Unidad Basica de Saneamiento

“MEJORAMIENTO Y AMPLIACIÓN DE LOS SERVICIOS DE AGUA POTABLE Y DISPOSICIÓN SANITARIA DE EXCRETAS DE LA COMUNIDAD CAMPESINA DE JACHACACHI, CENTRO POBLADO TOTORANI, DISTRITO DE ACORA, PUNO - PUNO”

INDICE 1.0

INTRODUCCIÓN................................................................................................ 2

2.0

GENERALIDADES............................................................................................... 2

3.0

COMPONENTES DE LA UNIDAD BASICA DE SANEAMIENTO...............................2

4.0

LETRINA CON ARRASTRE HIDRAÚLICO..............................................................3

4.1

ubicación de la letrina........................................................................................

4.2

diseño de la letrina............................................................................................

4.2.1 caseta................................................................................................................ 4.2.2 aparatos sanitarios............................................................................................ 4.2.3 conducto............................................................................................................ 4.2.4 tanque elevado.................................................................................................. 5.0

DISEÑO DEL BIODIGESTOR............................................................................... 4

5.1

parámetros de diseño........................................................................................

5.2

calculo del volumen del biodigestor:..................................................................

6.0

DISEÑO DE ZANJAS DE INFILTRACIÓN...............................................................7

6.1

diseño de zanjas de infiltración..........................................................................

6.2

cálculo de la longitud de la zanja.......................................................................

7.0

NORMAS........................................................................................................... 9

INDICE DE IMÁGENES Imagen 1: Diagrama de la Unidad Básica de Saneamiento............................................ Imagen 2: Imagen de un baño digno............................................................................. Imagen 3: Vista transversal de la zanja de Infiltración...................................................

INDICE DE TABLAS Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla

1: 2: 3: 4: 5:

Información para el cálculo de Componentes del Sistema............................... Tiempo de retención según temperatura de Ambiente.................................... Cálculo del Volumen del Biodigestor-Comunidad Campesina Jachacachi......... Tasas recomendadas para la infiltración........................................................... Cálculo de la longitud de la zanja de Infiltración..............................................

Anexo 08: Memoria de Calculo (Unidad Básica de Saneamiento)

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MEMORIA DE CÁLCULO – UNIDAD BASICA DE SANEAMIENTO 1.0 INTRODUCCIÓN La carencia del sistema de saneamiento, trae como efecto la disposición de aguas residuales en el campo libre adyacente a la comunidad o en las vías públicas, contaminando así los campos adyacentes y el medio ambiente de la misma, la evacuación de excretas trae como efecto la defecación en campo libre o en las chacras cercanas generando puntos infecciosos de contaminación de las personas, niños y animales, por ello es necesario una disposición adecuada de las aguas residuales. 2.0 GENERALIDADES El presente proyecto corresponde al estudio y diseño de las letrinas, destinadas como uso para la evacuación de excretas de la Comunidad Campesina de Jachacachi. 3.0 COMPONENTES DE LA UNIDAD BASICA DE SANEAMIENTO La Unidad Básica de Saneamiento está compuesto por un baño completo el cual incluirá (inodoro, lavatorio y ducha), para el tratamiento de las aguas residuales deberá contar con un sistema de tratamiento. Las aguas que provienen de la limpieza de vajillas, ropas, aseo personal y otros son llamada aguas grises estas aguas tienen comúnmente un alto contenido de productos químicos difíciles de degradar, su tratamiento se realizará por medio de la zanja de infiltración. Las aguas que provienen de las deposiciones humanas son llamadas aguas negras, estas aguas no tienen tantos productos químicos y son apropiadas para obtener a partir de ellas abono y subproductos entre ellos agua reciclada, su tratamiento se realizará mediante un biodigestor y luego una zanja de infiltración. El efluente del biodigestor se unirá con las aguas grises en la caja de distribución y luego será dirigido a las zanjas de infiltración.

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Imagen 1: Diagrama de la Unidad Básica de Saneamiento

4.0 LETRINA CON ARRASTRE HIDRAÚLICO 4.1 UBICACIÓN DE LA LETRINA La caseta de la letrina se ubicará al exterior de la vivienda a una distancia de 4 metros. Los hoyos de la letrina con arrastre hidráulico, destinados al almacenamiento de los líquidos residuales, van a ubicarse en el exterior de la vivienda a una distancia de 1.25 m del muro exterior de la vivienda. 4.2 DISEÑO DE LA LETRINA La letrina se compone de 3 elementos:    

Caseta Aparatos Sanitarios Conducto Tanque Elevado

4.2.1 CASETA La caseta se ubicará al exterior de la vivienda, por ello debe cumplir los siguientes requisitos: El área interior que ocupa la caseta será de un 3.00 m2, tendrá 2.00 m de ancho y 1.50 m de largo. La altura de la caseta será de 2.80 y el ancho de la puerta será de 0.90. El material de construcción empleado en la fabricación de la caseta debe ser de concreto armado. Para la iluminación y ventilación de la caseta deberá contar con ventanas altas cuyas dimensiones son 0.30 ×0.60 m. Anexo 08: Memoria de Calculo (Unidad Básica de Saneamiento)

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4.2.2 APARATOS SANITARIOS Se empleará aparatos sanitarios tipo tazas, herméticamente unido a la losa del piso de la caseta para impedir el ingreso de insectos o salida de malos olores. También se emplearán aparatos sanitarios para la limpieza como un lavatorio, asimismo se emplearán aparatos sanitarios para la higiene como bañeras y duchas.

Imagen 2: Imagen de un baño digno

4.2.3 CONDUCTO El conducto de evacuación de las aguas residuales será de 4 pulgadas. La pendiente del conducto entre el aparato sanitario y la caja de registro serán de 5% Se instalará directamente sobre el conducto de evacuación, una tubería de ventilación de diámetro de 2 pulgadas adosada a la pared de la caseta, que deberá prolongarse 0.50 m por encima del techo de la caseta. 4.2.4 TANQUE ELEVADO En la parte superior de la caseta se colocará un tanque elevado de 350 litros para el almacenamiento de agua. 5.0 DISEÑO DEL BIODIGESTOR 5.1 PARÁMETROS DE DISEÑO El diseño de un Biodigestor depende directamente de varios parámetros tales como la temperatura ambiental del lugar donde se va a instalar. La temperatura es un parámetro muy importante ya que tiene relación con la actividad de las bacterias que digieren la carga orgánica presente en el agua residual, en cuanto

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menor sea la temperatura ambiental menor actividad tendrán éstas, y por tanto será necesario que la carga orgánica presente en el agua residual este más tiempo en el Biodigestor para su degradación. Por ello la temperatura marca el tiempo de retención. Tabla 1: Información para el cálculo de Componentes del Sistema

COMUNIDAD CAMPESINA JACHACACHI Población (hab) 198 Número de viviendas Existentes (viv) 74 Número de viviendas Estatales 02 Número de viviendas Sociales 03 Tasa de Crecimiento Poblacional (%) 0.9 Densidad de Vivienda (Hab/viv) 2.68 Consumo Doméstico (Lphd) 80 Número de conexiones 79 Número UBS-AH 79 Se tomara los siguientes parámetros para el cálculo del volumen del Biodigestor. A. Temperatura: En el proceso de digestión anaerobia son las bacterias metanogénicas las que producen, en la parte final del proceso metano. Existen poblaciones de bacterias metanogénicas que tienen un mayor rendimiento a una temperatura de 70ºC, hay otras poblaciones que tienen su rango óptimo de trabajo de 30 a 35ºC, estas temperaturas se pueden alcanzar en zonas tropicales de manera natural. A menores temperaturas se sigue produciendo biogás, pero de manera más lenta. A temperaturas inferiores a 5ºC se puede decir que las bacterias quedan dormidas y ya no producen biogás. Por ellos es necesario estimar un tiempo de retención según la temperatura a la que se trabaje. B. Tiempo de retención: El tiempo de retención es la duración del proceso de digestión anaerobia, es el tiempo que requieren las bacterias para digerir el lodo y producir el biogás. Este tiempo por tanto dependerá de la temperatura de la región donde se vaya a instalar el Biodigestor: así a menores temperaturas se requiere un mayor tiempo de retención que será necesario para que las bacterias que tendrán menor actividad, tengan tiempo de digerir el lodo y de producir biogás. Tabla 2: Tiempo de retención según temperatura de Ambiente

Región Característica Trópico Valle Altiplano

Temperatura Tiempo de Retención (Cº) (dias) 30 20 20 30 10 60

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Fuente: Guía de diseño de Biodigestor familiares C. Cantidad de heces: es importante saber la cantidad de heces que se puede generar al día, ya que mediante el volumen generado se calcula el volumen que es necesario para el diseño del Biodigestor, para ello se considera la cantidad de personas que viven en la vivienda, por esa razón utilizaremos la densidad de vivienda que se ha obtenido de estudios realizados en el perfil. La Organización Mundial de Salud indica que la cantidad de heces que genera el ser humano es de 200 gramos por día, el Reglamento Nacional de edificaciones considera que la contribución de excretas por habitante y por día es de 0.20kg. D. Carga de mezcla diaria: Cada día se carga el Biodigestor con una carga de heces mezclada con agua en una determinada proporción, a esto se llama mezcla de carga diaria (estiércol más agua), la guía recomienda que cada gramos de heces se mezcle con 0.0125 litros de agua. E. Solidos totales: las heces del ser humano tiene un entorno de 17% de sólidos totales. El rango puede variar de 13 a 20%, (lo indica la guía de diseño de biodigestores). Los sólidos totales representan el peso de las heces una vez que se encuentra seco y por tanto es la carga real de materia sólida que estará ingresando al Biodigestor. F. Solidos Volátiles: Los Sólidos Volátiles representan la parte de los sólidos totales del estiércol que están sujetos a pasar a fase gaseosa. Su valor corresponde aproximadamente y de forma general al 77% del sólido total introducido por día (lo indica la guía de diseño de biodigestores). 5.2 CALCULO DEL VOLUMEN DEL BIODIGESTOR: Para realizar el cálculo se está tomando los siguientes valores que han sido explicados en el punto 4.1 de parámetros de diseño. -

La densidad de vivienda; 2.14 hab/viv. (valor obtenido del estudio social del cuadro de demanda). Descarga de persona/ día: 200 gramos (valor dado por la Organización Mundial de Salud y por el Reglamento Nacional de Edificaciones). Cantidad de agua por 1 gr de heces; 0.0125 litros (recomendado por la guía de diseño de biodigestiores). Tiempo de retención; 60 días (valor recomendado por la guía de diseño de biodigestores)

El volumen del Biodigestor se calculará de la siguiente manera.

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Tabla 3: Cálculo del Volumen del Biodigestor-Comunidad Campesina Jachacachi

Del cálculo realizado el volumen de Biodigestor que necesita la Comunidad Campesina de Jachacachi, es de 453.10 litros. 6.0 DISEÑO DE ZANJAS DE INFILTRACIÓN La zanja de Infiltración es una excavación larga y angosta realizada en la tierra para acomodar las tuberías de distribución del agua residual sedimentada en un tanque séptico o Biodigestor, y para su consiguiente infiltración en el suelo permeable. 6.1 DISEÑO DE ZANJAS DE INFILTRACIÓN  La zanja de Infiltración se ubicará a una distancia de 5 metros de la vivienda, se deberá tomar en cuenta que la distancia mínima entre la zanja y cualquier árbol debe ser mayor a 3 m. (Recomendado por la OPS/CEPIS).  Se instalará una caja de distribución que va a permitir el reparto uniforme de flujo a cada tubería de distribución.  El campo de absorción tendrá dos líneas de distribución. Las líneas de distribución deben ser de igual longitud, y la separación de eje a eje será de 2.00 metros. (Recomendado por la OPS/CEPIS).  La tubería de distribución estará conformada por tubos de PVC con un diámetro de 2 pulgadas, alternadamente en la tubería se realizará en la parte baja perforaciones de13 mm de diámetro espaciados cada 15 cm.  En el fondo de la zanja de infiltración se acomodará una capa de grava limpia con un espesor que varía de ½” a 2”. Sobre ella se acomodará la tubería de distribución y se la cubrirá totalmente con la misma grava. Encima de la grava gruesa se colocará una capa de grava fina y para evitar la alteración de la capacidad filtrante de la grava, se colocará cinco centímetros de espesor de paja.  Sobre la capa de paja se colocará material propio sarandeado sin compactar hasta alcanzar el nivel natural del suelo. No se compactará el material de relleno para no afectar la cama de grava.  El ancho de la zanja de infiltración se considerará de 60 cm. (Recomendado por la OPS/CEPIS).

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 La pendiente será de 2 ‰ (2 por mil), el valor se encuentra dentro de lo que recomienda la (OPS/CEPIS).

Imagen 3: Vista transversal de la zanja de Infiltración

6.2 CÁLCULO DE LA LONGITUD DE LA ZANJA Para el cálculo de la longitud de la zanja se están tomando los siguientes valores:  Número de personas a servir en el tanque, 2.14 hab./viv. (valor obtenido del estudio social del Expediente Técnico).  Flujo de agua residual; el Reglamento Nacional de Edificaciones indica que el 80% de agua potable consumida ingresa al sistema de alcantarillado en nuestro caso como no hay sistema de alcantarillado ingresaría al sistema propuesto para el tratamiento de agua residual.  Relación de Infiltración para agua residual, los estudios realizados en la Comunidad Campesina de Jachacachi indican que el grado de permeabilidad del suelo es media y que el tipo de suelo predominante es arcilla limosa. Tabla 4: Tasas recomendadas para la infiltración

Fuente: Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria OPS/CEPIS

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Por lo tanto la tasa de infiltración a utilizar es de 20 lt/m2-día.  La profundidad de la zanja será de 0.85 metros. El largo de la zanja se calculara de la siguiente manera Tabla 5: Cálculo de la longitud de la zanja de Infiltración

De los cálculos realizados se presenta lo siguiente:    

La longitud para cada zanja será de 5 metros. El profundidad de cada zanja de infiltración será de 0.85 metros. El ancho de cada zanja de infiltración será de 0.60 metros. Las dos zanjas se encontrarán separadas 2.00 metros.

7.0 NORMAS  Reglamento Nacional de Edificaciones.  Guía de diseño y manual de instalación de Biodigestores Familiares. (Jaime Martí Herrero)  Guía de especificaciones técnicas para el diseño de zanjas y pozas de infiltración del Centro. Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente.  Guía de diseño de letrina con arrastre hidráulico y letrina de pozo anegado.

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