Esc

uela Universitaria Politécnica

Escuela Técnica Superior de Ingenier

Escuela Politécnica Superior

Escuela Técnica Superior De Ingeniería

Grupo TAR

Proyecto Fin de Máster

Ingeniería Química y Ambiental

Diseño de una mejoradora para vertidos de aguas

residuales urbanas en Choluteca.

Autor: Marina Serrano

Tutor: Julián Lebrato

Sevilla, 2017

Proyecto Fin de Máster

Ingeniería Ambiental

Diseño de una mejoradora para vertidos de aguas

residuales urbanas en Choluteca.

Autor:

Marina Serrano García

Tutor:

Julián Lebrato

Profesor titular

Grupo TAR

Escuela Técnica Superior De Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2017

iii

Proyecto Fin de Máster: Diseño de una mejoradora para vertidos de aguas residuales urbanas en Choluteca.

Autor: Marina Serrano García

Tutor: Julián Lebrato

El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:

Presidente:

Vocales:

Secretario:

Acuerdan otorgarle la calificación de:

v

Sevilla, 2017

El Secretario del Tribunal

A mis padres

A mi pareja

vii

Agradecimientos

A todo el grupo TAR por permitirme participar en este proyecto y darme la oportunidad de aprender y poder

aportar algo de mi conocimiento en el desarrollo de tecnologías sostenibles y sustentables en sociedades en vías

de desarrollo.

Agradezco a mis padres y amigos por su apoyo, y a todos mis compañeros de clase por la ayuda que me

brindaban siempre que lo necesitaba.

ix

Resumen

En este trabajo se describen las tecnologías y procesos que se aplicarán en el entorno del río Choluteca

a su paso por la ciudad de Tegucigalpa, Honduras.

El río Choluteca presenta un nivel de contaminación con un amplio margen de mejora, que perjudica

en la salud y calidad de vida de los hondureños, así como la calidad ambiental del propio río y de sus

alrededores. La implantación de esta mejoradora se llevará a cabo con la finalidad de reducir los niveles

de contaminación del agua y conseguir mejoras ambientales y salubres.

Durante el desarrollo de este trabajo se expondrán los sistemas naturales cuya implantación será

posible realizar en puntos clave de vertidos en la ciudad de Tegucialpa.

xi

Abstract

This work shows the technologies and processes that will be applied in the environment of the

Choluteca river as it passes through the city of Tegucigalpa, in Honduras.

The Choluteca River presents an improved level of pollution, which damages the health and quality of

life of Hondurans, as well as the environmental quality of the river itself and its surroundings. The

implementation of this "improver" will be carried out in order to reduce the levels of water pollution

and produce environmental and health improvements.

During the development of this work will expose the natural systems whose implementation would be

possible to perform at key points of spills in the city of Tegucialpa.

xiii

Índice

Agradecimientos viii

Resumen x

Abstract xii

Índice xiii

Índice de Tablas xv

Índice de Figuras xvi

Notación xviii

1 Introduccion y objetivos 11

2 Historia y antecedentes 12 2.1. Crecimiento de la ciudad 2.2. Comayagüela

3 Situación actual 15 3.1. Urbana e Industrial 3.2. Situación de las EDAR 3.3. Situación del sistema de drenaje y alcantarillado 3.4. Contaminantes presentes 3.4.1. Sustancias potencialmente contaminantes posiblemente presentes 3.4.2. Compuestos procedentes de industrias

Memoria descriptiva

4 Pretratamientos 20 4.1. Rejas de desbaste 4.2. Canal de desarenado/desenrasado 4.3. Rejas de desbaste para finos

5 Tecnologías propuestas por el grupo TAR 37 5.1. Sistemas Naturales de Alta velocidad 5.2. El concepto de mejoradora 5.3. Linea de la mejoradora

5.3.1. Fosa Anaerobia 5.3.2. Escaleras 5.3.3. Canal 5.3.4. Canal de plantas 5.3.5. Tratamientos de bioacumulación 5.3.6. Acondicionamiento del área de alrededor

Memoria de Cálculo

6 Diseño y dimensionado 69

6.1. Dimensionado del pretratamiento

6.2. Dimensionado de la FAAV

6.3. Dimensionado del SEA

6.4. Dimensionado del CAS

6.5 CO2 emitido y fangos

7 Mantenimiento de la mejoradora 81 7.1. Programas de mantenimiento 7.2. Educación de la población para el mantenimiento y seguridad

8 Fase de autoconstrucción 85

8.1. Materiales necesarios y alternativas

8.2. Tiempo estimado de construcción

9 Otros usos: reutulización del agua 89

10 Comparaciones 91

10.1 Kwh consumidos

10.2 Kg de Materia orgánica eliminada por m3

11 Conclusiones 94

Referencias bibliográficas 103

Anexos 96

xv

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1- Puntos de vertido en Tegucigalpa 16

Tabla 2- Recomendaciones de diseño Rejas de Desbaste 27

Tabla 3- Recomendaciones de diseño Canal Desarenado 29

Tabla 4- Recomendaciones de diseño Canal Desarenado Proporciones 35, 70

Tabla 5- Recomendaciones de diseño Rejas de Desbaste de Finos 36

Tabla 6- Volúmenes de FAAV según dotaciones 44, 72

Tabla 7- Resultados Experimentos de SEA 49

Tabla 8- Datos experimentales SEA 50

Tabla 9- Construcción del CAS 56, 77

Tabla 10- Dotaciones en m3/hab·d 69

Tabla 11- Eliminación de DBO fangos, producción de CO2 79

ÍNDICE DE FIGURAS

1- Vista satélite de Tegucigalpa 14

2- Cálculo de las rejas de desbaste (1) 23

3- Cálculo de las rejas de desbaste (2) 24

4- Cálculo de las rejas de desbaste (3) 25

5- Vista lateral de las rejas, elaboración propia 25

6- Vista lateral transparencias de clase 26

7- Tipos de barrotes 27

8- Esquema del canal de desarenado y desenrasado 28

9- Esquema del canal desarenador vertical 30

10- Tabiques para el choque del agua 31

11- Fosas efecto Venturi 32

12- Canal completo 32

13- Horca tipo 34

14- Línea de la mejordora 40

15- Circulación del agua en la FAAV 41

16- Llenado y evolución de la FAAV 42

17- FAAV de 3 cámaras 45

18- FAAV de 2 cámaras 46, 73

19- Esquema del SEA 47

20- SEA piloto 48

21- Dimensiones del SEA 51, 75

22- Colocación de las piedras del CAS 54

23- CAS con dimensiones 55

24- Vista transversal del canal de plantas 58

25- A. zizanoides 59

26- A. virginicus 59

xvii

27- C. canus 60

28- Esquema del canal de plantas 61

29- E. crassipes 63

30- P. stratiotes 64

31- B. monnieri 65

32- T. globosa 66

33- O. virginiana 67

34- Q. acutifolia 68

35- CAS colocación de las piedras 83

36- Reactor Baccou 89

Notación

SNAV Sistemas Naturales de Alta Velocidad

CAS Canal Autoconstruible de Saneamiento

FAAV Fosa Anaerobia de Alta Velocidad

TAR/ PTAR Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

SE/SEA Sistema Escalonado / Sistema Escalonado de Aireación

FAO La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura

IUCN International Union for Conservation of Nature

DBO Demanda Biológica de Oxigeno

sen Función seno

tg Función tangente

cos Función coseno

SANAA Servicio Autónomo Nacional de Abastecimiento y Alcantarillado

DQO Función seno de x elevado a y

MES Materia En Suspensión

CF Coliformes Fecales

DPAF Dren de Piedras de Aireación Forzada

m.o. Materia Orgánica

hab habitantes

EDAR Estación Depuradora de Aguas Residuales

1 INTRODUCCIÓN Y OBETIVOS

El proyecto que se describe en este documento se desarrolla en Honduras, situado en América central,

concretamente en su capital, Distrito Central, formado por las ciudades gemelas de Comayagüela y

Tegucigalpa, desarrollándose este proyecto en ésta última.

La ciudad de Tegucigalpa se ve atravesada por el rio Choluteca, río que presenta numerosos brazos

que se abren y discurren por la ciudad, apareciendo ramas como la del Rio Chiquito.

Este río viene presentando un problema de degradación desde hace varias décadas, debido

principalmente al desarrollo incontrolado de la ciudad y la insuficiente capacidad de depuración de las

aguas mediante las dos depuradoras que se encuentran en Tegucigalpa, tanto por su necesidad de

mantenimiento y reparación (fueron afectadas gravemente por el huracán Mitch) como por el consumo

de electricidad que supone su uso, incompatible con la necesidad diaria de electricidad en la ciudad

(no se genera suficiente electricidad para mantener la ciudad y las depuradoras al mismo tiempo).

Por estas y otras razones, el rio Choluteca a su paso por Tegucigalpa se encuentra en una situación que

deja un amplio margen de mejora de sus aguas, originando este problema de contaminación una mayor

facilidad en la transmisión de epidemias, olores, contaminación ambiental y urbana grave, y

consecuentemente la generación de un paisaje poco estético.

La necesidad de una solución rápida y la imposibilidad de usar las depuradoras de la ciudad en sus

capacidades totales, además de la existencia de zonas que ni siquiera cuentan con colectores de agua,

deja pocas soluciones convencionales disponibles, por lo cual es una buena oportunidad para el

desarrollo e implantación de nuevas tecnologías de construcción rápida y sencilla.

En este caso, el grupo TAR ha planteado la construcción de “mejoradoras” de agua: depuradoras no

convencionales y autoconstruibles con materiales de bajo coste y de fácil obtención.

La implantación de mejoradoras es una solución flexible (se adapta a la cantidad de vertido y la

población de la zona) y que permite mejorar los problemas de contaminación mientras se espera una

solución definitiva y global para poblaciones con graves problemas ambientales y poca disponibilidad

económica.

Historia y antecedentes

12

12

2 HISTORIA Y ANTECEDENTES

El área de desarrollo de este proyecto es la ciudad de Tegucigalpa como ya se ha mencionado en el

apartado anterior, capital de la República de Honduras. Esta ciudad, localizada en el departamento de

Francisco Morazán y en el municipio del Distrito Central, cuenta con una población de 1,2 millones

de habitantes (densidad de 5906 hab/Km2) y una superficie de 201,5km2. Así mismo, con una altura

entre 990 y 1500 metros sobre el nivel del mar, sugiere una geografía que cuenta con unas pendientes

interesantes para la realización de este proyecto, cuya razón se expondrá en el desarrollo de los

siguientes apartados.

13

2.1 Crecimiento de la ciudad

Ya desde 1536 se conocía un poblado situado en las orillas del rio Choluteca, el cual fue habitado por

un grupo de españoles en busca de vetas de plata hacia el 1560, convirtiéndose la región de Tegucigalpa

en centro minero en el año 1578.

Tegucigalpa no fue siempre la capital del país, sino que en varias ocasiones la capitalidad varió de

Tegucigalpa a Comayagüela, hasta que en 1880 se estableció definitivamente en Tegucigalpa. Estos

cambios se decretaron en 1824, año en el cual la Republica de Honduras decretó que Tegucigalpa y

Comayagüela, la ciudad hermana (unidas mediante un puente que atraviesa el río Choluteca,

construido en 1817), debían alternarse como capital del estado.

En los últimos 50 años la capital ha experimentado un crecimiento rápido, más rápido que la creación

de planes urbanísticos que pudieran ordenar este crecimiento e impedir posibles riesgos y carencias,

como la falta de alcantarillado o de planes de recogida de basuras.

Sumado a lo anterior, en Octubre de 1998 el huracán Mitch provocó grandes daños en su paso por la

capital, destruyendo parte de Comayagüela y las construcciones ubicadas en las orillas del rio

Choluteca. El fenómeno climatológico se mantuvo en la ciudad durante 5 días, provocando además la

inundación de la ciudad por el desborde del río y la incapacidad del suelo para absorber tal cantidad

de lluvia.

A día de hoy, la ciudad sigue creciendo, especialmente en la parte sur, acercándose peligrosamente a

la ubicación del aeropuerto.

Historia y antecedentes

14

14

2.2 Comayagüela

Como ya se ha mencionado, la capital hondureña se compone de dos núcleos de población que hasta

hace pocos años han estado intercambiándose como capital del país.

Esta ciudad, que actualmente se encuentra unida a Tegucicalpa, fue en sus inicios un poblado de

habitantes indígenas que se desarrolló a la par que Tegucigalpa, asentamiento español minero en sus

orígenes.

Vista Satélite de Tegucigalpa. En naranja y rojo: riesgos de inundación, en morado: zonas con secuelas de

antiguas inundaciones. Esta imagen forma parte de la aplicación online http://amdc.giscloud.com/, que señala

diferentes riesgos y daños sufridos en la ciudad especialmente en la época de lluvias.

15

3 SITUACIÓN ACTUAL

El crecimiento desordenado y descontrolado afecta especialmente a ciertas zonas con alto riesgo de

deslizamiento de laderas e inundaciones, debido principalmente al gran número de pequeños arroyos

anuales o estacionales presentes en Tegucigalpa, así como los barrancos (de pendientes muy variables)

que los acompañan.

Estas zonas no presentan ninguna adecuación para ser incluidas en el ámbito urbano de la ciudad,

incrementando riesgos sanitarios y los relacionados con caídas de casas construidas en las laderas de

barrancos al producirse deslizamientos y desprendimientos.

Además del riesgo natural que representa la construcción de hogares a las orillas de estos arroyos y

barrancos, la contaminación del agua que transportan tanto por químicos como por organismos

patógenos puede afectar muy gravemente a la población cercana, especialmente cuando no se adoptan

medidas suficientes para la eliminación de esta contaminación y la vida cotidiana de esta población se

relaciona estrechamente con el contacto de las aguas de ríos y arroyos por motivos muy diversos:

necesidad de cruzar los arroyo para acceder a otras zonas, lavar la ropa o incluso verter residuos

domésticos en el cauce, dando al río uso de vertedero.

Se está realizando un análisis de riesgos por inundación dentro del grupo Incitativa de Ciudades

Emergentes y Sostenibles, los cuales incluyen estudios hidrológicos e hidráulicos para predecir futuros

escenarios y prevenir inundaciones en las zonas de nuevo desarrollo urbano.

Gracias al desarrollo de estos estudios se han manifestado otros riesgos asociados con el drenaje de la

zona urbana con una frecuencia muy elevada: desbordamientos e inundaciones locales que afectan al

desarrollo económico y salubridad de las zonas afectadas y que, por lo tanto, repercuten en el

crecimiento de Tegucialpa.

Situación actual

16

16

3.1 Focos de contaminación Urbana principales

La ciudad cuenta únicamente con dos PTAR (Planta de Tratamiento de Aguas Residuales), San José

de la Vega, que trata alrededor de 3.555m3/d y PRRAC-ASAN, construída con fondos europeos y de

mayor tamaño, trata 5.828m3/d.

Algunas otras estaciones depuradoras dispersas que podrían tratar caudales más pequeños y no tan

fáciles de recoger, aunque con una población censada de poco más de un millón de personas y con una

dotación media de 115L/hab/d, se obtiene entre un 80% y un 90% de aguas vertidas directamente a

quebradas, sin tratamiento alguno.

Señalando estos puntos donde las depuradoras vierten sin tratar correctamente el agua, se obtienen los

principales puntos de contaminación que recibe el rio Choluteca.

A saber: Grande del Sur, Guacerique, Chiquito, El Sapo y Cerro Grande, Agua Salada, San José de

Sabacuante y Germania La Vega.

Tabla con la cantidad de contaminantes urbanos en cada punto de vertido. Fuente: ESTUDIO DE

PREFACTIBILIDAD DE SANEAMIENTO Y DRENAJE DE LA CIUDAD DE TEGUCIGALPA,

HONDURAS Informe con la elaboración de diseños de alternativas y versión final de nota técnica,

2016.

Estos puntos podrían ser clave en la colocación de nuestras mejoradoras de agua hasta que sea posible

la construcción y/o arreglo de depuradoras convencionales y colectores necesarios para controlar estos

vertidos tan descontrolados.

17

3.2 Urbana e industrial

Uno de los retos a los que nos enfrentamos en Tegucigalpa es el hecho de ser una capital con algo más

de 1,1 millones de habitantes que sin embargo tiene una densidad de población de 5590,74 hab/km²,

poco superior a la de Madrid con 5225,65 hab/km y 3,1 millones de habitantes.

Esta masificación, unida a una depuración únicamente de un 17% de las aguas negras que llegan a las

depuradoras de Tegucigalpa, nos lleva a imaginar el nivel de contaminación de esta capital.

Por otra parte, las industrias de Tegucigalpa a la par de poco desarrolladas y no muy numerosas, no

vierten sus resíduos en el área que trataremos, por lo que el contenido de sus vertidos no resultan

relevantes a la hora de elegir la línea de mejoradora más adecuada o los sistemas de biorremediación.

Según estos datos, se han estimado los contaminantes más abundantes y por lo tanto de mayor

preocupación que pueden haber en estas aguas, los cuales son descritos en el correspondiente apartado.

Situación actual

18

18

3.3 Sistema de drenaje

La ciudad de Tegucigalpa consta de una población estimada de 1.1 millones de habitantes, ocupando

una superficie de 93,35km2. Aproximadamente el 70% de la ciudad de Tegucigalpa presenta un

sistema de alcantarillado sanitario tipo separado: uno para aguas residuales y otro que recircula el agua

de lluvia, siendo este uno de los riesgos naturales que afectan a la ciudad de forma más significativa,

cuyo funcionamiento se da por gravedad.

La gestión de este alcantarillado y de las aguas residuales tanto domésticas y comerciales como

industriales, es responsabilidad del Servicio Autónomo Nacional de Abastecimiento y Alcantarillado

(SANAA).

El sistema de colectores es obsoleto e insuficiente, además de presentar serios daños producidos por el

huracán Mitch.

Además de estas carencias, existen conexiones clandestinas en el alcantarillado que recoge el agua de

lluvia, así como otras actividades que producen un deterioro más rápido del sistema de alcantarillado,

como son el robo y destrucción de las tapas de pozos de inspección, vertido de aguas industriales,

vertido de residuos sólidos urbanos, falta de equipos de limpieza y de catastrado de redes y usuarios.

19

3.4 Contaminantes presentes en las aguas

Los contaminantes que encontremos en las aguas que se requieran tratar, serán los que marquen la

línea de diseño de la mejoradora, ya que ciertos contaminantes que requieran ser eliminados precisarán

una forma concreta de tratamiento, especialmente diseñada y/o adaptada para su eliminación.

Como ya se ha mencionado con anterioridad, desde el huracán Mitch (1998) la ciudad de Tegucigalpa

resultó severamente dañada, para hacernos una idea, a día de hoy no se encuentra completamente

restaurada principalmente por limitaciones económicas: Honduras es un país con un 70% de pobreza

en su población.

Tras este fenómeno natural los colectores de saneamiento resultaron gravemente dañados (fueron

arrancados o directamente desaparecieron) y los terminales de estos colectores vierten al río Choluteca

por cualquier sitio sin llegar a tratar esta agua.

Por esta razón, los contaminantes que podemos encontrar en las aguas del río son los de cualquier

caudal de aguas negras de una población más o menos grande como lo es la de Tegucigalpa con una

industria desarrollada, pudiendo presentar los siguientes:

Microorganismos patógenos, debemos recordar que el agua es uno de los vectores principales

de contagio de enfermedades.

Materia orgánica (DBO) natural (no industrial).

Sustancias inorgánicas como metales pesados, sales o ácidos.

Nitratos y fosfatos, procedenes de vertidos de fertilizantes de cultivos y otras sustancias

favorecedoras de procesos como el de eutrofiación.

Compuestos orgánicos no naturales, como plásticos, disolventes, combustibles fósiles (diésel,

gasolina), difícilmente degradables.

Solidos en suspensión (arenas).

Isótopos radiactivos.

Contaminación térmica.

Aunque debido al poco desarrollo industrial, no resultan una verdadera preocupación otros

componentes que no sean DBO, fosfatos y nitratos (en la concentración encontrada en los desechos

naturales), patógenos y sustancias en suspensión como arenas, causantes de la turbidez del agua.

Basándonos en estos contaminantes usuales en las aguas y sin posibilidad de evaluar los contaminantes

que realmente puedan presentar las aguas por razones de escasez económica también mencionada con

anterioridad, desarrollaremos la línea de la depurdora que se mostrará a continuación, aunque en este

caso se han añadido al canal de plantas especies hiperacumuladoras, evaluando la posibilidad de que

hubiera algún metal pesado.

Situación actual

20

20

Memoria descriptiva

Descripción de los elementos que forman la mejoradora.

21

Introducción

Conociendo la situación de las depuradoras en Tegucigalpa en los apartados anteriores y teniendo en

cuenta la necesidad de depurar las aguas negras por razones de salud y medioambientales, se plantea

la construcción de una “mejoradora”, un sistema por el cual se conseguirá la depuración del agua y se

mejorara la salud y el estado de contaminación del río de esta ciudad.

En este apartado se explicará, comenzando por el pretratamiento, los diferentes elementos que

formarán este sistema y su explicación.

Pretratamiento

22

22

4 PRETRATAMIENTO

El pretratamiento es un procedimiento necesario antes de que el caudal de aguas negras llegue a la fosa

o cualquier SNAV construido para la eliminación de materia orgánica y otros contaminantes.

Con los componentes de esta línea de pretratamientos podremos evitar posibles atascos, especialmente

en los lechos rocosos de los sistemas naturales de alta velocidad, como el canal de piedras o las

escaleras de aireación.

Este pretratamiento consistirá en unas rejas de desbaste seguidas de un canal de desarenado y

desengrasado:

Con las rejas se retienen una cantidad de solidos de un tamaño determinado por la luz de rejas

(hueco entre barra y barra). En el caso de una mejoradora y tratándose de una tecnología que

cualquier comunidad pueda construir, se les propondrá el dimensionado de las rejas de una

forma mucho más sencilla que de una forma técnica pensada para las EDAR convencionales,

aunque en este trabajo se presentan opciones para el disemensionado de éstas, pudiendo así

compararlos.

Para el canal de desarenado y desengrasado disponemos de las recomendaciones de

construcción de las depuradoras convencionales, las cuales se tendrán muy en cuenta

especialmente para conocer las relaciones entre altura/profundidad y profundidad/anchura, y

se añadirán algunas modificaciones para incrementar la velocidad de decantación de partículas

insolubles o SS, si fuera necesario .

Los materiales para la construcción de la mejoradora pueden ser procedentes de vertederos o sobras

de obras o fundiciones y elementos naturales que se puedan encontrar en la región donde se encuentran:

por ejemplo, si en la excavación de los canales de recolección de agua hay arcillas, podrían utilizarse

para la impermeabilización del interior de la fosa si no podemos usar otros materiales más adecuados.

Además de los materiales, para ahorrar energía y por lo tanto dinero, los componentes del

pretratamiento serán completamente manuales y el agua circulará por la mejoradora gracias a la

pendiente creada y por gravedad.

23

4.1 Rejas de desbaste

Para la construcción de las rejas se debe tener en cuenta el ancho del canal, la luz de barras y el ancho

de los barrotes.

La medida que determina el tamaño de los gruesos que pueden pasar a través de las rejas es la luz de

barras, siendo la más importante en nuestro caso, y la elección depende del tipo del tamaño de las

basuras predominantes en el agua que se quieran eliminar.

Si ponemos como ejemplo una lata de una bebida de 33cl (de las que se pueden encontrar en cualquier

tienda o supermercado) y queremos evitar su entrada en la mejoradora, sabiendo las medidas de la lata

establecemos el espacio entre las barras para evitar su paso. Haciendo esto con los materiales más

pequeños se evitará la entrada de los mismos y del resto de componentes de mayor tamaño. Hay que

tener en cuenta que ciertos materiales de tamaño muy pequeño no podrán recogerse de esta forma, sino

con el canal de desarenado, como es el caso de las toallitas higiénicas, para evitar su paso a la fosa

anaerobia, pueden implementarse además rejas de finos tras el canal de desarenado.

4.1.1 Calculo para la autoconstrucción

Para este cálculo debemos tener en cuenta el ancho del canal, la luz de barras deseada (depende de la

cantidad de materiales que transporte el caudal a tratar y del volumen) y el ancho de los barrotes que

se vayan a colocar.

Pretratamiento

24

24

De esta forma podemos calcular el número de barras necesarias para una anchura determinada. Esta

anchura viene dada por el canal que se construya, el cual a su vez depende del caudal a tratar, y éste

depende del tamaño de la mejoradora y la cantidad de litros/hab*dia.

En el ejemplo superior se ha calculado cuántas rejas de 2cm de diámetro serían necesarias para un

canal de 50cm de ancho, con una luz de reja deseada de 5cm. Para el cálculo, dividimos el ancho del

canal entre la suma del diámetro de la barra y la luz de barras deseada. A esta división se le debe restar

una barra, la última, que estaría situada justo en la pared del canal, siendo esta barra prescindible, ya

que la propia pared del canal hace de tope para la entrada de materiales. Evitando la colocación de

barras en las paredes del canal ahorramos materiales, traduciéndose en ahorro monetario.

La forma de calcular el número de barrotes necesario es muy sencilla y comprensible para

comunidades más desfavorecidas.

Es una forma efectiva pese a no ser muy exacta, obteniendo normalmente un error de varios

centímetros en la colocación de las barras, aunque no se trate de un problema mayor debido a que al

ser una construcción completamente manual estos errores de colocación de pocos centímetros son muy

comunes. Una posible solución para evitar el paso de elementos gruesos a causa de estos errores de

construcción puede ser simplemente establecer una luz de barras más estrecha.

Para el caso ejemplificado en la imagen superior se obtiene un error de 3cm: 35cm de luz de barras +

2cm*6barras=47cm.

Para minimizar la fuerza del agua sobre los barrotes al pasar entre ellos, se deben colocar con un ángulo

de 45° en dirección de la corriente. De esta forma se reduce la posibilidad de rotura o desplazamiento

de las barras y facilita la recogida manual de los desechos.

Calculo de las rejas, elaboración propia

25

El mantenimiento de estas rejas será completamente manual: la persona encargada de la limpieza de

las barras se colocará en una plataforma situada en la parte trasera superior de las mismas, la cual

atraviesa el canal como si se tratara de un pequeño puente. Desde esta plataforma, se rastrillará desde

la base de las rejas hasta la parte superior donde se encuentra la plataforma, recogiendo los materiales

frenados en ella.

La forma más sencilla para conocer la longitud de las rejas es midiendo manualmente con un ángulo

de 45° desde el fondo del canal hasta la superficie donde se encuentra la pasarela o plataforma.

Si no se tuvieran los útiles necesarios para calcular la longitud que deben tener estas rejas, deberán

usarse métodos de trigonometría sencillos que no son necesariamente comprensibles para su medición

(no es necesario entenderlos para poder realizarlos).

Calculo de las rejas 2, elaboración propia

Pretratamiento

26

26

Calculo de las rejas 3, elaboración propia

Para evitar el posible movimiento de las rejas, a la longitud calculada se le añadirán de 10 a 20cm,

estos centímetros serán los que vayan excavados en el fondo del canal y asegurados con cemento u

otros materiales disponibles que permitan la sujeción de los barrotes. Además, la plataforma superior

también servirá de sujeción para las rejas.

La longitud extra que permiten la sujeción de la reja dependerá del caudal y la velocidad del agua en

su paso por este elemento.

Calculo de las rejas 4, elaboración propia

27

4.1.2 Cálculos convencionales

Estos cálculos serían más complicados de la cuenta, en este caso, para calcular las rejas en una

mejoradora como la planteada en este trabajo: la cantidad de agua a tratar es demasiado pequeña y no

se dispone de economía suficiente para la instalación de unas rejas con un diseño complejo como los

de una EDAR.

Existen dos métodos diferentes para realizar el dimensionado de las rejas de desbaste y la perdida de

carga de forma convencional:

Método 1

Formulas:

𝐴𝑡 = 𝐻𝑥𝐵 =𝑄

𝑉ℎ 𝑉𝑛 = 𝑉ℎ 𝑥 𝑠𝑒𝑛𝛼 𝑥 [1 +

𝑑

𝑝] 𝑥 𝑐 𝐻 = 𝐿 𝑥 𝑠𝑒𝑛𝛼 𝐵 = 𝑛 𝑥 (𝑑 + 𝑝)

Donde:

A T = Área transversal

H = Nivel aguas arriba de la reja

B = Ancho del canal

Q = Caudal del agua

VH = Velocidad aguas arriba (0,6 – 1 m/s)

VN = Velocidad a través de la reja (0,8- 1,2 m/s)

d = Diámetro o ancho de los barrotes

p = Luz de paso entre los barrotes

C = Coeficiente de colmatación (1,2 – 1,3)

α = Ángulo de inclinación de la reja

Esquema de rejas (transparencias de clase)

Pretratamiento

28

28

Método 2

Formulas:

∆𝐻 = 𝐾1𝑥𝐾2𝑥𝐾3𝑥𝑉ℎ2

2𝑔 𝐾1 = [

100

𝐶]

2

Donde:

K3 = Sección de paso entre barrotes

K1 = atascamiento

K2 = Forma de los barrotes

∆𝐻 = Pérdida de carga

C = Coeficiente de punta (03-0.9)

Como se puede observar, estos términos no son entendibles por la mayoría de la población, desventaja

importante cuando planteamos el diseño de una mejoradora autoconstruída.

Pese a la posible poca utilidad que puedan tener estos métodos de cálculo en esta ocasión, resultan

muy útiles las recomendaciones de diseño de depuradoras convencionales para rejas manuales y

pueden aplicarse en el caso que nos corresponde de forma literal o bien adaptándolos (como se ha

hecho con la inclinación de los barrotes o el diámetro de los mismos).

Parámetro Rejas manuales

Ancho de rejas (m) 0.5-1.5

Profundidad (m) 1.5-3

Luz barrotes (mm) 30-100/10-30

Diámetro de barras (mm) 10-30/5-20

Grado de inclinación 60°-90°

Velocidad del agua (m/s) 0.6-1

Recomendaciones de diseño: Rejas de Desbaste

Para los caudales que tratamos en nuestras mejoradoras, las medidas que se plantean de forma

convencional no son útiles.

Por lo tanto, no es conveniente el uso de estos métodos convencionales en el caso que tratamos,

especialmente cuando se pueden rediseñar de forma más sencilla y comprensible para cualquier

ciudadano que lo necesite por otros métodos.

Esquema de barrotes (transparencias de clase)

29

4.2 Canal desarenado/desengrasado

Con este sistema de sedimentación por gravedad logramos que los sólidos en suspensión (aquellos no

disueltos en el agua) depositen en el fondo del canal, evitando de esta forma que una gran cantidad de

partículas de diferentes tamaños entren en la fosa anaerobia, mejorando el tiempo de colmatación y

mantenimiento, aunque este tiempo ya es lo suficientemente amplio: tomamos como ejemplo la Fosa

Anaerobia de Alta Velocidad construida en Carrión de los Céspedes, Sevilla, que después de 7 años

aún no ha requerido ese tipo de mantenimiento.

Estos canales, los cuales se encuentran en mayor medida en depuradoras convencionales, funcionan

mayoritariamente por la fuerza gravitatoria, la densidad y viscosidad del agua, la densidad del sólido

y la velocidad de las partículas (que se corresponde con la velocidad del agua que las transporta), así

como el número de Reynolds. Las partículas del agua son comparadas con esferas de igual volumen

de las partículas de estudio.

Para el diseño del canal de desarenado y desengrasado convencional se tienen en cuenta algunos

principios igualmente útiles en el diseño del canal en nuestra mejoradora:

o Distribución de partículas uniforme en la sección de entrada

o Velocidad horizontal de las partículas igual que la del agua

o Las partículas sedimentan a su velocidad terminal

o Las partículas que lleguen al fondo quedarán retenidas

o Las partículas que lleguen a la sección de salida saldrán sin haber sedimentado

Según el esquema, para que una partícula decante debe cumplirse que el tiempo de sedimentación debe

ser menor o igual que el tiempo de residencia. Esto es, que el tiempo que tarde la partícula en

sedimentar debe ser igual o menor que el tiempo que ésta pase en el canal, evitando de esta forma que

dicha partícula salga por el otro extremo del canal sin haber decantado.

Esquema decantación de partículas, elaboración propia

Pretratamiento

30

30

4.2.1 Diseño del canal de desarenado en horizontal

Las dimensiones que necesitaremos conocer para la construcción del canal son la longitud (L), anchura

(B) y profundidad (H).

Aunque la construcción no se llevara a cabo de una forma convencional, al igual que con las rejas se

tendrán en cuenta las recomendaciones de diseño que se aplican en cualquier depuradora: una relación

altura/anchura = 1 y un coeficiente de seguridad del 50% (realizar el canal 0.5 veces más largo de lo

calculado de forma teórica), así como una velocidad de 0.3m/s.

Parámetro Canal desarenador

Carga hidráulica (m3/m2h) <70 a Q máximo

Velocidad horizontal del agua (m/s) 0.3

Tiempo de retención (min) 15-20

Relación longitud/altura 20-25

Relación longitud/anchura 10-20

Coeficiente seguridad longitud 50%

Recomendaciones de diseño: canal de desarenado

A velocidades menores del agua se consigue un mayor rendimiento en la decantación de las partículas

sedimentables.

Podemos conseguir menores velocidades del agua creando canales anchos y largos, logrando una

lámina de agua no demasiado gruesa y fácilmente controlable. Los caudales de agua que recibirá la

mejoradora no son demasiado grandes, lo cual facilita mucho la construcción del canal de desarenado

al ocupar menos espacio y requerir menos mantenimiento para la extracción de los sólidos.

Teniendo en cuenta que el tiempo de retención puede ser de hasta 20 minutos, será fácil obtener un

buen rendimiento para la eliminación de partículas en suspensión con los caudales que se quieren tratar.

Suponemos la misma pendiente del canal de piedras.

Aprovechando la instalación del canal de desarenado, se deben construir elementos que retengan las

grasas flotantes, evitando una sobrealimentación de los organismos de la fosa anaerobia.

La eliminación de estas grasas se llevara a cabo de forma muy sencilla: utilizando las barreras

implantadas en las mejoras del canal de desarenado (las cuales se trataran en adelante), se añadiría una

pasarela, de forma que con la ayuda de una pala, se podrán retirar las grasas acumuladas en estos

tabiques

31

4.2.2 Solución para grandes pendientes

Existe el problema de la implantación de un canal de desarenado y desengrasado en pendientes muy

abruptas: la remodelación del terreno será muy costosa, el relleno necesario para lograr una pendiente

tan pequeña en un terreno de pendientes grandes es muy difícil, especialmente si no se dispone de

material suficiente para el relleno.

Por esta razón se plantea una opción alternativa a la retención de partículas sedimentables, hacer pasar

el agua por un rectángulo relleno de rocas de tamaño medio y grande en la parte superior y grava más

pequeña en las partes inferiores.

La retención de partículas se producirá por el choque de éstas con las rocas del interior de la

construcción y por el espacio reducido que quedará para el paso del agua.

En esta construcción, el caudal, que ya ha

pasado por las rejas de desbaste, cae a una

estructura de forma rectangular (esta

forma se elige debido a que presenta una

construcción más sencilla que otras

estructuras).

La parte superior de este sistema se

encuentra vacía, otorgando al agua que

cae en ella un tiempo suficiente como

para que esta se filtre entre las rocas,

saliendo finalmente por la parte inferior

de la construcción.

Las rocas de relleno se dispondrán en

diferentes tamaños:

En la zona señalada como “a”, se encontraran piedras de tamaño grande (unos 10cm de

diámetro)

En la zona “b”, las rocas serán de un tamaño intermedio entre las zonas superior e inferior, de

entre 7 y 4cm

Finalmente en la zona c, encontraremos piedras de menos de 4cm de diámetro.

Evitamos la colocación de piedras demasiado pequeñas para prevenir atascos.

En este sistema, el mantenimiento juega un papel especialmente importante, puesto que el agua podría

desbordarse en el caso de que este se encuentre saturado de materiales debido a un mal mantenimiento

y el agua no pueda salir correctamente, provocando desbordamientos y arruinando por completo la

secuencia de la mejoradora.

En la medida de lo posible, para el caso de utilizar rocas medianamente grandes para todo el relleno,

existe la posibilidad de colocarlas de forma alterna, haciendo que las piedras de la fila inferior queden

situadas bajo los huecos de las piedras de la fila superior, consiguiendo de esta forma más golpes para

el agua y un mayor rendimiento en la sedimentación.

Además, el mantenimiento podría complicarse, puesto que para extraer el material que ha quedado

Canal desarenador vertical, elaboración propia

Pretratamiento

32

32

sedimentado, habrá que extraer todas las piedras y limpiarlas, o colocar nuevas.

Sin embargo es un sistema eficaz para mejoradoras pequeñas o que no tengan caudales con cantidades

de sólidos en suspensión muy altos y los problemas de colapso podrían solucionarse estableciendo un

rebosadero comenzando en la parte superior del sistema y conectando finalmente con la fosa anaerobia,

de esta forma si el agua llega a rebosar de este elemento no acabaría en la tierra sin haber sido tratada

sino que continuaría la línea de la mejoradora.

4.2.3 Soluciones para problemas de espacio

Uno de los problemas más importantes en la elaboración de mejoradoras autoconstruidas es la falta de

espacio recto y con una pendiente controlable para la construcción tanto del canal de desarenado-

desengrasado como del Canal Autoconstruible de Saneamiento: una longitud demasiado corta no

proporcionaría el tiempo de retención del agua necesario para lograr un rendimiento aceptable y una

longitud con demasiados metros sobrantes supondría un gasto de materiales y tiempo de construcción

que podrían evitarse, además de aumentar el riesgo de estancamiento del agua.

Sin embargo es posible añadir ciertas modificaciones al canal de desarenado y desengrasado, creando

efectos en el flujo del agua que mejoren la deposición de los sólidos en suspensión.

Algunos de estas mejoras:

Tabique transversal: implantando esta opción en el canal de desarenado-desengrasado

logramos una reducción de la velocidad del agua muy brusca, y por tanto también de las

partículas que esta transporta, consiguiendo que Vt<Vr.

Además de esto, también se conseguiría una decantación por el propio choque de estas

partículas con el tabique. Para evitar grandes pérdidas de carga, este tabique tendrá un ángulo

de aproximadamente 45°.

Ilustración choque de partículas, elaboración propia

33

Otra posibilidad es la creación de pequeñas excavaciones o fosas en el fondo del canal. Con la

creación de estos huecos conseguimos una variación de velocidades a lo largo del canal,

provocando un efecto parecido al anterior con una modificación física del terreno diferente.

Sería el resultado del efecto Venturi.

4.2.4 Construcción del canal:

En el diseño que se muestra aquí se han añadido las mejoras descritas.

Se debe evitar la instalación de un tabique demasiado profundo o cabe la posibilidad de que la pasarela

para la retención de las grasas se inunde si se registra un caudal muy grande. La pendiente ayudará a

la circulación del agua y por ello debemos situar este tabique pocos centímetros por debajo del nivel

Resultado del efecto venturi, elaboración propia

Canal con las mejoras anteriores, elaboración propia

Pretratamiento

34

34

de salida; de esta forma siempre será funcional (el nivel del agua en la salida es unos centímetros

superior al final del tabique, haciendo que el agua llegue a tocar el tabique independientemente de las

variaciones del caudal)

35

4.3 Diseño del pretratamiento

Aunque el pretratamiento (rejas de desbaste y canal de desarenado) es una parte importante para el

correcto funcionamiento de la mejoradora, dependerá en gran medida del espacio, materiales y

personas disponibles para la construcción, más incluso que el resto de componentes de la mejoradora.

Sin embargo, se explicará nuevamente el proceso de adaptación para la construcción de estos

elementos a la mejoradora:

o En cuanto a las rejas de desbaste, dependerán del ancho del canal, y este a su vez del caudal

recibido. Se establece un ancho de 0,5 metros.

Sin embaro, el parámetro que realmente definirá el grosor de las barras y la luz de barras será

la horca de campo o pala de ganchos comercial que usaremos para el mantenimiento de las

mismas. Esta herramienta suele tener 4 o 5 dientes y fabricadas en hierro o acero, en ocasiones

de madera aunque en nuestro caso eligiremos las primeras por economía y resistencia.

Como ejemplo he tomado una horca de Leroy Merlin de 21’95€, este precio no lo tendremos

en cuenta puesto que no sabemos cuál será su precio en Honduras, sin embargo, sí que

tendremos en cuenta las medidas:

Ancho total de 35cm con 4 dientes de 3cm cada uno, espacio entre ellos de 23cm (7,7cm cada

uno).

Esto quiere decir, que las barras no podrán ser de más de 7,7cm de diámetro ni la luz de barras

menor de 3cm, para poder realizar el mantenimiento de las rejas correctamente.

o En cuanto al canal de desarenado y desengrasado, es el elemento más “problemático” en cuanto

al espacio disponible.

Horca tipo (Leroy Merlin)

Pretratamiento

36

36

Por esta razón, se dará prioridad a la disponibilidad de espacio para la FAAV, EA y CAS,

elementos que además también retienen sólidos en suspensión y fangos. En la fosa es posible

recoger las grasas por la parte superior: quedan retenidas en la superficie del agua cercana a

los tabiques de separación de las cámaras, al igual de lo que se esperaba en el canal de

desarenado y desengrasado.

Así, quizás sería una mejor opción su no construcción en mejoradoras pequeñas, aunque

siempre será factible para las de mayor tamaño.

Sin embargo, teniendo en cuenta las recomendaciones de diseño:

Relación Longitud/anchura 3-5

Relación Anchura/profundidad 1-5

Profundidad (m) 2-5

Tiempo de retención (min.) 10-15

Recomendaciones de diseño canal

Como pendiente, usaremos la misma que se use para el CAS.

Según estos datos, para un caudal de 1000L/día (1m3/día), usaríamos las medidas más

pequeñas posibles, sin que resulten “demasiado” pequeñas (pues para los resultados reales,

saldrían unos pocos centímetros para cada dimensión).

Como conclusión, podemos decir que en este caso necesitaremos construir elementos mucho

más grandes de lo que el canal en sí requiere, puesto que sería difícil realizarlos en las medidas

reales requeridas. En este caso, sería más una especie de decantador que un canal de desarenado

y desengrasado.

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4.4 Rejas de desbaste de finos

Para evitar el paso de pequeños elementos que hayan logrado atravesar las rejas de desbaste y no hayan

decantado en el canal, ni se hayan podido retirar en la plataforma de eliminación de grasas flotantes,

existe la opción de construir unas rejas de desbaste para materiales más finos, situada tras el canal de

desarenado-desengrasado, cuya construcción y mantenimiento es similar a las rejas principales, con la

variación de que la luz de barras en esta ocasión es mucho más estrecha.

Además de esta variación (principal), el ángulo de establecimiento será mucho menor o incluso nulo,

aunque siempre convendría implantar las rejas con cierto ángulo para facilitar la recogida manual

mediante rastrillo de los elementos retenidos.

Para la estimación de las rejas de desbaste de finos, se ha utilizado las especificaciones de diseño de

éstas para depuradoras convencionales: Sería conveniente el uso de barrotes más pequeños (de entre 5

y 20mm de diámetro) para estas rejas, así como un ángulo de menor inclinación.

Parámetro Valor

Luz entre barrotes (mm) 10-20

Diámetro de barras (mm) 5-20

Inclinación 60º

Recomendaciones de diseño para rejas de finos

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

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5 TECNOLOGÍAS PROPUESTAS POR EL GRUPO

TAR Y UNIVERSIDAD DE SEVILLA

Podemos definir el término mejoradora como una depuradora de aguas residuales construida a base de

materiales poco específicos (aquellos que puedan encontrarse fácilmente en cualquier lugar y sin un

coste elevado) y que no supongan un gasto eléctrico o en caso de ser necesario, que este coste sea

mínimo.

Pueden no tener la misma capacidad de depuración de agua que una depuradora convencional, pero

presenta otras muchas ventajas, como su fácil construcción o su mayor economía, además de ser más

respetuosas medioambientalmente.

Son por lo tanto depuradoras especialmente pensadas para aguas urbanas, con una contaminación

predominante orgánica y diseñada para poblaciones con poco nivel adquisitivo o para núcleos poco

poblados.

Una de las grandes ventajas de la implantación de este sistema autoconstruible localmente con respecto

a las depuradoras convencionales es que al no existir leyes sobre estos elementos, no existe ningún

riesgo de incumplimiento de la legislación y por lo tanto implantación de sanción en el caso de no

cumplir las expectativas de depuración. En este aspecto debemos tener en cuenta que este sistema está

pensado para regiones socialmente excluidas o aisladas, de países en vías de desarrollo.

Otras poblaciones que quieran implantar una mejoradora para el tratamiento de aguas deberán

consultar la ley correspondiente y conocer los permisos y requisitos necesarios.

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5.1 Sistemas Naturales de Alta velocidad (SNAV)

Un sistema natural de alta velocidad es una tecnología basada en la imitación de procesos presentes en

la naturaleza, centrándose en aquellos ciclos naturales en los cuales se consiguen eliminar diferentes

elementos sobrantes de los ecosistemas. Un ejemplo que lo ilustre puede ser, la eliminación de un

pequeño exceso de materia orgánica en un cauce, de forma eficiente, con los elementos naturales que

se encuentren en él: rápidos o saltos de agua que permitan un ingreso de oxígeno utilizable por los

organismos que lo necesiten (aerobios), crecimiento de las comunidades de microorganismos y plantas

que absorban estos excesos sin crear nuevos. Como cabe imaginar, un exceso desmesurado (lo que

sería un vertido humano grande, por ejemplo) difícilmente se puede remediar de una forma rápida por

la naturaleza. Usando las tecnologías pensadas por el grupo TAR y la universidad de Sevilla, se

favorece que estos vertidos se eliminen de una forma mucho más rápida, instalando sistemas que

ayuden a la propia naturaleza a eliminar esos elementos sobrantes.

Como es usual, el cauce que se debe tratar debe ocupar el menor tiempo posible y normalmente

contiene más materia orgánica, partículas, nitrógeno o fósforo que cualquier cauce natural no alterado,

utilizando por tanto diseños de sistemas muy concretos y que aceleren estos procesos naturales, sin

necesidad de utilizar químicos ni energía eléctrica para su funcionamiento. Se podría decir, que una

mejoradora está compuesta por varios sistemas naturales de alta velocidad.

A estos sistemas se somete el agua residual que se pretende tratar, que dependiendo de sus

características, se diseñará una línea de sistemas que se adapte lo más adecuadamente posible, de entre

todas las posibles combinaciones de estos sistemas.

Los sistemas naturales de alta velocidad en cierto modo suplirían el tratamiento biológico en una

EDAR típica siendo más conveniente su construcción si la zona donde se pretende instalar no dispone

de suficientes recursos materiales o económicos.

En el grupo TAR se han desarrollado diferentes tecnologías que en solitario o usando un conjunto de

ellas, pueden eliminar la contaminación (física, química o biológica) de las aguas degradadas. Aunque

siendo más efectivo (y por tanto recomendable) el uso de estas tecnologías en cadena, al obtener

rendimientos mayores en la eliminación de contaminantes.

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

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40

5.2 Concepto de Mejoradora

Una mejoradora sería por tanto, un conjunto de SNAVs, al que se le une un pretratamiento, y un

tratamiento final con un canal de plantas o un sistema de lagunaje para la eliminación de nitrógeno y

fósforo (aunque estos sistemas puedan considerarse como otros SNAVs en sí mismos).

Los componentes de la mejoradora, es decir, los SNAV, varían según la necesidad de cada caso para

adaptarse de la forma más conveniente posible a las condiciones tanto de contaminación como

sociales, en cuanto a desarrollo. Es decir, que estas mejoradoras pueden ser construidas con materiales

muy diversos, los que estén disponibles según el presupuesto del que disponga cada comunidad para

la construcción del sistema.

Además, existe la posibilidad de que la comunidad interesada acceda a los proyectos y trabajos ya

desarrollados por otros miembros del grupo TAR y otros grupos de investigación para construir su

propia mejoradora sin requerir ayuda profesional. Por esta razón también se busca la simpleza y

facilidad de comprensión de diseño.

Se trata por lo tanto de un sistema muy versátil pensado para construirse en cualquier lugar por la

propia comunidad.

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5.3 Línea de la mejoradora

En el caso que nos concierne, debido a la situación que tratamos en el desarrollo de este trabajo y las

condiciones que presenta el agua que debemos tratar, se ha decidido desarrollar la línea de la

mejoradora según la imagen:

Línea de la mejoradora, elaboración propia

En primer lugar, sea cual sea el caudal que debamos tratar, se establecerá un pretratamiento de acuerdo

al caudal de agua recibido, suponiendo que no variaran las propiedades del agua a tratar (SS, DBO,

DQO, etc) más que en el volumen de agua recibido.

Este pretratamiento constará de unas rejas de desbaste para gruesos, un canal de desarenado y

desengrasado y podría contar también con una reja para materiales más finos si fuera necesario.

Una vez recorrido el conjunto del pretratamiento, el agua llegará al SNAV, formado por una fosa

anaerobia de alta velocidad (FAAV), un sistema escalonado de oxigenación (SEO) y un canal

autoconstruible de saneamiento (CAS). En la fosa, la materia orgánica o DBO se verá reducida por

organismos que trabajan bajo condiciones de anaerobiosis, debido a la creación de este ambiente

anóxico, también se eliminará una gran cantidad de organismos patógenos.

Una vez el agua haya estado retenida el tiempo suficiente en la fosa, llegará al SEO, sistema en el cual

el agua se oxigenará por gravedad y el proceso de descomposición de la materia orgánica continuará

hasta el CAS, dentro del cual el agua, bajo condiciones alternas de aerobiosis y anaerobiosis seguirá

reduciendo sus niveles de sólidos en suspensión y materia orgánica hasta su salida.

Finalmente, para la eliminación de nitrógeno y fosforo, es necesario la construcción de un canal verde,

de preferencia de plantas acuáticas emergentes de crecimiento rápido, como las de la familia Tifáceas

(Typhaceae, eneas), o nelumbonáceas (Nelumbonaceae, nenúfares).

Añadido a todo esto, se podrán plantar alrededor de la zona de construcción de la mejoradora una seria

de vegetación de rápido crecimiento, grandes absorbedoras de nutrientes (materia orgánica, N, P) para

evitar posibles fugas de agua contaminada fuera del recinto.

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

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5.4 Fosa Anaerobia de Alta Velocidad (FAAV)

De funcionamiento semejante a una fosa séptica, la fosa anaerobia se compartimenta en tres o dos

cámaras normalmente, circulando el agua dentro de ella de forma “forzada” aunque de manera natural,

generando una mezcla que alcanza casi todos los rincones de la fosa, obteniendo un rendimiento en el

uso del espacio bastante más alto que el de una fosa séptica común, necesitando por consiguiente

menor espacio para depurar la misma cantidad de agua.

La circulación del agua en este sistema se produce gracias a una pendiente mínima necesaria y gracias

al efecto del gato hidráulico, se consigue que el agua que entra por la parte superior de las separaciones

de la fosa ejerza la misma presión en la parte inferior, logrando una circulación del agua en casi todos

los rincones del sistema y una agitación gratuita de los fangos, mejorando la capacidad de depuración

de este sistema gracias a este efecto pascal, que se genera al disponer las cámaras en la forma adecuada,

logrando la entrada del agua por debajo de las cámaras de la fosa, siguiendo la línea que se muestra en

la imagen inferior.

Así se consigue, en lo posible, la inexistencia de zonas estancadas donde los rendimientos de

conversión de materia orgánica son más bajos, aumentando así la superficie de contacto de esta materia

orgánica disuelta en el agua con los microorganismos que la degradan.

Otra de las ventajas de este aparato es que, gracias a la inexistencia de “zonas muertas” y una mejor

mezcla agua-fango, el tamaño de la fosa anaerobia de alta velocidad en comparación con una fosa

séptica será más reducido.

La eliminación de contaminantes tiene por tanto un comportamiento de flujo pistón, un reactor en el

cual los elementos que entran se convierten (o en este caso, se degradan) durante su recorrido por él.

A día de hoy disponemos de varias fosas anaerobias para investigación: la Fosa de Alta Velocidad

Blanco White y la de Carrión de los Céspedes son dos de ellas, siendo esta última la más importante,

pues lleva ocho años en funcionamiento sin interrupción.

Figura 1: Circulación del agua y materia orgánica en la

FAAV

43

Imagen 1: FAAV de la escuela de aguadores Blanco

White (grupo TAR), fase de llenado.

En las imágenes superiores se ilustra, en la primera, el proceso de llenado de la fosa y en la segunda,

el aspecto tiempo después, tras el asentamiento de los organismos que eliminarán la materia orgánica,

de forma anaeoribia.

Además de la eliminación de solidos orgánicos (tanto por digestión como por deposición o

decantación), también se produce la muerte de organismos patógenos a causa del ambiente anóxico

que se da en la FAAV.

Como es lógico debido a las condiciones anaerobias de la fosa, el gas producido está compuesto por

un 60% de CH4 y 40% de CO2, aproximadamente. Este gas, debido a su composición podría usarse

como biocombustible si se instalasen las comodidades necesarias para poder recogerlo, aunque esta

mejora, que proporcionaría un menor efecto invernadero por emisiones y una producción de energía,

se planteará más adelante, debido a la dificultad que ya supone la creación de esta infraestructura en el

colectivo que trataremos.

Imagen 2: FAAV de la escuela de aguadores Blanco

White (grupo TAR), fase de operación.

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

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44

Diseño de la FAAV

Una vez descrita la finalidad y el funcionamiento de este elemento de la mejoradora, se explica a

continuación cómo se realiza el dimensionado en nuestro caso:

La primera cuestión a evaluar al realizar el dimensionado de la fosa, es el hecho que a más profundidad

de la misma y con la menor anchura posible, se obtienen resultados mucho más eficientes que con

otras dimensiones, al conseguir así un mejor control del flujo de agua.

Los cálculos se han realizado en base al tiempo de residencia hidráulica (TRH) de la fosa anaerobia de

alta velocidad, siendo este TRH 0.5 días (12 horas), dato obtenido de forma experimental de los

ensayos de la planta de Carrión de los Céspedes, donde lleva funcionando 8 años de forma

ininterrumpida sin haber presentado ningún problema.

𝑇𝑅𝐻 =𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 (𝑓𝑜𝑠𝑎)

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙

Una vez obtenidos los resultados, en metros cúbicos, debemos de transformarlos de tal forma que se

obtengan las dimensiones de profundidad, altura y largo más convenientes en cada caso, teniendo en

cuenta que es necesario construir la fosa con al menos 0,2 metros por encima del nivel del agua para

evitar posibles desbordamientos y controlar los gases que se emitan, los cuales saldrán de la fosa a

través de unas tuberías con función de chimeneas que se colocarán en la tapa de la fosa.

A parte de estos 0,2 metros, la profundidad mínima construible es de 1,5 metros.

Además de esto, debido al tamaño reducido de la fosa en este caso y por lo tanto facilita la situación,

sería muy conveniente taparla con cualquier material que no sea fácilmente oxidable para proteger y

favorecer el ambiente anóxico del agua dentro de este reactor: plátsicos o alguna madera barnizada o

tratada de tal forma que se impida su deterioro, al cual debería instalarse una tubería de pvc cilíndrica

a modo de chimenea para la emisión de los gases que se creen en cada cámara.

Es de obligada aplicación el uso de un “factor de seguridad” que de márgenes a posibles errores de

construcción (no debemos olvidar que estas estructuras son autoconstruidas y no necesariamente por

profesionales de la construcción, sino por cualquier persona o grupo que lo desee) y para la

construcción de los tabiques internos de separación de las diferentes cámaras de la fosa, aunque en este

caso y debido al pequeño caudal que se recibe, este factor de seguridad ya estaría incluído por las

medidas mínimas.

Una vez construida la fosa, es muy importante realizar el llenado para la prueba de estanqueidad de las

tres cámaras a la vez, para evitar posibles roturas de las tajaderas. Las tres cámaras se llenarán hasta el

90% de su capacidad para evitar sobrepresiones, el 10% restante se rellenará al recibir el caudal real

del agua de tratamiento, verificando de esta forma que el agua continúa el camino adecuado.

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Obtención del volumen de la fosa:

0,5𝑑 =𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 (𝑓𝑜𝑠𝑎)

200𝐿 = 100𝐿 = 0,1𝑚3𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎

No se plantea la construcción de una mejoradora únicamente para una persona, por lo tanto se planteará

para un grupo de 5, el menor posible pensado en este trabajo. Esto implica que, el volumen de la fosa

obtenido por la anterior ecuación, deberá multiplicarse por 5: 0,5m3. Este dato coincidiría con un grupo

de 5 personas con una dotación media de agua o un grupo de 10 personas con una dotación de agua

baja. Nos quedaremos con dotaciones medias.

Esta sería la tabla obtenida para cada grupo y dotación, aunque los cálculos se desarrollarán sólo para

un grupo de 5 personas, con una dotación media de 200 litros por persona y día.

Para la longitud, es suficiente una longitud útil de 1m, que se dividirá entre las 3 partes iguales

(compartimentos) que tendrá la FAAV.

En cuanto a los tabiques de separación para el control del flujo del agua, tendrán un 0,05m de grosor

y habrá un total de 6, para la FAAV de 3 cámaras o 2, para la de dos cámaras.

Personas Poca agua Agua media Mucha agua

5 0.25m3 0.5 m3 0.75 m3

10 0.5 m3 1 m3 1.5 m3

15 0.75 m3 1.5 m3 2.25 m3

20 1 m3 2 m3 3 m3

30 1.5 m3 3 m3 3.75 m3

Volumen de FAAV en cada caso, elaboración propia

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

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46

Fosa de 3 cámaras, elaboración propia

Cabría la posibilidad de que los gases generados por organismos anaerobios (especialmente para el

CH4), se capturen y almacenen en bombonas para su posterior uso como combustible, mayormente

doméstico, obteniendo así un tipo de cogeneración. Aunque esta opción se dejará para su posterior

desarrollo, una vez construída y ya asentada la mejoradora, si a los hondureños les resulta interesante

esta opción.

Mencionar que la distancia entre un tabique y otro mejora el movimiento de los fangos cuanto menor

sea. En este caso, será de 10cm.

En los ensayos de laboratorio realizados y descritos en el documento “INVESTIGACIÓN Y

DESARROLLO TECNOLÓGICO EN INGENIERÍA DEL AGUA POSIBLE. DESARROLLO DE

CANALES ABIERTOS DE SANEAMIENTO (CAS)” pudieron medirse valores de disminución de:

Eliminación DBO5 : Rendimiento = 47,5 %

Eliminación DQO: Rendimiento = 48,2 %

Eliminación MES: Rendimiento = 57 %

Eliminación CF: Rendimiento = 44%

47

Por otra parte, al ser un caudal de agua pequeño cabe la posibilidad de realizar este diseño de fosa

anaerobia simplemente con dos cámaras, la primera de longitud “x” y la segunda “2x”, suponiendo un

ahorro de materiales:

En este sistema se tiene una primera cámara que favorece la degradación de la materia orgánica por su

carácter un poco más acidogénico mientras que en la segunda se producirán condiciones más cercanas

a las metanogénicas anaerobias como se ha comentado con anterioridad.

Fosa de 2 cámaras, elaboración propia

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

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48

5.5 Sistema escalonado de aireación

En comparación con el sistema anterior (Fosa Anaerobia de Alta Velocidad), esta tecnología se basa

en la digestión de materia orgánica por organismos aerobios. El caudal a tratar, se ve forzado a

atravesar un conjunto de escalones dentro de los cuales se dispone un lecho rocoso que sirve tanto para

dar forma estructural al sistema como base para el crecimiento de los organismos que degradarán la

materia orgánica presente en el agua.

Es especialmente útil para aguas que se quieren tratar con un sistema aerobio pero que no cuentan con

una cantidad de oxígeno disuelto suficiente como para que organismos aerobios puedan crecer y

degradar la materia orgánica sobrante.

Podemos destacar la utilidad de la aireación por gravedad en estos sistemas de bajo coste y sin consumo

eléctrico: opción muy interesante cuando se ve en la necesidad de oxigenar el agua residual, a coste 0.

El sistema escalonado está formado por dos fundamentos teóricos unificados:

a. El tratamiento de aguas residuales bajo piedras: se trata de una tecnología no convencional

basada en la circulación del agua contaminada a través de un lecho rocoso subsuperficial en

el cual se encuentran ancladas colonias bacterianas aerobias que consumen la materia

orgánica, además de generar una sedimentación de partículas de composición variable a lo

largo de los diferentes cajones rocosos que forman el sistema escalonado.

Es de gran importancia evitar los atascos, por lo que se deberá impedir el crecimiento de

plantas indeseadas entre las rocas del sistema y procurar un agua con una cantidad de material

sedimentable moderado. Debido a esto, para tratar aguas con cierto nivel de sedimentos es

conveniente realizar un pretratamiento del caudal antes de aplicar este sistema.

Esquema de un sistema escalonado

49

b. La aireación por gravedad: proceso de coste 0 y fácil de aplicar a múltiples sistemas que

necesiten un aporte extra de O2 para la realización de procesos aerobios o para asegurar las

condiciones aerobias del sistema.

Mediante este proceso, el agua cae desde un punto más alto a otro inferior, arrastrando en su

caída aire que se mezcla con el agua, oxigenándola en cada escalón.

Los parámetros que influencian este sistema, a tener en cuenta para el diseño de un sistema escalonado:

Temperatura del agua, en Honduras (zona tropical) esperamos alrededor de 20ºC

Caudal

Calidad del agua

Sistema de rebosado

Altura del salto

Profundidad del agua receptora

Oxígeno disuelto inicial del agua de alimentación

La relación optima de la altura del salto y la profundidad del agua receptora es 3/2

Este sistema escalonado también es adecuado para la eliminación de metales disueltos, mediante

procesos de sedimentación y oxidación, así como el desprendimiento de gases disueltos como: CO2,

H2S, CH4, COVs…

5.5.1 Prototipo existente

Se trata del prototipo existente en el Campo Experimental Blanco White, dos escalones construidos en

un desnivel de un metro, construido con materiales reutilizados.

Este prototipo se construyó para evaluar la capacidad de oxigenación real que tenía esta tecnología

Sistema Escalonado en la Escuela de Aguadores Blanco White

(grupo TAR), con los tamaños indicados en metros.

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

50

50

para un caudal, y una cantidad de oxígeno disuelto concretos.

Al analizar y relacionar el caudal y la cantidad de oxígeno disuelto al inicio del prototipo con el O2

disuelto al salir del sistema escalonado, se observa que existe un máximo de oxígeno disuelto que no

se puede incrementar por más escalones que se usen, punto a tener en cuenta para la construcción de

estas escaleras.

Cuanto más O2 disuelto haya en la entrada, más difícil resulta añadir más O2 y que la diferencia de

concentraciones entre entrada y salida es mayor cuanto menos O2 hay inicialmente en el caudal.

Así, la facilidad para añadir O2 con un sistema escalonado, depende más de las concentraciones

iniciales de O2, no siendo tan importante el caudal, altura de rebosado o la temperatura.

Estos procesos se llevaron a cabo durante un tiempo total de 2500 segundos, 41,6 minutos.

Como conclusión, podemos advertir que existe una relación lineal entre el O2 disuelto del cauce al

inicio del circuito y al final, factor que destaca en su importancia con respecto a otros parámetros.

Con la fórmula del gráfico superior, se calcula de forma teórica la cantidad de oxígeno disuelto que

tendrá el agua a la salida del sistema escalonado, teniendo el Oxígeno disuelto inicial.

Gráfica y tabla que muestran los cuatro experimentos realizados, dos con

concentraciones de oxigeno muy pobre y dos con agua más oxigenada. Con dos

caudales de 1,7l/min y un caudal de 4,2l/min para cada concentración de O2.

51

Tanto este sistema como el de la Fosa están pensados para aguas de contaminación principalmente

urbana: materia orgánica, sólidos en suspensión, nitrógenos y fósforos. Existe una posibilidad de que

se vean dañados si se exponen a grandes cantidades de contaminantes que destruyan las colonias de

bacterias establecidas en los sistemas naturales de alta velocidad. Estos pueden ser por ejemplo vertidos

que alteren el pH del agua (ácidos o básicos) y tóxicos.

Gráfica comparación de datos obtenidos experimentalmente VS los obtenidos de forma teórica.

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

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52

Dimensionado del SEA

Para el dimensionado de las escaleras de oxigenación, si bien sabemos que es una tecnología efectiva

que permite la oxigenación por gravedad, no existen fórmulas concretamente diseñadas que nos

permitan conocer la concentración de O2 obtenida.

Sin embargo, según los experimentos desarrollados por el grupo TAR y la Universidad de Sevilla, para

obtener rendimientos aceptables de oxigenación conviene la construcción de los escalones con un

mínimo de un metro de altura en total (sumatorio de la altura de todos los escalones). Pero la

construcción de la escalera se ve limitada al espacio disponible para ello, como viene ocurriendo con

la mayoría de elementos de la mejoradora. En el caso que tratamos, estableceremos las medidas que

se aprecian en la siguiente imagen, las cuales encajarán con las de laa FAAV:

Suponemos un ancho de 0,5m, encajando con el ancho de la fosa, al igual que la altura, que viene

siendo, como mínimo, de 1,5m de alto.

Sin embargo, debemos recordar que estos escalones están rellenos de un lecho rocoso, por lo cual

deberían restarse 10cm (0,1m) a dicha altura al realizar los cálculos necesarios.

Para la construcción de lechos rocosos, presentes tanto en el canal como en las escaleras de

oxigenación, es de gran importancia evitar el atasco de las vías de paso del agua entre las piedras. Las

raíces de plantas que encuentran un sustrato favorable para su crecimiento entre las rocas o un nivel

demasiado alto de sólidos en suspensión sedimentador son las principales razones de atasque de estos

elementos.

Sin embargo, pese a la dificultad de establecer unas medidas para la construcción, sí podemos calcular

la cantidad de oxígeno disuelto que podemos incluir en el agua usando las escaleras, mediante una

comparación de éstas y un compresor estándar, y usando como referencia las tablas anteriores:

Por ejemplo, en el caso que tratamos, con una altura de 1,5 metros para la FAAV, construiremos una

Dimensiones del SEA, elaboración propia

53

escalera de 1,5 metros de alto en total, compuesta por 3 escalones, de 0,5 metros cada uno.

El cálculo del oxígeno disuelto para la degradación de la DBO recibida, se realizará por la comparación

de la energía producida por la caída del agua por gravedad (Ep=m·g·h), su masa, y la propia altura del

escalón, dicha energía, calculada en J/s se convertirá a Kw para su comparación con los KgO2/Kw

introducido en un compresor superficial de baja velocidad.

Para la eliminación de la materia orgánica seguiremos la ecuación:

Materia orgánica + Oxígeno ⇒ H2O + CO2

Suponiendo la siguiente ecuación simplificada para degradación de la materia orgánica, asemejando

la fórmula de la m.o. con la de la glucosa:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

Tras los tres escalones que se pretenden instalar, se conseguiría una reducción de materia orgánica así

como una retención de material en suspensión importante.

Al no tener un objetivo por legislación hondureña, usaré como referencia el límite europeo de materia

orgánica para aguas resduales: 25mg/L, el cual se puede llegar a cumplir aplicando el número de

canales de piedras adecuado en el siguiente apartado.

Se obtuvieron los siguientes rendimientos para el sistema escalondo en los experimentos del grupo

TAR:

Eliminación MES: Rendimiento = 70,1 %

Eliminación CF: Rendimiento = 77,6 %

Así, tras este SNAV, se consigue pasar de un agua que ha estado bajo condiciones de anaerobiosis a

condiciones aerobias de forma sencilla y sin inversión energética.

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

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54

5.6 Canal Autoconstruible de Saneamiento

Se trata de un canal por el cual se hace circular el agua, construido por una combinación de tramos

(drenes) de piedras que comparten el mismo sistema de construcción. En el interior de este canal

se sigue llevando a cabo la degradación de la materia orgánica, esta vez de forma aerobia. El aire

circula por el interior del canal gracias a la colocación de chimeneas de respiración, por las cuales

el oxígeno entra en el sistema y el CO2 sale, en ambos casos por la instalación de pocetas de

aireación.

El agua procedente de las escaleras de aireación se dirige hacia el primer dren gracias a la gravedad,

en el cual la degradación de la materia orgánica y la oxigenación del agua continúan: por un lado

tenemos la degradación por procesos aerobios de cultivos bacterianos que se han desarrollado

adheridas en las rocas del interior. Esta degradación también se produce por organismos anaerobios

situados entre las granulometrías de piedras más pequeñas donde el oxígeno no llega a penetrar.

55

Diseño de CAS

Para la construcción del canal se prepara la excavación de una zanja trapezoidal de aproximadamente

70cm de profundidad y 60cm de anchura en la parte inferior, incrementando su anchura hasta los 90cm

en la parte superior.

La entrada de agua a los drenes se producirá por la instalación de una tubería vertical que tiene su

salida 10cm por encima del fondo. La instalación de la poceta de aireación y las chimeneas de aireación

así como de las tuberías deberá realizarse antes de la colocación de las piedras.

Tanto la poceta de aireación como la chimenea de respiración necesitaran de espacio suficiente para

sobresalir y que el aire transcurra por ellas. Para la chimenea, se recomienda una longitud de 1.5metros

por encima de la superficie del canal.

Para la colocación de las piedras, se creará una diagonal con cuerdas, desde la esquina superior del

canal hasta la inferior del extremo contrario. Esta cuerda se usa como referencia para establecer la

granulometría de las piedras que se colocarán: bajo esta diagonal, se colocarán las piedras de mayor

tamaño de 40-45cm de diámetro, mientras que en la parte superior se colocaran las piedras de un

tamaño menor 20-25cm de diámetro.

Las piedras alrededor de las pocetas y chimeneas serán más grandes, se colocarán en torno a ellas

impidiendo que se muevan estos elementos.

Finalmente, el canal se cubrirá por una capa de grava, gravilla y arena, la última capa se fijará

mojándola con agua, compactándola y dejándola secar al sol. Se recomienda la construcción de este

canal dándole una forma redondeada, haciendo de esta forma que el agua de lluvia resbale hacia los

Colocación piedras del CAS

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

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costados donde se sitúan canalones que recogen y redirigen esta agua, impidiendo que ésta se filtre al

interior de canal.

En cuanto a la disposición para su construcción, viene dando mejor resultado enlazar un dren tras otro,

creando un único canal de longitud extensa, aunque si esta disposición no fuera posible, se haría su

construcción en paralelo, enlazando la salida del caudal del primer dren con el siguiente.

Para la construcción del CAS, debemos tener muy en cuenta la relación Longitud/Altura, la cual

determina la pendiente que debe tener del terreno: si la relación entre la lonitud y la anchura es superior

a 10:1’5, la pendiente deberá ser menor del 1% mientras que si esta relación es de 10:1, la pendiente

deberá ser de un 1%, siendo la relación mínima posible de 7:1

Por otra parte, la longitud, debido a la disposición de las piedras y la aireación que se pretende crear,

no puede variar fuera del rango de 7 a 10 metros. En cuanto a la profundidad, se aconseja excavar el

canal de 0,5 metros. Para caudales mayores lo conveniente es realizar más drenes en paralelo o en fila

en lugar de hacerlos más largos.

Para evitar atascos, conviene la construcción de al menos un dren extra que se pueda usar en caso de

obstrucción de cualquiera de los drenes, para lograr el paso del agua de un dren a otro y en la salida de

éstos, se construirá un canal que recoja el agua y la redirija hacia su siguiente destino.

Por cada tramo de 10 metros, obtendríamos un rendimiento de un 50% en la eliminación de materia

orgánica. Estos CAS pueden construirse de forma lineal (actualmente vienen dando un mejor resultado

en esta disposición) o en paralelo, conectando la salida de un dren con la entrada a otro, con el uso de

tuberías.

CAS con dimensiones

57

En la práctica, la construcción de estos canales y su disposición, así como de toda la mejoradora

depende en primer lugar del terreno disponible para la construcción y el número y tamaño de las

infraestructuras dependerán de este aspecto, se intentarán redimensionar y adaptar a la situación

requerida.

Parámetro Valor Observaciones

Relación L/A 8 – 10 : 1 (Mínimo 7 : 1)

Longitud (m) 7 – 10 No escalable

Pendiente % Si relac. L/A < 10: 1,5< Pdte < 1

%

Si relac. L/A = 10: Pdte = 1 %

Preferiblemente superior en el primer DPAF

instalado

Profundidad lámina de

agua (m)

0,5

(forzada por diques-vertedero)

Mayor profundidad provocará mayor

rendimiento en eliminación de patógenos

Relleno Piedra de naturaleza granítica

procedente de voladura,

machacada. Granulometría 5:1,

200-50 mm. Lavada para

evitar aporte de áridos

Disposición ordenada, evitando acoples y

proporcionando el mayor volumen de huecos

posible. Diagonal de piedras grandes en la

base (s/C.3). Porosidad media 62%. KH =

0,30

Cámara de aire > 40 % s/volumen de sección

mojada

Carga hidráulica

(m3/m2d)

0,2 – 0,3 m3/m2 h (*)

0,06 – 0,1 m3/m2 h (fto normal)

(*) Máxima admisible

Tiempo de retención

hidráulico

1,5 h /tramo (*)

> 1 h /tramo (**)

(*) t =0. TRH total ≥ 7h

(**) t = 365 d. TRH total ≥ 5h

Velocidad media (m/s) 0,002 Decantación de sólidos a Qmed = 4,95 m3/d

Velocidad máxima

admisible (m/s)

0,007 Tramo limitante Vmáx = 0,005 m/s

Caudal máximo (m3/d) 19,6 m3/d (*)

15,25 m3/d (**)

(*) t = 0. Limitado por segundo tramo.

(**) t = 365 d. Limitado por segundo tramo.

Hab.Equiv. Máximo 161 (*)

105 (**)

(*) t = 0. Limitado por segundo tramo 115

H.eq

(**) t = 365 d.Limitado por segundo tramo 90

H.eq

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

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Tabla de valores de construcción del CAS

Carga orgánica < 20 g DBO5/m2d Para Rdto > 50 %.

Comportamiento previsto según gráfico

Carga de sólidos < 10 g SS/m2d Para Rdto > 50 %.

Comportamiento previsto según gráfico

Diámetro TAE 486 mm Volumen cámara aire 62,9 %

Diámetro tubería agua equivalente 300 mm

Volumen DAE 16,27 %

59

5.7 Canal de plantas

Tras la salida del agua desde el dren 3 del canal de piedras, nos encontramos en la última fase de la

mejoradora, de gran importancia, esta fase consta de un canal de poca profundidad en el cual se

plantarán especies acuáticas.

Este canal tiene como función absorber contaminantes que no hayan sido absorbidos o degradados en

el recorrido de la mejoradora. Se consigue con este canal un bloqueo de la luz solar que inhibe el

crecimiento masivo de algas (primer paso para la eutrofización), la oxigenación del agua por

fotosíntesis y lo más importante, la absorción por parte de las plantas del Nitrógeno y Fosforo del agua,

que usan para su propio crecimiento y reproducción.

Es necesario que se vigile un posible crecimiento excesivo de una u otra especie sobre las demás, lo

que provocaría una descompensación en el crecimiento, la muerte de materia vegetal y su consiguiente

descomposición, aumentando la cantidad de materias orgánicas y nutrientes de vuelta al agua,

inutilizando el trabajo realizado por los microorganismos y plantas.

De este modo se prevé la necesidad de cerrar los ciclos que hayan podido quedar abiertos originando

estas descompensaciones en un sistema que pretende imitar a un sistema natural no alterado en el cual

no existen estas descompensaciones.

5.7.1 Construcción

Se realiza el cavado de una zanja trapezoidal (similar a la del canal de piedras) que constará de una

profundidad de 30cm, la anchura será la necesaria para que las plantas no se estorben unas a otras en

su crecimiento (dependerá de las especies seleccionadas) aunque se recomienda una anchura de 1.25

metros y una separación entre plantas de 60cm y la longitud se obtendrá según el caudal alimentado.

Por lo general, se recomienda el uso de entre 3 y 4 especies, dependiendo de los “excesos” que se

provoquen y que haya que subsanar (como puede ser solucionar un exceso de mosquitos con plantas

aromáticas o un exceso de larvas añadiendo peces insectívoros).

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

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60

Las raíces de las plantas se asegurarán con piedras, especialmente en el momento inicial de su

plantación para evitar que la corriente de agua o fenómenos meteorológicos como viento o lluvia

puedan arrastrarlas. En el caso de especies como las eneas, las piedras deben situarse de tal forma que

sus tallos se mantengan rectos y no se doblen causando su muerte.

Una vez que estas especies vegetales principales se asienten, se podrán colocar plantas de fondo o

flotantes para completar el sistema y estabilizarlo.

5.7.2 Especies adecuadas para el caso que tratamos

Es muy importante evitar introducir tanto en el canal de plantas como en el área alrededor de la

mejoradora especies vegetales alóctonas al lugar de construcción de este sistema, aunque dichas

especies alóctonas funcionen o se asienten más rápidamente que las autóctonas.

Este motivo no es otro que el de evitar la introducción de especies potencialmente invasoras en el área

de implantación de la mejoradora y causar un gran problema ambiental que actualmente se viene dando

en la gran mayoría de regiones del mundo, desplazando y finalmente eliminando a especies autóctonas,

ocupando sus nichos ecológicos y rompiendo cadenas y relaciones simbióticas de estas especies

desplazadas con otras especies, originando también la desaparición de las segundas.

Por este motivo y para el caso que nos concierne, he elegido unas especies que podrían funcionar para

nuestro canal de plantas:

Vista transversal, elaboración propia

61

Acroceras zizanioides: Se trata de una gramínea (herbácea) presente en Centroamérica y

algunas zonas asiáticas.

Poaceae - Acroceras zizanioides (Kunth) Dandy

Brachiaria mutica: esta es una herbácea de crecimiento muy rápido e invasiva. Debido a estas

características podría ser útil debido a su rápido crecimiento y por lo tanto absorción de

nutrientes, sin embargo podría causar problemas por competición con otras especies en el canal

y fuera si llega a expandirse por su carácter invasivo.

La mejor opción sería sustituirla por otra especie más estable.

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

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62

Andropogon virginicus: Se trata de otra gramínea nativa de Honduras aunque introducida en

otros muchos países. Podría utilizarse aunque evitando que se expanda a otros lugares, por

precaución.

Cyperus canus, especie de tule usado en artesanías por los artesanos de Santa Bárbara, de forma

parecida al junco para fabricación de cestas o canastos y otras artesanías muy variadas (FAO).

Aromáticas como Albahaca, Mejorana, Orégano o Tomillo, usadas y exportadas en Honduras

de forma común a Estados Unidos y otros países americanos. Estas plantas podrán ser

recolectadas y usadas de forma moderada por la población, siempre manteniendo la cantidad

necesaria para su función como repelente de insectos que pongan sus huevos en las aguas de

la mejoradora.

Cyperus Canus,

Fotos de José Vázquez (México) http://unibio.unam.mx

Andropogon virginicus

Publication by USFWS BayScapes Conservation

Landscaping Program

63

Estas especies se han escogido según sus utilidades por ciertas culturas en Honduras, en artesanía o

medicina, según las webs de la FAO e IUCN.

Están catalogadas por la IUCN como “preocupación menor”, de esta forma no favorecemos la

extinción de especies vulnerables o amenazadas.

Sin embargo, la mejor opción es observar las zonas no alteradas de un rio o humedal del mismo país

y seleccionar las especies que se encuentran en ellas para implantarlas en nuestro sistema, imitando la

naturaleza.

Esta opción será viable y se puede completar en la visita que se realizara a finales de junio por algunos

compañeros, o preguntando directamente a hondureños las plantas que piensan que serán más factibles

en las circunstancias que tratamos, según su experiencia.

Diseño del Canal de plantas

A continuación ilustro un ejemplo de cómo quedaría la plantación con las tres especies anteriormente

mencionadas, eliminando el uso de Brachiaria mutica, que como se mencionó, es muy invasiva.

La longitud del canal y por lo tanto la cantidad de especies vegetales totales a plantar depende del

caudal que se reciba y del tiempo de retención del agua necesario para que las plantas puedan absorber

los nutrientes (Nitrógeno y Fosforo) y el sistema ser efectivo.

Las plantas aromáticas (una o varias especies), se plantarán en las orillas del canal sin que sus raíces

lleguen a estar inundadas por el agua del mismo, pero lo suficientemente cerca como para que se

cumpla su utilidad, la de impedir la afluencia masiva de insectos.

Esquema de colocación de las plantas en el canal, elaboración propia

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

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64

5.8 Tratamientos de bioacumulación

En éste caso, las plantas también son usadas para eliminar los contaminantes de las aguas, aunque las

plantas usadas pueden no ser autóctonas, ya que buscamos plantas con unas características muy

peculiares que solo presentan contadas especies.

Al no disponer de una lista de contaminantes presentes en las aguas del río Choluteca, se ha supuesto

que la contaminación más común de este agua sean los metales pesados, uno de los contaminantes más

comunes que podemos encontrar en las aguas de ríos y mares.

Además de alóctonas, pueden ser especies no acuáticas, y en éste caso, que trataremos un poco más

abajo, caben varias alternativas: usar el agua para regar estas plantas y/o abonar con los lodos extraidos

del mantenimiento de la depuradora eliminando así los metales de ellos.

Para comenzar, debemos aclarar que no todas las plantas hyperacumuladoras absorben todos los

metales, y que existen dos formas de utiliazar estas especies:

Existen especies que no incluyen los metales en sus tejidos ni los acumulan, sino que

simplemente son más propensas a captar en sus raíces ciertas sustancias (metales pesados entre

ellas) y no son absorbidos. En muchos de estos casos, las especies mueren intoxicadas. Este es

el caso que menos nos interesa.

Por otro lado, están las especies que incluyen en sus tejidos estos metales pesados y los usan

para su crecimiento, para obtención de nutrientes o para endurecer sus paredes celulares. En

esta ocación, las plantas no mueren y siguen creciendo y reproduciéndose. Esta es la opción

que nos interesaría utilizar, ya que no habría que replantar las especies ní supondría un gasto

extra.

Para nuestro, caso he seleccionado dos especies que absorben mercurio y plomo, dos de los metales

que suelen estar presentes en las aguas contaminadas y de alta peligrosidad, en el caso del mercurio,

por su toxicidad y bioacumulabilidad.

65

o La panta acumuladora de mercurio, sería Eichhornia crassipes (jacinto de agua). Se trata de

una especie acuática nativa del Amazonas y muy invasora, debido a su facilidad para crecer en

cualquier masa de agua. Esto es una ventaja, puesto que asegura su crecimiento y adaptación

en nuestra mejoradora y a la vez un problema ya que, si no se cuida su crecimento, podría

expandirse por el río Choluteca y convertirse en un inconveniente.

La mayor ventaja de esta planta es que también es acumuladora de plomo, por lo que usando

una sola especie, se podría conseguir eliminar la contaminación de más de un elemento del

agua.

Eichhornia crassipes

Foto de Wouter Hagens

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

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66

Para evitar la posibilidad de que llegue a ser una especie invasora, existen más opciones, como

la Pistia stratiotes (lechuga de agua), cuya distribución original es incierta pero se piensa que

puede ser tropical, aunque puede llegar a ser una mala hierba y su crecimiento excesivo impide

que el oxígeno se difunda en el agua, creando un canal anóxico y matando a los peces.

Como podemos ver estas plantas aunque útiles, tienen sus desventajas que pueden hacerlas

ambientalmente peligrosas. Lo ideal sería hacer un uso de ellas muy controlado.

Pistia stratiotes

Foto descargada de: aliban.mpiz-

koeln.mpg.de/mavica/index.html

67

o Como planta acumuladora de plomo podría elegirse Bacopa monnieri, cuya amplia extension

geográfica hace que crezca fácilmente en casi cualquier terreno. Es una planta acuática

emergente que podemos encontrar en pantanos, especialmente en la India.

Bacopa monnieri

ecoosfera.com

Aunque estas son las plantas seleccionadas por parecer las más adecuadas en nuestro caso, las

diferentes condiciones ambientales, sociales o de cualquier otro tipo, podrían suponer un cambio en

cualquiera de estas especies por otras, o simplemente por ninguna.

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

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5.9 Acondicionamiento del area de alrededor

La creación de un espacio alrededor de la mejoradora que permita acceder a ella para el mantenimiento

de forma fácil y con cobertura arbórea para proporcionar sombra y proteger de la lluvia.

Además, los árboles plantados cumplirían la función de retener las aguas negras en caso de desborde

por lluvias (no debemos olvidar que Honduras tiene un clima tropical en el cual solo se distinguen dos

estaciones: una estación húmeda, marcada por la época de lluvias muy abundantes y una estación seca)

o por problemas de colapso en algún punto de la línea de la mejoradora.

Las especies que se han elegido, al igual que en el canal de plantas, serán autóctonas, de crecimiento

rápido y con otras utilidades aparte de la función principal de absorber nutrientes, en la medida de lo

posible.

Las especies que podrían servir, son:

Magnolia cochranei, endemismo de Honduras, existe una población en el distrito de

Comayagüela, en la ciudad de desarrollo del proyecto. Es una especie en peligro de extinción,

podría plantarse únicamente en el caso de que su plantación en la mejoradora no repercuta a

los individuos ya existentes de la ciudad (si no hay que dañar al árbol para obtener esquejes,

por ejemplo).

Taxus globosa (tejo mexicano): su madera es usada para postes de cercas. Además tiene un

uso medicinal contra el cáncer, aunque sus poblaciones son demasiado pequeñas para poder

hacer uso real de esta propiedad medicinal.

Taxus globosa

MexYew.jpg

69

Ostrya virginiana: La población de este árbol se extiende por una gran parte del continente

americano. Los nativos lo usaban para tratar dolores musculares y de muelas, actualmente se

usa en paisajismo, como decoración en calles y jardines. Está catalogado como “mala hierba”

que crece en bosques con fines comerciales y compite con las especies más rentables

económicamente.

Ostrya virginiana

By Paul Wray. Copyright © 2017 CC BY-NC 3.0.

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

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70

Quercus acutifolia: Su dura madera permite ser usada como leña o carbón vegetal a escala

local, además de para pequeñas construcciones. Su corteza se usa para tratar las quemaduras.

Quercus acutifolia

Paco Garin, Née 1801 (FAGACEAE)

71

Para la plantación de estos árboles, todos de tamaño grande excepto el tejo, que es arbusto, no se

requerirán muchos individuos: se plantará una especie más pequeña (como el tejo) en primera línea,

más próximo a los canales, seguido de cualquiera de las otras especies a una distancia de un metro.

En cuanto al espacio requerido, será suficiente con disponer de tres metros a cada lado de la mejoradora

y durante toda la distancia que recorra.

Tecnologías propuestas por el grupo TAR y universidad de Sevilla

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72

Memoria de Cálculos

Para el dimensionado de los componentes.

73

6 DIMENSIONADO

Usando los datos expuestos en los apartados anteriores se realizará el dimensionado de los diferentes

componentes de la mejoradora.

La siguiente tabla relaciona la cantidad de personas y dotación de agua, para la construcción de la

mejoradora, nos referiremos a la tabla en función de la cantidad de agua en m3/día para cada grupo de

personas, desde 5 personas (una familia aproximadamente) hasta 30 individuos (entre 6 y 7 familias)

como máximo.

Además del número de personas, se han realizado divisiones según la dotación de agua que el conjunto

de personas dispondía en cada caso: poca dotación (100L/día por persona), dotación “normal” de

200L/día y otra abundante, de 250L/día.

m3/día

Personas

Poca dotación Dotación normal Dotación abundante

5 0,5 m3/día

500l/d

1 m3/día

1000l/d

1,5m3/día

1500l/d

10 1 m3/día

1000l/d

2 m3/día

2000l/d

3 m3/día

3000l/d

15 1,5 m3/día

1500l/d

3 m3/día

3000l/d

4,5 m3/día

4500l/d

20 2 m3/día

2000l/d

4 m3/día

4000l/d

6 m3/día

6000l/d

30 3 m3/día

3000l/d

6 m3/día

6000l/d

7,5 m3/día

7500l/d

Dotaciones por grupo de persona y día, elaboración propia

Sin embargo, para el dimensionado de los elementos que se muestran a continuación, se determinará

un caudal de 200L/día y un vertido de 60g/hab·dia a las aguas que llegan a nuestra mejoradora,

300mg/lde DBO disueltos.

Según los datos del “ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD DE SANEAMIENTO Y DRENAJE DE

LA CIUDAD DE TEGUCIGALPA, HONDURAS”, actualmente se vierten 55g/hab·día de DBO, sin

embargo, hemos preferido sobreestimar ligeramente la carga de DBO a 60g/hab·día por si a nuestro

caudal van a parar otros desechos orgánicos.

6.1 Dimensionado del pretratamiento

74

74

Se supone una entrada de 200mg/l·hab de solidos en suspensión suponiendo este dato una media del

rango habitual de contaminantes en aguas urbanas en centro américa (MONOGRÁFICOS AGUA EN

CENTROAMÉRICA).

6.1 DIMENSIONADO DEL PRETRATAMIENTO

A. Dimensionado de las rejas de desbaste:

Se calcularán las rejas para el paso de la horca en un canal de 50cm de largo.

Medidas:

- 35cm total

- 4 dientes, 3cm cada uno

- Espacio entre ellos de 7,7 cm entre cada diente.

Con estas limitaciones podemos permitirnos colocar barras de 2,5cm de diámetro y luz de barra de

5cm:

50𝑐𝑚

(2,5𝑐𝑚 + 5𝑐𝑚)= 6,6 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠, 𝟕 𝒃𝒂𝒓𝒓𝒂𝒔

Restando la última barra por el uso de la propia pared del canal, quedarían 6:

(6 · 2,5cm) + (5cm · 7 luces de barras) = 50cm longitud total

Al contrario que con otras situaciones, en este caso no quedaría espacio para errores.

B. Dimensionado del canal de desarenado

Lo diseñamos teniendo en cuenta las recomendaciones de diseño:

Relación Longitud/anchura 3-5

Relación Anchura/profundidad 1-5

Profundidad (m) 2-5

Tiempo de retención (min.) 10-15

75

Recordamos que recibimos un caudal diario de 1m3. Si establecemos una profundidad (h) de

0,5m:

0,5m (h)/”x” = 1 ; x=0,5m de anchura

0,5/”x”=3 ; x=1,5m de largo

Quedarían en total: 0,5m Ancho x 0,5m Profundidad x 1,5m Largo.

Volumen total: 0,5m x 0,5m x 1,5m = 0,375m3

Si recibimos 1m3/d, significa que el agua estará retenida por 0,375 dias en el canal de

desarenado, o 0,373d · 24h = 9horas, tiempo mucho mayor al tiempo de retención

recomendado, transformando este canal en una especie de decantador.

6.2 Dimensionado de la FAAV

76

76

6.2 DIMENSIONADO DE LA FAAV

Recibimos un caudal de 200l/día·hab, para 5 personas, con una DBO de 60g/hab·dia, 0,3g/l de DBO.

Caudal total recibido:

200l/d·hab · 5hab = 1000l/d

1000l/d · 1m3/1000l = 1m3/d

Diseñaremos una fosa de dos cámaras:

𝑇𝑅𝐻 =𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 (𝑓𝑜𝑠𝑎)

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙

Siendo TR=0,5 días, 12 horas:

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑓𝑜𝑠𝑎 (𝑚3)

1𝑚3/𝑑= 0,5𝑑

Volumen fosa = 0,5m3

Trasladando este dato a la tabla de número de habitantes y dotación:

Personas Poca dotación

(100l/d·hab)

Dotación

media

(200l/d·hab)

Dotación

abundante

(300l/d·hab)

5 0.25m3 0.5 m3 0.75 m3

10 0.5 m3 1 m3 1.5 m3

15 0.75 m3 1.5 m3 2.25 m3

20 1 m3 2 m3 3 m3

30 1.5 m3 3 m3 3.75 m3

77

Nos centramos únicamente en el dimensionado para un caudal de 1m3/d, mejoradora para 5 hab:

- Profundidad mínima para un correcto funcionamiento: 1,5m

- Mínimo 0,2m para gases y control de desbordamientos (añadidos a la profundidad)

Total profundidad 1,7m

- Mejor a menor anchura

- Se usará el resultado de 0,5m3 para establecer la anchura, puesto que será la menor dimensión.

Teniendo en cuenta estos requisitos, suponiendo una longitud de 1m, obtenemos un volumen de:

1m longiud · 1,7m profundidad · 0,5m ancho = 0,85m3

Cifra un poco superior a los 0,5m3 mínimos calculados.

El volumen útil real restando al largo la longitud de los labiques (estimadas de 0,05m cada una) y

0,2m para gases a la profundidad:

(1m-(0,05m·2)) · (1,7m-0,2m) · 0,5m = 0,675m3

Volumen que sigue siendo ligeramente mayor al teórico calculado.

Longitud de cada cámara, siendo la primera “X” y la segunda “2X”:

1m(largo total) / 3X = 0,33m para la primera cámara

0,33m · 2 = 0,66m para la segunda cámara

6.2 Dimensionado de la FAAV

78

78

Estos resultados podrían redondearse en la construcción.

Ya obtenidas las medidas para la construcción, se calcula el DBO eliminado y los fangos sedimentados

en la fosa (sin tener en cuenta los que habrán quedado en el canal de desarenado y desengrasado).

Utilizaremos los rendimientos siguientes obtenidos en investigaciones:

Eliminación DBO5 : Rendimiento = 47,5 %

Eliminación MES: Rendimiento = 57 %

Recordando que recibíamos 60g de DBO por habitante:

60g/hab · 5hab = 300g/d · 1d/1000l = 0,3g/l

300g/d · 0,475 = 142,5g/d DBO eliminados

300g/dia – 142,5g/d que se eliminan = 157,5g/d que pasan al siguiente SNAV

Los fangos que se sedimentan, recibiendo 200mg/l·hab:

0,2g/l·hab · (200l/d·hab · 5hab) = 200g/d de MES

De los cuales un 75% es m.o.

200g/d MES · 0,57 = 114g/d MES retenidos

200g/d MES – 114g/d MES = 86g/d MES que pasan al siguiente SNAV

79

Estos datos de salida de la FAAV serán los que usemos para el cálculo de los escalones, SNAV

siguiente en la línea de la mejoradora.

6.3 Dimensionado del SEA

80

80

6.3 DIMENSIONADO DEL SEA

Datos de partida para las escaleras:

- 1m3/d, 1000l/d, 200l/d·hab.

- 157,5g/d de DBO.

- 86g/d de Materia en Suspensión o Sólidos en Suspensión.

- Muy poca concentración de O2 al proceder de un ambiente anóxico.

Cálculo del O2 disuelto por escalón:

Como se mencionó en la memoria descriptiva de las escaleras de oxigenación, no disponemos de un

método teórico concreto para este cálculo, por lo cual lo calcularemos a través de la Energía Potencial:

Ep = m(kg) · h(m) · g

Kg/d de agua obtenida por la densidad ρ=1000kg/m3, “h” la altura de un escalón, este caso de 0,5m al

que restamos 10cm de relleno de sustrato y “g” la cte gravitatoria:

Ep = 1000kg · 0,4m · 9,8 = 3920J/s

Se busca compararlo con un compresor medio, por lo que convertimos los J/s a Kwh, sabiendo que

1J/s = 1w:

3920𝐽/𝑠

3600𝑠= 1,08𝑤 ó 𝟎, 𝟎𝟎𝟏𝟎𝟖𝑲𝒘𝒉

81

Comparándo estos resultados con los de un aireador superficial de baja velocidad que consigue una

transferencia de 1,20 a 2,40 kg O2/kW (usamos la media: 1,8 kg O2/kW):

1,8 kgO2/kW · 0,00108𝐾𝑤 = 0,0019KgO2 o 1,9g O2

Por cada escalón, tenemos 3 escalones:

1,9g O2 · 3 = 5,8g O2 al día

Suponiendo que la m.o. tiene una composición semejante a la glucosa, con este resultado podría

eliminarse la cantidad de:

(Datos: pm O2 34g/mol, pm glucosa 180g/mol, pm CO2 44/mol, pm H2O 18g/mol)

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

180g 6·34g 6·44g 6·18g

Se consiguen 0,17moles O2 en total, necesitando 6 moles para degradar 1 mol de glucosa, según la

ecuación anterior.

0,17𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 O2

6𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑂2

𝑚𝑜𝑙𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎

= 0,028𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎 ·180𝑔

𝑚𝑜𝑙= 𝟓, 𝟏𝟏𝟕𝒈 𝒈𝒍𝒖𝒄𝒐𝒔𝒂 𝒆𝒍𝒊𝒎𝒊𝒏𝒂𝒅𝒐𝒔

Pasarían al siguiente SNAV:

157,5g/d DBO – 5,117g/d DBO = 152,38g/d

En cuanto a los MES o SS:

Eliminación MES: Rendimiento = 70,1 %

Como se mencionó anteriormente, esto depende de las condiciones de cada escalera, aunque

suponemos que se degradará más m.o. en el sustrato de estas escaleras.

Para el cálculo de los MES retenidos, sí que usaremos el rendimiento de laboratorio por no disponer

de otros métodos de cálculo:

86g/d MES · 0,701 = 60,28g/ MES se retienen

86g – 60,28g = 25,7g pasarían al siguiente SNAV

6.4 Dimensionado del CAS

82

82

6.4 DIMENSIONADO DEL CAS

Al no poder variar libremente las dimensiones de cada canal, se calculará el número de éstos necesarios

para conseguir buenos rendimientos de eliminación de materia orgánica y sólidos en suspensión.

Al no tener un objetivo claro por legislación hondureña, usaré como referencia el límite europeo de

materia orgánica para aguas resduales: 25mg/L, el cual se puede llegar a cumplir aplicando el número

de CAS adecuado.

Utilizando los rendimientos obtenidos en laboratorio:

Eliminación DBO5 : Rendimiento = 50 %

Eliminación MES: Rendimiento = 50 %

Datos de partida: los recibidos desde el SE:

25,7g/d de MES o SS

152,38g/d de DBO

Convertidos a mg/l, recordando que recibimos un caudal de 1000l/d:

152,38𝑔/𝑑

1𝑑/1000𝑙=

0,152𝑔

𝑙𝑜

152𝑚𝑔

𝑙𝐷𝐵𝑂

Reduciendo un 50% de DBO en cada canal:

152mg/l · 0,5 = 76,19mg/l se eliminan y la misma cantidad recibe el siguiente canal

76,19mg/l · 0,5 = 38,09mg/l se eliminan y la misma cantidad recibe el siguiente canal

38,09mg/l ·0,5 = 19,04mg/l se eliminan y la misma cantidad se vierte finalmente al cauce.

Con este tercer canal sería suficiente para el cumplimiento de la normativa europea en ámbito de

DBO.

Si el terreno lo permitiese, sería interesante la construcción de un cuarto canal que puede usarse para

prevenir imprevistos como atascos o incrementos del caudal y DBO.

En cuanto a la sedimentación de SS:

27,5g/d SS · 0,5 = 13,75g/d SS ·0,5 = 6,87g/d SS · 0,5 = 3,43g/d SS

Ó 3,43mg/l de SS se vierten al cauce.

Para terminar, decir que la legislación de la UE es mucho más estricta en materia ambiental que otros

países, y que por lo tanto, los requerimientos de vertidos en Honduras no serán los mismos. Sin

83

embargo, si se dispone del espacio y medios suficientes para conseguir la mejor depuración posible de

ls aguas negras, deberían aplicarse todos los medios necesarios para conseguirlo.

6.5 CO2 EMITIDO Y FANGOS PRECIPITADOS

o Cálculo del CO2 emitido:

Se ha calculado teniendo en cuenta la cantidad de materia orgánica en la entrada y salida de la

línea de la mejoradora y los rendimientos de cada elemento que la componen.

Así, suponiendo que entran en el caudal 300g/día de DBO, obtenemos:

- 300 · 0,475 = 𝟏𝟒𝟐, 𝟓𝒈 de DBO se degradarían en la FAAV, pasando a las escaleras

152,5g DBO

- 𝟓, 𝟏𝟏𝟕𝒈 𝒈𝒍𝒖𝒄𝒐𝒔𝒂 se degradan en las escaleras por el O2 disuelto. Se recibe en el CAS:

152,5g – 5,117g = 152,38g DBO

- 152,38𝑔 · 0,5 = 𝟕𝟔, 𝟏𝟗𝒈 de DBO eliminados en el 1ºCAS

- 76,19𝑔 · 0,5 = 𝟑𝟖, 𝟎𝟗𝒈 de DBO eliminados en el 2º CAS

- 38,09𝑔 · 0,5 = 𝟏𝟗, 𝟎𝟒𝒈 de DBO eliminados en el 3º CAS

Sumando todas las masas de DBO degradadas, excepto la de FAAV donde se elimina la

m.o. de forma anaerobia, se obtiene un total de:

Dato: pm glucosa 180g, pm CO2 44g

5,117g + 76,19g + 38,09g + 19,04g = 138,44g DBO/180g/mol = 0,77 moles DBO

Suponiendo que esa DBO tiene una fórmula similar a la de la glucosa:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

0,77 → 6·0,77 = 4,6 moles CO2

4,6 moles CO2 · 44g/mol = 203,05g CO2

Y para la fosa anaerobia:

En la que se consiguen eliminar 142,5g DBO/180g/mol= 0,79moles DBO.

C6H12O6 → 3CO2 + 3CH4

0,79 → 3·0,79+3·0,79 = 2,37moles CO2 y

2,37moles CH4

En gramos:

2,37moles CO2 · 44g/mol = 104,28g CO2

2,37moles CH4 · 16,04g/mol CH4 = 38,014g CH4 este elemento contribuye 21 veces más

al efecto invernadero que el CO2, por lo tanto podemos sumarlo como CO2 equivalente:

6.5 CO2 emitido y fangos precipitados

84

84

38,01g CH4 · 21 CO2/CH4 = 798,21g CO2 equ

Sumatorio de todos los gramos de CO2 generados:

203,05g + 104,28g + 798,21g = 1105,54g CO2 equivalentes

o En cuanto a los fangos, se recibe una entrada de 200g/d de solidos en suspensión, suponiendo

este dato una media del rango habitual de contaminantes en aguas urbanas en centroamérica:

Usando los rendimientos de sedimentación de cada SNAV:

- 200𝑔 · 0,57 = 114𝑔 SS

- (200 − 114𝑔) · 0,701 = 61,06𝑔 𝑆𝑆

- (86 − 61,01𝑔) · 0,5 = 12,5𝑔 𝑆𝑆

- 12,5𝑔 · 0,5 = 6,25𝑔 𝑆𝑆

- 6,25g · 0,5 = 3,12g SS

Obteniendo en total al día:

114𝑔 + 61,06 + 12,5 + 6,25𝑔 + 3,12g = 190,63g/d SS precipitados

200𝑔 − 190,63𝑔 = 9,37𝑔 𝑛𝑜 𝑠𝑒 𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑛

Sin embargo, debemos recordar que en este caso muchos de estos SS se quedarán retenidos en

el canal de desarenado, cuya función es específicamente la de retener sustancias sedimentables

para evitar que éstas saturen los siguientes SNAVs, aunque no se haya calculado por no tener

datos de eficiencia concretos para el caso que tratamos.

Estos fangos contienen alrededor de un 75% de m.o. que continuará degradándose en los

SNAVs y si están desinfectados, podrían recogerse y usarse como fertilizantes.

Parámetro Cantidad

CO2 emitido equivalente 1105,54g/d

Fangos precipitados 190,63g/día

Gramos/dia de DBO a CO2 280,8g/día-1,56moles

N y P retenidos -

Datos de eliminación finales, elaboración propia

85

Estos datos se han obtenido de forma teórica y por lo tanto, no esperamos obtenerlos con un 100% de

precisión tras la construcción y puesta en marcha de la mejoradora, aunque se obtendrán buenos

resultados, siempre que tratemos caudales pequeños y el espacio para la construcción sea el adecuado.

Por otra parte, estos resultados son sólo pensados para la materia orgánica y sólidos sedimentables,

para el correcto cumplimiento de la legislación, se debería alcanzar también ciertos niveles de

patógenos, compuestos nitrogenados y fosfatos entre otros, que no han podido ser medidos.

En el caso de compuestos de nitrógeno y fósforo, los datos concretos para el desarrollo de canales de

plantas se están desarrollando por Elena Caballero, en su TFM, para calcular el tiempo que sería

necesario para que estas plantas hicieran un correcto trabajo.

Y finalmente, aunque en otros ámbitos (otros países, culturas) las limitaciones más importantes puedan

ser otras, en este caso debemos adaptar el sistema al terreno, puesto que no disponemos de facilidades

suficientes como para adaptar el terreno al sistema de depuración, así como la disponibilidad segura

de mano de obra para realizar las construcciones y los materiales a los que se puede acceder: el tiempo

de construcción y calidad de los materiales puede variar de forma muy importante, pudiendo llegar a

afectar al rendimiento de la mejoradora.

Debido a los sobredimensionados semi-obligatorios por el pequeño tamaño de la mejoradora, no se

necesitan coeficientes de seguridad en esta ocasión, aunque sí se necesitarán para las más grandes.

6.5 CO2 emitido y fangos precipitados

86

86

Croquis de la mejoradora según las medidas, (escala aproximada 1/5000, 1cm=5m en la realidad):

87

6.5 CO2 emitido y fangos precipitados

88

88

89

7 AUTOCONSTRUCCIÓN

En muchos de los casos la construcción de la mejoradora no será realizada por trabajadores que

dispongan de los conocimientos necesarios para ello (albañiles, arquitectos) sino que serán miembros

de la población que se ve directamente favorecida por la construcción de la misma.

Es decir, aquellas personas que mejorarían su bienestar gracias a su construcción, cuyas aguas negras

serían tratadas en esta mejoradora o un grupo de voluntarios que presten su tiempo y trabajo en la

construcción.

Autoconstrucción

90

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7.1 Materiales y alternativas.

Cada elemento de la mejoradora necesita unos materiales que pueden ser concretos o no, aunque

también dependerá del tamaño calculado de cada SNAV y del espacio real disponible, el factor

determinante de los materiales a usar para la construcción de la mejoradora, es la disponibilidad

(existencia, accesibilidad, precio).

Sin embargo, a continución se muestra una lista de los posibles materiales para cada elemento y sus

posibles alternativas:

o Lo más adecuado para el revestimiento de los canales sería hormigón/cemento o una tela

impermeable de construcción pensada para ello, aunque si resulta imposible realizar una

inversión para recubrir de cemento todo el canal ni se dispone de tela impermeable, podría

usarse arcilla (si la hubiera, por encontrarnos cerca a un río), material natural y muy

impermeable.

o Para la construcción de las rejas de desbaste, que se habrán diseñado según la herramienta que

se utilizará para su mantenimiento, podremos usar barras de acero en desuso (vertederos) así

como barras especialmente diseñadas para ello si nos lo pudiéramos permitir.

Incluso cabe la posibilidad de hacerlas de varas de pvc (como las barras usadas en las escobas

y fregonas) si no pudiéramos acceder a otro material.

o Para el canal de desarenado y desengrasado, lo más importane es crear un ambiente

impermeable. Para los tabiques de choque del agua se pueden usar maderas impermeabilizadas

o cemento. En este caso, tendríamos que llevar especial cuidado si se decide usar telas

impermeables, puesto que al recoger los sedimentos del fondo del canal este podría dañarse.

o La fosa anaerobia sería de los mismos elementos, ya sea excavada e impermeabilizada o

consruida en superficie. En este caso, los tabiques de separación de las cámaras de la fosa se

pueden construir en ladrillo. El resto de canales también pueden hacerse en ladrillo si es posible

y hay existencias suficientes. Cabría la posibilidad de hacerlos incluso con neumáticos rellenos

de tierra y cemento como se muestra en la imagen en el apartado de la descripción de la fosa.

Es conveniente crear una tapadera para la fosa con una chimenea acoplada a ella por cada

cámara.

o En cuanto a los escalones de aireación, puede construirse el esqueleto en cemento o madera

impermeabilizada y colocar un sustrato más bien grueso (grava o piedras tampoco demasiado

grandes) en cada escalón.

Es posible utilizar un sustrato diferente en cada escalón, de granulometría más fina al descender

los escalones.

o Para el CAS, necesitaremos un relleno completo de arena, grava y piedras que deberá

ordenarse adecuadamente con indica el esquema siguiente:

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Las chimeneas serán tuberías de pvc con perforaciones adecuadas para dejar circular el aire de

forma correcta.

Aunque estas sean las opciones pensadas, una vez en el lugar de trabajo se comprobará la

disponibilidad de materiales y sus precios, y los que más se adecuen a las necesidades requeridas.

Colocación de los diferentes tamaños de piedra

Autoconstrucción

92

92

7.2 Tiempo estimado de construcción.

Este factor depende en gran medida de las personas involucradas y del tiempo que puedan dedicarle a

su participación en este proyecto.

Por lo tanto, no podemos obtener un tiempo concreto para la construcción, aunque al ser un sistema

sencillo de construir, con uno o dos meses de construcción será suficiente para tener finalizado este

proyecto.

93

8 MANTENIMIENTO DE LA MEJORADORA

Como viene siendo necesario en cualquier depuradora, es necesario realizar un mantenimiento que, en

el caso actual, consiste en la retirada de los sedimentos depositados en el fondo del canal, de la FAAV,

escaleras y canales de piedras, así como la poda de las especies vegetales y la limpieza de las rejas de

desbaste.

Este mantenimiento podrá realizarse periódicamente en fechas determinadas (más recomendable en el

caso de mejoradoras de mayor tamaño) o cuando se considere de necesidad debido al volumen de

sedimentos que se puedan encontrar por evaluación visual.

El mantenimiento de las rejas será sencillo, día a día para mejoradoras de tamaños mayores o tras

varios días para las más modestas, con el uso de una horca: la persona indicada, se situará en el puente

de las rejas de desbaste y rastrillará desde el fondo del canal hacia la superficie, arrastrando hacia él

los objetos retenidos por las rejas.

Para el canal de desarenado y desenrasado, el procedimiento será similar, se usarán recogedores para

extraer los sedimentos que hayan quedado retenidos especialmente en la zona de las fosas del canal, si

las hubiera. Para las grasas, las cuales son flotantes, se podrán extraer con palas desde los bordes del

canal y la pasarela diseñada para su retención.

La recogida de estos materiales puede llevarla a cabo una persona designada para ello o bien un plan

rotativo entre las personas que la usen.

En cuanto al mantenimiento de la FAAV, se realizará de forma periódica, dependiendo del tamaño de

la misma y de la cantidad de lodos que transporten las aguas negras a tratar, por una persona designada

para este trabajo o por un sistema rotativo de responsabilidad, se extraerán los fangos no digeridos por

los organismos y decantados.

En la FAAV construida en Carrión de los Céspedes, no se han requerido labores de mantenimiento

después de ocho años de funcionamiento. Sin embargo, para comprobar la posibilidad de que hayan

fangos acumulados usaremos una barra de madera o cualquier material útil en este caso, lo

suficientemente larga como para alcanzar el fondo de la fosa y de esta forma comprobar el nivel

alcanzado por los fangos y materia sedimentada introduciendo dicha barra por la parte superior de la

fosa (retirando la tapa) y comprobando la altura que han alcanzado los sedimentos observando la marca

negra que han dejado en él.

Cuando se alzance la altura mínima para poder retirarlos, se hará introduciendo un cubo en el fondo

en la fosa, recogiéndolos y extrayéndolos a la superficie.

Si estos fangos no contaran con una cantidad de patógenos muy elevada, se pueden usar como

fertilizante para cultivos urbanos o rurales cercanos.

Para el mantenimiento de las escaleras, conviene revisar el sustrato cada cierto tiempo para comprobar

que no esté saturado de fangos o que estén creciendo plantas que puedan crear atascos con sus raíces.

En cuanto al dren de piedras (CAS), el mantenimiento es más sencillo puesto que obtenemos menor

cantidad de fangos. En este caso, accederemos a los fangos a través de la chimenea de aireación trasera

del CAS, introduciendo una pala o recogedor para llegar hasta ellos.

En cuanto al canal de plantas: las plantas que tengan un crecimiento excesivamente rápido y las que

sufran daños o enfermen se podarán y se retirarán periódicamente para evitar su acumulación en el

canal y su descomposición. Aquellas que tengan usos aparte de captar nutrientes sobrantes del caudal

Mantenimiento de la mejoradora

94

94

de agua, se donarán a asociaciones artesanas o similares a ello y a los propios cuidadores de la

mejoradora, si están interesados.

Sería conveniente que la comunidad que se encargue del mantenimiento de la mejoradora se ocupara

de prevenir y vigilar la recolecta masiva de las plantas con otros usos y de las plantas aromáticas.

Finalmente, el mantenimiento de la zona que rodea la mejoradora es muy sencillo o casi nulo, bastará

con una poda cuando el crecimiento sea excesivo y limpieza de las flores y frutos desprendidos del

árbol.

Si existiera una emergencia por atasco en el dren de piedas, se recomienda proceder de la siguiente

forma:

i. Se redigirá el agua de ese dren al dren más cercano que funcione de forma correcta y se

continuará trabajando con estos drenes, aprovechando el sobredimensionado pensado para

evitar estos problemas.

ii. Se prodece al secado del canal durante un periodo de entre dos y tres semanas, comprobando

el correcto funcionamiento de la chimenea de aireación sin que exista flujo de agua.

iii. De esta forma provocaremos el secado de los fangos, que se desprenderán de las piedras del

dren y llegado este momento, incomporaremos al canal agua con la mayor presión posible

desde la poceta de aireación para la posterior recogida de los fangos desde la chimenea de

respiración.

iv. Esta agua se evacuará por el canal de resbaladero al final del dren, bloqueando su entrada a los

siguientes tramos para que no se van afectados.

v. Este caudal puede usarse para riego de las plantas de alrededor de la línea de la depuradora o

de cultivos adyacentes, los fangos secos estarían desinfectados y no supondrían un riesgo si se

usaran como abono.

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8.1 Programa de mantenimiento

Para la creación del programa de mantenimiento, se valora como la mejor opción la creación de un

calendario en el cual se establezca un sistema rotatorio entre los beneficiados de la construcción de la

mejoradora.

Cada semana/mes o periodo de tiempo acordado, y dependiendo de los requerimientos de

mantenimento de cada elemento, se revisarán las instalaciones y se procederá a la extracción de fangos

y otros sólidos si fuera necesario.

Sería muy conveniente llevar un inventario escrito del estado de la instalación al menos una vez a la

semana, para determinar y evitar posibles fallos.

Mantenimiento de la mejoradora

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96

8.2 Educación de la población

Aunque pueda parecer algo dispensable, la educación de la población es de vital importancia a la hora

de conservar y mantener instalaciones en cualquier localidad.

Como se ha podido observar en muchas ocasiones, con ejemplos incluso de nuestra propia ciudad, con

una apropiada concienciación ciudadana sobre nuevas instalaciones, construcciones y facilidades que

se pretendan instalar en cualquier comunidad, barrio o ciudad, suelen ser conservadas por los

habitantes de la zona de una forma mucho más cuidada que si no se contasen con esos programas de

concienciación y educación ambiental y ciudadana.

Muchas veces los ayuntamientos realizan obras en lugares sin dar a conocer los proyectos, o

haciéndolo sólo para los interesados en obtener más información a través de plataformas web o paginas

oficiales.

Esto resulta en una desvinculación ciudadana de los mismos con la “mejora” realizada, originando que

el trato hacia los nuevos elementos instalados no sea el más adecuado por parte de la población.

Lo ideal sería realizar campañas de mesas redondas y exposiciones explicativas en lugares como

colegios, institutos o asociaciones vecinales para poder acceder al mayor público posible y dar la

posibilidad de opinar y participar en proyectos a los ciudadanos, originando de esta forma un interés

colectivo y una interiorización de los nuevos elementos como “trabajo propio”, que ayudarán al

mantenimiento y a evitar un rápido deterioro de estos por un mal uso ciudadano.

Esta opción es especialmente conveniente en poblaciones como la de Tegucigalpa.

La concienciación y educación en el caso que nos concierne es especialmente importante, ya que los

encargados de realizar el mantenimiento y construcción de la mejoradora serán los propios ciudadanos,

se necesita de su colaboración para un correcto funcionamiento.

La creación de un programa de educación ambiental y concienciación cabría para otro TFM de una

rama social o antropolóica y no será por tanto desarrollado en este trabajo, más allá de lo ya

mencionado.

97

9 OTROS USOS POSIBLES: REUTILIZACIÓN DEL

AGUA.

Aunque de construcción sencilla y de bajo coste, en ciertos casos, la posibilidad de obtener un buen

rendimieno en la limpieza del agua resulta difícil o imposible por motivos muy dispares: económicos,

imposibilidad de construcción de depuradoras (convencionales o no) por falta de espacio u otras

imposibilidades del área de trabajo.

En estos casos también podemos plantear una solución, la reutilización de esa agua.

Para poder llevar a cabo esta opción, es necesario revisar la legislación del país en el que se trabaje,

puesto que en muchos, como es el nuestro, no se permite el uso de aguas negras parcialmente

depuradas con otros fines. Sin embargo, en el caso que tratamos, no encontramos esta traba.

Por lo tanto, preferiblemente minímamente tratada o desinfectada, podemos utilizar esta agua

procedente de la pequeña mejoradora que se logre establecer para el riego de cultivos rurales cercanos

o urbanos, en el caso de que se pretenda construir en la ciudad.

Para realizar esta actividad sin riesgo de contaminar suelos u otros sistemas, es conveniente tratar

mínimamente el agua que se vaya a utilizar, para eliminar excesos de materia orgánica y posibles

patógenos.

Para llevar a cabo esta eliminación, lo más factible es utilizar una FAAV: tratar el agua en este sistema

para volverla a utilizar, con una importante reducción de solidos en suspensión, materia orgánica y

patógenos, pero conservando altas concentraciones de N y P y aún algo de materia orgánica,

Laguna del Reactor Baccou

Otros usos posibles: reutilización del agua.

98

98

generaríamos un recurso con el que regar y a la vez fertilizar los cultivos, ventaja muy interesante que

puede ser estudiada.

Por otra parte, si el agua a tratar contase con un importante exceso de patógenos, existe la posibilidad

de usar otra de las tecnologías desarrolladas por el grupo TAR como el Reactor Baccou:

Un sistema de eliminación natural de patógenos presentes en aguas negras. Se lleva a cabo situando el

agua con un tratamiento primario/secundario (por ejemplo recién salido de la FAAV o de un CAS) en

una laguna poco profunda expuesta al sol y cubierta con un material que permita el paso de la luz solar

pero no la salida del oxígeno. Se produce a consecuencia de la proliferación de algas y plantas, una

sobresaturación de O2 disuelto que da lugar a generación de elementos desinfectantes como agua

oxigenada.

La acción del agua oxienada en una concentración adecuada genera la muerte de los microorganismos

y patógenos del agua, disminuyendo su presencia.

Este proceso puede tardar varios días en llevarse a cabo y no puede ser utilizado para masas de agua

demasiado grandes.

99

10 COMPARACIONES

Aunque la finalidad de una EDAR y una mejoradora es la misma, no cabe duda que ni sus

requerimientos de mantenimiento, ni su método de diseño y redimensionado, ni su construcción son

similares. Las EDAR son infraestructuras normalmente de gran tamaño con unas líneas de tratamiento

fijas (si bien pueden variar dependiendo de la prescindibilidad o necesidad de ciertos componentes),

en las que se puede distinguir entre pre-tratamiento, el tratamiento primario, secundario y terciario (si

fuera necesario) en la mayoría de los casos.

El pre-tratamiento, en nuestra mejoradora, estaría compuesto por unas rejas de desbaste sencillas y un

canal de desarenado y desengrasado. En una EDAR convencional el pretratamiento es mucho más

complejo aunque también presenta estos elementos, son mucho más específicos y su construcción

depende de las condiciones de fabricación, ya sean manuales o automáticas.

El tratamiento primario en una EDAR estaría compuesto por una primera decantación del agua tras

completar la fase de pretratamiento, en decantadores usualmente circulares. Este paso no sería

necesario en nuestra mejoradora, sin embargo en el caso que tratamos el mismo canal de desarenado

podría servir de decantador debido al alto tiempo de retención del agua (en este caso por el pequeño

caudal a tratar).

El tratamiento secundario o biológico, correspondería con la degradación microbiológica de la materia

orgánica. En ambos casos, con este tratamiento se eliminan contaminantes orgánicos disueltos

mediante microorganismos aerobios, anaerobios o una combinación entre ambos.

Finalmente el tratamiento terciario se aplica en EDARs en casos muy concretos, en los cuales las aguas

negras además de materia orgánica y sustancias sedimentables contienen metales u otros compuestos

que pueden generar olores y/o turbidez en el agua, así como patógenos. En nuestro caso, para la

eliminación de este tipo de contaminantes se optará por tratamientos de biorremediación.

Como podemos suponer tras estas comparaciones, la mejoradora sería un sistema mucho más sencillo

y de fácil construcción aunque también menos completo que las EDAR, y podrían no obtener un

rendimiento de depuración tan bueno como con una EDAR, aunque éste no es un sistema accesible

para todas las comunidades, como sí lo es una mejoradora.

Se podría decir, que el único parecido entre una mejoradora y una EDAR es su función: la eliminación

de contaminantes del agua, y los nombres que se dan a algunos componentes (que sin embargo no

coinciden ni en materiales, ni en forma, aunque sí en función).

Comparaciones

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10.1 Kwh consumidos

Una de las mayores ventajas que presenta la mejoradora es el ahorro energético que conseguiremos al

no utilizar electricidad, y que es especialmente favorable para aquellas poblaciones que no tienen

acceso a electricidad o que no disponen de energía suficiente para afrontar el gasto que supondría una

depuradora convencional por la incapacidad de producir más Kw desde las centrales, como es el caso

de Tegucigalpa.

Para determinar el ahorro teórico que se produciría, debemos tener en cuenta que una depuradora

convencional pequeña que trata unos 5000m3/dia consume 0,6 Kwh/m3 de media, es decir, 3000Kwh

en total. En nuestro caso, se trataría un caudal de alrededor de 3.555 m3/dia en la depuradora más

pequeña y 5.828 m3/día para la de mayor tamaño, siendo por lo tanto este dato más o menos

equiparable.

Si bien es cierto que el caudal que trataría la depuradora es mucho mayor que el que pensamos tratar

en nuestra mejoradora, aunque se tratara toda el agua de Tegucigalpa en una sola depuradora que

requiriera de 3000Kwh, seguiría siendo un consumo inalcanzable por la limitación de su producción

energética. Este es, de hecho, uno de los principales problemas actuales en la ciudad para afrontar el

tratamiento de aguas residuales urbanas.

En nuestra mejoradora, no se cosumen Kw desde corriente eléctrica, usaremos la energía que genere

el agua por el choque con las piedras y tabiques con la velocidad que lleve y efecto de la gravedad (en

las escaleras de aireación.

Una ventaja extra a parte de la obvia del ahorro económico y de materias primas que supone el no

utilizar electricidad, es que no dependemos de la disponibilidad de la misma y un ahorro de CO2

emitido por la central eléctrica necesaria para el funcionamiento de la EDAR, excluyendo el caso de

que esta electricidad se genere por energías renovables.

Es posible utilizar una “aspiradora” para eliminar exceso de fangos especialmente en los componentes

con sustrato rocoso, aunque no es obligatorio, puesto que se puede realizar este mantenimiento de otras

formas y aún así este consumo sería muy pequeño en comparación con el consumido con una EDAR

para su funcionamiento.

No se ha evaluado el caso de que una EDAR se autoabastezca mediante cogeneración, el uso del CH4

captado e invertido como energía.

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10.2 Kg de Materia orgánica eliminada por m3

Según lo calculado en el dimensionado de la mejoradora, con los rendimientos de cada SNAV y la

cantidad de DBO recibida al día por habitante, se producirían un total de 1105,54g/dia de CO2

equivalente, teniendo en cuenta que al día recibimos un caudal de 1m3 (calculado para 5 habitantes en

total), obtendríamos una cantidad de 1,105kg/m3.

En comparación, una EDAR generalmente genera una cantidad de CO2 mucho mayor, especialmente

por la mayor cantidad de DBO que necesita tratar por la descomposición biológica, proceso que

también se realiza en nuestra mejoradora.

Aunque sólo se degradara de forma aerobia y no se emitiera CH4 por anaerobiosis, habría que sumar

el CO2 emitido desde las instalaciones de generación de electricidad que una EDAR convencional

necesita para su funcionamiento.

Al igual que en la mejoradora, sería posible que la EDAR capte el CH4 emitido por descomposición

anaerobia y lo invierta como energía, creando un ahorro de CO2 equivalente y contaminación para el

efecto invernadero muy importante, a parte de un ahorro energético interesante.

Sin embargo, esta opción se dejará para más adelante en nuestro caso, puesto que creemos que es

demasiado complicada la aplicación de dos mejoras tan novedosas de forma simultánea. Empezaremos

instalando la mejoradora y una vez asentada y controlada por la población, podría establecerse esta

segunda mejora, si les resulta conveniente.

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11 CONCLUSIONES

El medioambiente es un elemento del que depende el ser humano, puesto que a día de hoy no hemos

conseguido ser independientes de la naturaleza, que nos proporciona las materias primas necesarias

para nuestro estilo de vida actual.

Sin embargo, estas extracciones y los residuos generados degradan de forma importante el conjunto

de los ecosistemas en los que vivimos, mucho más si esos residuos que generamos (orgánicos o no)

no son tratados.

Debido a los más de 7,4 millones de personas que habitan el planeta, al mismo le resulta imposible

autodepurar todos nuestros “desechos naturales” como por ejemplo sí hace con los desechos de

animales que viven en la naturaleza. Para no seguir degradando el medioambiente y más importante

aún, para conservar nuestra propia salud, es necesario depurar las aguas negras, parte de esos desechos.

Aunque debido a las desigualdades sociales y muchos otros motivos, no siempre es posible la

construcción de una EDAR.

Por esta razón, desarrollamos métodos de depuración de aguas autoconstruíbles y más bien sencillos

y adaptables a todas las poblaciones humanas con falta de recursos bien económicos, bien materiales,

para construir una EDAR.

Una mejoradora, es un sistema sencillo y adaptable para las poblaciones interesadas en actuar e intentar

eliminar excesos de contaminantes en sus aguas para evitar la generación de problemas de salud, por

la necesidad de cumplir la legislación o por una simple preocupación ambiental.

Damos una opción para cuando no es posible una actuación a tiempo desde los organismos encargados

(concretamente para el caso de poblaciones/países desfavorecidas) por imposibilidad de cualquier tipo

o por ser “problemas” relegados a un segundo plano, por necesidad de solucionar otros de mayor

urgencia, dar al ciudadano el poder para actuar “ahora”, y no esperar a que se den las facilidades para

poder hacerlo, cuando posiblemente ya se haya pasado el punto de no retorno ambiental.

También por este motivo, una mejoradora es un proyecto que necesita de un fuerte apoyo social, que

sea aceptado y posiblemente construido por la población que vea realmente su utilidad y lo valore. Por

supuesto es posible construirla en sociedades más desarrollas, teniendo siempre en cuenta que es un

sistema para poblaciones reducidas.

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REFERENCIAS

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http://www.fao.org/docrep/007/ae159s/AE159S09.htm

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http://www.catalogueoflife.org

http://aula.aguapedia.org:

o Ensayo_Tecnologias_Adecuadas

o Definicion_Dispositivos_a_Pilotar

o Construccion_CAS_piloto

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o Prototipo_Hidraulico_CAS

o Dispositivos_Unifamiliares_de_Saneamiento.pdf

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o Manual Didactico Generico Sistema CAS

Proyecto Básico gestión del agua de consumo y del saneamiento y depuración en viviendas unifamiliares

aisladas y aglomeraciones urbanas de baja densidad, poblaciones de casas de una sola altura a lo largo de una

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INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO EN INGENIERÍA DEL AGUA POSIBLE.

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TEGUCIGALPA, HONDURAS, Informe con la elaboración de diseños de alternativas y versión final de nota

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Ronzano y J. L. Dapena SISTEMAS DE AIREACIÓN, CIDTA, Universidad de Salamanca.

PROCESO PARA EL TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES, Carlos

Méndez Gutierrez, Jesús M. Pérez Olmo, 2007.

Análisis energético de los procesos de una EDAR, FACSA

MONOGRÁFICOS AGUA EN CENTROAMÉRICA [3] MANUAL DE DEPURACIÓN DE AGUAS

RESIDUALES URBANAS, Alianza por el Agua.

Proyecto de instalaciones para el tratamiento biológico del agua residual, Metcalf & Eddy

Anexos

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ANEXOS

1- Manual dida ctico