Diseño de una planta portátil potabilizadora de agua de 50 metros cúbicos por día

Abstract

En situaciones de desastres naturales, como inundaciones, el suministro de agua potable se ve afectado, lo que representa un riesgo para la salud de las personas que requieren el líquido vital, el mismo que debe ser restablecido lo más pronto posible. Para este propósito se diseñó una planta potabilizadora portátil que puede ser trasladada con facilidad y de manera inmediata, mediante el uso de un remolque y un vehículo mediano. El caudal de la planta es de 50 m3/día, la cual puede entregar agua potable a aproximadamente 3000 personas con un dotación de 15 litros por persona, que es lo mínimo que se requiere en casos de emergencia. Los procesos que se realizan para la potabilización del agua son: • Coagulación • Desinfección • Floculación • Sedimentación • Filtración Para la captación de agua cruda a ser potabilizada se seleccionó una bomba centrifuga marca Goulds, modelo GT-07 de 3/4 HP que a un caudal de 50 m3/día tiene un cabezal de succión de 7.62 metros. La coagulación consiste en anulación de las cargas eléctricas de las partículas suspendidas en el agua, para que estas se agrupen alrededor del coagulante formando grumos o partículas de mayor tamaño, las mismas que posteriormente serán eliminadas en la sedimentación. Se determinó mediante una prueba de jarras que el mejor reactivo para realizar la coagulación era el Policloruro de Aluminio (PAC) ya que con una menor cantidad se logra obtener una menor turbidez del agua a tratar, con una dosis 15mg/l. La Desinfección se realiza mediante el uso de hipoclorito de sodio (NaOCl) diluido al 10 por ciento, llamado comúnmente cloro, el mismo que es capaz de eliminar hasta el 99.7% de las bacterias, es de bajo costo y deja un efecto de cloro residual, el mismo debe estar entre 0.3 y 1.5mg/l a la salida de la planta. La Coagulación y la Desinfección se realizan utilizando bombas dosificadoras electromagnéticas a diafragma, las mismas que introducen los químicos en la tubería de ingreso del agua cruda a la planta. Luego de realizada la coagulación se realiza la floculación, la cual consiste en la agitación lenta del agua, para que permita que las partículas que se formaron por efectos de la coagulación puedan seguir aumentando de tamaño y se sedimenten con mayor facilidad. Para realizar dicho proceso, se diseñó un floculador hidráulico de pantallas, donde el agua realiza un movimiento de vaivén contorneando las diversas pantallas. Una vez realizada la mezcla lenta, el fluido está listo para la sedimentación, para lo cual se utiliza un módulo de placas inclinadas 60 grados con respecto a la horizontal, lo cual proporciona un espacio muy reducido, hasta un 90% menos con respecto a los sedimentadores convencionales, esto hace que sea económico, compacto y eficiente. Para dimensionar el sedimentador el principal parámetro es la velocidad de sedimentación de las partículas, la cual es obtenida mediante una prueba de jarras. Las partículas que son retenidas en el sedimentador, caen a una tolva de lodos, donde se acumulan para luego ser eliminados periódicamente. Posterior a la sedimentación el agua llega a un cárcamo de bombeo donde mediante el uso de una bomba centrífuga es llevada hacia el filtro de arena y carbón activado que ayudan a eliminar partículas que por su tamaño no han podido ser eliminadas por el sedimentador, también elimina olores, sabores y compuestos orgánicos. Para la filtración se utilizan tanques a presión, lo cual hace que puedan trabajar a una mayor velocidad de filtración y ocupen un menor espacio. La velocidad de filtración es el parámetro que determina el dimensionamiento de los filtros, en el caso del filtro de arena la velocidad de filtración es de 17.9 m/h y en el de carbón activado es 12 m/h. Para alimentar los filtros se seleccionó una bomba centrífuga marca Goulds, modelo LB de 3/4HP, que a un caudal de trabajo de 50m3/día tiene una carga dinámica total de 37.8 metros, lo cual permite vencer las perdidas generadas por las conexiones y filtros que equivalen a 12.98 metros y dejar un excedente para poder llevar el agua potabilizada a algún reservorio o tanque elevado. Las partes y equipos por su diseño reducido y compacto pudieron ser ubicadas en una estructura soportante de 1.5 metros de ancho por 2.5 metros de largo y 1.55 metros de alto. La planta completa se monta sobre un remolque para su fácil transportación.