Apuntes de Ingeniería Civil

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martes, 10 de abril de 2012

EJEMPLO DE MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO PARA SISTEMAS DE AGUAS SERVIDAS


MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO


1          GENERALIDADES

1.1       Introducción

El propósito de este manual, es proporcionar un instrumento que posibilite la adecuada operación y mantenimiento del sistema de alcantarillado sanitario de ........., el que deberá ser perfectamente conocido por todo el personal involucrado en el manejo del sistema, siendo además un documento al que se puede recurrir en caso de dudas u ocurrencia de situaciones anómalas.

1.2       Alcance del manual de operación y mantenimiento

Es muy difícil que durante la elaboración del proyecto se hayan previsto en forma total los problemas que se puedan presentar en el funcionamiento de todo el sistema, por esta razón, es necesario que durante la operación se realicen cuadros sinópticos del funcionamiento de las redes y demás instalaciones y que se conozcan de la mejor manera las operaciones ordinarias y extraordinarias necesarias para asegurar la regularidad del servicio.

1.3       Grupo objetivo del manual de operación y mantenimiento

El conocimiento del funcionamiento del sistema de alcantarillado sanitario es indispensable no solo para quien deba dirigir la gestión sino para todas las personas involucradas en la operación y mantenimiento del sistema; esto permitirá realizar mantenimiento preventivo y operar el sistema en condiciones óptimas.


2          DESCRIPCION DEL SISTEMA PROYECTADO

2.1       Red de Colectores

2.1.1    Redes Matrices y Secundarias (describir el sistema proyectado)

El sistema consta de una red de tuberías de hormigón simple con una longitud total de 6,915 metros, con diámetros de 200 mm (5525 metros), 250 mm (444 metros),  300 mm (690 metros), 400 mm (227 metros), y 500 mm (29 metros).

El relleno mínimo, medido desde la tapa de la cámara de inspección hasta el lomo de la tubería, es de 1.00 metro, tal como se indica en el documento “Bases y Parámetros de Diseño ”. La profundidad de relleno máxima es de 4.50 metros y el promedio es de aproximadamente 2.15 metros
Adicionalmente, hay que tener en cuenta que gran parte de las calles por las cuales pasan los colectores matrices y secundarios (sobre todo aquellos proyectados para la segunda etapa) son calles que no están pavimentadas, y que la cota de referencia bajo la cual se ha considerado el relleno mínimo es la cota de la calle de tierra; la cota final de la rasante de la vía será aquella que contemple un futuro diseño vial de ........, lo que usualmente hará que las cotas de relleno aumenten en algunos centímetros. En todo caso, el diseño vial tiene que considerar que la altura de relleno no deberá ser en ningún caso menor a 1.00 metro.

Las pendientes de instalación de las tuberías consideradas en el diseño van desde 8‰ hasta 1%, que son pendientes que pueden permitir un adecuado escurrimiento e impedir sedimentaciones, siempre dependiendo de la velocidad del flujo.

La velocidad máxima es de 0.98 m/s y el promedio es de 0.46 m/s. En cuanto a la velocidad mínima, en casi todo el sistema la velocidad es mayor a 0.30 m/s, que es el mínimo valor adecuado para evitar sedimentaciones en las tuberías. Sin embargo, en unos pocos tramos se tienen velocidades menores de 0.30 m/s; al respecto hay que indicar que al ser tramos iniciales donde el caudal es relativamente pequeño, y al no poder (debido a las normas) reducir el diámetro del conducto a un valor menor a 200 mm, es una situación inevitable y deberá ponerse especial atención en la limpieza periódica de estos tramos.

El coeficiente de rugosidad de Manning usado en el diseño es el recomendado para tuberías de hormigón simple nuevas, es decir 0.013.

La distancia promedio entre cámaras es de aproximadamente 69 metros, siendo la distancia máxima 122 metros.

Las cámaras de inspección tienen el diseño típico de (Ver Plano...)

2.1.2    Redes Terciarias y Domiciliarias (Ver Planos.......)

Para las redes terciarias, se ha considerado el sistema convencional, es decir, tuberías por las aceras con cajas de hormigón que reciben las descargas domiciliarias.

En vista de que gran parte de la ciudad de ....... no dispone de aceras, se deberá considerar la ubicación de las futuras aceras de acuerdo al departamento de planificación urbana del cantón .......... para implantar las cajas domiciliarias. Se ha previsto en el diseño que una caja puede recibir las descargas de aguas residuales domésticas de uno o dos domicilios. Cuando se instalen las cajas intermedias se deberá respetar la pendiente que existe entre los inverts de las cajas esquineras.

Las pendientes con la que se han diseñado las redes terciarias son de 4‰ y  5‰ como general, aunque hay pocos casos donde la pendiente puede bajar hasta el 1‰, para evitar profundizar mucho el sistema de redes matrices y secundarias.
El diámetro nominal de las tuberías es de 160 mm de PVC y para las intradomiciliarias es de 110 mm de PVC.

La profundidad mínima de la caja es casi siempre 0.60 metros, excepto en casos extremos donde la profundidad es poco más de 0.50 metros, también para evitar profundizar mucho el sistema de redes matrices y secundarias. Hay que agregar que, al igual que en el caso de las redes matrices y secundarias, la profundidad final de las cajas dependerá del diseño de la acera, por lo cual esta profundidad seguramente aumentará y será siempre mayor a 0.60 metros.

Las cajas domiciliarias tienen el diseño típico de Ver Plano ........)

2.2  Estaciones de Bombeo y Líneas de Impulsión (Ver Planos ............)

El sistema de alcantarillado sanitario de ........... proyectado consta de cuatro estaciones de bombeo, siendo tres de ellas elevadoras y la otra es la que recoge todas las aguas residuales y las impulsa hacia el sistema de lagunas de tratamiento.

La estación de bombeo elevadora 1 está ubicada al noreste de ............, a una elevación de +6.87 msnm, y recibe las aguas residuales mediante un colector hormigón de Ø200mm que llega a la cota 3.43 msnm; el caudal que eleva es de 6.52 l/s. La estación consta de dos cámaras, la de bombas y la de válvulas, la primera tiene una profundidad de 5.5 metros, y la segunda de 1.50 metros. Esta estación servirá a partir de la Etapa II.

La estación de bombeo elevadora 2 está ubicada en la parte central de la ciudad, en los terrenos de un polideportivo, a una elevación de +5.50 msnm, y recibe las aguas residuales mediante un colector hormigón de Ø300mm que llega a la cota 1.04 msnm, el caudal que eleva es de 27.04 l/s. La estación consta de dos cámaras, la de bombas y la de válvulas, la primera tiene una profundidad de 6.5 metros, y la segunda de 1.50 metros.

La estación de bombeo elevadora 3 está ubicada al noroeste de la ciudad, en los terrenos donde el Municipio ha proyectado un área verde, a una elevación de +5.00 msnm, y recibe las aguas residuales mediante un colector de hormigón de Ø200mm que llega a la cota 1.77 msnm; el caudal que eleva es de 5.31 l/s. La estación consta de dos cámaras, la de bombas y la de válvulas, la primera tiene una profundidad de 4.60 metros, y la segunda de 1.50 metros.

La estación de bombeo matriz está ubicada al sureste de la ciudad, a una elevación de +5.50 msnm, y recibe las aguas residuales mediante un colector hormigón de Ø500mm que llega a la cota 2.07 msnm, el caudal que bombea a las lagunas es de 72.31 l/s. La estación consta de dos cámaras, la de bombas y la de válvulas, la primera tiene una profundidad de 5.50 metros, y la segunda de 1.50 metros.

La línea de impulsión consiste en una tubería de PVC de Ø250 mm de aproximadamente 1,600 metros, desde la estación de bombeo hasta su descarga en la laguna facultativa.

A la entrada de cada estación hay una rejilla (que debe limpiarse periódicamente), que evita la acumulación de basuras en el pozo. Los accesorios dentro de las estaciones son de hierro dúctil. Existen dos bombas, de las cuales sólo funciona una y la otra se utilizará para emergencias. El espesor de las paredes es de 0.30 metros.

Junto a la estación de bombeo se encuentra una caseta que servirá para facilitar labores de guardianía y para dar cabida a las instalaciones eléctricas. También se ha proyectado un cerramiento perimetral.

2.3  Sistema de Tratamiento: Lagunas de Oxidación (Ver Planos ...........)

El sistema de tratamiento consiste en una laguna facultativa y una laguna de maduración (un sistema por etapa). Las aguas residuales llegan a la laguna facultativa por medio de la línea de impulsión, y luego por gravedad van a la laguna de maduración, desde donde también por gravedad el efluente tratado descarga al cuerpo receptor, que es el río Vinces.

El sistema de transición de las aguas residuales en las lagunas consta de siete cajas; la línea de impulsión termina en la caja 1 donde las aguas se distribuyen por medio de tuberías de 160mm hacia las cajas 2 y 3 para depositarse en la laguna facultativa, luego están las cajas 4 y 5 que conducen las aguas, por medio de una tubería de 200mm, hacia la caja 6 que descarga en la laguna de maduración, finalmente la caja 7 recoge las aguas tratadas y mediante una tubería de 200mm descarga las aguas al cuerpo receptor.




3          MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL SISTEMA DE             REDES DE RECOLECCIÓN

3.1       Introducción

Al tratar sobre el mantenimiento de sistemas de alcantarillados separados, el principal problema que se presenta es la interconexión de los sistemas, es decir, la conexión de aguas negras domésticas al sistema pluvial y viceversa.  Este es un problema que existe en el casco central de la ciudad. A pesar de encontrarse previsto en el diseño del alcantarillado sanitario un caudal producto de estas conexiones, será necesario la vigilancia permanente para evitarlas, porque, caso contrario, darían lugar a un aumento peligroso de caudales en el sistema de alcantarillado sanitario y a la contaminación del río cuando la conexión es de aguas residuales al sistema pluvial, ya que todo el drenaje pluvial descarga sin ningún tratamiento en los cuerpos de agua.

Otro problema que se debe enfrentar es la necesidad de realizar todas las conexiones domiciliares previstas en el proyecto y tratar de vencer la resistencia de ciertos usuarios a recibir el servicio, para evitar un desfase entre los caudales previstos en el proyecto y los que realmente circularán por el sistema afectando el funcionamiento hidráulico de los colectores producto de la reducción de caudales, lo que podría propiciar el azolvamiento de los colectores, puesto que las cantidades de líquido en estos serían insuficientes para tener velocidades que puedan producir el arrastre de los sólidos.

3.2       Mantenimiento preventivo de las redes de alcantarillado

3.2.1    Conexiones domiciliarias

En el sistema proyectado se ha establecido que la caja intradomiciliaria sea un componente del sistema, formando parte de la red de colectores terciarios. Esta caja se deberá construir con los materiales, forma y dimensiones establecidas en los planos generales del proyecto; sobre todo se deberá tomar especial cuidado en la construcción del sistema de flujo del fondo de la caja.

Otro aspecto importante a considerar es la tubería de conexión a la caja cuyo diámetro mínimo debe ser 110 mm de PVC, la pendiente mínima debe ser del 1 %, puesto que los caudales a circular por las tuberías son reducidos.

La limpieza de las cajas domiciliarias se hará con varillas metálicas y cucharones, obedeciendo a una programación semanal que prevea la atención a todos los sectores de la ciudad de Salitre.

3.2.2    Colectores terciarios

El inconveniente que caracteriza a los colectores terciarios, es la posibilidad de taponamientos u obstrucciones que, en condiciones de escasa circulación, se forman lentamente por efecto de algún cuerpo sólido que se pega al fondo, lo que ni el caudal propio de la tubería ni el de aparatos de limpieza consiguen arrastrar, teniéndose que al dorso de esta pequeña barrera se incrustan materias que se consolidan con el paso del tiempo. La atenuación de la pendiente, que de ello resulta, favorece posteriores depósitos de materias en suspensión y por ende, la obstrucción compromete cada vez a longitudes mayores de tubería. El hecho de haber utilizado tuberías de PVC bastante más lisas que las tuberías de hormigón, limita en alto grado la formación de obstrucciones, pero esto no quiere decir que éstas no se van a presentar por lo que es importante tomar las precauciones necesarias.

Una forma de prever la presencia de obstrucciones es la continua y sistemática revisión de las cajas esquineras, observando durante las horas pico la forma corno circula el agua. Durante estos períodos se deberá presentar un flujo continuo, con presencia de sólidos flotantes.

La frecuencia de las observaciones estará de acuerdo a la pendiente y velocidad de circulación del agua en los colectores. Es decir, deberán realizarse observaciones en forma más continua en los colectores terciarios donde, de acuerdo con los cálculos hidráulicos, se producen velocidades mínimas con pendientes muy cercanas a los limites inferiores establecidos para el diseño.

De todas maneras es necesario anotar que por experiencia en sistemas similares, las obstrucciones son poco frecuentes, y en su mayoría se deben al mal uso que dan los usuarios al sistema, especialmente cuando arrojan grasa, desperdicios de vegetales o prendas de vestir, o cualquier otro objeto no degradante o voluminoso.

Los colectores terciarios serán limpiados con varillas metálicas y su mantenimiento preventivo estará sujeto a una programación que solamente podrá ser cambiada para atender solicitudes de mantenimiento correctivo.

Se debe llevar un registro del mantenimiento preventivo de los colectores terciarios y de las cajas domiciliarias. Este registro debe ser en un cuaderno empastado para evitar la destrucción o alteración de los datos.

El formato de registro debe incluir lo siguiente:

-          Tramos y cajas limpiados, incluyendo diámetros, longitud y Tipo de tubería.

-          Fecha de realización del mantenimiento.

-          Personal que laboró.

-          Observaciones.

3.2.3    Colectores matrices y secundarios

Al mismo tiempo que se realiza la inspección de las cajas esquineras, en los colectores terciarios, deberá efectuarse la inspección de los pozos de revisión, determinando al igual que en el caso anterior una mayor frecuencia en la inspección para los tramos de menor diámetro y los de mínima pendiente. De todas maneras la determinación de la frecuencia en la inspección se hará de acuerdo a las necesidades del sistema.

Idéntica actividad deberá cumplirse con los colectores secundarios y terciarios, especialmente en los tramos con condiciones limite de velocidad y pendiente.

3.2.4    Pozos de revisión

El problema de arrojar basura o cualquier tipo de desperdicios a las calles o, peor aún, el utilizar los pozos de revisión como botaderos de basura, son las principales causas de fallas en los sistemas de alcantarillado.

Es necesario educar a la comunidad sobre la importancia de recoger la basura y disponerla en forma adecuada, evitando arrojarla a la vía pública o a los pozos de revisión del sistema de alcantarillado sanitario.

Otro problema surge cuando se utilizan los pozos de revisión para eliminar estancamientos de aguas lluvias, levantando las tapas y permitiendo el desfogue de las mismas por el alcantarillado sanitario. Dependiendo de la magnitud del estancamiento, los caudales generados podrían hacer funcionar los colectores a presión con los daños consecuentes, o peor aún sobrecargar las instalaciones de bombeo.

Cuando se realice la inspección de pozos para determinar las condiciones de flujo, en los colectores, es necesario hacer una revisión del estado en el que se encuentran los pozos, en especial las líneas de flujo en el fondo, sobre todo cuando por necesidades de diseño o constructivas se han realizado saltos.

En muchas ciudades del país ha sido práctica común el robo sistemático de las tapas y cercos de los pozos de revisión; es necesario hacer conciencia a la ciudadanía, para que hagan la denuncia respectiva cuando esto ocurra. Dado el costo del material como los costos de colocación, resulta onerosa la reposición continua de estos elementos.

3.2.5    Pérdidas y filtraciones

A pesar de que durante la construcción se realizan las pruebas correspondientes de hermeticidad de las juntas, en ciertas ocasiones, por diferentes motivos, pueden producirse fallas en las juntas y se produce pérdida de la estanquidad. Estos casos se detectan al cabo de algunos años de producida la falla, aunque en la gran mayoría de los casos los materiales que arrastran las aguas servidas pueden obturar dichas aberturas.

En la mayoría de los casos las fallas por filtraciones se detectan cuando se ha producido algún daño en la calzada o en las edificaciones vecinas. Por experiencias anteriores en ningún caso se ha producido el colapso de estructuras relativamente nuevas, generalmente lo que se produce es el humedecimiento de paredes o el levantamiento de la calzada o la calle por efecto del problema de expansión.

En caso de presentarse las anomalías anotadas será preciso descubrir los colectores para determinar el sitio exacto de la filtración y proceder a realizar los correctivos que el caso amerite.

3.2.6    Actividades de mantenimiento preventivo

De cuanto se ha dicho anteriormente se desprende que las principales operaciones de mantenimiento de las redes de alcantarillado pueden resumirse de la siguiente manera:

a)        Inspección continua y sistemática de los colectores a través de los pozos de revisión y cajas esquineras, con el fin de poder intervenir oportunamente en caso que se produzcan obstrucciones.

b)        Inspección continua de las conexiones domiciliarias para evitar que se introduzcan a las redes materiales voluminosos y basuras y poder corregir a tiempo el mal uso del sistema y las conexiones ilícitas.

c)        Vigilancia sobre las aguas de desechos industriales.

d)        Inspección de los aparatos y equipos para mantenimiento y limpieza, evitando el desperdicio de agua potable.

3.3       Mantenimiento correctivo de las redes de alcantarillado

El mantenimiento correctivo deberá ser realizado por el mismo personal que realiza el mantenimiento preventivo. Se debe dar atención especial cuando existan obstrucciones, las mismas que puedan producirse por las siguientes situaciones:

·      Por la introducción de objetos extraños al sistema que provoca una obstrucción repentina (obstrucción total).

·      Por el bloqueo progresivo del sistema de alcantarillado motivado por la falta de limpieza periódica y constante (obstrucción parcial)

·      Por el acarreo de cantidades de tierra, lodo y otros materiales arrastrados por el agua lluvia.

·      Por el colapso o movimiento de las tuberías debido a:

·      Asentamiento de tuberías en base no apropiada

·      Falta de altura suficiente de relleno sobre la tubería

·      Movimientos naturales del suelo

·      Crecimientos de raíces de los árboles junto a las tuberías

·      Rotura de tuberías

3.3.1 Cajas domiciliarias y colectores terciarios.

En caso de detectarse una obstrucción, se debe realizar un seguimiento, destapando las cajas domiciliarias hasta determinar con exactitud el tramo en el que se ha producido la obstrucción. Se procederá luego a utilizar agua a presión con chorros intermitentes. De no conseguirse la limpieza del tramo, será entonces necesaria la utilización de desatascadores mecánicos. En caso de no lograr resultados favorables, se procederá entonces a retirar el tramo de tubería en el que se encuentre la obstrucción y si resulta imposible limpiarlo, se lo sustituirá por uno nuevo.

3.3.2    Colectores principales y secundarios
En caso de detectarse una obstrucción, se procederá a eliminarla mediante el uso de chorros de agua intermitentes (hidrocleaner) con la presión suficiente para lograr la desobstrucción sin dañar la tubería.

Herramientas mecánicas pueden utilizarse, en el caso que el agua no pueda romper la obstrucción. Si luego de utilizar medios mecánicos no se ha conseguido eliminar la obstrucción, se procederá a destapar la tubería y romperla por la parte superior hasta determinar el sitio de la obstrucción y de ser posible limpiarla, en todo caso es necesario reparar o reponer si fuera el caso la tubería rota.

3.3.3    Pozos de revisión

En caso de observarse daños de cualquier naturaleza en los pozos, estos deberán repararse lo más rápido posible para evitar problemas mayores.



4          MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LAS         ESTACIONES         DE BOMBEO

4.1       Introducción

La operación de las estaciones de bombeo en forma satisfactoria es posible cuando sus operadores conocen los cambios de volúmenes de agua que se producen durante el día, para ello debe conocerse los niveles de agua en el cárcamo y la carga por fricción que debe vencerse en la tubería de impulsión.

Esta carga varia con los años, debido a obstrucciones e incrustaciones en las tuberías y a los mayores servicios que demanda el sistema.

Se recomienda una capacidad de bombeo tal que pueda absolver las variaciones horarias de caudales, a las presiones requeridas, sin necesidad que se presenten situaciones de emergencia.

Otras buenas normas para la operación y mantenimiento de los sistemas de bombeo son las siguientes:

·         Mantener y seguir los manuales instructivos sobre operación y mantenimiento preventivo preparados por el fabricante.

·         Mantener registros de operación y mantenimiento.

4.2       Operación y mantenimiento de bombas

Una inspección regular y un mantenimiento preventivo garantizan un trabajo más seguro.

La bomba deberá ser inspeccionada por lo menos una vez al año y con más frecuencia en condiciones malas de funcionamiento.

En condiciones normales de funcionamiento, la bomba deberá someterse a una revisión general en un taller de servicio cada tres años.

Esto requiere herramientas especiales y deberá realizarse en un taller de servicio autorizado.

Cuando la bomba es nueva o cuando se han cambiado las juntas mecánicas se recomienda una inspección después de la primera semana de funcionamiento.

Las observaciones de las siguientes normas generales, que se cumplieron en la fase de diseño, permiten prolongar el período útil de servicio de las bombas:

a)         Instalar las bombas en lugares de fácil acceso, para efectos de reparación e inspección.

b)         Resguardar los pozos de succión contra inundaciones.

c)         Colocar las bombas tan cerca como sea posible del cárcamo para hacer las líneas de succión cortas y directas.

d)         Prever suficiente espacio vertical en el edificio de bombas para la instalación de grúas y montacargas.

e)        Alinear correctamente el eje de unión entre la bomba y el motor.

El cumplimiento de las recomendaciones específicas hace posible obtener el apropiado funcionamiento de las bombas:

a)        Cerrar la válvula de descarga cuando se va a iniciar la operación de una bomba centrífuga y abrirla gradualmente hasta que se haya alcanzado la velocidad de operación.

b)        Cerrar la válvula de compuerta en la tubería de descarga antes de desconectar el motor, para evitar golpes de ariete en la tubería.

c)        Inspeccionar periódicamente la línea de succión para determinar rajaduras o fugas.

d)        Lubricar los cojinetes en forma apropiada y de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. La falta de aceite lubricante aumenta al desgaste de las partes móviles. El exceso de grasa o uso de grasa de consistencia muy espesa aumenta la fricción y por tanto se produce un calentamiento y pérdida de potencia.

e)        Evitar la operación de la bomba en seco. El agua dentro de la bomba sirve como lubricante entre los anillos y los cojinetes.

f)        Operar todas las bombas de una manera alternada, aún cuando la capacidad instalada sea muy superior a la demanda.

g)        Iniciar la operación de la bomba con la válvula de descarga casi cerrada, cuando la carga inicial es pesada para el motor. Después de alcanzarse la velocidad requerida, debe abrirse completamente la válvula. Operar con la válvula medio abierta significa desperdicio de energía eléctrica o térmica.

h)        Operar la bomba cerca de la carga de diseño. La operación a otras cargas reduce la eficiencia de la vida útil de la bomba. Por otra parte, la cavitación a altas velocidades, ocasiona el desgaste de los impelentes.

La adecuada localización de una bomba facilita su correcta operación. Para ello se recomienda.

a)  Mantener aceites y suciedades alejados de las partes móviles del equipo de bombeo. La vida de los cojinetes se acorta cuando ellos entran en contacto con aceites y suciedades.

b)  Evitar aceitar o engrasar demasiado los cojinetes porque esto ocasiona un sobrecalentamiento de ellos.

c)        Remover el aceite o la grasa de la tasa cada 6 o 12 meses, de acuerdo con las horas de operación del equipo, llenarla con cerne o kerosén, vaciarla y volverá a llenar con aceite o grasa libre de impurezas. La frecuente adición de aceites o grasa resulta innecesaria y produce dificultades.

d)     Investigar el origen de ruidos o vibraciones continuas. Las bombas centrífugas están construidas de hierro fundido y no resisten esfuerzos para los cuales no han sido construidas. Cualquier distorsión en el alineamiento de una bomba centrífuga, aunque no ocasione daños físicos a la bomba, causará no solamente desgastes internos sino también desgastes externos y pérdidas de eficiencia.

e)        Comprobar que la bomba puede girar libremente a mano, cuando la bomba no requiere más de 75 caballos de fuerza para su operación. Si la bomba no gira cuando se acciona a mano, debe cerciorarse si existe una glándula apretada o un cojinete en mal estado.

f)         Mantener registros adecuados en los cuales se indique, como mínima información: volumen diario bombeado, presiones de succión y descarga, número de horas de bombeo por día y consumo diario de energía eléctrica, gasolina, aceite, diesel. Otros registros adicionales que pueden ser de utilidad son: temperatura, voltaje, amperaje, factor de potencia, costos de reparaciones y otros que se consideren de utilidad, de acuerdo con las condiciones locales.

4.3       Operación y mantenimiento de motores

Para obtener una apropiada operación y reducir los costos de mantenimiento de motores, se recomienda:

a)        Evitar que el motor se ensucie con aceite. El buen contacto es imposible en conmutadores y anillos sucios. Nunca se debe aceitar los depósitos de los anillos mientras el motor se encuentra en operación porque el aceite puede resbalarse y extenderse, cuando el motor cesa de funcionar.

b)        Mantener la bomba y el motor en correcto alineamiento. Cojinetes quemados, ejes doblados y daños a la bomba pueden resultar como consecuencia del desalineamiento, el cual puede ser originado por una instalación defectuosa, por asentamiento de la fundación, tensión excesiva en la faja o desgaste de los cojinetes. La vibración o el ruido puede ser un indicio de la existencia de una o varias de estas condiciones.

c)        Eliminar la vibración producida por desalineamiento, tornillos de montaje flojos o falta de balance dinámico de las partes rotatorias del motor o de la bomba.

d)        Mantener lisa la superficie del conmutador y de las escobillas. Se deben reinstalar o remover los anillos colectores si estos están gastados. Se debe también revisar la presión de las escobillas y limpiar los sostenedores de las escobillas si estos se encuentran sucios.

e)        Evitar cargas bajas en motores de inducción.

f)         Examinar cada semana el iniciador de marcha, switch, fusibles y otros controles. El motor nunca debe sobrecalentarse tanto que el operador no resista colocar su mano sobre él. Los puntos de contacto en el switch del iniciador de marcha deben mantenerse en buenas condiciones o de otra manera puede producirse bajo voltaje en los terminales del motor. Debe mantenerse un registro de las inspecciones periódicas. Las reparaciones deben ser ejecutadas sólo por un electricista bien calificado.

Los motores eléctricos deben ser protegidos contra voltajes deficientes o excesivos, contra cargas grandes o pequeñas, contra corrientes reversibles, contra fases reversibles, rayos y otras sobrecargas de corriente eléctrica.

La instalación de algún medio efectivo para interrumpir o enviar a tierra el circuito eléctrico son formas eficientes para salvaguardar el sistema contra estos peligros. Fusibles de diferentes tipos son también empleados para permitir aumentos momentáneos de corriente al arrancar el motor, puesto que interrumpen el circuito si la temperatura se eleva excesivamente.

Las conexiones a tierra de las cajas de los motores deben ser cuidadosamente inspeccionadas y mantenidas para evitar cargas eléctricas ocasionadas por fugas de corriente, debido a materiales aislantes dañados o a corrientes inducidas. Estas cargas constituyen un peligro para los motores y para los generadores.

Debe tenerse presente que los motores eléctricos pueden producir chispas o corto circuitos internos los cuales pueden originar incendios cuando algún material combustible ha sido almacenado cerca de ellos.

Las interrupciones repentinas de servicio eléctrico no tienen efectos serios en motores de inducción, a menos que estén conectados a una carga reversible tal corno una bomba centrífuga. En tales condiciones el motor y la bomba deben estar protegidos contra movimientos giratorios reversibles, mediante la instalación de válvulas de retención para detener el flujo. Si un motor no está equipado con medios automáticos para iniciar la operación, debe protegérsele entonces contra las posibilidades de reiniciación repentina de la operación.

Otras actividades de mantenimiento en la estación de bombeo serán:

·         Limpiar las rejas cada día, tantas veces sean necesarias para un correcto flujo del agua.

·         Los sólidos retenidos deben ser retirados y dispuestos corno desechos sólidos.

·         Las válvulas de compuerta deben ser abiertas y cerradas semanalmente para mantener la libertad de operación. En caso de que la válvula no funcione debidamente, hay que darle mantenimiento en seguida para asegurar la eficiencia de la operación.

·         Limpiar cada 6 meses los bornes de la conexión eléctrica de las bombas.

·         Pintar cada año los accesorios y válvulas de succión y descarga.

·         Comprobar cada día el funcionamiento de flotadores de protección.

·         Cuidar, reparar y pintar los letreros informativos.

Se debe llevar un registro del mantenimiento preventivo y otro para mantenimiento correctivo y de emergencias. Estos registros deben ser en un cuaderno empastado para evitar la destrucción o alteración de los datos.

El archivo de condiciones de emergencia se lleva para tener datos de reparaciones especializadas con personal contratado de afuera. El archivo debe indicar si una condición fue reconocida y tratada, aún si se hubiere podido tratar mejor. Este reporte también puede servir de ayuda en cualquier problema operacional futuro.

4.4       Precauciones de seguridad para el personal

La bomba será usada para aguas residuales que son peligrosas para la salud. Con el fin de evitar daños en los ojos y en la piel, tener en cuenta los siguientes puntos al trabajar con la bomba:

·         Llevar siempre gafas protectoras y guantes de goma.

·         Antes de empezar a trabajar, enjuagar bien la bomba con agua limpia.

·         Después del desmontaje enjuagar los componentes con agua.

Proceder tal como se indica si ha sido Ud. afectado por productos químicos peligrosos:

En los ojos:

·         Enjuagarlos inmediatamente con agua corriente Durante 1 5 minutos. Mantener los párpados separados con los dedos.

·         Ponerse en contacto con un oculista. Sobre la piel:

·         Quitarse la ropa contaminada

·         Lavarse con agua y jabón

·         Consultar al módico si fuera necesario

4.5              Mantenimiento correctivo de estaciones de bombeo

Se hará mantenimiento correctivo cuando existan fallas en el sistema eléctrico o de las bombas. Este trabajo necesariamente debe ser evaluado y corregido por personal competente y especializado.

4.6              Línea de Impulsión

La capacidad de una tubería de conducción, aún cuando ella se encuentre en buenas condiciones físicas, puede ser grandemente reducida por condiciones deficientes de operación y mantenimiento. Las siguientes condiciones pueden dar origen a una reducción en la capacidad de conducción.

El crecimiento de bacterias que se adhieren a las paredes de las tuberías ocasiona una reducción de la capacidad de conducción. En algunos casos, la pérdida de conducción se debe a organismos que no son bacterias verdaderamente, sino que tienen características de algas.

El control de crecimiento de organismos en tuberías, a base de substancias químicas, demanda el cuidadoso análisis del agua antes de iniciarse un programa de esterilización. Por ejemplo, las aguas que contienen manganeso no deben ser tratadas con agentes oxidantes, permitiéndose luego que fluyan en una línea de conducción sin efectuar la remoción de dióxido de manganeso formado, el cual es depositado en las tuberías con la subsecuente reducción de capacidad de conducción.

La aplicación de cloro para controlar bacterias y algas en aguas que contienen manganeso, ocasiona también la deposición de este mineral. El control químico inadecuado ocasiona la deposición y la necesidad de la remoción mecánica de residuos orgánicos o de precipitados inorgánicos, en algunos casos la limpieza mecánica es la única forma práctica de restaurar la capacidad de conducción de la tubería.

Los crecimientos orgánicos y los depósitos minerales ocurren cualquiera que sea el material de que ha sido construida la tubería y son principalmente una función de la clase de agua que se transporta por ella. Si el agua contiene alimento para bacterias o sólidos disueltos que precipitan bajo ciertas condiciones, existen entonces los factores necesarios para ocasionar la reducción de capacidad de la línea.

En algunos casos es difícil prevenir la obstrucción de la tubería después de haberla limpiado con medios mecánicos. Sin embargo dicha obstrucción puede ser controlada en muchos casos mediante el tratamiento químico del agua.


5          MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LAS LAGUNAS DE             ESTABILIZACIÓN

5.1       Introducción

La operación de una laguna en la que se está llevando a cabo un proceso natural de purificación de las aguas negras, resulta bastante simple. En efecto, la labor principal la lleva a cabo la naturaleza misma en forma espontánea, reduciéndose la intervención del hombre a eliminar cualquier fenómeno perturbador que pudiera afectar en forma desfavorable dicho proceso.

A efecto de que las lagunas de estabilización pueden llevar a cabo su acción purificadora y de renovación de la calidad de las aguas negras que a ellas llegan, se requiere el cumplimiento de lo que a continuación se indica:

a)         Se debe mantener un nivel de operación adecuado sin que exista una tendencia de la laguna a secarse o desbordarse.

b)         Que la luz solar, pueda actuar sobre la capa superior de la laguna sin que existan en el espejo de agua de la misma elementos perturbadores que impidan su acción.

c)         Que la laguna esté libre de la influencia de substancias que puedan afectar el normal desarrollo del proceso estabilizador.

d)         Que la carga orgánica aplicada no exceda las tasas de diseño.

5.2       Operación de las lagunas de estabilización

La operación de las lagunas de estabilización debe analizarse bajo dos circunstancias diferentes:

a)         Lagunas que no presentan ningún problema especial

b)         Lagunas que presentan problemas no previstos en el diseño de las mismas.

5.2.1    Operación de lagunas que no presentan problemas especiales.

En estos casos la operación resulta ser completamente simple, pudiendo llevar a cabo las operaciones de rutina personales no especializadas, que hayan recibido las instrucciones correspondientes, por tanto los costos de operación de las lagunas resultan ser sumamente bajos.

Para que la operación y mantenimiento de las lagunas de estabilización resulte ser eficiente se necesita:

a)                  Conservar los diques libres de hierbas y malezas que puedan estimular la presencia de mosquitos y otras clases de insectos.

b)                  Mantener los terrenos adyacentes a las lagunas bien desherbados, no solo para evitar los problemas mencionados en el punto anterior, sino con el propósito de que el lugar tenga un aspecto agradable. En este sentido las lagunas de estabilización deben cuidarse con el mismo esmero que se acostumbra en las plantas para tratar aguas negras de tipo convencional.

c)        Cuidar las cercas y las señales que se pongan en los linderos del terreno de las lagunas, esto con el fin de evitar que a efecto del deterioro de éstas haya acceso de personas y animales al sitio en que se encuentren ubicadas las lagunas.

d)        Mantener control sobre el nivel de operación de las lagunas con el propósito de que la posibilidad de procreación de mosquitos sea mínima. Cuando el nivel del agua en la laguna se hace descender varios centímetros las larvas que estaban en la zona de los diques cercana a la superficie perecen al secarse esa zona: cuando el caso contrario ocurre, es decir cuando el nivel del agua en la laguna se lo hace subir las larvas perecen por efecto de la inundación provocada. Por esto, la oscilación periódica del nivel del agua en la laguna contribuye a mantener control sobre las plagas e insectos que se puedan generar en ella.

e)        Aplicar insecticidas en el caso de que fuera necesario.

f)        Cuidar las estructuras de entrada, interconexión y salida para evitar que haya obstrucciones.

g)        Mantener la superficie de la laguna libre de cuerpos flotantes que puedan estorbar la acción de la luz solar. En algunas lagunas de estabilización se presentan colonias de algas macroscópicas que perjudican su funcionamiento al impedir el paso de la luz solar. Si estás colonias de las algas son removidas periódicamente por medio de rastrillos, u otros equipos, se evita que lleguen a multiplicarse en forma excesiva.

h)        Medir el caudal que llega a la laguna y determinar las cargas aplicadas, lo mismo que la remoción lograda en la DBO y en NMP de coliformes.

Esta labor no precisa llevarse a cabo continuamente, sino unas dos semanas al año, o cuando se considere necesario, debiendo la misma realizarse con personal competente.

5.2.2    Mantenimiento correctivo

Los problemas que se pueden presentar debido a la ocurrencia de fenómenos no considerados y/o previstos en la etapa de diseño son múltiples y variados.

Se presenta a continuación un listado de los casos más importantes:

a)        Tendencia de la laguna a secarse, por haber infiltración excesiva.

b)        Producción de malos olores.

c)        Problemas con los diques.

d)       Dificultades al iniciar la operación cuando el caudal afluente es menor que el previsto en el diseño.

En estos casos, además de seguir todas las recomendaciones dadas en el párrafo anterior, con respecto a operación y mantenimiento, se hace necesario tomar medidas especiales para tratar de resolver el problema planteado.

Se presenta a continuación con mayor detalle cada uno de los problemas enunciados en líneas anteriores y las posibles formas de resolver estos inconvenientes que suelen presentarse.

5.2.2.1 Tendencia de la laguna a secarse por haber infiltración excesiva.

El hecho de que una laguna de estabilización llegue a secarse después de haber sido puesta en operación puede traer muchos problemas, entre los que se puede anotar la presencia de malos olores puesto que al secarse la laguna se convertiría en un lecho de secado de lodos sin digerir, con las molestias consiguientes. También se puede presentar el problema de que germine vegetación en el fondo de estas lagunas, vegetación que muchas veces resulta difícil eliminarla.

Por lo general este problema se presenta cuando en la etapa de diseño no se cuenta con los estudios suficientes, que determinen las características del material que será empleado en la construcción de los diques, así como del terreno donde se implantará la laguna.

La solución a este problema puede encontrarse en la colocación de una tela de material impermeable (vinil o similar) o en la sustitución de parte del material del fondo de la laguna o de los diques de la misma, por una capa de arcilla impermeable debidamente compactada.

Cuando las lagunas son muy grandes la solución de usar una tela o película impermeable puede ser muy onerosa por lo que, por lo general resulta más económico la sustitución de parte del material por material arcilloso de baja permeabilidad, este trabajo se haría de acuerdo con las recomendaciones dadas, luego de realizado el correspondiente estudio.

Muchas veces la infiltración se produce a través de grietas existentes en el terreno aunque de acuerdo a los ensayos el mismo resulte ser bastante impermeable. En estos casos la solución está en proceder a cerrar las grietas con arcilla, pudiendo ser útil también en estos casos el uso de la película o tela impermeable.

Para llevar a cabo cualquiera de los trabajos mencionados anteriormente se hace necesario secar la laguna. A efecto de evitar malos olores es recomendable que ésta operación se realice después de haber mantenido la laguna sin recibir aguas negras por un período mayor de un mes, esto a fin de que se hayan digerido los sólidos sedimentables. Durante este período previo al secado debe tratar de mantenerse el nivel de operación, sustituyendo las pérdidas con agua de relativa buena calidad procedente de algún río o quebrada cercana, pudiendo muchas veces ser necesario recurrir al bombeo.

Cuando se tiene varias lagunas es más fácil resolver un problema de este tipo.

5.2.2.2 Producción de malos olores

Las lagunas de estabilización pueden presentar el problema de malos olores por diversas circunstancias entre las cuales podemos anotar las siguientes:

a)       Presencia de materias flotantes que al impedir el paso de la luz solar eliminan la producción de oxigeno a través del proceso de fotosíntesis. Por lo general este problema se presenta cuando la operación de la laguna ha sido descuidada.

Una labor continua de limpieza de la superficie, con el correspondiente enterramiento, secado y quema de las materias recogidas resuelve este problema.

b)       Población de algas escasa debido a que el líquido cloacal sea de naturaleza muy ácida, muy alcalina, o que no tenga los nutrientes necesarios para la procreación de las mismas.

Este problema se presenta poco con aguas negras de tipo doméstico, las cuales casi siempre tienen un pH cercano a 7 y con los nutrientes necesarios para la formación de las algas. Por lo general problemas de este tipo se han presentado con lagunas utilizadas para tratar desechos industriales.

Problemas de este tipo se logran resolver agregando los nutrientes que faltan, principalmente nitratos y fosfatos, la acidez se puede controlar agregando cal. Para tener una idea de cuales podrían ser los nutrientes que están haciendo falta a las algas, puede ser de utilidad un análisis químico del liquido que llega a las lagunas.

5.2.2.3 Problemas de asentamiento en los diques o fallas por tubificación

Este tipo de problemas se presenta cuando la construcción ha sido defectuosa, o el diseño inadecuado. El problema de asentamientos que se puede presentar en los diques se resuelve agregando el material requerido a fin de darle al mismo la forma con que originalmente fue planificado, este problema se presenta solo durante los primeros años de vida de la laguna.

El problema de falla por tubificación se presenta cuando las dimensiones de los diques no son las correctas, la solución en estos casos puede estar en la construcción de una pared impermeabilizante en el centro de los diques, o en el caso extremo reconstruirlos de acuerdo con las recomendaciones dadas luego de realizar el estudio de suelos correspondiente. Si para llevar a cabo este trabajo fuera necesario secar la laguna, deben seguirse las mismas recomendaciones dadas en los párrafos anteriores.

5.2.2.4 Dificultades al iniciar la operación cuando el caudal afluente es menor que el previsto en el diseño

Cuando una laguna de estabilización inicia su ciclo de operación, las pérdidas por filtración son mayores debido a que el terreno absorbe mucha agua mientras todos los estratos del mismo logran saturarse, además hay una tendencia a que la permeabilidad vaya disminuyendo con el tiempo, debido a la colmatación por efecto de los sólidos que trae las aguas negras que llegan a la laguna.

Como el período inicial, que hace crítica la obtención del nivel de operación adecuado en la laguna, puede coincidir con la inauguración de un sistema de alcantarillado, existe la posibilidad de que se presente una situación aún más difícil al coincidir la época en que las pérdidas son máximas con la época en que el caudal sanitario es mínimo. Si no se toman medidas para lograr de alguna manera obtener el nivel de operación, se pueden presentar algunos problemas tales corno, la germinación de vegetación en el fondo de la laguna, lo que muchas veces es difícil eliminar con la producción consiguiente de malos olores, si la laguna se llegara a secar por completo.

Para evitar estos problemas existen dos posibles soluciones que son tener una fuente adicional de agua o tener varias lagunas en vez de una sola, lo que permite utilizar al principio un área proporcional a la carga que se está recibiendo.

Las ventajas de tener varias lagunas en vez de una sola son notorias en los casos en que hay que hacer reparaciones, pues si la reparación demanda secar la laguna se puede enviar el caudal sanitario a otras lagunas mientras una de ellas se seca para ser reparada.

5.3       Guía para operadores

El mejor programa para el manejo y mantenimiento de las lagunas es tener en cuenta que siempre será necesario efectuar tanto el mantenimiento preventivo como el de emergencia.

Algunos de los aspectos más obvios del manejo y mantenimiento de las lagunas se pueden ilustrar con la discusión de temas específicos, control de insectos, mantenimiento de diques, control de olores y reconocimiento de colores característicos.

5.3.1 Control de manejo

Será necesario disponer de personal y equipos para medir el caudal afluente a la laguna así como la conservación de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO).

Se requiere también efectuar mediciones de los cambios o variaciones del pH durante el día tanto del caudal efluente a la laguna como del efluente de ella, debiéndose también efectuar mediciones del oxígeno disuelto en la laguna.

5.3.2    Control de insectos

La producción de mosquitos en las lagunas está en proporción directa con la cantidad de maleza que crece a orillas del agua, larvas tanto de Culex como de Anófeles se han encontrado en varios tipos de laguna. De ser posible, se deben llenar las lagunas a su nivel funcional, haciendo que la maleza que se ha cortado se la retire a sitios fuera de la laguna, no se debe permitir que esta maleza cortada flote en la laguna ya que proporciona albergue para los mosquitos.

En caso de que sea necesario se pueden emplear varios larvicidas, pudiéndose usar una capa delgada de aceite diesel o un rocío de 2 % DDT y aceite, polvo de BHC 3 % de sorne o goma y 2 % malathion.

Las larvas también se pueden controlar con la cría de pececillos (Gambuside) en las lagunas secundarias o terciarias.

Las capas gruesas de natas que se producen en las lagunas anaeróbicas, principalmente en los meses de frío, favorecen la cría de moscas. Tanto la mosca común, mosca doméstica, y la mosca de filtro (Psychoda), que abunda en los filtros percoladores, se pueden engendrar en o cerca de lagunas anaeróbicas y en las orillas llenas de nata de lagunas facultativas que no están bien cuidadas, un método de control de moscas es el de frecuente rocío de agua con mangueras a presión.

Mosquitas de tipo Chironomidae a veces han causado serios problemas, la mosquita según la especie tiene un propio ámbito natural. Las etapas de larva y pupa las pasa en el lodo donde hay mucha materia orgánica. El adulto de la mosquita frecuentemente aparece en multitudes. La larva de la mosquita Heleidae y Tenipedidae son de las más predominantes.

Las mosquitas a veces se encuentran en el área de estanques de diseminación y en los canales del afluente. El número de mosquitas se controla al aumentar la carga orgánica a la laguna, efectuándose este control con compuestos químicos que se pueden esparcir alrededor de las orillas de la laguna.

5.3.3    Mantenimiento de los diques

Los diques se deben revisar periódicamente, esto permite efectuar un chequeo regular que posibilita descubrir los efectos de erosión por el viento, la acción de las olas, escurrimiento superficial y las madrigueras de animales.

La cara externa del terraplén que no se encuentra en contacto con el agua se debe sembrar con hierbas de raíces cortas. Plantas de raíces largas como el alfalfa no se deben usar, ya que éstas perjudican la impermeabilidad del dique.

La esterilización de la tierra en el área de implantación de las lagunas y a poca profundidad, ha dado resultados en el control de maleza.

5.3.4    Control de olores

Los olores se pueden originar por la descomposición de natas de algas que se han acumulado en las esquinas. Por ejemplo, las Chlamydomonas pueden crecer muy rápidamente, propagarse por toda la superficie, reducir la penetración de luz en el resto de la laguna y con la ayuda del viento, acumularse en las esquinas donde se descompone con la producción de olores ofensivos.

En otros casos, en particular durante períodos de altas temperaturas en el agua, trozos de lodo suben del fondo de la laguna, estos trozos de desechos orgánicos se acumulan en las esquinas y, si permanecen en reposo, se cubren completamente de algas azules. Por lo general la actividad bacteriana es intensa, y los olores abrumadores.

El problema de las natas se resuelve con inmediata dispersión, la agitación de la superficie por lo general causa que la masa flotante se disperse y se hunda al fondo de la laguna.

5.3.5  Reconocimiento de olores y colores característicos

Un cambio en el olor o color de la laguna, con toda seguridad indica un cambio radical en el funcionamiento del sistema de lagunas, por lo que el operador debe estar alerta para reconocer cambios inminentes en su funcionamiento.

Frecuentemente, olores ofensivos se producen por la introducción ilícita de desechos que causan un cambio rápido del cultivo biológico.

Cuando el color verde característicos de la laguna comienza a cambiar o desaparece por completo, es hora que el operador del sistema de tratamiento esté buscando la razón del cambio.

Cambios en el volumen, carga orgánica, temperatura, luz, turbiedad, etc., pueden causar los cambios en el cultivo real de algas. Un cambio en el color, de verde a negro, acompañado de natas flotantes de materia del fondo, por lo general indica una fermentación rápida en los sedimentos del fondo, lo que frecuentemente resulta ser causa de cambios en la temperatura de la laguna o en las características del agua residual.

De vez en cuando, las lagunas adquieren un color rosado que se debe a ciertas bacterias. Los tipos más comunes de estas bacterias son: Chromatium, Thiospirillum, y Ihiopedia.

También se han notado otras de forma espiral y vara pequeña. Las bacterias grandes del azufre de género Chromatiurn y Thiospirillum están restringidas a lagunas que reciben aguas negras, mientras que las otras bacterias del azufre como Thiopedia rosea y otras formas más pequeñas se presentan en lagunas que reciben aguas residuales de industrias.

5.3.6    Reconocimiento de la influencia de la mezcla

La hidrodinámica y la forma física de la laguna, afecta de manera característica su funcionamiento. La aireación, a través de la superficie y la oxigenación fotosintética, mejoran por medio de la mezcla causada por la temperatura y la acción del viento.

Cuando la temperatura está disminuyendo la laguna se puede mezclar sin la ayuda del viento, sin embargo, durante períodos de aumento de temperatura, se requiere la acción del viento porque la laguna se puede estratificar.

La acción de las olas se determina principalmente por la extensión de agua expuesta al viento, la mezcla se puede asegurar con 220 m de la laguna libre al viento y con una profundidad de un metro.

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