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.