ANEXO Nº 16 DISEÑO DE PISCINAS DE DECANTACIÓN PARA LA ...

ANEXO Nº 16
Declaración de Impacto Ambiental
DISEÑO DE PISCINAS DE DECANTACIÓN
PARA LA REUTILIZACIÓN DE AGUA DE
PROCESO EN PLANTA ARIDOS
PROYECTO DE EXTRACCIÓN DE ÁRIDOS
DESDE POZO LASTRERO ARIMIX LTDA.

INFORME FINAL
Declaración de Impacto Ambiental
“REUTILIZACIÓN DE AGUA DE PROCESO”
PLANTA ARIDOS ARIMIX LTDA.
CONSULTOR:
LORENA FOURNIEL M.
INGENIERO AMBIENTAL
Villarrica, 16 de diciembre de 2009

INDICE
Declaración de Impacto Ambiental
1. INTRODUCCIÓN 3
2. OBJETIVOS 3
2.1. OBJETIVO GENERAL 3
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 3
3. DIAGRAMA GENERAL DEL PROCESO 4
4. ANTECEDENTES TÉCNICOS 5
4.1 SEDIMENTACIÓN 5
4.1.1 Tipos de Sedimentación 5
4.1.2 Sedimentación discreta 6
4.1.3 Tanques de sedimentación rectangular 8
5. METODOLOGÍA 10
5.1. ACTIVIDADES DE TERRENO 10
5.2. ENSAYOS DE LABORATORIO 10
6. RESULTADOS PRELIMINARES 11
6.1. ACTIVIDADES EN TERRENO 11
6.2. RESULTADOS DE ENSAYOS 12
6.3. DISEÑO DE TANQUE DE SEDIMENTACIÓN 12
6.3.1. Estimación de la cantidad de fino saturado en agua generado 16
6.4. DISEÑO DEL SEDIMENTADOR 17
6.4.1. Volumen del sedimentador 20
6.5. DIMENSIONAMIENTO DE ESTANQUE DE ACUMULACIÓN 21
6.6. POZO DE BOMBEO 21
6.7. DIÁMETRO DE TUBERÍAS 22
7. OPERACIÓN 24
7.1. OPERACIÓN DE LA UNIDAD DE SEDIMENTACIÓN 24
7.2. PRODUCCIÓN DE FINO 24
ANEXO 1. RESULTADOS DE ENSAYOS 26
A.1. RESULTADOS DE ENSAYO DE GRANULOMETRÍA 27
A.2. INFORME DE MEDICIONES DE CAUDAL 28

1. INTRODUCCIÓN
Declaración de Impacto Ambiental
El presente trabajo, pretende dar solución a la problemática de la generación
de aguas residuales en el proceso productivo de la empresa de Áridos Arimix
Ltda. Para ello, se ha planteado la reutilización del 100% del agua de proceso
generada durante el proceso productivo, mediante la utilización de una unidad
de sedimentación la cual permite obtener un agua apta para la función
requerida. Para el logro de esto, se han planteado los siguientes objetivos.
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo General
Reutilizar las aguas residuales generadas durante el proceso productivo.
2.2. Objetivos Específicos
Definir la unidad de recuperación de finos.
Identificar parámetros de diseño.
Dimensionar el sistema de tratamiento necesario para la reutilización del
agua

3. Diagrama general del proceso
Declaración de Impacto Ambiental
Como se muestra en la Figura 1, la materia prima del proceso es el material
integral, el cual es transformado a través de las distintas operaciones unitarias,
con la finalidad de obtener 6 productos finales.
Durante el proceso productivo, se utiliza agua como insumo para el lavado del
material, con esto se logra la separación de los materiales por tamaño. El agua,
posteriormente es eliminada con una carga de sólidos en suspensión, la cual
debe ser tratada para volver a utilizarla. Es precisamente esta última etapa, la
que se evalúa. Básicamente, se plantea que mediante el diseño de una piscina
de decantación, se permitirá la recirculación del agua, evitándose así la pérdida
de esta por infiltración.
Figura 1. Diagrama de bloques del proceso productivo
La Figura 1 presenta el diagrama de bloques propuesto para el estudio,
considerando la unidad de recuperación de finos (Piscina de decantación) y la
reutilización del sobrenadante como agua de proceso.

4. ANTECEDENTES TÉCNICOS
Declaración de Impacto Ambiental
Durante la etapa de recuperación de finos, se plantea el diseño de una piscina
de decantación que permita la retención de las partículas de interés y la
clarificación del agua, para su reutilización en el proceso. El diseño de esta
unidad depende de distintos factores, entre los que se destacan para este
proyecto:
Características del agua (sólidos suspendidos, sólidos sedimentables,
caudal)
Calidad del sobrenadante requerido.
Costos y disponibilidad de terreno
Como se ha mencionado anteriormente, se ha definido a priori la
sedimentación como la operación unitaria requerida para alcanzar los objetivos
planteados. La configuración y dimensión de esta unidad, quedaran definidas
mediante la caracterización del agua, los costos y disponibilidad del terreno.
4.1. Sedimentación
La sedimentación es una operación unitaria que se utiliza en los tratamientos
de aguas residuales para separar sólido sen suspensión de la misma. Siendo
ampliamente empleada para la eliminación de arenas en tratamientos primarios
de aguas residuales urbanas e industriales.
La separación de los sólidos por sedimentación ocurre por la acción de la
gravedad de las partículas suspendidas, cuyo peso específico es mayor que el
del agua. En el proyecto de unidades de sedimentación, es muy importante
prestar atención a la obtención de un efluente clarificado como a la cantidad de
material sedimentado concentrado generado.
4.1.1 Tipos de Sedimentación
Según Metfcal y Eddy (1995), existen cuatro tipos de sedimentación, las cuales
varían en función de la concentración y la tendencia a la interacción de las
partículas, estas son: Sedimentación discreta, floculenta, retardada y por
compresión, coincidiendo sólo las tres primeras con los tipos de sedimentación
mencionadas por otros autores (Ramalho, 1991).
De acuerdo a las características del proceso productivo, se identifica la
sedimentación discreta, como el proceso que gobierna las partículas presentes
en el agua de proceso.
4.1.2 Sedimentación discreta
El fundamento para la sedimentación de partículas discretas, puede analizarse
mediante las leyes de Newton y Stokes, que se basa en la suposición de que
las partículas son esféricas con diámetros homogéneos. La ley de Newton
proporciona la velocidad final de una partícula como resultado de igualar el

Declaración de Impacto Ambiental
peso efectivo de la partícula a la resistencia por rozamiento o fuerza de
arrastre. La fuerza que provoca la sedimentación, es la diferencia entre su peso
y el empuje hidrostático y viene dado por la siguiente ecuación:
Donde:
p pgV
FS S
Ecuación (1)
ρs = densidad de la partícula
ρ = densidad del agua
g = aceleración de gravedad
V = volumen de la partícula
La fuerza de resistencia que trata de impedir la sedimentación es:
FD
C
Donde:
CD = coeficiente de arrastre
A = Área proyectada de la partícula
ρ = densidad del agua
v = velocidad de la partícula
D
2
Apv
2
Ecuación (2)
Para el caso de partículas esféricas, igualando la fuerza de resistencia (FD) al peso
efectivo de la partícula (Fs), con las ecuaciones (1) y (2) se obtiene la ley de
Newton:
Donde:
V
1
d 2
p p
4 S
3CD
p
Vs = velocidad de sedimentación
d = diámetro de la partícula
S Ecuación (3)

Declaración de Impacto Ambiental
Para partículas esféricas, el coeficiente de arrastre adopta diversos valores en
función del régimen de movimiento alrededor de la partícula (laminar o turbulento).
La curva correspondiente a partículas esféricas puede aproximarse a la siguiente
ecuación:
Donde:
NR = número de Reynolds
24 3
C D 0,
34
Ecuación (4)
N N
R
R
Los diseños de sedimentadores, se proyectan en función de obtener tiempos de
residencia y volúmenes que permitan un flujo laminar del fluido. Para estos casos,
el número de Reynolds, es inferior a 3, por lo cual, predomina el primer término de
la ecuación (4), obteniéndose la ley de Stokes:
V
S
g
p p
18
d
2
S
Ecuación (5)
Comúnmente los problemas de sedimentación en los tratamientos de aguas, se
presentan en la zona de Stokes.
4.1.3 Tanques de sedimentación rectangular
El modelo de tanque de sedimentación rectangular, consiste en cuatro zonas:
1. Zona de entrada, en la cual el flujo puede considerarse laminar
2. Zona de sedimentación, posición donde la partícula cae, hasta llegar al
fondo.
3. Zona de salida, lugar donde el agua sale clarificada.
4. Zona de lodo, zona para retirara los lodos.
La Figura 3, esquematiza las zonas de un tanque de sedimentación
rectangular.

Declaración de Impacto Ambiental
Figura 3. Modelo de un tanque de sedimentación con deposición discreta de
las partículas.
La trayectoria de las partículas que entra en la zona de sedimentación en el punto
“x”, está indicada por la línea xy. Esta trayectoria es el resultado de los dos
vectores de velocidad; velocidad de paso VF y velocidad de sedimentación VS. La
velocidad de paso esta dada por la ecuación (6). Los parámetros asociados a la
geometría se presentan en la Figura 4.
V F
Q Q
A`
WH
Donde:
VF = velocidad de paso
A’ = Área transversal del sedimentador
Q = Caudal de agua a tratar
Figura 4. Geometría de la zona de sedimentación
Ecuación (6)

Declaración de Impacto Ambiental
En la sedimentación discreta la velocidad es una constante para cualquier
trayectoria específica, o sea, Vs y VF, no varían. Por lo tanto, considerando que las
componentes de velocidad de la partícula, generarán triángulos seminales en
cualquier parte de la zona de sedimentación, presentada en la Figura (3) y
relacionando las ecuaciones que se generan de la geometría presentada en la
Figura (4) podemos obtener la ecuación (7). De esta ecuación se puede concluir
que la sedimentación es función del área horizontal, más que de la profundidad.
Por lo tanto, es conveniente utilizar tanques de sedimentación de gran área
superficial y pequeña profundidad.
V S
Q
LW
Q
A
Ecuación (7)
Es importante tener presente que si bien la profundidad del tanque, no afecta la
sedimentación, esta variable si afecta la velocidad de paso, la cual influye
directamente en el arrastre de las partículas. El arrastre ocurre cuando la
velocidad de paso, es suficiente para suspender las partículas previamente
depositadas.
V VF
Q
A´
Ecuación (8)

5. METODOLOGÍA
5.1. Actividades de terreno
Declaración de Impacto Ambiental
Como la Empresa tiene actividades de proceso en un terreno aledaño, en el
cual ocupa agua para separar los materiales y cuenta además con piscinas de
decantación, permitió evaluar insitu las características generales de las
instalaciones. Además, permitieron realizar la toma de muestra y ensayos en
terreno.
Durante las actividades en terreno se realizaron ensayos de sedimentación en
bidones de 3.000 mL, permitiendo esta actividad observar el nivel del mando
de partículas finas en distintos intervalos de tiempo.
5.2. Ensayos de laboratorio
Para identificar los parámetros de diseños, se realizaron ensayos de análisis en
el Laboratorios de RILES de la Universidad de La Frontera, los análisis
solicitados fueron los siguientes:
Sólidos suspendidos totales, mediante el método de la NCh 2313
Sólidos Sedimentables , mediante el método de la NCh 2313
Se realizaron además, los análisis granulométricos de los materiales tratados:
Granulometría, mediante el método de ensayo LNV 105: 2003 – 8.102.1
Vol. 8º. Manual de Carreteras – Método para la determinación de la
granulometría.
Densidad de partículas sólidas, mediante el método de la NCh 1532 Of.
80 – Determinación de la Densidad de Partículas Sólidas.

6. RESULTADOS PRELIMINARES
6.1. Actividades en terreno
Declaración de Impacto Ambiental
El día 16 de diciembre del año 2009, se realizó visita a terreno a la planta de
Áridos Arimix Ltda, con la finalidad de realizar pruebas insitu y efectuar la toma de
muestra. Se realizaron 8 pruebas de sedimentación en Bidones de 3 Lts, durante
una hora.
La Figura 5, muestra el resultado de 1 hora de sedimentación.
(a) (b)
Figura 5. (a) nivel inicial de partículas finas; (b) nivel de partículas finas alcanzado
luego de 1 hora de sedimentación.
Al analizar los resultados obtenidos, se observa una primera etapa de clarificación
a velocidad constante, para posteriormente continuar con una etapa de
sedimentación retardada y compresión de la capa partículas finas.
6.2. Resultados de ensayos
Los resultados fueron realizados por el Laboratorio de Aguas Residuales de la
Universidad de La Frontera y por el Laboratorio granulométrico Lematco.
La Tabla 1 resume los resultados de los distintos ensayos realizados:

Declaración de Impacto Ambiental
Tabla 1. Caracterización de las partículas sólidas
Parámetro Unidad Resultado
Observación
SST Mg/L 463 Obtenido del Sobrenadante
Sólidos
Sedimentables
mL/L x
1 hr
Tamaño Partícula mm > 0,08 68% de las partículas
Tamaño Partícula mm < 0,08 32% de las partículas
0.2
Densidad de Partícula 1,996
6.3 Diseño de tanque de sedimentación
Para el cálculo de las dimensiones de la unidad de sedimentación,
comenzaremos haciendo las siguientes suposiciones:
El flujo se reparte uniformemente durante la sección transversal
El agua se desplaza con velocidad uniforme a lo largo del tanque
Toda la partícula que toque el fondo antes de llegar a la salida será
removida
Los datos de los parámetros constantes serán los siguientes:
Temperatura del agua (T) = 15ºC
Densidad del agua = 1 g/cm3
Viscosidad cinemática del agua = 0,0117 cm²/s
Aceleración de gravedad = 981 cm/s2
Para el cálculo de la velocidad de sedimentación se aplica la ecuación (5),
considerando la generación de un flujo de tipo laminar.
V
S
g
p p
S
18
Considerando los datos de los parámetros constantes, y los resultados
obtenidos de los ensayos de análisis; densidad de partícula 1,996 g/cm3 y
diámetro de partícula >0,08 mm, obtenemos:
d
2

VS ═ 0,297 cm/s
Declaración de Impacto Ambiental
Suponiendo la profundidad útil de sedimentación, H, igual a 1,5 m, el tiempo (t)
que tardarán la partícula de diámetro igual a 0,08 mm en llegar al fondo será:
t
H
V
S
150
0.
297
505s
Considerando el factor de seguridad θ/t del número de Hazen igual a 3, el
período de retención hidráulico será de:
3t 3
505s
1.
515,
2s
0,
42h
Por lo tanto, el volumen del tanque será:
3
1.
515,
2s
0,
02068m
V xQ
31,
33m
s
Considerando los resultados obtenidos hasta este momento, podemos calcular
el área superficial en función del volumen y la profundidad del tanque de
sedimentación como sigue:
3
V 31,
33m
A 20,
89m
H 1,
5m
Para el cálculo de las dimensiones largo (L) y ancho (W), se recomienda una
relación L:W=3:1, con esto:
W
L
1
,
3
dondeA
LW
2
3

Remplazando L:
Por lo tanto,
A 20,
89
W 2,
64m
3 3
L 3W 3
2,
64 7,
92m
Declaración de Impacto Ambiental
A partir de estos resultados la zona de sedimentación, calculadas en el punto
anterior se presentan en la Figura 7.
Figura 7. Datos de la geometría de la zona de sedimentación
Un factor de seguridad que se recomienda en la remoción de arenas, consiste
en verificar que la velocidad horizontal de flujo (VF) sea menor que el resultado
de multiplicar la velocidad de sedimentación (Vs) por 20. Por lo tanto, la
velocidad horizontal máxima quedará definida como sigue:
V F
max
V 20V
F
20
0,
297
S
5,
94cm
/ s
Además, se debe considerar que la velocidad horizontal máxima de
sedimentación debe ser menor que la velocidad de arrastre de partículas, con
el fin de evitar la resuspensión del sedimento. La velocidad de arrastre esta
dada por la siguiente ecuación empírica:

d
0
k
g
p pd
f
8
Vr s
Declaración de Impacto Ambiental
Ecuación (9)
Donde:
Vr = velocidad de arrastre
k = constante igual a 0,04 para sedimentación por gravedad de arena
f = factor de fricción de Weisbach-D’Arcy igual a 0,03
Con estos datos obtenemos la velocidad de arrastre:
V r
8
0,
04
981
0,
03
1, 996 1
0,
008 9,
13cm
/ s
La velocidad horizontal real, de acuerdo a las dimensiones obtenidas y el
caudal de entrada, será:
V F
Q
WH
3
0,
02068m
/ s
0,
052m
/ s 0,
52cm
/ s
2,
64m
1,
5m
Valor muy inferior a la velocidad máxima horizontal y a la velocidad de arrastre,
por lo tanto, no ocurriría arrastre de las partículas.
Además, un parámetro de diseño importante de considerar es la carga
hidráulica superficial para el tanque, que esta dada por:
2
Q 0, 002068m
/ s
3 2
V 0
0,
00099m
/ m / s
2
A 20,
89m
La carga hidráulica superficial es igual a la velocidad de sedimentación de la
partícula crítica en condiciones teóricas, la cual debe corresponder a la de un
diámetro menor:
Por lo tanto,
V
0
g
3 2
V 0,
00099m
/ m / s 0,
099cm
/ s
0
18
p p
981
1, 996 1
s
0,
09918
0,
0117
0,
0046cm
0,
046mm

Declaración de Impacto Ambiental
En resumen, bajo condiciones teóricas, se removerán partículas hasta de un
diámetro de 0,046 mm, pero al considerar las condiciones reales tales como;
flujo no uniforme, corrientes de densidad, cortos circuitos, zonas muertas,
viento etc., se removerán partículas hasta un diámetro de 0,08 mm.
6.3.1 Estimación de la cantidad de fino saturado en agua generado.
Considerando un caudal promedio de agua de 10,6 L/s, de acuerdo a la
capacidad instalada de la planta, un volumen promedio de fino compactado y
saturado de agua de 0,2 m³, y una operación de 8 horas por día, la producción
de fino (Qf) se estima de la siguiente forma:
3
L 1m
3.
600s
8h
0,
2m
10, 60
s 1.
000L
1h
d m
Q f 3
Q f
61 , 06
m
3
fino saturado
d
3
fino
agua Es importante destacar, que la cantidad de fino estimada por metro cúbico de
agua, fue obtenido a partir de pruebas en probeta de 1.000 mL, por lo tanto, la
compresión de la capa de finos debido a la mayor cantidad de agua y material
en el sedimentador, no han sido consideradas. Sin embargo, consideraremos
esta estimación sobreestimando la cantidad generada de fino, para garantizar
un holgado factor de seguridad, para el proceso de retiro del material de las
unidades de sedimentación.

6.4 Diseño del sedimentador
Declaración de Impacto Ambiental
Con los resultados obtenidos, se realizó un diseño preliminar (Figura 8), el cual
considera dos módulos de similares características funcionando en paralelo. La
operación se debe realizar en modalidad de batch (por lotes), de manera
secuencial.
Figura 8. Diseño preliminar de una unidad de sedimentación
Los resultados hasta aquí alcanzados, fueron evaluados por la empresa, la
cual de acuerdo a las características de la planta, disponibilidad de personal,
de maquinaria y considerando la cantidad de producto estimado, condicionaron
el diseño a las siguientes características:
Extracción del lodo mediante cargador frontal (3 m de ancho aprox.)
Pendiente apropiada para el ingreso del cargador (inclinación de 20 – 25º).
A partir de esto, y tras previa reunión con personal técnico de la planta, se
decidió realizar la entrada del cargador por la zona de entrada o salida del
sedimentador, con lo cual, se incremento el ancho de la unidad de
sedimentación desde 2,7 m a 3,2 m, manteniéndose sin cambios las demás
dimensiones establecidas en el cálculo de la zona de sedimentación (Figura 5).
Además, se consideró un ángulo de inclinación apropiado para el ingreso del
cargador de 20º y para el fondo del sedimentador de 5,7º.
La Figura 9, representa las condiciones de diseño establecidas.

Declaración de Impacto Ambiental
Figura 9. Consideraciones realizadas para el diseño del sedimentador
A partir de estas consideraciones, se estableció el diseño final del
sedimentador, en el cual se establecen las dimensiones que se presentan en la
Figura 10. En el anexo B.1 se presenta la planimetría de las unidades de
sedimentación considerando las zonas de entrada y salida, y los distintos
cortes de diseño.
Para la entrada se consideró un aliviadero de 1 m de ancho, 0,5 m de
profundidad en su punto más bajo y 0,4 m de profundidad en la zona de
conexión con la tubería de ingreso. La zona de aliviadero esta diseñada de
forma triangular con la finalidad de disminuir la turbulencia, debido al
ensanchamiento que en el se provoca, de tal manera, de asegurar un flujo
laminar en la zona de sedimentación. En el anexo B.2, se presenta los distintos
cortes donde se puede aprecias las características de la zona de entrada.
Figura 10. Geometría del sedimentador y zonas del sedimentador
La zona de salida, esta provista de una canal de 0,56 metros de profundidad y
0,5 metros de ancho, con una pendiente de 1% hacia la cañería de desagüe.
Además, la zona de salida cuenta en cada extremo del sedimetador, con
tuberías de desagüe, que permiten eliminar hasta el 30% del volumen del
sedimetador, permitiendo de esta forma, retirar el sobrenadante y así permitir el
ingreso del cargador frontal. La Figura 12, representa un esquema, que gráfica
las unidades de sedimentación.

Figura 12. Esquema 3D, de las unidades de sedimentación
Declaración de Impacto Ambiental
Posteriormente el sobrenadante clarificado, pasará por gravedad hacia la zona
de bombeo, para ello, se utilizarán pendientes mínimas de 0,3% en las
tuberías.
6.4.1 Volumen del sedimentador
A partir de las dimensiones presentadas en la Figura 13, podemos calcular el
volumen total del tanque de sedimentación, sumando las áreas del corte
transversal y multiplicándolas posteriormente por el ancho del sedimentador
(3,2 m), por lo tanto:
VT , 2 1
Donde:
VT = Volumen total
A1 = Volumen de la zona de entrada
A2 = Volumen de la zona de sedimentación
A3 = Volumen de la zona de finos
A A
3 A
Figura 13. Corte transversal de volumen útil del sedimentador
2
3

De acuerdo a la figura el volumen total del estanque es:
V
V
V
T
T
T
3,
2
A A A
1
55,
38m
3
2
3
Declaración de Impacto Ambiental
2,
1
5,
82 6,
2
0,
6
3,
2m1,
5
6,
22
2 2
m
Considerando un caudal promedio de 10,6 L/s, tiempo de residencia hidráulico,
en cada equipo ser de aproximadamente 1 hora (0,99 h).
6.5 Dimensionamiento de estanque de acumulación
Para permitir el ingreso del cargador frontal al sedimentador, se debe eliminar
el sobrenadante de cada unidad de sedimentación, para ello, cada unidad
cuenta con una válvula de corte para el retiro del sobrenadante. Esta válvula se
encuentra ubicada 50 cm por debajo del nivel del agua, permitiendo eliminar
aproximadamente un tercio del volumen del sedimentador (18 m³), tal como se
aprecia en la Figura 14.
Debido a esto, se requiere un estanque de acumulación, para la contención del
sobrenadante a retirar. Este estanque, recibirá gravitacionalmente el agua
retirada de los sedimentadores y permitirá la retención de un volumen mínimo
de 18 m³.
Además esta unidad, estará conectada con la estación de bombeo, para
aportar el déficit de agua, durante las etapas llenado de los sedimentadores.
Figura 14. Corte vertical que esquematiza el sobrenadante a retirar
Para la unidad de acumulación de agua se han considerado las siguientes
dimensiones: 2,5 m de profundidad, 3 metros de ancho y 3 de largo. Las
pendientes de fondo serán de 1% orientadas hacia el centro del estanque y
hacia la tubería de desagüe.
En el anexo B.3, se presentan los distintos cortes del estanque de acumulación
6.6 Pozo de bombeo
Para el dimensionamiento del pozo de bombeo, se consideró un tiempo de
residencia en la cámara de 15 min. A partir de este tiempo y el caudal máximo
(20,68L/s), se estimó un volumen 18 m³. Por lo tanto, se recomiendan las
2

Declaración de Impacto Ambiental
siguientes dimensiones del pozo de bombeo: 3 m de profundidad y 2,5 m de
ancho y largo, con lo cual se asegura un volumen de 18,3 m³.
La Figura 15, representa una vista general de las unidades consideradas para
la reutilización del agua de proceso, los planos de cada unidad se presenta en
las figuras del Anexo B.
Figura 15. Vista general de la planta de recirculación de agua de proceso
6.7 Diámetro de tuberías
Para estimar el diámetro óptimo de las tuberías de conducción, se utilizó la
ecuación de Maning, que se representa por los siguientes parámetros:
K`
Q D n
8
3
S
1
2
Donde,
K’ = constante para conductos circulares
n = coeficiente de rugosidad (0,013)
D = diámetro interno
s = pendiente de la línea de carga
Ecuación (10)

Despejando la ecuación (10) obtenemos:
´ Qn
K S
3
8
Declaración de Impacto Ambiental
D Ecuación (11)
Considerando los siguientes valores despejamos la ecuación (11)
Pendiente (s) igual a 1%, debido a la gran cantidad de partículas
Altura del agua dentro de la cañería 0,7 veces el diámetro nominal
Caudal igual a 20,68 L/s
Con los valores de “s” = 1% y la altura de agua dentro de la cañería de 0,7D,
obtenemos un K’= 0,266
0.
02068
0.
013
D
0.
266
0.
01
D 0,
179m
Por lo tanto, el diámetro nominal de la tubería recomendado será de 200 mm.
6.6 Efecto del agua lluvia sobre el sedimentador
Una de las características de la zona de emplazamiento del proyecto es la gran
cantidad de aguas lluvias en época invernal. Es por esto que, la construcción de
las piscinas de decantación, contempla un techo en toda su extensión, con el
objetivo de eliminar la variable agua lluvia del proceso de decantación y con ello
evitar posibles derrames o excesos de agua que pueda llevar a una contaminación
con lodos a cauces cercanos.
3
8

7. OPERACIÓN
7.1 Operación de la unidad de sedimentación
Declaración de Impacto Ambiental
Desde la etapa de separación mecánica (Figura 1), donde la arena es retirada
de un estanque mediante la utilización de un tornillo sin fin, se genera la
corriente líquida que será conducida hasta la unidad de sedimentación. El
transporte se realizará gravitacionalmente mediante una tubería de diámetro
nominal de 200 mm y una pendiente máxima de 1%.
En la unidad de sedimentación, el material fino quedará retenido en el equipo y
el sobrenadante, pasará al canal de salida mediante rebalse. Este canal tendrá
una pendiente de 1% en dirección a la tubería de salida (Figura 12). Posterior
a la salida, se dividirá el flujo en la tubería mediante un accesorio de tipo “T”,
que permitirá mediante válvulas de corte, enviar el sobrenadante hacia el
estanque de regulación o hacia el pozo de bombeo.
Durante la operación normal, el agua será conducida hacia el pozo de bombeo
y sólo cuando se realice extracción de fino se enviará el sobrenadante hacia el
estanque de regulación. En ambos casos el transporte será gravitacional.
Posterior al proceso de extracción del fino, el sedimentador tardará
aproximadamente 1 h en llenarse, por lo tanto, durante este periodo, será
alimentado mediante el estanque de acumulación. El déficit de agua generada
durante el proceso, será suministrado mediante bombeo desde la captación del
Río Toltén donde se encuentra el derecho de aprovechamiento de aguas. La
Figura 16, esquematiza el diagrama de flujo final, considerando las unidades
asociadas a la reutilización del agua de proceso.
7.2 Producción de fino
Como se ha mencionado anteriormente, la extracción de material fino se
realizará mediante la utilización de un cargador frontal, el cual llevará el
material hacia una zona de desaguado. La zona de desaguado, estará provista
de una geomenbrana en la base y cañerías de conducción, con la finalidad de
direccionar el agua hacia el estanque de acumulación. La conducción será de
tipo gravitacional considerando pendientes mínimas de fondo y tuberías de
0,3%.

Declaración de Impacto Ambiental
Figura 16. Diagrama de flujo considerando las unidades de sedimentación,
acumulación y bombeo

ANEXO 1
Declaración de Impacto Ambiental
PLANIMETRÍA PISCINAS DE DECANTACIÓN