección que se hizo para la construcción de la planta, lo cual
nos indica que no se tiene la capacidad para prestar un servicio eficiente al municipio.
Según las consultas preliminares realizadas con la entidad encargada de la regulación de
las PTARs en Cundinamarca (CAR), cabe resaltar que existen estudios donde se consigna
información acerca de los parámetros de diseño de construcción de la PTAR de Tocancipá,
pero no se evidencian datos de algún estudio posteriormente realizado del seguimiento y
control de la actividad operacional de la planta, con ello se demuestra claramente la
necesidad de efectuar la evaluación propuesta. Es imprescindible que las acciones para
mejorar la eficiencia de la planta no se limiten exclusivamente a las tareas de diseño,
construcción e instalación de aparatos, sino que además mediante la valoración planteada,
se proporcionen herramientas para operar la PTAR correctamente, detectar los problemas
de funcionamiento más comunes y saber cómo resolverlos rápidamente.
Teniendo en cuenta que la Empresa de Servicios Públicos de Tocancipá es la encargada
del manejo de la planta, nos apoyaremos fuertemente en este ente para la obtención de
información que nos permita señalar las características, condiciones, acciones operativas y
la calidad con la que se ofrece el servicio, según lo determinado por la ley y el plan de
Desarrollo del Municipio, con el propósito de brindar una apreciación cualitativa y
cuantitativa sobre estos aspectos, y de esta forma servir de apoyo para las medidas a tomar
para las correcciones que se deban realizar, aportando beneficios en materia social,
económica y ambiental para todo el municipio. Sumado a lo anterior, se quiere mejorar el
banco de información disponible ya sea para académicos, personal implicado con el
funcionamiento de la planta y en general para cualquier ciudadano interesado en el tema,
para que nuestro estudio pueda ser usado de apoyo para futuras investigaciones y aportes
que brinden bienestar al municipio.
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3. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Evaluar el manejo y la operación llevada a cabo en la Planta de Tratamiento de Aguas
Residuales (PTAR) del municipio de Tocancipá en Cundinamarca, basado en criterios de
eficiencia y sostenibilidad.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Recolectar información con ayudas de fuentes primarias y secundarias de los
aspectos técnicos, operativos y ambientales de la PTAR de Tocancipá.
2. Identificar el manejo técnico – operativo de los componentes asociados al
funcionamiento de la PTAR de Tocancipá.
3. Realizar el diagnóstico de los aspectos operacionales que determinarán las
condiciones actuales de la PTAR de Tocancipá.
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4. MARCO DE REFERENCIA
Actualmente en nuestro país existen entidades encargadas de velar por la protección y
conservación de los recursos hídricos pero aún falta rigor y exigencia al momento de hacer
cumplir las normas ya establecidas. Las ciudades y los municipios al pensar en un plan de
desarrollo se enfocan en garantizar la distribución y abastecimiento de agua potable a la
población, lo cual es entendible, por ser éste recurso indispensable para la vida; pero no se
da la relevancia e importancia debida al tratamiento del agua residual, que trae consigo
connotaciones directas bien sea para la calidad de vida y bienestar poblacional así como
para la preservación ecológica.
La calidad del recurso hídrico es un factor que limita su disponibilidad y restringe su uso
para las actividades propias del desarrollo económico y social de los municipios y regiones,
y restringe los procesos y funciones ecológicas de los ecosistemas. El aumento de consumo
para usos sociales y productivos, trae consigo el aumento de los vertimientos de aguas
residuales, y en consecuencia, se reduce la oferta hídrica en términos de calidad, y se
aumentan los riesgos sobre la salud pública(Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo
Territorial, Dirección de Agua potable, Saneamiento, 2004).
En consecuencia a ello, los municipios del país están en la obligación de tratar todos sus
desechos o como mínimo poner en marcha acciones que permitan disminuir el impacto
desfavorable que éstos pueden generar en los recursos naturales (Peña, 2001). Deben
estar prestos a incorporar en sus políticas de desarrollo, estrategias que les lleven a realizar
de forma eficiente la recolección, tratamiento y descargas de las aguas que han utilizado
los habitantes en sus diversas labores; adicional a ello deben ejecutar correctamente por
medio de las Empresas prestadoras de Servicios Públicos Domiciliarios, las obras y
acciones de mejoramiento continuo en sus sistemas de tratamiento para que éstos sean
óptimos y los cauces de agua, en este caso del río Bogotá, no se vea afectado por los
vertimientos recibidos por parte del municipio. En conjunto a ello, las Corporaciones
Autónomas Regionales (CAR) también están en la obligación de regular este servicio de
saneamiento básico, haciendo efectiva su prestación y calidad, estableciendo la importancia
de la conservación y protección de las fuentes hídricas.
Colombia por su ubicación geográfica y sus condiciones de relieve tiene una precipitación
media anual de 3000 mm, lo que representa una abundancia significativa de recursos
hídricos, si se compara con el promedio mundial de precipitación, que se encuentra
alrededor de los 900 mm y con el de Suramérica, que está cerca de los 1600 mm (Ministerio
del Medio Ambiente, 1996). Por ello es trascendental que en nuestro país y desde cada
municipio se asegure la descontaminación de las aguas residuales, se adopte un sistema
de tratamiento de acuerdo a las respectivas condiciones y se empleen herramientas para
evaluar si éstos procesos se están llevando de manera adecuada.
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4.1 MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL
Para conocer y entender claramente la importancia de llevar a cabo una ejecución adecuada
dentro de la Planta de Tratamiento de aguas Residuales de Tocancipá, es necesario hacer
una revisión previa de conceptos y temas relacionados que nos permitan ver objetivamente
el panorama de la situación. así las cosas, se entiende que el agua que entra a los hogares
e industrias no siempre tiene la misma calidad al salir después de haber sido usada; la
mayor parte del agua que se destina a estos lugares (hogares, industrias y oficinas) debe
de ser tratada antes de ser regresada al ambiente.
4.1.1 Aguas residuales domésticas, industriales y pluviales.
En general se consideran aguas residuales domésticas (ARD), los líquidos provenientes de
las viviendas o residencias, edificios comerciales e institucionales. Se denominan aguas
residuales municipales los residuos líquidos transportados por el alcantarillado de una
ciudad o población y tratados en una planta de tratamiento municipal, y se llaman aguas
residuales industriales, las aguas residuales provenientes de la descarga de industrias de
manufactura. También se acostumbra a denominar aguas negras a las aguas residuales
provenientes de inodoros, es decir, aquellas que transportan excrementos humanos y orina,
ricas en sólidos suspendidos, nitrógeno y coliformes fecales. Y aguas grises a las aguas
residuales provenientes de tinas, duchas, lavamanos y lavadoras, aportantes de DBO,
sólidos suspendidos, fósforo, grasas y coliformes fecales, esto es, aguas residuales
domésticas excluyendo la de los inodoros.
Las aguas lluvias transportan la carga contaminante de techos, calles y demás superficies
por donde circula; sin embargo, en ciudades modernas se recogen en alcantarillas
separadas, sin conexiones conocidas de aguas residuales domésticas o industriales, y, en
general, se descargan directamente en el curso de agua natural más próximo sin ningún
tratamiento. En ciudades que poseen un sistema de alcantarillado combinado se
acostumbra a captar el caudal de tiempo seco mediante un alcantarillado interceptor y
conducirlo a la planta de tratamiento. No obstante, durante los aguaceros el caudal en
exceso de la capacidad de la planta y el alcantarillado interceptor se desvía mediante el
curso natural de agua. En este caso se pueden presentar riesgos serios de polución y de
violación de las normas de descarga, los cuales solo se pueden evitar reemplazando el
sistema de alcantarillado combinado por uno separado (Romero J. , 2000).
4.1.2 Tratamiento preliminar
Los aspectos mencionados anteriormente, destacan la necesidad de efectuar un sistema
de tratamiento capaz de retirar la carga contaminante, como primera medida se debe
realizar un tratamiento previo o preliminar, que resulta esencial en las plantas de tratamiento
de aguas residuales debido a que las empresas de depuración de agua tienen un control
muy escaso sobre la cantidad de basura de toda índole que entra en las alcantarillas, y
todavía menor sobre la arenilla y otras partículas inorgánicas originadas por erosión de
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tubos y sus uniones, y, donde el sistema de colectores es de tipo combinado, por las
basuras de carreteras y caminos.
También se localizan cribas de rejas, de funcionamiento mecánico en algunas estaciones
de bombeo, sobre todo si el sistema de alcantarillado es de tipo combinado (esto es, que
recoge aguas negras y aguas de escurrimiento superficial), y en sistema de evacuación con
muchos puntos de bombeo, en aquellos expuestos a considerable infiltración, o si las aguas
residuales arrastran con mucha frecuencia trapos y objetos grandes.
El desempeño satisfactorio de todas las etapas que se van sucediendo una a otra en una
PTAR, depende, a menudo de manera crítica de la instalación y la operación efectuadas
correctamente, y del mantenimiento de rejillas, trampas e interceptores. Una buena cantidad
de problemas serios puede surgir si falta la atención debida a estos dispositivos, como por
ejemplo el desgaste excesivo y las averías en las bombas, el bloqueo y la erosión de las
tuberías, y el aumento de las necesidades de mantenimiento en la totalidad de la planta
(Crites, 2000).
4.1.3 Tratamiento secundario y terciario
El tratamiento secundario está diseñado para degradar sustancialmente el contenido
biológico del agua residual, el cual deriva los desechos orgánicos provenientes de residuos
humanos, residuos de alimentos, jabones y detergentes. La mayoría de las plantas
municipales utilizan procesos biológicos aeróbicos para este fin.
El tratamiento terciario proporciona una etapa final para aumentar la calidad del efluente al
estándar requerido antes de que éste sea descargado al ambiente receptor (mar, río, lago,
campo, etc.) Más de un proceso terciario del tratamiento puede ser usado en una planta de
tratamiento.
4.1.4 Tratamiento de lodos
Los sólidos primarios gruesos y los biosólidos secundarios acumulados en un proceso del
tratamiento de aguas residuales se deben tratar y disponer de una manera segura y eficaz.
Este material a menudo se contamina inadvertidamente con los compuestos orgánicos e
inorgánicos tóxicos (por ejemplo: metales pesados). Se debe realizar un proceso llamado
digestión, con el propósito de reducir la cantidad de materia orgánica y el número de los
microorganismos presentes en los sólidos que causan enfermedades.
4.1.5 Operación y mantenimiento
Todo sistema de tratamiento de aguas residuales debe estar diseñado de tal manera que,
cuando se opere adecuadamente, produzca en forma continua el caudal y calidad de
afluente requerido. Si existen equipos, estos han de funcionar satisfactoriamente dentro de
cualquier rango posible de operación; igualmente el operador debe estar en capacidad de
ajustar la operación a los requerimientos de cada momento. Si tiene que contar con equipos
de laboratorio que permitan determinar las características esenciales de operación, hacer
los ajustes requeridos.
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El sistema de tratamiento debe estar en capacidad de operar continuamente, aún en los
casos en que sea necesario sacar de operación un equipo para su mantenimiento y
operación. Esto supone la existencia de dos o más unidades de repuesto o de reserva y la
previsión en el diseño de suficientes accesorios y conexiones que faciliten la derivación o
es aislamiento de los equipos de operación crítica.
Cuando los costos de mano de obra son bajos y relativamente accesibles, se debe preferir
un diseño de mano de obra intensiva a uno de automatización. La utilización de equipos
automáticos y de controles elaborados requiere técnicos calificados, lo cual influye en los
costos de operación y mantenimiento, así como en la confiabilidad del sistema.
El mantenimiento se define como el arte de mantener los equipos de la planta, las
estructuras y los accesorios en condiciones adecuadas para prestar los servicios para los
cuales fueron propuestos, por lo cual es esencial para lograr una operación eficiente del
sistema de tratamiento (Romero J. , 2000).
Por operación se entiende las acciones que garantizan el funcionamiento adecuado del
sistema hidráulico y del proceso biológico de la misma. La operación de la PTAR contempla
tanto el trabajo rutinario con frecuencia a diario, semanal o mensual, como el trabajo
ocasional. El trabajo rutinario consiste en la operación de las estructuras que determinan el
funcionamiento hidráulico de la PTAR, en los muestreos y observaciones al afluente y
efluente necesarios para la evaluación del funcionamiento biológico del sistema y además
en la limpieza y mantenimiento de las partes que componen la PTAR.
El trabajo ocasional se refiere a la evaluación del comportamiento de la PTAR y de otros
aspectos como la generación de lodos, resultante de los procesos biológicos (Corporación
Autónoma Regional, 2005).
El tratamiento de aguas residuales actualmente incluye tantos procesos de tratamiento y
equipos como de operaciones unitarias, este último concepto fue desarrollado
fundamentalmente en la ingeniería química al finalizar los años cincuenta, se constituye
como la herramienta de aproximación científica a los problemas de diseño que se encuentran
en el tratamiento de aguas residuales.
Las actividades operacionales y de manejo se agrupan en los siguientes componentes:
componente sanitario, hidráulico, eléctrico, equipos e instalaciones.
La PTAR de Tocancipá cuenta con el siguiente esquema de tratamiento, que será tomado
como línea base para ejecutar la evaluación propuesta en este proyecto.
Tratamiento preliminar
- Estructura de alivio (antes de ingresar a la PTAR)
- Rejilla de cribado
- Estructura de aforo (canaleta Parshall)
18
Tratamiento secundario
- Laguna facultativa Nº 1
- Laguna facultativa Nº 2
- Laguna para secado de lodos
Infraestructura auxiliar
- Caseta de operaciones y celaduría
- Caseta para el bombeo del efluente
- Cerramiento
- Alumbrado externo
- Barreras vivas
- Vías perimetrales (Corporación Autónoma Regional, 2005)
Estos aspectos serán abordados y se evaluarán de acuerdo al marco normativo
referenciado en la investigación.
4.1.6 Actores involucrados en el tratamiento del agua residual
Existen muchas razones que justifican porqué el mantener nuestra agua limpia es de
primordial importancia:
• Flora y Fauna: Nuestros ríos y océanos están llenos de criaturas que dependen de
las costas, playas y pantanos. De estos habitantes depende la subsistencia de
cientos de especies diversas de peces y vida acuática. Las aves migratorias también
hacen uso de estas áreas para descansar y alimentarse.
• Industria pesquera: El agua limpia es vital para las plantas y los animales que viven
en el agua. Esto es importante para la industria pesquera, para las personas cuyo
pasatiempo es la pesca, y para las futuras generaciones.
• Recreación y Calidad de Vida: El agua representa una extensa área de juego para
toda la población mundial. Los paisajes y valores recreativos de nuestros depósitos
grandes de agua, muchas veces son las razones que convencen a las personas
para vivir cerca de ellas.
• Preocupaciones sobre la Salud: Si el agua no se limpia apropiadamente, puede ser
transmisora de enfermedades. Ya que vivimos, trabajamos y nos divertimos cerca
al agua (EPA, 2014).
Bajo una perspectiva sencilla, se nombraron anteriormente algunas de las afectaciones
generadas por un ineficiente sistema de tratamiento de aguas residuales, pero vale la pena
19
manifestar que las consecuencias de esta problemática son mucho más complejas, recaen
sobre el sector social, económico y evidentemente ambiental.
4.1.7 Vertimientos de aguas residuales en los ríos
Cuando se genera un vertimiento de agua de origen residual en un río se puede observar
variaciones de los niveles de algunos parámetros químicos y especies biológicas aguas
abajo del punto de vertido. Los niveles de sólidos en suspensión y DBO son elevados en
las cercanías al vertimiento y el nivel de oxígeno desciende rápidamente. Los niveles de
amonio y fosfatos son altos en el punto de vertido pero a medida que se realiza la
descomposición de la materia orgánica se presentan variaciones en las concentraciones y
con ello su transformación en otras especies.
Estos cambios se relacionan con las alteraciones en los microorganismos y
macroorganismos de un río. La abundancia de bacterias y hongos es alta en aguas
residuales y en cercanía al punto de descarga, lo cual produce un impacto significativo en
la cantidad de oxígeno presente. La reducción de este elemento genera una disminución
en la diversidad de macroinvertebrados de aguas limpias. Las especies más tolerantes
sobreviven y predominan cerca del punto de entrada del efluente (Botella, 2000).
20
4.2 MARCO NORMATIVO
Conocer la normatividad existente referida al tratamiento de las aguas residuales y lo
relacionado a este servicio de saneamiento básico, permite una orientación de forma
precisa, brindando una apreciación más objetiva y cualitativa. Consecuente a ello, a
continuación se relaciona en la Tabla 1, las principales normas que rigen y regulan los
aspectos a tener en nuestro tema de estudio.
Tabla 1. Marco normativo aplicado al tratamiento de las aguas residuales
Ley/Decreto/
Resolución
Quien lo expide
Descripción
Decreto Ley 2811
de 1974
Presidente de la
República
Por el cual se dicta el Código Nacional de Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente.
Decreto 1541 de
1978
Ministerio de
Agricultura
Tiene por finalidad reglamentar las normas relacionadas con el recurso de aguas en todos sus estados.
Ley 09 de 1979 Congreso de la
República Código Sanitario Nacional.
Decreto 1594 de
1984
Presidente de la
República
Establece normas de vertimiento para toda descarga al alcantarillado, limitando la carga orgánica, de sólidos, la concentración de aceites, grasas, y el rango apropiado de pH.
Decreto 79 de
1986
Congreso de la
República
Por la cual se prevee a la conservación y protección del recurso agua.
Constitución
Política Nacional
de 1991
Asamblea
Nacional
Constituyente
Señala que todas las personas tienen derecho a gozar de un ambiente sano, los deberes del Estado en cuanto a la protección de la diversidad e integridad del ambiente, además, deberá prevenir y controlar los factores de deterioro ambiental, imponer las sanciones legales y exigir la reparación de los daños causados.
21
Ley 99 de 1993
Congreso de la
República
Por la cual se crea el Ministerio del Medio Ambiente, se reordena el Sector Público encargado de la gestión y conservación del medio ambiente y los recursos naturales renovables, se organiza el Sistema Nacional Ambiental, SINA.
Ley 142 de 1994 Congreso de la
República
Por la cual se establece el régimen de los
servicios públicos domiciliarios.
Decreto 901 de
1997
Presidente de la
República
Por medio del cual se reglamentan las tasas retributivas por la utilización directa o indirecta del agua como receptor de los vertimientos puntuales y se establecen las tarifas de éstas.
Resolución 1096
de 2000
Ministerio de
desarrollo
económico
Por la cual se adopta el Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico, RAS, que tiene por objeto señalar los requisitos técnicos que deben cumplir los diseños, las obras y procedimientos correspondientes al Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico y sus actividades complementarias.
Decreto 1729 de
2002
Presidente de la
República
Por el cual se reglamenta la Parte XIII, Título 2,
Capítulo III del Decreto - ley 2811 de 1974 sobre
cuencas hidrográficas, parcialmente el numeral
12 del Artículo 5° de la Ley 99 de 1993 y se dictan
otras disposiciones.
Conpes 3177 de
2002
MAVDT
Por el cual se establecieron los lineamientos y se definieron las acciones prioritarias para elaborar el Plan Nacional de Manejo De Aguas Residuales, PMAR.
Decreto 3100 de
2003
Presidente de la
República
Por medio del cual se reglamentan las tasas retributivas por la utilización directa del agua como receptor de los vertimientos puntuales y se toman otras determinaciones.
22
Resolución 1433
de 2004
MAVDT
Por la cual se reglamenta el artículo 12 del Decreto 3100 de 2003, sobre Planes de Saneamiento y Manejo de Vertimientos, PSMV.
Decreto 1323 de
2007
MAVDT
Por el cual se crea el Sistema de Información del Recurso Hídrico, SIRH. Este promoverá la integración de otros sistemas que gestionen información sobre el recurso hídrico en los ámbitos institucional, sectorial, académico y privado.
Resolución 3956
de 2009
SDA
Por la cual se establece la norma técnica, para el control y manejo de los vertimientos realizados al recurso hídrico en el Distrito Capital. Se aplicará a todos los vertimientos de aguas residuales realizados sobre el recurso hídrico superficial y a los vertimientos no puntuales.
Decreto 3930 de
2010
Presidente de la
República
Por el cual se reglamenta parcialmente el Título I de la Ley 09 de 1979, así como el Capítulo II del Título VI - Parte III - Libro II del Decreto-ley 2811 de 1974 en cuanto a usos del agua y residuos líquidos y se dictan otras disposiciones.
Decreto Nacional
2667 de 2012
Presidente de la
República
Deroga en el art. 28, el Decreto 3100 de 2003, respecto a las tasas retributivas de los vertimientos puntuales.
23
4.3 MARCO INSTITUCIONAL
Para indagar profundamente y obtener información fidedigna acerca de la PTAR de
Tocancipá, se hace necesario entender las responsabilidades que recaen en los entes
relacionados con su funcionamiento y recurrir a ellos para tener una extensión más clara
del estudio.
Como referente a nuestro tema de estudio, relacionamos a continuación los organismos
que son parte de la jurisdicción del municipio.
• Alcaldía Municipal de Tocancipá: Responde a las necesidades de la comunidad
Tocancipeña, a través del desarrollo de programas y proyectos fundamentados en
políticas estratégicas, cumpliendo la Ley y trabajando con responsabilidad social.
• Gerencia del Medio Ambiente: Dependencia de la Alcaldía Municipal, se encarga
de velar por la preservación del medio ambiente y de los recursos naturales del
municipio e impulsar una relación de respeto y armonía del hombre con la
naturaleza, incentivando la recuperación, conservación, protección, manejo, uso y
aprovechamiento de los recursos naturales renovables, a fin de asegurar el
desarrollo sostenible. Apoya el desarrollo de las políticas ambientales del Municipio,
en su dimensión técnica.
• Gerencia de Planeación: Dependencia de la Alcaldía Municipal, con las funciones
de organizar, ordenar y propender el crecimiento y desarrollo sostenible del suelo,
con base en las normas, estadísticas, necesidades y condiciones existentes en las
diferentes zonas del municipio. Igualmente, coordinar el trabajo de formulación del
Plan de Desarrollo y la utilización de metodologías que permitan dar seguimiento al
mismo.
• Empresa de Servicios Públicos de Tocancipá S.A E.S.P.: Desde el 2008, presta
los servicios de Acueducto, Alcantarillado y Aseo a toda la población de Tocancipá,
con calidad, responsabilidad ambiental y compromiso social. Dentro de sus objetivos
de calidad se incluye el realizar la recolección, transporte y tratamiento de aguas
residuales domésticas para impedir el vertimiento a las fuentes hídricas naturales
• CAR: Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca, ejerce como máxima
autoridad ambiental en su jurisdicción, ejecutando políticas, planes, programas y
proyectos ambientales, a través de la construcción de tejido social, para contribuir
al desarrollo sostenible y armónico de la región. Desde el 2011 tiene a cargo la
regulación del funcionamiento de la PTAR de Tocancipá.
24
4.4 MARCO HISTÓRICO
El fundador del municipio de Tocancipá fue Miguel Ibarra. De diciembre de 1588 data el
primer plano de estas tierras en el que aparece a un lado el río Grande (Bogotá) y la
quebrada de Tibitó, a un costado la “serranía de Unta y Toquencipá”, quedando a la
izquierda los respectivos pueblos, separados, la estancia de Juan Hoyo y el pueblo de
Cueca, del que había camino directo a Unta. Esto indica que en tal año existían tres
poblamientos: el de Unta, que estaba en medio, más hacia la serranía se trasladó al nuevo
de Toquencipá para formar uno solo en 1593, y Cueca que se unió al de Sopo para formar
otro nuevo.
Por entonces la iglesia de Tocancipá era principal en la comarca, pues a ella venían a
doctrinarse los indios de Unta, Cueca, Meusa, Sopó y Gachancipá. En la visita del fiscal
Aróstequi y Escoto de 1758 compareció Baltasar Doblado y declaró que en el lugar donde
se encuentra una cruz, junto a un hoyo, hacia el lado de Gachancipá, estaba la antigua
iglesia de Tocancipá.
El 13 de septiembre de 1593 llegó de visita el Oidor Miguel de Ibarra, acompañado del
escribano Alonso González. En la diligencia de descripción de los indios resultaron 362 en
Tocancipá entre ellos 121 útiles un cacique y tres capitanes. Luego, visto que no estaban
juntos ni poblados en forma de pueblo, ni el sitio era bueno, dispuso la fundación de uno
nuevo en mejor lugar, en un llano cercano a Unta, en el cual se congregaron todos ellos
mediante auto de 21 de dicho mes de septiembre de 1593 que corresponde al acta de
fundación del actual pueblo.
25
4.4 MARCO GEOGRÁFICO
Tocancipá es un municipio perteneciente al departamento de Cundinamarca, se localiza al
norte de Bogotá, aproximadamente a 20 kilómetros de distancia, con una población de
23.981 habitantes. Su ubicación geográfica esta sobre los 4° 58´ latitud norte y los 73° 55´
longitud oeste. Altura sobre el nivel del mar 2.606 metros. Tiene una extensión como área
urbana de 0,62 Km2 y área rural de 72,89 Km2, en total una extensión de73,51 Km2.
Limita al Norte con los municipios de Gachancipá y Zipaquirá, al Occidente con los
municipios de Cajicá y Zipaquirá, al Oriente con los municipios de Gachancipá y Guatavita,
y al Sur con los municipios de Guasca y Sopó (ver Imagen 1). La Planta de Tratamiento de
aguas residuales (PTAR) se encuentra ubicada en el costado suroccidental, a las afueras
del casco urbano municipal.
Imagen 1. Ubicación geográfica del Municipio de Tocancipá
Fuente: www.tocancipa-cundinamarca.gov.co, Google Earth (2016).
En cuanto a su división política municipal, la zona urbana está dividida por sectores, así:
Betania, Bohío, La Aurora, La Esmeralda, La Selva, Los Alpes, Trampas, pero sin embargo
no existe el concepto de barrio y los nombres han sido asignados más como una forma de
complementar la nomenclatura asignada.
Su zona rural está conformada por seis (6) veredas (ver Imagen 2) y cada una de ellas está
sub-dividida en sectores, que corresponden a barrios, o en algunos casos a urbanizaciones
26
con idéntica tipología, así: Canavita, El Porvenir, La Esmeralda, La Fuente, Tibitó y
Verganzo, frecuentemente tienen una junta de vecinos que los representa. Además, está
conectada a Bogotá y Cundinamarca por el sistema vial de conexión distrital con la autopista
BogotáTunja, y la ruta Zipaquirá-Briceño
El área de estudio está localizada en el supraterreno cordillera Oriental, presenta una
temperatura promedio de 13° C. En un 100% de su extensión tiene piso térmico frío.
Imagen 2. Ubicación veredas del Municipio de Tocancipá
Fuente: www.tocancipa-cundinamarca.gov.co
27
5. METODOLOGÍA
La metodología se desarrolló con base a las técnicas sistemáticas planteadas, que se
encuentran bajo el enfoque metodológico de estudio de caso y prospectiva, asociado con
la capacidad, estructura y funcionamiento de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales
(PTAR) del municipio de Tocancipá en Cundinamarca y el crecimiento considerable de su
población, ocasionado por los asentamientos de diversas industrias y la economía
ascendente que se ha presentado en los últimos años. De esta manera se determinó el
estado actual en el cual se encuentra la PTAR y las posibles estrategias, soluciones,
medidas y/o propuestas para que sus actividades se realicen de la forma más eficiente.
Se establecieron y ejecutaron cuatro fases para el desarrollo de la metodología propuesta,
con los siguientes instrumentos:
a) Bibliografía: Se usaron documentos, libros, textos y archivos relacionados con el
Municipio de Tocancipá y la PTAR, se tomaron de bibliotecas, páginas web y entidades
como Gobernación de Cundinamarca, Corporación Autónoma Regional (CAR) y en oficinas
de la Alcaldía Municipal y la Empresa de Servicios Públicos de Tocancipá.
b) Cartografía: Adaptación y uso de mapas suministrados por distintas fuentes de
información; Alcaldía Municipal de Tocancipá, Corporación Autónoma Regional (CAR), El
instituto Agustín Codazzi, Google Earth, Google Maps y Gobernación de Cundinamarca.
c) Visitas de campo: Reconocimiento de las instalaciones de la PTAR, con el propósito de
conocer cada uno de sus componentes y con esto establecer si cumple con los requisitos y
parámetros de funcionamiento adecuados para satisfacer las necesidades de la comunidad.
d) Registro fotográfico: Para que toda la información estuviera complementada se
realizaron una serie de fotografías en cada una de las visitas de campo, con el propósito de
evidenciar el estado actual de la PTAR, su operación y entorno.
El proceso metodológico, como se mencionó anteriormente se presentó bajo una serie de
fases, que se describen a continuación.
5.1 Recolección de información
La recopilación de información se realizó inicialmente por medio de numerosas consultas y
diferentes fuentes bibliográficas debidamente referenciadas, de las cuales se tomaron
datos, estadísticas, mapas, normatividad, historia, indicadores, entre otros, que permitieron
construir y alimentar el marco teórico del proyecto. Con estos antecedentes se pudo
profundizar y enriquecer la estructura de los conceptos en los diferentes aspectos legales,
ambientales, institucionales y geográficos, permitiendo obtener una visión más amplia y
concreta de lo que se estaba trabajando e investigando.
28
5.2 Salidas de campo
Siguiendo con el proceso de recolección de información se realizaron cuatro (4) visitas (ver
Gráfico 1) a las siguientes entidades: Alcaldía Municipio de Tocancipá, Empresa de
Servicios Públicos de Tocancipá y Planta de tratamiento de aguas residuales de Tocancipá.
En las dos primeras instituciones, la información se obtuvo de manera rápida, puesto que
era de acceso público, los funcionarios nos direccionaron para buscar los datos que
requeríamos. En la PTAR se efectuaron dos visitas, en las cuales se pudo reconocer, a
través de la orientación y guía de la Ingeniera Ambiental y Sanitaria Adriana Palomino
Escobar, las características físicas propias de la planta, su entorno, dimensiones y como
se efectuaba el tratamiento de las aguas residuales.
Gráfico 1. Metodología – Salidas de campo
Fuente: Autores
5.3 Análisis metodológico
En base a la información obtenida, se determinó, clasificó y organizaron todos los datos, de
tal manera que sobre estos se pudiera realizar una valoración detallada cualitativa y
cuantitativa, estableciendo indicadores en referencia al diagnóstico hidráulico, sanitario y
estructural de los componentes de la planta.
De acuerdo a lo anterior, se diseñó un formato (ver anexos) para realizar una medición
concreta de la funcionalidad de la PTAR, abordando desde el punto de vista operativo el
dimensionamiento sanitario e hidráulico a través del cual se consignó información referente
Salidas de campo
Municipio Tocancipá (Alcaldia)
ESP Tocancipá
Visita de Campo, diligenciamiento
formato.
Ptar Tocancipá
Documentos referentes:Plano
Ptar, características de
diseño.
Información general del municipio; población, servicios, economía, geografía.
29
a: dimensiones, capacidad, volumen, caudal, velocidad, diseño, entre otros. Respecto al
manejo de la PTAR se tomó como instrumento de evaluación una lista de chequeo (ver
anexos) que nos permitió conocer el estado físico actual de los componentes
infraestructurales (aspectos eléctricos, instalaciones y equipos), determinando los
problemas que puedan presentarse en el sistema de tratamiento y proporcionando un
panorama general de la planta, con el fin de comprobar la eficacia y eficiencia de cada uno
de los componentes estructurales de ésta, apoyados en la normatividad vigente (ver Gráfico
2).
Gráfico 2. Análisis metodológico de la información
Fuente: Autores
5.4 Interpretación de resultados
El análisis que se realizó durante esta fase, fue de carácter comparativo e interpretativo;
con la información obtenida, se procedió a confrontar todos los datos, respecto a los
parámetros establecidos en la norma, pudiendo de esta manera establecer si la planta
cumple con los requisitos en cuanto a funcionamiento e infraestructura de acuerdo a la
situación de crecimiento demográfico y económico que el municipio atraviesa en la
actualidad.
Analisis Metodologico de la Informaciòn
4. Aspecto Estructual 3.Aspecto Sanitario
2.Aspecto Hidráulico1.Aspecto
Socieconómico
Se determina el estado actual de la Ptar, de acuerdo a los parámetros establecidos en la norma vigente.
30
6. RESULTADOS
6.1 GENERALIDADES DEL MUNICIPIO
6.1.1 Aspectos Biogeofísicos
El territorio del municipio de Tocancipá corresponde a la sabana de Bogotá y cuenta con la
parte baja y plana con pastos y explotaciones de flores en invernadero. La parte montañosa
tiene un componente florística con mayor biodiversidad y comprende los cerros de Tibitoc en
el sur y el Santuario en el Norte.
El medio ambiente se ve afectado por las canteras y las explotaciones agropecuarias en las
laderas, que afectan el paisaje, el bosque y las corrientes de agua, por la influencia de
sedimentos.
6.1.2 Usos del Suelo
Los suelos del municipio pueden clasificarse como suelos planos, que están dedicados
principalmente a la agroindustria, a la ganadería tecnificada y usos sociales. La zona
montañosa tiene suelos de pendientes moderadas a altas, los cuales pueden considerarse
como frágiles, en los cuales se encuentran canteras, potreros de usos pecuarios y bosques
de diferente grado de conservación (ver Anexos).
6.1.3 Información socioeconómica
Demografía
El municipio contaba en el año 2003 con 19500 habitantes (SISBEN, 2003), de los cuales
7300 habitaban el casco urbano, 7400 otros centros poblados, y 4800 se encontraban en la
zona rural, destacando que el 3% de la población tenía más de 3 necesidades básicas
insatisfechas, el 4,5% se encontraba en la miseria y el 19,7% en condición de pobreza.
En el 2005, Tocancipá contaba con una población de 24.154 habitantes (DANE, 2005),
ocupaba el décimo puesto en tamaño de población entre los 17 municipios del área
metropolitana. Respecto a la densidad poblacional, Tocancipá igualmente ocupaba el décimo
puesto en el área metropolitana. El municipio presenta un crecimiento poblacional (3,2%
anual), lo cual indica una alta tasa de inmigración. La dinámica del crecimiento poblacional
hasta el 2009, refleja que el municipio pasó de tener una población de 24.154 personas en
el 2005 a 27.191 habitantes en el 2009.
31
Tabla 2. Censos demográficos de Tocancipá
Descripción Año N° habitantes
Población total Municipio
Tocancipá
2005 24154
2009 27191
Fuente: Sisbén-DANE, Modificado autores
De acuerdo a la Tabla 2. se establece la proyección de la población del municipio de
Tocancipá para el año 2016, resultados consignados a continuación y obtenidos de acuerdo
al Método lineal (López, 2003)
Tomando el rango de censos entre el último censo del año 2009 y el censo inicial realizado
en el año 2005, se determina le incremento anual de la población, empleando la siguiente
ecuación:
𝐊𝐚 =𝐏𝐮𝐜 − 𝐏𝐜𝐢
𝐓𝐮𝐜 − 𝐓𝐜𝐢
Donde:
Ka: Incremento anual de la población
Puc: Población último censo
Pci: Población censo inicial
Tuc: Tiempo (año) último censo
Tci: Tiempo (año) censo inicial
Al reemplazar por los datos obtenidos en la consulta, obtenemos:
𝐊𝐚 =𝟐𝟕𝟏𝟗𝟏 𝐡𝐚𝐛 − 𝟐𝟒𝟏𝟓𝟒 𝐡𝐚𝐛
𝟐𝟎𝟎𝟗 − 𝟐𝟎𝟎𝟓=
𝟑𝟎𝟑𝟕 𝒉𝒂𝒃
𝟒 = 𝟕𝟓𝟗, 𝟐𝟓 𝒉𝒂𝒃/𝒂ñ𝒐
Este último valor lo emplearemos para hallar finalmente el número de habitantes proyectados
para el año 2016 en el municipio de Tocancipá, efectuando la siguiente fórmula:
𝐏𝐟 = 𝐏𝐮𝐜 + 𝐊𝐚 (𝐓𝐟 − 𝑻𝒖𝒄)
Donde:
Pf: Población futura o proyectada para el año 2016
Puc: Población último censo
32
Ka: Incremento anual de la población
Tf: Tiempo proyección o futuro
Tuc: Tiempo último censo
Al reemplazar, obtenemos:
𝐏𝐟 = 𝟐𝟕𝟏𝟗𝟏 𝐡𝐚𝐛 + 𝟕𝟓𝟗, 𝟐𝟓 𝐡𝐚𝐛/𝐚ñ𝐨(𝟐𝟎𝟏𝟔 − 𝟐𝟎𝟎𝟗) = 𝟑𝟐𝟓𝟎𝟔 𝒉𝒂𝒃
El método lineal planteado por López Cualla, nos presenta como resultado que para el año
2016 el municipio de Tocancipá deberá atender alrededor de 32506 habitantes. (ver Gráfico
3)
Gráfico 3. Proyección de la población del municipio de Tocancipá
Fuente: Autores
Economía
Hasta principios del siglo XIX la economía en Tocancipá se caracterizaba por ser
principalmente agropecuaria, a mediados del siglo se comenzaron a desarrollar cultivos de
flores en invernadero, y a finales del siglo se iniciaron los desarrollos de industrias altamente
tecnificadas, que generan poco empleo pero dinamizan la economía del municipio. La
población económica activa del municipio se calcula en 7957 personas, de las cuales 1231
están ocupadas y 6727 desocupadas (ver Anexos).
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018
Po
bla
ció
n
Años
Series1
33
6.1.4 Abastecimiento de agua y drenaje, aspectos institucionales y financieros
Los servicios de acueducto, alcantarillado y aseo son prestados directamente por el
municipio a través de la oficina de Servicios Públicos, que no cuenta con patrimonio ni
autonomía administrativa, y tiene como funciones la operación de los sistemas ya
mencionados, con excepción del tratamiento de aguas residuales que está a cargo de la
CAR, su mantenimiento y ampliación, lo cual se hace con recursos del municipio.
Para el año 2003 los ingresos totales del municipio fueron de $23,125 millones, de los cuales
los ingresos tributarios, procedentes en gran parte de las industrias establecidas allí,
representaban el 48% del total, los ingresos no tributarios procedentes de transferencias,
participaciones y aportes a la nación representaban el 26% y los recursos de capital
procedentes de créditos representaban el 26%. Los ingresos por servicios públicos fueron
presupuestados en el año 2004 en $1 086’ 841 000 y las inversiones presupuestadas en esa
vigencia fueron de $ 9 007’109 000.
6.2 DESCRIPCIÓN DEL AFLUENTE Y EFLUENTE DEL SISTEMA
Por Tocancipá pasa el río Bogotá, debido al problema de contaminación de este río y a las
exigencias ambientales, se incluye en la agenda regional de competitividad (proyecto de
descontaminación del río de Bogotá). El municipio cuenta con una de las 23 plantas de
tratamiento de aguas residuales en la parte alta del río Bogotá.
El Municipio de Tocancipá se encuentra ubicado en la parte de la cuenca alta por donde
atraviesa el río, punto en el que se realiza la descarga directa cuando ya el agua ha sido
tratada en la PTAR (ver Imagen 3). Es de entender que cualquier falla en el sistema de
operación afectará directamente las propiedades de este importante cuerpo de agua.
Puntualmente el río Bogotá nace a unos 3400 m.s.n.m., en el Alto de la Calavera, Municipio
de Villapinzón, al nororiente de Cundinamarca y después de recorrer cerca de 370 Km. en
dirección suroccidente desemboca en el Río Magdalena a una altura de 280 m.s.n.m., en el
Municipio de Girardot. En este recorrido, drena una superficie de 599.561 Hectáreas, siendo
sus principales tributarios, los Ríos San Francisco, Sisga, Siecha, Tibitó, Teusacá, Chicú,
Juan Amarillo, Fucha, Tunjuelito, Balsillas, Soacha y Muña en la cuenca alta, Calandaima y
Apulo en su cuenta baja.
Este río es el eje fundamental y principal elemento del sistema hídrico del distrito capital;
este mismo actúa como límite occidental de la ciudad y como elemento articulador entre el
área urbana y el área rural de la sabana. Si bien, no atraviesa el casco urbano de la ciudad
de Bogotá, en esa parte es muy significativa la carga contaminante que recibe por aguas
residuales industriales y domésticas de sus respectivas cuencas de drenaje, vertimientos
que les aportan incrementos en las concentraciones de carga orgánica, bacteriológica,
metales pesados y cloruros, dado que es el principal sistema de drenaje del Distrito capital.
34
Todas estas cargas contaminantes, sumadas a las demás que recibe en los municipios que
atraviesa como Tocancipá (ver Tabla 3), hacen de este, uno de los ríos más contaminados
del mundo. El Río Bogotá a su paso por la sabana de Bogotá, se utiliza para labores de
riego de pastos, de cultivos, actividades pecuarias, etc.(Alcaldía Mayor de Bogotá,
Departamento Técnico administrativo del medio ambiente., 1997)
Tabla 3. Censos demográficos de Tocancipá
Cuenca Alta Río Bogotá
Tramo Desde el nacimiento del Rió Bogotá, en Villapinzón hasta el puente de la Virgen en Cota.
División política 18 Municipios
Villapinzón, Chocontá, Suesca, Sesquilé, Gachancipá, Tocancipá, Zipaquirá, Cajicá, Sopó, Chía, Cota, Nemocón, La Calera, Cogua, Guatavita, Guasca, Tabio, y Tenjo
Longitud del río en el tramo
170 Km.
Estructura hídrica
El caudal del río es regulado por la presencia de dos embalses: El Embalse de Tominé y el Embalse de Sisga.
Caudal medio El caudal medio en la estación de La Virgen es de 13.5 m3/s.
Uso principal del agua
El agua del río se utiliza para e su mayoría para la potabilización y suministro de agua para consumo en los pueblos, pero en algunas partes de estos tramos, rio se convierte en el receptos de aguas residuales.
Fuente: Instituto de estudios urbanos, Modificado autores
Adicional a la PTAR, el municipio debe controlar los vertimientos en el tramo del río y las
quebradas que lo alimentan; una de las quebradas más afectadas por la contaminación es
la de Los Laureles, localizada en la vereda La Fuente.
35
Imagen 3. Vista satelital de la PTAR de Tocancipá. En azul el Río Bogotá.
Fuente: Google Earth
6.3 REVISIÓN DEL DISEÑO
Esta planta fue construida por la CAR, entro en vigencia en el año 1991. Se proyectó para
una población de 12.000 habitantes para un horizonte hasta el año 2007. El caudal medio
diario de diseño es de 35 L/s.
La carga orgánica de diseño es de 484 Kg de DBO5 por día, equivale a una carga de 40 g
por habitante por día para la población de diseño. La concentración en condiciones de diseño
es de 160mg/L. Se relacionan a continuación en la Tabla 4, los principales parámetros de
diseño de las cuatro lagunas en serie que componen el tratamiento biológico.
36
Tabla 4. Dimensiones de las lagunas
ETAPA PARAMETROS DESIGNACIÓN/
UND
VALORES
Tratamiento
biológico Lagunas
de estabilización
Número de lagunas de
estabilización
Un 2
Sistema de operación - Serie
Primera laguna de
estabilización
Tipo de laguna - Facultativa
Profundidad de la laguna m 2,20
Forma de la laguna - Rectangular
Área de la laguna m2 38820
Volumen útil de la laguna m3 85400
Tiempo de retención Días 28,24
Segunda laguna
de estabilización
Tipo de laguna - Facultativa
Profundidad de la laguna m 2,20
Forma de la laguna - Rectangular
Área de la laguna m2 16290
Volumen útil de la laguna m3 35840
Tiempo de retención Días 23,7
Laguna de secado
de lodos
Tipo de laguna - Secado
Profundidad de la laguna m 2,00
Forma de la laguna - Rectangular
Área de la laguna m2 7255
Volumen útil de la laguna m3 14510
Fuente: Corporación Autónoma regional, 2005. Modificado autores
6.3.1 Nivel de complejidad del sistema
De acuerdo al resultado de la proyección de la población y basados en la tabla B.2.1 del
Titulo B del Reglamento Técnico del sector de agua potable y saneamiento básico (RAS
2000) el nivel para la PTAR de Tocancipá es Medio Alto (ver Tabla 5)
Tabla 5. Asignación nivel de complejidad
Fuente: RAS 2000. Título A.
Nivel de complejidad
Población en la zona urbana (habitantes)
Capacidad económica de los usuarios
Bajo < 2500 Baja
Medio 2501 a 12500 Baja
Medio Alto 12501 a 60000 Media
Alto > 60000 Alta
37
6.3.2 Descripción de las condiciones de funcionamiento y operaciones unitarias
actuales
En las inspecciones realizadas en la PTAR se revisaron de forma detallada cada uno de los
accesorios, estructuras, formas de operación y mantenimientos realizados.
6.3.2.1 Tratamiento Preliminar
Esta parte del proceso se realiza para aumentar la efectividad de los procesos posteriores,
su finalidad es la de retener los residuos de tamaño significativo. A continuación se detallan
las características involucradas en la etapa preliminar de todo el tratamiento:
Sobre el emisario, y el 290 m antes del ingreso de la planta, se encuentra un
desarenador (fuera de operación) y una estructura de alivio que evacua los excesos
hacia un vallado llamado Aguas Negras, que corre al sur de la planta. La tubería de
evacuación de los excesos es de 24” y su cota clave (2553,53) se encuentra a 1.03
m por debajo de la correspondiente a la que sale hacia la planta (2554,53).
Las aguas negras llegan a la planta mediante una tubería de PVC de 0,25 m de
diámetro, descargan a una cámara de distribución que parte caudal hacia un
desarenador con dos compartimientos paralelos. Seguidamente pasan por una rejilla
cribado, una canaleta Parshall y una cámara de distribución de caudales, que reparte
flujo uniformemente en tres proporciones, el cual es conducido por tuberías hacia las
estructuras de entrada de la laguna facultativa primaria.
Los desarenadores, (uno está fuera de servicio) gemelos tienen 5.2 m de largo 1.00
m de ancho y 1.00 m de profundidad. En sus extremos se encuentran compuertas
que permiten su aislamiento, para propósitos de mantenimiento, construidas en
lámina metálica que presentan corrosión avanzada.
La rejilla tiene una anchura de 26 cm, una longitud de 45 cm, y está compuesta por
barras de hierro separadas 0.8 cm.
La canaleta parshall tiene un ancho de garganta de 26,5 cm. El caudal se determina
mediante la lectura en una regleta con 1 cm de precisión de la lámina de agua en la
poceta anexa al muro convergente derecho.
38
Estructura de distribución de caudales, que reparte el flujo hacia la laguna facultativa
N°1 en tres entradas mediante tuberías de 8 “ de diámetro que terminan en canales
de entrada superficiales
6.3.2.2 Tratamiento Secundario
La PTAR cuenta con un sistema lagunar para el tratamiento de las aguas residuales, dos
lagunas facultativas que mediante la acción de bacterias aeróbicas en la capa superior y en
la capa inferior bacterias anaeróbicas aportan oxígeno que posteriormente es absorbido por
algas verdes a través de la fotosíntesis. La segunda laguna es aireada mecánicamente. Una
laguna aireada es un estanque en el que se trata el agua residual que atraviesa de forma
continua.
6.3.2.3 Laguna facultativa primaria
El sistema de tratamiento biológico está compuesto por dos lagunas conectadas en serie,
una primaria de 4,2 Has (ver Imagen 4). Ambas lagunas están divididas en el centro por una
pantalla deflectora que canaliza el flujo, de tal forma que el recorrido por la primera laguna
es de 540 m y por la segunda laguna es de 320 m. Esta laguna presenta 2 m de profundidad,
un borde libre de 0.40m, taludes en arcilla compactada recubiertos en losas de concreto.
Imagen 4. Detalle de la laguna facultativa primaria
Fuente: Autores
39
6.3.2.4 Laguna facultativa secundaria (aireada)
Laguna de sección rectangular, tiene un área superficial de 6406,3 m2, cuenta con una
profundidad de 5m y un volumen de 32,031 m3, con taludes en arcilla compactada y losas
de concreto, pero solamente en dos de los costados, los otros restantes no tenían ningún
tipo de protección. El ingreso del afluente a la laguna se realiza por medio de una caja
primaria de distribución y la inyección de oxígeno se realiza por medio de 88 válvulas de
paso de aire para igual número de difusores de aire (ver Imagen 5). La acción de los
aireadores y la de las burbujas de aire que ascienden desde el difusor mantiene en
suspensión el contenido del estanque. Para ello se encuentran instalados tres equipos
sopladores para realizar el tratamiento, trabajan dos equipos y uno queda en reserva.
Imagen 5. Detalle de la laguna facultativa secundaria
Fuente: Autores
Los diques que separan las lagunas tienen una altura de 2,50 m sobre el fondo de éstas,
además se localizan taludes de 1 m vertical por 3 m horizontal y borde libre de 0,50 m. La
corona de los diques es de 3,50 m de ancho, excepto en el dique que separa las dos lagunas,
que es de 7 m de ancho, para ser de este punto una zona transitable (ver Imagen 6)
40
Imagen 6. Diques que separan las lagunas
Fuente: Autores
La estructura de paso entre las lagunas de estabilización consiste en una tubería de 139 m
de longitud y 12” de diámetro, que toma el agua de la laguna facultativa N°1 mediante dos
cabezales, tiene 2 pozos de inspección en los cambios de dirección (ver Imagen 7), y
entrega el agua en una caja de distribución, de donde salen dos tuberías de 8” hacia la
segunda laguna facultativa, donde entrega el agua a 50 cm sobre el nivel del fondo.
En los cabezales de entrada se encuentra una pantalla en concreto que está sumergida a
una profundidad de 20 cm que busca impedir la entrada de elementos flotantes o
superficiales. Cabe destacar que estos pozos tienen una tapa fundida en concreto y en el
momento de la inspección algunas de ellas se encontraban deterioradas, ocasionando el
posible ingreso de residuos o animales de tamaño pequeño.
41
Imagen 7. Pozos de inspección
Fuente: Autores
La descarga del efluente se realiza en el río Bogotá a través de dos sistemas alternos. Por
una parte existe una tubería de 16” de diámetro que descarga por gravedad cuando los
niveles del río son bajos (ver Imagen 8) y según parámetros de diseño debe estar provista
de una cámara con una compuerta para impedir el retroceso del flujo, pero en las
inspecciones realizadas nunca se observó dicha estructura.
En su recorrido se encuentra una caja de inspección, y una cámara con una compuerta
deslizante que permite interrumpir el flujo cuando los niveles en el río Bogotá amenacen con
inundar la planta. El cabezal de entrega fue arrasado por la corriente del río Bogotá durante
una crecida y no ha sido reconstruido.
42
Imagen 8. Tubo de descargue sobre el Río Bogotá
Fuente: Autores
El otro sistema de entrega consiste en una estación de bombeo que evacua las aguas
cuando los niveles del río son altos y no es posible la descarga por gravedad. Dicha estación
tiene un pozo de succión dentro del cual se localizan dos bombas eléctricas sumergibles de
2HP de potencia, una cámara de descarga y un ducto de salida al río Bogotá de 12 “ de
diámetro.
Las bombas elevan el nivel desde la cota 2553,25 de las lagunas hasta la cota 2554,49. El
pozo de bombas tiene una sección en planta de 1,80 m por 1,80 m, y sobre ella se encuentra
la caseta con los equipos de control (ver Imagen 9). Cuando es necesario bombear el
efluente, las bombas se operan alternadamente.
El sistema eléctrico que abastece las bombas fue reparado recientemente, pero el interruptor
se dispara tan pronto inicia el funcionamiento de las bombas, por lo que se desvía el caudal
por el aliviadero durante las crecientes.
43
Imagen 9. Ubicación del pozo de bombas sobre la caseta de equipos de control
Fuente: Autores
La estructura de salida tiene una pantalla sumergida aproximadamente 50 cm que impide la
salida de flotantes y algas superficiales. Para el aforo del efluente existe un vertedero
triangular en lámina galvanizada de 3/8 “ de espesor, con una abertura de 90° y 77 cm de
altura, localizado en la estructura de salida (ver Imagen 10).
Imagen 10. Detalles de la estructura de salida
Fuente: Autores
44
6.3.2.5 Laguna de secado de lodos
En el tratamiento secundario planteado en el diseño inicial de la PTAR, se estable como
última medida de mejoramiento del proceso una laguna de tratamiento de secado de lodos
con una capacidad de 14510 m3, que al momento de la inspección no se encontraba en
funcionamiento (ver Imagen 11), lo cual significa que la planta no estaba operando
correctamente, siendo este un aspecto de manejo hidráulico de gran importancia para la
remoción de carga contaminante. Por lo tanto las aguas residuales estaban siendo vertidas
solamente con el tiempo de retención de la laguna N° 1 y 2, que es de aclarar no es tiempo
suficiente para garantizar un proceso de calidad.
Imagen 11. Detalles de la estructura de salida
Fuente: Autores
6.4 Revisión de aspectos civiles
6.4.1 Sistema de Cribado y Alivio
Se pudo verificar que este sistema está compuesto de dos rejillas, una de cribado medio y
otra de cribado fino, en platinas de ¼” * 1 ½ “de sección transversal (ver Imagen 12). Estas
rejillas tienen una inclinación de 45°, fabricadas en acero separadas 0.8 cm, debidamente
ubicadas en la entrada del afluente de agua residual sin tratar, permiten retener material
pesado u otros que se encuentren suspendidos en esta. Las rejillas deben ser limpiadas
45
manualmente por el operario encargado. Conforme a lo establecido en el RAS 2000 (ver
tabla 6), fuente de la cual se encontró que:
Tabla 6. Características sistema de cribado
Fuente: RAS 2000.
Imagen 12. Sistema de Cribado y Alivio (Rejillas)
Fuente: Autores
Se encuentran entre los rangos establecidos de diseño, aptas para realizar adecuadamente
su función. No se pudo constatar que el operario cumpliera con el mantenimiento y limpieza
de las rejillas de forma frecuente, puesto que no se halló evidencia de esta actividad.
Los residuos sólidos que son retirados, por parte del operario de la superficie de las rejillas
son llevados adecuadamente a disposición final (ver Imagen 13).
Parámetros Ras 2000 PTAR Tocancipá
Localización Arriba de las estaciones de bombeo
Ubicada al final de la tubería principal y comienzo del sistema.
Dimensiones/Rejillas 15 a 50 mm/limpieza manual 1/4 * 1 ½ / (6.35 mm-25.4 mm)
Velocidad Max/min Velocidades entre 0.3 y 0.6 m/s Caudal de entrada 60 .7 L/s
46
Imagen 13. Control de Residuos
Fuente: Autores
6.4.2 Sistema de Aforo (Canaleta Parshall-Vertederos)
Ubicada en la entrada de la instalación, después de las rejillas, para la medición de caudal,
la canaleta Parshall tiene un ancho de garganta de 26,5 cm., el caudal que pasa por este
instrumento puede ser medido precisamente porque se encuentra debidamente ubicado.
Según Imagen 14 el sistema de aforo cuenta también con dos vertederos rectangulares de
pared delgada con contracción en acrílico, una rejilla de medición para el control del caudal.
Imagen 14. Sistema de Aforo (Vertederos)
Fuente: Autores
47
6.4.3 Desarenadores
Cuentan con dos estructuras en concreto reforzados, de flujo horizontal con sección y
superficie rectangular. Las dimensiones son 5.20 m de largo, 1.00 m de ancho y una
profundidad de 1.00 m, además se componen de dos compuertas en metal volante de
manejo cada una, al final de la estructura, se encuentran dos vertederos sutro los cuales
regulan la velocidad en los desarenadores (ver Imágenes 15 y 16). Cumple con la función
de remoción de las partículas de arena y similares.
Imagen 15. Desarenador
Fuente: Autores
Imagen 16. Desarenador (Interior)
Fuente: Autores
48
Tabla 7. Características desarenaderos
Parámetros (Ras 2000) PTAR Tocancipá
Profundidad (m) 2-5 1
Longitud (m) ----- ----
Ancho (m) ----- ----
Relación Largo : Ancho 2 : 5 - 1 - 5 : 1 5:1
Relación Ancho : Profundidad 1 : 1- 5: 1 1-1
Fuente: RAS 2000.
Con la información de la Tabla 7, se señala que la estructura del desarenador presenta
deficiencia en la variable de profundidad, valor que no cumple con lo establecido en la norma
(RAS 2000), puesto que esta debe comprender entre 2 a 5 metros y la medida actual cuenta
con solo 1 metro, por consiguiente se puede inferir que éste presenta insuficiencia en la
carga de sedimentación. No se pudo evidenciar su mantenimiento y limpieza, no se
encontraron registros.
6.4.4 Tuberías
Las aguas negras llegan a la planta mediante una tubería de PVC de 0,25 m de diámetro, la
cual está soportada en unas estructuras de concreto (ver Imagen 17) que estabiliza la
conducción del fluido entrante que es descargado a una cámara de distribución que conduce
el agua sin tratar hacia un desarenador con dos compartimientos paralelos.
Imagen 17. Tubería Conducción
Fuente: Autores
49
6.4.5 Edificaciones
El predio de la planta cuenta con elementos que le permiten operar, (Lagunas, desarenador,
canaleta Parshall, aireadores etc.) y están debidamente ubicados, el monitoreo es efectuado
de forma presencial por el encargado quien supervisa cada actividad. Cuenta con una
estructura donde se localiza una reducida parte administrativa que no tiene mayor
funcionalidad (ver Imagen 18). Existe otra edificación, que limita cerca de las lagunas, de
ladrillo macizo insonorizado donde se sitúan los sopladores en operación y la planta eléctrica
de emergencia (ver Imagen 19). No cuentan con una adecuada señalización que identifique
cada estructura.
Imagen 18. Edificación (Administrativo)
Fuente: Autores
Imagen 19. Edificación (Control Aireadores-Planta Eléctrica de Emergencia)
Fuente: Autores
50
6.5 CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN OBTENIDAS
Según información recolectada los únicos registros a los que logramos acceder datan del
primer mes de operación según contrato 297 de 2013. Según dichos informes, a
continuación se establecen las características de operación promedio para la PTAR de
Tocancipá.
Caudal: 60,7 L/s
Carga orgánica removida: 31,67 Ton DBO5 /mes
Carga orgánica removida: 40,49 Ton SST/mes
51
7. RESULTADOS Y ANÁLISIS
7.1 LOCALIZACIÓN DE LAS LAGUNAS
La PTAR de Tocancipá se encuentra en un área extensa de aproximadamente 78619,45
m2, según información levantada en campo. Adicionalmente, estos sitios de tratamiento de
aguas residuales deben situarse con la mayor lejanía posible de urbanizaciones o unidades
residenciales ya existentes; según el RAS 2000, las distancias recomendadas son:
1000 m mínimo para lagunas anaerobias
500 m mínimo para lagunas facultativas
100 m mínimo para sistemas con lagunas aireadas Según mediciones realizadas, la distancia establecida entre la planta y las viviendas es de 173,56 m (ver Imagen 20), con lo cual se puede inferir que la PTAR incumple con los parámetros mínimos para las lagunas facultativas, además se debe resaltar que actualmente se están llevando a cabo construcciones vecinas con fines deportivos, recreacionales y culturales utilizados en su mayoría por habitantes con edad inferior a los 18 años, siendo éste un aspecto claro de riesgo para el bienestar de los mismos.
Imagen 20. Detalle de la cercanía entre la PTAR y el casco urbano
Fuente: Google maps
7.2 FUNDAMENTOS PARA LA EVALUACIÓN
Para realizar la evaluación del sistema de tratamiento de aguas residuales, se empleó una
metodología apoyada en inspecciones visuales sobre el estado y la forma de operación de
la PTAR. Propiedades organolépticas como el color y el olor, nos ayudaron a realizar la
52
descripción de las propiedades físicas determinando la estabilidad dentro de los cuerpos de
agua. Además se tuvieron en cuenta una serie de parámetros de diseño, para favorecer las
actividades de operación y mantenimiento. Estos aspectos de diseño se basan en el caudal
promedio diario y la carga orgánica trabajada. Además se hizo necesario calcular: el área,
volumen, relación L/A, tiempo de retención, tasa de aplicación superficial, coeficiente de
remoción de DBO y SST.
7.2.1 Color
La observación de la coloración y apariencia del agua nos proporcionaron información
importante sobre las características generales del sistema, el desarrollo completo del
proceso en cada una de sus etapas, entendiendo, por supuesto que se pudieron haber
presentado variaciones por el tipo de microorganismos, contenido de materia orgánica,
temperatura, pH, volumen del líquido, intensidad y exposición de luz.
De acuerdo a lo anterior, se relacionan diferentes colores con características especiales
(Comisión Nacional del agua, 2007) que se pueden presentar en las aguas residuales
tratada en la PTAR y que fácilmente se puede interpretar por el personal operativo para
realizar seguimientos en casos de incumplimiento.
• Verde oscuro: Indica que la laguna está operando normalmente.
• Verde denso: Indica un crecimiento excesivo de algas que puede ser resultado de una
reducción de la capa aerobia. Se pueden tener entonces condiciones anaerobias en las
zonas profundas de la laguna.
• Verde lechoso: Usualmente, indica que ha comenzado el proceso de autofloculación. Esto
sucede cuando el pH y la temperatura de la laguna se han elevado hasta un punto que se
produce la precipitación de los hidróxidos de calcio, o de magnesio, acarreando consigo a
las algas y otros microrganismos. Este fenómeno regularmente se presenta en lagunas poco
profundas.
• Azul-verde: Una coloración azul-verdosa con aspecto oleoso es una indicación de la
presencia de algas cianófitas. Algunas de éstas son formadoras de natas que impiden el
paso de la luz solar y otras producen toxinas. En ambos casos el funcionamiento de la
laguna no es normal.
• Verde-amarillento o blanquecino: Indica que inició el proceso de acidificación de la laguna
y si llega a condiciones extremas puede detener el proceso biológico.
• Café-amarillento o pardo: Es causado por el crecimiento excesivo de crustáceos
microscópicos como la pulga de agua, las cuales se alimentan de algas y pueden acabar
con la población en pocos días. Como consecuencia el oxígeno disuelto disminuye, se
modifica el pH y probablemente hay generación de malos olores.
• Rosada: Se presenta ocasionalmente en las lagunas de pulimento debido a las mismas
causas que el color café-amarillento. Es el resultado de la falta de un manejo adecuado en
las lagunas anteriores.
53
• Rojizo: Puede indicar la presencia de bacterias reductoras de azufre y, por lo tanto,
condiciones anaerobias.
• Gris: Generalmente, se presenta cuando la laguna ha sido sobrecargada con materia
orgánica y/o el tiempo de retención es tan corto que no se obtiene la completa estabilización
de la materia orgánica
• Negro con presencia de materia flotante: Indica una rápida degradación de los lodos del
fondo provocado por cambios en la composición del agua, residual o por sobrecarga.
Generalmente se acompaña de mal olor.
Al momento de las visitas realizadas se logró observar que tanto la primera como la segunda
laguna presentaban coloración Azul-verdosa, lo cual se toma como indicador de inadecuada
operación por falta de oxígeno y con ello se puede inferir que los aireadores de la laguna N°
2 presentan fallas y necesitan un mantenimiento correctivo.
7.2.2 Olores
Antes de ingresar a la planta, el primer indicador de alguna falla en el sistema de operación
fue el olor nauseabundo en toda la zona colindante a la PTAR. La emisión de malos olores
normalmente es causada por sobrecarga de la laguna, el aumento repentino en la carga
orgánica, los cambios en la composición del agua residual o el desarrollo de condiciones
anaerobias. Generalmente, provienen de los depósitos de lodo flotante y de la vegetación
en putrefacción de la propia laguna. En los sistemas parcialmente mezclados, en donde se
limita la agitación del medio, se desarrollan condiciones anaerobias en los lodos del fondo y
su aspecto común es cercano al séptico con un color gris oscuro. La zona superficial que se
trata de mantener bajo condiciones aerobias permite la oxidación de algunos compuestos
mal olientes pero algunas llegan a escapar. Por ello es recomendable que todos los equipos
de aireación se encuentren siempre funcionando en continuo. Se recomienda además
aplicar acido de calcio hidratado (cal).
7.2.3 Determinación de caudal de diseño
Los caudales se relacionan con el aporte de agua residual que descarga la población. Esta
información fue suministrada directamente en la PTAR, así las cosas, se tiene:
Q diseño inicial = 35 L/s
El caudal según el modelo teórico, relaciona la cantidad de habitantes en el municipio y la dotación, entendida esta como la cantidad de agua que utiliza una persona para satisfacer sus necesidades básicas, según esto se empleará las siguientes fórmulas para hallar el caudal de diseño:
𝑪𝒂𝒖𝒅𝒂𝒍 𝑨𝑹𝑫 =Población (hab) ∗ Dotación (
Lhab ∗ día
)
86400∗ %𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛
54
𝑸𝒎 𝑨𝑹𝑫 = Q ARD + 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝐼𝑛𝑑𝑢𝑠𝑡𝑟𝑖𝑎𝑙 + 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑐𝑜𝑚𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙 + 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑖𝑡𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙
𝑸𝑴á𝒙𝒊𝒎𝒐 = 𝐐𝐦 𝐀𝐑𝐃 ∗ 𝐊𝟏
Para nuestro estudio se tiene en cuenta el nivel de complejidad y el clima que lo clasificamos como templado, entonces la Dotación es de 166,66 L/hab*día y la contribución es de 80 %. Respecto a la contribución industrial, comercial e institucional los valores serán de 0,8 para la primera y 0,5 para las dos últimas; finalmente para calcular el Q Máximo contemplamos el K1 como la constante de coeficiente de aporte máximo diario equivalente a 1,2.
Q diseño propuesto (promedio diario actual) = 51,96 L/s
Q máximo diario actual = 62,35 L/s El caudal promedio diario, es un valor muy importante para iniciar la evaluación, éste aspecto se tendrá en cuenta como base para la medición de los demás parámetros. Se toma el caudal promedio diario y máximo diario, ya que las lagunas al ser sistemas que emplean grandes extensiones de área, no son susceptibles a cambios bruscos de caudal instantáneo. 7.2.4 Relación Largo/Ancho (L/A)
Este parámetro es de gran importancia para conocer el régimen hidráulico presente en las
lagunas. A mayor relación L/A se favorecerá el flujo pistón, es decir más eficiente, y a menor
relación, se beneficia el flujo de mezcla completa. Sin embargo, se recomienda mantenerse
dentro del rango (ver tabla 8), ya que si la relación es menor a 2 la laguna tendría forma
cuadrada, lo cual provocaría cortos circuitos y que existan zonas muertas al quedar el agua
estancada. Teniendo en cuenta que las lagunas son muy susceptibles a variaciones en
caudal y carga, cuando la relación L/A es mayor a 4 (forma alargada) las lagunas tendrían
que estar sometidas a una carga muy baja.
Tabla 8. Valores recomendados para la relación L/A
Parámetro Lagunas
facultativas/aireadas
Lagunas de
maduración
Unidad
Relación L/A 2 a 4 1 a 3 Adimensional
Fuente: Von Sperling, 1986. Modificado autores.
De acuerdo a las mediciones obtenidas en campo (ver tabla 1) la relación L/A para las
lagunas existentes actualmente en la PTAR está dada por la siguiente ecuación:
55
𝐑𝐞𝐥𝐚𝐜𝐢ó𝐧 𝐋/𝐀 =Largo promedio (m)
Ancho promedio (m)
Laguna primaria = 1,90
Laguna secundaria = 1,56
7.2.5 Determinación del área y volumen
Para obtener el dimensionamiento de las lagunas, se realizó un levantamiento en campo,
midiendo todos los lados de las lagunas con la mayor exactitud posible.
A continuación se relaciona en la tabla 9 los resultados:
Tabla 9. Mediciones y resultados de las dimensiones del sistema lagunar
LAGUNA LARGO (m) ANCHO (m) PROFUNDIDAD
ÚTIL (m)
VOLUMEN
(m3)
ÁREA
(m2)
Laguna
primaria
283,10 148,36 2 84001,432 42000,716
Laguna
secundaria
100,22 63,92 5 32030,312 6406,0624
Fuente: Autores
7.2.6 Número de dispersión
Incluir las características de dispersión en las ecuaciones de evaluación en el sistema de tratamiento genera mejores resultados en la predicción de la calidad del efluente; el número de dispersión justifica los fenómenos hidráulicos que ocurren en la laguna, forma de la laguna, velocidad del flujo, cortocircuitos, dispositivos de entrada y salida. A continuación se expresa el modelo teórico para hallar este valor.
𝐝 = (
𝐿A)
−0,261 + 0,254 (LA) + 1,014 (
𝐿𝐴)2
De acuerdo a lo anterior el régimen hidráulico está sujeto al número de dispersión (d) que puede ser de tres formas:
Mezcla completa: El agua que entra al sistema se dispersa instantáneamente, lo cual provoca que las características del agua sean las mismas en cualquier punto de la
laguna (d1).
56
Flujo pistón: El agua que entra al sistema avanza a través de la laguna y es
descargada en este mismo orden (d0).
Flujo disperso: Es un flujo de transición entre el flujo en pistón y de mezcla completa (1>d>2) (Cruz, Alayón, & Monsegny, 2000).
7.2.7 Tiempo de retención
Está relacionado con el tiempo medio teórico en el que se demoran las partículas de agua en el proceso de tratamiento, por lo tanto conociendo este valor tendremos certeza de que se esté degradando correctamente la materia orgánica. Se expresa como la razón entre el caudal y el volumen útil.
𝐓𝐫 (𝐝í𝐚𝐬) = Área (𝑚)2 ∗ 𝑃𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 ú𝑡𝑖𝑙 (𝑚)
Caudal (𝑚3)/𝑑í𝑎
7.2.8 Tasa de aplicación superficial
La tasa de aplicación superficial (TAS) o la carga orgánica por unidad de área es de los
aspectos más relevantes al momento de evaluar el sistema lagunar. La tasa de aplicación
superficial determina la cantidad de área que necesitan las algas para realizar un proceso
adecuado de fotosíntesis en la laguna, generando así un balance entre la producción y la
demanda de oxígeno, esto en otras palabras se refiere al correcto asimilamiento de estos
organismos en la depuración de las aguas residuales. De acuerdo a las siguientes
ecuaciones, para la laguna primaria que recibe el efluente crudo, la tasa de aplicación
superficial se calcula a partir de la DBO del afluente, caudal y área; para la laguna
secundaria se calcula a partir de la tasa de aplicación superficial de la laguna primaria.
𝐓𝐚𝐬𝐚 𝐚𝐩𝐥𝐢𝐜𝐚𝐜𝐢ó𝐧 𝐬𝐮𝐩𝐞𝐫𝐟𝐢𝐜𝐢𝐚𝐥 (𝐊𝐠 𝐃𝐁𝐎
𝐡𝐚𝐛 ∗ 𝐝í𝐚) =
DBO (mgL ) ∗ Caudal (
Ls)
Área (m2)∗ 864
𝐓𝐚𝐬𝐚 𝐚𝐩𝐥𝐢𝐜𝐚𝐜𝐢ó𝐧 𝐬𝐮𝐩𝐞𝐫𝐟𝐢𝐜𝐢𝐚𝐥 (𝐊𝐠 𝐃𝐁𝐎
𝐡𝐚𝐛 ∗ 𝐝í𝐚) = 0,765 (TAS Laguna primaria) − 0,8
7.2.9 Determinación de la carga orgánica y sólidos suspendidos totales
La carga orgánica se toma como los Kg de DBO que entran a la laguna por día, este valor
nos permite ver el nivel de contaminación que presenta el agua residual a tratar. Los datos
de la carga removida en cada laguna también se obtuvieron con el personal que trabaja en
la PTAR.
DBO afluente promedio = 259,47 mg/L
57
Así mismo se calculó los sólidos suspendidos totales (SST) en el efluente:
SST efluente promedio = 53 mg/L
Se realizó una estimación partiendo de la información base por medio de un modelo teórico
para obtener el cálculo de la carga orgánica y sólidos suspendidos totales de diseño en el
afluente, teniendo en cuenta la población y los valores estándar de los g de DBO/hab*día y
SST, de acuerdo a la siguiente fórmula:
𝐂𝐚𝐫𝐠𝐚 𝐨𝐫𝐠á𝐧𝐢𝐜𝐚 𝐝𝐢𝐬𝐞ñ𝐨 𝐩𝐫𝐨𝐩𝐮𝐞𝐬𝐭𝐨 =Población (hab) ∗ Carga por habitante (
g DBOhab ∗ día
)
Q
𝐒𝐒𝐓 𝐝𝐢𝐬𝐞ñ𝐨 𝐩𝐫𝐨𝐩𝐮𝐞𝐬𝐭𝐨 =Población (hab) ∗ Carga por habitante (
g DBOhab ∗ día
)
Q
Según la investigación realizada un valor normal para la carga por habitante es de 43g
DBO/hab*día (OMS, 2005), 50 g SST/hab*día (RAS 2000) y el caudal que se toma es
5387,04 m3/día.
7.3 CONSOLIDADO CÁLCULOS
7.3.1 Caracterización de las aguas residuales
Carga DBO afluente actual = 311,35 mg/L
Carga DBO efluente actual = 108 mg/L
Eficiencia en remoción DBO = 65 %
SST afluente actual= 362,04 mg/L
SST efluente actual= 110 mg/L
Eficiencia de remoción SST = 70 %
Caudal de diseño inicial = 35 L/s
Caudal de diseño propuesto = 51,96 L/s
7.3.2 Datos generales
Temperatura promedio = 13°C
Población = 32506 hab
7.4 EVALUACIÓN DE LA LAGUNA PRIMARIA ACTUAL
Para la evaluación del sistema actual del tratamiento de aguas residuales realizado en la
PTAR de Tocancipá, se tomaron los datos detallados en la Tabla 10 para cada tipo de
laguna.
58
Tabla 10. Datos del tratamiento actual realizado en la PTAR
Parámetro Valor Unidad
Caudal de diseño 4489,34
51,96
m3/día
L/s
Caudal máximo 5387,04
62,35
m3/día
L/s
Área Laguna 1 42000,71 m2
Área Laguna 2 6406,06 m2
Profundidad útil Laguna 1 2 m
Profundidad útil Laguna 2 5 m
DBO promedio afluente 259,47 mg/L
SST promedio afluente 301,71 mg/L
Temperatura promedio 13 °C
Fuente: Autores
Por lo tanto, con estos datos, se aplica la metodología descrita en los fundamentos de la
evaluación, indicada en el apartado 7.2, y los resultados se presentan en las Tablas 11 y
12.
Tabla 11. Evaluación de parámetros de diseño para la conformación actual de la laguna facultativa primaria
Parámetro Unidad Valor Norma
Largo/Ancho Adimensional 1,90 2 a 4
Número de dispersión Adimensional 0,48 Flujo pistón
Para Q medio=4489,34 m3/día
Tiempo de retención Días 18,71 5 a 30
Tasa de aplicación
superficial
KgDBO/ha*día 277,33 100 a 350
DBO total efluente mg/L 190 <50
% DBO removida % 39 >60
Para Q máximo=5387,04 m3/día
Tiempo de retención Días 15,59 5 a 30
Tasa de aplicación
superficial
KgDBO/ha*día 332,79 100 a 350
DBO total efluente mg/L 190 <50
% DBO removida % 27 >60
*En rojo parámetros que incumplen
Fuente: Autores
59
Tabla 12. Evaluación de parámetros de diseño para la conformación actual de la laguna de aireación secundaria
Parámetro Unidad Valor Norma
Largo/Ancho Adimensional 1,56 2 a 4
Número de dispersión Adimensional 0,59 Mezcla
completa
Para Q promedio=4489,34 m3/día
Tiempo de retención Días 7,13 10 a 15
Tasa de aplicación
superficial
KgDBO/ha*día 211,36 100 a 350
DBO total efluente mg/L 108 <50
% DBO removida % 43 >60
Para Q máximo=5387,04 m3/día
Tiempo de retención Días 5,94 10 a 15
Tasa de aplicación
superficial
KgDBO/ha*día 253,78 100 a 350
DBO total efluente mg/L 108 <50
% DBO removida % 43 >60
*En rojo parámetros que incumplen
Fuente: Autores
Con la información anterior, se puede observar que en el tratamiento de aguas residuales
llevado actualmente en la PTAR de Tocancipá hay varias oportunidades de mejora,
detalladas a continuación:
• Relación Largo/Ancho: La normatividad asociada recomienda que el valor se debe encontrar entre 2 y 4, los resultados dan un valor cercano (sobre todo en la Laguna 1), sin embrago están por debajo de lo permitido, lo cual indica que las lagunas son muy anchas, factor que probablemente esté causando problemas al favorecer que se produzcan cortos circuitos y la presencia de zonas muertas a lo largo del sistema de tratamiento.
• Tiempo de retención: El incumplimiento de este aspecto se refleja solamente en la segunda laguna, ya que el valor recomendado por el RAS 2000 es de 10 a 15 días. En este caso el valor es inferior a lo recomendado para las condiciones normales y el caudal manejado; lo cual representa sin duda alguna que los microorganismos presentes en la laguna no puedan degradar eficientemente la materia orgánica y disminuya la calidad del efluente tratado.
• DBO efluente y % remoción: La normatividad recomienda que la carga de DBO en el efluente de cada laguna debe ser menor a 50 mg/L y el porcentaje de remoción mayor a 60 %. De acuerdo a ello, se puede apreciar que las inconsistencias a lo
60
largo de todo el tratamiento afectan notoriamente en la calidad del agua que es vertida al Río Bogotá incumpliendo con los parámetros establecidos.
7.5 PRINCIPIOS DE DISEÑO PROPUESTA DE MEJORA
De acuerdo a las características actuales del tratamiento de las aguas residuales generadas
en el municipio de Tocancipá, se toma como base el RAS 2000 para establecer una serie
de criterios a tener en cuenta para la elaboración de la propuesta de mejoramiento en la
PTAR:
Las obras de mejoramiento están encaminadas para obtener actividades de
operación y mantenimiento mínimas en todo el proceso, por lo tanto que no
impliquen un costo elevado.
Las lagunas en serie permiten diseños más eficientes y como consecuencia se
obtendrán beneficios en los aspectos económicos.
Las lagunas primarias tienen como propósito básico la remoción de DBO, coliformes
fecales y solidos suspendidos
Las lagunas secundarias tienen como función primordial la remoción de DBO y
coliformes fecales.
Las lagunas terciarias y posteriores proveen, esencialmente, remoción natural
adicional de coliformes fecales.
Localización lo más lejana posible de las áreas residenciales.
Utilizar para diseño la temperatura mínima del agua.
Proveer borde libre suficiente que permita el aumento del tiempo de retención por
medio de la elevación de la cresta del vertedero de descarga.
7.6 IDENTIFICACIÓN POSIBILIDADES DE MEJORA EN EL PROCESO
La PTAR de Tocancipá presenta variadas inconsistencias al momento de revisar su
funcionamiento y operación en comparación con lo establecido en la normatividad vigente.
Se presenta a continuación una serie de aspectos a tener en cuenta para mejorar en cada
etapa del proceso, bajo un modelo de eficiencia y sostenibilidad.
7.6.1 Frecuencia de monitoreo en el afluente (Operación)
En el afluente de la planta de tratamiento se deben analizar en forma rutinaria los parámetros
de la Tabla 13. La periodicidad señalada es la ideal teniendo en cuenta la disponibilidad de
estructuras que presenta la PTAR. Para la laguna de aireación, se recomienda determinar:
DBO, DQO y coliformes fecales en una muestra directa y otra sedimentada.
61
Tabla 13. Frecuencia de medición de parámetros en las lagunas
PARÁMETRO FRECUENCIA
MEDICIÓN / MES
Caudal Diaria
Transparencia Diaria
pH entrada y salida Diaria
Turbiedad a la salida de la PTAR Diaria
Temperatura entrada y salida Diaria
Conductividad eléctrica Diaria
Oxígeno disuelto Diaria
DBO entrada y salida 4 veces
DQO entrada y salida 4 veces
Sólidos suspendidos 4 veces
Grasas y aceites 2 veces
Nitratos 1 vez
Nitritos 1 vez
Fosfatos totales 1 vez
Coliformes totales 1 vez
Análisis microscópico 2 veces
Cantidad de residuos retenidos en las rejillas y
desarenadores previos a las lagunas
Diario
Fuente: Comisión Nacional del Agua, Modificado autores
Todos los parámetros con frecuencia de medición diaria deben realizarse, de ser posible,
cada 24 horas, es decir, siempre a la misma hora, con el fin de poder comparar los valores.
Esto rige en especial para los medidores de registro de caudal.
Las mediciones de la calidad de las aguas y los análisis microscópicos se recomiendan ser
realizados, de ser posible, siempre por la misma persona, para asegurar una adecuada
confrontación. Se debe además dejar registro claro con la fecha, hora y observaciones de
62
campo (Ministerio de Desarrollo Económico-Dirección de Agua Potable y Saneamiento
Básico, 2000)
7.6.2 Frecuencia de monitoreo en el efluente
Para el efluente se determinan prácticamente los mismos parámetros que en el afluente y
con la misma periodicidad. El parámetro que mejor refleja la variación de las condiciones
del proceso de tratamiento es la concentración de oxígeno disuelto, ya que a mayor
concentración de materia orgánica, mayor es el incremento en la actividad biológica y por
tanto un mayor consumo de oxígeno.
7.7 MATRIZ DE EVALUACIÓN
En las inspecciones realizadas en la PTAR se revisaron de forma detallada cada uno de los
accesorios, estructuras, formas de operación y mantenimientos realizados. Se realizó Matriz
de identificación de impacto y evaluación ambiental, para determinar qué aspectos dentro de
la estructura de la planta deben tratarse y mejorase a la mayor brevedad posible, basados
en el modelo de Leopold. El diseño y modificación de esta matriz permitió identificar los
factores técnicos, operativos y ambientales que pueden verse afectados o se encuentran
frágiles dentro de los procesos diarios que realiza la PTAR, estableciendo las acciones
preventivas y correctivas que vayan a tener en lugar.
7.7.1. Matriz de Identificación de Impactos Ambientales (MIIA)
Empleada para determinar de forma detallada los aspectos que se encuentran vulnerables
y/o susceptibles frente a los procesos y actividades que se realizan en la PTAR, se constituye
una relación entre componentes operativos, físicos, bióticos y socioeconómicos (columnas),
frente a las acciones que se realizan y ejecutan en los procedimientos de tratamiento primario
y secundario generados en la planta (filas).
Se resaltan los recuadros con el color rojo identificando y relacionando los impactos
negativos, por otra parte los de color azul, hacen referencia a los impactos positivos
encontrados en el análisis de cada uno de los ítems correspondientes.
Con respecto a los hallazgos encontrados se establece:
Impactos Negativos: Los elementos operativos, reflejan aspectos negativos considerables, frente a las actividades de mantenimiento, inspección, vigilancia y control de las estructuras de la PTAR, de igual forma en los componentes físicos (suelo, aire, recurso hídrico), existen aspectos importantes a considerar y evaluar.
Impactos Positivos: Esta región ha incrementado su población así como las industrias, sin embargo en cierta medida hay adaptación y apropiación del funcionamiento y operatividad de la PTAR, con respecto al cuidado del entono
63
(disposición de residuos), además la reactivación de la economía y crecimiento de la misma.
Dimensión Componente Impacto
Revisión de dimensiones Diseño
Supervisión de capacidad
Limpieza
Inspección/control
Vigilancia
Modificación paisajística
Cambio de uso del suelo
AIRE Deterioro de la calidad del aire
Alteración de la calidad del agua
Carga contaminante
Efluente/Afluente
Alteración del cauce
FLORA Disminución de cobertura vegetal
FAUNA Fragmentación del hábitat
DEMOGRAFÍA /
POBLACIÓN
Cambio sobre el componente
demográfico
Cambio en la dinámica de
empleo
Cambio en los ingresos de la
población
PROCESOS
SOCIOPOLÍTICOS
Cambio en la capacidad de
gestión y participación de la
comunidad
DIMENSIÓN ESPACIALCambio en la prestación de
servicios públicos y/o sociales
DIMENSIÓN CULTURAL Adaptación cultural
Impactos positivos
Impactos negativos
MATRIZ DE IDENTIFICACIÓN DE IMPACTOS
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SLista de Comprobación de Posibles Impactos
Ambientales/Operativos
ACTIVIDADES TRATAMIENTO
PRELIMINARACTIVIDADES TRATAMIENTO SECUNDARIO
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OPERATIVOS INSTALACIONES
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FÍSICOS
SUELO
RECURSO HÍDRICO
BIÓTICOS
SOCIOECONÓMIC Y
CULTURAL
PROCESOS
ECONÓMICOS
64
7.7.2. Matriz de Evaluación de los Impactos Ambientales
La evaluación de los impactos ambientales, tiene como objetivo analizar la relación entre la
PTAR estudiada, los diferentes componentes del medio ambiente y de igual forma los
aspectos operativos (instalaciones, físicos, bióticos, socioeconómicos y culturales)
presentes.
Esta herramienta se constituye como un instrumento útil para la toma de decisiones, ofrece
un panorama simplificado de las situaciones críticas que requerirán un control riguroso,
permitiendo prever aquellas medidas que atenúen, prevengan o mitiguen los impactos
identificados. Para desarrollar este análisis se procedió a:
Caracterizar el entorno, el estado actual de la PTAR
Identificar y ponderar aquellos aspectos que puedan producir efectos positivos o negativos en el entorno y operación de la PTAR (impactos ambientales).
Se asignaron los valores correspondientes, los resultados arrojaron que según la matriz
elaborada, de forma cualitativa se presenta un impacto ambiental considerable (Severo) en
los componentes de operación de la PTAR, así como en la calidad de aire y el recurso hídrico,
de acuerdo con los siguientes parámetros:
Momento: Lapso que transcurre entre la acción y la aparición del efecto.
Periodicidad: Frecuencia con que se presenta el impacto.
Sinergia: Posibilidad de que el efecto combinado de dos o más impactos sea mayor a la suma de todos ellos.
Acumulación: Carácter aditivo en el tiempo de los efectos ocasionados por un impacto
Efecto: Hace referencia a la posibilidad de ocasionar efectos secundarios.
Duración: tiempo de permanencia del efecto.
Reversibilidad: Posibilidad de que el impacto sea asimilado por el medio, de tal manera que este por sí solo, sea capaz de recuperar las condiciones iniciales una vez producido el efecto.
Recuperabilidad: Posibilidad de recuperación mediante intervención externa.
65
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C N M D P A SI EF RV RC INI INF IPI IPF EX MAG IAI IAF
Dimensión Componente Impacto 1-5 +/- 1-5 1-5 1-5 1-5 1-5 1-5 1-5 1-5 20-100 1-10 13-65 1-10 1-5 2-10 +/-1 a +/- 10 +/-1 a +/- 10
Revisión de dimensiones Diseño 3 -1 5 5 5 1 3 3 5 3 -76 -7 2 5 -6 -6 SEVERO BAJO
Supervisión de capacidad 3 -1 5 5 5 1 3 3 5 3 -76 -7 2 5 -6 -6 SEVERO BAJO
Limpieza 3 -1 3 5 4 5 3 5 5 4 -87 -9 2 5 -7 -7 SEVERO ALTO
Inspección/control 3 -1 3 5 4 5 3 5 5 4 -87 -9 2 5 -7 -7 SEVERO ALTO
Vigilancia 3 -1 3 5 4 5 3 5 5 4 -87 -9 2 5 -7 -7 SEVERO ALTO
Modificación paisajística 3 -1 3 3 4 3 3 4 3 2 -58 -5 2 5 -5 -5 MODERADO ALTO
Cambio de uso del suelo 3 -1 4 4 2 3 3 4 2 2 -59 -5 2 5 -5 -5 MODERADO ALTO
AIRE Deterioro de la calidad del aire 3 -1 3 5 4 5 3 5 5 4 -87 -9 3 6 -7 -7 SEVERO ALTO
Alteración de la calidad del agua 3 -1 3 5 4 5 3 5 5 4 -87 -9 3 6 -7 -7 SEVERO ALTO
Carga contaminante
Efluente/Afluente3 -1 3 5 4 5 3 5 5 4 -87 -9 2 5 -7 -7 SEVERO ALTO
Alteración del cauce 1 -1 2 4 1 5 1 2 4 3 -62 -6 2 3 -4 -4 SEVERO BAJO
FLORA Disminución de cobertura vegetal 2 -1 5 2 1 1 1 1 2 2 -36 -3 1 3 -3 -2 COMPATIBLE ALTO
FAUNA Fragmentación del hábitat 2 -1 5 1 1 1 1 5 1 1 -28 -2 1 3 -2 -2 COMPATIBLE ALTO
DEMOGRAFÍA /
POBLACIÓN
Cambio sobre el componente
demográfico1 3 3 3 3 3 3 39 6 3 6 6 6 BENEFICIOSO BAJO
Cambio en la dinámica de empleo 1 5 3 4 3 1 4 37 5 3 6 6 5 FAVORABLE
Cambio en los ingresos de la
población1 4 3 4 2 1 5 35 5 3 6 5 5 FAVORABLE
PROCESOS
SOCIOPOLÍTICOS
Cambio en la capacidad de gestión
y participación de la comunidad1 4 3 3 3 3 4 41 6 3 6 6 6 BENEFICIOSO BAJO
DIMENSIÓN ESPACIALCambio en la prestación de
servicios públicos y/o sociales1 3 3 3 4 3 3 41 6 3 6 6 6 BENEFICIOSO BAJO
DIMENSIÓN CULTURAL Adaptación cultural 1 3 3 3 4 3 3 41 6 3 6 6 6 BENEFICIOSO BAJO
DESCRIPTORES DE LOS IMPACTOS
Impactos negativos
Impactos positivos
COMPATIBLE
MODERADO FAVORABLE
SEVERO BENEFICIOSO
CRÍTICO
OPERATIVOS INSTALACIONES
MATRIZ DE EVALUACIÓN DE IMPACTOS
Valoración del Impacto
CA
LID
AD
AM
BIE
NT
AL D
EL M
ED
IO
ESTADO INICIAL
IMPORTANCIA
MAGNITUDVALORACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL
ATRIBUTOS
PROCESOS ECONÓMICOS
NEGATIVO POSITIVO CUANTITATIVA
CUALITATIVA
IMPACTO
FÍSICOS
SUELO
RECURSO HÍDRICO
BIÓTICOS
SOCIOECONÓMIC
A Y CULTURAL
66
7.8 MEJORA EN EL TRATAMIENTO PRELIMINAR
Es indispensable para el funcionamiento adecuado y óptimo de la PTAR de Tocancipá, que
cada uno de las herramientas que componen el tratamiento preliminar se encuentren en
apropiadas condiciones para operar, se puede referenciar que están bajo los parámetros
establecidos de diseño según normatividad vigente (RAS 2000) tanto en su estructura,
medidas y capacidad. Cabe resaltar que la planta trabaja de forma continua las 24 horas del
día por esto es de gran importancia que el mantenimiento y limpieza de la misma se realice
de forma frecuente y no intermitente. No se pudo verificar mediante documentación o
registros físicos, con cuanta periodicidad se realiza dicha actividad, las labores del único
operario de la planta se efectúan de manera esporádica, sin ningún tipo de control.
7.8.1 Rejillas
Este elemento debe ser limpiado y vigilado regularmente dos veces por día (en la mañana
y en la tarde), si este tipo de mantenimiento no se efectúa, puede disminuir la capacidad de
retención ocasionando obstrucciones y pérdida en la capacidad de carga. Para el control de
olores se recomienda aplicar acido de calcio hidratado (cal).
7.8.2 Canaleta Parshall
Se debe realizar mantenimiento y limpieza de forma semanal, en las paredes y piso,
removiendo residuos de materia orgánica y grasa que pueda contener. Se debe tener
especial cuidado en revisar las paredes de la garganta para que no presenten daños y no
genere modificaciones en su estructura.
7.8.3 Desarenadores
Cada dos días en horas de la mañana se debe limpiar, es necesario revisar cada fin de mes
las placas que funcionan como compuertas, con el propósito de evitar la oxidación o su
deformación, es aconsejable pintarla con pintura anticorrosiva.
7.8.4 Vertederos
Se debe realizar una inspección visual del estado de los vertederos, de forma constante,
para identificar si se presentan fallas, adicional a esto se debe realizar mantenimiento,
limpiarlos de forma semanal.
67
7.9 MEJORA EN EL TRATAMIENTO SECUNDARIO
Es importante precisar que dentro de la planta no se realiza ningún tipo de análisis para
verificar la calidad del agua tratada, por ello nos vemos en la necesidad de plantear una
serie de mediciones que deben ser efectuadas como control en todas las fases del
tratamiento. Los principales parámetros que deben ser evaluados en el cuerpo de las
lagunas son la concentración de sólidos suspendidos totales, las condiciones ambientales
(pH, temperatura y oxígeno disuelto), la identificación de zonas muertas bajo oxígeno
disuelto y la posible acumulación de lodos dentro de la laguna. En cada uno de los sitios de
muestreo se toman dos alícuotas del contenido, una a 50 cm de la superficie y la segunda
a las 2/3 partes de la profundidad del agua. Para la determinación de la acumulación de los
lodos dentro de la laguna es necesario medir en sitios específicos del fondo. En general, en
las lagunas de aireación, los aireadores se deben situar espaciados de tal forma que sus
radios de acción de mezcla se traslapen lo menos posible.
7.9.1 Propuesta de mejora en el sistema de tratamiento
Como se mencionó en los apartados anteriores, el funcionamiento actual de la PTAR,
emplea un área muy baja para el caudal y la carga contaminante que recibe. Por lo tanto,
es indispensable conocer el área real que se requiere para realizar el proceso de depuración
de la manera más adecuada.
Para calcular el área requerida, se tomaron en cuenta los datos de la Tabla 9 y 10, donde
se relacionan los caudales manejados, áreas y volúmenes ya calculados, esto con el fin de
lograr la proporción adecuada L/A de las lagunas para evitar zonas muertas y garantizar
una buena circulación del caudal.
Tabla 14. Área y volumen real requeridos
Parámetro Unidad Laguna 1 Laguna 2
Volumen m3 89016 41548
Área m2 44508 8309,6
Fuente: Autores
Como puede observarse en la Tabla 14, el área que realmente se necesita para tratar el
agua residual, es de 52817,6 m2 (5,28 Ha). Comparado con el área actual, esto deja ver
que las lagunas trabajan sobrecargadas al no tener el área suficiente y la capacidad en
cuanto a volumen para la descontaminación del agua residual.
De acuerdo a ello se plantea la propuesta de mejora en base al área que realmente debe
ocupar el sistema completo en la PTAR, tomando el caudal máximo diario (ver Anexos).
68
Como se observa en los apartados anteriores, es indispensable hacer un cambio en la
conformación de las lagunas. Los aspectos por mejorar son: aumentar la relación L/A,
aumentar el tiempo de retención en la segunda laguna y mejorar la eficiencia en remoción
de DBO en el afluente, tomando como base un área de 52817,6 m2.
7.9.1.1. Modificaciones en las estructuras de salida
Una vez revisado el funcionamiento actual de la planta, una de las principales propuestas
para mejorar el sistema de tratamiento, es el cambio en las estructuras de salida. La primera
modificación es la implementación de una pantalla en el cabezal de salida existente, que
sobrepase el nivel del agua, y que tenga un espacio en el fondo de la laguna para que el
agua pase por allí. La función de esta pantalla tiene como objetivo principal servir de barrera
de retención del material suspendido en los cuerpos hídricos (como microalgas) para evitar
su salida por el efluente (Von Sperling, 1986; Yánez, 1992).
Por otra parte, además de la colocación de la pantalla, se recomienda que la salida de la
laguna sea mediante un canal de concreto con varias entradas del agua, por medio de tees
de 4” de diámetro y un nipple, colocadas cada 2 metros aproximadamente, esto con el
objetivo de evitar zonas muertas, y lograr que el agua circule lo más uniformemente posible.
La cantidad de ellas varía de acuerdo al dimensionamiento establecido para cada tipo de
laguna (ver Imagen 21)
Imagen 21. Detalle de la estructura de salida
Fuente: TEC, 2014. Modificado autores.
Además, la estructura del canal tendrá pendiente hacia el centro, donde se instalará la
salida del agua por medio del tubo ya existente de PVC de 12”, estará colocado en un nivel
menor al de las tees del caudal de entrada.
Otro aspecto de mejora es la pantalla deflectora que divide la primera laguna, ya que
actualmente no se encuentra realizando la función para la que se diseñó, entonces, se
propone aumentar la altura de la misma para garantizar el movimiento del agua y favorecer
el flujo pistón de circulación.
69
7.9.1.2 Implementación Laguna terciaria de maduración
La PTAR actualmente opera solamente con dos lagunas, aun así se cuenta con un área
disponible de 2 Ha, en la cual se propone la implementación de un sistema de pulimiento
empleando una laguna terciaria de maduración, con el fin de remover contaminantes
patógenos y aumentar la eficiencia en el porcentaje de remoción de DBO y SST. Adicional
a ello, se ve conveniente la implementación de una pantalla deflectora para mejorar la
circulación del agua.
Por lo anterior, se puede apreciar en la Tabla 15 la información relevante para determinar
los parámetros de diseño de la propuesta.
Tabla 15. Parámetros de las lagunas de estabilización
Parámetro
Tipo de Laguna
Aeróbica
Tasa baja
Aeróbica
Tasa alta
Anaeróbica Facultativa Maduraci
ón
Área (Ha) <4 0,2 – 0,8 0,2 – 0,8 0,8 – 4 0,8 – 4
Tiempo de retención
(día)
10 – 40 4 – 6 20 - 50 5 - 30 <10
Profundidad (m) 0,9 – 1,2 0,3 – 0,45 2,4 – 5 1,2 – 2,4 0,9 – 1,5
Ph 6,5 – 10,5 6,5 – 10,5 6,5 – 7,2 6,5 – 8,5 6,5 – 10,5
Temperatura °C 0 – 30 5 – 30 6 – 50 0 – 50 0 – 30
Temperatura óptima
°C
20 20 30 20 20
Carga orgánica
superficial (Kg
DBO/hab*día)
65 – 135 90 – 180 220 – 560 56 – 202 ≤17
% Remoción DBO 80 – 95 80 – 95 50 – 85 80 – 95 60 – 80
Conversión principal Algas, CO2
bacterias
Algas, CO2
bacterias
CH4, CO2
bacterias
Algas, CO2,
CH4
bacterias
Algas, O2,
NO3
bacterias
Concentración Algas
(mg/L)
40 - 100 100 – 260 0 - 5 5 - 2 5 – 10
Sólidos suspendidos 80 - 140 150 – 300 80 - 160 40 - 60 10 - 30
Fuente: Romero Rojas, J. A. 2008
7.9.2. Evaluación propuesta de mejora
Para la evaluación de ésta propuesta se tomaron los datos de la Tabla 8. Además, se siguió
la metodología mencionada en el ítem 7,2, y los resultados se muestran en la Tabla 16 y
17.
70
Tabla 16. Datos para realizar evaluación de la propuesta de mejora
Parámetro Valor Unidad
Caudal de diseño 4489,34
51,96
m3/día
L/s
Caudal máximo 5387,04
62,35
m3/día
L/s
Área Laguna 1 44508 m2
Área Laguna 2 8309,6 m2
Área Laguna 3 20000 m2
Profundidad útil Laguna 1 2 m
Profundidad útil Laguna 2 5 m
Profundidad útil Laguna 3 1,5 m
DBO promedio afluente 259,47 mg/L
DBO efluente 16 mg/L
Remoción DBO 94 %
SST promedio afluente 301,71 mg/L
SST efluente 14 mg/L
Remoción SST 95 %
Temperatura promedio 13 °C
*Se obtienen estos resultados tomando como base las modificaciones propuestas Fuente: Autores
Tabla 17. Evaluación general de la propuesta
Parámetro Unidad Valor Norma
L1 L2 L3
Largo/Ancho Adimensional 2,02 2,03 2 2 a 4
Número de dispersión Adimensional 0,45 0,45 0,46 Flujo pistón
Para Q medio=4489,34 m3/día
Tiempo de retención
Días
19,82 10 10 L1=5 - 30
L2=10 - 15
L3=>10
Tasa de aplicación
superficial
KgDBO/ha*día 261,73 199,41 151,74 L1 y L2=100 - 350
L3=150 - 250
DBO total efluente * mg/L <50 <50 16 <50
DBO removida * % >60 >60 85 >60
Para Q máximo=5387,04 m3/día
Tiempo de retención
Días
16,52 10 10 L1=5 - 30
L2=10 - 15
L3=>10
Tasa de aplicación
superficial
KgDBO/ha*día 314 239,4 182,3 L1 y L2=100 - 350
L3=150 - 250
71
DBO total efluente * mg/L <50 <50 16 <50
DBO removida * % >60 >60 85 >60
*Resultado aproximado Fuente: Autores
Como puede observarse, esta conformación cumple muy bien con todos los parámetros de
diseño, además de mejorar notoriamente aspectos como la relación L/A, tiempos de
retención y lo más importante la eficiencia de remoción en cuanto a DBO y SST se refiere.
Además con la implementación de la laguna de maduración, se espera que se controlen las
microalgas que se van a formar en la laguna facultativa y disminuya significativamente los
patógenos presentes en el cuerpo de agua. Además, el sistema en serie tiene la gran ventaja
de que se pueden realizar mantenimientos a las lagunas sin suspender el tratamiento de las
aguas residuales.
7.9.3 Otros (edificaciones)
Debe existir la adecuada señalización o demarcación que permita identificar a que
dependencia pertenece o que actividades se realizan en cada una de estas estructuras. El
edificio administrativo no cuenta con funciones específicas, puesto que es solamente
utilizado en labores mínimas (almacenamiento de materiales, revisión momentánea de
documentos, baño etc.). Es necesario replantear el aprovechamiento y uso de este espacio,
puesto que la PTAR de Tocancipá no cuenta con laboratorio para análisis y estudio de
muestras.
Debido a la proveniencia de las aguas (lluvias, domesticas e industriales) se debe velar,
asegurar e inspeccionar que cada componente expuesto se encuentre en excelentes
condiciones, implementando y organizando un nuevo modelo de control e intervención, con
el propósito de no solo contribuir a la eficiencia y eficacia en los procesos subsiguientes al
tratamiento primario, sino también a reducir la carga contaminante que es vertida al río
Bogotá.
Es evidente que los aspectos técnicos-operativos presentan deficiencias, en cuanto a la
administración de labores (Operario-Supervisor) se debe especificar cada una de sus
actividades y la frecuencia con que son ejecutadas, estableciendo controles de calidad; ya
que se debe promover el mínimo de fallas en el sistema, y prever posibles daños que afecten
los procesos y procedimientos de la PTAR.
72
7.9.4. Presupuesto
El presupuesto total aproximado para la implementación de la propuesta de mejora,
considerando los costos directos, indirectos y otros, se mencionan en la Tabla 18 y 19.
Tabla 18. Presupuesto detallado para la implementación de la propuesta. Costos directos.
ÍTEM
DESCRIPCIÓN COSTOS DIRECTOS
CANTIDAD UNIDAD VALOR UNITARIO
(Pesos)
TOTAL (Pesos)
1 TRABAJOS PRELIMINARES
Trazado y nivelación (Área) 20000 m2 100 2.000.000,00
SUBTOTAL 1 2.000.000,00
2 ADECUACIÓN LAGUNAS
2.1 Aumento de capacidad 69364,6 m3 500 34.682.300,00
2.1 Extracción, transporte y disposición de materiales
30000 m3 800 24.000.000,00
SUBTOTAL 2 58.682.300,00
3 IMPLEMENTACIÓN LAGUNA DE MADURACIÓN
3.1 Conformación de taludes y superficie 30000 m3 100 3.000.000,00
3.2 Geomembrana 20000 m2 2.000 40.000.000,00
3.2 Instalación de geosintéticos 20000 m2 500 10.000.000,00
SUBTOTAL 3 53.000.000,00
4 MODIFICACIÓN MURO DIVISORIO
Aumento altura pantalla deflectora 75 m2 52.000 3.900.000,00
SUBTOTAL 4 3.900.000,00
5 OBRAS COMPLEMENTARIAS
5.1 Estructuras de salida 3 m 3000000 9.000.000,00
5.2 Instalación de tubería 150 m 60.000 9000000
5.3 Instalación de válvulas 3 und 350.000 1050000
5.4 Cajas de distribución 2 und 200.000 400.000,00
SUBTOTAL 4 19.450.000,00
TOTAL COSTOS DIRECTOS ( Subtotales) 137.032.300,00
Fuente: Autores
73
Tabla 19. Presupuesto resumido
RESUMEN FINAL DE COSTOS TOTAL (pesos)
COSTOS DIRECTOS 137.032.300,00
COSTOS INDIRECTOS (10% de CD) 13.703.230,00
IMPREVISTOS (5% CD + CI) 7.536.776,50
VALOR TOTAL 158.272.306,50
*Este presupuesto corresponde a una estimación aproximada del valor de la realidad, no corresponde a un valor
exacto, ni a un diseño definitivo.
Bajo las condiciones actuales en las cuales se encuentran la PTAR, según lo relacionado
en la Tabla 18, la adecuación de las lagunas implica en primera medida, la contratación de
personal capacitado para el desarrollo de trabajos operativos y/o logísticos en la fase
preliminar incluyendo estudios topográficos, mano de obra, alquiler de maquinaria pesada
para la ampliación y establecimiento de la laguna de maduración. Están manifiestas las
adecuaciones que se deben realizar con sus respectivas dimensiones, por consiguiente se
incluyeron dentro de los costos directos, la estimación del valor en los materiales a utilizar,
los servicios que se deben adquirir para la instalación y disposición de los mismos. Uno de
los elementos de mayor importancia es la utilización de geomembrana, se determina que
sus propiedades ayudan al proceso de impermeabilización y contención de líquido, además
este producto es de gran resistencia, ofrece ventajas en el control geomorfológico del
terreno y en general presenta una mejor relación costo-beneficio frente a otros materiales.
Estas cifras representan la erogación más alta del presupuesto elaborado, puesto que los valores en la compra de materiales e instalación, se basaron en listas de precios que se manejan actualmente en el mercado, además se aproximó el valor de la mano de obra requerida, también apoyado en las condiciones actuales de los contratos laborales (Obra Labor).
En los costos indirectos (ver Tabla 19), se hizo énfasis en todas aquellas cifras o valores que no se encuentran directamente relacionados con la actividad principal que desarrolla la PTAR. Se hace referencia a los pagos en servicios públicos, pólizas, nómina administrativa/operativa, y demás conceptos vinculados a la normal operación de la planta. Se asignaron 5% de imprevistos sobre el valor total de los costos directos, esto con el propósito de cubrir eventualidades como: accidentes laborales, cambios drásticos en el clima, sobre costos (compra de materiales o servicios), que no permitan el desarrollo de las actividades ya constituidas.
74
8. CONCLUSIONES
• Se determinó un aumento en la población del municipio de Tocancipá, el cual no fue
previsto, generando incremento en el volumen de caudal recibido, y por ende la
disminución en la calidad del agua tratada en la PTAR.
• La PTAR fue construida para tratar un caudal de 35 L/s, sin embargo, según los cálculos realizados se determinó que el caudal medio manejado actualmente es de 51,96 L/s y para el caudal máximo de 62,35 L/s; por lo tanto se puede inferir que la planta no cuenta con la capacidad de manejar la cantidad real de agua residual que genera el municipio.
• Según los resultados obtenidos en la eficiencia de remoción, se observa que en todo el sistema de tratamiento se incumplen con los parámetros establecidos por el RAS 2000 para la DBO y los SST.
• Las lagunas actuales poseen un tamaño inferior al recomendado, teniendo en cuenta el caudal y la carga orgánica que recibe, el área requerida para un buen tratamiento (tomando el caudal máximo diario) es de 7,28 Ha, esto representa un aumento significativo en el área actual, lo cual podría justificar la baja calidad del caudal vertido.
• La conformación actual de la primera laguna incumple con los parámetros de la relación L/A, ocasionando problemas en la circulación del agua y con ello incumplimiento de los porcentajes de remoción; cabe aclarar que en ella sí se cumplen los aspectos de tiempo de retención hidráulica y tasa de aplicación superficial.
• La conformación actual de la segunda laguna al igual que la primera incumple con parámetros de L/A, a diferencia de la anterior, ésta laguna posee un tiempo de retención menor al exigido por la normatividad, lo cual provoca que no se degrade correctamente la materia orgánica y se vea afectada la calidad hídrica del efluente.
• Al implementar la propuesta de mejora en las lagunas actuales, modificación en las estructuras de salida y conformación de la laguna de maduración, se estarían mejorando significativamente los porcentajes de eficiencia de DBO y SST en 94 % y 95 % respectivamente.
• Se plantea la posible remodelación de la planta, evaluando la propuesta elaborada, la cual está fundamentada en las condiciones técnicas, ambientales y económicas. La inversión total para la implementación de la propuesta de mejora es de $158.272.306 aproximadamente, presupuesto que involucra directamente a las entidades públicas del municipio de Tocancipá para la aplicabilidad de esta investigación
75
9. RECOMENDACIONES
Establecer, vigilar y controlar las actividades de operación para el mantenimiento y
limpieza, de cada uno de los componentes del sistema que lo requieran. Se debe
elaborar un cronograma para la asignación de estas labores.
Verificar de forma constante la variación del caudal, documentar y registrar los
cambios.
Programar y efectuar cambio de tapas (parte superior) de dos de los pozos de
inspección (ubicados cerca a la entrada de la Laguna 2) puesto que presentan fisuras.
Es importante realizar mantenimiento correctivo a dos de los aireadores mecánicos
instalados en la Laguna 2, además programar mantenimientos preventivos al resto
de aireadores para garantizar un correcto tratamiento de aireación.
Constituir, instaurar y programar una serie de formatos con horarios que permitan
regularizar los servicios de mantenimiento y limpieza a cada uno de los equipos,
tanques e instalaciones de la planta, garantizando que se otorguen oportunamente.
Construir y equipar un laboratorio con el personal capacitado para implementar como
mínimo las pruebas básicas fisicoquímicas de calidad de aguas; además se debe
controlar y llevar los registros correspondientes del análisis de cada parámetro
(histórico).
Establecer la disposición adecuada de las aguas residuales como uno de los retos
de responsabilidades asignadas a las administraciones públicas del municipio, para
tratar problemáticas referentes a la salud causadas directamente por el accionar
humano.
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77
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79
ANEXOS
Aspectos a tener en cuenta: INDICADORES
La población de diseño
La población actual
Volumen total tratado m3/día
Concentración media DBO5 mg/L del afluente y el efluente
Concentración media SST mg/L del afluente y el efluente
Carga DBO5 removida Ton/año
Carga SST removida Ton/año
Eficiencia de remoción DBO5 (%)
Eficiencia de remoción SST (%)
Cobertura del servicio prestado
DIAGNÓSTICO ELECTROMECÁNICO
Equipos y tipos de mantenimiento (preventivos-correctivos) de los mismos
MANTENIMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA COMPLEMENTARIA
Caseta de operaciones y celaduría
Caseta para el bombeo del efluente
CARACTERIZACIÓN GENERAL DE LA PLANTA DE
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEL
MUNICIPIO DE TOCANCIPÁ (CUNDINAMARCA)
80
Alumbrado externo
Barreras vivas, césped, jardines
Vías perimetrales
DETALLES DE LA OPERACIÓN
Capacitación a los operarios en manejo de las estructuras, equipos, y mantenimiento general
Condiciones de diseño, manuales de operación, mantenimiento
Laboratorio, ensayos de externos, equipos, análisis y equipos
Jornada de operación de la PTAR
Número de trabajadores por jornada
Suministro de herramientas, dotaciones, ARL
Consumo de servicios públicos ( energía, agua y alcantarillado y vigilancia)
Personal de dirección y apoyo técnico (Ingenieros, asesores, tecnólogos, técnicos)
Anexo 1. Formato utilizado para la caracterización general de la PTAR de Tocancipá.
Fuente: Autores
81
Anexo 2. Unidad económica predominante en Tocancipá, Cundinamarca.
Fuente: DANE. Censo General 2005
82
Anexo 3. Hogares con actividad económica asociada. Tocancipá, Cundinamarca.
Fuente: DANE. Censo General 2005
83
Anexo 4. Mapa estructura ecológica principal área rural. Tocancipá, Cundinamarca.
Fuente: Alcaldía de Tocancipá
84
Anexo 5. Áreas de importancia en el municipio de Tocancipá, Cundinamarca.
Fuente: Alcaldía de Tocancipá
85
Anexo 6. Modelo de ocupación del territorio. Tocancipá, Cundinamarca.
Fuente: Alcaldía de Tocancipá
MODELO DE OCUPACIÓN DEL
TERRITORIO
-MUNICIPIO DE TOCANCIPÁ-
86
Anexo 7. Modelamiento del sistema de tratamiento en la PTAR de Tocancipá (actual).
Vista Planta
Fuente: Autores
P
R
E
T
R
A
T
A
M
I
E
N
T
O
LAGUNA PRIMARIA
LAGUNA
SECUNDARIA
87
Anexo 8. Modelamiento del sistema de tratamiento en la PTAR de Tocancipá (actual). Vista isométrica.
Fuente: Autores
88
Anexo 9. Modelamiento propuesta mejoramiento de la PTAR de Tocancipá. Vista Planta, en rojo las modificaciones, en verde la
dirección del flujo hídrico.
Fuente: Autores
