Diseño de una planta compacta de potabilización de agua para la población de Mata Negra

Introducción FUNDIMARCA S.A. se dedica a la
fabricación de piezas, partes, componentes y repuestos de
bronce, acero, y metales. Actualmente esta incursionando en el
mercado de la construcción y montaje de estructuras
metálicas, sin dejar atrás el de la
fabricación de piezas, partes, componentes y repuestos.
Por ser este el primer trabajo de la empresa en esta nueva rama,
no posee ningún tipo de historial, ya que esta es
totalmente distinta a lo que hacen y se requiere hacer una serie
de estudios de localización y distribución de
planta para poder instalar la planta compacta de
potabilización de agua. La realización de este
trabajo surge con la finalidad de realizar un estudio de
localización y distribución de planta de una planta
compacta de potabilización de agua y a su vez realizar un
inventario de los equipos usados en el funcionamiento de la
misma, junto con sus especificaciones técnicas.

Generalidades de la Empresa La empresa Fundiciones Marca, S.A.
(FUNDIMARCA, S.A.), inicia operaciones en el año 1.985, la
cual fue creada con el propósito de aportar una variedad
de productos y servicios, especializados en la fabricación
de partes, piezas, componentes y repuestos en bronce,
fundición gris, acero y metales livianos, así como
en la reconstrucción de partes y conjuntos de maquinaria
desgastada, actualmente se están iniciando en la
construcción y montaje de estructuras metálicas. La
empresa está instalada en la calle transversal B, parcela
N 07 16 ubicada en la Zona Industrial UD-321-Matanzas Sur, Ciudad
Guayana, donde cuenta con un galpón de 1.600 m2 en el cual
tiene equipos e instalaciones de fusión y mecanizado
especiales para la fabricación de sus productos,
así como también para el mantenimiento y
reconstrucción de partes y conjuntos de maquinaria.
Capítulos: II-I-IV-V-VI

Capítulos: II-I-IV-V-VI El problema

El problema Objetivo General Diseño de una Planta Compacta
de Potabilización de Agua para la Población de Mata
Negra- Estado Monagas. Capítulos: II-I-IV-V-VI

El problema El problema Objetivos Específicos Realizar un
estudio de localización para la instalación de la
planta compacta de potabilización de agua.  Efectuar
un estudio para una distribución de planta para la planta
compacta de potabilización de agua.  Elaborar los
planos de la distribución de la planta compacta de
potabilización de agua.  Realizar un estudio
técnico de los equipos y maquinarias a utilizar en la
planta compacta de potabilización de agua.
 Determinar costos asociados a los equipos de la planta
compacta de potabilización de agua.  
Capítulos: II-I-IV-V-VI

Capítulos: II-I-IV-V-VI Marco metodológico
POBLACIÓN Y MUESTRA La población y muestra estuvo
integrada por los habitantes del sector de Mata Negra Estado
Monagas, en este caso la población es igual a la
muestra.

Situación Actual Capítulos: II-I-IV-V-VI
Actualmente en la población de Mata Negra ubicada en el
Estado Monagas posee una problemática con el
abastecimiento de agua durante las 24 horas del día en
todo el poblado.   La población solo cuenta con 2
tanques de aproximadamente 800 litros cada uno, los cuales son
alimentados por un pozo perforado y su posterior llenado es a
través de equipos de bombeo.   La cantidad aproximada
de habitantes es de 2000 personas, para poder abastecer del
líquido vital a toda la población, se requiere
suspender durante el día y toda la noche este servicio tan
importante para el posterior llenado de los tanques.

Situación Actual Capítulos: II-I-IV-V-VI

Análisis de resultados Capítulos: II-I-IV-V-VI La
localización más factible para la
instalación de la planta de potabilización de agua,
será en la zona donde actualmente se encuentran situado
los tanques de agua que abastecen la región, debido a que
en dicha zona se encuentra un pozo perforado el cual a
través de bombas llenan los tanques y abastecen el poblado
de Mata Negra y así ahorrarse el costo del estudio del
suelo para la perforación del pozo, la perforación
del mismo para extracción del agua que será
potabilizada a través de esta planta, y los costos de
conexión de tuberías con las que surten al poblado.
 

Análisis de resultados Capítulos: II-I-IV-V-VI La
población de Mata Negra es de aproximadamente 2.000
habitantes, el tamaño de la planta de
potabilización de agua se obtiene dependiendo del consumo
diario de agua por persona, se tiene que una persona
aproximadamente utiliza 300 litros del líquido vital, por
lo cual la planta tendría que tener una capacidad mayor a
600.000 litros por día, por lo cual la planta
deberá tener una capacidad por encima a la de 25.000
litros/hora, sumándole un factor de seguridad del 44%
serian 36.000 litros por hora, por esta razón la planta
que se está diseñando tendrá una capacidad
de 864.000 litros por día, de manera que pueda surtir agua
a la población entera y pueda abastecer a todas las
viviendas dentro de los próximos 15 años sin
problema alguno.

Situación propuesta Capítulos: II-I-IV-V-VI
Análisis de resultados Capítulos: II-I-IV-V-VI Esta
planta traerá gran beneficio para la población, ya
que podrá disponer del sustancio liquido durante las 24
horas del día, y podrá generar empleo durante el
año. El terreno donde será instalada la planta
compacta de potabilización de agua será 3.150
metros cuadrados, se encuentra ubicado en la carretera nacional
número 15 del Estado Monagas. La distribución que
se propone será de tal manera de que en caso que el
índice poblacional aumente notablemente y esta planta se
quede pequeña para el numero de habitantes pueda ser
instalada al lado de la misma otra fase, de esto modo solo se
requerirán algunos equipos para así disminuir los
costos al momento de ser construida.

Capítulos: II-I-IV-V-VI Análisis de resultados En
la planta laboraran diez (10) personas distribuidas de la
siguiente manera: 1 Supervisor 2 Técnicos mecánico
1 Técnico electricista 4 Técnicos
Electromecánicos 2 Vigilantes El supervisor, los
técnicos mecánicos y el técnico electricista
trabajaran en el turno diurno y 3 técnicos
electromecánicos en el turno nocturno. El cuarto
técnico electromecánico trabajara en los
días libres correspondiente de los demás empleados
este tendrá una guardia rotativa. Un vigilante en cada
turno.

Situación propuesta Capítulos: II-I-IV-V-VI
Análisis de resultados Capítulos: II-I-IV-V-VI
Debido a que estarán trabajando cinco (5) personas en el
día, serán instalados dos baños, uno
caballero que tendrá 2 lavamanos, 2 inodoros y 2 urinarios
y una ducha, y uno de dama el cual estará equipado con dos
inodoros y dos lavamanos. Se procederá a instalar cerca de
las bombas y los tableros de control un extintor de incendio en
caso de que ocurra algún corto o algún problema
eléctrico que pueda producir un incendio en alguna de las
instalaciones de la misma. También contara con una sala de
descanso para que el trabajador pueda estar en ella en su hora
libre o comer en ella, dicha sala contara con un mesón,
microondas y un botiquín de primero auxilios.

Capítulos: II-I-IV-V-VI Análisis de resultados
Debido a la cantidad de personas trabajando serán
instalados 2 bebederos de agua uno en la sala de descanso y otro
cerca de donde será situada la planta compacta de
potabilización de agua, de manera que los trabajadores no
se distancien demasiado del sitio de trabajo. También
tendrá un depósito para guardar las herramientas de
trabajo de cada uno de los trabajadores. La planta compacta de
potabilización de agua contara también con un
laboratorio en el cual se harán los respectivos estudios
al agua, para verificar que sea apta para el consumo humano.
También será construido un taller para realizar el
debido mantenimiento a los equipos.

Capítulos: II-I-IV-V-VI Análisis de resultados El
siguiente plano muestra la distribución de planta que
poseerá la planta compacta de potabilización de
agua, donde se puede notar todas las instalaciones que
tendrá la misma. La ventaja de esta distribución,
es que se hizo con la finalidad de instalar otra planta a futuro
en forma paralela a la que se montará, por esta
razón se hizo una fosa subterránea que es donde se
depositara toda el agua tratado y esta estará dividida
internamente. Esta ampliación sucederá en caso de
que haya un aumento poblacional excesivo y dicha planta no pueda
abastecer de agua a todos los habitantes de la
región.

Análisis de resultados Capítulos:
II-I-IV-V-VI

Análisis de resultados Capítulos:
II-I-IV-V-VI

Análisis de resultados Capítulos:
II-I-IV-V-VI

Análisis de resultados Capítulos: II-I-IV-V-VI La
capacidad equipos de bombeos que serán instalados en la
planta compacta de potabilización de agua, se obtuvo a
través de la cantidad de líquido que requiera la
población, se tiene que la población de Mata Negra
posee aproximadamente 2000 habitantes, la cantidad de agua que
consume una persona diaria es de 300 litros por día,
calculando el caudal de la bomba de la bomba sumergible de pozo
profundo y las bombas elevadoras se tiene que:

Análisis de resultados Capítulos: II-I-IV-V-VI
Entonces, la planta compacta de potabilización de agua
debe tener una capacidad mayor a 25.000 litros/ hora de agua,
para poder abastecer a toda la población, sumándole
un factor de seguridad del 44%, para prevención, la planta
compacta de potabilización de agua deberá de ser
de: El caudal de las bombas sumergible de pozo profundo y las
bombas elevadoras debe de ser de 45.000 litros/ hora como
requerimiento mínimo. La presión de las mismas
varía debido a que las bombas no estarán instaladas
a la misma altura, ni la misma distancia.

Análisis de resultados Capítulos: II-I-IV-V-VI La
bomba sumergible de pozo profundo, extraerá el agua de un
pozo el cual se encuentra a 5 metros por debajo del nivel cero,
sumándole a esto la distancia que hay desde el pozo a la
planta que son 7 metros seria en total 12 metros, por lo tanto el
equipo debe tener una presión mayor a 1,2 bar, debido a
que este equipo bombeara agua por tuberías que se
encuentran en posición vertical se requerirá mayor
presión a esto sumándole las pérdidas se
toma un factor de seguridad de 85% por lo cual la presión
mínima requerida será de 2,22 bar. Para las bombas
elevadoras la presión se da por las distancia que
recorrerá el agua por las tuberías del poblado que
será de aproximadamente 1.200 metros, debido a que la
planta será instalada en un punto medio del poblado se
bombearían 600 metros en la dirección este de Mata
Negra y 600 metros dirección oeste, por lo tanto la
presión mínima que se requerirá para este
equipo será de 120 bar, sumándole a esto un factor
de seguridad por perdidas y desgaste del equipo de un 45%, la
presión que se requerirá será de 174
bar.

Análisis de resultados Capítulos: II-I-IV-V-VI La
planta compacta de potabilización de agua contará
con unos equipos dosificadores, los cuales suministraran cierta
cantidad de químicos cuya función serán
tratar el líquido vital. Estos equipos al igual que varios
equipos de bombeo tienen la ventaja de ser regulables a
través de una válvula, por lo tanto se puede
adquirir un equipo con una capacidad un poco mayor para ser
regulable. En dicha planta serán instaladas un total de 8
bombas dosificadoras, dos por cada químico. El caudal de
estas bombas debido a que se encuentra estandarizado dependiendo
el grado de turbidez del agua, por lo cual el caudal usado en la
bombas que dosificaran sulfato de aluminio, hipoclorito de sodio
y polielectrolitos es de 10 litros/ hora, que es equivalente al
0,027% de la capacidad de la planta. El caudal usado para
dosificar las cenizas de soda será de 7,5 litros/hora por
cada bombas dando un total de 15 litros/ hora que se necesita
dosificar sumándole un factor de seguridad por desgaste
del 90% sería de 28,5 litros/hora, que es igual a 0,083%
de la capacidad de la planta.

Análisis de resultados Capítulos: II-I-IV-V-VI La
potencia requerida para el motor de brida es de 2 hp a 1.450 rpm,
esto se obtiene por medio de un estudio realizado con
anterioridad, ya que si se instala un equipo con mayor potencia y
mayor velocidad angular en esta parte del proceso, ya que este es
el inicio del mismo y en esta fase se tienen que formar
flóculos y si el agitador gira muy rápido este
proceso no se dará en forma completa. Para la
selección del turbidímetro, no es necesario poseer
un parámetro, ya que este equipo viene diseñado
para medir una turbidez hasta de 1000 NTU (unidades
nefelométricas de turbidez), por lo general al turbidez en
aguas latinoamericanas no excede a los 400 NTU.

Capítulos: II-I-IV-V-VI Análisis de resultados
TABLA 1: LISTA DE PRECIOS DE TURBIDIMETRO

Capítulos: II-I-IV-V-VI Análisis de resultados
TABLA 2: LISTA DE PRECIOS DE BOMBA SUMERGIBLE DE POZO
PROFUNDO

Capítulos: II-I-IV-V-VI Análisis de resultados
TABLA 3: LISTA DE PRECIOS DE BOMBAS DOSIFICADORAS

Situación propuesta Capítulos: II-I-IV-V-VI
Análisis de resultados TABLA 4: LISTA DE PRECIOS DE BOMBA
NORMALIZADA PARA LAVADO DE MANTO FILTRANTE

Situación propuesta Capítulos: II-I-IV-V-VI
Análisis de resultados TABLA 5: LISTA DE PRECIOS DE BOMBAS
ELEVADORAS

Situación propuesta Capítulos: II-I-IV-V-VI
Análisis de resultados TABLA 6: LISTA DE PRECIOS DE
TABLEROS DE CONTROL PARA BOMBAS

Situación propuesta Capítulos: II-I-IV-V-VI
Análisis de resultados TABLA 7: LISTA DE PRECIOS DE
AGITADORES

Situación propuesta Capítulos: II-I-IV-V-VI
Análisis de resultados TABLA 8: RESUMEN DE EQUIPOS A
INSTALAR

Situación propuesta Capítulos: II-I-IV-V-VI
Análisis de resultados TABLA 9: ESPECIFICACIONES
TÉCNICAS DE EQUIPOS A UTILIZAR EN LA PLANTA COMPACTA DE
POTABILIZACIÓN DE AGUA

Análisis de resultados Capítulos: II-I-IV-V-VI
TABLA 9: ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE EQUIPOS A UTILIZAR
EN LA PLANTA COMPACTA DE POTABILIZACIÓN DE AGUA

conclusiones 1. El estudio de localización para la
instalación de la planta dio como resultado que la
ubicación de la misma sea en el mismo sitio donde
están instalados actualmente los tanques de agua de la
población de Mata Negra. 2. El estudio de
distribución de planta para la planta compacta de
potabilización de agua para la población de Mata
Negra- Estado Monagas, determinó adecuada ubicación
de los equipos y donde será instalada la misma. 3. Se
elaboró el plano de la distribución de planta de la
planta compacta de potabilización de agua junto con la
estructura en la que estará ubicada al lado de la misma
donde se encontraran instaladas las oficinas administrativas, una
sala de descanso los trabajadores, laboratorio para hacerle el
respectivo estudio al agua, un depósito para guardar las
herramientas, taller para realizar el mantenimiento a los
equipos.

conclusiones 4. Se realizó un cuadro en el cual se
reflejan todas las especificaciones técnicas a los equipos
utilizados para el funcionamiento de la planta compacta de
potabilización de agua. 5. Se investigo los costos
asociados a los equipos a utilizar en la planta compacta de
potabilización de agua. Los mismos se encuentran
tabulados, ya que fueron suministrados por distintos proveedores
del mundo y los no todos distribuían los equipos
requeridos, por esto se hizo una tabla comparativa por
equipo.

recomendaciones 1. Elaborara un plan de mantenimiento preventivo
a todos los equipos utilizados en el funcionamiento de la planta
compacta de potabilización de agua. 2. Efectuar revisiones
periódicas a los equipos y tuberías de la planta
compacta de potabilización de agua para así poder
prolongar al máximo la vida útil de los mismos y
evitar problemas a futuro con el servicio prestado.

recomendaciones 3. Realizar un análisis poblacional cada
10 años para verificar que la planta de
potabilización de agua surta del liquido vital a todos los
habitantes del sector, en caso de que no pueda abastecer a toda
la población realizar un estudio con la finalidad de
ampliar esta planta colocándole otra fase de la misma en
forma paralela y así poder cumplir con la demanda
requerida por parte de los habitantes del poblado de Mata Negra
ubicado en el Estado Monagas.